DE19543858A1

DE19543858A1 - Verfahren und Anordnung zur Reduzierung des Stromverbrauchs von schnurlosen Telefonen

Info

Publication number: DE19543858A1
Application number: DE1995143858
Authority: DE
Inventors: Manfred Baumkoetter
Original assignee: Deutsche Telekom AG
Current assignee: BAUMKOETTER, MANFRED, 48346 OSTBEVERN, DE
Priority date: 1995-11-24
Filing date: 1995-11-24
Publication date: 1997-05-28

Description

Nach dem Stand der Technik haben schnurlose Telefone einen derart hohen Stromverbrauch während der Empfangsbereitschaft, daß eine Betriebsbereitschaft/Empfangsbereitschaft nur für maximal ca. 50 bis 100 Stunden mit einer Akkuladung möglich ist

Die Erfindung macht es sich zur Aufgabe den Stromverbrauch des schnurlosen Telefons derart zu reduzieren, daß wesentlich längere Bereitschaftszeichen erzielt werden. Die Erfindung soll es ermöglichen die Zeit der Betriebsbereitschaft eines schnurlosen Telefons mit einer Akkuladung auf ca. 2000 Stunden zu erhöhen.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in einem schnurlosen Telefon zusätzlich ein extrem stromsparendes Empfangssystem angeordnet wird, wobei es auch möglich ist, das vorhandene Empfangssystem auf entsprechend stromsparende Funktion zurückzuschalten/umzuschalten.

Von dem Funkrufdienst Cityruf sind beispielsweise Empfangs-Systeme bekannt, bei denen die Kapazität einer Mikrozelle einen ununterbrochenen Betrieb von ca. 2000 Stunden er möglicht. Der minimale Stromverbrauch wird durch eine zyklische Einschaltung des Empfangs-/Auswertesystems erreicht.

Nach der erfindungsgemäßen Lösung wird nun ein bekanntes schnurlosen Telefon bis auf das o.a. angeführte Empfangs system abgeschaltet. Das Empfangssystem prüft nun zyklisch einen definierten Kanal auf das Eintreffen einer Start-Zeichenfolge. Die verfügbaren Frequenzen/Zeitschlitze werden nicht mehr wie nach dem Stand der Technik auf ankommende Verbindungsinformationen kontrolliert.

Wenn nun ein Anruf für dieses Telefon erfolgt, wird die Verbindung von der Basisstation zum Mobilteil wie folgt aufgebaut:

1. Ankommender Ruf
2. In der Basisstation wird eine Startzeichenfolge für das Mobilteil gebildet. Die Startzeichenfolge enthält eine Adresse des Mobilteils und eine Startinformation.
3. Die Startzeichenfolge wird gesendet. In diesem Beispiel wird sie im Servicekanal 81 (CT1+) gesendet. Da das Empfangsystem/Auswertesystem im Mobilteil nur zyklisch eingeschaltet ist muß die Startzeichenfolge mehrfach hintereinander gesendet werden. Die Wiederholzeit/Menge muß so groß gewählt werden, daß die Startnachricht sicher in einem Empfangszyklus des Mobilteils empfangen werden kann. Die weiteren Verbindungsfunktionen erfolgen wie nach dem Stand der Technik (Suche eines freien Kanals . . .).
4. Die Startnachricht wird in dem Mobilteil empfangen und ausgewertet.
5. Das Mobilteil wird durch die Startnachricht eingeschaltet und beginnt mit der Kanalprüfung wie bekannt. Der weitere Ablauf der Funktionen erfolgt ebenfalls wie bekannt.

Nach Beendigung des Gespräches oder nach Abbruch des Anrufes wird das Mobilteil wieder bis auf die o. a. Empfangsfunktionen abgeschaltet.

Durch das ferngesteuerte Einschalten des Mobilteil entstehen gewisse Zeitverluste beim Verbindungsaufbau. Diese Zeit verluste lassen in Abwandlung des o.a. Verfahrens aus gleichen:

1. Ankommender Ruf
2. Die Basisstation sucht einen freien Kanal (Frequenz/Zeit schlitz) und belegt ihn für die anstehende Verbindung.
3. Die o. a. Startzeichenfolge wird um die Kanalnummer des belegten Kanals ergänzt und gesendet.
Bei Zeitmultiplexsystemen oder bei Mischsystemen (DECT) ist die Aussendung der Startzeichenfolge mit einem Sender während gleichzeitig der Nutzkanal belegt ist möglich, wenn als Nutzkanäle keine Zeitschlitze verwendet werden, die zeitgleich mit dem Servicekanal liegen. Bei reinen Frequenzmultiplexsystemen muß der Sender zum Senden der Startzeichenfolge auf die Servicekanalfrequenz umgeschaltet werden. Während dieser Zeit könnte der ausgeprüfte Nutzkanal durch andere Geräte belegt werden. Die Basisstation müßte erneut mit einer Kanalsuche be ginnen. Dieser Nachteil kann vermieden werden wenn zum Senden der Startzeichenfolge ein weiteres Sendesystem angeordnet wird. Dieses Sendesystem wird mit der Antenne und mit dem Steuerprozessor verbunden.
4. Nach Übertragung Empfang und Auswertung der Startzeichen folge wird das Mobilteil eingeschaltet.
5. Der Empfänger des Mobilteils kann nun durch die mit übertragene Kanalnummer direkt auf den verwendeten Veb bindungskanal geschaltet werden. Durch den Wegfall der Kanalsuche wird die Verbindungsaufbauzeit verkürzt.
6. Der weitere Ablauf erfolgt nach dem Stand der Technik.

Für die Funktion der erfindungsgemäßen Lösung ist ein freier Servicekanal zwingend erforderlich um die Start-Zeichenfolge für das Mobilteil zu übertragen. Bei der Lage des Startkanals/Servicekanals ist zu beachten, daß sich der Empfänger in dem erfindungsgemäßen Mobilteil nur zyklisch einschaltet. Eine ständige Kanalprüfung wie nach dem Stand der Technik findet nicht statt.

Besonders gute Voraussetzungen zur Realisierung der er findungsgemäßen Lösung bietet der CT1+ Standard. Hier ist bereits ein Servicekanal definiert. Der Kanal 81 darf nur zur Übertragung von Servicedaten belegt werden. Die Erfindung nutzt diesen Kanal zur Übertragung der Startnachricht zum Mobilteil. Da sich der Empfänger nur zyklisch einschaltet, muß die Startnachricht derart häufig nacheinander über tragen werden, daß sie einen Empfangszyklus sicher voll ständig überschneidet. Diese Lösung wird in Fig. 1 ver deutlicht.

In weiteren Standards für schnurlose Telefone (DECT, CT2) ist die Definition/Bestimmung eines Servicekanals ohne Probleme möglich. In einer Erweiterung des DECT Standards könnte beispielsweise ein Zeitschlitz zur Übertragung von Servicedaten reserviert werden. Der Zeitschlitz kann in Bezug auf die erfindungsgemäße Lösung relativ kurz sein, da die Startzeichenfolge recht kurz ist.

Wenn nun die erfindungsgemäße Lösung in Standards ver wendet wird, in denen kein Servicekanal definiert ist (DECT), muß durch die verwendeten Systeme ein Servicekanal geschaffen werden. Dabei sollte festgelegt werden, welcher Kanal für alle Geräte als Servicekanal genutzt wird (Nor mung, Industrievereinbarung). Der Kanal ist dann so zu belegen, daß er nur noch für eine Verwendung als Service-Kanal als frei erkannt werden kann (selektive Belegung). Dazu sind folgende Verfahren möglich:

1. Belegung mit Tastlücke (Fig. 2)

Auf dem definierten Servicekanal wird dazu stetig eine Trägerfrequenz oder eine Kennzeichenfolge durch eine erste Basisstation gesendet. Eine Belegung unterbleibt wenn der Kanal schon durch eine andere Basis Station im gleichen Bereich als Servicekanal belegt wurde. Bei Ausfall dieser Basisstation wurde die erste Basisstation ihrerseits den Kanal dauerbelegen. Dieses Signal wird zyklisch kurz unterbrochen, wobei diese Unterbrechungszeit (UZ) so kurz wie möglich sein sollte um eine Belegung des Kanals durch andere Telefone möglichst zu vermeiden. Während der UZ werden die kurzen Startzeichenfolgen für die Mobilteile gesendet. Jede Basisstation kann unabhängig davon ob sie selbst das Belegungssignal sendet oder ob das Signal durch eine andere Station gesendet wird, die UZ zum Senden von Startzeichen folgen nutzen.

Bei der Verwendung des Tastlückensystems haben die Empfänger in den Mobilteilen die Möglichkeit sich nach den Tastlücken/Uz zu synchronisieren. Die Empfänger werden dann zyklisch zu den UZ eingeschaltet, da nur zu diesem Zeitpunkt eine Start-Zeichenfolge gesendet werden kann. Durch dieses Prinzip wird der besonders geringe Stromverbrauch der Empfänger bewirkt. Zur weiteren Reduzierung des Stromverbrauchs kann der Empfänger nur zu jeder n-ten UZ eingeschaltet werden.

2. Belegung mit Trägerweitergabe

Bei diesem Verfahren prüft eine erste Basisstation eben falls ob der definierte Servicekanal bereits als Service-Kanal belegt ist. In diesem Beispiel sendet bereits eine beliebige zweite Basisstation in dem Gebiet das Belegungs signal im Servicekanal. Da dieses Signal keine UZ hat werden Synchronisiersignale zum zyklischen Einschalten der Empfänger mitgesendet. Startzeichenfolgen werden dann sinnvoller Weise nur im definierten Abstand zu den Synchronisier signalen gesendet. Die erste Basisstation bleibt da her vorerst untätig. Wenn nun die erste Basisstation an gerufen wird sendet sie im Servicekanal eine Anforderungs-Zeichenfolge. Die zweite Basisstation empfängt die An forderungszeichenfolge und wertet sie aus. Darauf hin gibt sie den Servicekanal frei wobei sie noch vorher ein Quittiersignal senden kann. Die erste Basisstation belegt nun ihrerseits synchron (Synchronisiersignale für die Empfänger) den Servicekanal und sendet die Startzeichenfolge zum Mobilteil. Der Servicekanal wird von der ersten Basisstation solange weiterbelegt, bis eine Anforderungszeichenfolge empfangen wird. Darauf hin würde der Servicekanal zu Gunsten einer beliebigen weiteren Station freigegeben.

Wenn die o.a. Lösungen in reinen Frequenzmultiplexsystemen angewendet werden ist die Anordnung eines zweiten Sendesystems notwendig, da während der Nutzverbindung in einem Nutzkanal auch der Servicekanal ggf. weiter belegt werden muß.

Die o.a. Lösungen können mit kleinen Änderungen auch in Zeitmultiplexsystemen oder in Mischsystemen (DECT) ver wendet werden. Die Belegungssignale sind dann impulsförmig in dem entsprechenden Zeitschrift zu senden. In Fig. 3 ist ein Impuls mit UZ nach dem Tastlückenverfahren dargestellt.

Beim Verfahren mit Tragerweitergabe kann auf die Synchro nisierungsinformationen für die Empfänger verzichtet werden, da sich die Empfänger an den Zeitmultiplexrahmen orientieren können. Der Empfänger eines Mobilteils konnte sich beispiels weise in jedem zehnten DECT Multiframe im Frame 15 zum Zeit schlitz 12 einschalten. Die Basisstation muß die Startzeichen folge dazu mehrfach senden (< 160 mal was einer Zeit von < 1,6 Sekunden entspricht), da in diesem Zeitraum sicher ein Empfangszyklus beim Empfänger anstand. Für die Zeitabstände und die Synchronisation des Empfängers sind beliebige weitere Variationen möglich.

Bei Systemen die, die physikalischen Kanäle zyklisch wechseln (Hopping Verfahren) kann das Empfangssystem zeitlich nach vollziehen wann der Servicekanal wieder auf dem überwachten Kanal/Zeitschlitz betrieben wird. Das System folgt dann entsprechend mit seinen Einschaltzyklen.

Bei Zeitmultiplexsystemen oder bei Mischsystemen (DECT) ist die Aussendung der Startzeichenfolge sowie das Belegen des Servicekanals mit einem Sender während gleichzeitig der Nutzkanal belegt ist möglich, wenn als Nutzkanäle keine Zeitschlitze verwendet werden, die zeitgleich mit dem Servicekanal liegen. Der o.a. zweite Sender bei reinen Frequenzmultiplexsystemen ohne Servicekanal ist hier nicht erforderlich.

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird der Stromverbrauch der schnurlosen Telefone so gering, daß eine solare Strom versorgung möglich wird. Dazu wird am Mobilteil ein Solar modul angeordnet. Das Solarmodul wird über eine geeignete Regelschaltung (Überladungsschutz, Tiefentladungsschutz . . .) mit dem/der Akku/Telefonschaltung verbunden. Durch eine verbesserte Akkutechnik kann das System weiter optimiert werden. Hier bietet es sich beispielsweise an, den NiCad Akku durch einen Lithium Ionen Akku zu ersetzen.

Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe wird anhand eines Beispiels näher beschrieben. In dem Beispiel wird das DECT System und das o.a. Trägerweitergabesystem verwendet. Die Zeitschlitze 12/24 in der Frequenz 10 sollen als Servicekanal definiert und belegt werden. Der Servicekanal ist durch eine zweite Basisstation als Servicekanal belegt in dem zum Beispiel ständig eine bestimmte Zeichenfolge gesendet wird. Bei einem ankommenden Ruf finden folgende Abläufe statt:

1. Ankommender Ruf.
2. Die erste Basisstation sucht einen freien Kommunikations-Kanal und belegt ihn.
3. Die Basisstation (Steuerprozessor, HF Teil) sendet auf dem Servicekanal (Z 24) die Anforderungszeichenfolge für den Servicekanal.
4. Die zweite Basisstation empfängt die Anforderungszeichen folge und wertet sie aus. Darauf hin gibt sie den Service-Kanal frei wobei sie noch vorher ein Quittiersignal senden kann. Die erste Basisstation belegt darauf hin unverzüg lich den Servicekanal.
5. Die erste Basisstation bildet eine Startzeichenfolge. Sie besteht aus der Adresse des Mobilteils, der Kanalnummer des belegten Kanals und aus einem Startzeichen.
6. Die Startzeichenfolge wird zum Mobilteil gesendet.
7. Der Servicekanal wird von der ersten Basisstation solange weiter belegt, bis eine Anforderungszeichenfolge empfangen wird. Darauf hin würde der Servicekanal zu Gunsten einer beliebigen weiteren Station freigegeben.
8. Die Startzeichenfolge wird im Mobilteil durch die Baugruppe stromsparendes Empfangs- und Auswertesystem (Fig. 4) empfangen und ausgewertet. Das Relais AR spricht an und wird für eine definierte Zeit gehalten.
9. Der AR1 Kontakt schaltet das StR Relais ein.
10. Der STR Kontakt schaltet das Mobilteil ein.
11. Das Übertragungssystem des Mobilteil wird auf den mit der Startzeichenfolge übermittelten Kommunikations-Kanal geschaltet.
12. Startprozeduren im Kommunikationskanal wie nach dem Stand der Technik (ID Tausch/Prüfung . . .).
13. Das Mobilteil wird wie nach dem Stand der Technik gerufen.
14. Der Anruf wird abgefragt, und die Verbindung kann benutzt werden.
15. Die Schaltung des MT schaltet das SBR Relais ein.
16. Das AR Relais fällt abfallverzögert ab.
17. Das STR Relais wird weiter über den SBR Kontakt gehalten.
16. Die Verbindung wird ausgelöst.
17. Das SBR Relais fällt verzögert ab.
18. Das STR Relais fällt durch den SBR Kontakt ab.
19. Der STR Kontakt schaltet den Mobilteil wieder ab.
20. Der Mobilteil könnte nun durch einen erneuten Anruf/eine erneute Startnachricht wieder gestartet werden.

Die technische Lösung wurde aus Gründen der Anschaulichkeit als Relaisschaltung erklärt. In der Praxis würde das System als Halbleiterschaltung ausgeführt.

Fig. 5 zeigt einen Schaltungsauszug des Mobilteils.

Fig. 6 zeigt eine mögliche Startzeichenfolge.

Claims

1. Verfahren zur Reduzierung des Stromverbrauchs von schnurlosen Telefonen dadurch gekennzeichnet,

- daß ein Mobilteil eines bekannten schnurlosen Telefons auch in Empfangsbereitschaft nahezu vollständig ausge schaltet ist,
- daß in diesem Zustand die verfügbaren Kanäle/Zeit schlitze nicht auf ankommende Verbindungsinformationen kontrolliert werden,
- daß in dem schnurlosen Telefon zusätzlich ein extrem stromsparendes Empfangssystem/Auswertesystem angeordnet ist,
- daß nur dieses Empfangssystem in Betrieb ist,
- daß dieses Empfangssystem eine/n fest definierten Frequenz/Zeitschlitz ständig bzw. zyklisch zu definier ten Zeiten kontrolliert,
- daß die Basisstation des schnurlosen Telefons bei einer ankommenden Verbindung zusätzlich in der/dem definierten Frequenz/Zeitschlitz eine Startzeichenfolge zum Mobilteil sendet,
- daß diese Startzeichenfolge im mobilen Telefon empfangen und ausgewertet wird,
- daß das schnurlose Telefon durch diese Startzeichenfolge wie nach dem Stand der Technik eingeschaltet wird und mit der Kontrolle der verfügbaren Frequenzen/Zeitschlitze beginnt,
- daß der weitere Ablauf der Verbindung nach dem Stand der Technik erfolgt und
- daß sich das schnurlose Telefon nach Ende der Verbindung wieder in den erfindungsgemäßen Stromsparmodus zurück schaltet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einschalten der schnurlosen Telefone die Übertragungs technik der Funkrufsysteme verwendet wird, wozu schwer punktmäßig das zyklische Einschalten des Empfängers zählt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß kein zusätzliches Empfangssystem angeordnet wird und daß statt dessen das in dem schnurlosen Telefon vorhandene Empfangssytem/Auswertesystem auf eine dem entsprechende stromsparende Betriebsweise nach den Funkrufsystemen umgeschaltet/zurückgeschaltet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisstation vor dem Aussenden der Startzeichenfolge einen freien Kommunikationskanal ermittelt und belegt und daß mit der Startzeichnenfolge Informationen über den Kommunikationskanal wie Frequenz/Zeitschlitz übermittelt wird/werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung der Startzeichenfolge ein Sonderkanal/ Servicekanal benutzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein definierter Kanal aus der Menge der Nutzkanäle zur Übertragung der Startzeichenfolge benutzt wird, daß eine Basisstation diesen Kanal stets selektiv belegt sobald er frei ist/wird, das eine selektive Belegung nicht erfolgt wenn bereits eine selektive Belegung durch eine andere Basisstation erfolgt ist und daß ein derartig belegter Kanal nur noch von den erfindungsgemäßen Basisstationen als frei erkannt werden kann.

7. Verfahren nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Basisstation ständig prüft ob und wodurch der definierte Kanal zur Übertragung der Startzeichenfolge belegt ist, daß die erste Basisstation vorerst untätig bleibt wenn der Servicekanal bereits durch eine zweite/beliebige Basisstation belegt und als Servicekanal gekennzeichnet wurde, daß die erste Basis-Station bei einem ankommenden Ruf im Servicekanal eine Anforderungszeichenfolge sendet, daß die sendende/zweite Basisstation die Anforderungszeichenfolge empfängt und auswertet, daß sie darauf hin den Servicekanal frei gibt, daß sie ggf. vorher ein Quittiersignal sendet, daß nun die erste Basisstation ihrerseits den Servicekanal belegt und als Servicekanal kennzeichnet, daß die erste Basis Station nun die Startzeichenfolge zum Mobilteil sendet und daß die erste Basisstation den Servicekanal ihrerseits bei Empfang einer Anforderungszeichenfolge für eine andere Basisstation frei gibt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Zeitmultiplexsystemen ein Zeitschlitz als Service Kanal reserviert wird.

9. Anordnung zur Reduzierung des Stromverbrauchs von schnurlosen Telefonen, dadurch gekennzeichnet, daß in einem schnurlosen Telefon ein extrem stromsparendes Empfangssystem/Auswertesystem angeordnet wird, daß dieses System mit der Antenne verbunden ist und daß das System mit dem Einschaltsystemen des schnurlosen Telefons verbunden ist (Fig. 4, 5).

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Empfangssystem mit zyklischen Abschaltungen ähnlich dem Cityrufverfahren arbeitet.

11. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem schnurlosen Telefon Umschaltelemente angeordnet werden um das vorhandene Empfangs-/Auswertesystem auf eine stromsparende Betriebsweise umzuschalten.

12. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Basisstation ein zweiter Sender angeordnet ist, daß dieser Sender mit der Antenne verbunden ist und daß dieser Sender mit dem Steuerprozessor verbunden ist.

13. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß am Mobilteil ein Solarmodul angeordnet ist und daß das Solarmodul über eine Regelschaltung mit dem Akku verbunden ist.

14. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Mobilteil ein Lithium-Ionen Akku angeordnet wird.