Мобильный телефон (варианты)

Полезная модель относится к телекоммуникационным устройствам, а именно к мобильному телефону (сотовый телефон), который может найти широкое применение для пользователей сетей глобальной системы мобильной связи GSM (Global System for Mobile Communications).
Значительная часть мобильных телефонов конструктивно представляет собой антенну,GSM приемо-передатчик, цифровой сигнальный процессор и порты ввода.
Известна беспроводная телефонная трубка для сетей глобальной системы мобильной связи GSM, описанная в патенте США № 6516184, 04.02.2003. Беспроводная телефонная трубка для сетей глобальной системы мобильной связи GSM состоит из следующих компонентов: приемопередатчик, аналого-цифровой преобразователь и цифро-аналоговый преобразователь, цифровой сигнальный процессор, интерфейс пользователя и системный интерфейс, интегральная схема управления электропитанием и батарея электропитания.
Недостатком этого устройства является избыточность набора микросхем и как следствие, уменьшение производительности. Избыточность в устройстве объясняется наличием аналого-цифрового и цифроаналогового преобразователя, которые выполняют задачи: дискретизации по времени, квантование по уровню и кодирование сигнала. Другим недостатком описанного устройства является то, что для передачи мультимедийных сообщений (тексты с графикой, фотографий и видеоклипов) MMS необходим дополнительный процессор, микроконтроллер и видео объектив, которые должны быть последовательно подключены через интерфейс пользователя к цифровому сигнальному процессору, что существенно влияет на производительность работы устройства в целом.
Таким образом, техническим результатом данной полезной модели является повышение производительности за счет введения процессора изображений, микроконтроллера, видео объектива и перераспределения функций между элементами мобильного телефона.
Технический результат достигается за счет того, что в мобильном телефоне по первому варианту первый вход-выход приемопередатчика соединен с первой антенной, второй вход-выход приемопередатчика соединен с первым входом-выходом первого порта ввода-вывода, а третий вход-выход соединен со вторым портом ввода-вывода, первый входвыход процессора изображений соединен с четвертым входом-выходом приемопередатчика, а второй вход-выход соединен с первым входомвыходом микроконтроллера, который вторым входом-выходом соединен с выходом видео объектива.
В частном варианте приемопередатчик содержит усилитель мощности, двухдиапозонный усилитель радиочастот, цифровой сигнальный процессор и запоминающее устройство при этом первый вход-выход усилителя мощности соединен с входом - выходом антенны, второй входвыход усилителя мощности соединен с первым входом-выходом двухдиапозонного усилителя радиочастот, второй вход-выход которого соединен с первым входом-выходом цифрового сигнального процессора, второй вход - выход которого соединен с первым портом ввода-вывода, третий вход-выход соединен с вторым портом ввода-вывода, пятый вход выход соединен с входом - выходом запоминающего устройства, а четвертый ввод-вывод соединен с первым входом - выходом процессора изображений, при этом в цифровой сигнальный процессор встроены: аналого-цифровой преобразователь, цифро-аналоговый преобразователь и микроконтроллер. 2
Еще в одном частном варианте в мобильном телефоне дополнительно содержится устройство управления электропитанием, устройство контроля заряда электропитания и порт внешнего электропитания, выход которого соединен с первым входом устройства контроля заряда электропитания, второй вход которого соединен с выходом батареи электропитания, третий выход устройства контроля заряда электропитания соединен с третьим входом устройства управления электропитанием, первый выход устройства управления электропитанием соединен с третьим входом усилителя мощности, второй выход устройства управления электропитанием соединен с третьим входом двух диапазонного усилителя радиочастот и шестым входом цифрового сигнального процессора, четвертый выход устройства управления электропитанием соединен с третьим входом процессора изображений и третьим входом упомянутого микроконтроллера.
В соответствии со вторым вариантом выполнения в мобильном телефоне первый вход-выход усилителя мошности соединен с входомвыходом антенны, второй вход - выход усилителя мошности соединен с первым входом выходом двухдиапозонного усилителя радиочастот, второй вход-выход которого соединен с первым входом - выходом цифрового сигнального процессора, второй вход - выход которого соединен с первым портом ввода-вывода, третий вход-выход соединен с вторым портом ввода- вывода, пятый вход - выход соединен с входом - выходом запоминающего устройства, а четвертый ввод - вывод соединен с первым входом - выходом процессора изображений, второй вход - выход устройства беспроводной приемопередачи данных Bluetooth соединен с седьмым входом - выходом цифрового сигнального процессора, а первый вход - выход устройства Bluetooth соединен со второй антенной, при этом в цифровой сигнальный процессор встроены: аналого-цифровой преобразователь, цифро-аналоговый преобразователь и микроконтроллер.
В частном варианте вынолнения в мобильном телефоне дополнительно содержится устройство управления электропитанием, устройство контроля заряда электропитания и порт внешнего электропитания, выход которого соединен с первым входом устройства контроля заряда электропитания, второй вход которого соединен с выходом батареи электропитания, третий выход устройства контроля заряда электропитания соединен с третьим входом устройства управления электропитанием, первый выход устройства управления электропитанием соединен с третьим входом усилителя мощности и третьим входом устройства беспроводной приемопередачи данных Bluetooth, второй выход устройства управления электропитанием соединен с третьим входом двухдиапозонного усилителя радиочастот и шестым входом цифрового сигнального процессора, четвертый выход устройства управления электропитанием соединен с третьим входом процессора изображений и с третьим входом упомянутого микроконтроллера.
Заявленная полезная модель иллюстрируется следующими чертежами: фиг. 1, на которой показана структурная схема мобильного телефона по первому варианту; фиг. 2, на которой показана укрупненная структурная схема мобильного телефона по первому варианту; фиг. 3, на которой показана укр)гпненная структурная схема по второму варианту выполнения мобильного телефона, содержащего устройство беспроводной приемопередачи данных Bluetooth.
Рассмотрим структуру и работу мобильного телефона по первому варианту.
Как видно из чертежа фиг. 1 мобильный телефон 1, содержит антенну 3, связанную с базовой станцией 9 и приемопередатчиком 2, который связан с процессором изображений 4, который в свою очередь связан с микроконтроллером 5 и видео объективом 6, при этом второй порт вво2 li J / 4
да-вывода 7 и первый порт ввода-вывода (универсальный порт вводавывода (USB)) 8 связаны с приемопередатчиком 2.
Приемопередатчик 2 в своем составе, как показано на чертеже фиг. 2, содержит усилитель мощности 10, двухдиапозонный усилитель радиочастот 11 и цифровой сигнальный процессор 12, связанный с запоминающим устройством 13. Здесь необходимо отметить, что в цифровой сигнальный процессор встроены аналого-цифровой преобразователь, цифро-аналоговый преобразователь и микроконтроллер (на чертежах не показано).
Упомянутый усилитель мощности 10, как показано на чертеже фиг.2, соединен с антенной 3 и двухдиапозонным усилителем радиочастот 11.
Кроме этого, как показано на чертеже фиг. 2, мобильный телефон 1 дополнительно содержит устройство управления электропитанием 14, связанное с процессором 4, цифровым сигнальным процессором 12, микроконтроллером 5, усилителем мощности 10 и усилителем 11, устройство контроля заряда электропитания 15, связанное с устройством управления электропитанием 14, батарею электропитания 16, связанную с устройством контроля 15, порт внешнего электропитания 17, связанный с устройством контроля 15. Необходимо отметить, что к цифровому сигнальному процессору 12 подключены клавиатура, устройство для чтения SIM карты и дисплей, а к устройству управления электропитанием 14 подключены микрофон, динамик и вибратор (на чертеже не показано).
Заявленный мобильный телефон работает следующим образом.
Сообщение от базовой станции 9 оператора GSM сети поступает на GSM антенну 3 мобильного телефона 1. Далее сообщение передается на усилитель мощности 10, где усиливается и поступает на двухдиапозонный усилитель радиочастот 11, который работает в диапазонах частот 890 - 915 МГц и 935 - 960 МГц , 1710-1785 МГц и 1805 -1880 МГц. Двухдиапозонный усилитель 11 подключен к цифровому сигнальному процессору 12, который осуществляет декодирование принятых от пользователя команд, определяет необходимые операнды и требуемые пользователем операции с мобильным телефоном 1. Голосовое сообщение поступает на устройство управления 14, к которому подключены микрофон, динамик, дисплей и клавиатура (на чертеже не показаны). Происходит разговор пользователя телефонной сети общего пользования или сотовой сети с абонентом мобильного телефона 1. При поступлении мультимедийного сообщения оно передается в процессор изображений 4, где происходит обработка и передача на устройство управления 14 для получения изображения на дисплей.
Цифровой сигнальный процессор 12 управляет работой логических, арифметических и  операций внутренних и внешних устройств подключенных к мобильному телефону 1 через процессор 4 и микроконтроллер 5. При передаче сообщения от видео объектива 6 (например, фотосъемки), сигнал поступает в микроконтроллер 5 и далее в процессор 4, где происходит цифровая обработка изображения.
Далее цифровой сигнальный процессор 12 выполняет операцию по отправке изображения пользователю. Изображение может быть отправлено и принято через мультимедийный сервис передачи сообщений (MMS) сотовых операторов связи или технологии пакетной коммутации в сетях подвижной связи GPRS (General Packet Radio Service). Канал передачи и способ передачи выбирает цифровой сигнальный процессор 12 на основе программ, записанных в запоминающем устройстве 13. Далее сообщение поступает в двухдиапозонный усилитель радиочастот 11, усилитель мощности 10, GSM антенну 3 и передается на базовую станцию 9 оператора сети глобальной системы мобильной связи GSM. 6
граммное обеспечение в мобильный телефон 1, второй порт ввода-вывода 7 для подключения внешних устройств, таких как, например, внешний динамик или устройств свободные руки .
Электропитание мобильного телефона 1 может осуществляться от батареи электропитания 16, в качестве которой также может выступать аккумуляторная батарея, или внешнего источника, подключенного к порту внешнего электропитания 17. Напряжение для электропитания мобильного телефона подается на устройство контроля заряда электропитания 15 и далее на устройство управления электропитанием 14, через которое происходит электропитание всех элементов устройства: усилителя мопщости 10, двухдиапозонного усилителя радиочастот 11, цифрового сигнального процессора 12, процессора 4, микроконтроллера 5,
Впервые был использован процессор изображений 12 и микроконтроллер 5 в сочетании с видео объективом 6 для выполнения функций приема - передачи изображений, тем самым решая задачу полезной модели: повышение производительности мобильного телефона.
Мобильный терминал связи 1 работает для системы GSM-900 в диапазонах 890-915 МГц и 935 - 960 МГц, а для системы GSM-1800 в диапазонах 1710-1785 МГц и 1805 -1880 МГц.
Известно, что математическое ожидание Т производительности мобильного терминала связи 1 можно рассчитать по формуле:
,где
ц j - частота ремонта процессоров 5 и 10;
Q j - число запросов на обработку процессоров 5 и 10;
Р j - вероятность того, что мобильный терминал связи 1 с процессорами
4,12 в стационарном режиме находится в состоянии j.
ресурсы цифрового сигнального процессора 12, тем самым решается задача полезной модели: повышения производительности мобильного телефона 1.
Изготовление мобильного телефона 1, изображенного на фиг.1, 2, осуш;ествляют из следующих типовых элементов: усилитель мощности 10 на основе микросборок МММ6010/6011 компании Motorola, двухдиапозонный усилитель радиочастот 11 на основе микросборок МС13712 компании Motorola, цифровой сигнальный процессор 12 на основе микросхемы DSP56621 компании Motorola, устройство управления электропитанием 14 на основе микросборки МС13713 компании Motorola, устройство контроля заряда батареи электропитания 15 на основе микросборки МС13715 компании Motorola, процессора изображений 4 типа МРС823 и микроконтроллера 5 типа 68 HC908LD64 компании Motorola.
Теперь рассмотри структуру и работу мобильного телефона по второму варианту.
Мобильный телефон по второму варианту, как показано на чертеже фиг. 3, содержит все те же самые устройства, что телефон 1 по первому варианту, который подробно описан выше. Однако этот мобильный телефон дополнительно содержит в своем составе устройство беспроводной приемопередачи данных Bluetooth 18, который через вторую антенну 19 связан с другими устройствами и процессором 12.
Этот мобильный телефон работает аналогичным образом, что и телефон, описанный выше. Однако этот мобильный телефон может выполнять и дополнительную функцию.
Процессор 12 определяет протокол работы мобильного телефона 1 и частотный диапазон 2400-2483.5 МГц устройства беспроводной приемопередачи данных по радиоканалу Bluetooth 18. При нахождении мобильного телефона 1 в локальной беспроводной сети 802.Па WLAN
(Wireless Local Area Networks) сообщения могут быть приняты и нереданы через антенну 19 устройства 18.
Устройство беспроводной нриемонередачи данных но радиоканалу Bluetooth 18 может быть иснользовано для связи нриборов, например, видеокамеры (на чертеже не показано) с встроенным устройством Bluetooth.
Главной особенностью устройства Bluetooth 18 является то, что различные Bluetooth устройства, например, видеокамера, соединяются друг с другом автоматически, стоит им только оказаться в пределах досягаемости (на расстоянии около 10-30 метров). Оказавшись рядом с устройством Bluetooth 18, другие Bluetooth устройства, например, видеокамера, могут устанавливать не только соединения типа точка-к-точке, когда имеется только два устройства, но и точка-к-многоточек, когда одно устройство Bluetooth 18 одновременно работает с несколькими другими. Работа устройства Bluetooth 18 в незнакомом окружении - это поиск других Bluetooth устройств, например, видеокамеры с устройством Bluetooth . Для этого посылается запрос, и ответ на него зависит не только от наличия в радиусе связи активных Bluetooth устройств, но и от режима, в котором находятся эти устройства.
Устройство Bluetooth 18 и другие Bluetooth устройства договариваются между собой об используемом диапазоне частот, размере страниц, количестве и других физических параметрах соединения. После того, как соединение установлено, его можно использовать для самых различных целей. Возможно это благодаря набору базовых протоколов, используемых в технологии Bluetooth для передачи различных типов данных, например, передачи изображения от беспроводной Bluetooth видеокамеры .
Таким образом, за счет процессора 12 и устройства Bluetooth 18 решается задача полезной модели: работа в различных частотных дианазонах 890 - 915 МГц и 935 - 960 МГц , 1710-1785 МГц и 1805 -1880 МГц,
9..r7.5//3.2j/
и 2400-2483.5 МГц, т.е. повышается производительность мобильного телефона 1. Изготовление мобильного телефона 1 изображенного на фиг. 3, осуществляют из типовых элементов приведенных на фиг. 2, 3, с добавлением устройства Blootooth 18 на основе, например, микросборки типа МС72000 компании Motorola.
Опьггные образцы мобильных телефонов изготовлены. Испытания показали, что они соответствует тем требованиям, которые предъявляются к абонентским радиостанциям GSM стандарта, стандарта технологии Bluetooth.