DE19710224A1 - Terminal für ein drahtloses Teilnehmeranschluß- oder WLL-System - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Terminal für ein drahtloses Teilnehmeranschluß- oder WLL-System.

Die WLL-Systeme (WLL = Wireless Local Loop) bieten eine vor­ teilhafte Möglichkeit zur Erweiterung des öffentlichen Fern­ sprechnetzes durch neue Teilnehmeranschlüsse, weil dabei die Erweiterung ohne teilnehmerbezogene Verkabelung erfolgen kann. Die in WLL-Netzen einzusetzenden Terminals, d. h. Endgeräte um­ fassen ein zum Anschluß an das öffentliche Fernsprechnetz (PSTN, Public Switched Telephone Network) geeignetes Telefon oder ein anderes Teilnehmergerät sowie ein daran angeschlosse­ nes Terminal.

Bekannt ist bereits eine Lösung, bei der das WLL-Terminal durch Einsatz eines separaten zellularen Telefons oder Funkteils so­ wie eines Leitungsadapters, der das Anpassen zwischen PSTN-An­ schluß und zellularem Telefon/Funkteil besorgt, verwirklicht ist. Der Leitungsadapter enthält einen Mikrocontroller oder eine entsprechende Steuerlogik, die die DTMF-Zeichen (DTMF = Dial Tone Multi-Frequency) identifiziert, sie in ans zellulare Telefon zu übermittelnde Signale umsetzt und die z. B. auf Zeit­ kontrolle oder einem Endzeichen basierende Analyse des Ab­ schlusses der Nummernwahl durchführt und diese Meldungen z. B. über einen herstellerspezifischen seriellen Anschluß an das zellulare Telefon übermittelt. Außerdem umfaßt der Leitungs­ adapter bei den dem Stand der Technik entsprechenden Lösungen eine Stromquelle zur Versorgung des zellularen Telefons mit Betriebsspannung. Das Sende-Empfangsteil ist in der Regel über Funk an einen Zellulardienst, wie z. B. ans GSM-System, ange­ schlossen. Hierbei kann als Sende-Empfangsteil ein mobiles Kom­ munikationsgerät eingesetzt werden.

Fig. 1 zeigt eine bereits bekannte Lösung zur Verwirklichung des WLL-Terminals. In diesem Fall ist das WLL-Terminal 100 an ein Zellularsystem angeschlossen, das Basisstationen 151 zur über Funk erfolgenden Übermittlung der Information über die Antenne 150 an die Terminals hat. Die Basisstationen sind mit Basisstationssteuerungen 152 verbunden, die wiederum mit der Zentrale 153 in Verbindung stehen. Die Zentrale 153 ist an das öffentliche Fernsprechnetz, PSTN, angeschlossen.

Das Terminal 102 hat eine Antenne 104 zum Senden und Empfangen des Hochfrequenz-Signals. Das empfangene Signal wird verstärkt und im HF-Teil 113 des Sende-Empfangsteils 110 in ein Basis­ band-Signal demoduliert, und die Verarbeitung dieses Basisband-Signals erfolgt im Block 114. Entsprechend wird das zu sendende Basisband-Signal in Digitalform gebracht und für das Senden gemäß den Spezifikationen des Zellularsystems im Block 114 ver­ arbeitet und für HF moduliert, im HF-Teil 113 verstärkt und zur Antenne 104 geleitet.

Der Signalverarbeitungsblock und das HF-Teil werden vom Prozes­ sor 111 gesteuert; dieser hat einen Speicher 112 zum Speichern von Programmen, Parametern und Zustandsdaten. Der Regler (engl. regulator) 115 bildet die Betriebsspannung für die Blöcke des Sende-Empfangsteils 110.

Der Leitungsadapter 130 hat ein Audio-Teil 134, das die Tonsi­ gnale des Telefonapparats und des Empfangs-Sendeteils gegensei­ tig adaptiert. Der DTMF-Detektor 133 erkennt die in der Audio-Leitung zu übertragenden Zeichenwählsignale und übermittelt sie an den Prozessor 131 des Leitungsadapters. Der HOOK-Detektor 135 stellt den Zustand des Beam-Lead-Schalters des Telefons fest und übermittelt diese Zustandsinformation an den Prozessor 131 sowie an den Zeichengenerator 136. Der Zeichengenerator 136 erzeugt auf Grund der vom Zellularsystem übermittelten Verbin­ dungs-Zustandsdaten die Tonsignale für den Telefonapparat. Der Rufgenerator 137 erzeugt das Hochspannungs-Rufsignal (z. B. 45 V Wechselstrom) für die Ruffunktion des Telefonapparates. Die Leitungsspannung/Schleifenstrom (z. B. 40 V Gleichstrom) wird im Gleichstrom-Regler 138 aus der vom Gleichstrom-Gleichstrom-Um­ setzerblock erzeugten Hochspannung der Spezifikation des Fern­ sprechapparats entsprechend erzeugt. Der Prozessor 131 steuert andere Blöcke des Leitungsadapters und steht z. B. über einen seriellen Anschluß in Verbindung zum Prozessor 111 des Mobilge­ räteteils 110. In dem zum Prozessor 131 gehörenden Speicher 132 werden das Prozessor-Programm, die mit den Funktionen des Lei­ tungsadapters verbundenen Parameter sowie die Verbindungs-Zu­ standsdaten gespeichert.

Eine dem oben beschriebenen Stand der Technik entsprechende Lösung ist in der US-Patentschrift 5117450 (WO 9014729) einge­ hender beschrieben.

Ein Mangel der bereits bekannten Lösungen besteht u. a. darin, daß der Mikrocontroller des Leitungsadapters und die damit ver­ bundenen Speicherschaltungen die Herstellungskosten des Geräts erhöhen. Außerdem arbeiten die Mikroprozessoren des Leitungs­ adapters und des Sende-Empfangsteils völlig separat voneinan­ der, woraus sich - besonders in Ausnahmesituationen - An­ passungsprobleme ergeben können. Die Funktionszuverlässigkeit wird nämlich bei Einsatz zweier getrennter und selbständiger Mikrocontroller geschwächt, weil die Mikrocontroller im allge­ meinen z. B. über seriellen Anschluß locker miteinander verbun­ den sind, d. h. weil zwischen den Mikrocontrollern nur wenig Daten über deren Zustand ausgetauscht werden. Dies führt sehr leicht zu Fehlfunktionen verschiedenster Art. So können z. B. in Funknetz-Störungssituationen die Mikrocontroller voneinander verschiedene Betriebszustände annehmen, wobei dann z. B. der Leitungsadapter-Mikrocontroller die Verbindung als bestehend interpretiert, während im Sende-Empfangsteil-Mikrocontroller die Information vorliegt, daß die Verbindung infolge Funknetz-Störungssituation unterbrochen ist.

Eine der Ideen der erfindungsgemäßen Lösung besteht nun darin, daß das Terminal einen Prozessor aufweist, der sowohl den Ba­ sisband-Signalverarbeitungsblock als auch den Leitungsadapter steuert. Dank der erfindungsgemäßen Lösung können zum Basis­ bandteil des Sende-Empfangsteils gehörende Komponenten zur Verwirklichung von Leitungsadapterfunktionen benutzt werden, so daß die Anzahl der Komponenten und die Herstellungskosten redu­ ziert und die Funktionszuverlässigkeit des Terminals erhöht werden können.

Für das für drahtlosen Teilnehmeranschluß an ein Datenübertra­ gungssystem dienende erfindungsgemäße Terminal, das

• - eine Schnittstelle zum Anschließen des Teilnehmergeräts an des Terminal,
• - Mittel zum Senden und zum Empfangen des datenübertragungssy­ stemgemäßen HF-Signals,
• - Mittel zur Durchführung des Umsetzens zwischen dem besagten HF-Signal und dem Tonsignal,
• - Signalverarbeitungsmittel zur Behandlung des Tonsignals,
• - Adaptionsmittel zur Anpassung des Tonsignals zwischen Teil­ nehmergerät und Signalverarbeitungsmitteln,
• - Mittel zum Empfang des Wählsignals vom Teilnehmergerät,
• - Mittel zur Übermittlung der im aus dem Teilnehmergerät emp­ fangenen Wählsignal enthaltenen Information an das Datenüber­ tragungssystem,
• - Mittel zum Empfang der Verbindungs-Zustandsinformation vom Datenübertragungssystem,
• - Mittel zum auf Grund der vom Datenübertragungssystem empfan­ genen Verbindungs-Zustandsinformation erfolgenden Übermitteln des Zeichensignals ans Teilnehmergerät,
• - erste Steuerungsmittel zum Steuern der besagten Signalverar­ beitungsmittel, Mittel zum Übermitteln der Information des vom Teilnehmergerät empfangenen Wählsignals an das Datenübertra­ gungssystem und/oder Mittel zum Empfang der Verbindungs-Zu­ standsinformation vom Datenübertragungssystem sowie
• - zweite Steuerungsmittel zur Steuerung der besagten Adaptions­ mittel, Mittel zum Übermitteln des Zeichensignals an das Teil­ nehmergerät und/oder Mittel zum Empfang der Wählsignale vom Teilnehmergerät

umfaßt, ist charakteristisch, daß die besagten ersten Steue­ rungsmittel und die besagten zweiten Steuerungsmittel im we­ sentlichen von ein und denselben Steuerungsmittel gebildet wer­ den.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den unselb­ ständigen Patentansprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeich­ nungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein dem Stand der Technik gemäßes Terminal und seinen Anschluß an das Datenübertragungssystem als Blockschaltbild;

Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Terminal und seinen Anschluß ans Datenübertragungssystem als Blockschaltbild.

Im folgenden wird die Erfindung in Verbindung mit dem GSM-Da­ tenübertragungssystem beschrieben, wenngleich die Anwendung der Erfindung in keiner Weise auf dieses System beschränkt ist. Das GSM-System ist u. a. in den vom European Telecommunication Stan­ dards Institute (ETSI) herausgegebenen Normen zum GSM-System sowie in der Schrift: Mouly, Pautet, The GSM System for Mobile Communications, 1992, im einzelnen beschrieben.

Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Terminal 200. Sein Lei­ tungsadapter 202 ist durch ein SLIC (Subscriber Line Interface Circuit) verwirklicht wie er allgemein in Hausvermittlungen Verwendung findet. Das SLIC enthält auf dem gleichen Chip Adap­ tionsschaltungen zum Anpassen der Tonsignale und der Zeichensi­ gnale entsprechend den Anpassungsfunktionen der Blöcke 134, 135, 136 und 137 der in Fig. 1 gezeigten Lösung.

Weiter umfaßt der Leitungsadapter 230 Mittel zur Erzeugung hochvoltiger Betriebsspannung für das SLIC. Im WLL-Terminal muß die Betriebsspannung des Leitungsadapters aus einer niedrigen Gleichspannung erzeugt werden, weil zwecks Bereithaltung einer Notstrombetriebsmöglichkeit der Leitungsadapter auch mit den Akkus 203 funktionieren muß. Die Erzeugung der Betriebsspannung erfolgt in dem z. B. durch einen Chopper verwirklichten Gleich­ strom-Gleichstrom-Umsetzerblock 234. Das SLIC erzeugt die Ruf- und Leitungsspannung aus der im Gleichstrom-Gleichstrom-Umset­ zerblock 234 erzeugten Betriebsspannung. Der zu den Basisband-Teilen des Terminals gehörende Mikrocontroller steuert die Aus­ gangsspannung des Choppers 234 über eine Steuerleitung entspre­ chend dem Betriebszustand des Terminals unter Minimierung des Stromverbrauchs und Verbesserung der Zuverlässigkeit. Die in­ terne Leistungsverteilung des Basisband-Teils 210 und des HF-Teils 240 hingegen ist passend zur direkt aus dem Akku oder dem Netzanschlußgerät bezogenen Speisespannung optimiert, so daß deren Betriebsspannung im Leitungsadapter nicht extra erzeugt zu werden braucht. Auf diese Weise kann im Regler auftretende Verlustleistung vermieden werden.

Gemäß der Erfindung weist der Leitungsadapter kein eigenes Steuerungsmittel auf, sondern die Steuerung der Adapterfunktio­ nen erfolgt mit dem als Steuerungsmittel des Basisband-Teils 210 fungierenden Prozessor 211. Der Prozessor 211 ist mit einem Speicher 212 gekoppelt, in dem die den Steuerfunktionen des HF-Teils 240, des Basisband-Teils 210 und des Leitungsadapters 230 zugeordneten Programme, Parameter und Verbindungs-Zustandsdaten gespeichert werden.

Das ankommende und das abgehende Tonsignal werden unmittelbar vom Signalteil des SLIC an den zu den Basisband-Teilen gehören­ den Audio-Block (AUDIO) geschaltet. Dieser kann im WLL-Terminal für digitale Zellularsysteme z. B. ein separater, in ISDN-Tele­ fonen allgemein verwendeter PCM-Codec (PCM = Pulse Code Modu­ lation) oder ein Umsetzer sein. Es ist anzumerken, daß beim erfindungsgemäßen Terminal der Leitungsadapter weder die vom Telefonapparat kommenden Wähltöne zu identifizieren noch Zei­ chentöne für das Telefon zu erzeugen braucht, weil dies vor­ teilhaft in den Basisband-Teilen, z. B. mit PCM-Codec oder Si­ gnalprozessor (DSP), gemacht werden kann. Handelt es sich um ein für WLL-Betrieb optimiertes Netz, so können das Identifi­ zieren der Wähltöne und die Erzeugung der Zeichentöne erst in der örtlichen Zentrale erfolgen. Somit ist auch der zu den Lö­ sungen gemäß dem Stand der Technik gehörende separate DTMF-Identifizierer nicht erforderlich, sondern zum Identifiziern kann der zu den Basisband-Teilen gehörende Signalprozessor be­ nutzt werden.

Wie bereits erwähnt, kann als Leitungsadapter z. B. ein SLIC wie er für Hausvermittlungen hergestellt wird eingesetzt werden, das bei der erfindungsgemäßen Lösung bevorzugt mit dem einzigen Mikrocontroller des Terminals über den SLIC-Steuerbus gesteuert wird. Der Bus kann typenmäßig zum Beispiel ein Parallelbus mit einer Unterbrechungsleitung oder alternativ eine serielle Schnittstelle wie ein I2C sein.

Der Integrationsgrad kann noch erhöht werden z. B. durch Inte­ grieren des Choppers und des SLIC zu einer mit einer einzigen niedriger Betriebsspannung betriebenen Schaltung, in der die benötigten höheren Spannungen intern erzeugt werden. Außerdem könnten die Basisband-Teile zu einer einzigen Schaltung inte­ griert werden. Da allerdings der Leitungsadapter mit relativ hohen Spannungen arbeitet, wie z. B. 70 V, gestaltet es sich vorteilhaft, ihn als separate, von den Niederspannungs-Basis­ band-Teilen getrennte Schaltung zu verwirklichen.

Im übrigen entsprechen Funktionen und Verwirklichung des Ter­ minals nach Fig. 2 den Funktionen des in Fig. 1 dargestellten Terminals.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung lassen sich zahlreiche Vor­ teile im Vergleich zu den dem Stand der Technik entsprechenden Lösungen erzielen. Die Zahl der Komponenten des Terminals kann reduziert werden und damit auch der Herstellungspreis des letz­ teren. Durch Verwendung von nur einem Mikrocontroller in dem Terminal läßt sich auch die Funktionszuverlässigkeit des Termi­ nals beträchtlich steigern, denn zum einen wird durch die Ver­ ringerung der komplizierten Schaltungen das Risiko von Schal­ tungsschäden reduziert, und zum anderen werden die bei Vorhan­ densein mehrerer Mikrocontroller zwischen diesen auftretenden Fehlersituationen völlig vermieden.

Vorangehend wurden einige Ausführungsformen der erfindungsgemä­ ßen Lösung beschrieben. Das erfindungsgemäße Prinzip kann na­ türlich im Rahmen des durch die Patentansprüche abgesteckten Schutzbereichs zum Beispiel bezüglich Details der Verwirkli­ chung sowie der Einsatzbereiche variiert werden.

Claims (8)

1. Für drahtlosen Teilnehmeranschluß an ein Datenübertragungs­ system dienendes Terminal (100, 200) , das

• - eine Schnittstelle zum Anschließen des Teilnehmergeräts (101, 201) an des Terminal,
• - Mittel (104, 113, 204, 240) zum Senden und zum Empfangen des datenübertragungssystemgemäßen HF-Signals,
• - Mittel (113, 240) zur Durchführung des Umsetzens zwischen dem besagten HF-Signal und dem Tonsignal,
• - Signalverarbeitungsmittel (114, 214) zur Behandlung des Ton­ signals,
• - Adaptionsmittel (134, 232) zur Anpassung des Tonsignals zwi­ schen Teilnehmergerät und Signalverarbeitungsmitteln,
• - Mittel (131, 133, 134, 230) zum Empfang des Wählsignals vom Teilnehmergerät,
• - Mittel (104, 111, 113, 204, 211, 214, 240) zur Übermittlung der im aus dem Teilnehmergerät empfangenen Wählsignal enthal­ tenen Information an das Datenübertragungssystem,
• - Mittel (104, 111, 113, 204, 211, 214, 240) zum Empfang der Verbindungs-Zustandsinformation vom Datenübertragungssystem,
• - Mittel (131, 136, 137, 138, 211, 213, 214, 230) zum auf Grund der vom Datenübertragungssystem empfangenen Verbindungs-Zu­ standsinformation erfolgenden Übermitteln des Zeichensignals ans Teilnehmergerät,
• - erste Steuerungsmittel (111, 211) zum Steuern der besagten Signalverarbeitungsmittel (114, 214) , Mittel (104, 111, 113, 204, 211, 214, 240) zum Übermitteln der Information des aus dem Teilnehmergerät empfangenen Wählsignals an das Datenübertra­ gungssystem und/oder Mittel (104, 111, 113, 204, 211, 214, 240) zum Empfang der Verbindungs-Zustandsinformation vom Datenüber­ tragungssystem sowie
• - zweite Steuerungsmittel (131, 211) zum Steuern der besagten Adaptionsmittel (134, 230) , Mittel (131, 136, 137, 138, 211, 213, 214, 230) zum Übermitteln des Zeichensignals an das Teil­ nehmergerät und/oder Mittel (131, 133, 134, 230) zum Empfang der Wählsignale aus dem Teilnehmergerät

umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die besagten ersten Steue­ rungsmittel und die besagten zweiten Steuerungsmittel im we­ sentlichen von ein und denselben Steuerungsmitteln (211) gebil­ det werden.

2. Terminal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte Steuerungsmittel (211) aus einem Prozessor besteht.

3. Terminal nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die besagten Signalverarbeitungsmittel (214) als Mittel zur Erzeugung der Signaltöne dienen.

4. Terminal nach irgendeinem der obigen Ansprüchen dadurch ge­ kennzeichnet, daß die besagten Signalverarbeitungsmittel (214) Mittel zum Feststellen der DTMF-Wähltöne umfassen.

5. Terminal nach irgendeinem der obigen Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es Mittel (201, 232, 213, 214, 240, 204) zum Senden von DTMF-Wähltönen und zum Empfang von Zeichentönen der Zentrale auf dem Audiokanal umfaßt.

6. Terminal nach irgendeinem der obigen Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es Mittel zur Erzeugung einer gemeinsamen Betriebsspannung für den Leitungsadapter-Block (130), den Ba­ sisband-Block (110) und das HF-Teil (113) umfaßt.

7. Einsatz des Terminals nach irgendeinem der obigen Ansprüche im GSM-System.