本发明涉及无线电话。更详细地说，本发明涉及一种用于检测在用以控制无线电话基地站与手机之间的通信协议的数字指令字的传输中所出现的误差的方法和设备。 无线电话通常包括两个独立的工作站：一个基地站和一个手机站。基地站插接到电话机的引出线，且包括与本地电话中继线接口用的所有必需的装备和电子设备。手机站包括与电话用户接口需用的所有电子设备和装备。这些装备包括电话拨号通话用的和具有其它性能的按键式键盘，以及话筒和扩音器。两个站还包括供在手机与基地站之间进行无线电通信之用的无线电收发两用机和天线。
鉴于基地站基本上是固定的且通常是用硬连线连接到电话机的引出线，因此其电源一般是来自墙上的交流电输出口。而电话手机是应为便携式的，因此不能把它设计得使其连接到交流电的输出端。所以手机的电源来自机内地电池组。一般说来，该电池都是充电式的，充电时，将手机放在基地站的一个托架中，经由充电电路电气耦合到基地站的电源上。
在电话机上除了进行实际通话之外，同时也传送着用以控制两个独立工作站之间的协议的数字信号。一般说来，协议控制是通过在两工作站之间传送数字指令字和数字确认字（总的叫数字数据字）进行的。这可在话音通信以外的独立频率或信道上进行，或者也可以直接在话音频率信道上进行。经过大气通过由无线电信号发送数字字时，所发送的数据有可能在收信站没有被正确地接收到。可能会影响所发送数据的完整性的射频干扰和噪音其量偏巧又是相当大，尤其是基地站与手机之间的距离增加时，更是如此。
为了将协议数据字从一个站传送到另一站各字在单个信道上多路传输，各二进制位则依次通过大气发送到收信站的天线上。影响无线电话系统中数据传输的完整性的大多数噪音和干扰都包含有持续时间不同的干扰短脉冲串。干扰短脉冲串在干扰的持续时间特短时可能只影响一两个所收到的二进制位的有效性，在干扰的持续时间较长时则可能会影响整个字的有效性。
现有技术的无线电话机有时为了提供检测误差的方法给协议数据字附加了一个保密码。在这些无线电话机中，保密码系存储在基地站和手机站的存储器中。两站之间需要进行协议传输时，就将保密码附加到协议字上形成一个当时就发送出去的证实码。举例说，若协议信号发送是采用了八位协议字，那么发信站不是仅仅发送八位协议指令字，而是发送由协议指令作为高字节和密码作为低字节所组成的十六位字。收信站读取该被发送的字，并将其保密字节部分与业已存储在收信站的存储器中的保密码进行比较。若它们彼此匹配，则有可能整个发送字已被正确地接收到，收信站就认定该协议字是正确的。但这种类型的误差检测法远不是完美的。引起误差的短持续时间干扰脉冲串会完全没有被检测出来。例如，在上述八位保密码和八位协议字的实例中，能出现长达八位的误差完全没有被检测出来。若八位短脉冲串误差是出现在发送字的协议指令部分而不是在保密码部分，则保密码可能被正确地接收到，于是收信站可能会认定该协议字是正确的。
除噪音和随机性的干扰之外，无线电话还特别容易受蓄意性“假”传输的影响。尤其是，其它的收发机完全可能未经授权就使用某一无线电话机基地站。知道该无线电话机的发送频率和协议系统的另一个人，能用一个收发信机来冒充该无线电话的手机并使用无线电话的基地站来进行未经授权的通话或介入别人的私人通话。
因此本发明的一个目的是提供一种经改良的无线电话机。
本发明的另一个目的是提供一种极难使用在远处的收发信机来进行未经授权的通话的无线电话机。
本发明的还有一个目的是提供一种用于检测无线电话传输误差的经改进的装置。
本发明的还有一个目的是提供一种能校正某些传送误差的无线电话机。
本发明提供了一些用以检测无线电话机的基地站和手机站之间的传输误差的方法和设备。其中一个方法包括在发送之前将协议数据字的二进制位与保密码字的二进制位交错起来。更具体地说，假设电话机的协议系统采用八位协议数据字，基地站的微计算机产生由高保密字节和低保密字节组成的十六位保密码字。基地站和手机站都把保密码字存储在存储器中。此外，为减少无线电话被未经授权滥用的机会，将保密码字每隔随意选取的时间间隔加以更新。在基地站的微计算机在随意任选的时候更改保密码，并当手机在电池充电的过程中放在基地站的托架上时，把新的保密码字通知手机站。
为了以本发明的实施为例进行说明起见，假设协议数据字的字长为八位。在这种情况下，保密码字由十六位组成。通过以下述方式将八位协议数据字与十六位保密码交错起来，在当时处于发送状态的站处（这可能是基地站也可能是手机站）产生证实码，这就是使得每一协议数据字位两侧的毗邻位分别是高保密字节和低保密字节的相应的二进制位。此证实码从发信站被发送到收信站。收信站的微计算机从所收到的证实码将保密码和协议数据字复原，并将保密码部分与其存储器中所存储的保密码进行比较。若它们彼此匹配，收信单元就认定协议数据字部分是正确的。保密码与协议数据字各自的二进制位的交错确保任何持续时间大于一位的短脉冲串误差必然要影响保密码的一个二进制位。
第二种且更为理想的方法是将协议数据字与保密码字的高字节和保密码字的低字节进行异或逻辑运算，并产生由该异或逻辑运算步骤所产生的两字节（第一和第二字节）和实际协议指令字（第三字节）所组成的二十四位误差检测码（假设协议数据字为八位）。将二十四位字传送到收信站，收信站则在收到该信息包时将收到的字的第一和第二字节与所收到的字的第三字节进行异或逻辑运算，如果没有传输误差，则得出的两个字节理应与存储在存储器中的保密码匹配。若该两字节匹配，则收信站就认定第三字为正确的协议数据字。这第二种方法确保即使持续时间只有一位的短脉冲串也能够被检测出来。此外，必要时可以执行非常简单的误差校正程序，方法是在其中一个保密字节匹配时对该协议字认可，这种方法基本上是从三中选二的方法。
阅读下面结合附图的详细说明，即可了解本发明的许多其它目的、特点和优点。附图中：
图1是本发明的无线电话机的示意图;
图2是本发明无线电话机的方框图;
图3至6是本发明的误差检测方法的各种实施方案;
图7和8示出了本发明的误差检测方法的各种实施方案的流程图;
图9和10则例示了本发明的误差检测方法中两种可供选择的误差校正方法。
图1和2分别示出了本发明的手机站40和基地站10的各主要组成部分的示意图和总的方框图。基地站10装备有通过混频器18与天线16接口的发信机12和收信机14，以便可以与手机站40进行射频通信。发信机12和收信机14还耦合到方框20上，方框20通常代表通过电气连接器38与本地电话中继线接口所需用的线路。发信机12和收信机14还耦合到微计算机22上，微计算机22起控制基地站所有功能（包括各站之间的协议信号的传输情况）的作用。此外还配备有键盘24，为电话用户提供任选的各种功能。该单元的电源来自当地的交流电源26。电源装置28将来自交流电源26的电能变换成微计算机可使用的电源。此外，电源装置28还通过充电电路30连接到输出端的电气连接器32，电气连接器32可电气连接到手机站40的充电电气连接器42上，以便给手机站40的可充电的电池组44进行充电。
基地站配备有托架11，供接收手机站40之用。通常，手机站会在远离基地站的地方，但当手机站需要充电时可把它安置在基地站的托架11上。托架11系设计成使基地站的电气连接器32与手机站的电气连接器42相接触，从而使基地站的电源装置28能对手机站的可充电的电池组44进行充电。
手机站40包括它自己的微计算机46，供控制系统的所有功能之用。键盘47是为使用户能拨号和选用电话机的其它功能而设的。当然，手机也包括一收信机48和发信机50，它们经由混频器54耦合到天线52上，以便可与基地站10通信。该收信机还耦合到电话机的扩音器56上，发信机则耦合到话筒58上。
基地站和手机站还分别配备有电气连接器34和60，供在两站之间传输保密码字之用。当手机40被安置在基地站10的托架部分进行充电时，传输密码的电气连接器34和60以与充电电气连接器32和42相同的方式进行电气接合。这便可以使基地站对手机站的电池组44进行充电，并且当手机结合在基地站的托架上时还可以使基地站10的微计算机22把新的保密码通知给手机站。
如本说明书在谈到发明背景时已谈过的那样，在手机站与基地站之间除传输有电话通话之外，还传输有信号传输协议数据。为确保协议数据字已被传输的另一端所正确地接收，本发明提供了一种确保所传送的协议数据的完整性的简单而极其有效的手段。
在本发明的一个最佳实施例中，协议数据系被包含在八位数据字中。在图3至6中，协议数据以MMMMMMMM表示。基地站的微计算机产生位数为协议数据字的两倍的保密码字供在误差检测方法中使用。在这里所讨论的本实施例中，保密码的位数为十六位，保密码包括高保密字节和低保密字节。在图3至6中，高保密字节用HHHHHHHH表示，低保密字节用LLLLLLLL表示。
基地站微计算机将保密码字存储在其存储器中，并将保密码字经由电气连接器34和60的连接所形成的数据总线传送到手机站的微计算机中。手机站的微计算机从数据总线读取保密码字，并将其存储在自己的存储器中。以后在随意选取的时间间隔，基地站的微计算机产生新的保密码，并在手机站固定在基地站的托架上时将该新保密码通知给手机站的微计算机。保密码的随意更改使别人要未经授权使用无线电话机非常困难，因为保密码字老在变。
为产生供发送给其它站用的证实码，本发明的电话不是象现有技术那样只是简单地将保密码字附加到协议数据字上，而是将保密码的二进制位与协议数据字的二进制位交错起来。
参看图3。十六位保密码字系用由HHHHHHHH LLLLLLLL组成的十六个字母表示。协议数据字用MMMMMMMM表示。证实码示于图3的第四行上。它是通过把保密码字与协议数据字的各自的二进制位交错起来形成的二十四位字，从而使协议数据字的每一二进制位夹在保密码字的两个二进制位之间，如图所示。二十四位证实码经过发送，被收信站的微计算机所接收时，该微计算机就将该证实码分离开，并从中复原保密码和协议数据字。若复原的保密码与存储在收信站存储器中的保密码匹配，则微计算机就认定该被复原的协议数据字也是正确的。如图3所示，其中字母E表示一位误差，若保密码字仅仅象现有技术那样附加到协议数数据字上，则就有可能有长达八位的短脉冲串误差完全检测不出来。但如图3中所示，任何长度大于一位的短脉冲串差错是必然会影响保密码字的有效性的。当然这并不是说，任何持续时间大于一位且影响着协议数据字有效性的噪音短脉冲串会被检测出来。影响保密码的一位或多位的一多位短脉冲串误差（即它是同时被接收）可能不会真正改变其值，这一点是始终有可能的。举例说，若一个二位短脉冲串误差“影响”证实码的一个保密码位H和毗邻的协议位M，它可能会改变M位的值而不改变H位值。这样的差错可能会检测不出来。
图4示出了另一种更为理想的提高误差检测率的方法。这里高保密字节也用HHHHHHHH表示，低保密字节也用LLLLLLLL表示，协议数据字也用MMMMMMMM表示。这里采用“误差检测码”来描述图4的实施例中所产生和传输的二十四位字，仅仅是为了将其与图3实施例的证实码加以区别而已。误差检测码的第一个字节是通过对协议数据字与高保密字节进行异或逻辑运算产生的，如图4所示。误差检测码的第二字节是通过对协议数据字与低保密字节进行异或逻辑运算产生的。误差检测码的第三字节则是不变的协议数据字。误差检测码被传送到收信站后，所收到的误差错检测码的第一、第二和第三字节在收信站被分离开，第三字节（即不变的协议数据字）则被存储在存储器中。第一和第二字节都与第三字节进行异或逻辑运算。若没有传输误差，则对第一和第三字节进行异或逻辑运算的结果应为高保密字节。同样，对第二和第三字节进行异或逻辑运算的结果应为低保密字节。收信站的微计算机将异或逻辑运算的结果与存储在其存储器中的保密码进行比较。若高和低保密字节都匹配，则第三字节就被认定为正确的协议数据字。若得出的十六位字不与存储在存储器中的保密码字相匹配，则收信站就给发信站发送一个电信，要求重新发送数据，图4的方法确保了即使长度只有一位的短脉冲串也必然会影响重新形成的复原了的保密码的一个二进制位。
该第二种方法要比所公开的第一种方法在检测传输误差方面更为精确，事实上，要使误差检测码第三字节中的误差检测不出来，唯一的方法是使误差检测码的第一和第二字节的相应位置中的二进制位的值也变化。举例说，若误差出在误差检测码的第三字节的最高有效位中，则除非误差检测码的第一和第二字节的最高有效位也变化，否则该误差是会被检测出来的。不然的话，复原了的一个或两个保密码字节将不会与存储在存储器中的相应的保密码字节匹配，考虑到同样的这种关系也适用于该误差检测码的各字节的其他七个二进制位，显然传输误差检测不出来的可能率是非常小的。
作为图4所示方法的另一种方案（但实质上是类似的方法）如图5所示。误差检测码是以如图4所述完全相同的方式在发信站产生的。但这里不是将所接收到的误差检验码的第一和第二字节与所收到的误差检测码的第三字节进行异或逻辑运算。而是将它们与存储在收信站存储器中的高保密字节和低保密字节分别进行异或逻辑运算。假设没有传输误差，则两个异或逻辑运算的结果应为被传输的协议数据字。因此，若两个经复原的字节匹配，它们就被认定为正确的协议数据字。这个方法比上述方法精确度稍差一些。
就图4中所示的方法而论，要使误差检测不出来，它必须出现在误差检测码的所有三个字节的对应位上，而在图5的方法中，要使误差检测不出来，对应的关系只必须是在第一和第二字节之间。若增设这样一个步骤，即将从误差检验码的第一和第二字节重新复原的协议数据字进一步与第三字节进行比较，以便确定三者是否匹配，则要使误差检测不出来所需要的位对应关系可增加到误差检测码的所有三个字节。但要达到与图4的方法同样的精确度，这种方法需要更多的微计算机时间和能力。
图7和8分别例示了应用上述误差检测方法的无线电话的发信站和收信站工作的流程图。在图7的步骤100中，发信站的微计算机根据电话使用者按压键钮的情况产生协议指令字节。在步骤110产生证实码（如采用图3的方法）或误差检测码（如采用图4或5的方法）。两种方案，如上所述，在流程图左边用虚线表示出来。在步骤120，发送证实码（或误差检测码）。
现在参看图8和收信站，在步骤200接收数据。在步骤210，收信站的微计算机按上述三种可能方式的一种从所收到的数据重新复原保密码或协议数据字节。这里三种可能采用的方法也以虚线表示在图8流程图的左边。在步骤220，将复原后的字节与所存储的保密码（若采用图3或4的方法）或所收到的字的第三字节（若采用图5的方法）进行比较。若在步骤230检测到匹配情况，则在步骤240收信站的微计算机就发出确认信号。若检测出差错，则收信站的微计算机就在步骤235将检测出误差的电信发送回发信单元。
再回头看图7，在步骤130，发信单元接收来自图8所示的收信单元的响应。此响应可以是确认响应也可以是误差电信的响应。若在步骤140检测出误差信号，则程序就循环进行并重新发送电信。若在步骤140收到了确认响应，则就完成了有效的传输过程。
采用图3或4的误差检测方法，我们也可以实施一种非常简单的误差校正方案。例如，在图3的实施例中，若经复原的保密字节只有一个而不是两个与存储在存储器中相应的保密字节相匹配，则所收到的协议数据字节部分可认定为正确的。应该指出的是，所收到的误差检测码的两个复原字节每一个都包含着确定所接收到的协议数据字节和保密码的一个字节的信息。因此若表明是匹配情况，则协议字节和保密字节都已被正确地接收到或者在各字节相应的二进制位的位置处（例如两字节的位位置5）中出现一个或多个误差。
刚谈到的误差校正法仅仅是一种从三个字节中选取两个字节的一种方法，其中表明已接收到误差的那个字节被否决掉。当然如果两个经复原的字节都不与存储在存储器中的相应的保密字节相匹配，则数据包就不会被认定是正确的。在图4的实施例中也可以通过将两个复原字节与所收到的误差检测码的第三字节进行比较来实施极其类似的误差校正方案。若三个字节中有两个字节匹配，则匹配的一对就可认定为是正确的。
图9例示了上述误差校正方法的流程图。步骤200、210、220、230、235和240与图8中所示的完全一样。增设了步骤232是为了从三个字节选取两个字节。若误差检测码中的三个字节有两个字节表明传输是正确的话，则在步骤240就发出确认信号。不然的话，在步骤235发出误差电信。
鉴于位误差在误差检测码的三个字节中的两个字节的相应的位位置中的出现可能会导致错误的协议字节被认定的是正确的，因而上述误差校正方法在某些用途中是不适用的。若认为有必要进行误差校正的话，比刚才所述的那一种更好的方法是在误差已被检测出来且重新传输和再次不被接收之后才进行误差校正。这个方法在图10中示出。若原来的误差校正码与再传输的误差校正码只有几个二进制位不同，则可以进行取代用的重新配置，以便从两个不被接收的信息包形成经校正的信息包。要取得成功，各误差必须是出现在各别不同的二进制位上，而且少得足以在容许的时间范围内进行全部重新配置。但这种方法可能会加重微计算机的负担，而且需要有容量较大的随机存取储器或只读存储器，因而只有认为必要时才使用。图10的流程图的大部分与图8的一样。图8和图10流程图中的共同步骤被编以共同的号码。在此第二种误差校正方法中，误差的校正只是在业已检测误差并进行了再传输和再次不被接收之后才进行的。若在第一次传输时检测出误差，则按与原数据相同的方式（见步骤200至235）将误差电信发送到发信站。然后按与原数据同样的方式（见步骤200′至230′）对再传输的数据进行检查，若该数据已被正确地接收，则无需进行误差校正，于是在步骤230′将编程控制发送到步骤240，在步骤240确认信号被发送到发信站。但若在第二次尝试时检测出误差，则在步骤255中进行为取代用的重新配置。若为取代而进行的重新配置在步骤260中成功地重新形成（复原）协议数据字节，则程序就回到步骤240，于是将一个确认信号发送到发信站。但若为取代而进行的重新配置没有产生正确的协议字节，则差错电信再次在步骤265被发送到发信站。
第三种可能产生误差检测码的方法如图6中所示。这个方法基本上是图3所述的交错法与图4和5所述的异或逻辑运算法两者的结合。在此方法中，误差检测码完全如图4或5所述的方式产生。但这里不是发送该误差检测码，而是象图3实施例所述的那样将误差检测码的三个字节交错起来。收信站的微计算机从所收到的字复原误差检测码的三个字节，并如图4或图5所述的那样执行异或逻辑运算的步骤。第三实施例的优点在于提高了防止未授权使用电话的可靠性。在此第三种方法中，不存在会易被确定为保密码的所谓“不变信息组”（constant field）。
到此本发明的一些可能实施方案业已介绍完毕。熟悉本技术领域的人士不难理解，对本发明是显然可以进行各种改变和修正的。这些显然可进行的改变和修正应属于仅受本说明书所附权利要求书的限制的本发明的范围内。