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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein schnurlose Telefone. Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung die Einbeziehung von Lautsprechertelefon-Merkmalen in den
entfernten Handapparat eines digitalen schnurlosen Telefons.
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Technischer
Hintergrund
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Typische
schnurlose Telefone enthalten eine Basiseinheit, die mit einer Telefonleitung
verbunden ist, und eine tragbare Einheit oder entfernten Handapparat.
Die Basiseinheit und der entfernte Handapparat sind über eine
frequenzmodulierte Funkfrequenzverbindung (HF-Verbindung) gekoppelt.
Die HF-Verbindung sendet entweder Sprachsignale zwischen der Basiseinheit
und dem entfernten Handapparat unter Verwendung von analogen Methoden (beispielsweise
Frequenzmodulation (FM), oder unter Verwendung digitaler Methoden
(zum Beispiel Quadratur-Amplitudenmodulation (QAM) oder Frequenzumtastung
(FSK), etc.).
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Ein
Lautsprechertelefon ermöglicht
die Freihand-Kommunikation über
eine Telefonleitung. Typischwerweise enthält ein Lautsprechertelefon
ein Empfangselement (zum Beispiel ein Mikrofon) zum Erfassen von
Sprache und anderen Geräuschen
und ein Sendeelement (zum Beispiel einen Lautsprecher) zum hörbaren Ausgeben
von Tonsignalen.
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Die
Anordnung eines Mikrofons in der Nähe eines Lautsprechers in einer
geschlossenen Audio-Schleife kann bekanntlich störende Rückkopplung erzeugen, zum Beispiel
in der Form von Pfeif- oder Heulgeräuschen, die aus dem Lautsprecher kommen.
Um Rückkopplungsprobleme
zu vermeiden, arbeiten Lautsprechertelefone typischwerweise im Halbduplexbetrieb
oder im Echounterdrückungs-Modus.
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Beim
Halbduplexbetrieb erfolgt ein Gespräch zwischen zwei Parteien zu
jeweils gegebener Zeit in einer Richtung, was im Wesentlichen von
den miteinander verbundenen Parteien fordert, abwechselnd zu sprechen.
Wenn zum Beispiel die eine Partei sendet, kann sie nicht gleichzeitig
Sprachsignale von der anderen Partei empfangen und umgekehrt.
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Im
Echounterdrückungsmodus
wird ein Gespräch
gleichzeitig in Sende- und Empfangsrichtung geführt. Echounterdrücker unterdrücken Teile
des Sprachsignals, die normalerweise zu Rückkopplungen führen würden.
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Lautsprechertelefone
sind im Handapparat von analog arbeitenden schnurlosen Telefonen
in angemessener Weise implementiert worden. Die kurze Verzögerung,
die die Übertragung
von Analog-Sprachsignalen zwischen der Basiseinheit und dem zugehörigen entfernten
Handapparat beeinflusst, ist für
den Benutzer im Halbduplexbetrieb oder im Echounterdrückungsbetrieb
vernachlässigbar.
In einer Analog-Implementierung wird der gesamte Algorithums innerhalb
der Basiseinheit implementiert, und der Lautsprecher sowie das Mikrofon
in dem entfernten Handapparat dienen zum Implementieren eines Lautsprechertelefons
in dem entfernten Handapparat anstelle von Lautsprecher und Mikrofon
in der Basiseinheit, sodass die Audioinformation über die HF-Verbindung
gelangt, was zu einer unwesentlichen Verzögerung führt. Eine Implementierung eines Lautsprechertelefons
in einem entfernten Handapparat eines digitalen schnurlosen Telefons
führt jedoch zu
Herausforderungen, die sich bei analog arbeitenden schnurlosen Telefonen
nicht stellen.
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Bei
einem im Halbduplexbetrieb arbeitenden digitalen Lautsprechertelefon
beispielsweise verursacht die beträchtliche Umlaufverzögerung in
der digitalen Kommunikationsverbindung zwischen der Basiseinheit
und dem entfernten Handapparat kurze Bursts, die sich am empfangenden
Ende auf Grund der bereits in der Pipeline befindlichen Pakete als Echo
bemerkbar machen. Ein signifikanter Anteil dieser Verzögerungen
wird typischwerweise durch die Zeit verursacht, die erforderlich
ist, um die Sprachdaten zu paketisieren oder anderweitig zu formatieren, und/oder
durch die Verzögerungen,
die einem Gerät mit
geringer Bitratencodierung/-Decodierung anhaften (zum Beispiel einem
Gerät mit
Code-unterstütz ter linearer
Vorhersage (CELB; Code-Excited Linear Predictive)). Die Umlaufverzögerungen
in einem digitalen schnurlosen Telefon zwischen der Basiseinheit und
dem entfernten Handapparat liegen häufig im Bereich von 15 bis
30 Millisekunden oder darüber.
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Man
stelle sich zum Beispiel vor, dass ein Lautsprechertelefon in dem
tragbaren Handapparat eines digitalen schnurlosen Telefons verwirklicht
sei. Im Empfangsmodus wird über
den Lautsprecher des tragbaren Handapparats ein Empfangssignal ausgegeben.
Wenn es zu einem Sendefall kommt, bei dem der Benutzer des tragbaren
Handapparats die Übertragungsleitung
zum Senden in Richtung Basiseinheit nutzt, werden Sende- und Empfangssignale
in dem tragbaren Handapparat für
eine Zeitspanne vermischt, die der Verzögerung entspricht (zum Beispiel 15
bis 30 Millisekunden), bedingt durch die akustische Kopplung am
tragbaren Handapparat. Dieser Signalmix wird zu der Basiseinheit
gesendet, wo eine Umschaltentscheidung erfolgt. Bis die Umschaltentscheidung
getroffen ist, steht das empfangene Signal an dem tragbaren Handapparat
an. Auf Grund der Umlaufverzögerung
enthalten einige zu dem entfernten Ende gesendeten Pakete das eingemischte
Empfangssignal, was am anderen Ende als kurzes Burst-Echo wahrnehmbar
ist.
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In ähnlicher
Weise muss in Lautsprechertelefonen im Echounterdrückungsmodus
den oben angesprochenen Verzögerungen
durch Echounterdrückungsalgorithmen
Rechnung getragen werden, was ebenfalls beträchtliche Speicher- und Verarbeitungsressourcen
erfordert.
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Es
besteht also Bedarf an einem digitalen schnurlosen Telefon, in dessen
tragbarem Handapparat ein Lautsprechertelefon implementiert ist,
wobei nicht die Nachteile in Kauf zu nehmen sind, die sich aus der
Implementierung herkömmlicher
Lautsprechertelefon-Methoden in einem digitalen schnurlosen Telefon
ergeben.
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Offenbarung
der Erfindung
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Nach
den Prinzipien der vorliegenden Erfindung umfasst ein zwischen einer
Basiseinheit und einem entfernten Handapparat übertragenes digitales Paket
Lautsprechertelefon-Steuerinformation, die dazu ausgebildet ist,
eine Lautsprechertelefon-Funktionsweise in dem Handapparat zu ermöglichen,
ferner Sprachdateninformation bezüglich eines Telefongesprächs.
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Die
Erfindung schafft ein digitales Paket gemäß Anspruch 1, ein digitales
schnurloses Telefonsystem nach Anspruch 9, ein Verfahren nach Anspruch
14 und ein Verfahren nach Anspruch 21.
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Ein
digitales schnurloses Telefon gemäß einem weiteren Aspekt der
Erfindung umfasst eine Basiseinheit mit einer Steuerung, einem HF-Sender
und einem HF-Empfänger. Ein
entfernter Handapparat enthält
eine Steuerung, ein Lautsprechertelefon mit Mikrofon und Lautsprecher,
einen HF-Sender und einen HF-Empfänger. Zwischen der Basiseinheit
und dem entfernten Handapparat befindet sich eine digitale Kommunikationsverbindung.
Diese digitale Kommunikationsverbindung ist dazu ausgebildet, digital Informationspakete
zwischen der Basiseinheit und dem entfernten Handapparat im Halbduplexbetrieb zu übertragen.
Die Informationspakete umfassen Sprachdaten und Steuerinformation,
wobei die Steuerinformation Einleit-Indices enthält, die das Auftreten einer
Einleit-Kommunikation anzeigen, welche von dem Mikrofon des Handapparats
oder von einem Einleitsignal aus der Basiseinheit stammen.
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Ein
digitales schnurloses Telefon gemäß einem weiteren Aspekt der
Erfindung umfasst eine Basiseinheit mit einer Steuerung, einem HF-Sender
und einem HF-Empfänger. Ein
entfernter Handapparat enthält
eine Steuerung, ein Lautsprechertelefon mit Mikrofon und Lautsprecher,
einen HF-Sender und einen HF-Empfänger. Eine digitale Kommunikationsverbindung
ist zwischen die Basiseinheit und den entfernten Handapparat geschaltet,
sie ist dazu ausgebildet, digital Informationspakete zwischen der
Basiseinheit und dem entfernten Handapparat im Vollduplex-Echounterdrückungsmodus
zu übertragen. Die
Informationspakete umfassen Sprachdaten und Steuerinformation. Die
Steuerinformation umfasst Echounterdrückungsinformation, die die
Menge an Echounterdrückung
signalisieren, die von der Basiseinheit oder dem entfernten Handapparat
vorgenommen wird, abhängig
davon, welche Station sendet.
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Ein
Verfahren zum Implementieren einer Lautsprechertelefon-Funktion
in einem schnurlosen Telefon enthält gemäß einem weiteren Aspekt der
Erfindung das Bereitstellen einer Basiseinheit mit einer Steuerung,
einem HF-Sender und einem HF-Empfänger, das Bereitstellen eines
entfernten Handapparats mit einer Steuerung, einem Lautsprechertelefon einschließlich Mikrofon,
Lautsprecher, HF-Sender und HF-Empfänger. Eine digitale Kommunikationsverbindung
ist dazu ausgebildet, digital Informationspakete zwischen der Basiseinheit
und dem entfernten Handapparat in Bezug auf eine Lautsprechertelefon-Funktion
in dem Handapparat zu übermitteln. Sprachdaten-Steuerinformation
ist in die Informationspakete eingefügt. Die Steuerinformation beinhaltet
Einleit-Indices, die das Auftreten einer Einleit-Kommunikation seitens
des Mikrofons des entfernten Handapparats signalisieren.
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Ein
Verfahren zum Übertragen
von Datenpaketen zwischen einer Basiseinheit einem entfernten Handapparat
in einem digitalen schnurlosen Telefon, während sich der entfernte Handapparat
im Lautsprechertelefon-Modus befindet, umfasst gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung, das Paketisieren von Sprachinformation
in Bezug auf ein Telefongespräch,
welches über
das digitale schnurlose Telefon abgewickelt wird, zu mehreren Datenpaketen
und das Einfügen
von Lautsprechertelefon-Steuerinformation in jedes der mehreren
Datenpakete.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Merkmal
und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich für den Fachmann
deutlich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf
die Zeichnungen. In diesen zeigen:
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1A(1) Ein detailliertes schematisches Diagramm
eines digitalen schnurlosen Telefons mit Lautsprechertelefon-Steuerinformation
zusammen mit übertragenen
Sprachdaten in Informationspaketen, die zwischen einer Basiseinheit
und deren zugehörigen
entfernten Handapparaten übertra-gen
werden, um eine Halbduplex-Lautsprechertelefonfunktion in dem entfernten
Handapparat zu ermöglichen, wie
es den Prinzipien der Erfindung entspricht.
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1A(2) Eine beispielhafte Information, die in dem
in 1A(1) dargestellten Lautsprechertelefon-Steuerblock
enthalten ist, um eine Halbduplex-Lautsprechertelefonfunktion ermöglichen.
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1B(1) Ein detailliertes schematisches Diagramm
eines digitalen schnurlosen Telefons mit Lautsprechertelefon-Steuerinformation
zusammen mit übertragenen
Sprachdaten in Informationspaketen, die zwischen einer Basiseinheit
und deren zugehörigem
entfernten Handapparat übertragen
werden, um eine Echounterdrückungs-Lautsprechertelefonfunktion
in dem Handapparat entsprechend den Prinzipien der Erfindung zu
ermöglichen.
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1B(2) Eine beispielhafte Information, die in dem
in 1B(1) gezeigten Lautsprechertelefon-Steuerblock
enthalten ist, um die Echounterdrückungs-Lautsprechertelefonfunktion
zu ermöglichen.
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2 Ein
detaillierteres Blockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform
eines Handapparats eines digitalen schnurlosen Telefons mit einem
Lautsprechertelefon-Steuerinformations-Einsetzmodul gemäß den Prinzipien
der Erfindung.
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3 Ein
detaillierteres Blockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform
einer Basiseinheit eines digitalen schnurlosen Telefons mit einem Lautsprechertelefon-Steuerinformations-Einsetzmodul
gemäß den Prinzipien
der Erfindung.
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4 Eine
Mikrofonversorgungsschaltung nach 2 in größerer Einzelheit.
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Detaillierte
Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
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Die
vorliegende Erfindung schafft ein Lautsprechertelefon in einem entfernten
Handapparat eines digitalen schnurlosen Telefons, ohne dabei die Nachteile
in Kauf zu nehmen, die ansonsten durch eine Implementierung von
herkömmlichen
Lautsprechertelefon-Methoden in einem digitalen schnurlosen Telefon
erwartet werden.
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1A(1) und 1A(2) zeigen
ein digitales schnurloses Telefon unter Implementierung eines Lautsprechertelefons
in einem Handapparat unter Verwendung von Halbduplex-Kommunikationen
zwischen einer Basiseinheit 200 und einem entfernten Handapparat 202.
Gemäß den Prinzipien
der Erfindung enthalten digitale Informationspakete 250,
die zwischen der Basiseinheit 200 und dem Handapparat 202 eines
digitalen schnurlosen Telefons übertragen
werden, Lautsprechertelefon-Steuerinformation in einem Lautsprechertelefon-Steuerblock 252 zusätzlich zu
Sprachdaten in einem Sprachdatenblock 254, um einen verbesserten
Halbduplexbetrieb zu ermöglichen.
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Herkömmliche
digitale schnurlose Telefonsysteme senden typischerweise Informationspakete, die
nur Sprachdaten beinhalten. Die vorliegende Erfindung beinhaltet
darüber
hinaus Steuerinformation in einem Lautsprechertelefon-Steuerblock 252 als Teil
eines gesendeten Informationspakets 250 zusammen mit dem
Sprachdatenblock 254, was eine verbesserte Implementierung
eines Lautsprechertelefons in einem digitalen Handapparat gestattet.
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Zusätzlich dazu,
dass die typischen Komponenten vorhanden sind, die dem Fachmann
geläufig sind,
enthält
der Handapparat 202 des digitalen schnurlosen Telefons 100 ein
Lautsprechertelefon 210, ein Empfangsumschaltverlustmodul 212 zum Steuern
des Systemumschaltverlusts während
des Sendebetriebs, eine Steuerung 208 zum allgemeinen Steuern
des Betriebs des Handapparats 202. Die Steuerung 208 kann
irgendein geeigneter Prozessor sein, beispielsweise eine Mikroprozessor,
ein Mikrocontroller oder ein digitales Signalprozessorsystem (DSP).
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Zusätzlich zu
den übrigen
herkömmlichen Komponenten
enthält
die Basiseinheit 200 ein Sendeumschaltverlustmodul 206 zum
Steuern des Systemumschaltverlusts während des Empfangsbetriebs und
eine geeignete Steuerung 204 zum allgemeinen Steuern des
Betriebs der Basiseinheit 200. Die Steuerung 204 kann ebenfalls
irgendein geeigneter Prozessor sein, beispielsweise ein Mikroprozessor,
ein Mikrocontroller oder ein digitaler Signalprozessor (DSP).
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Wenn
das digitale schnurlose Telefon 100 sich im Empfangsbetrieb
befindet, das heißt,
eine Sprachübertragung
von einer Partei empfängt,
mit der das digitale schnurlose Telefon 100 über das öffentliche
Telefonwellennetz (PSTN) verbunden ist, und wenn der Benutzer zu
sprechen beginnt, leitet der Handapparat 202 einen Sende-Einleitvorgang ein.
Zu Beginn des Sende-Einleitvorgangs schaltet in dem Handapparat 202 das
Sendeumschaltverlust-Modul 206 das empfangene Signal praktisch
sofort AUS, um zu verhindern, dass es zu einer unerwünschten
akustischen Kopplung am Mikrofon des Lautsprechertelefons 210 kommt.
Wenn an der Basiseinheit 200 ein Sende-Einleitvorgang empfangen wird,
wird die Schaltverluststeuerung 134 aufgehoben, damit dieses
Paket zu dem entfernten Ende gelangen kann.
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Vorzugsweise
enthält
jedes zwischen dem Handapparat 202 und der Basiseinheit 200 übertragene
Informationspaket 250 sowohl einen Sprachdatenblock 254 mit
Sprachdaten als auch einen Lautsprechertelefon-Steuerblock 252,
der Steuerbits für den
korrekten Lautsprechertelefonbetrieb enthält.
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Beispielsweise
enthält
der hier dargestellte Lautsprechertelefon-Steuerblock 252 ein
Flag BREAK-IN (das heißt
ein Einleitbit) 261, wie es in 1A(2) dargestellt
ist, um zu signalisieren, ob der zugehörige Sprachdatenblock 254 dieses
Informationspaket 250 Teil einer Einleit-Kommunikation
ist. Im dargestellten Beispiel könnte
ein logisch hoher Wert des Einleitbits 261 signalisieren,
dass eine Einleit-Übertragung
stattfindet, während
ein logisch niedriger Wert signalisieren könnte, dass der zugehörige Sprachdatenblock 254 desselben
Informationspakets 250 nicht Teil einer Einleitübertragung
ist.
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Wenn
das erste Informationspaket 250 des gesendeten Einleitvorgangs
an der Basiseinheit 200 empfangen wird, bewirkt das Einleitbit 261,
dass die Basiseinheit 200 praktisch sofort mit der Übertragung des
Sprachsignals seitens der zweiten Partei aufhört und außerdem die Schaltverluststeuerung 134 anhebt.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
enthält der
Lautsprechertelefon-Steuerblock 252 außerdem ein oder mehrere Umschalt-
und Signalpegel-Bits 263, um einen Signalpegel des in dem
Sprachdatenblock 254 paketisierten Sprachsignals anzugeben und
um eine paketweise Steuerung der zusätzlichen Umschaltentscheidungen
zu ermöglichen,
die notwendig oder erwünscht
sind.
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In ähnlicher
Weise wird ein empfangener Einleitvorgang gehandhabt, nur dass die
Steuerung eines empfangenen Einleitvorgangs bei der hier offenbarten
Ausführungsform
in der Basiseinheit 200 stattfindet. Ein empfangener Einleitvorgang
tritt auf, wenn das digitale schnurlose Telefon 100 sich
im Sendemodus befindet (das heißt
Sprachsignale) an die zweite Partei sendet und die zweite Partei
einen Empfangs-Einleitvorgang einleitet, um mit dem Sprechen zu
beginnen.
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In
diesem Fall sendet die Basiseinheit 200 ein Informationspaket 250 an
den entfernten Handapparat 202 mit einem aktivierten oder
logisch hohen Einleit-Bit 261, welches in dem Lautsprechertelefon-Steuerblock 252 dieses
Informationspakets 250 eingestellt ist.
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Beim
Erkennen des aktivierten oder logisch hohen Einleit-Bits 261 durch
den Handapparat 202 hört
dieser Handapparat 202 mit dem Senden dieses Informationspakets 250 auf
und geht direkt über
zur Vorbereitung auf den Empfang des nächsten Informationspakets 250 von
der Basiseinheit 200.
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Auf
diese Weise koordiniert ein digitales schnurloses Telefon 100 mit
einem in dem Handapparat 202 befindlichen Lautsprechertelefon
mindestens während
des Halbduplex-Lautsprechertelefonbetriebs Einleitvorgänge zwischen
der Basiseinheit 200 und dem Handapparat 202 derart,
dass immer dann, wenn die Basiseinheit 200 oder der Handapparat 202 eine
Einleit-Kommunikation während
des Lautsprechertelefon-Modus' beginnt,
die andere Einheit mit dem Senden ihrer Sprachdaten aufhört. Darüber hinaus
wird der geeignete Umschaltverlust angehoben, damit die ausgegebenen
Einleit-Pakete die vorgesehene Partei erreichen. Damit verringert
die vorliegende Erfindung die akustische Kopplung zwischen den Sende-
und den Empfangs-Sprachsignalen.
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1B(1) und 1B(2) zeigen
eine weitere Ausführungsform
der Erfindung, bei der ein digitales schnurloses Telefon, ein Lautsprechertelefon
in dem entfernten Handapparat 302 unter Verwendung eines
Echounterdrückungs-
oder Echoauslöschmodus' gemäß der Prinzipien
der Erfindung realisiert.
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In 1B(1) enthält
ein digitales schnurloses Telefon 100 eine Basiseinheit 300 und
einen entfernten Handapparat 302 mit einer Lautsprechertelefon-Funktion 310.
Die Basiseinheit enthält
ferner eine Steuerung 304, ein Umschaltverlustmodul 306 und einen
Hybrid-Echounterdrücker 390 (HEC).
Der Handapparat 302 enthält weiterhin eine Steuerung 308 und
einen akustischen Echounterdrücker 312 (AEC).
Die Steuerungen 304, 308 können durch irgendeinen passenden
Prozessor gebildet sein, zum Beispiel einem Mikroprozessor, einem
Mikrocontroller oder einem digitalen Signalprozessor (DSP).
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Der
Hybrid-Echounterdrücker
(HEC) 390 in der Basiseinheit 300 löscht Echosignale,
die von einer Telefonleitungsschnittstelle (TLI) wahrgenommen oder
von einer Hybridschaltung, die dazu dient, das digitale schnurlose
Telefon 100 mit einer Telefonleitung zu verbinden. In der
bevorzugten Ausführungsform
liegt die Umschaltverluststeuerung in dem Umschaltverlustmodul 306 innerhalb
der Basiseinheit 300.
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Der
Akustikechoauslöscher
(AEC) 310 in dem Handapparat 302 ist dazu ausgebildet,
Echosignale zu beseitigen, die als Ergebnis der akustischen Kopplung
von Sendesignalen und Empfangssignalen zwischen einem Mikrofon und
einem Lautsprecher des Lautsprechertelefons 310 des Handapparats 302 wahrgenommen
werden.
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Damit
die Kommunikation echofrei bleibt, ist es notwendig, dass die Basiseinheit 300 und
der Handapparat 302 einander Mitteilung machen über das
Ausmaß der
Echounterdrückung,
die auf die Sprachdaten angewandt wurde, die in den jeweiligen Sprachdatenblöcken enthalten
sind. Die Steuerung justiert kontinuierlich den Umschaltverlust
und die Echounterdrückung
abhängig
davon, wie viel Echounterdrückung
in dem System vorgenommen wurde. Der Betrag des Umschaltverlusts,
der zu irgendeiner gegebenen Zeit eingesetzt wird, wird vorzugsweise
zwischen der Basiseinheit und dem entfernten Handapparat übermittelt.
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Herkömmliche
digitale schnurlose Telefone sehen keine derartige Steuerinformation
vor. Die Erfindung hingegen löst
dieses Problem dadurch, dass in jedes Informationspaket 250 Echounterdrückungsinformation
einbezogen wird, das heißt,
Echounterdrückungs-Bits 361 (1B(2)), die den Echounterdrückungspegel darstellen, der
von dem Echounterdrücker 312 der
sendenden Einheit erreicht wird.
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Durch
Einbeziehung von Lautsprechertelefon-Steuerinformation zusammen
mit Sprachdateninformation in die Informationspakete, die zwischen
einem Handapparat und einer Basiseinheit eines digitalen schnurlosen
Telefons übertragen
werden, ist folglich ein Halbduplexbetrieb einer Lautsprechertelefon-Funktion
in dem Handapparat möglich.
Durch Einbeziehung von Echounterdrückungsinformation zusammen
mit Sprachdateninformation in Informationspakete ist alternativ
oder zusätzlich
eine Echounterdrückung
in einer Lautsprechertelefon-Funktion möglich. Dies gestattet einen
Vollduplex-Lautsprechertelefonbetrieb.
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Das
in den 2 und 3 dargestellte schematische
Blockdiagramm zeigt ein Beispiel für ein digitales schnurloses
Telefon 100, welches eine Lautsprechertelefon-Funktion in einem
Handapparat unterstützen
kann, entweder im Halbduplex-Modus oder im Echounterdrückungs-Modus
gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung. Das Blockdiagramm der 2 zeigt
einen entfernten Handapparat 502, das Blockdiagramm der 3 zeigt
eine Basiseinheit 500, jeweils ausgebildet gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung.
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Insbesondere
Bezug nehmend auf die 2 und 3 enthält das digitale
schnurlose Telefonsystem 100 sowohl eine Basiseinheit 500 als
auch einen entfernten Handapparat 502.
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Die
Steuerungen 204, 208 der Basiseinheit 500 und
des Handapparats 502 stehen in Verbindung mit Datenpaketisierern 288 bzw. 388,
Lautsprechertelefon-Steuerinformations-Einfügemodulen 287, 387 und
HF-Front-Ends 289. Die Datenpaketisierer 288, 388 formatieren
die gesendeten und die empfangenen Sprachdaten, die zwischen der
Basiseinheit 500 und dem Handapparat 502 übermittelt
werden, und die Lautsprechertelefon-Steuerinformations-Einfügemodulen 287, 387 formatieren
die jeweilige Lautsprechertelefon-Steuerinformation, wie es hier
beschrieben wird und ordnen diese den zu sendenden Sprachdatenpaketen
zu. Die HF-Front-Ends 289, 389 bilden eine digitale
drahtlose Übertragungsverbindung
zwischen der Basiseinheit 500 und dem Handapparat 502 zur
Kommunikation der Informationspakete 250a, 250b (oder 350a, 350b),
die sowohl Sprachdaten als auch Lautsprechertelefon-Steuerinformation
enthalten.
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Der Übertragungsweg
des Systems 100 enthält
zusätzlich
ein Mikrofon 102 (als Teil des Lautsprechertelefons 210)
zum Umwandeln von Schall in analoge elektrische Signale, einen Mikrofonverstärker 104 zum
Anheben des elektrischen Signalpegels, einen ersten Codec (COder-DECoder) 106 zum Quantisieren
und Codieren des Analogsignals in Form eines digitaliserten Signals
und einen Hintergrundrauschen-Überwacher 120.
Weitere Komponenten im Übertragungsweg
des Systems 100 beinhalten eine sendeseitige automatische
Verstärkungsregelung
(AGC) 128, einen Spitzenbegrenzer 130, eine Systemverstärkungssteuerung 132 und
eine Echounterdrückungs-
und Schaltverluststeuerung 134, gefolgt von einem zweiten
Codec 146 zum Durchführen
einer Digital-Analog-Umwandlung. Der zweite Codec 146 wandelt
das digitaliserte, verarbeitete Signal zurück in ein Analogsignal zur Übertragung über die
Telefonleitungs-Schnittstelle (TLI) oder den Hybrid 148 auf
die Telefonleitung 150.
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Der
Empfangsweg des Systems 100 enthält die Analog-Digital-Richtung
des zweiten Codecs 146 zum Decodieren und Umwandeln eines
empfangenen Analogsignals von der Telefonleitung 150 in
ein digitales Signal zwecks Verarbeitung durch das digitale schnurlose
Telefon 100 und einen Hintergrundrauschen-Überwacher 164.
Der Empfangsweg enthält
ferner eine automatische Empfangsverstärkungsregelung 166,
einen Spitzenbegrenzer 168, eine Systemverstärkungssteuerung 170 und
eine Schaltverluststeuerung 172, gefolgt von der Digital-Analog-Richtung
des ersten Codecs 106, einem Lautsprecherverstärker 178 und
schließlich
einem Lautsprecher 180.
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Die
TLI oder Hybridschaltung 148 vereint Sende- und Empfangswege.
Der Hybrid 148 wandelt die Spitzen- und Ringleitungen der
Telefonleitung 150 um in vier Leitungen, wie es dem Stand
der Technik entspricht.
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Ein
akustischer Echounterdrücker
(AEC) 112 und ein Hybrid-Echounterdrücker (HEC) 142 sind zwischen
Sende- und Empfangswege geschaltet, wie aus 2 und 3 hervorgeht.
Ein Summierglied 110 koppelt den AEC 112 an den
Ausgang der A/D-Richtung des ersten Codecs 106, ein weiteres Summierglied 156 vereint
den HEC 142 mit dem Ausgang der A/D-Richtung des zweiten
Codecs 146.
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Zusätzlich zu
den oben erläuterten
Grundkomponenten enthält
das digitale schnurlose Telefon 100 eine Mikrofonenergieschaltung
(oder einen Mikrofonenergiedetektor) 114 zum Ausführen von
Mikrofonenergietests. Eine Akustikverhältnis-Testschaltung 122 führt Akustikverhältnistests
durch. Eine Leitungsenergie-Testschaltung (oder ein Leitungsenergiedetektor) 158 führt Leitungsenergieprüfungen durch.
Eine Leitungsverhältnistestschal-tung 136 führt Leitungsverhältnistests
durch.
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Die
Mikrofonenergieschaltung 114 enthält einen Vergleicher 116 zum
Vergleichen des Ausgangssignals des Hintergrundrauschen-Überwachers 120 mit
einem Referenzsignal, weiches von einer Rückkopplungsschleife bereitgestellt
wird und eine programmierbare Mikrofonenergie-Schwellenwertschaltung 118.
Der Ausgang der Mikrofonenergieschaltung 114 ist mit der
(nicht gezeigten) Handapparat-Steuerung gekoppelt.
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Der
Ausgang der Akustikverhältnis-Testschaltung 122 ist
ebenfalls mit der Handapparat-Steuerung in dieser Ausführungsform
gekoppelt. Die Akustikverhältnis-Testschaltung 122 enthält einen
Vergleicher 124 zum Vergleichen der empfangenen Leitungsenergie
mit einem Rückkopplungssignal 126a,
multipliziert mit einem einstellbaren Schwellenwert aus einer einstellbaren
Schwellenwertschaltung 126.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
sind die Ausgänge
der Leitungsenergieschaltung 158 und der Leitungsverhältnis-Testschaltung 136 mit
der (nicht gezeigten) Basiseinheit-Steuerung gekoppelt. Die Leitungsenergietestschaltung 158 enthält einen
Vergleicher 160 zum Vergleichen des Ausgangssignals des
Hintergrundrauschen-Überwachers 164 mit
einem durch ein Rückkopplungssignal
gelieferten Präferenzsignal,
multipliziert von einer programmierbaren Lautsprecherenergie-Schwellenschaltung 162. Die
Leitungsverhältnis-Testschaltung 136 ent hält einen
Vergleicher 138 zum Vergleichen der Sendleitungsenergie
mit einem Rückkopplungssignal,
multipliziert mit einem einstellbaren Schwellenwert aus einer einstellbaren
Schwellenwertschaltung 140.
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Vorzugsweise
ist das digitale schnurlose Telefon 100 mit einer Lautsprechertelefon-Funktion
in dem Handapparat 502 ein verteiltes Steuersystem. Der
Fachmann erkennt, dass es möglich
und auch wünschenswert
sein kann, andere Komponenten des Systems 100 in dem Handapparat 202 zu
implementieren. Allerdings machen Leistungsverbrauchs-Anforderungen
bezüglich
der Batterie im Handapparat die Einbeziehung solcher zusätzlichen
Komponenten unerwünscht.
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Im
Betrieb werden Informationspakete mit darin enthaltener Lautsprechertelefon-Steuerinformation
etwa alle 5 Millisekunden (ms) in der hier offenbarten Ausführungsform
gesendet. Natürlich
versteht sich für
den Fachmann, dass auch eine höhere oder
geringere Frequenz den Prinzipien der vorliegenden Erfindung entspricht,
was einer größeren oder
kleineren Periodendauer entspricht, als sie hier dargestellt ist.
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Im
Halbduplexbetrieb kommt es zu einem versuchten Sende-Einleitvorgang
beispielsweise dann, wenn die Basiseinheit 500 Informationspakete sendet
und der Benutzer des Handapparats 502 den Wunsch hat, über eine
Lautsprechertelefon-Funktion des
Handapparats 502 zu sprechen. Das von dem Mikrofon 102 empfangene
und von den anderen Komponenten im Sendeweg des Handapparats 502 empfangene
Sprachsignal wird von dem Vergleicher 116 in der Mikrofonenergieschaltung 114 mit
einem Schwellenwert verglichen. Stellt die Steuerung in dem Handapparat 502 fest,
dass ein Sendevorgang seitens des Handapparats 502 stattfindet,
so wird das empfangene Signal (das sind die Sprachdatenpakete, die
entgegen der Senderichtung laufen) mittels der Schaltverluststeuerung 172 sofort
ausgeschaltet. In dem nächsten
Informationspaket wird an die Basiseinheit 500 ein Einleit-Steuerbit
gesendet, welches signalisiert, dass ein Einleitvorgang aufgetreten
ist. Ansprechend darauf, beendet die Basiseinheit 500 das
Senden von Information zu dem Handapparat 502, um zu ermöglichen,
dass eine Sprachübertragung
seitens des Handapparats 502 in die entgegengesetzte Richtung
erfolgt, indem der Umschaltverlust 134 angehoben wird.
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Ein
empfangener Einleitvorgang wird in ähnlicher Weise abgewickelt.
Das heißt:
Wenn
ein Benutzer ein Sprachsignal über
die Lautsprechertelefon-Funktion des entfernten Handapparats sendet
und die Partei am anderen Ende damit beginnt, ein Sprachsignal zu
senden, so ermittelt die Basiseinheit 500, dass es seitens
der zweiten Partei (kein Handapparat-Benutzer) zu einem Einleitvorgang
gekommen ist, und sie hält
die Audio-Ausgabe der empfangenen Sprachdateninformation 264 aus dem
Handapparat 502 durch die Umschaltverluststeuerung 134 sofort
an. Im Handapparat wird der Umschaltverlust 172 angehoben,
um es Paketen zu ermöglichen,
zu dem Lautsprecher 180 zu gelangen.
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Die
Basiseinheit 500 bestimmt die Entscheidung über den
Einleitvorgang vorzugsweise durch einen Leitungsenergietest, der
von der Leitungsenergietestschaltung 158 vorgenommen wird.
In dem Lautsprechertelefon-Steuerblock (zum Beispiel 262 in 1A(1)) des nächsten
von der Basis zum Handapparat gehenden Pakets 250b wird
ein Einleit-Bit gesendet, welches den Handapparat 502 veranlasst, den
Sendevorgang zu beenden.
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Im
Echounterdrückungs-Modus
des digitalen schnurlosen Telefons 100 würden ohne
Echounterdrückung
einige der vom Lautsprecher 150 ausgegebenen Signale gemischt
sein mit den vom Mikrofon 102 kommenden Sendesignalen,
wenn der Benutzer des Handapparats 502 zu sprechen beginnt.
Ohne Korrektur würde
dieses Signalgemisch von der zweiten Partei als Echo wahrgenommen.
In dem entfernten Handapparat 502 misst die Steuerung 208 die Akustikecho-Unterdrückung mithilfe
von für
den Fachmann geläufigen
Methoden. Dieser Betrag der Akustikecho-Unterdrückung wird außerdem in
dem Lautsprechertelefon-Steuerblock der Informationspakete 350 angegeben,
um die Basiseinheit 500 über den laufenden Pegel der
Akustikecho-Unterdrückung zu
informieren.
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Wen
der HEC 142 in der Basiseinheit 500 aktiviert
ist, um Echos zu korrigieren, die von dem Hybrid 148 eingeführt werden,
ist in dem Lautsprechertelefon-Steuerblock 362 der Informationspakete 350a, die
an den Handapparat gesendet werden, auch der Betrag der Hybridecho-Unterdrückung enthalten.
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Der
Sende-AGC 128 verstärkt
schwache Mikrofonsignale und dämpft
alternativ starke Signale, während
der Spitzenbegrenzer 130 Überschwinger des AGC 128 abkappt,
und die Systemverstärkung 132 sorgt
je nach Bedarf für
eine zusätzliche
Verstärkung
im Übertragungsweg.
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Bei
der dargestellten Ausführungsform
bilden der AGC 128 und die Systemverstärkung 132 einen Verstärkungsblock,
der in dem Übertragungswerk
eine Verstärkung
bis zu 24 Decibel (dB) erbringen kann. Ein weiterer Verstärkungsblock
wird durch den AGC 166 und die Systemverstärkungssteuerung 170 im
Empfangsweg gebildet, um eine Verstärkung von bis zu 12 dB zu erbringen.
Natürlich
ist jeder Verstärkungswert
in irgendeiner speziellen Anwendung möglich und zwar all dies im
Rahmen der vorliegenden Erfindung.
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4 zeigt
die Mikrofonenergieschaltung 114 in größerer Einzelheit.
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Insbesondere
zeigt 4, dass das Eingangssignal aus dem Sendeweg einer
sofortigen Glättung 402 unterzogen
wird und dann einem raschen Anstieg mit mäßigem Abfall 404,
bevor eine Multiplikation durch die programmierbare Energieschwellenwertschaltung 118 erfolgt,
damit der passende Schwellenwert für den positiven Eingang des Vergleichers 116 geschaffen
wird. Das Hintergrundrauschen-Signal für den negativen Eingang des
Vergleichers 116 wird gewonnen durch die sofortige Glättung des
Eingangssignal 402 und das anschließende Ausführen eines langsamen Anstiegs bei
raschem Abfall 406.
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Die
Mikrofonenergie-Testschaltung 114 ist nicht in der Lage,
die Spracheingabe seitens des Benutzers des Handapparat 502 zu
unterscheiden von dem vom Mikrofon 102 aus dem Lautsprecher 108 zurückgekoppelten
Signal. Die Akustikverhältnis-Testschaltung 122 beseitigt
den Effekt des zurückgeführten Lautsprechersignals
auf die Energie aus dem Mikrofon, um ein fehlerhaftes Selbst-Umschalten
zu vermeiden. Das neue Mikrofonenergiesignal wird mit er einstellbaren
Schwellenwertschaltung 126 multipliziert, bevor es an den
positiven Eingang des Vergleichers 124 gelegt wird.
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Der
Wert der digitalisierten Leitungsenergie des Empfangsweg-Signalausgangs
aus der Umschaltverlust-Steuerschaltung 172 gelangt an
den negativen Eingang des Vergleichers 124. Wenn der verstärkte Mikrofonenergiewert
größer ist
als der Leitungsenergiewert des Empfangswegs, so wird angenommen,
dass der Hand apparat 502 sich im Sendebetrieb befindet.
Wenn hingegen der verstärkte
Mikrofonenergiewert kleiner ist als der Leitungsenergiewert des
Empfangswegs, so wird angenommen, dass der Handapparat 502 sich
im Empfangsbetrieb befindet.
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Die
Leitungsverhältnis-Testschaltung 136 wird
von der Basiseinheit 500 in analoger Weise genutzt, wie
die Akustikverhältnis-Testschaltung 122. Die
Leitungsenergie-Detektorschaltung 158 ist normalerweise
nicht imstande zu unterscheiden zwischen der von der zweiten Partei
bewirkten Leitungsenergie und der Sendeenergie, die von dem Mikrofon 102 des
Handapparats 502 erzeugt wird. Die Leitungsenergie-Testschaltung 136 beseitigt
die Effekte der Empfangsweg-Energie auf die Sendeweg-Energie aus
der Sicht der Basiseinheit 500, um ein fehlerhafter Selbst-Umschalten
zu verhindern.
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In
der Leitungsverhältnis-Testschaltung 136 wird
das Empfangsweg-Energiesignal von der Schwellenwertschaltung 140 multipliziert,
bevor es an den positiven Eingang des Vergleichers 138 gelegt
wird. Der digitalisierte Leitungsenergiewert des Sendewegs gelangt
an den negativen Eingang des Vergleichers 128. Im Betrieb
wird also, wenn die verstärkte
Leitungsenergie des Empfangswegs größer ist als der Leitungsenergiewert
aus dem Sendeweg, von der Basis angenommen, dass sie sich im Empfangsbetrieb
befindet. Wenn hingegen die verstärkte Leitungsenergie aus dem
Empfangsweg kleiner ist als die Leitungsenergie aus dem Sendeweg,
so wird davon ausgegangen, dass die Basiseinheit 500 sich im
Empfangsmodus befindet.
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Für den Fachmann
ist ersichtlich, dass zahlreiche Funktionen, die schematisch in
den 2 und 3 dargestellt sind, als Software
ausgeführt
werden können,
programmiert in einem geeigneten Prozessor, beispielsweise in der
Steuerung 204 der Basiseinheit und/oder der Steuerung 208 des
Handapparats.
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Gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung wird der Zustand der Lautsprechertelefon-Funktion
in einem entfernten Handapparat eines digitalen schnurlosen Telefons
in einem Lautsprechertelefon-Steuerblock zusammen mit sämtlichen (oder
zahlreichen) Sprachdaten-Informationspaketen angegeben, die zwischen
der Basiseinheit 500 und dem entfernten Handapparat 502 über eine
digi tale Hochfrequenz-(HF) über
Kommunikationsverbindung gesendet und empfangen werden.
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Der
Umschaltverlust ist umgekehrt proportional zur Gesamt-Echounterdrückung, wobei
es sich um die Summe aus der HEC- und der AEC-Auslöschung handelt.
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Der
laufende Zustand des Lautsprechertelefons wird entschieden an Hand
der Eingangssignale aus der Leitungsenergie-Detektorschaltung 158 und der
Mikrofonenergie-Detektorschaltung 114 sowie aus den Ergebnissen
von der Leitungsverhältnis-Testschaltung 136 und
der Akustikverhältnis-Testschaltung 122.
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Es
wurde also ein neues schnurloses Telefon/Telefonsystem beschrieben,
welches die Vorteile einer digitalen Übertragungsverbindung mit einem
in einem Handapparat implementierten Lautsprechertelefon vereint.
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Während die
Erfindung an Hand beispielhafter Ausführungsformen erläutert wurde,
ist der Fachmann in der Lage, verschiedene Modifikationen der beschriebenen
Ausführungsformen
der Erfindung vorzunehmen, ohne von der Erfindung abzuweichen.