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Die
vorliegende Erfindung hat ein Mobiltelefon und ein Einsatzverfahren
dieses Mobiltelefon zur Aufgabe. Ihr Anwendungsgebiet ist das der
Mobiltelefonie. Die Erfindung kann hauptsächlich im Bereich der Zellulartelefonie,
insbesondere des Typs GSM oder UMST oder anderen Typs verwendet
werden. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Mobiltelefon
in einen Standby-Zustand zu versetzen und gleichzeitig einen geringeren
Energieverbrauch sicherzustellen. Diese Verringerung des Energieverbrauchs
erlaubt eine Steigerung der Autonomie des Mobiltelefon. Eine weitere
Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Platzbedarf der Schaltungen
zu verringern, die in dem Mobiltelefon enthalten sind, und dadurch
ihren Selbstkostenpreis zu verringern.
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Derzeit
ist eines der Hauptmerkmale der verschiedenen Mobiltelefon ihre
Autonomie im Standby-Modus. Diese Autonomie hängt mit Platzbedarf- und Verbrauchsfaktoren
des Mobiltelefons im Standby-Modus zusammen.
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Das
Mobiltelefon ist mit einem Mobiltelefonnetz per Funk verbunden.
Wenn es sich im Standby-Modus befindet, hört ein Mobiltelefon das Netz
ab, um zu erfahren, ob es nicht Gegenstand eines eingehenden Anrufs
ist. Dieses Abhören
findet zu von dem Netz vorgesehenen Zeitpunkten statt und werden dem
Mobiltelefon von dem Netz mitgeteilt. In der Folge dieser Darlegung
wird davon ausgegangen, dass das Mobiltelefon nur im aktiven Zustand
ist, wenn es einem Benutzer erlaubt, zu kommunizieren oder Daten
eines anderen Benutzers über
das Mobiltelefonienetz zu erhalten. Es wird davon ausgegangen, dass
sich das Mobiltelefon in einem Standby-Zustand befindet, wenn es
keine Signalisierungsinformationen mit dem Netz austauscht, ohne
dass diese Signalisierungsinformationen an einen anderen Benutzer übertragen
werden. Dieser aktive oder Standby-Zustand ist in der Praxis der
Zustand einer allgemeinen Elektronikschaltung des Mobiltelefons.
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Gemäß dem Stand
der Technik setzt man zum Verwalten des allgemeinen Zustands dieser Schaltung
Standby-Vorrichtungen um, die zwei Taktgeber aufweisen, die zwei
Taktversorgungsmodi bereitstellen, einen schnellen Taktversorgungsmodus und
einen langsamen Taktversorgungsmodus. Der schnelle Taktversorgungsmodus
wird von einem Taktgeber erzeugt, dessen Frequenz größer ist
als eine Frequenz eines Taktgebers des langsamen Taktversorgungsmodus.
Im aktiven Zustand wird ein Mikroprozessor 16 der allgemeinen
Schaltung von dem schnellen Modus getaktet, dessen Frequenz vorzugsweise
gleich 13 MHz ist. Im Standby-Zustand ersetzt man schnellen Taktversorgungsmodus
durch den langsamen Taktversorgungsmodus. Der langsame Taktversorgungsmodus
hat die Frequenz seines Taktgebers, vorzugsweise gleich 32 kHz.
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Im
aktiven Zustand unterliegt diese Schaltung starken zeitlichen Auflagen.
Sie wird daher von einem Quarztaktgeber zu 13 MHz getaktet. Ein
solcher Taktgeber mit Quarz besitzt den Vorteil, dass er ein sehr
regelmäßiges Taktgebersignal
liefert, gekennzeichnet durch geringes Phasenrauschen. Ein solcher
Quarztaktgeber erlaubt es gut, die zeitlichen Auflagen des aktiven
Zustands zu erfüllen.
Hingegen bedeutet ein Quarztaktgeber zu 13 MHz einen hohen Energieverbrauch
des Mobiltelefons.
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Im
Standby-Zustand hat die elektronische Schaltung jedoch weniger Verarbeitung
auszuführen, und
die zeitlichen Auflagen sind lockerer. Die Schaltung wird daher
von einem langsamen Taktgeber getaktet, vorzugsweise zu 32 kHz.
Der Gebrauch eines Taktgebers zu 32 kHz bewirkt das Verringern des Verbrauchs
des Mobiltelefons, zum Beispiel im Verhältnis der Frequenz der zwei
Taktgeber (was den Oszillator selbst betrifft). Für das ganze
System geht der Verbrauch typisch von 3 mA bei 13 MHz mit einer verringerten
Tätigkeit
des Mikroprozessors auf 30 μA bei
32 kHz mit einer Aktivität
gleich Null über
(Warten des Mikroprozessors). Verschiedene langsame Taktgebertypen,
insbesondere der Quarztaktgeber können verwendet werden. Diese
langsamen Taktgeber, sogar der Quarztaktgeber, unterliegen aber
allen Arten von Driften, insbesondere einer Temperaturdrift. Ferner
bewirkt die Gegenwart des langsamen Taktgebers mit Quarz oder ohne
einen zusätzlichen Platzbedarf
in der elektronischen Schaltung.
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Das
bei einer solchen Ausführungsform
auftretende Problem hängt
mit der Beschaffenheit des langsamen Taktgebers zusammen. Bei einem
geläufigsten
Beispiel ist dieser langsame Taktgeber eine Quarzschaltung. Eine
Quarzschaltung weist einen Quarzblock in einer definierten Form
auf, der zwischen zwei Elektroden angeordnet ist. Wenn man eine
Spannung an diese Elektroden anlegt, erzielt man eine mechanische
Verformung des Quarzes, der zu schwingen beginnt und ein Signal
mit einer Frequenz abgibt, bei der die Quarzschaltung kalibriert
wurde. Für
eine gegebene Frequenz hat eine solche Quarzschaltung einen Platzbedarf,
der nicht unendlich verringert werden kann. Ferner behindert der
Einsatz des Quarztaktgebers die Integration, da die Quarzschaltung
nicht integriert werden kann.
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Die
Quarztaktgeber weisen den Vorteil auf, dass sie präzis sind.
Dieser Vorteil ist wertvoll, denn die Taktgeber verleihen der Arbeit
des Mobiltelefons Rhythmus und stellen seine Synchronisation mit
dem Netz sicher. Ihre Ausführung
erfordert jedoch das Umsetzen kostspieliger Techniken aufgrund anspruchsvoller
Spezifikationen. Diese kostspielige Technik steigert die globalen
Kosten des Mobiltelefons.
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Die
vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, diesen Problemen der kostspieligen
Technik und dem Integrationsmangel oder der Drift abzuhelfen. Bei
der Erfin dung werden eine Vorrichtung und ein Standby-Verfahren
vorgeschlagen, bei dem man den Taktgeber, der einen Quarz hat oder
nicht, zu 32 MHz weglässt.
Erfindungsgemäß wird daher
eine Dauer eines Standby-Zustands von einer Vorrichtung gesteuert,
die von der Quarztaktgeberschaltung zu 13 MHz getaktet wird, die
ein langsames Taktgebersignal durch Teilen liefert. Man gelangt
daher zu einem sehr großen
Platzgewinn und dies zu fast Null Kosten. Daher weist das Mobiltelefon
nur einen einzigen Quarztaktgeber auf.
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Im
Laufe dieses Umschaltens auf Standby-Modus muss ein Eichen einer
Drift des langsamen Taktversorgungsmodus in Bezug auf den schnellen Taktversorgungsmodus
ausgeführt
werden. Das dabei auftretende Problem ist das des vorübergehenden
Referenzverlustes, insbesondere im Augenblick des Umschaltens des
Teilers. Dieses Problem ist umso entscheidender als man nur über ein
einziges Zeitorgan, einen einzigen Taktgeber verfügt. Der Taktgeber
kann seine eigene Drift nämlich
nicht messen.
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Gemäß dem Stand
der Technik wurde ein solches Problem gelöst, indem Überlappungsperioden organisiert
wurden, während
welcher die zwei Taktgeber gleichzeitig in Betrieb waren. In diesem Fall
konnte man leicht einen Taktgeber mit dem anderen kalibrieren. Erfindungsgemäß ist das
nicht möglich,
denn man verfügt
nur über
einen Taktgeber. Erfindungsgemäß bedient
man sich zum Lösen
dieses Problems des Netzes und der Synchronisationssignale, die
dieses Netz erzeugt, um den langsamen Taktgeber, ja sogar den schnellen
Taktgeber zu kalibrieren.
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Man
kennt aus dem Dokument
US-B1-6
243 597 ein Mobiltelefon, bei dem ein Taktgebersignal, das
auf langsamen oder schnellen Modus umgeschaltet werden kann, von
einer Taktgeberschaltung mit einzigem Quarz abgeleitet wird, die
mit Hilfe eines Kalibrierungssignals kalibriert wird, das von dem
Mobiltelefonienetz geliefert wird. Dieser Taktgeber hat jedoch den
gleichen Energieverbrauch ungeachtet des Standby-Modus oder aktiven
Modus.
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Das
Dokument
WO 03/105333 weist
einen einzigen Quarztaktgeber auf, von dem sowohl ein schnelles
Taktversorgen als auch ein langsames Taktversorgen abgeleitet wird,
wobei der Taktgeber auf einen niedrigen Verbrauchsmodus umgeschaltet wird,
wenn sich das Mobiltelefon im Standby-Zustand befindet. Hingegen
wird dort keine besondere Technik hinsichtlich des Kalibrierens
des Taktgebers dargelegt.
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Die
Erfindung hat daher ein Mobiltelefon nach Anspruch 1 sowie ein Einsatzverfahren
nach Anspruch 10 zur Aufgabe.
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Die
vorliegende Erfindung wird besser bei der Lektüre der folgenden Beschreibung
und bei der Untersuchung der sie begleitenden Figuren verstanden.
Diese werden allein beispielhaft und in keiner Weise für die Erfindung
einschränkend
präsentiert. Die
Figuren zeigen:
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1:
eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Mobiltelefon und der Hauptelemente,
welches es umfasst, insbesondere ein erstes Beispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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2:
eine Veranschaulichung der Schritte, die von dem erfindungsgemäßen Verfahren
umgesetzt werden.
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1 zeigt
das erfindungsgemäße Mobiltelefon 1 und
die Hauptschaltungen, die es aufweist. Das Mobiltelefon 1 ist
mit einem Mobiltelefonienetz 2 durch eine Antenne 3 verbunden.
Diese Antenne 3 erlaubt es dem Mobiltelefon 1,
mit dem Netz 2 in Verbindung zu treten. Das Netz 2 weist
eine Basisstation 4 auf. Diese Basisstation 4 ist
insbesondere aber nicht ausschließlich mit den Netzen 5 des
Typs GSM, UMTS, DCS, PCS oder anderen verbunden. Das Netz 5 kann
mit einem handvermittelten Netz 6, RTC, verbunden sein.
Die Basisstation sendet dem Mobiltelefon 1 Signale 7,
die Funksendungen sind. Diese Signale 7 erlauben es dem
Mobiltelefon 1, mit dem Netz 2 in Verbindung zu
treten, entweder wenn das Mobiltelefon 1 im Standby-Modus
ist oder beim Übertragen
von Daten, wenn das Mobiltelefon 1 das Netz 2 zum
Senden und Empfangen verwendet.
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Das
Mobiltelefon 1 weist eine allgemeine Elektronikschaltung 8 auf.
Diese allgemeine Schaltung 8 weist eine Taktgeberschaltung 9 auf.
Die Taktgeberschaltung 9 ist mit einer Organisationsschaltung 10,
einer Tastatur 11, einem Display 12 und einer
Sende-Empfangsschaltung 13 über einen Bus 14 des
Mobiltelefon 1 verbunden. Dieser Bus 14 weist einen
Adressbus, einen Datenbus, einen Steuerbus und einen Versorgungsbus
auf.
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Eine
Stromversorgung 15 liefert die erforderliche Leistung an
die Organisationsschaltung 10, an die Taktgeberschaltung 9 und
an die Sende-Empfangsschaltung 13.
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Eine
Stromversorgung 15 liefert die erforderliche Leistung an
die Organisationsschaltung 10, die Taktgeberschaltung 9 und
die Sende-Empfangsschaltung 13.
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Die
Organisationsschaltung 10, die oft in Form einer integrierten
Schaltung ausgebildet ist, weist einen Mikroprozessor 16,
einen Programmspeicher 17 und einen Datenspeicher 18 auf.
Der Mikroprozessor 16 führt
die in dem Speicher 17 enthaltenen Programme aus. Unten
wird davon ausgegangen, dass die von dem Mikroprozessor 16 ausgeführten Aktionen
unter der Kontrolle eines allgemeinen Betriebsprogramms stehen,
das hier durch die Bezeichnung GSM veranschaulicht ist, das im Speicher 17 enthalten
ist. Das Speicherprogramm 17 weist auch ein STANDBY-Programm
und erfindungsgemäß ein MODULKALIBRIERUNGS- und ein MESS-Programm
auf.
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Die
Taktgeberschaltung 9 weist zwei erfindungsgemäße Taktgeber
auf. Ein erster Taktgeber besteht aus einer Schaltung 19,
ein zweiter Taktgeber wird von der Schaltung 19 und durch
Eingreifen eines steuerbaren Teilers 20 auf dem Ausgangssignal
der Schaltung 19 gebildet. Wenn der Teiler 20 nicht
teilt, ist das Taktgebersignal schnell. Es ist langsam, wenn das
Teilen ausgeführt
wird. In der Praxis kann ein Teiler 20, wenn er durch einen
Befehl O2 in Betrieb genommen wird, aus einem Zähler gebildet sein, der jedes
Mal ein Ausgangssignal liefert, wenn er Q Signale als Impuls am
Eingang gezählt
hat (entsprechend einer Teilung durch Q). Wenn der Teiler 20 nicht
in Betrieb ist, wird das Eingangssignal nicht frequenzgeteilt.
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Natürlich und
entsprechend jedem der Modi ist mit dem Mobiltelefon 1 ein
unterschiedlicher Betrieb verbunden. In dem schnellen Modus verwaltet das
allgemeine Betriebsprogramm GSM die Peripheriegeräte, wie
zum Beispiel das Senden-Empfangen, die
Tastatur, den Lautsprecher usw. Das GSM-Programm verwaltet auch
eine Vocoderschaltung oder eine Datenverarbeitungsschaltung. Im
langsamen Modus lässt
das STANDBY-Programm vom Mikroprozessor 16 nur bestimmte
dieser Organe verwalten: typisch die Sende-Empfangsschaltung 13 und auch
nur im Augenblick zeitlicher Rendezvous mit dem Netz 2.
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Wie
bekannt, muss die Taktgebergeschwindigkeit zum Übergehen vom schnellen Modus
auf den langsamen Modus geändert
werden. Gemäß dem Stand
der Technik gibt es zwei Taktgeber, um auf den einen oder den anderen
dieser Modi um zuschalten. Dieses Umschalten bewirkt jedoch Driftprobleme.
Gemäß dem Stand
der Technik weist die Elektronikschaltung 8 ein Mittel
zum Kalibrieren dieser Driften auf. Erfindungsgemäß wurde
der Teiler 20 eingerichtet, um von einem Modus auf den
anderen umzuschalten. Um daher dieses Driftproblem zu lösen, holt
man bei der Erfindung mit nur einem Taktgeber Driftinformation aus
dem Netz 2 durch Ausführen des
MODULKALIBRIER-Programms.
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In 2 wurden
verschiedene Signale dargestellt, die in dem Mobiltelefon 1 und
dem erfindungsgemäßen Verfahren
eingreifen. Insbesondere weist hier das Bakensignal 7 des
Netzes 2, hier in GSM, eine Rahmengruppierungsanordnung
mit Gruppierungen von zehn oder elf Rahmen auf, bei welchen ein
zweiter Rahmen jeder Gruppierung ein bestimmtes Synchronisationssignal
aufweist, das unter dem Namen SCH bekannt ist, hier durch den Buchstaben
S dargestellt. Erfindungsgemäß bedient man
sich der Existenz dieses Signals SCH, das häufig wiederholt wird, um das
Driftproblem zu lösen.
In 2 wird dieses Signal S von dem MESS-Programm gemessen
und wird im Laufe eines Schritts 42 ausgewertet. Weiter
unten wird beschrieben, wie die Schaltung 10 in der Praxis
das Signal SCH zum Korrigieren der Drift verarbeitet.
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Zu
bemerken ist, dass bei der Norm UMTS ein solches Signal SCH, das
in jedem Zeitfenster fünfzehn
Mal pro Rahmen zu 10 Millisekunden wiederholt wird, ebenfalls existiert.
Ein solches Signal existiert übrigens
in allen anderen Protokollen.
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In
praktischer Hinsicht weist die Taktgeberschaltung 9 hier
einen Quarz 19 zu 13 MHz auf, der bei einem bevorzugten
Beispiel mit einem Satz kommutierter Kapazitäten C1, C2 und C3 verbunden
ist. Diese Kapazitäten
C1, C2 und C3 erlauben es, die Resonanzamplitude des Signals des
Oszillators auf 13 MHz zu stabilisieren. Die Taktgeberschaltung 9 weist
auch eine Polarisierungssteuerschaltung auf. Diese Steuerschaltung
erlaubt es, eine Varicap-Diode D1 des Oszillators in Span nung unter
Einsatz des Quarzes 19 der Taktgeberschaltung 9 zu
polarisieren. Die Polarisierungssteuerschaltung weist einen Polarisierungswiderstand
R1 auf, der mit einem Hilfswiderstand R2 parallel geschaltet ist.
Dieser Hilfswiderstand R2 ist seriell mit einem Schalter T1 verbunden.
Dieser Schalter T1 ist vorzugsweise ein Transistor. Die polarisierte
Steuerschaltung weist auch einen Transistor T2 auf, dessen Sender
mit dem Paar Widerstände
R1 und R2 verbunden ist, und dessen Kollektor mit der Stromversorgung 15 über einen
Widerstand R3 verbunden ist. Die Basis des Transistors T2 ist mit
dem Kollektor durch einen Widerstand R4 verbunden. Der Quarz 19 ist
durch eine Klemme mit der Basis des Transistors T2 und durch eine
andere Klemme mit einem Referenzpotenzial verbunden. Unter diesen
Bedingungen schwingt der Quarz 19 und erzeugt ein elektrisches
Signal, das die Leitung des Transistors T2 moduliert. Das Taktgebersignal
ist auf dem Kollektor von T2 verfügbar. Dieses Taktgebersignal
wird in einem Verstärker 21 verstärkt und vom
Teiler 20 geteilt oder nicht.
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In
der Praxis wird der Quarz 19 durch einen Wechselspannungsunterschied,
der von der Spannung zwischen der Referenzspannung und der Spannung
auf der Basis des Transistors T2 abhängt, gesteuert. Die Spannung
auf der Basis des Transistors T2 ist gleich der Senderspannung von
T2 erhöht um
die Spannung Vbe von T2 zwischen dem Sender und der Basis von T2.
Die Spannung Vbe ist ungefähr
konstant. Wenn man hingegen den Leitungswert des Widerstands des
Senders durch Entfernen des Widerstands R2, durch eine Öffnung des
Transistors T1 ändert,
steigt die Spannung des Senders. Der Transistor T2 verbraucht weniger
und vor allem wird der Quarz 19 von einer geringeren Wechselspannung
gesteuert. Der Quarz 19 wird daher mit weniger Energie
erregt und der Rest des Aufbaus verbraucht ebenfalls weniger Energie
(bei einer gegebenen Frequenz ist die verbrauchte Leistung proportional
zu dem Wert der Kapazität
und der Amplitude des Wechselstromsignals). Indem man die Referenzspannung
verringert, kann man daher den Quarz 19 steuern, damit
er immer ein reines Signal zu 13 MHz erzeugt.
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Beim
Einschalten des Mobiltelefons 1 nimmt dieses mit dem Netz 2 über die
Antenne 3 Kontakt auf. Die Antenne 3 ist mit der
Sende-Empfangsschaltung 13 verbunden. Das Mobiltelefon 1 empfängt daher
das Signal 7 über
die Schaltung 13. Die Schaltung 13 erlaubt es
dem Mobiltelefon 1, Funksignale zu senden und zu empfangen.
Die Schaltung 13 weist herkömmlich einen Oszillator 22 des
Typs VCO, der spannungsgesteuert ist, auf. Dieser Oszillator 22 wird
von einem Komparator 23 gesteuert. Dieser Komparator 23 weist
zwei Eingänge
auf. Einer der Eingänge
dieses Komparators 23 ist mit dem Ausgang eines ersten
Teilers 24 zum Teilen durch einen Wert X verbunden. Dieser
Teiler 24 ist am Ausgang des Oszillators 22 angeschlossen.
Der Teiler 24 teilt die Signalfrequenz des Oszillators 22 durch
einen Wert X. Der andere Eingang des Komparators 23 ist
mit dem Ausgang eines zweiten Teilers 25, der durch Y teilt,
verbunden. Dieser Teiler 25 ist mit der Taktgeberschaltung 9 auf
dem Kollektor des Transistors T2 verbunden. Die Taktgeberschaltung 9 liefert dem
Teiler 25 ein stabiles Taktgebersignal. Dieser Teiler 25 teilt
dieses Signal durch einen Wert Y. Die Werte X und Y werden so ausgewählt, dass
es die Schaltung 13 dem Mobiltelefon 1 erlaubt,
sich in Frequenz abzustimmen, gemäß einem Vorgehen in Schritten
zu 200 kHz, auf dem Bakensignal 7, für welches es am meisten Leistung
empfängt.
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Die
Werte X und Y werden von der Schaltung 10 zur Organisation
der Aufgaben der verschiedenen Schaltungen der allgemeinen Elektronikschaltung 8 erzeugt.
Die Schritte zu 200 kHz in GSM oder 1,24 MHz in MC CDMA oder 5 MHz
in WCDMA oder gemäß einer
anderen Norm andere, erlauben ein vorschriftsmäßiges Abstimmen des Oszillators 22 auf die
erwarteten Frequenzbänder.
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Es
ist bekannt, dass die Basisstation 4 des Netzes 2 für eine Sendelösung in
Zusammenhang mit einer Norm, GSM, UMTS oder andere Norm auf einer
Bakenfrequenz ein Signal 7 mit höherer Frequenz sendet. Das
Mobiltelefon 1 muss sich mit seiner Organisationsschaltung 10 und
den Teilern 24 und 25 seiner Schaltung 13 in
Frequenz abstimmen, um dieses stärkste
Bakensignal 7 zu empfangen.
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Das
Bakensignal 7 wird im Allgemeinen mit einer gleich bleibenden
Bakenfrequenz gesendet. Dieses Bakensignal 7 weist ein
Synchronisationssignal SCH auf, das von dem Netz 2 gesendet
wird. Dieses Synchronisationssignal SCH wird an den Mikroprozessor 16 über den
Bus 14 gesendet, der das Signal verarbeitet und daraus
einen Unterschiedswert extrahiert, der in einem Datenregister in
dem Datenspeicher 18 gespeichert wird.
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2 zeigt
die Umsetzungsschritte der zuvor beschriebenen Mittel. Nach dem
Einschalten tritt das Mobiltelefon 1 mit dem Netz 2 in
Kontakt. Da das Mobiltelefon 1 zuerst nicht weiß, in welchen
Zellen dieses Netzes 2 es sich befindet, wird ein Inbetriebnahmehilfsprogramm
aktiviert. Dieses Inbetriebnahmehilfsprogramm weist das Suchen eines
stärksten Bakensignals 7 auf,
das an der Stelle empfangen wird, an der sich dieses Mobiltelefon 1 befindet.
Ein solches Bakensignal 7, das von dem Netz 2 gesendet wird,
weist unterschiedliche Signaltypen auf, die für das Aufschalten neuer Mobiltelefon 1 in
der Zelle und für
das Verbleiben unter Überwachung
des Mobiltelefons 1, das bereits gegenwärtig ist, erforderlich sind. Das
Bakensignal 7 ist permanent. Es ist in Rahmen geteilt,
und diese Rahmen sind in Zeitfenster geteilt. Die Bedeutung des
ersten Zeitfensters eines Rahmens ist von einem Rahmen zum anderen
unterschiedlich.
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Das
Bakensignal 7 weist ein alle 51 Rahmen wiederholtes Muster
auf, das heißt
in etwa alle 235 Millisekunden. Dieses Muster weist Gruppierungen zu
zehn oder elf Rahmen auf. Eine erste Gruppierung 31 dieses
Musters ist von den darauf folgenden Gruppierungen 32 bis 35 unterschiedlich.
Sie weist in jedem der ersten Zeitfenster der 10 Rahmen auf, die jeweils
Signale mit der Bezeichnung FCCH, SCH, BCCH und CCCH genannt werden.
Diese Signale werden durch die Buchstaben F, S, B und C jeweils gegenüber den
Rahmen, zu welchen sie gehören, dargestellt.
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Die
Signale FCCH bedeuten Frequency Control CHannel, also Frequenzsteuerkanal.
Sie entsprechen eigentlich einem Senden einer Trägerwelle der Signalisierungssignale,
moduliert durch eine reine Sinuswelle zu 67,7 kHz der Mitte eines
Kanals. Diese Sendung dauert während
des ganzen Zeitfensters. Es reicht daher, dass das Mobiltelefon 1 alle 10
Rahmen oder alle elf Rahmen, je nach Fall, auf die Frequenz des
Bakensignals 7, das es am stärksten empfangt, abhört.
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Sobald
diese Frequenz der Signalisierungssignale identifiziert ist, empfangt
das Mobiltelefon 1 in einem darauf folgenden Rahmen, aber
für ein
Fenster des gleichen Rangs, ein Signalisierungssignal SCH für Synchronous
CHannel, das heißt
Synchronisationskanal.
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Die
erste Gruppierung 31 weist dann eine Gruppe aus vier Zeitfenstern
B auf, die in darauf folgenden Rahmen assoziiert sind, und die die
Signale des Typs BCCH für
Broadcast Control CHannel transportieren, das heißt Sendesteuerkanal.
Die in diesen Signalen BCCH enthaltenen Informationen sind einerseits
die Bezeichnung einer Abhörperiodizität, die dem
Mobiltelefon 1 auferlegt wird, um zu erfahren, wann ihm
eventuelle Signale gesendet werden, die es informieren, dass es
Gegenstand eines eingehenden Anrufs ist.
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Die
erste Gruppierung 31 weist dann vier Rahmen auf, also vier
Zeitfenster, in welchen CCCH-Signale für Control Channel, das heißt Steuerkanal,
gesendet werden. Im Gegensatz zu den Signalen des Typs BCCH, die
von allen Mobiltelefonen abgehört
werden, die von einer Basisstation abhängen, werden die CCCH-Signale nur von einer
kleinen Gruppe besonderer Mobiltelefon abgehört. Die Gruppierungen 32 bis 35,
die auf die Gruppierung 31 folgen, enthalten daher ebenfalls
am Anfang des Musters Signale FCCH und SCH. Jede weist zwei Gruppen
zu vier Fenstern C mit CCCH-Signalen auf, die unterschiedlichen
Mobiltelefonen zugewiesen sind. Die CCCH-Signale sind im Wesentlichen
dazu bestimmt, Signale des Typs PCH Paging CHannel, also Anrufsignale
auf einem Anrufkanal zu enthalten. Schließlich ist es die wesentliche
Information für
ein Mobiltelefon 1 festzustellen, ob in den vier Zeitfenstern
der CCCH-Signale, die ihm zugewiesen sind, PCH-Signale enthalten
sind oder nicht, die es informieren, dass es Gegenstand eines eingehenden
Anrufs ist oder nicht.
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In 2 befindet
sich die allgemeine Schaltung 8:
- – im schnellen
Taktgebermodus, hoher Wert auf dem zweiten Diagramm, das Mobiltelefon
befindet sich im Modus mit hohem Verbrauch,
- – steht
das Referenzspannungssignal, hier durch AFC veranschaulicht, auf
dem dritten Diagramm auf hohem Wert, befindet sich das Mobiltelefon 1 nicht
im Standby-Modus, niedriger Wert auf dem vierten Diagramm,
- – empfangt
das Mobiltelefon einen Befehl O1 des Verbrauchstyps auf einem Zustand
Eins, fünftes Diagramm,
- – empfangt
das Mobiltelefon 1 einen Befehl O2 auf einem Zustand Null
(ohne Teilen durch den Teiler), sechstes Diagramm.
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Beim Übergang
auf den Modus mit niedrigem Verbrauch wirkt der Mikroprozessor 16 auf
den Schalter T1 ein, indem er ihn über den Bus 14 auswählt und
ihm den Befehl O1 über
diesen Bus 14 sendet. Wenn der Schalter T1 den Befehl O1
erhält, Übergang
auf den Zustand Null, öffnet
sich der Schalter T1. Der Polarisierungswiderstand R1 wird daher
von dem Hilfswiderstand R2 in Parallelschaltung abgekoppelt. Der äquivalente
Widerstand dieser Polarisierungsschaltung ist größer als zuvor. Die Polarisierungsschaltung
geht daher auf den Modus mit niedrigem Verbrauch über. Dieser
Schritt ist der Schritt 40 der 2.
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Dieser
Befehl O1 wird von dem Mikroprozessor 16 kurz vor der Ankunft
einer ersten Gruppierung 31, die durch den Anfang des Schritts 41 dargestellt ist,
gegeben. Dieses Modusumschalten bewirkt Störungen auf der Ebene der Frequenz
des Quarztaktgebers 16. Es ist daher erforderlich, diese
Störungen auszugleichen,
indem die Frequenz des Quarztaktgebers 16 auf die des Netzes 2 gesteuert
wird. Dieses Steuern erfolgt durch Kalibrieren des Referenzsignals
AFC. Dieses Kalibrieren erzielt man durch Ausführen des Programms MODULKALIBRIEREN.
Das Kalibrieren, Schritt 41 in 2, weist
ein Warten (zwischen den Pfeilen) auf das Erscheinen einer neuen Gruppierung
zu zehn oder elf Rahmen auf, hier die Gruppierung 31 nach
dem Ende des Schritts 40. Nach diesem Warten empfängt das
Mobiltelefon 1 die Signale FCCH, bezeichnet mit F, und
SCH, bezeichnet mit S, die in den ersten Zeitfenstern der zwei ersten
Rahmen der Gruppierung 31 gegenwärtig sind. Wie bekannt, berechnet
das Betriebsprogramm, GSM, die Korrektur, die an dem Taktgebersignal
auszuführen
ist, um es auf das Netz 2 abzustimmen. Erfindungsgemäß kann der
Mikroprozessor 16 am Ende des Schritts 41, beim
Empfang des Signals S, mit seinem Betriebsprogramm GSM die Konsequenz
der Drift des Taktgebers aufgrund seines Übergehens auf den Modus mit
niedrigem Verbrauch kennen. Diese Kenntnis der Drift wird durch
Ausführen
des MESS-Programms erzielt. Dieses MESS-Programm misst die Unterschiedsdifferenz zwischen
dem vorhergehenden Wert in hohem Verbrauch und dem gegen wärtigen Wert
in niedrigem Verbrauch. Dieser Unterschied wird gespeichert und verwendet,
um den Wert der Referenzspannung AFC zu modulieren.
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Das
Signal AFC kann daher bei einem Beispiel auf 1 Volt am Ende des
Signals SCH der ersten Gruppierung 31, wie vom Schritt 42 gezeigt,
kalibriert werden. Eventuell kann das Signal AFC auch am Ende des
Signals SCH der zweiten Gruppierung 32 kalibriert oder
neukalibriert werden, wie von dem Schritt 43 gezeigt. Das
Kalibrieren des Signals AFC kann auch bei der dritten Gruppierung 33,
die von dem Schritt 44 dargestellt wird, ausgeführt werden usw.
In diesem letzteren Fall kann das STANDBY-Programm ein Unterprogramm
aufweisen, um das Neukalibrieren regelmäßig zu starten.
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Wie
in Schritt 45 (oder in Schritt 46) dargestellt,
erzeugt der Mikroprozessor 16, sobald das Signal AFC gut
kalibriert ist, das heißt,
sobald die Frequenz des Quarzes 19 keine Störungen mehr
erfährt, den
Befehl O2 und sendet ihn. Dieser Befehl O2 bewirkt das Umstellen
des Mobiltelefons 1 auf Standby-Zustand und insbesondere
das Teilen der Frequenz des Taktgebersignals. Dieses Umstellen auf Standby-Zustand
ist in Schritt 47 dargestellt. Der Standby-Zustand zeichnet
sich durch das Fehlen von Kommunikation mit einem anderen Abonnenten
des Netzes 2 aus, aber nicht durch Fehlen der Verbindung
mit dem Netz 2. Es zeichnet sich insbesondere durch eine
geringere Aktivität
des Mikroprozessors 16 aus.
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Das
Mobiltelefon 1 bleibt während
einer gewissen Zeit im Standby-Zustand. Diese Standby-Zeit wird
von dem Netz 2 festgelegt, das dem Mobiltelefon 1 einen
Parameter n, der zwischen 2 und 9 liegt, sendet. Dieser Parameter
n bestimmt durch Multiplizieren mit der Dauer von Rahmen die Standby-Zeit,
die das Netz 2 dem Mobiltelefon 1 zuweist. Wenn
n gleich 9 ist, liegt die Standby-Wartezeit in der Größenordnung
von 2 Sekunden. In der Praxis hängt
n von der Auslastung der Basisstation und von der Strategie, die
vom Mobiltelefoniebetreiber ausgewählt wird, ab (Kompromiss zwischen
Schnelligkeit der Berücksichtigung
des eingehenden Anrufs und Verbrauch im Standby-Modus).
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Am
Ende dieser Standby-Dauer, die durch die Information 48 dargestellt
ist, deaktiviert der Mikroprozessor 16 im Schritt 49 den
Befehl O2. Dieses Deaktivieren bewirkt das Wecken des Mobiltelefons 1.
Vorzugsweise wird die Information 48 kurz nach dem Erscheinen
eines Paars von Rahmen F und S platziert, mindestens vor dem Rahmen
S.
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Das
Signal AFC wird erneut am Ende des Signals SCH kalibriert, dargestellt
durch den Schritt 50. Das Mobiltelefon 1 nimmt
daher die aktive Kommunikation mit dem Netz 2 auf, insbesondere
um zu erfahren, ob es angerufen wird. Wenn, wie in 2 gezeigt,
das Mobiltelefon 1 keine Kommunikation empfängt, wird
der Befehl O2 wieder aktiviert und das Mobiltelefon 1 wird
wieder auf Standby-Zustand
umgeschaltet. Zu bemerken ist, dass in diesem Fall während des
aktiven Zustands des Mobiltelefons 1:
- a.
man das Signal AFC neu kalibrieren konnte, eventuell zeitlich gewichtete
Durchschnitte ausführen
konnte,
- b. man den Taktgeber auf niedrigem Verbrauch gelassen hat, aber
die Funktionsstörung,
die sich dabei ergibt, wirkt sich nicht aus, denn die Rendezvous-Signale oder „Paging" lassen sich leicht extrahieren
und verarbeiten. Diese Rendezvous-Signale sind durch Kreuze auf
dem ersten Diagramm der 2 gekennzeichnet. Und diese Rendezvous-Signale
werden auf jeden Fall verarbeitet, sobald sich der Taktgeber im
schnellen Modus aber mit niedrigem Verbrauch befindet, das heißt mit dem
deaktivierten Teiler 20.
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Und
alle zwei Sekunden tastet das Mobiltelefon 1 das Netz 2 ab,
um zu erfassen, ob es sich in Anschlussphase mit einem anderen Abonnenten
befindet.
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Diese
ganze Vorgehensweise führt
das Mobiltelefon 1, das sich im Standby-Modus befindet, dazu, zu Beginn des
Musters aus 51 Rahmen das Signal FCCH und das Signal SCH sowie die
vier zeitlichen Fenster der Signale BCCH abzuhören. Dann legt das Mobiltelefon
ein zeitliches Rendezvous für die
Signale CCCH 37 fest, die insbesondere für das Mobiltelefon
bestimmt sind. Das Mobiltelefon 1 muss nach eventuellen
Signalen PCH suchen, die eventuell während dieser Gruppierungen 36 oder 37 gesendet
werden. Werden solche Signale PCH nicht gesendet, weil das Mobiltelefon 1 nicht
angerufen wird, muss sich das Mobiltelefon 1 bis zu einem
weiteren Rendezvous verschieben, um eventuelle andere CCCH-Signale 38 zu
empfangen, die es betreffen, und die n Mal 51 Rahmen später gesendet
werden können.
Anlässlich
dieses Verschieben bewirkt das Mobiltelefon 1, Schritt 51 und 52,
die Produktion des Befehls O2 und sein eigenes Übergehen auf Standby-Zustand
mit langsamer Frequenz.
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Sobald
die Signale PCH 38 erfasst werden, erzeugt der Mikroprozessor 16 den
Befehl O1 und sendet ihn, dargestellt von Schritt 53. Das
Mobiltelefon 1 schaltet daher auf den Betrieb mit hohem
Verbrauch und auf den schnellen Modus um. Für den Übergang auf den Modus mit hohem
Verbrauch, Schritt 52, kann das Kalibrieren des Signals
AFC beim ersten darauf folgenden Signal SCH oder beim zweiten usw.
erfolgen. Für
den schnellen Modus, Schritt 53, wird der Taktgeber auf
schnellen Modus, mit deaktiviertem Teiler gesetzt.
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Sobald
die Kommunikation beendet ist, geht das Mobiltelefon 1 wieder
auf den Standby-Zustand über
und die Vorgehensweise für
das Umstellen auf Standby wird bis zu einer neuen Kommunikation
des Mobiltelefon 1 wieder aufgenommen.
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Im
Laufe eines Modusumschaltens erführt die
Wechselspannung an den Klemmen des Quarzes 19 Variationen.
Um diese Spannung an den Klemmen des Quarzes 19 zu regulieren,
sendet der Mikroprozessor 16 das Synchronisationsunterschiedsignal über den
Bus 14 an die Taktgeberschaltung 9. Dieses Synchronisationsunterschiedsignal
wird in Referenzspannung AFC von einem Digital-Analog-Wandler 26 umgewandelt.
Diese Spannung AFC reguliert eine der Klemmen der Varicap-Diode
D1. Diese Klemme der Varicap-Diode D1 ist die gemeinsame mit der
Kapazität
C3, die mit einem Widerstand R5 in Serie geschaltet ist. Dieser
Widerstand R5 ist mit dem Wandler 26 in Serie geschaltet.
Die Spannung AFC ist ein Spannungssollwert, der es erlaubt, den
Quarz 19 frequenzzusteuern, damit er ständig auf die Frequenz des Netzes 2 abgestimmt
ist. Die Spannung AFC oder ihr Äquivalent
ist in einem Datenregister in dem Datenspeicher 18 gespeichert.
Bei hohem Verbrauch liegt das Signal AFC bei einem Beispiel auf
1,5 Volt.
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Ferner
wird der Aufbau um den Quarz 19 modifiziert, um die Spannung
an den Klemmen des Quarzes 19 zu modulieren. Der Satz kommutierter Kapazitäten C1,
C2 und C3 wird eventuell modifiziert. Denn die Lastkapazität des Quarzes 19,
die eigentlich die äquivalente
Kapazität
der kommutierten Kapazitäten
ist, die den Quarz 19 umgeben, muss konstant bleiben. Die
Lastkapazität
beträgt
zum Beispiel 10,3 Picofarad. Die kommutierten Kapazitäten C1, C2
und C3 können
zum Beispiel im Modus mit hohem Verbrauch jeweils auf Werte kommutiert
werden, die 150, 150 und 20 Picofarad ausgehend von den Werten sein
können,
die 40, 40 und 75 Picofarad im Modus mit niedrigem Verbrauch sein
können.
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Die
Tatsache, dass man den Verbrauch des Quarzes 19 verringert,
bewirkt ein Sinken der Amplitude der Schwingungen. Die Erfindung
hat dieses Problem gelöst,
indem sie den Ausgang des Quarzes 19 mit einem Verstärker 21 verbindet.
Dieser Verstärker 21 erlaubt
es, auf Anfrage das Signal zu verstärken, denn die internen Impedanzen
sind sehr hoch. Dieses verstärkte
Signal wird von digitalen Schaltungen in direkt nutzbare Zonen zurückgeführt. Vorzugsweise
wird auch der Verstärker 21 von
dem Befehl O2 gesteuert.
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Um
den Wert der Spannung des Signals AFC neu zu kalibrieren, berechnet
man die Drift der Frequenz des Quarzes 19 in Bezug auf
die Frequenz des Synchronisationssignals des Netzes, die stationär bleibt.
Man erzielt daher den Wert des Signals des AFC. Dann steuert man
die Frequenz des Taktgebers mit dem Signal des AFC. Der Quarztaktgeber 19 ist
daher immer auf 13 MHz, auch bei niedrigem Verbrauch. Das erlaubt
es, die Polarisierungsspannung des Quarztaktgebers 16 in
Abhängigkeit
von der Messung der Drift der schnellen Taktversorgung bei einem
Polarisierungswechsel zu modulieren.
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Im
Modus mit niedrigem Verbrauch reagiert das Mobiltelefon 1 auf
eventuelle Temperaturschwankungen empfindlich. Diese Temperaturschwankungen
werden durch die Tatsache verstärkt, dass
die Werte der kommutierten Kapazitäten im Vergleich zu denen gering
sind, die beim Betrieb mit hohem Verbrauch verwendet werden. Um
dieses Problem zu lösen,
sieht die Erfindung einen Temperatursensor 27 vor. Dieser
Temperatursensor 27 ist mit einem Analog-Digital-Wandler 28 verbunden.
Und dieser Digital-Analog-Wandler 28 ist mit dem Mikroprozessor 16 über den
Bus 14 verbunden. Der Temperatursensor 27 sendet
dem Mikroprozessor 16 die Temperaturmessung des Quarzes 19.
Diese Messung erlaubt es dem Mikroprozessor 16, die Schwingungsfrequenz
des Quarzes 19 durch ergänzendes Ändern des Signals AFC zu modulieren.
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Der
steuerbare Teiler 20 empfängt den Befehl O2 des Mikroprozessors 16 vom
Bus 14. Der Teiler 20 teilt die Frequenz des Quarzes 19,
um sie auf eine niedrigere Frequenz zurückzubringen. Diese niedrigere
Frequenz beträgt
im Allgemeinen 32 kHz, sie kann aber auch anders sein. Der Teiler 20 sendet über den
Bus 14 das Signal mit der Frequenz von 32 kHz an die Organisationsschaltung 10.
Diese Frequenz von 32 kHz taktet den Mikroprozessor 16.
Das Mobiltelefon geht daher auf den Standby-Modus über. Der
steuerbare Teiler 20 erzeugt daher den langsamen Taktversorgungsmodus
ausgehend von dem schnellen Taktversorgungsmodus, wenn er den Befehl
O2 erhält.
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Die
oben beschriebenen Modi entsprechen Betriebsweisen, bei welchen
das Mobiltelefon 1 global von dem Benutzer als aktiv empfunden
wird. Es gibt einen anderen Modus, der der Stoppmodus ist, bei dem
sich das Mobiltelefon 1 in einem Zustand befindet, in dem
von ihm nur eines verlangt wird: das Beibehalten der Uhrzeit (und
der persönlichen
Informationen des Benutzers), auch wenn das Mobiltelefon zum Beispiel
während
eines Monats in diesem Zustand gelassen wird.
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Dieser
Stoppmodus ist daher durch einen möglichst niedrigen Stromverbrauch
gekennzeichnet (um große
Autonomien zu erreichen). Der oben beschriebene Aufbau kann daher
genutzt werden:
indem man den Taktgeber auf seinen langsamen
Modus stellt und ferner
indem man die Lastkapazität des Quarzes
verringert, um die Amplitude der Schwingungen und daher den Verbrauch
zu verringern.
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Diese
Verringerung der Lastkapazität
bewirkt, dass das Frequenzabstimmen des Quarzes modifiziert wird
(denn die Lastkapazität
ist nicht mehr konstant). Da man bei einem solchen Stoppmodus nicht
mehr 0,1 ppm Präzision
fordert, sondern 10 ppm, kann das Nachbessern einfach mit Hilfe
eines partiellen Teilers oder einer Steuerung durch Software erfolgen
(beim Aufwachen des Mobiltelefon 1, findet der Mikroprozessor 16,
in welche Richtung er die Uhrzeit korrigieren muss). Zum Beispiel
kann der Übergang
auf diesen Modus mit sehr niedrigem Verbrauch ei nen Frequenzversatz
von 70 ppm bewirken, weshalb es unerlässlich ist, diese Frequenzabweichung
zu korrigieren.
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Der Übergang
auf diesen Stoppmodus erfolgt durch Einwirken auf den Satz Kapazitäten C1, C2
und die Varicap-Diode D1. Zum Beispiel:
150 pF, 150 pF, 20
pF und Varicap-Diode D1 gegenwärtig
für den
schnellen aktiven Modus,
40 pF, 40 pF, 75 pF und Varicap-Diode
D1 gegenwärtig
für den
langsamen aktiven Modus,
15 pF, 15 pF, 75 pF und Varicap-Diode
D1 kurzgeschaltet für
den Stoppmodus.
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In
diesem Fall kann ein Schalter, ein Transistor (nicht dargestellt),
an den Klemmen der Varicap-Diode D1 installiert und im Stoppmodus
geschlossen werden. Dieser Schalter wird auch von dem Mikroprozessor 16 gesteuert.
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Dieser
letztere Modus ist vorzugsweise auch mit einer anderen Polarisierungsspannung
des Aufbaus verbunden, über
das Hinzufügen
eines Widerstands R'2
und eines Transistors T'1
(nicht dargestellt), parallel geschaltet auf dem Aufbau R2, T1.
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Mit
der Erfindung erlaubt es daher ein Aufbau mit einem einzigen Quarzoszillator 19,
auch das Kriterium des sehr niedrigen Verbrauchs zu erfüllen, das
für den
Stoppmodus des Mobiltelefons erforderlich ist.
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Allgemeine
Bemerkung zu dem Signal AFC. Was oben beschrieben wurde, entspricht
dem Fall eines Frequenzabstimmsystems auf der Basis einer Varicap-Diode D1 (oder gleichwertiges
System: spannungsgesteuerte Kapazität). Es gibt andere Systeme,
bei welchen die Frequenz des Oszillators stationär ist und bei welchen die Frequenzverschiebung
(zwischen der Frequenz des Mobiltelefons und der Frequenz des Netzes)
beim Empfang, in dem digitalen Bereich bei der Demodulation kompensiert und
in den Synchronisationen des Netzes des Mobiltelefons 1 berücksichtigt
wird. Beim Senden wird die Frequenzverschiebung durch den Einsatz
einer Steuerschleife mit Fraktionsphase kompensiert.
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In
diesem Fall ist der Begriff AFC synonym mit Register, das es erlaubt,
die Synchronisationen des Mobiltelefons 1 in Frequenz abzustimmen,
die Demodulation in Frequenz abzustimmen und das Senden in Frequenz
abzustimmen. Was die Skizzen betrifft, verschwindet die Varicap-Diode
D1 (Kurzschluss), aber die allgemeinen beschriebenen Konzepte gelten
weiter.