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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Diese
Erfindung betrifft das Gebiet der Telekommunikation. Im Besonderen
betrifft diese Erfindung Teilnehmerleitungs-Schnittstellenschaltungen.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Teilnehmerleitungs-Schnittstellenschaltungen
sind typischerweise in dem Hauptvermittlungsamt eines Telekommunikationsnetzwerks
zu finden. Eine Teilnehmerleitungs-Schnittstellenschaltung (SLIC)
stellt eine Kommunikationsschnittstelle zwischen dem digitalen Vermittlungsnetzwerk
eines Hauptvermittlungsamtes und einer analogen Teilnehmerleitung
dar. Die analoge Teilnehmerleitung stellt die Verbindung zu einem
vom Hauptvermittlungsamt entfernt gelegenen Teilnehmeranschluss
oder Telefongerät
her.
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Die
analoge Teilnehmerleitung und das Teilnehmergerät bilden eine Teilnehmerschleife.
Die Schnittstellenanforderungen eines SLIC führen typischerweise dazu, dass
im Vergleich zum Teilnehmergerät
in einer Teilnehmerschleife relativ hohe Spannungen und Ströme zur Steuersignalgabe
bereitgestellt werden müssen.
Sprachbandkommunikation in der Teilnehmerschleife besteht typischerweise
aus analogen Signalen mit niedriger Spannung. Der SLIC muss deshalb
analoge Signale mit niedriger Spannung detektieren und in digitale
Signale umwandeln, um die vom Teilnehmergerät ausgesendeten Kommunikationsdaten
an das digitale Netzwerk zu übertragen.
Für die
bidirektionale Kommunikation muss der SLIC zudem die vom digitalen
Netzwerk erhaltenen digitalen Daten in analoge Signale mit niedriger Spannung
umwandeln, um diese an die Teilnehmerschleife und das Teilnehmergerät zu übertragen.
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Ein
SLIC-Design umfasst diskrete passive induktive Komponenten, wie
etwa Transformatoren, für
die Handhabe der höheren
Spannungen und Ströme.
Die Nachteile dieser Konstruktion sind unter anderem die Sperrigkeit,
das Gewicht und der Stromverbrauch der induktiven Komponenten.
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Eine
andere SLIC-Konstruktionsart umfasst mehrfach spezialisierte integrierte
Schaltungen, um einen SLIC ohne Transformator bereitzustellen. Typischerweise
dient eine integrierte Schaltung der Handhabe der digitalen Signalisierung
mit niedriger Spannung und eine andere integrierte Schaltung der Handhabe
der mit höherem
Strom gespeisten analogen Steuersignalisierungsfunktionen, die für die Teilnehmerschleife
benötigt
werden. Ein Beispiel hierfür ist
in Goodenough, F., "SLIC
Ejects Relays from PABX Line Cards", in: Electronic Design, Band. 42, Nr.
14, 11. Juli 1994, zu finden. Ein Nachteil dieser Konstruktion besteht
darin, dass das Programmieren der verschiedenen Betriebseigenschaften
der SLIC typischerweise mit der Verwendung von diskreten Komponenten
einhergeht, sodass die Betriebseigenschaften der SLIC dynamisch
nicht modifizierbar sind. Zudem ist die integrierte Schaltung für die Handhabe
der mit höherem
Strom gespeisten analogen Steuersignalisierungsfunktionen recht
kostenaufwendig.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Angesichts
der Grenzen der bekannten Systeme und der Verfahren wird nun eine
Teilnehmerleitungs-Schnittstellenschaltung beschrieben. In einer Ausführungsform
umfasst die Teilnehmerleitungs-Schnittstellenschaltungsvorrichtung
einen Signalprozessor mit Abfühleingängen für abgefühlte Tip- und
Ring-Signale einer Teilnehmerschleife. Der Signalprozessor berechnet
Gleichtakt- und Gegentaktkomponenten der Teilnehmerschleife. Der
Signalprozessor erzeugt Leitungsspeisungs-Treibersteuersignale als
Antwort auf die abgefühlten
Signale. Der Signalprozessor befindet sich auf einem Chip mit integrierter
Schaltung. In einer anderen Ausführungsform
besteht der Leitungsspeisungstreiber aus diskreten Komponenten.
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In
einer weiteren Ausführungsform
umfasst die Teilnehmerleitungs-Schnittstellenschaltungsvorrichtung
einen Signalprozessor, der Teilnehmerschleifen-Steuersignale als
Antwort auf die abgefühlten
Tip- und Ring-Signale der Teilnehmerschleife erzeugt. Ein Leitungsspeisungs-Treiberabschnitt
steuert die Teilnehmerschleife in Übereinstimmung mit den Teilnehmerschleifen-Steuersignalen
an. Der Leitungsspeisungs-Treiberabschnitt stellt die abgefühlten Tip-
und Ring-Signale bereit. Sowohl der Leitungsspeisungs-Treiberabschnitt
als auch der Signalprozessor befinden sich auf einem Chip mit integrierter
Schaltung. In einer Gehäuseausführung befinden sich
der Signalprozessor und der Leitungsspeisungs-Treiberabschnitt auf
getrennten Chips mit integrierter Schaltung innerhalb getrennter
Baueinheiten integrierter Schaltungen. In einer anderen Gehäuseausführung befinden
sich der Signalprozessor und der Leitungsspeisungs-Treiberabschnitt
auf getrennten Chips mit integrierter Schaltung innerhalb derselben
Baueinheit integrierter Schaltungen. In einer weiteren Gehäuseausführung befinden
sich der Signalprozessor und der Leitungsspeisungs-Treiberabschnitt
auf demselben Chip mit integrierter Schaltung. Die Gleichtakt- und
Gegentaktkomponenten der Teilnehmerschleife werden unabhängig von
der Gehäuseausführung vom
Signalprozessor und nicht vom der Leitungsspeisungstreiber berechnet.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus den beigefügten Zeichnungen
und der nachfolgenden detaillierten Beschreibung hervor.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung ist zum Zwecke der Bereitstellung von Beispielen
und nicht der Einschränkung
in den Figuren der beigefügten
Zeichnungen veranschaulicht, in denen gleiche Verweiszeichen ähnliche
Elemente kennzeichnen und in denen:
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1 eine
Ausführungsform
eines Hauptvermittlungsamts veranschaulicht, in der eine Teilnehmerleitungs-Schnittstellenschaltung
(SLIC) ein Teilnehmergerät
an ein digitales Vermittlungssystem koppelt;
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2 ein
Blockdiagramm eines SLIC, der einen Signalprozessor und einen Leitungsspeisungstreiberumfasst,
veranschaulicht;
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3 eine
Ausführungsform
eines SLIC-Leitungsspeisungstreibers veranschaulicht;
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4 ein
Blockdiagramm einer alternativen Ausführungsform des SLIC veranschaulicht;
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die 5(a) – 5(d) verschiedene Gehäuseausführungen des Signalprozessors
und einen Leitungsspeisungstreibers veranschaulichen; und
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6 Anwendungsalternativen
des SLIC veranschaulicht.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG
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1 veranschaulicht
Funktionselemente einer Ausführungsform
einer Teilnehmerleitungs-Schnittstellenschaltung (SLIC) 110,
die typischerweise mit "Plain
Old Telephone Services"- (POTS-)
Telefonleitungen verbunden ist. Die Teilnehmerleitungs-Schnittstellenschaltung
(SLIC) stellt eine Schnittstelle zwischen einem digitalen Vermittlungsnetzwerk 120 eines
Hauptvermittlungsamtes eines örtlichen
Telefonanbieters und einer Teilnehmerschleife 132, die
ein Teilnehmergerät 130 umfasst, bereit.
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Die
Teilnehmerschleife 132 wird typischerweise zur Übertragung
von analogen Datensignalen (z.B. Sprachbandkommunikationsdaten)
sowie von Teilnehmerschleifen-Handshake-
oder Steuersignalen eingesetzt. Die analogen Datensignale sind typischerweise
in der Größenordnung
von 1 Volt Spitze-Spitze (d.h. "Kleinsignal"). Die Teilnehmerschleifen-Steuersignale
bestehen typischerweise aus einem 48 V Gleichstrom-Offset und einem
Wechselstromsignal von 40 – 140
V Effektivspannung (rms) (d.h. "Großsignal"). Der Zustand der
Teilnehmerschleife wird häufig
als Tip- 180 und Ring- 190 Anteile der Teilnehmerschleife
spezifiziert.
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Der
SLIC soll eine Reihe von Funktionen ausführen, die oft in ihrer Gesamtheit
als die BORSCHT-Funktionen bezeichnet werden. BORSCHT ist ein Akronym
aus den Bezeichnungen "battery
feed" (Batteriespeisung), "overvoltage protection
(Überspannungsschutz), "ring" (Rufen), "supervision" (Überwachung), "Codec", "hybrid" (Gabelschaltung)
und "test" (Prüfen).
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Durch
die Verwendung der Batteriespeisefunktion versorgt der SLIC das
Teilnehmergerät 180 mit
Strom. Der Überspannungsschutz
dient dem Schutz des Schaltkreises des Hauptvermittlungsamtes vor
momentanen Überspannungen,
die in der Teilnehmerschleife 132 auftreten können. Die Ruf-Funktion
ermöglicht
die Signalabgabe von dem SLIC an das Teilnehmergerät 180.
In einer Ausführungsform
ist das Teilnehmergerät 180 ein
Telefon. Somit ermöglicht
die Ruf-Funktion das Anrufen des Telefons.
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Die Überwachungsfunktion
ermöglicht
es dem SLIC, Dienstleistungsanfragen zu detektieren, etwa wenn ein
Benutzer den Hörer
aushängt.
Die Überwachungsfunktion
dient zudem der Überwachung
stattfindender Anrufe und der Detektion von Wahleingabesignalen.
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Die
Gabelschaltungsfunktion dient der Umwandlung von Zweidraht- auf
Vierdrahtsignalisierung. Der SLIC umfasst einen Codec zum Umwandeln
des analogen Vierdraht-Sprachbanddatensignals in serielle digitale
Codes, die zur Übertragung durch
das digitale Vermittlungsnetzwerk 120 geeignet sind. In
einer Ausführungsform
wird eine Pulskodemodulation zum Kodieren der Sprachbanddaten verwendet.
Der SLIC stellt zudem typischerweise Mittel zum Prüfen oder
zum Anzeigen von Fehlern bereit, die in der Teilnehmerschleife oder
im SLIC selbst auftreten können.
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Die
Codec-Funktion benötigt
relativ wenig Strom und kann einer integrierten Niederspannungsschaltung
in einem Bereich von 5 Volt oder weniger ausgeführt werden. Der Batteriespeise-
und Überwachungsschaltkreis
arbeitet typischerweise in einem Bereich von 40 – 75 Volt. In einigen Ausführungen wird
die Ruf-Funktion vom selben Schaltkreis wie der Batteriespeise-
und Überwachungsschaltkreis übernommen.
In anderen Ausführungen
wird die Ruf-Funktion von einem Ruf-Schaltkreis mit höherer Spannung
(75 – 150
Vrms) ausgeübt. Somit können je nach Ausführung die
Ruf-Funktion und
die Überspannungsschutzfunktion
einem Schaltkreis mit größeren Spannungs-
oder Strombetriebsanforderungen als der andere Schaltkreis zugeordnet
sein.
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Jüngere SLIC-Konstruktionen
ohne Transformator neigen dazu, die Funktionsanforderungen zwischen
zwei integrierten Schaltungen aufzuteilen, je nachdem, ob die Funktion üblicherweise
mit den Teilnehmerschleifensteuerungen mit hoher Spannung oder mit
der Datenverarbeitung mit niedriger Spannung assoziiert sind. Beispielsweise
ist in einer Ausführungsform
der Codec in einem integrierten Niederspannungsschaltkreis ausgeführt, während die
verbleibenden Funktionen (z.B. Überwachung)
in erster Linie in einem integrierten Hochspannungsschaltkreis,
wie beispielsweise einem bipolaren integrierten Schaltkreis, ausgeführt sind.
Obwohl diese Konstruktion im Vergleich zu Konstruktionen, die passive
induktive Komponenten benötigen,
in Bezug auf die Effizienz von Platz, Gewicht und Strom deutlich
besser sind, führt
diese Verteilung der Funktionsanforderungen zu einer relativ teuren
integrierten Hochspannungsschaltung.
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2 veranschaulicht
eine Ausführungsform
eines SLIC 200, worin die BORSCHT-Funktionen zwischen einem Signalprozessor 210 und
einem Leitungsspeisungstreiber 220 neu verteilt wurden. Der
Signalprozessor 210 ist zumindest für die Ruf-Steuerungs-, die Überwachungs-, Codec- und Gabelschaltungsfunktionen
zuständig.
Der Signalprozessor 210 steuert und übersetzt die Großsignal-Teilnehmerschleifen-Steuersignale sowie
die Handhabe der analogen Kleinsignal-Sprachbanddaten und der digitalen
Sprachbanddaten.
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In
einer Ausführungsform
ist der Signalprozessor 210 eine integrierte Schaltung.
Die integrierte Schaltung umfasst Abfühleingänge für ein abgefühltes Tip- und Ringsignal der
Teilnehmerschleife. Die integrierte Schaltung erzeugt Teilnehmerschleifen-Leitungsspeisungs-Treibersteuersignale
als Antwort auf die abgefühlten
Signale. In einer Ausführungsform
befindet sich der Leitungsspeisungstreiber nicht in der integrierten
Schaltung oder in derselben integrierten Schaltung wie der Signalprozessor 210. In
alternativen Ausführungsformen
ist der Signalprozessor gegebenenfalls in derselben Baueinheit der integrierten
Schaltung wie zumindest ein Abschnitt des Leitungsspeisungstreibers
angeordnet.
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Der
Signalprozessor 210 empfängt vom Leitungsspeisungstreiber 220 Informationen über den Teilnehmerschleifenzustand,
wie durch Tip-/Ring-Abfühlung 222 angegeben
ist. Diese Informationen werden benützt, um Steuersignale für den Leitungsspeisungstreiber 220 zu
erzeugen, wie durch Leitungsspeisungssteuerung 212 dargestellt
ist. Das Sprachband- 230 Signal wird zur bidirektionalen Übertragung
der analogen Sprachbanddaten zwischen dem Leitungsspeisungstreiber 220 und
dem Signalprozessor 210 verwendet.
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Der
Signalprozessor 210 umfasst eine digitale Schnittstelle
zur Übertragung
von digitalisierten Sprachbanddaten an das digitale Vermittlungsnetzwerk
unter Verwendung des digitalen Sprachbands 216. in einer
Ausführungsform
umfasst die digitale Schnittstelle eine Prozessorschnittstelle 214,
um die Programmsteuerung des Signalprozessors 210 zu ermöglichen.
Die Prozessorschnittstelle ermöglicht die
programmatische oder dynamische Steuerung der Batteriesteuerung,
der Batteriespeisezustandssteuerung, der Sprachbanddatenverstärkung und -pegelverschiebung,
der Längssymmetrie,
der Rufströme
und anderer Teilnehmerschleifen-Steuerungsparameter sowie der Festsetzung
von Schwellwerten, wie etwa von Rufabschaltungsdetektionsschwellwerten
und eines Aushängedetektionsschwellwert.
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Die
digitalen Sprachbanddaten 216 sind zur bidirektionalen Übertragung
der digitalen Sprachbanddaten zwischen dem Codec des Signalprozessors
und dem digitalen Vermittlungsnetzwerk mit einer digitalen Codec-Schnittstelle
des Signalprozessors 210 gekoppelt. Die analogen Sprachbanddaten 230 sind
zur bidirektionalen Übertragung
der analogen Sprachbanddaten zwischen dem Codec und dem Leitungsspeisungstreiber
mit einer analogen Codec-Schnittstelle des Signalprozessors 210 gekoppelt.
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Der
Leitungsspeisungstreiber 220 ist für die Batteriespeisung zu Tip 280 und
Ring 290 zuständig. Der Überspannungsschutz
ist nicht explizit veranschaulicht, der Überspannungsschutz kann aber, falls
gewünscht,
durch Sicherungen, die in den Leitungsspeisungstreiber 220 eingebaut
sind, bereitgestellt werden. Der Leitungsspeisungstreiber 220 umfasst
einen Abfühlschaltkreis,
um für
den Signalprozessor 210 vorbestimmte abgefühlte Teilnehmerschleifen-Betriebsparameter
bereitzustellen, wie durch Tip-/Ring-Abfühlung 222 dargestellt
ist. Der Signalprozessor 210 führt jede notwendige Verarbeitung
der abgefühlten
Parameter durch, um den Betriebszustand der Teilnehmerschleife zu
bestimmen. Beispielsweise werden Differenzen oder Summen der abgefühlten Spannungen
und Ströme
je nach Notwendigkeit vom Signalprozessor 210 und nicht vom
Leitungsspeisungstreiber 220 ermittelt. Somit werden die
Gleichtakt- und Gegentaktkomponenten (z.B. Spannung und Strom) der
Teilnehmerschleife vom Signalprozessor 210 und nicht vom
Leitungsspeisungstreiber 220 berechnet.
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Der
Leitungsspeisungstreiber 220 modifiziert die Großsignal-Tip-
und Ring-Betriebszustände
als Antwort auf die vom Signalprozessor 210 bereitgestellte
Signalsteuerung 212. Diese Anordnung ermöglicht dem
Signalprozessor die Ausführung
von Verarbeitungen je nach Bedarf, um den Großteil der BORSCHT-Funktionen
zu übernehmen.
Beispielsweise können
die Überwachungsfunktionen
der Rufabschaltungs-, der Erdtastungs- und der Aushängedetektion
vom Signalprozessor 210 auf der Grundlage der von der Tip-/Ring-Abtastung 222 bereitgestellten
Betriebsparameter bestimmt werden.
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3 veranschaulicht
eine Ausführungsform
eines SLIC-Leitungsspeisungstreibers 310. In einer Ausführungsform
ist der Leitungsspeisungstreiber 310 als mehrere diskrete
Komponenten konfiguriert. Der Leitungsspeisungstreiber 310 umfasst
einen Sprachbandschaltkreis 320, einen Abfühlschaltkreis 330 und
einen Spannungsschaltkreis 340.
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Der
Sprachbandschaltkreis 320 ermöglicht das Zugreifen auf oder
das Einprägen
von Datensignalen in der Teilnehmerschleife, die den Sprachbandkommunikationsdaten
entsprechen. Die Kondensatoren CR und CT stellen auf wirksame Weise
eine Wechselstromkopplung für
die analogen Sprachbanddaten von der Teilnehmerschleife zum Signalprozessor
bereit und entkoppeln gleichzeitig den Signalprozessor 210 von
den Gleichstrom-Offsets der Tip- 380 und Ring- 390 Knoten.
Somit stellen die Kondensatoren CR und CT eine wirksame Gleichstromisolierung
der durch die Knoten 322 – 328 gebildeten analogen
Sprachdatenschnittstelle von der Teilnehmerschleife dar. In der
veranschaulichten Ausführungsform
stellt der Sprachdatenschaltkreis 320 eine Wechselstromkopplung
der analogen Sprachbanddaten zwischen der Teilnehmerschleife und
dem Signalprozessor unter ausschließlicher Verwendung von passiven
Komponenten bereit.
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Die
Sprachbanddatenübertragung
zwischen der Teilnehmerschleife und dem Signalprozessor 210 ist
bidirektional. Die Knoten 324 und 328 dienen der Übertragung
von Sprachbanddaten von der Teilnehmerschleife zum Signalprozessor 210 (d.h.
Tip und Ring "Audio
Ein"). Die Knoten 322 und 326 stellen Mittel
zum Einprägen
eines Signals vom Signalprozessor 210 in die Teilnehmerschleife
bereit (d.h. Tip und Ring "Audio
Aus"). In einer
Ausführungsform
bilden RTT und RTR gemeinsam eine Abschlussimpedanz von 600 Ω.
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Der
Abfühlschaltkreis 330 ermöglicht dem Signalprozessor 210 die
Bestimmung der Tip- 380 und Ring- 390 Knotenspannungen
sowie des Teilnehmerschleifenstroms unter Verwendung der Widerstände RS1,
RS2, RS3 und RS4. Die Widerstände
RT und RR werden zur Herbeiführung
eines Spannungsabfalls zur Bestimmung des Tip- und Ring-Stroms verwendet. In einer
Ausführungsform besteht
der Abfühlschaltkreis 330 ausschließlich aus passiven
diskreten-Komponenten.
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Mit
Bezug auf 2 umfasst die Tip-/Ring-Abfühlung 222 ein
abgefühltes
Tip-Signal und ein abgefühltes
Ring-Signal. In einer Ausführungsform
umfasst das abgefühlte
Tip-Signal eine erste und eine zweite abgefühlte Tip-Spannung. Die Widerstände RS1
und RS2 werden eingesetzt, um die Tip-Leitungsspannung an jedem
Ende des RT abzufühlen.
Die Widerstände
RS1 und RS2 wandeln die abgefühlten
Tip-Leitungsspannungen in Ströme
um, die für
die Handhabe seitens des Signalprozessors 210 an den Knoten 332 und 334 geeignet
sind. Der Unterschied zwischen der ersten und der zweiten abgefühlten Tip-Spannung
ist proportional zum Tip-Strom. Auf die gleiche Weise umfasst auch
das abgefühlte
Ring-Signal eine erste und eine zweite abgefühlte Ring-Spannung. Die Widerstände RS3
und RS4 wandeln ähnlich
wie oben die an beiden Enden des RR abgefühlten Ring-Leitungsspannungen
in Ströme um,
die für
die Handhabe seitens des Signalprozessors 210 an den Knoten 336 und 338 geeignet sind.
Der Unterschied zwischen der ersten und der zweiten abgefühlten Ring-Spannung
ist proportional zum Ring-Strom. Diese Berechnungen können je nach
Notwendigkeit vom Signalprozessor 210 und nicht vom Schaltkreis
des Leitungsspeisungstreibers 220 ausgeführt werden.
Zudem ermöglichen
diese abgefühlten
Parameter, dass der Signalprozessor 210 die Teilnehmerschleifenspannung
und die Gleichtakt- und Gegentaktkomponenten des Teilnehmerschleifenstroms
bestimmt.
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Der
Spannungsschaltkreis 240 sorgt für die Batteriespeisung und
für andere
Funktionen mit relativ hoher Spannung der Teilnehmerschleife in Übereinstimmung
mit den analogen Leitungsspeisungssteuersignalen, die vom Signalprozessor 210 an
den Knoten 344, 346 du 348 bereitgestellt
werden. Die Verarbeitung der abgefühlten Parameter der Tip- und Ring-Leitungen
zur Erzeugung der Leitungsspeisungssteuersignale wird ausschließlich vom
Signalprozessor 210 ausgeführt.
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Der
Teilnehmerschleifenstrom und die Tip- und Ring-Spannung werden von
den Transistoren Q1 – Q6
gesteuert. In einer Ausführungsform
sind Q1 – Q4
bipolare pnp-Sperrschichttransistoren und Q5 – Q6 bipolare npn-Sperrschichttransistoren.
Da die Basisanschlüsse
von Q1 – Q4
geerdet sind, müssen
die Knoten 342 – 348 nur
etwa 0,7 Volt aufweisen, um die Transistoren Q1 – Q4 einzuschalten. Aufgrund
des geringen Spannungsabfalls zwischen der Basis und den Emittern
von Q1 – Q4
benötigt
der Leitungsspeisungsschaltkreis eine relativ niedrige Spannung, weshalb
die Leitungsspeisungs-Treibersteuerungsströme I1 – I4 von einem Signalprozessor 210 bereitgestellt
werden können,
der als integrierte Niederspannungsschaltung aus einem komplementären Metall-Oxid-Halbleiter
(CMOS) ausgeführt
ist.
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Die
Transistoren Q1, Q4 und Q6 (und der Widerstand R2) steuern die Tip-Spannung 380.
Die Tip-Spannung wird durch das Anlegen eines Steuerstroms I1 an
Q1 erhöht.
Die Tip-Spannung (Knoten 380) wird durch das Anlegen eines
Steuerstroms I4 an Q4 gesenkt. Die Steuerströme I1 und I4 stellen somit
wirksam ein Tip-Steuersignal zur Manipulation der Tip-Spannung am
Knoten 380 bereit.
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Ähnlich steuern
auch die Transistoren Q2, Q3 und Q5 (und der Widerstand R1) die
Ring-Spannung 390. Die Ring-Spannung wird durch das Anlegen
eines Steuerstroms I3 an Q3 erhöht.
Die Ring-Spannung wird durch das Anlegen eines Steuerstroms I2 an
Q2 gesenkt. Die Steuerströme
I2 und I3 stellen somit wirksam ein Ring-Steuersignal zur Manipulation der Ring-Spannung
am Knoten 390 bereit.
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Somit
steuern die Steuerströme
I1 – I4
wirksam den Großsignal-Teilnehmerschleifenstrom
und die Tip- und Ring-Spannungen. Beispielsweise kann das Rufsignal
durch die Verwendung der Steuersignale an den Knoten 342 – 348 erzeugt
werden, um die Polarität
von Tip 380 in Bezug auf Ring 390 (z.B. Polumkehr
der Batterie) bei der Nennruffrequenz umzukehren.
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Der
Abfühlabschnitt 330 ermöglicht dem
Signalprozessor 210 die Bestimmung des Großsignalzustands
der Teilnehmerschleife ohne dafür
die Mitarbeit der aktiven Schaltkreise oder Pegelverschieber zu
benötigen.
In einer Ausführungsform
umfasst der Abfühlabschnitt 330 nur
passive diskrete Komponenten. Die Leitungsspeisungs-Steuerungseingänge 342 – 348 ermöglichen
es dem Signalprozessor 210, den Großsignalzustand der Teilnehmerschleife
aktiv zu verwalten. Im Besonderen können nun die Großsignal-Gleich-
und Wechselstromkomponenten des Teilnehmerschleifen-Steuerungsprotokolls
direkt durch eine integrierte Neiderspannungsschaltung gesteuert
werden. Die Großsignal-Gleich-
und Wechselstrom-Steuerschleifen sind am Signalprozessor 210 wirksam
abgeschlossen.
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Mit
anderen Worten sind die Großsignal-Gleich-
und Wechselstrom-Steuerschleifen an der integrierten Neiderspannungsschaltung
abgeschlossen. Somit können
die zuvor mit einem analogen Hochstromschaltkreis verbundenen Funktionen der
Signalverarbeitung und der Zustandbestimmung, wie etwa Aushängung, Rufabschaltung
und Rufsteuerung, nun in erster Linie über eine integrierte Neiderspannungsschaltung
abgewickelt werden. Zudem kann der Signalprozessor der integrierten
Schaltung die Verarbeitung der analogen Kleinsignal-Sprachbanddaten
der Teilnehmerschleife ausführen,
ohne dabei die Mitarbeit aktiver Elemente oder des Phasenverschiebungsschaltkreises
zu benötigen.
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4 veranschaulicht
ein Blockdiagramm einer alternativen Ausführungsform eines SLIC. Beim Vergleich
von 4 mit 2 liegt der Hauptunterschied
darin, dass ein Teil der Sprachbanddatenübertragungsfunktion (230)
von denselben Signalleitungen abgewickelt wird, die auch die Leitungsspeisungs-Treibersteuerung
(212) ausführen.
Im Besonderen kombinieren die Signalleitungen 412 die Leitungsspeisungs-Steuerungsfunktion
mit der Übertragung
der Sprachbanddaten vom Signalprozessor 410 an den Leitungsspeisungstreiber 420 (d.h.
Audio Aus) für
die Kommunikation mit dem Teilnehmergerät.
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Mit
Bezug auf 3 wird dies in einer Ausführungsform
ausgeführt,
indem die Wechselstrom-Sprachbanddatenübertragung über die Steuerströme I1 und
I4 gelegt werden. Die bidirektionale Sprachbanddatenschnittstelle
umfasst die Knoten 324, 328, 342 und 348.
Dementsprechend gibt es in dieser Konfiguration keine Widerstände RTT
und RTR, wodurch die Anzahl der diskreten Komponenten reduziert
ist. Ein weiterer Vorteil dieser Konfiguration besteht darin, dass
die zuvor von den Werten von RTT und RTR bestimmte Abschlussimpedanz nun
durch die Steuerung der Ströme
I1 – I4
festgelegt werden kann. Die Verwendung eines programmierbaren Signalprozessors 410 unterstellt
den zuvor von RTT und RTR bestimmten Wert der Abschlussimpedanz
wirksam einer Programmsteuerung.
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5 veranschaulicht
verschiedene Gehäuseanordnungen
für einen
Signalprozessor und einen Leitungsspeisungstreiber. Beispielsweise
ist in einer Ausführungsform
der Signalprozessor eine integrierte Schaltung, und der Leitungsspeisungstreiber
umfasst eine Vielzahl von diskreten Komponenten, was in 5(a) veranschaulicht ist.
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In 5(b) sind der Signalprozessor 510 und
zumindest ein Abschnitt des Leitungsspeisungstreibers getrennte
Baueinheiten integrierter Schaltungen, sodass weniger diskrete Komponenten 530 benötigt werden.
Mit Bezug auf 3 umfasst in einer Ausführungsform
der Abschnitt der integrierten Schaltung 520 des Leitungsspeisungstreibers
einen Spannungsschaltkreis 340. In einer alternativen Ausführungsform
umfasst der Abschnitt der integrierten Schaltung 520 des
Leitungsspeisungs treibers einen Leitungsspeisungstreiber-Spannungsschaltkreis 340 und
den Tip- und Ring-Abfühlschaltkreis 330.
In diesen Ausführungsformen
verbleiben die Tip- und Ring-Sprachbanddatenkomponenten 320 als
diskrete Komponenten 530.
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Die 5(c) und 5(d) veranschaulichen einen
in dieselbe Baueinheit einer integrierten Schaltung 512 eingebauten
Signalprozessor 510 und Leitungsspeisungstreiberabschnitt.
In 5(c) befinden sich der Signalprozessor
und der Leitungsspeisungstreiberabschnitt auf separaten Chips (510, 520)
innerhalb derselben Baueinheit einer integrierten Schaltung 512.
In einer Ausführungsform
umfasst der Abschnitt der integrierten Schaltung des Leitungstreibers 520 den
Spannungsschaltkreis. In einer anderen Ausführungsform hingegen umfasst
der Abschnitt der integrierten Schaltung des Leitungsspeisungstreibers 520 den
Spannungsschaltkreis und den Abfühlschaltkreis.
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In 5(d) befinden sich der Signalprozessor und ein
Leitungsspeisungstreiberabschnitt auf demselben Chip 510 (weisen
z.B. ein gemeinsames Halbleitersubstrat auf) innerhalb einer einzigen
Baueinheit einer integrierten Schaltung 512. In einer Ausführungsform
umfasst der Abschnitt der integrierten Schaltung des Leitungstreibers
auf dem Chip 510 den Spannungschaltkreis. In einer anderen
Ausführungsform
hingegen umfasst der Abschnitt der integrierten Schaltung des Leitungsspeisungstreibers auf
dem Chip 510 den Spannungschaltkreis und den Abfühlschaltkreis.
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Mit
Bezug auf die 3 und 5 verbleibt in
einer Ausführungsform
der Audioabschnitt 320 des Leitungsspeisungs-Treiberschaltkreises
als diskrete Komponente. Somit umfassen die diskreten Komponenten 530 der 5(a) – 5(d) den Tip- und Ring-Audioschaltkreis 320.
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Das
oben beschriebene Telefonhauptvermittlungsamt ist nur ein Beispiel
einer SLIC-Anwendung,
die unter Verwendung der POTS ("Plain
Old Telephone System")-Schnittstelle mit
Teilnehmergeräten
kommuniziert. Andere Anwendungen umfassen Nebenstellenanlagen und
Zero-Loop-Anwendungen.
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Zero-Loop-Anwendungen
weisen häufig eine
kurze Teilnehmerschleife zwischen dem Teilnehmergerät und dem
SLIC auf. Dies ist oft dann der Fall, wenn das Teilnehmergerät an Nicht-POTS-Systeme
angeschlossen werden muss, wie etwa einem Netzwerk, das verschiedene Übertragungsmedien oder
-protokolle einsetzt.
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6 veranschaulicht
verschiedene Zero-Loop-Anwendungen für den SLIC. In einer Ausführungsform
wird der SLIC 612 als Modem 610 eines integriertes
digitales Fernmeldenetz (ISDN) verwendet. Das ISDN-Modem 610 stellt
die bidirektionale Kommunikation zwischen einem Teilnehmergerät 614 und
dem ISDN-Netzwerk 616 her. In einer anderen Ausführungsform überträgt ein Kabelmodem 620 Informationen
unter Verwendung eines über
eine Gemeinschaftsantenne laufendes Fernsehsystemnetzwerks (CATV-Netzwerk) 616.
Der SLIC 622 ermöglicht
dem Kabelmodem 620 die Übertragung
von Informationen aus dem koaxialen CATV-Kabel 620 an das
Teilnehmergerät 624.
In einem weiteren Beispiel umfasst das Modem 630 einer
digitale Teilnehmerleitung (DSL-Modem) einen SLIC 632 zur Übertragung zwischen
einer digitalen Teilnehmerleitung 636 und einem Teilnehmergerät 634,
das über
eine POTS-Schnittstelle verfügt.
Ein weiteres Beispiel umfasst Anwendungen wie etwa ein schnurloses
Modem 640.
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Aufgrund
der weiten Verbreitung von Teilnehmergeräten mit POTS-Schnittstelle
und Unterstützungen
dieser Schnittstelle werden die Hersteller wahrscheinlich auch in
Zukunft POTS-kompatible Teilnehmergeräte bereitstellen müssen, auch
wenn die Anzahl der nicht über
POTS laufenden Übertragungsdienste
zunimmt.
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Dementsprechend
tendiert auch die Anzahl der Zero-Loop-Anwendungen gemeinsam mit
dem Anstieg der nicht über
POTS laufenden Übertragungsdienste
zum Wachstum, um von der bereits bestehenden Basis von POTS-kompatiblen
Teilnehmergeräten
zu profitieren.
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Im
Gegensatz zu Hauptvermittlungsamtanwendungen lassen Zero-Loop-Anwendungen
gegebenenfalls weniger strikte Leistungseigenschaften von SLICs
zu. Im Besonderen muss der SLIC einer Zero-Loop-Anwendung nicht
unbedingt die POTS- Standards
erfüllen,
wenn das Teilnehmergerät nicht
an das öffentliche
Telefonnetz angeschlossen ist. In diesen Fällen muss den SLIC nur ein
Mindestmaß an
Betriebsanforderungen der Teilnehmergerät-POTS-Schnittstelle erfüllen. Beispielsweise
kann die Ruf-Funktion durch eine periodische Polumkehr der Batteriespeisung
anstatt durch einen separaten Rufgenerator mit höherer Spannung ausgeführt werden.
Die weniger strikten Anforderungen an andere Funktionen kann gegebenenfalls
zu einer weiteren Vereinfachung der Schaltkreise führen.
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In
der vorangegangenen detaillierten Beschreibung wurde die Erfindung
unter Bezugnahme auf spezifische, als Beispiele dienende Ausführungsformen
selbiger beschrieben Verschiedene Modifikationen und Änderungen
können
daran vorgenommen werden, ohne dadurch den Schutzumfang der Erfindung,
der in den Patentansprüchen
dargelegt ist, zu verlassen. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind
dementsprechend als erläuternd
und nicht als einschränkend
zu betrachten.