DE4415952A1 - Schaltungsanordnung für Telekommunikationseinrichtungen, insbesondere Zwei-/Vierdrahtschnittstellen von Schnurlos-Basisstationen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für eine Te­ lekommunikationseinrichtung, insbesondere eine Zwei-/Vier­ drahtschnittstelle einer Schnurlos-Basisstation gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Telekommunikationseinrichtungen mit Zwei-/Vierdrahtschnitt­ stellen sind Einrichtungen, die an einer Zweidrahtleitung (Teilnehmerleitung) angeschlossen sind und die intern zwei Signalkanäle, einen Sendekanal und einen Empfangskanal, auf­ weisen. Die Signalkanäle können dabei drahtgebunden oder drahtlos sein. Eine solche Hybrid-Struktur ist beispielsweise in Fernsprechendgeräten - sogenannten Hybridfernsprechern -, in Modems und in einem Schnurlos-Telekommunikationssystem zugeordneten Basisstationen mit Amts- oder Leitungsanschluß realisiert.

Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer DECT-spezifi­ schen (DECT = Digital European Cordless Telecommunications) Schnurlos-Basisstation 1, die zum Anschluß an eine Vermitt­ lungsanlage 2 (Amtsstelle oder Nebenstellenanlage) eine Zwei-/Vier­ drahtschnittstelle 10 aufweist. Schnurlos-Basisstationen mit einem solchen Aufbau sind unter der Produktbezeichnung "Gigaset 952" - vgl. DE-Z: Funkschau 12/1993, Seiten 24 und 25; mit dem Titel "Digitale Freiheit - Gigaset 952: Das erste DECT-Telefon"; Autor: G. Weckwerth - 1993 auf den Markt ein­ geführt worden. Dieser Aufbau ist bereits im wesentlichen aus der DE-Z: Funkschau 10/1993; Seiten 74 bis 77; Titel: "Digital kommunizieren mit DECT - DECT-Chipsatz von Philips"; Autor: Dr. J. Nieder vorbekannt.

Fig. 2 zeigt den prinzipiellen Aufbau der Zwei-/Vierdraht­ schnittstelle 10, wie sie in der Basisstation 1 des Schnur­ lostelefons "Gigaset 952" realisiert ist. Die Zwei-/Vier­ drahtschnittstelle 10 weist einen Brückengleichrichter 100 auf, der an Anschlußkontakten AK1, AK2 über eine Teilnehmer­ leitung La, Lb mit der Vermittlungsanlage 2 verbunden ist und über dessen Anschlußkontakte AK3, AK4 Telekommunikationssi­ gnale, ein von der Schnurlos-Basisstation der Vermittlungs­ anlage 2 zugeführtes Sendesignal TX und ein von der Vermitt­ lungsanlage 2 der Schnurlos-Basisstation 1 zugeführtes Emp­ fangssignal RX, übertragen wird. Für das Sendesignal TX und das Empfangssignal RX als Informationsträger ist dabei je­ weils eine spezifische Abschlußimpedanz 101 der Basisstation 1 wirksam.

Beim Zustandekommen einer Telekommunikationsverbindung zwi­ schen zwei Kommunikationsteilnehmern (A-Teilnehmer und B- Teilnehmer) unterscheidet man zwischen zwei Phasen des Kommu­ nikationsaufbaus. In einer Vorbereitungsphase wird ein Kommu­ nikationswunsch dem jeweiligen anderen Kommunikationspartner (z. B. vom A-Teilnehmer zum B-Teilnehmer) übermittelt und an­ gezeigt. Mit dem Erwidern des Kommunikationswunsches beginnt für eine individuell bestimmbare Zeitdauer die eigentliche Kommunikations- bzw. Gesprächsphase. In dieser Phase werden die Sende- und Empfangssignale TX, RX durch einen in der Teilnehmerleitung La, Lb fließenden Schleifenstrom I_S über­ tragen (Duplexbetrieb).

Die Signalquelle bezüglich des Sendesignals TX und die Si­ gnalsenke bezüglich des Empfangssignals RX ist beispielsweise der Benutzer des Schnurlostelefons.

In Senderichtung gelangt die zu sendende Nachricht (Informa­ tion plus Signal) in bekannter Weise von einem der Basissta­ tion 1 nach Fig. 1 zugeordneten Mobilteil über die Anten­ ne(n) und die bekannten Funktionsblöcke "Sender/Empfänger, Feldstärkemessung, Time Switch Controller" der Basisstation 1 nach Fig. 1 in eine Codier-/Decodiereinrichtung 11, die ge­ mäß Fig. 1 beispielsweise als ADPCM-Codec ausgebildet ist und die, wie die Zwei-/Vierdrahtschnittstelle 10, Bestandteil der Schnurlos-Basisstation 1 nach Fig. 1 ist. In Empfangs­ richtung kehrt sich der vorstehende Nachrichtenverlauf ent­ sprechend um.

Zur Steuerung der Codier-/Decodiereinrichtung 11 ist ein Mi­ kroprozessor 12 vorgesehen, der beispielsweise gemäß dem Auf­ bau der Schnurlos-Basisstation 1 nach Fig. 1 als Peripherie- Controller ausgebildet ist. Dieser Mikroprozessor 12 steuert als steuernde Einheit auch den durch einen Kommunikations­ wunsch angestoßenen, zeitlichen Ablauf der Vorbereitungsphase (NSI-Funktion) und Kommunikationsphase (NSA-Funktion). Als gesteuerte Einheiten sind hierzu in der Zwei-/Vierdraht­ schnittstelle 10 eine bekannte NSI-Schaltung 102 und eine be­ kannte NSA-Schaltung 103 angeordnet. Während der NSI-Schal­ tung 102 die Funktionen "NSI-Funktion" und "Schleifen­ stromaufnahme" zugeordnet sind, sind der NSA-Schaltung 103 die Funktionen "NSA-Funktion" und "Schleifenstromaufnahme", zugeordnet.

Um den Schleifenstrom I_S in Senderichtung bezüglich des Sen­ designals TX modulieren und in Empfangsrichtung bezüglich des Empfangssignal RX demodulieren zu können, sind desweiteren im Fall des Sendesignals TX Vorkehrungen zur Modulation des Schleifenstroms I_S und im Fall des Empfangssignals RX Vorkeh­ rungen zur Demodulation erforderlich. Die Zwei-/Vierdraht­ schaltung 10 weist deshalb für die Modulation des Schleifen­ stroms I_S mit dem Sendesignal TX eine modulierbare, als Bipo­ lar-Transistschaltung aufgebaute Stromsenke 104 mit der zuge­ ordneten Funktion "Schleifenstromaufnahme" und für die De­ modulation des Empfangssignal RX aus dem Schleifenstrom I_S eine serielle RC-Schaltung 105 auf. Eine derart aufgebaute Zwei-/Vierdrahtschnittstelle ist vergleichsweise stark ver­ lustbehaftet.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ei­ ne Schaltungsanordnung für eine Telekommunikationseinrich­ tung, insbesondere eine Zwei-/Vierdrahtschnittstelle einer Schnurlos-Basisstation anzugeben, die mit einer Konzentration von in bekannten Zwei-/Vierdrahtschnittstellen verwendeten Schaltungen die Wahl- und Kommunikationszustände der Telekom­ munikationseinrichtung auf einfache Weise, kostengünstig und ohne große Verlustleistungen steuert.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

In Zwei-/Vierdrahtschnittstellen von Telekommunikationsein­ richtungen, z. B. einer Schnurlos-Basisstation werden zur Steuerung der Wahl- und Kommunikationszustände der Schnurlos- Basisstation in bekannten Zwei-/Vierdrahtschnittstellen ver­ wendete Schaltungen, z. B. eine Abschlußimpedanzschaltung, eine NSI-Schaltung, eine NSA-Schaltung, eine serielle RC- Schaltung und eine modulierbare Stromsenke, derart schal­ tungstechnisch angeordnet, daß schnittstellenspezifische Funktionen mit einer Konzentration der genannten Schaltungen realisierbar sind. Dies wird in vorteilhafter Weise durch ei­ nen Hochvolt-MOS-Transistor erreicht, mit dem im Schalterbe­ trieb im wesentlichen die NSI-Funktion durchführbar ist und mit dem im Stromsenkenbetrieb der in der Zwei-/Vierdraht­ schnittstelle fließende Schleifenstrom mit einem die zu über­ tragende Information enthaltenen Sendesignal modulierbar ist. Die Verwendung des MOS-Transistors hat dabei den Vorteil, daß

• 1. keine Verlustleistungsprobleme in der Zwei-/Vierdraht­ schnittstelle auftreten,
• 2. keine Strombegrenzung für die NSI-Schaltung notwendig ist,
• 3. kein Überspannungsschutz für die modulierbare Stromsenke notwendig ist,
• 4. keine mit Bipolar-Transistoren aufgebaute Stromsenke er­ forderlich ist,
• 5. die Empfindlichkeit bezüglich der elektromagnetischen Verträglichkeit gering ist und
• 6. eine Frequenzgangkorrektur des Sendesignals mit relativ kleinen Kondensatoren durchführbar ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Fig. 3 und 4 erläutert. Es zeigen:

Fig. 3 den prinzipiellen Aufbau (Blockschaltbild) einer Zwei-/Vierdrahtschnittstelle in einer Schnurlos-Basisstation,

Fig. 4 die schaltungstechnische Realisierung der Zwei-/Vier­ drahtschnittstelle nach Fig. 3.

Fig. 3 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer gegenüber der Zwei-/Vierdrahtschnittstelle 10 nach Fig. 2 modifizierten Zwei-/Vierdrahtschnittstelle 10a einer Schnurlos-Basisstation 1a. Die Zwei-/Vierdrahtschnittstelle 10a ist bezüglich der Abschlußimpedanz 101, der seriellen RC-Schaltung 105, dem Mikroprozessor 12 und der Codier-/Decodiereinrichtung 11 ge­ genüber der Zwei-/Vierdrahtschnittstelle 10 nach Fig. 2 un­ verändert ausgebildet.

Darüber hinaus weist die Zwei-/Vierdrahtschnittstelle 10a ei­ ne NSA-Schaltung 103a auf, die bezüglich der ihr zugeordneten Funktionen "NSA-Funktion" und "Schleifenstromaufnahme" mit der NSA-Schaltung 103 nach Fig. 2 zwar vergleichbar ist, die aber in Verbindung mit den vorstehend genannten schnittstel­ lenindividuellen Schaltungen in der Zwei-/Vierdrahtschnitt­ stelle 10a anders angeordnet ist.

Des weiteren weist die Zwei-/Vierdrahtschnittstelle 10a eine NSI-Schaltung 102a und eine modulierbare Stromsenke 104a auf, die gegenüber den bekannten Schaltungen 102, 104 nach Fig. 2 sowohl bezüglich des Schaltungsaufbaus und deren Anordnung in der Zwei-/Vierdrahtschnittstelle als auch bezüglich der zuge­ ordneten Funktionen unterschiedlich ausgebildet sind. Während der modulierbaren Stromsenke 104a wiederum die Funktion "Schleifenstromaufnahme" zugeordnet ist, ist die Funktion "NSI-Funktion" der NSI-Schaltung 102a und der modulierbaren Stromsenke 104a gemeinsam zugeordnet. Darüber hinaus ist der NSI-Schaltung 102a die Funktion "Schleifenstromaufnahme" nicht mehr zugeordnet. Dies ist gleichbedeutend damit, daß der durch die Zwei-/Vierdrahtschnittstelle 10a fließende Schleifenstrom I_S nicht mehr durch die NSI-Schaltung 102a fließt.

Fig. 4 zeigt die schaltungsmäßige Realisierung der Zwei-/Vier­ drahtschnittstelle 10a nach Fig. 3. Der Schaltungsauf­ bau der Zwei-/Vierdrahtschnittstelle 10a wird im folgenden anhand dessen Funktionsweise im Wahl- bzw. Kommunikationszu­ stand der Schnurlos-Basisstation 1a beschrieben.

Im Wahlzustand, wenn der Benutzer des Schnurlostelefons über ein Mobilteil und die Schnurlos-Basisstation 1a eine Nach­ richt an seinen Kommunikationspartner übermitteln will, muß dieser Kommunikationspartner zunächst - in einer Vorberei­ tungsphase - angewählt werden. In diesem Zustand wird ein er­ ster Transistor T1, z. B. ein Bipolar-Transistor, der NSA- Schaltung 103a über einen Vorwiderstand R_V1 von dem Mikropro­ zessor 12 durch die Nichtabgabe eines ersten Steuersignals gesperrt. Mit dem Sperren des Transistors T1 (Deaktivie­ rung der NSA-Schaltung 103a) wird ein zweiter Transistor T2, z. B. ein Hochvolt-MOS-Transistor, der modulierbaren Strom­ senke 104a als Schalter betrieben. Die zugehörigen Schalter­ funktionen werden dabei von dem Mikroprozessor 12 über einen dritten Transistor T3, z. B. ein Bipolar-Transistor, der NSI- Schaltung 102a gesteuert.

Der zweite Transistor T2 ist im AUS-Zustand, wenn der Mikro­ prozessor 12 den dritten Transistor T3 durch ein zweites Steuersignal NSI (Impulsabgabe) über einen zweiten Vorwider­ stand R_V2 einschaltet (Durchlaßbetrieb des dritten Transi­ stors T3).

Der zweite Transistor T2 ist im EIN-Zustand, wenn der Mikro­ prozessor 12 den dritten Transistor T3 durch die Nichtabgabe des zweiten Steuersignals NSI (Impulspause) über den zweiten Vorwiderstand R_V2 ausschaltet (Sperrbetrieb des dritten Tran­ sistors T3).

Im ausgeschalteten Zustand (Sperrbetrieb) des dritten Transi­ stors T3 ist der zweite Transistor T2 an dessen Gate-Anschluß über eine Widerstandsschaltung aus zwei parallel geschalteten Widerstands-Serienschaltungen, einer ersten Serienschaltung aus Widerständen R1, R2, R3 und einer zweiten Serienschaltung aus Widerständen R10, R6, mit dem positiven Anschlußkontakt AK3 der als Verpolungsschutz ausgebildeten Brückenschaltung 100 verbunden und somit leitend. In diesem leitenden Zustand des zweiten Transistors T2 ergibt sich am Ausgang der Brückenschaltung 100 ein Spannungsabfall aus dem ohmschen Produkt "Schleifenstrom I_{S *} Source-Widerstand R7 des zweiten Transistors T2" und der Gate-Source-Spannung U_GS. Dieser Spannungsabfall ist ausreichend, um die Anforderungen des Gleichstromwiderstandes während der Impulspause des zweiten Steuersignals NSI bei der IWV-Wahl zu erfüllen.

Im eingeschalteten Zustand des dritten Transistors T3 (Durch­ laßbetrieb) ist der zweite Transistor T2 an dessen Gate-An­ schluß mit dem negativen Anschlußkontakt AK4 der Brücken­ schaltung 100 verbunden und somit gesperrt. Der sich dabei ergebende Sperrwiderstand entspricht in etwa dem Gesamtwi­ derstand der vorstehend beschriebenen Widerstandsschaltung mit den zwei parallel geschalteten Widerstands-Serienschal­ tungen.

Im Kommunikationszustand der Schnurlos-Basisstation 1a, wenn der Kommunikationswunsch des Benutzers des Schnurlostelefons von dem angewählten Kommunikationspartner erwidert worden ist, wird der erste Transistor T1 durch Abgabe des ersten Steuersignals über den ersten Vorwiderstand R_V1 durch den Mikroprozessor 12 leitend geschaltet (Durchlaßbetrieb des er­ sten Transistors T1). Parallel dazu wird der dritte Transi­ stor T3 über den zweiten Vorwiderstand R_V2 - analog dem Im­ pulspausen-Betrieb - durch Nichtabgabe des zweiten Steuersi­ gnals NSI von dem Mikroprozessor 12 gesperrt. In diesem Zu­ stand arbeitet der zweite Transistor T2 als Stromsenke mit einer hohen Eigenimpedanz. Die DC-Einstellung des als Strom­ senke arbeitenden zweiten Transistors T2 erfolgt dabei durch die Widerstände R10, R6, dem Source-Widerstand R7 und der Gate-Source-Spannung U_GS.

Die Abschlußimpedanz 101 wird in dem Kommunikationszustand aus der Parallelschaltung von dem Widerstand R1 mit einem Kondensator C1 und dem in Serie zu der Parallelschaltung ge­ schalteten Widerstand R2 gebildet. Das Sendesignal TX wird über einen Kondensator C2 dem Schleifenstrom I_S aufmoduliert. Zur Frequenzkompensation des Sendesignals TX ist weiterhin eine Serienschaltung aus einem Kondensator C3 und einem Wi­ derstand R5 vorgesehen. Zur Demodulation des Empfangssignals RX weist die serielle RC-Schaltung 105 einen Kondensator C4 und einen Widerstand R4 auf.

Claims (3)

1. Schaltungsanordnung für Telekommunikationseinrichtungen, insbesondere Zwei-/Vierdrahtschnittstellen von Schnurlos-Ba­ sisstationen, bei der:
mehrere Schaltungen (11, 12, 102a, 103a, 104a, 105) derart funktionell zusammengeschaltet und mittelbar an eine Teilneh­ merleitung (La, Lb) angeschlossen sind, daß

• a) eine erste Schaltung (12, 103a) die NSA-Funktion steuert und einen Schleifenstrom (I_S) aufnimmt,
• b) eine zweite Schaltung (105) im Kommunikationszustand der Telekommunikationseinrichtung (1) den Schleifenstrom (I_S) in bezug auf ein Empfangssignal (RX) demoduliert,
• c) eine dritte Schaltung (12, 102a) in Verbindung mit einer vierten Schaltung die NSI-Funktion steuert und
• d) die vierte Schaltung (104a) zusätzlich den Schleifenstrom (I_S) aufnimmt und als Schleifenstromsenke den Schleifen­ strom (I_S) in bezug auf ein Sendesignal (TX) moduliert.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die vierte Schaltung (104a) einen Hochvolt-MOS-Tran­ sistor (T2) enthält.

3. Verwendung der Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2 in eine Zwei-/Vierdrahtschnittstelle einer Schnurlos-Basis­ station.