基于Bluetooth和智能手机的无绳电话应用方案

   智能手机
1．1 智能手机
智能手机定义：具有开放操作系统，并能支持第三方软件的安装及应用的手机。这里的开放操作系统主要有Palm OS、Windows mobile、Symbian and Linux。
1．2 智能手机硬件结构
智能手机硬件主要有三大部分组成：通信子系统、应用子系统和电源管理子系统。这三部分各自有自己的职责。但从总体来讲是以应用子系统为核心，其它子系统及外围电路只是它的组成部分。当然，通信子系统主要管理语音与数据通信。电源管理子系统保证可靠而又尽可能的合理的给整个系统供电。具体如图1。

图1 智能手机硬件结构框图
1．3 智能手机系统结构
智能手机系统结构主要分以下几个层次：最底层为硬件（主要包括：处理器、内存、等其它设备如Bluetooth）；有了硬件层后就可以在其上建立软件平台，但是为了能支持第三方应用，所以应该建立一个开放的的操作系统（如智能等）。其次，还要相应的硬件驱动即设备驱动程序；当操作系统建立后，为了使操作系统更加便于使用，还应该提供相应的GUI（如高端设备：Qt/embedded；低端设备：MiniGUI等），还有JVM和Brew是为便于第三方进行应用开发而提供的手机应用软件开发环境。文件系统库是相应的数据库文件便于数据管理；最上的两层主要与应用有关。桌面主控程序主要对系统中的各种应用进行合理的控制。这里的应用主要有互联网、Office 、多媒体、PIM等等。具体如图2。

图2 智能手机系统基本结构
1．4 智能手机的应用
随着技术的不断发展，手机已不再仅仅为了移动通话服务。手机的应用已有了空前的发展。而且随着这种趋势的发展，手机将会合并MP3，PDA等手持移动信息设备。随着应用领域的不断扩大，手机的性能也需要不断提高。就如这里所说的智能手机。
作为智能手机的主要应用如下：移动通话、发送及接收信息功能（包括短信、彩信）、个人事务管理（日程表、任务、记事本、画板、闹钟、时间、语音记事等）、上网、娱乐、收发电子邮件、计算器、阅读器、媒体播放器、Bluetooth无线连接、播放TV等应用。智能手机的应用还在不断的发展，从当前发展趋势看，新应用主要围绕以下三个方面展开（1）多"域"网络接入能力。（2）多媒体计算机能力。（3）智能处理与控制能力。
2 Bluetooth技术
2．1 Bluetooth技术的概况[1]
Bluetooth是由东芝、爱立信、IBM、Intel和诺基亚于1998年5月共同提出的近距离无线数字通信的技术标准。 其目标是实现最高数据传输速度1Mb／s, 以时分方式进行全双工通信，其基带协议是电路交换和分组交换的组合。
Bluetooth是无线数据和语音传输的开放式标准，它将各种通信设备、计算机及其终端设备、各种数字数据系统、甚至家用电器采用无线方式联接起来。它的传输距离为10cm～10m，如果增加功率或是加上某些外设便可达到100m的传输距离。它采用2.4GHz ISM频段和调频、跳频技术，使用权向纠错编码、ARQ、TDD和基带协议。TDMA每时隙为0.625μs，基带符合速率为1Mb/s。Bluetooth支持64kb/s实时语音传输和数据传输，语音编码为CVSD，发射功率分别为1mW、2.5mW和100mW，并使用全球统一的48比特的设备识别码。由于Bluetooth采用无线接口来代替有线电缆连接，具有很强的移植性，并且适用于多种场合，加上该技术功耗低、对人体危害小，而且应用简单、容易实现，所以易于推广。
2．2 Bluetooth技术的市场及应用[4]
短距离无线Bluetooth技术已经嵌入到了许多消费装置中，从笔记本电脑、手机到汽车都可以看到Bluetooth的踪影。同时Bluetooth在操作系统方面也得到了强有力的支持，2002年第三季度微软宣布在Windows XP支持Bluetooth，而在此之前已经有Pocket PC、Windows CE.Net、苹果电脑的Mac OS X操作系统、Palm与多数手机操作系统增加了对Bluetooth的支持。
Bluetooth入侵企业的首要渠道会来自手机、笔记本电脑与PDA。2003年预计出货的Bluetooth装置数量将在1亿台至1.25亿台之间，META预计到2005年前，出货量每年将增加75％。手机市场使用了80％以上的Bluetooth芯片。在2003年，大约有20％的手机在出货时安装了Bluetooth芯片，META预计在2006年前这一数字将上升到50％。个人电脑专用Bluetooth与笔记本电脑Bluetooth芯片是2004年的重头戏，这是由于使用者希望通过无线进行移动装置同步化的缘故。Bluetooth的崛起，也会引发移动电子邮件的需求。
3 新无绳电话应用[2]方案
3．1 方案概况
本方案是有Bluetooth技术与智能手机技术相结合。通过利用Bluetooth的短距离无线通信技术与智能手机的开方性特点（即支持第三方软件安装及应用）而构建。本方案主要包括两个方面：固定电话用手机打和固定电话用手机接。这两个方面的具体过程如下图3和图3。
3．2 固定电话用手机打
本部分主要阐述使用手机打电话的新过程，以前用手机打电话，只会涉及到图3中标有"1"的那条路线（说明：图3中，凡是用虚线连接的表示虚拟的，即只表示段到段的连接，具体线路是由移动电话网络或Bluetooth短距离无线通信技术决定；实线代表有物理连接。），即手机拨号后，就会在空中寻找与手机本身对应的网络（可以是GPRS、GSM或CDMA即图3中所提到的G/C网）。而本过程就在原有的基础上增加了图3中标有"0"的那条路线。而且这个部分（即"0"部分）还要先于"1"部分。具体的就是当用手机拨号后，手机会通过内附的Bluetooth芯片先检测其附近（即Bluetooth技术规定的范围内，一般为10cm-10m）是否有接入点（与固定电话物理连接）。如果有并且判断合法（即本智能手机可以使用本接入点），就使用图3中标有"0"的那条路线，而接入点和固定电话是有物理连接的，所以，本次通话相当于是用固定电话打的，只是表面上用的是手机而已。否则，就还是使用图3中标有"1"的那条路线。一般一个接入点可同时支持n个（最大7个）图3中所示的智能手机。
3．3 固定电话用手机接
本部分主要阐述固定电话接听的新过程。以前在接听固定电话时，可以直接用固定电话或者无绳电话。而本过程就在原来的基础上，增加一个图3中的接入点设备，当固定电话被呼叫时，信号也会通过接入点，然后利用接入点中内附的Bluetooth芯片对接入点周围短距离范围内进行检测，如果发现周围有Bluetooth的手机并判断合法，就把信号通过Bluetooth技术，转接到手机。这样就可以使用手机接听固定电话了。否则，就按原来的方法接听固定电话。

图3 固定电话用手机打和固定电话用手机接流程示意图
3．4 关键技术
3．4．1 接入点技术
整个接入点主要由网关控制模块、电话线路接口模块和Bluetooth收发模块组成（如图4）。网关控制模块是整个网关软件的运行平台。操作系统运行于此硬件平台之上，而所有应用软件又运行于操作系统之上；电话线路接口模块是网关和电话网的接口，由线路切换继电器、电话线接口芯片、DTMF（Dual-Tone MultiFrequency）接收电路、DTMF发送电路和FSK解调及振铃接收电路组成；Bluetooth收发模块包括Bluetooth射频电路、基带处理电路和PCM编解码电路，通过处理器的UART1和网关控制模块相连。语音信号通过PCM编解码器和电话接口芯片连接。处理器把Bluetooth模块接收到的数据通过协议栈解释为摘机、挂机、拨号、来电显示等命令，并通过数据线控制电话语音接收与拨叫电路的各种操作。

图4 接入点组成模块框图
3．4．2 智能手机与接入点通信技术
智能手机与接入点通信技术都是由智能手机的应用软件[3]来完成。本应用软件要实现的功能如下：
（1）、当用户按拨打电话时，系统就触发了一个中断，这个中断主要是使系统先去检测其Bluetooth设备是否在图4中所示的接入点设备上登记，如果登记了，说明这次拨打可以从接入点设备，再经过电话线路拨出。然后使Bluetooth与接入点上的Bluetooth相连接。并且设置状态为"0"。如果没有登记，说明当前位置没有能连接的接入点，所以状态设置为"1"。用户具体拨号电话后，具体走哪条线路，由以上所设的状态值来执行。
（2）、"0"状态时，在逻辑部分的接收过程，首先由电话线路传来的数据过来，传给接入点的PCM编解码器，在由PCM编解码器传给Bluetooth模块（如图4）。Bluetooth模块形成Bluetooth包后，发送到智能手机的Bluetooth设备上。再由Bluetooth传给听筒。
（3）、"0"状态时, 在逻辑部分的发送过程，当用户在讲话时，语音经麦克风的声电转换以后送入电源集成电路，经内部的音频放大以后，从电源集成电路输出放大的模拟音频信号。该信号在送到PCM编解码器并在其内部完成PCM编码。从其输出PCM信号送到语音编码器，在语音编码器内经语音数据线和地址线将话音数据送到中央处理器，语音数据流在中央处理器完成信道编码以后，经中央处理器送到Bluetooth设备。Bluetooth设备接收语音数据后，转换为Bluetooth数据包，再经过Bluetooth发送到接入点的Bluetooth设备。

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