用于移动终端的无需手持的扬声器电话装置 技术领域
本发明总的来说涉及一种移动通信装置，具体地说，涉及一种由该装置的使用者携带(support)的移动扬声器电话装置。
背景技术
移动终端广义分为包括所有形式的无线个人通信业务的两类，并且通常称为无绳电话和蜂窝式电话。无绳电话也称为移动电话、移动终端等，其经过快速安装的双向无线通信系统使用户与Public Switched Telephone Network(公共交换电话网络)(PSTN)相联系，该系统价格低廉且重量轻，并通常利用与基站以900兆赫进行通信并限于在小于50米范围内通信的低功率的手机(handset)。相反，蜂窝式电话使用户经过由第三方服务提供者所安装和维护的多个基站中之一与PSTN相连接。蜂窝式电话用户可以在宽广的地理区域内漫游，系统有能力在各基站之间连续地维持与PSTN的连接。
已进行各种各样的尝试以使已有的装置能增强用户的收听，并改进声音信号接收的方式。例如，Lehr等人的5 793 875号美国专利介绍了一种用于改进收听和增强声音的参照颈挂式项链构成并由其携带的装置。
Sanserino的5 748 707号美国专利介绍了一种改进的扬声器电话系统。常规的扬声器电话主要决定于安装较大尺寸地扬声器的基座，该扬声器要求的功率已超出移动终端的可达到的范围之外。Sanserino的系统使用户漫游具有某些灵活性，但是其基站是不可移动的，并且硬连线到PSTN系统。基座的壳体包含一FM接收器和天线，以便从由使用者佩戴的麦克风/发送器装置接收信号。用户漫游的自由度受限制于距基站扬声器的收听距离。此外，使用者若选择四周步行，这种移动将引起所期望的信号的声音路径改变，产生不希望产生的干扰，因反射和混响使声音变化，通常导致在扬声器电话系统中出现回声和筒效应(barrel)声音。重要的是，这些随机性的变化经常产生附加的反馈和声音。
虽然Sanserino的系统维持了使用者和麦克风之间的基本固定的距离，但其并不能克服由麦克风和扬声器之间的空间变化引起的反馈干扰。Sanserino的系统的缺点在Tpda的5 526 405号美国专利、Kim的6 055 309号美国专利、Dent等人的5 680 450号美国专利的系统中也是明显的，这些美国专利都利用了电子式滤波和延迟电路以消除扬声器电话的回声。
无需手持的成套器具(hands-free kit)对于移动终端是可广泛得到的。这些成套器具提供了在使用者的耳部或非常邻近耳部佩戴的简单的扬声器，该扬声器通常称为耳塞(ear buds)。在这些无需手持的成套器具中提供的扬声器尺寸小，所需的功率极小，不具广播的功能。
因此，需要一种无需手持的装置，以便为使用者提供优异的扬声器电话性能，并且其结构可以由使用者携带。
本发明概述
因此，本发明的一个目的是提供一种在移动终端中提供扬声器电话功能的完全可移动的无需手持的装置。
本发明的另一个目的是降低扬声器电话的重量和降低扬声器电话施加在移动终端上的所需功率。
本发明的再一个目的是为扬声器电话设备的用户提供一种更舒适的和更多功能的装置，装置是完全可移动的，可以完全由使用者携带。
本发明的再一个目的是提供一种系统，该系统可以以一种不牺牲高音质所需的机械条件(例如扬声器尺寸以及麦克风和扬声器的增益)的无需手持的方式移动的整个扬声器电话。
本发明的再一个目的是保证一种扬声器和麦克风之间相对固定的空间隔开，由此降低声反馈(howling)效应，以及使其在高环境噪声区域内工作时不会明显降低性能。
通过提供大功率型扬声器和麦克风和将其合并到由使用者佩戴的装置中来实现上述和其它目的。该装置包括：一移动终端、一用于放大由移动终端所接收的声音信号的无需手持的扬声器电话装置、一用于在移动终端的扬声器和扬声器电话的外部扬声器之间转换的开关、一用于将无需手持的装置电连接到移动终端和将外部扬声器电连接到放大器以及将麦克风电连接到输出端口的输出端口；利用一装置(means)使外部扬声器和外部麦克风附着到扬声器电话使用者身上。
附图的简要说明
根据结合附图的如下的详细介绍，将会使本发明的上述和其它目的、特征和优点将变得更明显，其中：
图1是表示在现有技术中的移动终端的内部结构的示意方块图；
图2是表示根据本发明的系统工作的移动终端的示意方块图；
图3a是表示本发明的挂在线绳(1anyard)上的无需手持的装置平面图；
图3b是图3a所示的无需手持的装置的平面图，该装置包括根据本发明的线绳和附加附件；
图3c表示本发明的另一实施例，其包括部分线绳配置以便将装置由使用者携带；
图3d表示佩戴本发明的装置的使用者；
图4是表示模式选择开关和扬声器选择开关的本发明的概略的电路示意图；
图5是表示外部电池和放大器的本发明的无需手持的装置概略的示意图；
图6是表示本发明的另一实施例概略的电路示意图。
优选实施例的详细介绍
下面参照附图对本发明的优选实施例进行详细介绍。在下面的详细介绍中，将略去对在现有技术中公知的相关的功能或结构的解释，以便清楚地理解本发明的概念。
图1是表示在现有技术中的移动终端102的系统的方块示意图。在移动终端102内部，通常有一电池电源114、射频(RF)系统接口113、一MobileStation ModemTM(MSM)(移动基站调制解调器TM)芯片112和辅助控制装置、可电擦除可编程只读存储器(EEPROM)115以及闪速随机存取存储器(RAM)和闪速只读存储器(ROM)116，它们均由MSM芯片112控制和用作控制电路的存储器装置。此外，在现有技术中的移动终端102中也通常会找到的是：用于将声音信号转换为等效的电信号的麦克风(MIC)105，该电信号发送到编码解码器(codec)芯片111，它们的功能和操作是本技术领域中所认可和公知的，通常由微控制器例如MSM 112控制和编程。MSM 112通常提供有作为在芯片上的组件的一积分器、声音编码解码器、锁相环(PLL)、数模转换器(DAC)和模数转换器(ADC)，以及最好提供有一回声消除系统，以便补充本发明的消除回声的固定空间定位配置的优点。
应认识到，可以结合本发明的设备和方法使用的移动终端包括所有形式的无线电话(包括PCS、无绳电话和蜂窝式电话)。本领域中的普通技术人员会认识到，射频(RF)系统接口113可以是各种类型的，其取决于移动终端的类型，并且通常包括在其RF段内利用各种调制技术的蜂窝式系统。
编码解码器111通常还控制一由内部放大器(未示出)驱动的扬声器104。扬声器104与图1中所示的另外的组件一起包含在移动终端102内部。一低功率扬声器或适合于放在人耳内的耳机(通常称为耳塞106)是移动终端102的外部附件，其通过输出端口110连接到编码解码器111。如图1中所示，传感器120监测耳塞106是否连接到输出端口110。如果测检到这种连接，传感器将这样的指示提供到该操作扬声器开关107的MSM芯片112，该芯片112虽然在图1中是作为一个单独的组件表示的，但其最好在编码解码器111的内部，并提供有一个切换装置，利用该切换装置经过输出端口110在扬声器104和耳塞106之间转换。应认识到，MSM芯片112、编码解码器111和开关107可以易于进行编程及配置成或者能执行扬声器104或作为优选的配置的耳塞106的轮换功能，或者例如多个使用人或改变环境噪声电平的条件时决定扬声器104和耳塞106的同时操作。
图2是表示本发明的优选实施例的可以置于移动终端102内用于驱动的附加特征部分的方块示意图。放大器210放大该输出信号，并当传感器120确认可佩戴的扬声器330连接到移动终端102或要由移动终端102操作时，最好经过一用作对放大器210开/关控制的模式控制开关220投入工作。
参照图3，在图3a中所示的可佩戴的扬声器330可滑动地附着到线绳310。最好按另一方式与连接到线绳310相结合，可佩戴的扬声器330可以通过利用搭扣装置315(未示出)附着到使用者101的衣服上。搭扣装置315可以包括：针、搭扣或其它夹子装置，以及摩擦式附加装置例如VelcroTM，因为它们在本领域中是公知的，使使用者可以将可佩戴的扬声器330附着到使用者身上、衣服或附件上，同时最好使线绳310能持续地承受可佩戴的扬声器330的某些重量。
可佩戴的MIC 320和可佩戴的扬声器330的相关尺寸可以使MIC 320和扬声器330之间的重量不均衡。这一重量不均衡会引起可佩戴的扬声器330本身定位接近于线绳310的最底部位置。最好，该可佩戴的扬声器不永久性地附着到线绳310上，而是另外附着到搭扣装置315上，要有一个装置使使用者101能够将其选择性地附加到线绳310上的特定位置。
为了实现最佳性能，将图3a中所示的可佩戴的MIC 320定位在距使用者101的嘴部约6英寸之处，这一距离由MIC 320的特性规定并根据本发明可以在宽的范围内变化。可佩戴的MIC 320最好是夹子式麦克风，其重量轻并且制造费用低。该优选实施例使用与在无需手持的移动终端成套器具中所用类型相似的万向的麦克风，其通常具有的频率响应为16到20千赫，阻抗为600欧，灵敏度为60dB±3dB。当然，虽然一优选实施例可以包括各种各样的适配器，以便能使该系统可与所有各种类型的移动终端相连接，但本发明的装置可利用其它通常更贵的麦克风工作，以及利用具有其它技术特征的麦克风工作。
此外，图3a中所示的是一种在线绳上携带的声音组件即可佩戴的MIC320和可佩戴的扬声器330以及移动终端102之间的电连接件305。图3a描绘一简单插入到输出端口110的最基本的和价廉插口类型的连接件。应认识到，电连接件305可以按另外方式利用其它装置包括BluetoothTM无线技术实现，使使用者101能取消在系统的外部组件和移动终端之间短延伸的引线。
该优选实施例采用动圈(dynamic)型可佩戴的扬声器330。动圈型扬声器也称为电动型，是通常在家用音响重放系统中采用的常用类型的扬声器换能器，具有的优点是价廉，优于其它类型的扬声器例如磁平面阵列和带(ribbon)型扬声器。动圈型扬声器通常包括：一驱动器、膜片、线圈、支承圈(spider)、静止磁铁、悬挂系(suspension)和一结构配置成使所施加的电信号转换为可听到的声波的笼形线圈(basket)。
图3b是本发明的另一实施例，装有搭扣119以便于使用者101戴上和脱下线绳。图3b表示耳塞306和模式选择开关340中的附加组件，它们可以包含在一与可佩戴的MIC 320的壳体分开的共同的壳体内，如在图3b所示；或者，可以与可佩戴的MIC 320、与可佩戴的扬声器330、或与这两者、或与其它组件共用壳体。最好，将各组件定位在线绳的相反侧，用以分配重量和平衡。另一实施例将可佩戴的MIC 320置于与可佩戴的扬声器330相同的壳体内，以及最好利用电子式回声消除系统，例如在Dent等人的5 680 450号美国专利中所公开的，以降低由可佩戴的扬声器330广播的信号的再发射。引用Dent等人的专利可供参考。
此外，可佩戴的MIC 320无需附着到线绳310或部分线绳310a，或者由线绳310或部分线绳310a携带，可以由使用者101的耳部携带，正如通常将MIC和耳塞合并到单一组件306a中的无需手持的成套器具一样，如图3b中所示，或者直接夹到使用者101身上，或者使用者101的衣服上。
另一实施例利用具有改进的线绳搭扣119a的部分线绳310a，如图3c中所示，其中每一个改进的线绳搭扣119a可以附着到使用者101身上的优选位置，或者附着到使用者101衣服的物件或附加到由使用者佩戴的附件上。
图3d表示本发明的一个优选实施例，使用者佩戴有优选定位和携带的可佩戴的MIC 320和可佩戴的扬声器330。移动终端102利用标准的安装夹具携带到使用者101的皮带上，电连接件305利用例如按BluetoothTM协议(protocol)的短射程的无线技术实现的。
该另一实施例包括由线绳携带和距线绳底部位置等距离定位的多个外部扬声器，使使用者101能够比单一可佩戴的扬声器410更舒适地携带，并由该从移动终端接收信号的无需手持的装置提供增加的放大作用。
应认识到，随着移动终端不断变得更小，作为对于女士或未戴皮带的人士特别吸引人的替换方式，移动终端102可以佩戴在线绳310上，这种方式将变得更流行。在将线绳310用于携带比较重的移动终端102的情况下，搭扣装置315将使得可佩戴的扬声器330也能维持在最佳位置。
本发明的再一实施例能够免除线绳310，由使用者101或使用者的衣服或由使用者101佩戴的附件(例如背包、帽子等)携带本发明的组件。例如，可以由使用者的人体中的各个部分例如耳部、头发或身体上的穿孔部分携带可佩戴的MIC 320，或者可以附着到使用者的领带、衬衫、罩衫或衣领上。可佩戴的扬声器330可以简单地附着到使用者的皮带或由使用者的皮带携带。参照图4-5，可以将模式选择开关340、外部电池610和外部放大器602(如果装备的话)置于一公共的壳体内，或者分开的壳体内，以类似的方式携带就位，使得能够便利地接近电连接件305。
在图4中提供模式选择开关340的电路结构的实施例。当传感器120检测到对于输出端口110的连接时，向MSM112发出一“高”输出端口检测信号，请求断开在移动终端102内部的扬声器104，并切换到外部扬声器，如表1中所示。
表1所连接的外部 装置输出端口检测 信号模式选择开关 (340) 放大器状态 (图5) 扬声器选择开 关(410)位置 无 低 退出 退出(旁路) 维持状态 扬声器(330) 高 工作 工作(增益) 1 耳塞(106) 高 工作 退出(旁路) 2
如表1和图4与6中的实施例所示，并与扬声器开关107的自动操作相区别，模式选择开关340使得使用者101能够在不从形体上断开的情况下，选择是利用扬声器104，还是由外部扬声器(扬声器330或耳塞106)广播声音，这取决于扬声器选择开关410的位置。对于模式选择开关340的控制元件最好位于在与控制元件或扬声器选择开关410相同的壳体内。再者，最好不管移动终端102的电源状态(即备用或关断状态)是否变化，都维持模式选择开关340的位置，最好，除了所检测的电连接件305断开以外，或者由传感器120或者由BluetoothTM模块(如果提供)检测等效断电。
为了本发明装置的工作，在图4中按照将耳塞106、可佩戴的扬声器330和可佩戴的MIC 320接地(虽然不是必须的)，来表示模式选择开关340。应认识到，这些装置无需共用一共同的接地连接件，可以将简单地分开的连接件如MIC线和扬声器线组合。
重要的是，扬声器选择开关410使MSM112处于待机状态，以便当选择了可佩戴的扬声器330时起用音频放大器。当按照图5中所示实现本发明的另一实施例时，其中利用电池601向扬声器330补充供电，以电压Vcc向外部的放大器602供电，则不需要这种待机状态。最好，这一放大器602位于移动终端102的外部，并且可以方便地置于由模式选择开关340和扬声器选择开关410共用的壳体的内部，或者在线绳310上的什么地方。
应认识到，这一包括外部电池601的实施例可以利用市场上可得到的移动终端的无需手持的装置以通用方式实现连接输出端口。在未提供附加的插口或插座以便使得外部电池601(有效地用作第二内部电池114)能够向移动终端102本身供电的情况下，由移动终端102内部的放大器210的工作范围限制了扬声器330的响度和范围，其中放大器210能从电池114得到电源。除了从扬声器330提供更大的所需输出以及更长的外部电池114的寿命以外，图5和图6中的实施例可以与各种类型的移动终端102相兼容的通用方式构成。再者，这一实施例使得能够利用与移动终端102另外情况下不相兼容的、具有的各声音参数和阻抗的可佩戴的扬声器330。
如图5中所示，将外部电池601用于向外部放大器602供电的一个理由是，在移动终端102中所用的标准耳机插口是一个不提供外部电源的两端口耳机插口。这里，如果移动终端可以利用四端口耳机插口(或四触点耳机插口)，则可以经过端口110向外部输电，由此可不单独需要外部电池601。
此外，正像本发明的其它组件一样，本发明的动圈型可佩戴的扬声器330通常是低廉的，使得整个装置要比大多数可用的无需手持的成套器具要便宜。此外，本发明的系统适合于阻抗匹配，和装设的其它所需的开关与市场上所有的移动终端可兼容。
本发明的各实施例的特殊的优点是，使用者101可以利用无需手持的模式的扬声器电话，扬声器电话系统完全是便携的，使用者101与PSTN不必引线连接，并维持可佩戴的MIC 320和可佩戴的扬声器330之间基本上固定的空间间距。该装置的定位可取消混响声音的大部分，限制了优选的声音信号传输路径的变化，使得的使用者101身体将该系统与不希望产生的定向或环境噪声屏蔽。
维持固定的空间间距是对所发送的声音保证统一的声音路径的主要因素，是降低的不希望有的声反馈效应和扬声器电话系统的筒效应声音的因素。先前公知的扬声器电话系统试图通过利用重而价格高的麦克风以及扬声器组件，或者通过对消电子信号来消除声反馈效应和筒效应声音。此外，因为本发明的装置其工作消除了不希望有的声反馈效应和筒效应声音，不会遭受该伴随电子式对消系统的固有的时间延迟。
虽然是通过参照本发明的一些优选实施例表示和介绍本发明，但本领域的技术人员会理解，在不脱离由所提出的权利要求限定的本发明构思和范围的情况下，可以对其中的形式和细节进行各种各样的变化。