DE60037230T2 - Verfahren zum Anfahren für ein internationales leitungsgespeistes DAA - Google Patents

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Description

  • Bereich der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Leitungsinterface für eine Datenzugriffseinrichtung (DAA). Insbesondere betrifft sie einen adaptiven netz- oder leitungsgespeisten Codec.
  • Hintergrund des Standes der Technik
  • Viele portable Computervorrichtungen benutzen Modems und andere Datenvorrichtungen zum Kommunizieren über eine Telefonleitung. In derartigen Vorrichtungen sind die Batteriegröße und das Gewicht wichtige Gesichtspunkte. Zwischen der Größe und dem Gewicht der Gesamtvorrichtung, die im wesentlichen durch die Wahl der Batterie vorgegeben werden, und der akzeptablen Betriebsdauer zwischen Ladevorgängen muss ein Ausgleich erzielt werden.
  • Obgleich Computer für eine akzeptable Dauer betrieben werden, wenn typische Anwendungsprogramme ablaufen, nutzen die Modems und andere Datenkommunikationsvorrichtungen eines portablen Computers bedauerlicherweise ein großes Maß an elektrischer Leistung, wenn sie über eine Telefonleitung kommunizieren. Die Batteriestromquelle, die sowohl die portable Computervorrichtung als auch deren Modem mit Strom versorgt, ist typischerweise für allgemeine Computeranwendungen ausgelegt und läuft rasch leer, wenn über ein Modem aktiv über eine Telefonleitung kommuniziert wird. Portable Computervorrichtungen wie persönliche digitale Assistenten (PCAs), in der Hand gehaltene PCs (HPC), PCMCIA-Modems und portable Datenterminals sind konstruiert, um mehrere Stunden mit einer Batterieladung zu arbeiten, aber arbeiten lediglich Bruchteile einer Stunde mit einer einzelnen Batterieladung, wenn sie über ein Modem kommunizieren. Obgleich portable Computervorrichtungen für kurze Datenübertragungen über ein vollständig durch eine Batterie mit Strom versorgtes Modem für eine hinreichende Zeitdauer betrieben werden, benötigen sie daher typischerweise, dass externe Wechselstromleistung angewendet wird, um einen längeren Gebrauch des Modems zu ermöglichen. Es ist daher für batteriegespeiste Computervorrichtungen mit einem Modem wünschenswert, zusätzlich zu der eingebauten Batterie elektrische Leistung von einer sekundären Stromquelle zu beziehen.
  • Die einer Telefonleitung innewohnende Gleichstromleistung bietet eine bequeme Leistungsquelle, aber es gibt häufig Begrenzungen und Einschränkungen, die die Fähigkeit eines Modems, Leistung aus der Telefonleitung abzuleiten, begrenzen. Beispielsweise sind die gegenwärtigen Rechtsvorschriften in den Vereinigten Staaten dergestalt, dass ein signifikanter Strom nur dann aus der Telefonleitung entnommen werden darf, wenn sich das Telefon oder das Modem in einem Aushängezustand befindet. Um die Telefonleitung in einem Aushängezustand zu halten, muss ein Strom im Bereich von ungefähr 13 Milliampère (mA) bis zu 150 mA gezogen werden. Daher ist die maximale Menge des aus einer Telefonleitung gezogenen Stroms begrenzt.
  • Es sind Modems bekannt, die konstruiert sind, um ausschließlich aus der Telefonleitung mit Strom versorgt zu werden, aber diese Konstruktionen leiden entweder an einem extrem beschränkten Leistungsbudget, oder sie gehen verschwenderisch mit dem verfügbaren Strom um. Darüber hinaus sind Modems im Allgemeinen ebenfalls Gegenstand von durch die Regierung auferlegten Beschränkungen; beispielsweise FCC Teil 68 – Anforderungen für Telefone in den Vereinigten Staaten – und von Beschränkungen hinsichtlich von Wirkungen und von Rauschen, die auf die Telefonleitung zurückgegeben werden können, was weitere Beschränkungen für den Gebrauch von Leistung aus der Telefonleitung auferlegt.
  • Ein exemplarisches, aus der Leitung mit Strom versorgtes Modem ist im US-Patent 6,421,430 beschrieben.
  • Eine Datenzugriffseinrichtung (DAA) liefert das physikalische Interface zwischen einer Datenquelle wie einem Modem und einer Telefonleitung. Die DAA ist für das Präsentieren eines sauberen Gleichstromabschlusses und für saubere Wechselstrommodulationscharakteristika gegenüber der Telefonleitung verant wortlich. Beispielsweise muss die DAA einen minimalen Gleichstrom ziehen, wenn sie sich im Aushängezustand befindet, um die Telefonleitung in einem Aushängezustand zu halten, aber gleichzeitig darf sie nicht mehr als ein Maximalmaß an Strom ziehen, während sie in dem Aushängezustand ist. Daher muss der Gleichstromabschluss oder die Last innerhalb vorgeschriebener Grenzen entsprechend den anwendbaren Telefonnormen des Landes, in dem die DAA verwendet wird, liegen. Demgemäß darf das Modern nicht mit mehr als dem aus einer Telefonleitung in dem besonderen Land, in dem die DAA verwendet wird, verfügbaren Maximalstrom betrieben werden.
  • In der heutigen globalisierten Wirtschaft ist es wünschenswert, Produkte für den Gebrauch in irgendeinem beliebigen Land aus einer Mehrzahl verschiedener Länder zu konstruieren und herzustellen, nicht nur für ein einzelnes Land. Die Rechtsvorschriften hinsichtlich des minimalen und maximalen Maßes an Strom, das die Ausrüstung in den Räumen des Kunden ziehen muss (d. h. die Gleichstromlast), um die Aushänge-Spezifikationen zu erfüllen, variieren jedoch stark in den unterschiedlichen Ländern. Daher muss eine in einem Land verwendete DAA Kennwerte gegenüber einer Telefonleitung bieten, die gegenüber den Kennwerten, die durch eine in einem anderen Land verwendete DAA präsentiert werden, vollständig verschieden sein können und es oft auch sind. Demgemäß stellen Hersteller herkömmlicherweise unterschiedliche DAAs einschließlich unterschiedlicher physikalischer Komponenten für jedes der verschiedenen Länder her, oder sie stellen eine DAA mit Abschlusskomponenten her, die auf der Grundlage der Erfordernisse in dem besonderen Land, in dem die Vorrichtung verwendet wird, ein- bzw. ausgeschaltet werden. Die Herstellung unterschiedlicher DAAs für unterschiedliche Länder und/oder die Herstellung von DAAs mit schaltbaren Komponenten zur Verwendung in verschiedenen Ländern erhöht die Gesamtkosten des Lieferns derartiger DAAs auf einem globalen Markt. Darüber hinaus kann die Zuverlässigkeit infolge der größeren Anzahl von Teilen verschlechtert werden.
  • EP-A-0 367 270 offenbart eine Ausrüstung zum Abschließen eines Stromkreises mit einer angeschlossenen Stromquellenvorrichtung. Aus einer Telefonleitung entnommene Leistung wird der Schaltungsabschlussausrüstung zugespeist.
  • Es besteht ein Bedarf für eine kosteneffektive und zuverlässige DAA, die in der Lage ist, mindestens teilweise durch den durch die verschiedenen Länder gebotenen Leitungsstrom mit Strom versorgt zu werden.
  • Die Erfindung in Kürze
  • Erfindungsgemäß ist ein Verfahren nach Anspruch 1 vorgesehen.
  • Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst ein leitungsgespeister Codec einen leitungsgespeisten Analog-Digital-Konverter und einen leitungsgespeisten Digital-Analog-Konverter. Ein Gleichstrom-Strommessungsmodul ist eingerichtet, um ein Maß an zum Gebrauch verfügbaren Stroms aus einer Telefonleitung in einem Aushängezustand zu bestimmen. Der Analog-Digital-Konverter und der Digital-Analog-Konverter sind beide eingerichtet, in einem Rücksetzzustand belassen zu werden, wenn das Gleichstrom-Strommessmodul feststellt, dass ein unzureichender Strom aus der Telefonleitung im Aushängezustand verfügbar ist.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden Fachleuten aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen deutlich werden, in denen:
  • 1 eine vereinfachte Beispiels-Systemstruktur für einen leitungsgespeisten Codec mit erweiterter Gleichstrom-Rückkopplungssteuerung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 2 den resultierenden Leitungsstrom zeigt, nachdem das System aus
  • 1 in den Aushängezustand versetzt ist, in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung.
  • 3 die resultierende Leitungsspannung zeigt, nachdem das System aus
  • 1 in den Aushängezustand versetzt wurde, in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung.
  • 4 ein Blockdiagramm eines leitungsgespeisten Codec mit einem Niederstromteil und mit einem Teil hohen Stromes eines leitungsgespeisten Codec in Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 5 ein Zeitsteuerungsdiagramm zeigt, welches zum Erläutern des Betriebs des leitungsgespeisten Codec, wie in 4 gezeigt, während einer Anrufbrücke oder einer anderen Unterbrechung des a/b-Schnittstellenstroms während eines Aushängezustands nützlich ist.
  • 6 ein Zeitsteuerungsdiagramm zeigt, das zum Erläutern der Niedrigstrom-Inbetriebnahme-Zeitsteuerung des leitungsgespeisten Codec in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung nützlich ist.
  • 7 ein Blockdiagramm eines anderen Modems in Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Detaillierte Beschreibung veranschaulichender Ausführungsformen
  • Ein Codec für eine Datenzugriffseinrichtung (DAA) wird offenbart, die adaptiv einen Betrieb mit durch eine Telefonleitung gelieferter elektrischer Leitung erlaubt, wenn es die Bedingungen zulassen, wobei gleichzeitig die relevanten Erfordernisse zahlreicher Länder erfüllt werden.
  • Insbesondere wird ein Codec offenbart, der fähig ist, teilweise und adaptiv aus einem Telefonleitungsstrom mit elektrischer Energie versorgt zu werden, soweit es die Bedingungen zulassen. Herkömmlicherweise haben verschiedene mit leitungsgespeisten Codec verknüpfte Probleme die Entwicklung eines Codec begrenzt oder verhindert, der teilweise durch Strom aus der Telefonleitung gespeist wird. Beispielsweise erlauben unterschiedliche Rechtsvorschriften in verschiedenen Ländern, dass der Strom und/oder die Spannung kurzzeitig verschwinden darf/dürfen, wodurch die Stromquelle für einen leitungsgespeisten Codec unterbrochen wird. Daher muss ein leitungsgespeister Codec in der Lage sein, sich aus Rücksetzzuständen zu erholen, während er gleichzeitig Rechtsvorschriften wahrt, die durch das spezielle Land gesetzt sind. Herkömmliche leitungsgespeiste Codecs kehren nach einem Rücksetzvorgang in einen Standardzustand zurück.
  • Wenn ein leitungsgespeister Codec zum Gebrauch in einem einzelnen Land konstruiert ist, kann der Standardzustand entsprechend dem Land eingestellt werden, was die Befolgung aller Rechtsvorschriften während des Rücksetzprozesses sicherstellt. Wenn jedoch derselbe Codec dann in einem anderen Land eingesetzt wird, könnten die Standard-Rücksetzeinstellungen des Codec die lokalen Rechtsvorschriften (beispielsweise Wechselstrom- und/oder Gleichstrom-Impedanzerfordernisse) nicht erfüllen, der Codec wird wahrscheinlich aus der Erfüllung mindestens für die kurze Zeit nach dem Rücksetzvorgang herausfallen, und der Codec kehrt zu seinen Standardzuständen zurück. In den meisten Ländern ist dies nicht akzeptabel.
  • Daher sind leitungsgespeiste Codecs herkömmlicherweise konstruiert worden, um die Rechtsvorschriften eines einzelnen Landes zu befolgen. Um einen leitungsgespeisten Codec in mehr als einem Land zu vermarkten, müsste ein Hersteller eine entsprechende Anzahl von Modellen seines leitungsgespeisten Codec konstruieren und bevorraten. Unglücklicherweise erhöhen mehrere Modelle eines Produktes die Kosten und verursachen, dass Produkte, die die leitungsgespeisten Codecs nutzen, zwischen Ländern unflexibel sind.
  • Die offenbarten leitungsgespeisten Codecs überwinden die mit der Leitungsspeisung eines zur Konfiguration für ein jegliches aus einer Mehrzahl von Ländern fähigen Codecs verknüpften Fragen.
  • Der leitungsgespeiste Codec überwindet insbesondere mindestens die folgenden Fragen, die andernfalls hinsichtlich herkömmlicher leitungsgespeister Modems problematisch sind: (a) Aufrechterhalten kundenindividueller landesspezifischer Registereinstellungen (z. B. Einstellungen von Wechselstrom-Impe danzwerten) über einen Leistungsausfall des leitungsgespeisten Teils des leitungsgespeisten Codec hinweg. (b) Beibehalten eines Aushängezustands während eines Leistungsausfallzyklus eines leitungsgespeisten Codec durch Aufrechterhalten von Registerinhalten während einer Anrufbrücke; (c) Verhindern einer Oszillation in der Telefonleitung, die durch wiederholtes Herunterfahren und Wiederanlaufen eines leitungsgespeisten Codec infolge eines Zustands mit niedrigerem Strom, der unzureichend ist, um den leitungsgespeisten Codec vollständig mit Strom zu versorgen, bedingt ist; und (d) Verteilen einer verfügbaren Stromentnahme unter den aus der Leitung gespeisten Komponenten eines Codec über Eingehängt-/Ausgehängt-Übergänge oder Ausgehängt-/Eingehängt-Übergänge im Lichte der stark unterschiedlichen Mengen verfügbaren Leitungsstroms während Einhänge- oder Aushänge-Zuständen.
  • Eine exemplarische Hochfahrprozedur für einen internationalen leitungsgespeisten Codec wird unter Nutzung bestimmter Registereinstellungen, beispielsweise landesspezifischer Registereinstellungen, offenbart, die durch die Niederspannungsseite des leitungsgespeisten Codec mit Strom versorgt und aufrecht erhalten werden (beispielsweise von der PC- oder Modem-Seite). Durch Stromversorgung einschlägiger Register von der Niederstromentnahmeseite (d. h. der "Niederspannungsseite") des leitungsgespeisten Codec kann der programmierte Zustand des leitungsgespeisten Codec sogar während einer Anrufbrücke aufrecht erhalten werden, bei der das Telefon für bis zu 400 Millisekunden (ms) keine Leistung erhält.
  • Eine Anrufbrücke ist eine vorübergehende Unterbrechung des Leitungsstroms von der Vermittlungsstelle zu dem Telefonapparat und kann bis zu 400 ms dauern. Telefon-Rechtsvorschriften spezifizieren, dass Telefone innerhalb von 15 ms, nachdem die Vermittlungsstelle die Leistungseinspeisung in die Telefonleitung wiederhergestellt hat, eine Aushänge-Stromentnahme wiederhergestellt haben müssen.
  • Durch Aufrechterhalten der Stromversorgung für Register auf einen Rücksetzvorgang infolge eines Leistungsausfalls in der Telefonleitung hin kehrt der leitungsgespeisten Codec nicht notwendigerweise in einen Standardzustand zurück.
  • Interface-Codecs werden in digitalen Datenzugriffseinrichtungen (DAAs) eingesetzt, um unter anderem Digital-Analog- und Analog-Digital-Umwandlung zwischen analogen Signalen auf einer Telefonleitung und den digitalen Komponenten wie einem Prozessor (beispielsweise einem digitalen Signalprozessor (DSP)) in einem Modem oder in einer die DAA nutzenden anderen Anwendungsvorrichtung zu bewerkstelligen.
  • Um internationale Normen zu erfüllen, muss eine Terminal-Ausrüstung (Modem) die Leitung belegen und gemäß der landesspezifischen Strom-/Spannungs-Lastlinie (VI) den passenden Strom einstellen. Dies muss innerhalb von 20 Millisekunden (ms) bewerkstelligt werden, um die Erfordernisse der meisten Länder zu erfüllen. Um den Strom derartig schnell einzustellen, muss der Gyrator, der den Gleichstrom und die Spannung einstellt, vorgeladen werden. Dies wird typischerweise durch diverse externe Komponenten bewerkstelligt, die verschiedene Vorladefilter und eine elektronische Drossel bilden.
  • Darüber hinaus sollte der leitungsgespeiste Codec nicht eingeschaltet werden, wenn der Leitungsstrom zu gering ist, um einen Betrieb zu unterstützen.
  • Herkömmliche Modem-Codecs gehen derartige Probleme durch Verwenden externer Komponenten an, welche auf der Grundlage der Erfordernisse des spezifischen Landes ein- und ausgeschaltet werden können. Unglücklicherweise erhöhen die für dieses Verfahren der Hardware-Programmierbarkeit erforderlichen externen Komponenten die Kosten ganz erheblich.
  • Im Gegensatz dazu liefert die vorliegende Erfindung einen Codec in einer digitalen Datenzugriffseinrichtung (DAA), der fähig ist, programmierte Einstellungen sogar über einen Rücksetzzustand hinweg beizubehalten, ohne Notwendigkeit, externe Bauelemente auszuwechseln oder zu schalten
  • 1 zeigt eine vereinfachte Beispielssystemtopologie für einen leitungsgespeisten Codec mit erweiterter Gleichstrom-Rückkopplungssteuerung in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung. Einzelheiten wie ein Vollwellen-Gleichrichter (d. h. eine Polaritätssicherung), Blitzschutz-Schal tungen und andere Details sind in 1 aus Gründen der Einfachheit der Erläuterung nicht dargestellt.
  • Insbesondere stellt in 1 ein leitungsgespeister Codec 100 in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung die Basis für eine DAA zwischen einem digitalen Signalprozessor (DSP) 102 von beispielsweise einem Modem und einer Telefonleitung aus einer Vermittlungsstelle 140 dar.
  • In der offenbarten Ausführungsform gibt es auf der Leitungsseite des adaptiven netzgespeisten Codec 100 zwei miteinander parallelgeschaltete Schaltungen über die a/b-Anschlüsse [(Tip/Ring)] an die Telefonleitung von der Vermittlungsstelle 140. Die Vermittlungsstelle 140 liefert eine Menge an Leitungsstrom durch eine charakteristische Impedanz der Telefonleitung wie durch die bildlich dargestellte Reihenschaltung einer Spannungsquelle 132 (beispielsweise 50 V) und einem Widerstand (beispielsweise 600 Ω).
  • Die erste Parallelschaltung auf der Leitungsseite des leitungsgespeisten Codec 100 beinhaltet eine Reihenschaltung einer Stromquelle 120, eines Nebenschlusswiderstands 122, eines Transistors 124 und eines Widerstands 126. Die Stromquelle 120, der Nebenschluss-Widerstand 122 sowie der Transistor 124 liefern eine Technik für eine programmierbare Impedanz. Die Impedanz der Einrichtungen im Kundenbereich einschließlich des leitungsgespeisten Codec 100 wird durch den leitungsgespeisten Codec 100 in Übereinstimmung mit den Werten passender durch den DSP 102 eingestellter Register gesteuert. Der Widerstand 126 erlaubt, dass ein Strom in dieser ersten Parallelschaltung gemessen werden kann.
  • In Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung umfasst eine zweite Parallelschaltung auf der Leitungsseite des leitungsgespeisten Codec 100 einen Bezugskondensator 130 (Cref) in Reihe mit einem Bezugswiderstand 128 (Rref). Cref und Rref setzen einen Impedanz-Bezugspegel.
  • Der netzgespeiste Codec 100 beinhaltet einen Analog-Digital-Wandler (A/D) 106 in einem Empfangspfad sowie einen Digital-Analog-Wandler (D/A) 110 in einem Sendepfad. Zusätzlich ist ein Standardstrom-Steuerungsmodul 108 zu einem Sendepfad an einem Aufsummierungspunkt hinzugefügt, um die Steuerung des Maßes an aus der Telefonleitung gezogenem Strom bildlich darzustellen. Die Standardstromstärke kann beispielsweise 10 mA betragen.
  • Ein Gleichstrom-Modul 114 stellt das Maß des durch die Stromquelle 120 auf der Telefonleitung generierten Stroms ein.
  • Ein Nebenschluss-Steuerungsmodul 116 erzeugt eine Spannung, die ausreichend ist, um den Codec zu betreiben.
  • Ein Gleichstrom-Messmodul 118 erlaubt die Messung des Stroms und der Spannung der zur Verfügung stehenden Leistung auf der Telefonleitung.
  • Ein Stromqualifizierungsmodul 112 stellt fest, wenn das Maß an durch das Gleichstrom-Messmodul 118 gemessenem Strom ausreicht, um den leitungsgespeisten Betrieb der leitungsgespeisten Komponenten des Codec 100 zu erlauben.
  • 2 zeigt den resultierenden Leitungsstrom, nachdem das System aus 1 in den Aushängezustand gebracht worden ist. In 2 zeigt die X-Achse die Zeit (in Millisekunden (ms)), und die Y-Achse zeigt den Strom auf der b-Ader [(Tip)] in Milliampère (mA).
  • 3 zeigt die resultierende Leitungsspannung, nachdem das System aus 1 in den Aushängezustand übergeht. In 3 zeigt die X-Achse die Zeit (ms), wohingegen die Y-Achse die Spannung auf der b-Ader [(Tip)] (Volt) zeigt.
  • Die Einschalt-Prozedur des leitungsgespeisten Codec 100 wird im Hinblick auf dessen Betrieb am besten durch vier Zustände beschrieben, nachdem der leitungsgespeiste Codec 100 in einen Aushängezustand übergeht und die Telefonleitung belegt. Die vier Zustände sind hierin willkürlich als Zustand A, Zustand B, Zustand C sowie Zustand D bezeichnet und sind in jeder der 1, 2 und 3 gezeigt.
  • Der erste Zustand (beispielsweise Zustand A) betrifft den anfänglichen Augenblick, nachdem das Telefon ausgehängt wird, und während welchem der leitungsgespeiste Codec in einem Rücksetz-Zustand verbleibt. Der zweite Zustand (beispielsweise Zustand B) betrifft die Zeit der Instabilität gewisser leitungsgespeister Komponenten in dem Codec 100, und während welcher ein Kondensator einen anfänglichen Stromstoß zieht. Der dritte Zustand (beispielsweise C) betrifft den Punkt, an dem die leitungsgespeisten Komponenten des leitungsgespeisten Codec 100 stabil werden und das wiederaufladbare Element Strom zurück an die leitungsgespeisten Komponenten des leitungsgespeisten Codec 100 liefert. Der leitungsgespeiste Codec 100 wird stabil, nachdem der dritte Zustand (Zustand C) vervollständigt ist (d. h. das bildend, was als vierter Zustand D bezeichnet werden kann). Der Zustand D betrifft den endgültigen Zustand, der das Ende der Einschaltprozedur anzeigt.
  • Der Betrieb der Zustände A bis C wird nunmehr unter Bezugnahme auf die 1, 2 und 3 in mehr Einzelheiten diskutiert werden.
  • Zustand A: (beispielsweise 0 bis 1 ms)
  • Anfänglich sorgt das Modem (einschließlich des DSP 102) dafür, dass der leitungsgespeiste Codec 100 in den Aushängezustand geht und beginnt, nahezu einen Kurzschlussstrom aus der Leitung zu ziehen. In diesem Zustand (d. h. im Zustand A) wird die Mehrheit der Komponenten des Codec 102, d. h. die leitungsgespeisten Komponenten des Codec, im Rücksetzzustand sein. Dies ist bildlich dargestellt durch einen symbolischen Schalter nach Masse in Element 147. Der Schalter 147 liegt über der Stromquelle 120. Selbstverständlich dient das Element 147 lediglich Erläuterungszwecken und es konstituiert nicht notwendigerweise einen tatsächlichen Schalter nach Masse. Die Absicht des Schalters 147 ist es, die Stromquelle 120 zeitweise kurzzuschließen, um einen hohen Wert von IT zu Beginn der Aushänge-Einschaltprozedur zum Fließen zu bringen.
  • Die leitungsgespeisten Komponenten des Codec 102 sind vorab ausgewählt, so dass ihre Leistungsaufnahme in Einhängezuständen weniger Strom als der maximal erlaubte Strom aus der Telefonleitung in irgendeinem Land des Ein satzes ist, beispielsweise kleiner als 200 Mikroampère (μA) an Strom aus der Telefonleitung.
  • Während des Zustands A wird die Spannung an der b-Ader [(Tip)] auf einem Minimalpegel gehalten, beispielsweise 5 V, während der Vermittlungsstelle 140 nahezu ein Kurzschluss präsentiert wird. Bei dem gegebenen Beispiel wird der Codec-Strom in der b-Ader [(Tip)] (IT) beispielsweise 80 mA betragen.
  • In Übereinstimmung mit diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung misst das Gleichstrom-Strommessmodul 118 des Codec 100 den Strom in der b-Ader [(Tip)], um festzustellen, ob das verfügbare Maß an Strom groß genug ist, um den Betrieb der leitungsgespeisten Komponenten des Codec 100 zu unterstützen. Das Stromqualifizierungsmodul 112 verbildlicht eine Komparatorschaltung oder ähnliche Schaltung oder einen digitalen Prozess, um festzustellen, wenn ein hinreichender Strom aus der Telefonleitung gezogen wird.
  • Wenn das Stromqualifizierungsmodul 112 feststellt, dass nicht ausreichend Strom verfügbar ist, wird der leitungsgespeiste Codec 100 im Rücksetz-Zustand, d. h., im Zustand A, verbleiben. Wenn jedoch das Stromqualifizierungsmodul 112 feststellt, dass das Maß an aus der Telefonleitung gezogenem Strom nach einer gegebenen Zeitdauer ausreichend ist, um den Betrieb der leitungsgespeisten Komponenten des Codec 100 zu unterstützen, wird der nächste Zustand (beispielsweise Zustand B) beschritten. In der gegebenen Ausführungsform beträgt der ausreichende aus der Telefonleitung zum Unterstützen des Netzbetriebes des Codec gezogene Strom mindestens 10 mA nach 1 ms an Meßzeit.
  • Zustand B: (zum Beispiel 1 ms bis 6 ms)
  • Nachdem der Zustand A erfolgreich feststellt, dass es in der Telefonleitung ausreichend Strom zum Speisen des leitungsgespeisten Codec 100 gibt, tritt der Codec 100 in den zweiten Zustand, zum Beispiel Zustand B, über.
  • Im Zustand B ist der anfängliche Rücksetz-Zustand (Zustand A) zurückgenommen, und der normale Betrieb der leitungsgespeisten Komponenten des Codec 100 beginnt. Dieses schließt das Öffnen des Schalters 147 ein. An diesem Punkt wird der Leitungsstrom (das heißt, der Strom in der a-Ader [(Tip)]) auf einen geeigneten Standardwert eingestellt, zum Beispiel auf 10 mA, wie durch das 10 mA-Steuerungsmodul 108 bildlich dargestellt.
  • In Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung wird eine Impedanz 128 und 130 während des Zustandes B belastet, wie insbesondere in 2 dargestellt. In der offenbarten Ausführungsform besteht die Impedanz 128, 130 aus einer Reihenschaltung eines Bezugskondensators 130 (Cref) und eines Bezugswiderstandes 128 (Rref).
  • Wegen der anfänglichen Ableitung der Belastung der Impedanz 128, 130 wird der Standardstrom (zum Beispiel 10 mA, eingestellt durch das Steuerungsmodul 108) für eine gewisse Zeitdauer nicht erreicht werden. Daher wird der Zustand B für eine gewisse Zeitspanne fortgesetzt, die ausreichend ist, um die Stabilisierung der Last der Impedanz 128, 130 zu ermöglichen. Die Last an der Impedanz 128, 130 kann als stabilisiert angesehen werden, wenn sie, wie in 2 dargestellt, beispielsweise 90% ihres Endwertes erreicht.
  • Wie in 2 dargestellt, beträgt ein exemplarisches Maß an Zeit, welches ausreicht, um die offenbarte Impedanz 128, 130 zu belasten, 5 Millisekunden (ms). Diese Stabilisierungszeit (zum Beispiel 5 ms) gibt auch den Analogschaltungen und Filtern (zum Beispiel Digitalsignalprozessor(DSP)-Filtern) in der DAA Zeit, sich zu stabilisieren.
  • Nachdem es den DAA-Komponenten erlaubt worden ist, sich zu stabilisieren (zum Beispiel nach der 1 ms des Zustandes A und den 5 ms des Zustandes B), wird der Zustand C erreicht.
  • Zustand C: (6 ms bis 20 ms)
  • Im Zustand C beginnt der Betrieb einer erweiterten Gleichstrom-Rückkopplung in einem den Codec unterstützenden geeigneten Prozessor (zum Beispiel ein digitaler Signalprozessor (DSP)). In Übereinstimmung mit dem erweiterten DC-Rückkopplungs-Merkmal der vorliegenden Erfindung modelliert der unterstützende Prozessor (zum Beispiel DSP 102) einen veränderlichen Widerstand.
  • Um sich als ein veränderlicher Widerstand zu verhalten, misst der DSP 102 unter Verwendung des A/D-Wandlers 106 die Spannung an der b-Ader [(Tip)]. Basierend auf dem Wert der Spannung an der b-Ader [(Tip)] wird der DSP 102 den Wert des Stromes in der b-Ader [(Tip)] durch Einstellen der Ausgangsspannung des Digital-Analog(D/A)-Wandlers einstellen. Daher liefert der DSP 102 eine erweiterte oder zusätzliche DC-Rückkopplung an die Telefonleitung, die sicherstellt, dass eine beliebige Lastvorgabe aus einer Vielzahl von Länder-V/ls innerhalb der gewünschten Zeitdauer, zum Beispiel innerhalb 20 ms, erreicht werden wird.
  • Daher wird der Strom in der b-Ader [(Tip)] (IT) des Telefons unter Verwendung der Unterstützung einer erweiterten DC-Rückkopplung auf einen Wert größer als der minimale akzeptable Leitungsstrom für das bestimmte Land konvergieren. Idealerweise wird diese Konvergenz so rasch wie möglich eintreten, ohne Instabilitäten zu verursachen.
  • Obgleich ein Minimum von 20 ms als die Bestimmungen der meisten Länder von gegenwärtigem Interesse erfüllend beschrieben ist, sind der spezifische Leitungsstrom und die Konvergenzzeit bevorzugterweise programmierbar durch Softwareparameter in dem DSP gesteuert, was eine Verwendung des leitungsgespeisten Codec 100 in vielen Ländern erlaubt.
  • Zustand D: (20 ms bis zur Anrufdauer)
  • Nach dem Zustand D (das heißt, während eines nachfolgenden Zustandes D) werden die Parameter des Systems erreicht worden sein. Bevorzugterweise wird die Gleichstrom-Lastlinie gegenüber Störungen durch Wechselstromsignale geschützt sein. Zu diesem Zweck ist der DSP befähigt, die DC-Rückkopplung einzustellen, sodass das System gegenüber der Telefonleitung als eine große Drossel erscheint.
  • Mit anderen Worten, die Rückkopplungs-Transferfunktion des leitungsgespeisten Codec 100 der DAA wirkt als ein Tiefpassfilter mit einer Grenzfrequenz so dicht am Gleichstrom wie möglich. Dies gilt, weil rasche Änderungen des Gleichstromwertes nicht länger erforderlich sind. Eine geeignete Beschreibung dessen, wie ein digitaler Signalprozessor (DSP) betrieben werden kann, um eine große Drossel zu emulieren, ist im US-Patent Nr. 6665403 vorgesehen.
  • Zusätzlich zu den Angelegenheiten im Umkreis des korrekten Hochfahrens eines leitungsgespeisten Codec, wie hier vorstehend beschrieben, wird ein leitungsgespeister Codec offenbart, der in der Lage ist, einen Aushängezustand während eines Anrufes sogar über einen unerwarteten Leistungszusammenbruch des leitungsgespeisten Codec infolge eines Zustandes niedrigen Stromes oder niedriger Spannung der versorgenden Telefonleitung hinweg aufrechtzuerhalten. Diese und andere Aspekte der vorliegenden Erfindung erlauben es einem leitungsgespeisten Codec, an Niederstrom-Telefonleitungen betrieben zu werden und Zulassungsprüfungen zu bestehen.
  • Zahlreiche Länder der Welt spezifizieren, dass die a/b-Spannung während eines Telefonanrufes auf 0 Volt zusammenbrechen kann, und dass der kollabierte Spannungspegel für bis zu 400 ms bei 0 Volt andauern kann. Danach, wenn der sonst normale a/b-Spannungspegel wiederhergestellt wird, muss der Strom auf der Telefonleitung auf einen größeren Wert als ein bestimmter Pegel ansteigen, zum Beispiel auf 15 mA innerhalb einer vorbeschriebenen Zeitdauer, zum Beispiel innerhalb 15 ms, um den zuvor errichteten Telefonanruf fortzusetzen. Während diese Werte Worst-Case-Szenarien für zahlreiche Länder betreffen, sind diese Werte selbstverständlich lediglich exemplarisch, da jedes einzelne Land unterschiedliche Spezifikationen dafür haben kann, wie lange die Span nung bei 0 Volt bleiben darf, wie schnell die Vorrichtung (zum Beispiel das Modem) antworten muss, wenn die Spannung zurückkehrt usw. und so fort.
  • Um einen Telefonanruf aufzubauen, beinhaltet ein herkömmlicher Codec typischerweise mehrere programmierbare Register, die programmiert sind, um den Verstärkungsfaktor einzustellen, Anfahr-Zeitgeber zu steuern und in den Aushängezustand zu gehen. Dies stellt jedoch für einen leitungsgespeisten Codec ein Problem dar, welcher in dem Abschnitt einer hohen Spannung eines Modems (das heißt, auf der Leitungsseite) angeordnet ist.
  • Wenn beispielsweise die Spannung auf der Leitung (das heißt, zwischen den a/b-Adern) zusammenbricht, zum Beispiel auf im Wesentlichen 0 Volt, wird ein leitungsgespeister Codec zum Rücksetzen gebracht. Danach, wenn von der Vermittlungsstelle die Leistung wieder an die Telefonleitung angelegt wird, wird der leitungsgespeiste Codec wieder hochfahren und in seinen Standardzustand, das heißt, in einen aufgelegten Zustand, gelangen.
  • Dies führt zu einem schwierigen Synchronisationsproblem für die Steuerung des Modems (zum Beispiel für den DSP), weil die herkömmliche Steuerung keinerlei Kenntnisse darüber hat, wann die Spannung auf der Leitung (das heißt, die Spannung über die a/b-Adern [(Tip/Ring)]) wieder hergestellt worden ist, und sie kann daher unfähig sein, den leitungsgespeisten Codec schnell genug zurück in dessen vorhergehenden Aushängezustand zu bringen, um die Erfordernisse des bestimmten Landes zu erfüllen, zum Beispiel auf 15 mA innerhalb von 15 ms.
  • In Übereinstimmung mit diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Anrufbrücke (das heißt, die Spannung über die a/b-Adern [(Tip/Ring)] bricht auf 0 V Gleichspannung zusammen) auf eine Art und Weise aufrechterhalten werden, die die Erfordernisse von zahlreichen Ländern erfüllt, ohne Notwendigkeit, dass zusätzliche länderspezifische Komponenten ein- und ausgeschaltet werden müssen.
  • 4 zeigt ein Blockdiagramm eines leitungsgespeisten Codecs mit einem Niederstrom-Teil und einem Teil für einen hohen Strom von einem leitungsge speisten Codec in Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung.
  • Insbesondere beinhaltet in 4 der leitungsgespeiste Codec sowohl einen Niederstromteil 402 als auch einen Teil für einen hohen Strom 404. Der Niederstromteil 402 und der Teil für einen hohen Strom 404 werden getrennt mit Leistung versorgt. Der Teil für einen hohen Strom 404 wird vollständig durch die aus der Telefonleitung abgeleitete Leistung gespeist. Es ist jedoch wichtig, dass der Niederstromteil 402 Leistung aus der Niederspannungsseite des leitungsgespeisten Codec 400 erzielt (das heißt, von der Modem-Seite). Eine angemessene Isolation kann für zwischen dem Niederstromteil 402 und dem Teil mit hohem Strom 404 übergebene Signale verwendet werden.
  • Der Teil hohen Stromes 404 enthält die meisten Schaltungen des leitungsgespeisten Codec 400 mit Ausnahme jener Register und Zeitgeber 420, welche über einen Rücksetzzustand des leitungsgespeisten Codec 400 aufrechterhalten werden sollen, der während eines Leitungszusammenbruches verursacht wird. Der Einfachheit halber sind in dem leitungsgespeisten Codec 400 aus 4 nur die für die Stromoffenbarung relevanten Schaltungen gezeigt. Relevant für die vorliegende Erörterung ist eine Spannungs- und Stromdetektionsschaltung 422.
  • Die Register und Zeitgeber 420 werden stets von der Niederspannungsseite (das heißt, von der linken Seite in 4) des leitungsgespeisten Codec 400 mit Strom versorgt, das heißt, aus einer Ladungsspeichervorrichtung 171, wie etwa einem aufgeladenen Kondensator und nicht aus der Telefonleitung. Andererseits werden die Komponenten, die Leistung aus dem Teil hohen Stromes 404 auf der Seite hoher Spannung (das heißt, der rechten Seite in 4) des leitungsgespeisten Codec 400 ableiten, immer durch die Telefonleitung von der Vermittlungsstelle 140 mit Strom versorgt.
  • Die Spannungs- und Stromdetektionsschaltung 422 tastet den Strom- und Spannungspegel auf der Telefonleitung während eines Rücksetzzustandes des leitungsgespeisten Codec 400 ab. Wenn durch die Spannungs- und Stromdetektionsschaltung 422 ein ausreichender Strom und eine ausreichende Span nung detektiert werden, dann wird ein Aktivierungssignal an die sachgerechte Zustandsmaschinenlogik (oder an den sachgerechten Prozessor) geliefert, um ein Hochfahren des Teils hohen Stromes 404 des leitungsgespeisten Codec 400 zu erlauben.
  • Die Ladungsspeichervorrichtung 171 (zum Beispiel ein aufgeladener Kondensator) wird von einer sachgerechten Quelle auf der Niederspannungsseite des leitungsgespeisten Codec 400 aufgeladen. In der offenbarten Ausführungsform wird der Taktausgang (zum Beispiel ein differenzielles Taktausgangssignal) verwendet mit sachgemäßen Dioden, um eine Ladungspumpe zu bilden, die die Ladungsspeichervorrichtung 171 hochlädt, wenn das Taktsignal aktiv ist.
  • Während des Betriebes befindet sich der leitungsgespeiste Codec 400 in einem Aushängezustand, zum Beispiel wenn die Modemsteuerung 102 ein besonderes Aushänge-Steuerungsbit in ein sachgemäßes Register 420 in dem Niederstromteil 402 des leitungsgespeisten Codec 400 schreibt. An diesem Punkt wird ein externer Gabelschalter (in 410) geschlossen, und es fließt Strom aus der Telefonleitung in den leitungsgespeisten Codec.
  • Das Spannungs-/Strom-Detektionsmodul 422 innerhalb des Teiles mit hohem Strom 404 des leitungsgespeisten Codec 400 überwacht die Spannung und den Strom auf der Leitung (das heißt, die Spannung zwischen den a/b-Adern [(Tip/Ring)] und dem Strom). Wenn sowohl die Spannung als auch der Strom hoch genug sind, dass die Komponenten in dem Teil hohen Stromes 404 des leitungsgespeisten Codec 400 betrieben werden können, wird ein sachgemäßes Signal an den Niederstromteil 402 des leitungsgespeisten Codec 400 übermittelt, was eine Aktivierung einer Hochfahr-Zeitgeber-Sequenz, basierend auf den Zeitgebern 420, in dem Niederstromteil 402 auslöst.
  • Nachdem der leitungsgespeiste Codec 400 hochgefahren und in Betrieb ist, erlauben verschiedene Ländervorschriften, dass die Spannung und/oder der Strom auf der Telefonleitung von der Vermittlungsstelle 140 unterbrochen wird. in diesem Fall, wenn die Spannung und/oder der Strom von der Vermittlungsstelle 140 unterbrochen sind, wird die Spannungs- und Stromdetektionsschaltung 422 auslösen und die Hochfahr-Ablaufsteuerung, basierend auf den Zeitge bern 420, in dem Niederstromteil 402 aktivieren, welche wiederum die Analogschaltung und andere Schaltungen in dem Teil hohen Stromes 404 aktivieren wird. Während dieser Leistungsunterbrechung werden an die Modemsteuerung 102 übertragene Daten in einen Rücksetzzustand gebracht, zum Beispiel werden alle auf Null gesetzt.
  • In diesem Rücksetzzustand werden die Digitalschaltungen in dem Niederstromteil 402 des leitungsgespeisten Codec 400 einen sehr kleinen Strom ziehen. In Übereinstimmung mit diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird Strom, der zum Aufrechterhalten der Register in dem Niederstromteil 402 des leitungsgespeisten Codec erforderlich ist, für die notwendige Zeitdauer, zum Beispiel für bis zu 400 ms, von der Niederspannungsseite des leitungsgespeisten Codec 400 geliefert werden.
  • Die Modemsteuerung 102 liefert die erforderliche Leistung beispielsweise durch Ladungspumpen von zum Beispiel einem Taktsignal oder einem anderen oszillierenden Signal und einem externen Kondensator. Die Ladungspumpe ermöglicht, dass während der Anrufbrücke ein sehr viel kleinerer und praktischerer Ladungsspeicherkondensator 171 zum Versorgen der Niederstromseite 402 verwendet werden kann. Eine geeignete Beschreibung einer exemplarischen Ladungspumpe ist in der US-Anmeldung Nr. 09/192,651, die am 16. November 1998 unter dem Titel "Combination Clock and Charge Pump for Line Powered DAA" von T. E. Fuehrer, K. E. Hollenbach, D. Laturell und S. B. Witmer eingereicht worden ist, vorgesehen.
  • An diesem Punkt behalten alle Register 420 in dem Niederstromteil 402 des leitungsgespeisten Codec 400 ihre zuvor aufrechterhaltenen Werte, auf die sie aus ihren Standardwerten heraus programmiert worden sind, einschließlich zum Beispiel eines Bit oder mehrerer Bits, das oder die einen Aushängezustand einstellen, der eine Anrufbrücke zu dem Zeitpunkt, an dem die Leitungsversorgung unterbrochen worden war, errichtet hat.
  • Nach der Leitungs-Stromversorgungsunterbrechung und nachdem die Vermittlungsstellen-Spannung innerhalb einer erlaubten Zeitdauer, zum Beispiel innerhalb von 400 ms, zurückkehrt, wird die Spannungs- und Stromdetektierschal tung 420 ein sachgerechtes Aktivierungssignal an die Zustandsmaschinenlogik ausgeben, zum Beispiel von einem niedrigen Pegel auf einen hohen Pegel, und die ursprüngliche Hochfahr-Sequenz wird wiederholt, basierend auf den aufrechterhaltenen Zeitgebern und Registern 420, jedoch mit der Erkennung, dass, obgleich die einen hohen Strom ziehenden Schaltungen infolge des Leistungsverlustes in einem Rücksetzzustand sind, die Aktivierung der Hochfahr-Sequenz nicht die auf der Niederspannungsseite des leitungsgespeisten Codec 100 zurücksetzen wird, zum Beispiel der Register und Zeitgeber-Werte in den Registern und Zeitgebern 420 in dem Niederstromteil 102 des leitungsgespeisten Codec. Durch Belassen der Register an Ort und Stelle, ohne zurückgesetzt zu werden während eines Leistungszyklus der Seite hoher Spannung des leitungsgespeisten Codec 100 kann der Anrufstatus (zum Beispiel ein Aushängezustand) aufrechterhalten werden.
  • Nachdem die a/b-Leistung [(Ring/Tip)] wiederhergestellt worden ist, kann der leitungsgespeiste Codec 400 sofort wieder mindestens das minimale Maß an Strom, zum Beispiel mindestens 15 mA innerhalb zum Beispiel 15 ms, ziehen, ohne Interaktion von der Modemsteuerung 102 zu erfordern. Falls Interaktion durch die Modemsteuerung 102 erforderlich wäre, würde die erforderliche Geschwindigkeit für das Wiederherstellen des Stromflusses (das heißt, die 15 mA) ernsthaft gefährdet werden.
  • 5 zeigt ein Zeitsteuerungsdiagramm, das zum Erläutern des Betriebes des leitungsgespeisten Codec, wie er in 4 gezeigt ist, nützlich ist, während einer Anrufbrücke oder einer anderen Unterbrechung des a/b-Stromes [(Ring/Tip)] während eines Aushängezustandes.
  • In dem Beispiel aus 5 kollabiert insbesondere die Spannung aus der Vermittlungsstelle 140 für eine Periode von weniger als 400 ms, wie in Wellenform (a) gezeigt. Die Wellenform (b) zeigt das Aktivierungssignal, das von der Spannungs- und Stromdetektionsschaltung 422 ausgegeben wird. Die Wellenformen (c) und (d) zeigen, dass ein Anruf vor der Spannungsunterbrechung in Teil 502 errichtet worden war und dass die im Teil hohen Stromes 404 des leitungsgespeisten Codec 400 mit Leistung versorgten Komponenten in einen Aushänge-Leerlaufzustand 504 bei geringer Leistung eintreten werden, wobei die Hochstromkomponenten in einem Rücksetzzustand gehalten werden. An diesem Punkt wird die Spannungs-/Strom-Detektionsschaltung 422 die Telefonleitung erkunden, um entweder ein einkommendes Läutesignal und/oder wenn ausreichende Spannung auf die Telefonleitung zurückgekehrt ist, zu detektieren.
  • Nachdem der Spannungspegel von der Vermittlungsstelle 140 zurückkehrt, wird eine Anfahrsequenz 506 in Abhängigkeit von dem Aktivierungssignal wie in Wellenform (b) gezeigt initiiert, basierend auf den Zeitgeberwerten und Registerwerten, die in den Registern/Zeitgebern 420 in dem Niederstromteil 420 des leitungsgespeisten Codec 400 aufrechterhalten werden. Dann, sehr schnell vor der maximalen zugeteilten Zeit, zum Beispiel 15 ms, zieht der Aushängezustand der Komponenten in dem Teil hohen Stromes 404 des leitungsgespeisten Codec 400 wiederum den erforderlichen Strom aus der Telefonleitung und setzt den Betrieb fort, als ob die Unterbrechung nicht wie in Wellenform (d) aus 5 dargestellt, eingetreten wäre.
  • Der leitungsgespeiste Codec 400 wird selbstverständlich hochfahren und den Betrieb aufnehmen, wenn es einen hinreichenden Strom auf der Telefonleitung gibt, welcher es dem leitungsgespeisten Codec 100 erlaubt, dies zu tun. Der leitungsgespeiste Codec 100 darf jedoch während Niedrigstrom-Zuständen nicht hochfahren, um Leistungsentnahme-Schwingungen auf der Telefonleitung zu vermeiden, die anderenfalls durch ein wiederholtes Hochfahren und Herunterfahren eines herkömmlichen leitungsgespeisten Codec infolge einer ungenügenden Menge an Leistung aus der Vermittlungsstelle 140 verursacht werden würden. In Übereinstimmung mit den Prinzipien eines Aspektes der vorliegenden Erfindung bestimmt der offenbarte leitungsgespeiste Codec 100, bevor er den vollen Strom (zum Beispiel 7 mA) aus der Telefonleitung entnimmt, ob dort genügend Strom zur Verfügung steht, um dies zu tun.
  • Zahlreiche Länder rund um die Welt spezifizieren, dass der a/b-Strom [(Tip/Ring)] während eines Aushängezustandes irgendwo in einem Bereich von 300 μA bis 5 mA liegen kann. Dieser Strom ist im Allgemeinen zu gering, um einen Modemanruf unter Verwendung moderner Schaltungen zu unterstützen.
  • Beispielsweise zeigt das Verhältnis des Vermittlungsstellen-Stroms in Wellenform (e) hinsichtlich des Aushänge-Signals in Wellenform (a), des Spannungsdetektionssignals in Wellenform (b), des Stromdetektionssignals in Wellenform (c) und des Eingehängt/Ausgehängt-Zustandes des leitungsgespeisten Codec 100. Die Codec-Stromdetektierung bleibt niedrig, was anzeigt, dass der Leitungsstrom für einen sauberen Modembetrieb unzureichend ist, und der Abschnitt hohen Stromes 404 des Codec wird im Rücksetz-Zustand gehalten.
  • Das relevante Verwaltungsgremium spezifiziert Vorschriften, dass die in das Modem blickende Impedanz niedrig genug sein muss, um während dieser Niedrigstromverbindung für einige Hundert ms als ein Kurzschluss zu erscheinen. Die Vorschriften erfordern auch, dass die Spannung an der Leitung (das heißt, die a/b-Spannung [(Tip/Ring)]) nicht oszilliert. Herkömmliche leitungsgespeiste Codecs könnten oszillieren, wenn sie aus der Telefonleitung gespeist werden, derartige Vorschriften verletzend.
  • Da die aktiven Schaltungen eines typischen Modems mehr als 5 mA ziehen werden, wird beispielsweise ein einfaches Einschalten des Modems dazu führen, dass die Spannung auf der b-Ader [(Tip)] zusammenbricht, was dazu führt, dass die aktiven Schaltungen des Modems abgeschaltet werden. Sobald die aktiven Schaltungen abgeschaltet sind, wird die Spannung wieder ansteigen. Dann, wenn die Leitungsspannung wiederum hoch genug wird, um die Modemschaltungen wieder einzuschalten, würde dieser Startprozess sich wiederholen und als eine Oszillation erscheinen, die Vorschriften verletzend.
  • Eine herkömmliche Lösung des Oszillationsproblems besteht darin, alle Schaltungen, die einen signifikanten Strom ziehen, auf die Niederspannungsseite des Modems (das heißt, auf die PC-gespeiste Seite) zu legen. Unglücklicherweise erfordert diese herkömmliche Lösung zusätzliche Bauelemente und zusätzlich hohe-Spannung-zu-niedriger-Spannung-Isolationsvorrichtungen, die andernfalls nicht erforderlich werden würden, falls die Komponenten von der Leitung gespeist werden könnten. Diese zusätzlichen Bauelemente und Isolationsvorrichtungen resultieren in einer teureren und potenziell weniger zuverlässigeren Vorrichtung als wenn die Vorrichtung direkt von der Leitung gespeist werden würde.
  • In Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung können, wie in 7 gezeigt, individuelle Bauteile oder Schaltungen innerhalb des leitungsgespeisten Codec 100 eingestellt werden, Leistung entweder von einem Leistung von der Telefonleitung auf dem Teil hohen Stromes 804 ziehenden Leistungsbus oder an einen Leistung von der Niederspannungsseite, das heißt, von der Modemsteuerung 102 Leistung entnehmenden Leistungsbus zu ziehen.
  • Insbesondere beinhaltet ein leitungsgespeister Codec 100, wie in 7 gezeigt, Schaltungen, welche stets Leistung von der Niederspannungsseite des leitungsgespeisten Codec 100 ziehen, zum Beispiel die Register und Zeitgeber 420, sowie Schaltungen, die stets Leistung von der Seite hoher Spannung (das heißt, der Seite der Telefonleitung) des leitungsgespeisten Codec 100 ziehen, zum Beispiel die Spannungs-/Strom-Detektionsschaltung 422. Andere Schaltungen 832, welche andernfalls durch die Telefonleitung mit Leistung versorgt werden, werden umgeschaltet zwischen Stromversorgung von der Telefonleitung (zum Beispiel Verwenden einer 2,7 Volt Stromversorgungsschiene, die von der Telefonleitung abgeleitet ist) und von der Modemsteuerung 102 (zum Beispiel Verwenden einer 5 Volt Stromversorgungsschiene, die von der Modemsteuerung 102 gespeist wird). Diese Umschaltung ist durch den in 7 gezeigten Schalter 834 verbildlicht. Wie in 7 (und in 4) gezeigt, kann eine Zener-Diode über die Ladungsspeichervorrichtung 171 verwendet werden, um den Spannungspegel der Ladungsspeichervorrichtung 171 zu begrenzen.
  • Zu Beginn der Aushänge-Hochfahrprozedur verursacht der leitungsgespeiste Codec 100, dass die externen Komponenten 410 so viel Strom wie möglich von der Vermittlungsstelle ziehen (das heißt, soweit als möglich resultierend in einen Kurzschluss), während zur selben Zeit nur jene Vorrichtungen an der Stromversorgungsschiene im Teil hohen Stromes 804 des leitungsgespeisten Codec 100 mit Strom versorgt werden. Beispielsweise wird die Spannungs-/Strom-Detektierschaltung 422 weiter aus der Telefonleitungleistung versorgt. Bevorzugterweise sind zu diesem Zeitpunkt nur Module, die wenig Strom ziehen, in dem leitungsgespeisten Codec 100 eingeschaltet, wodurch es ermöglicht wird, dass die Mehrheit des verfügbaren Stromes an dem leitungsgespeis ten Codec 100 vorbeigeführt wird und durch die Spannungs-/Stromdetektierschaltung 422 gemessen wird.
  • Der Strom, der an dem leitungsgespeisten Codec 100 vorbeigeführt wird, wird durch den Stromdetektierungsteil der Spannungs-/Strom-Detektierungsschaltung 422 überwacht. Wenn der überwachte Strom zu niedrig ist, um den leitungsgespeisten Codec 100 einzuschalten und zu betreiben, wird der Ausgang der Stromdetektionsschaltung 422 inaktiv (niedrigerer Pegel) bleiben, und die Vorrichtung wird in diesem Zustand mit niedriger Leitungsimpedanz verharren, bis sie durch die Steuerung 102 angewiesen wird, den Anrufversuch zu beenden und in den Auflegezustand zurückzugehen. Wenn jedoch ausreichend Strom und Spannung zum Ermöglichen des Betriebes des leitungsgespeisten Codec aus der Leitung detektiert wird, dann wird der Ausgang der Spannungs-/Strom-Detektionsschaltung 422 aktiviert werden, zum Beispiel er wird von 0 auf 1 gehen, anzeigend, dass es genügend Spannung zum Betrieb des leitungsgespeisten Codec 100 gibt. Danach wird die unter Bezugnahme auf die 2 und 3 erörterte Hochfahrprozedur befolgt, um die Modemverbindung herzustellen.
  • Die Sequenz des Abtastens der Stromkapazität der Telefonleitung ermöglicht es einem leitungsgespeisten Codec, der mehr als 5 Milliampere (mA) an Strom während des normalen Betriebes zieht, die relevanten Niedrigstrom-Stabilitätstests zu bestehen.
  • Nicht nur ist die Verteilung des aus der Telefonleitung gezogenen Stromes während Zuständen niedrigen Stromes von Bedeutung, wie soeben beschrieben; die Verteilung des aus der Telefonleitung gezogenen Stromes ist auch während Übergängen vom Einhängezustand zum Aushängezustand sowie vom Aushängezustand zum Einhängezustand bedeutend.
  • Bevor sie in den Aushängezustand wechselt, schreibt die Modemsteuerung 102 im Betrieb bestimmte Steuerungswerte in eines oder mehrere Register 420 in dem leitungsgespeisten Codec 100, um einen Telefonanruf einzustellen. Dies kann beispielsweise beinhalten das Einstellen von Verstärkungsfaktoren, Hochfahr-Zeitgeberwerten und/oder Initiieren eines Aushänge-Sequenzers, basie rend auf den Zeitgebern 420 in dem Niederstromteil 802 des leitungsgespeisten Codec 100.
  • Um dies zu bewerkstelligen, müssen zahlreiche Schaltungen in dem leitungsgespeisten Codec 100 eingeschaltet werden. Beispielsweise müssen eine serielle Eingabe-/Ausgabe-Vorrichtung (SIO), ein Daten- und Taktempfänger, ein Datensender, Zeitgeber, etc. eingeschaltet werden, um eine Modemverbindung einzurichten. Wenn diese Schaltungen eingeschaltet werden, kann die Gesamtstromentnahme der zusammengenommenen Module mehrere hundert Mikroampere betragen.
  • Dies mag problemlos sein, wenn das Modem noch in einem Einhängezustand ist, da die meisten Länder es erlauben, dass mindestens 500 μA von der Vermittlungsstelle während Signalisierungszuständen gezogen werden. Daher kann ein ausreichender Strom durch Einschalten von zum Beispiel einem 100 K Widerstand über die a/b-Adern [(Tip/Ring)] bezogen werden, wenn es erforderlich ist. Die a/b-Spannung [(Tip/Ring)] ist typischerweise während eines Einhängezustandes größer als 50 Volt. Daher wird reichlich Strom, zum Beispiel 500 μA an Strom, zum Gebrauch beim Speisen des Codecs zur Verfügung stehen.
  • Wenn der Codec jedoch in einen Aushängezustand wechselt, kann die a/b-Spannung [(Tip/Ring)] abnehmen, zum Beispiel auf 6 Volt. Dies würde weniger als zum Beispiel 60 μA zum Gebrauch durch die digitale Schaltung übriglassen. Darüber hinaus wird die Anrufdetektierung während eines Einhängezustandes durchgeführt. Alle der vorgenannten Digitalschaltungen werden in dem leitungsgespeisten Codec 100 benötigt, zusätzlich zu einer Bandlücke, Bezugsschaltungen, Vorspannungsschaltungen und/oder Analog-Digital(A/D)- und Digital-Analog(D/A)-Wandlern. Viele von diesen Schaltungen werden auch benötigt, wenn das Modem in einem Aushängezustand wechselt.
  • Um die Schaltungen zum Funktionieren zu bringen, würden die Schaltungen herkömmlicherweise dupliziert werden müssen und für den Betrieb entweder in einen Einhängezustand oder in einen Aushängezustand eingestellt werden müssen. Unglücklicherweise würde die Verdoppelung der Schaltungen, welche benötigt wird, während Einhänge- und Aushängezuständen, ein signifikantes Maß von Fläche in dem Silizium einer integrierten Schaltung erfordern, was in Ineffizienz resultieren würde. Eine weitere herkömmliche Lösung bestünde darin, soviel Schaltungen wie möglich auf die Kleinleistungsseite (zum Beispiel PC oder nicht-leitungsgespeist) des a/b-Interfaces [(Tip/Ring)] zu platzieren. Eine derartige Lösung würde jedoch zusätzliche und verdoppelte Komponenten erfordern, um einwandfrei mit den Schaltungen auf der Seite hohen Stromes, die von der Telefonleitung gespeist wird, zu arbeiten, was die Gesamtkosten des Systems signifikant erhöhen würde.
  • Falls zu irgendeiner Zeit die Spannung und/oder der Strom von der Vermittlungsstelle 140 abfällt (was während einer Anrufbrücke passieren könnte, bei der die a/b-Spannung [(Tip/Ring)] für bis zu 400 ms auf 0 Volt fällt), wird die Schaltung, welche benutzt wird, um mit der Modemsteuerung 102 zu kommunizieren, unter Verwendung des Schaltmechanismus 834 umgeschaltet, um Leistung von einer Stromversorgung von der Kleinleistungsseite (zum Beispiel von einer 5 Volt Niederstrom-Versorgung) zu ziehen, geliefert durch die Ladungsspeicherungsvorrichtung 171.
  • Danach, wenn der Strom von der Vermittlungsstelle 140 auf einen geeigneten Pegel zurückkehrt, wird der Inbetriebnahmeprozess wiederholt. Der Inbetriebnahmeprozess wird durch ein von der Spannungs-/Strom-Detektionsschaltung 422 der Ablaufsteuerungslogik im Niederstromteil 802 des leitungsgespeisten Codec 100 bereitgestelltes Aktivierungssignal aktiviert.
  • Im Betrieb wird der leitungsgespeiste Codec 100 in einen Aushängezustand gebracht, wenn die Modemsteuerung 102 einen passenden Steuerungswert in ein passendes Registerbit oder in Registerbits in dem Codec schreibt. An diesem Punkt ist ein externer Gabelschalter geschlossen, und Strom fließt aus der Telefonleitung in den leitungsgespeisten Codec 100.
  • Relevante Analogschaltungen (zum Beispiel Bandlücke und/oder Vorspannungs-Schaltungen) werden dann auf eine Stromversorgungsschiene geschaltet, die durch die Telefonleitung gespeist wird, zum Beispiel auf eine 2,7 Volt-Stromversorgungsschiene. Zu dieser Zeit werden jedoch Schaltungen, die vorzugsweise höhere Ströme ziehen, zum Beispiel Schaltungen, die Takt und Da ten empfangen und Daten senden, noch nicht umgeschaltet, um von der 2,7 Volt Stromversorgungsschiene gespeist zu werden.
  • Dies wird gemacht, da der Strom aus der Vermittlungsstelle 140 nicht hoch genug sein darf, um die Schaltungen, die einen höheren Strom ziehen, zu unterstützen, zum Beispiel die Analogschaltungen, die benötigt werden, um die Kommunikation mit der Modemsteuerung 102 aufrechtzuerhalten. Anstelle dessen überwacht die Spannungs-/Strom-Detektionsschaltung 422 innerhalb des leitungsgespeisten Codec 100 den Spannungspegel und den Pegel des verfügbaren Stromes in der Leitung an den a/b-Adern [(Tip/Ring)]. Wenn sowohl Spannung als auch Strom als zum Speisen des Betriebes des leitungsgespeisten Codec 100 ausreichend detektiert werden, wird ein Aktivierungssignal von der Spannungs-/Strom-Detektionsschaltung 422 an den Niederstromteil 802 des leitungsgespeisten Codec 100 ausgegeben, um die Aktivierung der Inbetriebnahme-Zeitsteuersequenz zu erlauben. Zu dieser Zeit werden die Stromversorgungsschienen der Blöcke 832 und 836 durch 834 umgeschaltet, um durch die Telefonleitung unter Verwendung des 2,7 Volt Leistungsbus innerhalb des Codec 100 gespeist zu werden.
  • In einem besonderen gegebenen Beispiel kann der leitungsgespeiste Codec 100 vier oder mehr Stromversorgungsschienen enthalten.
  • Permanente Stromversorgungsschienen können sowohl für die Niederspannungsseite als auch für die Seite hoher Spannung des leitungsgespeisten Codec 100 eingerichtet werden.
  • Beispielsweise kann eine erste Stromversorgungsschiene (zum Beispiel VDDA) mit einen hohen Strom ziehenden Vorrichtungen verknüpft werden, welche lediglich für den Betrieb erforderlich sind, sobald die volle Leistung durch die Telefonleitung bereitgestellt wird, zum Beispiel mit einem A/D-Wandler, einem D/A-Wandler und anderen analogen und/oder digitalen Schaltungen mit hohem Strom. Die Spannungs-/Strom-Detektionsschaltung 422 kann ebenfalls an die erste Stromversorgungsschiene VDDA gebunden werden, sodass sie ihre Erkundungsoperationen während Zuständen niedriger Leistung von der Telefonleitung durchführen kann. Die erste Stromversorgungsschiene VDDA kann kon stant verbunden sein, um Leistung von der Telefonleitung zu ziehen, wenn das Modem ausgehängt ist. Als ein Beispiel kann die erste Stromversorgungsschiene VDDA auf 2,7 Volt einjustiert sein, obgleich andere Spannungspegel implementiert werden können.
  • Eine zweite Stromversorgungsschiene (zum Beispiel VDDM) kann mit den Registern und Zeitgebern 420 verknüpft sein, die erforderlich sind, um einen gegebenen Zustand des leitungsgespeisten Codec über einen Stromausfall-Rücksetzzustand hinweg aufrechtzuerhalten. Die zweite Stromversorgungsschiene VDDM kann konstant verbunden sein, um Leistung aus der Niederspannungsseite des leitungsgespeisten Codec 100 zu ziehen, zum Beispiel aus der Ladungsspeicherungsvorrichtung 171. Die zweite Stromversorgungsschiene VDDM kann auf 5,0 Volt (zum Beispiel unter Verwendung einer Zener-Diode 189) eingeregelt werden, obgleich andere Spannungspegel implementiert werden können.
  • Zusätzlich zu den permanenten Stromversorgungsschienen können eine oder mehrere schaltbare Stromversorgungsschienen in dem leitungsgespeisten Codec 100 implementiert werden, um die Leistungsversorgung zugehöriger Vorrichtungen sowohl auf der Niederspannungsseite als auch auf der Seite hoher Spannung des leitungsgespeisten Codec 100 zu erlauben. Beispielsweise kann eine dritte Stromversorgungsschiene (zum Beispiel VDDBG) schaltbar angeordnet werden, um Betriebsleistung entweder aus der ersten Stromversorgungsschiene VDDA oder aus der zweiten Stromversorgungsschiene VDDM zu ziehen, abhängig von dem verfügbaren Strom aus der Telefonleitung. Beispielsvorrichtungen in dem leitungsgespeisten Codec 100, welche durch die dritte Stromversorgungsschiene VDDBG gespeist werden können, beinhalten zum Beispiel Bandlücken-Bezugsschaltungen, Spannungsbezugsschaltungen im Allgemeinen und andere Vorrichtungen, die einen relativ niedrigen Strom ziehen.
  • In ähnlicher Weise kann eine vierte Stromversorgungsschiene (zum Beispiel VDDAM) schaltbar angeordnet werden, um Betriebsleistung entweder von der ersten Stromversorgungsschiene VDDA oder aus der zweiten Stromversorgungsschiene VDDM zu ziehen. Die vierte Stromversorgungsschiene VDDAM kann zum Beispiel verknüpft werden mit Schaltungen, die ein Interface mit der Modemsteuerung 102 und/oder anderer einen hohen Strom ziehender Vorrichtungen aufweisen.
  • In einem Einhängezustand sind sowohl die dritte Stromversorgungsschiene VDDBG als auch die vierte Stromversorgungsschiene VDDAM geschaltet oder verbunden mit der zweiten Stromversorgungsschiene VDDM. In Abhängigkeit von der Detektion eines Aushängezustandes wird die dritte Stromversorgungsschiene VDDBG auf die erste Stromversorgungsschiene VDDA umgeschaltet. An diesem Punkt bleibt die vierte Stromversorgungsschiene VDDAM mit der zweiten Stromversorgungsschiene VDDM verbunden, da der leitungsgespeiste Codec 100 an diesem Punkt nicht weiß, ob ausreichend Strom und Spannung aus der Telefonleitung gezogen werden kann, um die mit der vierten Stromversorgungsschiene VDDAM verbundenen Vorrichtungen ausreichend mit Leistung zu versorgen. Danach, sobald der Strom und die Spannung auf der Telefonleitung als vollständig den leitungsgespeisten Codec 100 speisend bestimmt sind, wird die vierte Stromversorgungsschiene VDDAM auf die erste Stromversorgungsschiene VDDA umgeschaltet.
  • Während diese Erfindung unter Bezugnahme auf die exemplarischen bevorzugten Ausführungsformen derselben beschrieben worden ist, werden die Fachleute in der Lage sein, verschiedene Modifikationen an den beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung vorzunehmen, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.

Claims (12)

  1. Verfahren zum Hochfahren einer netzbetriebenen Datenzugriffseinrichtung DAA mit einem netzbetreibenen COdierer/DECodierer Codec (10), umfassend: Messen des Kurzschlussstromes zu dem netzbetriebenen, an eine Telefonleitung angeschlossenen Codec; Zulassen, dass netzbetriebene Komponenten des netzbetriebenen Codec betrieben werden, wenn der gemessene Kurzschlussstrom ausreichend ist, um den netzbetriebenen Codec mit Strom zu versorgen, und andernfalls Halten der netzbetriebenen Komponenten des netzbetriebenen Codec in einem Rücksetz-Zustand.
  2. Verfahren zum Hochfahren einer netzbetriebenen DAA mit einem netzbetriebenen Codec (100) nach Anspruch 1, ferner aufweisend, nach dem Zulassen, daß die netzbetriebenen Komponenten betrieben werden: Aufladen einer externen Stromquelle (120) mit überschüssigem Strom, der von der Telefonleitung verfügbar ist und nicht von dem netzbetriebenen Codec gebraucht wird.
  3. Verfahren zum Hochfahren einer netzbetriebenen DAA mit einem netzbetriebenen Codec (100) nach Anspruch 2, wobei: die externe Stromquelle (120) für eine Zeitdauer aufgeladen wird, die ausreichend ist, um eine Stabilisierung des verfügbaren Netzstromes zu ermöglichen.
  4. Verfahren zum Hochfahren einer netzbetriebenen DAA mit einem netzbetriebenen Codec (100) nach Anspruch 2, ferner umfassend, nachdem sich das Aufladen der externen Stromquelle (120) stabilisiert hat: Vorsehen einer Gleichstromregelung für die Telefonleitung durch einen den netzbetriebenen Codec unterstützenden Prozessor (102).
  5. Verfahren zum Hochfahren einer netzbetriebenen DAA mit einem netzbetriebenen Codec (100) nach Anspruch 4, wobei: die Gleichstromregelung eine minimale Stromentnahme aus der Telefonleitung aufrecht erhält.
  6. Verfahren zum Hochfahren einer netzbetriebenen DAA mit einem netzbetriebenen Codec (100) nach Anspruch 5, wobei: die minimale Stromentnahme ungefähr 13 mA beträgt.
  7. Verfahren zum Hochfahren einer netzbetriebenen DAA mit einem netzbetriebenen Codec (100) nach Anspruch 1, wobei: das hinreichende Maß an verfügbarem Strom zum Zulassen des Betriebs netzbetriebener Komponenten des Codecs mindestens dasjenige ist, das von dem netzbetriebenen Codec zum Betrieb benötigt wird.
  8. Verfahren zum Hochfahren einer netzbetriebenen DAA mit einem netzbetriebenen Codec (100) nach Anspruch 1, ferner umfassend, während des Schrittes des Bestimmens: Aufrechterhalten eines Spannungspegels über eine a/b-Schnittstelle [tip/ring] der netzbetriebenen DAA auf einem Minimalpegel.
  9. Verfahren zum Hochfahren einer netzbetriebenen DAA mit einem netzbetriebenen Codec (100) nach Anspruch 8, wobei: der Minimalpegel derjenige ist, der von dem netzbetriebenen Codec für den den Normalbetrieb benötigt wird.
  10. Verfahren zum Hochfahren einer netzbetriebenen DAA mit einem netzbetriebenen Codec (100) nach Anspruch 1, wobei: der Schritt des Bestimmens ausgeführt wird, während die netzbetriebenen Komponenten in dem netzbetriebenen Codec sich im Rücksetz-Zustand befinden.
  11. Verfahren zum Hochfahren einer netzbetriebenen DAA mit einem netzbetriebenen Codec (100) nach Anspruch 1, wobei: der Schritt des Bestimmens durchgeführt wird, wenn der netzbetriebene Codec in einem Aushängezustand ist.
  12. Verfahren zum Hochfahren einer netzbetriebenen DAA mit einem netzbetriebenen Codec (100) nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Bestimmens umfaßt: Anlegen eines Kurzschlusses an die Telefonleitung; und Messen eines Maßes an Strom in der Telefonleitung entsprechend dem Anlegen des Kurzschlusses.
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