DE69535698T2 - Schaltung und Verfahren zur Stromverbrauchsregelung für ein Kommunikationsendgerät - Google Patents

Schaltung und Verfahren zur Stromverbrauchsregelung für ein Kommunikationsendgerät Download PDF

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Description

  • Die Erfindung behandelt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung des Energieverbrauchs einer Kommunikationssystemstation, wobei die Steuerung in unterschiedlichen Stufen in den unterschiedlichen Betriebszuständen der Station erfolgt.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Es besteht seit langem starkes Interesse an der Begrenzung des Stromverbrauchs in elektronischen Schaltungen, die von eingeschränkten Energiequellen wie Batterien oder Solarzellenpaneelen abhängig sein können. Besonders akut ist das Interesse mit Bezug auf Funktelefonie-Systemstationen, die entweder tragbar sind oder die in einem geografischen Gebiet angeordnet sind, das von Stromverteilungseinrichtungen nicht ausreichend versorgt wird. Derartige Stationen werden im Folgenden normalerweise als Teilnehmerstationen oder einfach als Teilnehmereinheiten bezeichnet. Dieses Interesse ist durch zunehmende Überlegungen hinsichtlich von Forderungen zur Einschränkung von Emissionen verschiedener Art noch stärker fokussiert.
  • Auf dem Gebiet der Funktelefonie wurden mehrere Anstrengungen unternommen, um den Stromverbrauch zu begrenzen. Bereits bekannt sind sprachbetriebene Sendeeinrichtungen (VOX), wobei das Vorliegen oder das Fehlen eines tatsächlichen Sprachsignals die Stromversorgung eines Senders EIN oder AUS schaltet, und ein Beispiel ist das US-Patent 4,130,731 für D. R. Bolgiano et al. Anderenfalls wird eine Teilnehmereinheit mit einem derartigen Sender während aller Betriebszustände vollständig mit Strom versorgt. Eine Anzahl von Versuchen zum Stromsparen wurden unternommen, um wenigstens die Empfangsschaltungen einer Teilnehmereinheit periodisch zu aktivieren, während die Einheit in einem Stand-by-Modus ist und auf die Verfügbarkeit eines Kanals wartet oder auf die Einleitung eines Anrufs wartet; einige Beispiele sind die US-Patente 4,272,650 für D. R. Bolgiano et al. und 5,203,020 für H. Sato et al. Teilnehmereinheitenschaltungen in den vorstehenden Systemen werden während der Rufsignalverarbeitung anderenfalls vollständig mit Strom versorgt. Der Begriff „Rufsignalverarbeitung" bezieht sich auf Vorgänge wie z. B. das Filtern, Codieren/Decodieren, Interpolieren oder Modulieren in Bezug auf Signale beliebiger Art zur Kommunikation zwischen Systemen.
  • In dem Patent für Sato et al. wird eine Teilnehmereinheit in einem mobilen Telekommunikationssystem periodisch mit Strom versorgt, um die Verfügbarkeit eines geeigneten Kanals zu prüfen, wenn die Teilnehmereinheit an einem Ort ist, an dem sie von keinen Kanälen des Systems bedient werden kann; und anderenfalls sind alle Komponenten mit Ausnahme eines Timers ausgeschaltet. Wenn ein verfügbarer Kanal gefunden worden ist und während auf den Beginn eines Anrufs gewartet wird, sind die Zentraleinheit (CPU) und ein Timer kontinuierlich eingeschaltet, während der Rest der Einheit periodisch eingeschaltet wird, um den Beginn eines Anrufs zu prüfen. Während einer Rufverbindung ist schließlich die gesamte Teilnehmereinheit kontinuierlich eingeschaltet.
  • In einer anderen Systemgruppe sind Teilnehmereinheiten als Gruppe ein- oder ausgeschaltet, und besondere Vorkehrungen werden getroffen, um eine Teilnehmereinheit, falls erforderlich, einzuschalten, wenn andere Einheiten ausgeschaltet sind. Einige Beispiele schließen die US-Patente 4,964,121 für M. A. Moore, 4,509,199 für M. Ichihara und 4,577,315 für S. Otsuka ein. Auf ähnliche Weise wird beim US-Patent 4,713,809 für Y. Mizota eine Relaisstation für ein System nach dem Zeitmultiplexverfahren (TDMA) nur in den TDMA-Slots eingeschaltet, in denen eine vom System bediente Teilnehmereinheit aktiv ist.
  • Teilnehmereinheiten für Funktelefoniesysteme wie z. B. die Teilnehmereinheit im US-Patent 5.008,900 für D. N. Critchlow et al. umfassen Mittel zum Abschalten einer bestimmten Komponente mit relativ hohem Stromverbrauch zu einem ausgewählten Zeitpunkt, der durch die zum betreffenden Zeitpunkt ausgeführte Funktion der Teilnehmereinheit bestimmt wird. In dem Patent für Critchlow et al. wird beispielsweise ein in der Einheit enthaltener Prozessorchip zur Steuerung der verschiedenen Komponenten der Einheit und zur Ausführung bestimmter Signalverarbeitungsfunktionen vorübergehend abgeschaltet, wenn keine Telefonverbindung ansteht. Das Abschalten erfolgt als Reaktion auf die Ausführung einer Leerlaufanweisung im Betriebsprogramm der Einheit. Der Normalbetrieb wird als Reaktion auf ein Interrupt-Signal vorübergehend wiederaufgenommen, und falls keine Dienstroutine auszuführen ist, kehrt der Prozessor zum Abschaltzustand zurück. Anderenfalls stellen sich alle Komponenten der Teilnehmereinheit als vollständig eingeschaltet dar.
  • Das US-Patent 5,303,420 für Jang beschreibt eine Schaltung für den Betrieb eines Pagers. Der Pager weist einen Verstärker auf, der über ein Oszillatorsteuersignal verfügt. Ein Oszillatorschalter wird ausgeschaltet, damit aus nicht erforderlicher Oszillation entstehende Energie nur in einem gewünschten Zeitraum zugeführt und somit Strom gespart wird.
  • Das US-Patent 5,140,698 für Yoshio beschreibt ein mobiles Telefoniesystem, wobei eine Steuerschaltung während eines Stand-by-Zustands ein intermittierendes Signal zum Stromschalter sendet. Der Strom wird eines Zeitraums eingeschaltet, wenn ein erforderlicher Signalabschnitt eines Steuersignals ansteht, und er wird ausgeschaltet, wenn ein nicht erforderlicher Signalabschnitt ansteht. Dadurch kann das Mobiltelefon einen in einem Stand-by-Zustand einen reduzierten Stromverbrauch erreichen, während das Steuersignal empfangen wird.
  • Teilnehmereinheiten an relativ schwer zu erreichenden Standorten sind häufig mit einer Backup-Stromversorgung unter Verwendung von Batterien ausgestattet, die von Solarkollektoren oder Wechselstrom-Ladeeinrichtungen unterstützt werden. Trotz der Bemühungen der vorstehend beschriebenen Art mussten einige Teilnehmereinheiten in drahtlosen TDMA-Kommunikationssystemen, die durch Backup-Batteriestrom mit geeigneten Ladeeinrichtungen betrieben werden können, mehrere Backup-Batterien verwenden, um die erforderliche Energie zuzuführen. Bei einigen dieser Einheiten wurden zwei 15-Ah-12-V-Batterien und eine Ladungsquelle mit vier bis sechs Solarkollektoren verwendet.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Entsprechend der Erfindung werden bestimmte Schaltungskomponenten einer Teilnehmereinheit eines TDMA-Funktelefoniesystems während einer Rufverbindung wiederholt heruntergefahren bzw. abgeschaltet. Die Abschnitte, die während unterschiedlicher Zeitschlitze jedes wiederholt auftretenden TDMA-Zeit-Frames abgeschaltet werden, sind für den Signalverarbeitungsvorgang in den entsprechenden Zeitschlitzen des Frames nicht erforderlich. Anders ausgedrückt, kommt es zu einer geänderten Zusammensetzung von aktiven Schaltungsabschnitten einer Teilnehmereinheit, die von Zeitschlitz zu Zeitschlitz eingeschaltet und abgeschaltet werden, um den Stromverbrauch der Einheit dynamisch zu begrenzen.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die Notwendigkeit spezieller Schaltungen zur Verteilung von Steuersignalen des Stromverbrauchs durch die Verwendung vorhandener Steuer- oder Rufsignalpfade je nach Eignung reduziert, um Steuerbefehle für den Stromverbrauch zu verteilen. Mehrere Implementierungsverfahren für die Steuerung werden eingesetzt, um das Erfordernis spezialisierter Steuerschaltungen für den Stromverbrauch zu reduzieren.
  • Diese Verfahren schließen beispielsweise das steuerbare Schalten des Strompfads der Stromversorgung zu einer Schaltungskomponente ein, oder die Fernsteuerung der Frequenz einer Ausgabe einer Taktquelle zu bestimmten getakteten Schaltungskomponenten, die in einer Halbleitertechnologie implementiert sind, bei der der Stromverbrauch von der Taktrate beeinflusst wird, oder die Reduzierung des Eingangssignals zu einer Schaltung, die weniger Strom verbraucht, wenn sie auf ein geringes oder auf gar kein Eingangssignal reagiert, oder die Reduzierung der zu einem Verstärker geführten Vorspannung, oder die Verteilung von Steuersignalen zu handelsüblichen Schaltungskomponenten, die normalerweise mit einer Abschalt-Eingangsverbindung bereitgestellt werden.
  • Bei einer Ausführungsform weist die Schaltung der Teilnehmereinheit eine Leitungsschnittstelleneinheit auf, um die Komponenten der Signalverarbeitungsschaltung der Teilnehmereinheit mit einer Telefonstationsgruppe zu verbinden. Auf ei ner einzelnen Platine mit der Leitungsschnittstelleneinheit und anderen Schaltungskomponenten der Teilnehmereinheit weist die Teilnehmereinheit ferner einen Erweiterungs-Slot oder Header-Anschluss auf, um Leitungsschnittstellenfunktionen für zusätzliche Dienste der gleichen oder unterschiedlicher Typen bereitzustellen, um die Teilnehmereinheitenschaltungen gemeinsam zu nutzen.
  • Eine erfindungsgemäße Teilnehmereinheit arbeitet in einem TDMA-System, das eine Netzwerkstation aufweist, die einen Funksteuerkanal (RCC) zur Kommunikation mit aktivierten Teilnehmereinheiten aufweist, die nicht in eine Anrufverbindung einbezogen sind. Die Teilnehmereinheit verwendet die Zeitschlitze und Frame-Takteinrichtungen des TDMA-Systems, um periodisch primär nur die Schaltungskomponenten einzuschalten, die zum Abfragen des RCC-Kanals erforderlich sind, um zu bestimmen, ob Anrufverkehr für die Einheit vorliegt oder nicht. Bei einer Ausführungsform wird zu diesem Zweck auf dem RCC-Kanal pro TDMA-Frame nicht mehr als ein Zeitschlitz verwendet. Bei einigen Anwendungen ist es weiter möglich, nur einen Zeitschlitz in jedem sekündlich oder weniger häufig auftretenden Frame zu verwenden.
  • Zusätzliche Energie wird eingespart durch die Begrenzung der Teilnehmer-Loop-Schaltung zwischen der bedienenden Teilnehmereinheit und beliebigen bedienten teilnehmerseitigen Kommunikationseinrichtungen (z. B. einem Telefongerät) auf eine Schleifenlänge, die wesentlich geringer ist als die Länge einer Funkverbindung zu einer Basisstation, mit der die Teilnehmereinheit die Schleifenschaltung verbindet.
  • Weiter wird ein zweckmäßig gesteuerter Ruftongenerator verwendet, bei dem eine Ruftonfrequenz digital programmierbar ist und die Rufton-Ein/Aus-Kadenz und der Stromverbrauch durch ein binäres Pegelsignal gesteuert werden.
  • Die Pegelsteuerung des Stromverbrauchs in der Teilnehmereinheit wird durch einen Thermostaten im Gehäuse der Teilnehmereinheit gesteuert deaktiviert und aktiviert, um die Aufrechterhaltung einer vorbestimmten Mindesttemperatur im Gehäuse zu unterstützen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Ein umfassenderes Verständnis der Erfindung und ihrer verschiedenen Merkmale, Gegenstände und Vorteile kann anhand der folgenden detaillierten Beschreibung und der beigefügten Patentansprüche zusammen mit den begleitenden Zeichnungen erreicht werden, wobei Folgendes gezeigt wird:
  • 1A und 1B – als 1C zusammengefügt – sind eine Block- und Strichdarstellung einer erfindungsgemäßen Teilnehmereinheit, und sie werden einfach als „1" bezeichnet, wenn auf die gesamte Teilnehmereinheit verwiesen wird.
  • 2 ist eine Block- und Strichdarstellung des Hochfrequenzabschnitts (RF) der in 1 wiedergegebenen Teilnehmereinheit.
  • 3 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform mit Energieversorgung, Strom, Abschalten und Steuerschaltung.
  • 4 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform mit Vorspannung, Abschalten und Steuerschaltung.
  • 5 ist ein Diagramm der Zeitschlitzstruktur nach dem Stand der Technik, die in einer beispielhaften Ausführungsform der in 1 wiedergegebenen Teilnehmereinheit verwendet wird.
  • 6 ist eine Zustandsdarstellung mit der Wiedergabe von Aspekten des TDMA-Betriebs nach dem Stand der Technik bei der in 1 wiedergegebenen Teilnehmereinheit und unter Verwendung der in 5 wiedergegebenen Zeitschlitzstruktur sowohl für den Betrieb mit Quadraturphasenmodulation (QPSK) als auch für den Betrieb mit 16-Phasen-Phasenmodulation (16PSK).
  • 7 ist eine Block- und Strichdarstellung einer Analog-Digital-Schnittstellenschaltung bei einer DDF ASIC der in 1 wiedergegebenen Teilnehmereinheit.
  • 8 ist eine Block- und Strichdarstellung einer befehlsabhängigen Taktauswahlschaltung bei der DDF ASIC der in 1 wiedergegebenen Teilnehmereinheit.
  • 9 ist eine Block- und Strichdarstellung einer Timer- und Weck-Logik für den Leerlaufmodus bei der DDF ASIC der in 1 wiedergegebenen Teilnehmereinheit.
  • 10 ist eine Block- und Strichdarstellung einer Schaltung zur Erzeugung von zwei Frequenzen zur Übertragung an die in 11 wiedergegebene Klingelschaltung.
  • 11 ist eine Darstellung einer Klingelschaltung in der Leitungsschnittstellenschaltung der in 1 wiedergegebenen Teilnehmereinheit.
  • DEFINITIONEN VON ABKÜRZUNGEN UND AKRONYMEN
    • AC:
      Wechselstrom
      ADC:
      Analog-Digital-Umsetzer
      AGC:
      Automatische Verstärkungsregelung
      ASIC:
      Anwendungsspezifische integrierte Schaltung
      CMOS:
      Komplementärer Metall-Oxid-Halbleiter
      CODEC:
      Codierer/Decodierer
      CODECPD:
      CODEC-Abschaltsignal
      CPU:
      Zentraleinheit
      DAC:
      Digital-Analog-Umsetzer
      DC:
      Gleichstrom
      DDF:
      ASIC zur Ausführung von DIF-, DDS- und FIR-Funktionen
      DDS:
      Direkte digitale Synthese
      DIF:
      Digitale Zwischenfrequenz
      DIFCLK:
      Digitaler Zwischenfrequenztakt
      DSP:
      Digitaler Signalprozessor
      FDAC:
      DAC für DIF-Ausgabe
      FIFO:
      First-In-First-Out-(Warteschlangen)-Speicher
      FIR:
      Filter mit endlicher Impulsantwort
      FLASH
      RAM: Elektrisch programmierbarer nichtflüchtiger RAM
      FLASH_CS:
      FLASH Chipselect-Signal
      IF:
      Zwischenfrequenz
      IFLPBK:
      Zwischenfrequenz-Loopback
      INT:
      Interpolator
      LSB:
      Niedrigstwertiges Bit
      ms:
      Millisekunde
      MSB:
      Höchstwertiges Bit
      P4RAM_CS:
      Pin-4-RAM-Chipselect-Signal
      PAEN:
      Leistungsverstärker-Freigabe
      PNP:
      Flächentransistor mit leitenden Materialschichten des p-, n- und p-Typs
      PROM:
      Programmierbarer Nur-Lese-Speicher
      PROM_CS:
      PROM-Chipselect-Signal
      PSK:
      Phasenmodulation (Modulationsverfahren)
      QPSK:
      Quadraturphasenmodulation (Modulationsverfahren)
      RAM:
      Speicher mit wahlfreiem Zugriff
      RCC:
      Funkkontrollkanal
      RF:
      Hochfrequenz
      Rx:
      Empfangen
      SDAC:
      DAC für DDS-Ausgabe
      SLIC:
      Teilnehmerleitungsschaltung
      SLAC:
      Teilnehmerschleifen-Audioschaltung
      TDMA:
      Zeitmultiplexverfahren
      T/R:
      Senden oder Empfangen
      Tx:
      Senden
      VAGC:
      Spannung für AGC
      VOX:
      Sprachbetriebene Übertragung
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Zur besseren Veranschaulichung und ohne diesbezügliche Einschränkung wird die Erfindung hier mit Bezug auf eine Teilnehmereinheit eines TDMA-Kommunikations systems beschrieben. Die zeichnerischen Darstellungen dieser Einheit sind vereinfacht, um die Stromspareffekte zu zeigen, wobei die zugrunde liegenden Aspekte der Funktelefonie-Signalverarbeitung aus den vorangegangenen Arbeiten wie den vorstehend bezeichneten Patenten für Paneth et al. und Critchlow et al. Bereits bekannt sind. Die Offenbarungen dieser beiden Patente werden hierin ausdrücklich übernommen. Die Erfindung ist jedoch auf TDMA-Funktelefoniesysteme ohne Beschränkung auf ein bestimmtes Systemdesign anwendbar. Die Besprechung von Aspekten der Funktelefonie-Signalverarbeitung ist hier nur in dem Ausmaß enthalten, das zur Ermöglichung eines Verständnisses der Stromsparaspekte der Erfindung erforderlich ist.
  • In 1 ist ein Teilnehmer-Terminal 8 des bei Critchlow et al. dargestellten Typs für ein TDMA-Kommunikationssystem wiedergegeben, wie z. B. für das bei Paneth et al. dargestellte System. Der Betriebsstrom für die Schaltungskomponenten der Einheit 10 wird von einer Batterie (nicht dargestellt) oder von Solarkollektoren (nicht dargestellt) oder von einer WS-GS-Stromversorgung (nicht dargestellt) über eine Gruppe von GS/GS-Umsetzern 9 bereitgestellt. Die Umsetzer der Gruppe 9 erzeugen verschiedene Ausgangsspannungen, die für die Schaltungskomponenten der Einheit 10 benötigt werden, und ein Spannungsbereich von +5 V bis –48 V ist in der Zeichnung beispielhaft wiedergegeben. Mit den verschiedenen Spannungen werden die betreffenden, in 1 nicht dargestellten Schaltungskomponenten der Teilnehmereinheiten auf die übliche Art beaufschlagt.
  • Die Schaltungskomponenten der Teilnehmereinheit 10 umfassen sowohl aktive als auch passive Komponenten. Unter den aktiven Schaltungskomponenten ist eine Gruppe, in der jede Komponente mindestens einen stromverbrauchsrelevanten elektrischen Eingangsanschluss hat, bei dem eine vorbestimmte Änderung des elektrischen Eingangs eine entsprechende Änderung des Stromverbrauchsniveaus der Schaltungskomponente verursacht. Gemäß der Erfindung werden die stromverbrauchssensiblen Eingangsverbindungen in jedem Zeitschlitz des TDMA-Systems gesteuert, um diejenigen Gruppenkomponenten einzuschalten, die für die Signalverarbeitung benötigt werden, und um die restlichen Komponenten der Gruppe auszuschalten.
  • Die in 1 wiedergegebene Teilnehmereinheit 10 weist einen HF-Abschnitt 11 mit einem Sendeteil 12, einem Empfangsteil 13 und einer logischen Takt- und Steuerschaltung 16 auf. Eine Antenne 17 stellt eine Verbindung über eine Funkverbindung zu einer Basisstation (nicht dargestellt) des TDMA-Systems bereit und ist wiederum über einen Duplexer 18 mit den Sende- und Empfangsteilen des HF-Abschnitts 11 verbunden. Die Teilnehmereinheit 10 wird von einem digitalen Signalprozessor (DSP) 19, d. h. von einem programmierten Zentralprozessor, gesteuert betrieben. Ein geeigneter integrierter Schaltungs-Chip für den DSP 19 ist der DSP TMS320C52 von Texas Instruments Corp. Eine DDF anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) 20 ist bidirektional mit dem HF-Abschnitt 11 über einen DIF-gespeisten Digital-Analog-Umsetzer (FDAC) 21 (wie z. B. den DAC CXD1171M der Sony Corp.) und über einen Analog-Digital-Umsetzer (ADC) 22 (wie z. B. den AD7776 der Analog Devices Corp.) verbunden. Ein bitparalleler Bus 23 und eine DIFCLK-Verbindung 26 verbinden digital modulierte Sprachdaten beziehungsweise ein Taktsignal vom DDF ASIC 20 zum FDAC 21. Das DIFCLK-Schaltungssignal taktet den FDAC 21, und während der TDMA-Zeitschlitze, wenn der FDAC-Betrieb nicht erforderlich ist, wird DIFCLK abgeschaltet, um den Stromverbrauch zu reduzieren. Zu diesem Zweck wird der FDAC 21 unter Verwendung einer Halbleitertechnologie in vorteilhafter Weise konfiguriert, wobei der Stromverbrauch von der Taktfrequenz beeinflusst wird. Ein Beispiel einer derartigen Technologie ist die Technologie komplementärer Metall-Oxid-Halbleiter (CMOS). Bei einer CMOS-Schaltung ist der gezogene Strom abhängig von der Frequenz, bei der die dazugehörigen CMOS-Einrichtungen schalten, sodass sich bei einer Unterbrechung des Taktsignals Schaltstopps und eine signifikante Reduzierung des Stromverbrauchs ergeben. Ein ähnlicher Effekt ergibt sich bei CMOS-Schaltungskomponenten, die nicht getaktet sind, wenn die Änderung ihrer Eingangssignale verhindert wird, wodurch das Schalten der CMOS-Transistoren verhindert wird. Von einer Schaltung 27 wird der Sendeteil 12 des HF-Abschnitts 11 mit analogen IF-Signalen vom Ausgang des FDAC 21 beaufschlagt.
  • Auf ähnliche Weise werden die empfangenen analogen IF-Signale durch eine Schaltung 28 vom Empfangsteil 13 mit dem ADC 22 verbunden, und durch eine bitparal lele bidirektionale Schaltung 29 wird die DDF ASIC 20 mit der digitalen Ausgabe des ADC beaufschlagt. Die Schaltung 29 wird auch verwendet, um wie im Folgenden beschrieben den ADC 22 mit Steuersignalen des Stromverbrauchs und anderen Steuersignalen vom DDF ASIC 20 zu beaufschlagen. Eine Schaltung 20 verbindet mehrere weitere Steuersignale vom DDF ASIC 20 mit dem ADC 22.
  • Durch eine Schaltung 31 wird der HF-Abschnitt 11 mit Steuersignalen zum Stromverbrauch sowie mit anderen Takt- und Steuersignalen vom DDF ASIC 20 beaufschlagt. Diese Schaltung 31 wird in Zusammenhang mit 2 eingehender erläutert, doch zum hier anliegenden Zweck wird angemerkt, dass sie vier Schaltungen für Signale aufweist, zur Implementierung der Steuerung des Stromverbrauchs im HF-Abschnitt 11 verwendet werden. Diese vier Signale sind Tx (zum EIN- und AUS-Schalten des Sendeteils 12), Rx (zum EIN- und AUS-Schalten des Empfangsteils 13), PAEN (zur Freigabe oder Sperre eines Leistungsverstärkers 101 im Sendeteil 12) und IFLPBK (zur Steuerung eines Loopback-Schalters im Empfangsteil 13). Einer zusätzlichen Digital-Analog-Umsetzfunktion (in 1 nicht dargestellt) ist mit einer Funktion zur automatischen Verstärkungsregelung im Empfangsteil 13 zugeordnet, die in Zusammenhang mit 2 erläutert wird. Diese zusätzliche Digital-Analog-Umsetzfunktion soll in der schematischen Darstellung des Empfangsteils 13 enthalten sein.
  • Der DDF ASIC 20 weist Schaltungskomponenten auf, die Teil sowohl des Basebandals auch des Zwischenfrequenzabschnitts der Teilnehmereinheit 10 sind, sowie Schaltungen zur Ausführung der verschiedenen Signalverarbeitungs- und Steuerungsfunktionen, die zur Ermöglichung der Kooperation zwischen dem HF-Abschnitt 11, den Umsetzern 21 und 22, dem DSP 19 und den noch nicht erwähnten Baseband-Schaltungskomponenten erforderlich sind. In Zusammenhang mit der Erfindung sind die noch zu erläuternden Steuerungsaspekte des Stromverbrauchs von besonderem Interesse. Hierzu weist die DDF ASIC 20 Steuerlogikschaltungen 32 auf, die registerbasierte Kommunikationsvorgänge zwischen den Komponenten der DDF ASIC 20 und anderen Komponenten der Teilnehmereinheit 10 überwachen. Beispielsweise werden Informationen von einer Quelleinheit, z. B. von einem Datenbus 42, zu einer Taktzeit in ein DDF-ASIC-Register geladen und anschließend zu einer späteren Taktzeit in die dazugehörige Zielschaltung ausgelesen. Die Schaltungskomponenten der logischen Schaltungen 32 werden zu einem beliebigen Zeitpunkt, wenn die Teilnehmereinheit aktiviert ist, selbst nicht abgeschaltet. Im DDF ASIC 20 und mit Bezug auf Steuerungszwecke des Stromverbrauchs gibt es ferner einen FIR-Abschnitt 33 der ASIC zum Filtern des zu übertragenden digitalen Modulationssignals, einen Interpolator-(INT)-Abschnitt 34 zur Erhöhung der Symbolrate des digitalen Signals, einen DIF-Abschnitt 36 zur Ausführung der Phasenmodulation und des ersten Mischens, um das digitale Baseband-Signal auf eine erste Zwischenfrequenz zu bringen, und eine logische FIFO-Empfangsschaltung 37 zur Ausführung verschiedener Funktionen, die in Zusammenhang mit 7 beschrieben werden.
  • Verschiedene Signalverarbeitungsfunktionen in der Teilnehmereinheit 10 erfordern unterschiedliche Signalfrequenzen, beispielsweise für Taktfrequenzen, lokale Oszillatorfrequenzen und Referenzfrequenzen sowohl für Sende- als auch für Empfangsvorgänge, was nach dem Stand der Technik bereits bekannt ist. Der Vorgang der Erzeugung dieser Frequenzen bezieht in vorteilhafter Weise direkte digitale Synthese-Funktionen (DDS) mit ein, die ebenfalls nach dem Stand der Technik bereits bekannt sind. Bei der in 1 wiedergegebenen Ausführungsform führt der DIF-Abschnitt 36 in vorteilhafter Form die DDS-Funktion für Schaltungskomponenten der Teilnehmereinheit aus, die in reine Sendevorgänge einbezogen sind. Zusätzlich führt ein separater DDS-Abschnitt 44 die DDS-Funktion für Schaltungskomponenten der Teilnehmereinheit durch, die in primär reine Sendevorgänge einbezogen sind. Die Ausgabe der DDS 44 ist über einen DDS-gespeisten DAC (SDAC) 45 mit dem Empfangsteil 13 des HF-Abschnitts 11 verbunden. Da mindestens eine noch zu beschreibende Schaltungskomponente des Empfangsteils so lange Zeitkonstanten hat, dass sie zu allen Betriebszeiten eingeschaltet sein muss, wird die DDS ebenfalls während aller Betriebszeiten eingeschaltet (Vis-a-vis-Initialisierung).
  • Steuerlogikschaltungen 32 reagieren über einen Adressbus 41 und einen Datenbus 42 auf Adress- und Datensignale vom DSP 19 und den dazugehörigen Speichern (d. h. einem RAM 39 und einem FLASH RAM 40), um die vorstehend erwähnte Steuerung auszuführen. Auf diese Weise von den Schaltungen 32 empfangene Informa tionen informieren sie über den Betriebszustand des Teilnehmer-Terminals 8 (z. B. die Vorgänge Initiierungsvorgang, Rücksetzen der Schaltungsparameter, Ruhezustand („aufgelegt") während des Wartens auf einen Anruf, Rufton und Senden/Empfangen („Abgenommen") während eines Anrufs). Daten mit der Angabe des Betriebsmodus (z. B. QPSK oder 16PSK) werden ebenfalls bereitgestellt. Steuerlogikschaltungen 32 weisen Register zur Kommunikation mit den Daten- und Adressbussen 42 und 41 auf sowie andere Komponenten der Teilnehmereinheit 10. Darauf beruht die vorstehende Klassifizierung von Kommunikationsvorgängen zwischen den Schaltungen 32 und anderen Komponenten der Teilnehmereinheit 10 als "registerbasiert". Diese Art der Kommunikation ist nach dem Stand der Technik bereits bekannt. In 1 sind diese Busse jedoch so dargestellt, dass sie direkt zum Block verlaufen, der die Schaltungen 32 wiedergibt. In den meisten Fällen sind andere Schaltungen wiedergegeben, die einfach zu dem oder von dem Rand der DDF ASIC 20 verlaufen. Beispielhafte Abschnitte der Schaltungen 32, die in die zeitschlitzbasierte Steuerung des Stromverbrauchs einbezogen sind, werden ausführlicher in 7–10 erläutert.
  • Die Steuerlogikschaltungen 32 verwenden von den Bussen 41 und 42 und von anderen Schaltungen empfangene Informationen zusammen mit ebenfalls in den Schaltungen 32 erzeugten Zeitschlitz- und Frame-Informationen, um notwendige zusätzliche Signale zur koordinierten Steuerung der verschiedenen Komponenten der Teilnehmereinheit 10 zu entwickeln. Diese zusätzlichen Signale schließen bestimmte Steuersignale des Stromverbrauchs für die Einheit 10 ein. Letztere Signale schließen die vier zuvor aufgeführten Signale ein, die von der Schaltung 31 zum HF-Abschnitt 11 übermittelt wurden. Zusätzlich verbindet eine Schaltung 43 ein Multibit-Befehlssignal von den Logikschaltungen 32 mit der FIFO-Logik 37, und dieses Signal weist ein Steuerbit des Stromverbrauchsniveaus für die Kommunikation zum ADC 22 am Anfang und am Ende eines Empfangszeitschlitzes auf, was in Zusammenhang mit 7 erläutert wird. Die FIFO-Logikschaltung 37 ist selbst kontinuierlich eingeschaltet, wenn die Teilnehmereinheit 10 aktiviert ist.
  • Die Steuerlogikschaltungen 32 liefern Taktsignale an die Schaltungskomponenten der DDF ASIC 20. Eine Schaltung 35 verbindet kontinuierliche Taktsignale mit der DDS 44. Eine Schaltung 46 verbindet ausgewählte – d. h. programmierbare, unterbrechbare – Taktsignale mit dem DIF-Abschnitt 36, und eine Schaltung 47 verbindet andere ausgewählte Taktsignale sowohl mit dem INT-Abschnitt 34 als auch mit dem FIR-Abschnitt 33, was in Zusammenhang mit 8 erläutert wird. Durch das Ein- und Ausschalten der Taktsignale an den Schaltungen 46 und 47 in geeigneten Zeitschlitzen werden die FIR- und INT-Abschnitte und der DIF-Abschnitt, die alle jeweils in vorteilhafter Weise in CMOS-Technologie implementiert sind, effektiv zur Steuerung des Stromverbrauchs ein- und ausgeschaltet. Wenn die CMOS-Schaltung nicht getaktet ist, schalten die CMOS-Transistoren nicht, und die Schaltung erreicht ein Stromverbrauchsniveau nahe null.
  • Die Logikschaltungen 32 weisen (nicht dargestellte) Adressdecodierlogik auf, die auf Signale am Adressbus 41 reagiert, um Chipselect-Signale P4RAM_CS und FLASH_CS an entsprechend vorgesehenen Leitungen 49 bzw. 50 zu entwickeln, die den Zugriff auf Schaltungskomponenten einschließlich der Speicher RAM 39 bzw. FLASH 40 freigeben. Die Leitungen 49 und 50 sind normalerweise im Adressbus 41 umfasst, doch sie sind zum Zweck der Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Abschaltaspekts separat dargestellt. Da diese Speicher ebenfalls in CMOS-Technologie implementiert sind, verhindert das Fehlen eines Select-Signals zu einem dieser Speicher dessen Adressierung und schaltet ihn effektiv ab (ohne Verlust der gespeicherten Informationen), bis er erneut zur Adressierung ausgewählt werden kann.
  • Bevor der DSP eine Leerlaufanweisung in seinem Programm ausführt, um sich selbst abzuschalten (d. h. um in den Ruhezustand überzugehen), wird ein Ruhezähler (9) in den Steuerlogikschaltungen 32 über ein im Speicher abgebildetes Register in der DDF ASIC 20 und unter Verwendung der DSP-Adress- und -Datenbusse 41 und 42 gesetzt. Der DSP 19 aktiviert anschließend den Zähler, um auf die gleiche Weise mit dem Zählen zu beginnen. Nach Ablauf des Zählintervalls oder falls die Schaltungen 32 ein Signal empfangen, das angibt, dass ein bedienter Teilnehmer die Telefoneinrichtung abgenommen hat, beaufschlagen die Logikschaltungen 32 eine Schaltung 52 mit einem nicht maskierbaren Interrupt-(NMI)-WAKEUP- Signal, das das Einschalten des DSP 19 und die Wiederaufnahme der Verarbeitung bewirkt. Dieser Aspekt wird in Zusammenhang mit 9 näher erläutert.
  • Die Teilnehmereinheit 10 weist eine Leitungsschnittstelleneinheit 53 auf, die wiederum Schaltungskomponenten aufweist, die zur Steuerung des Stromverbrauchs selektiv von Signalen ein- und ausgeschaltet werden, die von den Logikschaltungen 32 der DDF ASIC 20 bereitgestellt werden. Prinzipielle Komponenten der Leitungsschnittstelleneinheit 53 sind eine Teilnehmerleitungsschaltung (SLIC) 56, ein Codierer/Decodierer (CODEC) 57 (gelegentlich als Teilnehmerschleifen-Audioschaltung (SLAC) bezeichnet), eine Klingelschaltung 58 und ein Klingelrelais 59. Das Relais 59 ist in seiner normalen Position während einer Rufverbindung dargestellt, und es verbindet die Schaltung 58 mit der Teilnehmerschleife, wenn es durch ein Signal von der SLIC 56 aktiviert ist. Die Teilnehmerschleife ist schematisch dargestellt durch A-Ader- und B-Ader-Widerstände 62 bzw. 63 und einen Widerstand 66, der die Telefoneinrichtung des Teilnehmers wiedergibt. Die Teilnehmereinheit ist zweckmäßig zum Bedienen verschiedener direkt mit dem Benutzer interagierender Einrichtungen (HID), d. h. Kommunikationseinrichtungen wie z. B. einem Telefongerät, einem Modem oder einem Telefaxgerät, wobei aber zur einfacheren Beschreibung hier das Telefongerät verwendet wird.
  • Die SLIC 56 stellt eine elektrische Schnittstelle zwischen der Teilnehmereinheit und der Teilnehmerschleife bereit, und sie ist in vorteilhafter Weise eine Schaltung, die eine eingebaute Fähigkeit zum Betrieb mit unterschiedlichen Schleifenausgangsspannungen für unterschiedliche Lastwiderstandsbereiche bereitstellt (d. h. Telefonteilnehmerschleife). Bislang betrug in einer typischen drahtgebundenen Netzwerkanwendung und unter Verwendung der vorstehend aufgeführten SLIC (AMD 79534) die SLIC-Ausgangsspannung bei 30 mA zur Teilnehmerschleife ungefähr 36 V bei einem gesamten Schleifenwiderstand von 1200 Ohm, d. h. einem Stromverbrauch der Schleife von 1,08 W. Bei geringeren Schleifenwiderständen werden eine geringere Spannung und weniger Strom benötigt.
  • Andererseits weisen Anwendungen für eine Teilnehmereinheit normalerweise die Anbringung der Einheit an einem oder sehr nahe an einem Gebäude auf, in dem die Telefonieeinrichtung des Teilnehmers angeordnet ist, und die Teilnehmerschleife zwischen der Einheit und der Telefoneinrichtung ist normalerweise viel kürzer als die Funkverbindung zwischen der Teilnehmereinheit und einer Basisstation, die die Teilnehmereinheit bedient. Anders ausgedrückt heißt dies, dass die mit der dargestellten Teilnehmereinheit verbundene Teilnehmerschleife normalerweise viel kürzer ist als die Teilnehmerschleife zwischen einer Vermittlungsstelle und einem Telefongerät des Teilnehmers in einem drahtgebundenen System. Gemäß der Erfindung ist die Teilnehmerschleife mit den Widerständen 62, 63 und 66 vorzugsweise auf einen wesentlich geringeren Gesamtwiderstand begrenzt als beim normalen Schleifenwiderstand in einem drahtgebundenen System. Zur Reduzierung des von der Schleife verbrauchten Stroms wird ihr Widerstand somit in vorteilhafter Weise auf etwa 500 Ohm begrenzt. Dies ergibt einen maximalen Stromverbrauch in der Schleife von ungefähr 0,45 W, ohne den für die Schleife verfügbaren Betriebsstrom zu reduzieren.
  • Die SLIC 56 enthält einen GS-GS-Umsetzer, der einen konstanten Schleifenstrom an variierende Schleifenwiderstände liefert, während er selbst unabhängig von der Schleifenspannung einen konstanten Strom von ungefähr 450 mW verbraucht. Durch die reduzierte Ausgangsspannung von der SLIC zur Bedienung der kürzeren Schleife und unter der Annahme, dass die Umsetzer 9 etwa 85% effizient sind, verbraucht die Teilnehmereinheit selbst im vorstehenden Beispiel etwa 740 mW weniger gesamten Strom. Dementsprechend gibt es gesamte Stromeinsparung, die ein signifikanter Teil des gesamten durchschnittlichen, für die Teilnehmereinheit benötigten Eingangsstroms ist.
  • Sendesignale von der Telefonieeinrichtung der Teilnehmerstation strömen durch die SLIC 56 und den CODEC 57 und (in digitaler Form) über eine bidirektionale Schnittstellenschaltung 64 für Kommunikationssignale zum DSP 19. Nach der Neuabtastung und anderen Verarbeitungsfunktionen im DSP 19 gelangen die Sendesignale durch den FIR-Abschnitt 33, den INT-Abschnitt 34 und den DIF-Abschnitt 36 zur DDF ASIC 20, von wo aus sie durch den FDAC 21 und den Sendeteil 12 des HF-Abschnitts 11 zur Antenne 17 strömen. Von der Antenne 17 empfangene Empfangssignale strömen durch den Empfangsteil 13 des Abschnitts 11, den ADC 22, die FIFO-Logik 37, den DSP 19 und (über die Schaltung 64) den CODEC 57 und die SLIC 56 zur Telefonieeinrichtung des Teilnehmers. Die SLIC 56 ist mit Eingangsverbindungen 65 ausgestattet, die vom Ausgang der Klingelschaltung 58 abgezweigt sind, um während des Klingelns einen abgenommenen Zustand eines Telefongeräts des Teilnehmers zu erkennen (d. h. während des ausgeschalteten Zustands der SLIC 56). Eine von der SLIC 56 verlaufende Leitung verbindet ein Signal des erkannten „Abnehmens" mit der DDF ASIC 20 und ihren logischen Schaltungen 32.
  • Die SLIC 56 ist in vorteilhafter Weise eine CMOS-Schaltung AM79534 von Advanced Micro Devices, Inc., und sie wird durch ein vom DSP über die DDF ASIC 20 (Steuerschaltungen 32) und eine Verbindung 67 bereitgestelltes Multibit-Steuerwort zwischen einem aktiven Zustand und einem Zustand mit niedrigem Strom geschaltet. Der CODEC 57 ist in vorteilhafter Weise eine Schaltung AMD 7901B von Advanced Microsystems, Inc., und er wird durch ein serielles Multibit-SERDAT-Signal an einer Leitung 68 von den logischen Schaltungen 32 in der DDF ASIC 20 zwischen einem aktiven Zustand und einem Aus-Zustand geschaltet.
  • Eine Schaltung 70 verbindet beispielhaft ein Niederspannungs-Taktsignal mit 80 kHz vom DDF ASIC 20 mit der Klingelschaltung 58, die eine Hochspannung für den Rufton erzeugt. Eine Schaltung 74 verbindet ein Niederspannungssignal RINGFRQ mit einer wählbaren niedrigen Frequenz (beispielsweise 20 Hz) mit einer Klingelschaltung 58, um die Rufton-Signalfrequenz zu erzeugen. Die 80-kHz- und RINGFRQ-Signale werden gestoppt (d. h. auf einem konstanten GS-Wert gehalten), wenn die Telefonieeinrichtung gerade nicht den meldenden Rufton erzeugen soll, z. B. während der "4 Sekunden aus" einer "2 Sekunden ein, 4 Sekunden aus"-Kadenz. Somit werden die Stromverbrauchssteuerung der Klingelschaltung und ihre betriebliche Steuerung von den gleichen Signalen implementiert. Das heißt, dass, selbst wenn die Schaltung in ihrem aktiven Ruftonzustand ist, die Taktzufuhr ihres Eingangssignals in der erwähnten Ruftonkadenz periodisch ein- und ausgeschaltet wird, wodurch der Stromverbrauch gesenkt wird. Dies ist vorteilhaft, da die Klingelschaltung, falls sie aktiv ist, in einem zweisekündigen Ruftonintervall so viel Strom verbraucht wie der Rest der Teilnehmereinheit 10 in etwa 3,3 s Betrieb in einer normalen Sprachverbindung (unter Verwendung von 16PSK-Modulation im Halbduplex-Betrieb) oder in 8,3 s Leerlaufbetrieb. Das Relais 59 ist während des Ruftons aktiviert, um die A- und B-Ader mit dem Ausgang des Ruftongenerators 58 zu verbinden. Diese Aktivierung erfolgt auf die übliche Weise über eine Ausgabe der SLIC 58, die von einer Ausgabe der DDF ASIC 20 gesteuert ist, welche wiederum ebenfalls bei Schaltung 67 mit einem Befehl vom DSP 19 über die DDF ASIC 20 gesteuert wird.
  • Ein Leitungsschnittstellenoptions-Header 72 wird ebenfalls an der Teilnehmereinheit 10 bereitgestellt, sodass andere Dienste in der noch zu beschreibenden Struktur des TDMA-Zeit-Frames aufgenommen werden können, wenn die Verkehrsniveaus dies zulassen. Beispiele derartiger Dienste schließen rein zur Veranschaulichung die Aufnahme einer zusätzlichen traditionellen Telefonanschlussleitung ein oder die Aufnahme eines Datenmodems oder einer Telefaxeinrichtung. Zu diesem Zweck verfügt der Header 72 über Verbindungen zum Adressbus 41 und zum Datenbus 42 sowie zu einer bidirektionalen Schaltung 73 zur Kopplung der Kommunikationssignalschnittstelle mit dem DSP 19. Der Anschluss der Stromversorgung (in 1 nicht dargestellt) aus einer üblichen GS-Zufuhrspannung, wie z. B. 12 V, aus der Gruppe von GS/GS-Umsetzern 9 ist ebenfalls bereitgestellt. A- und B-Adern 76 und 77 erbringen die Kommunikation mit der Ausrüstung des Teilnehmerdienstes, für den eine einsetzbare Dienstoptionskarte (nicht dargestellt) eingerichtet ist. In dem Ausmaß, in dem eine derartige Optionskarte einen bestimmten Bereich von Versorgungsspannungen erfordert, der von den durch die Umsetzer 9 zugeführten Spannungen abweicht, enthält sie ihre eigene Gruppe von GS/GS-Umsetzern. Auf ähnliche Weise werden über die Daten- und Adressbusse 42 und 41 Steuersignale einschließlich der Signale zur Steuerung des Stromverbrauchs von Schaltungskomponenten auf der Optionskarte für die entsprechende Befehlsumsetzlogik auf der Optionskarte bereitgestellt.
  • Wenn eine Leitungsschnittstellen-Schaltkarte in den Header 72 eingesetzt und mit einer Teilnehmerschleife verbunden ist, kann die Teilnehmereinheit in einem QPSK-Vollduplex-Modus arbeiten, was im Folgenden näher erläutert wird. Der hier beim TDMA-Betrieb verwendete Begriff „Vollduplex" hat eine etwas andere Bedeutung als die traditionelle Auslegung. In der TDMA-Umgebung bezeichnet der Vollduplex-Betrieb einen Vorgang der Teilnehmereinheit, bei dem sowohl Sende- als auch Empfangsteile der Einheit in einem einzelnen Zeitschlitz arbeiten. Dies ermöglicht den eher traditionellen Vollduplex-Telefoniebetrieb, bei dem beide Parteien gleichzeitig sprechen können, was auch beim TDMA-Halbduplexbetrieb möglich ist, doch es ermöglicht es einer einzelnen Teilnehmerstation auch, beispielsweise zwei Teilnehmerleitungen zu bedienen, d. h. den Zweileitungs-Dienst. Bei der Betriebsart des Vollduplex-Zweileitungsdienstes ist der Stromverbrauch der gesamten Teilnehmereinheit höher als beim Betrieb einer einzelnen Leitung. Da jedoch Teile der Teilnehmereinheit gemeinsam genutzt werden, die zu allen Betriebszeiten vollständig eingeschaltet bleiben, ergeben sich für die Teilnehmereinheit geringere Hardware-Kosten pro Leitung sowie ein geringerer Stromverbrauch pro Leitung.
  • Die Steuermöglichkeit des Stromverbrauchsniveaus beim Teilnehmer-Terminal 8 ist zweckmäßig zur Einstellung der Innentemperatur des Terminals. Zu diesem Zweck wird ein Thermostat 71 über die DDF ASIC 20 mit dem Datenbus 42 verbunden, sodass sein offener oder geschlossener Schaltzustand periodisch in der ASIC registriert werden kann, wobei dieser Zustand vom DSP 19 gelesen werden kann. Der Thermostat ist in vorteilhafter Weise eingestellt, um durch einen geänderten Schaltzustand betätigt zu werden, wenn die Temperatur im Teilmehmer-Terminal 8 unter eine vorbestimmte Temperatur fällt, wie z. B. unter 0°C. Wenn die Temperatur unter diesen Wert fällt, bewirkt der geänderte Schaltzustand des Thermostaten, dass der DSP 19 die Steuersignale des Stromverbrauchsniveaus zu Schaltungen, die die eigentlichen Stromschaltungen der Stromversorgung schalten, wie z. B. die an der Schaltung 31 bereitgestellten Steuersignale, auf ihrem EIN (oder normalen) Stromverbrauchsniveau hält, sodass keine derart gesteuerten Schaltungskomponenten der Teilnehmereinheit abgeschaltet werden, bis der Thermostat 71 wieder in seinen vorherigen Schaltzustand zurückgesetzt wird. Dementsprechend tendiert die von den gesteuerten und vollständig eingeschalteten Schaltungskomponenten erzeugte Hitze dazu, die Terminal-Temperatur wieder auf ein höheres Niveau zurückzusetzen.
  • In der Blockdarstellung in 2 ist der HF-Abschnitt 11 detaillierter wiedergegeben, und das Auflösungsniveau der Zusammensetzung bzw. des Mosaiks zur Stromverbrauchssteuerung ist dargestellt. Die Steuerung für viele Schaltungskomponenten in 2 ist durch das Verfahren der Verwendung eines Gating-Schalters im seriellen Strompfad der Stromversorgungsschaltungen für ausgewählte Schaltungskomponenten des Abschnitts implementiert. Ein Beispiel ist detaillierter mit Bezug auf einen Verstärker in 3 wiedergegeben.
  • In 3 empfängt ein Verstärker 78 Eingangssignale an den Anschlüssen 79 und erzeugt verstärkte Ausgangssignale an den Anschlüssen 80. Eine Stromversorgung 81 mit positiver Spannung ist schematisch durch ein eingekreistes Pluszeichen angegeben, um eine GS-Quelle darzustellen, deren positiver Anschluss am eingekreisten Pluszeichen verbunden ist und deren negativer Anschluss mit Masse verbunden ist. Die Versorgung 81 ist mit dem Emitter-Anschluss eines PNP-Transistors 82 verbunden, dessen Kollektor-Anschluss mit einem Stromversorgungsanschluss des Verstärkers 78 verbunden ist, dessen anderer Versorgungsanschluss mit Masse verbunden ist. Der Transistor 82 ist durch ein Steuersignal des Stromverbrauchs, d. h. durch ein GS-Pegelsignal, das entweder null bzw. positiv ist und das zwischen einem Anschluss 83 und einem Massewiderstand 84 beaufschlagt wird, entweder für gesättigte Leitung oder für Nichtleitung vorgespannt, um den Basis-Anschluss des Transistors mit Vorspannung zu beaufschlagen. Hinsichtlich der Steuerung des Stromverbrauchs ist der Transistor 82 seriell im Stromversorgungspfad für den Verstärker 78 angeschlossen, und er wird als Schalter betrieben, um den Verstärker einzuschalten (Transistor 82 mit gesättigter Leitung) und auszuschalten (Transistor 82 nicht leitend). In 2 ist die Verwendung dieses Verfahrens zur Stromverbrauchssteuerung zur Erleichterung der Veranschaulichung durch einen offenen, im Stromversorgungspfad einer gesteuerten Schaltungskomponente in Serie angeschlossenen Schalter angegeben. Praktisch werden nur drei Transistorschalter verwendet (nicht dargestellt, aber in vorteilhafter Weise in der schematischen Wiedergabe des HF-Abschnitts 11 enthalten). Jeder Schalter wird durch eines der zu erläuternden Stromverbrauchs-Steuersignale Tx, Rx und LB gesteuert, und jeder Schalter steuert einen gemeinsamen Stromversorgungsbus-Anschluss für zwei oder mehr Schaltungskomponenten des HF-Abschnitts 11, deren Stromversorgung auf Zeitschlitzbasis gesteuert werden soll. Da die Schalter und ihre entsprechenden gesteuerten Versorgungsbusse somit Teil der schematischen Darstellung des HF-Abschnitts 11 sind, werden sie individuell nicht näher beschrieben oder erläutert.
  • Wiederum mit Bezug auf 2 sind die dort und anderswo wiedergegebenen Schaltungskomponenten in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen angegeben. Diese Komponenten werden erwähnt, um das Auflösungsniveau der Zusammensetzung der Stromversorgungssteuerung zu definieren, doch ihre Interaktionen werden im Wesentlichen nicht beschrieben, da sie nach dem Stand der Technik bereits bekannt sind und da diese Interaktionen als solche keinen Teil der Erfindung darstellen. Mit dem digitalen IF-Ausgangssignal des DIF-Abschnitts 36 wird über den FDAC 21 und die Schaltung 27 ein erster IF-Abschnitt des Sendeteils 12 beaufschlagt. In diesem Abschnitt strömt das Signal durch einen Loopback-Schalter 125, ein Tiefpassfilter 87 und ein festes Dämpfungsglied 89 zu einem ersten Mischer 88 zur Hochsetzung auf die zweite Zwischenfrequenzebene. Auf dieser Ebene strömen die Signale in einen zweiten IF-Abschnitt durch einen Verstärker 90, einen Bandpass-Filter 91 zur Auswahl des oberen Seitenbandes und ein festes Dämpfungsglied 92 zu einem zweiten Mischer 96, der die Frequenz der Signale in die geeignete Hochfrequenz hochsetzt. Hochfrequenzsignale in einem HF-Abschnitt des Sendeteils strömen durch einen Verstärker 97, ein programmierbares, von einem DSP-beschreibbaren ASIC-Register gesteuertes Dämpfungsglied 93 über Verbindungen 94, die Teil der in 1A wiedergegebenen Schaltung 31 sind, sowie einen Verstärker 99, ein Bandpass-Filter 100 und einen Leistungsverstärker 101 zum Duplexer 18.
  • Die empfangenen Hochfrequenzsignale vom Duplexer 18 strömen in den Empfangsteil 13 in einem HF-Abschnitt mit einem rauscharmen Verstärker 103, einem Bandpass-Filter 106, einem weiteren rauscharmen Verstärker 107 und einem zweiten Bandpass-Filter 108. Ein erster abwärts umsetzender Mischer 109 reduziert die Signalfrequenz auf eine IF-Frequenz und koppelt sie mit einem IF-Abschnitt mit einem Loopback-Schalter 110 zur Auswahl entweder der Ausgabe des Mischers 109 oder eines Loopback-Signals an der Schaltung 124 vom Schalter 125, von einem Verstärker 112, von einem Bandpass-Kristallfilter 113 zur Durchleitung eines der vom Schalter 110 ausgewählten Signale und von einem Verstärker 116 der automatischen Verstärkungsregelung. Ein zweiter abwärts umsetzender Mischer 117 reduziert das IF-Signal auf eine Baseband-Frequenz und koppelt es durch ein Paar Tandem-Verstärker 118 und 119, einen Tiefpassfilter 120 und die Schaltung 28 mit dem in 1A wiedergegebenen ADC 22.
  • Die Schaltung 124 ist zwischen Anschlüssen an den Loopback-Schaltern 110 und 125 verbunden, um einen auswählbaren Loopback-Pfad bereitzustellen, der zur Rückkopplung des IF-Sendesignals zum empfangenden IF-Abschnitt verwendet wird. Dieser Loopback-Pfad ermöglicht einem Programm die selbsttätige Kalibrierung der AGC mit einem VAGC-Signal zum Verstärker 116, wenn die Teilnehmerstation den Betrieb aufnimmt. Loopback wird im Wesentlichen verwendet, um die in der Software des DSP 19 implementierten Entzerrungsfilter anzupassen (d. h. einzurichten), indem bekannte IF-Modulationsmuster eingesetzt werden, um die Intersymbol-Interferenz zu minimieren, die primär von Nichtlinearitäten im Kristallfilter 113 bewirkt wird, die sowohl die erste Sendezwischenfrequenz als auch die Empfangszwischenfrequenz passieren müssen.
  • Die Takt- und Steuerlogik 16 in 2 weist einen Oszillator 121 auf, der beispielsweise ein Ausgangsfrequenzsignal mit 43,52 MHz erzeugt. Diese Ausgabe wird über eine Ausgangsschaltung 123 (in 1A nicht dargestellt) mit den Steuerlogikschaltungen 32 in der in 1A wiedergegebenen DDF ASIC 20 verbunden, aus denen die Takt- und Synchronisationssteuerung entwickelt wird. Mit der Ausgabe des Oszillators 121 als lokale Oszillatorfrequenz wird auch über einen „Divide-by-two"-Halbierungs-Frequenzteiler 122 und ein Bandpass-Filter 126 der erste Mischer 88 im Sendeteil 12 beaufschlagt.
  • Eine weitere Ausgabe des Oszillators 121 wird über eine „Divide-by-two"-Halbierungsschaltung 127 und eine „Divide-by-four"-Viertelungsschaltung 134 als Referenzfrequenzquelle für eine Phasenregelschleifen-(PLL)-Schaltung 131 beaufschlagt. An den Teilungsschaltungen 127. 134 und an anderen Teilungsschaltungen in 2 wiedergegebene geteilte Verbindungen geben an, dass die Teilungsver hältnisse über geeignete Verbindungsüberbrückungen an externen Pin-Verbindungen mit diesen Teilungsschaltungen in vorteilhafter Weise eingestellt sind.
  • Die PLL 131 arbeitet als Frequenzmultiplikator zum Empfang eines relativ geringen Frequenzsignals (beispielsweise etwa 5 MHz) und zur Erzeugung eines höheren Frequenzsignals (beispielsweise etwa 371 MHz), das als lokales Oszillatorsignal im Sende-Hochfrequenzniveaumischer 96 und als Referenzfrequenzquelle für eine Empfangs-PLL 146 verwendet wird, die ein lokales Oszillatorsignal für den Empfangs-Hochfrequenzniveaumischer 109 erzeugt. In der Schaltung 131 werden eine „Divide-by-8"-Achtelungsschaltung 132, eine Phasenvergleichsschaltung (PC) 133, ein Schleifenfilter (LF) 136 und ein spannungsgesteuerter Oszillator (VCO) 137 und ein gemeinsamer Anschluss eines Richtkopplers 138 mit dem Signal von der Teilungsschaltung 134 beaufschlagt. Die Ausgabe des VCO 137 wird ebenfalls durch eine Halbierungsschaltung 139 und eine „Divide-by-273"-Teilungsschaltung 142 zu einem zweiten Eingang an der PC-Schaltung 133 zurückgeleitet. Die PLL 131 und die PLL 146 stellen auch eine LOCK-LOSS-Statusanzeige an einer Schaltung 140 (in 1A nicht dargestellt) für die DDF ASIC 20 bereit. Der Richtkoppler 138 verbindet die Ausgabe der PLL 131 mit einem Verstärker 141, dessen Ausgabe durch ein festes Dämpfungsglied 144 mit dem lokalen Oszillatoreingang des zweiten Mischers 96 im Sendeteil 12 verbunden wird. Mit der Ausgabe der PLL 131 wird durch den Richtkoppler 138 auch ein Empfangsteilmischer 143 beaufschlagt, in dem sie mit der Ausgabe eines VCO 145 der PLL 146 gemischt wird. Die Ausgabe des Mischers 143 wird in der PLL 146 mit einer Phasenvergleichsschaltung 147 verbunden, die über ein Tiefpassfilter 148 und eine Halbierungsschaltung 149 auch ein Referenzfrequenzsignal vom SDAC 45 (1A) empfängt. Die Ausgabe der PC 147 wird über ein Schleifenfilter 135 mit dem VCO 145 verbunden. Die Ausgabe dieses VCO wird weiter über einen Verstärker 150 mit dem lokalen Oszillatoreingang des ersten Abwärtsumsetzmischers 109 verbunden.
  • Im HF-Abschnitt ist auch eine Stromschnittstellenschaltung 151 enthalten, die die Pegel der vier Signale der Schaltung 31 von CMOS-Pegeln (etwa 5 V) zu HF-Stromsteuerpegeln umsetzt, um die tatsächlichen Signale zu erzeugen, die die Schaltungskomponenten des HF-Abschnitts 11 ein- oder ausschalten. Die Schaltung 151 ist eine bereits bekannte kombinatorische Logik- und Pegelumsetzschaltung, die die Signale Tx, Rx, PA ENABLE und LOOP BACK der Schaltung 31 erhält. Die Schaltung 151 erzeugt drei Steuersignale des Stromverbrauchs „Senden" Tx, „Empfangen" Rx und „Loopback" LB, die wie in Zusammenhang mit 3 erwähnt den Betrieb von Schaltungskomponenten beim Ein- und Ausschalten regeln. Ein viertes Steuersignal des Stromverbrauchs, PAEN, wird ebenfalls von der Schaltung 151 erzeugt. Das PAEN-Signal steuert den Betrieb des Leistungsverstärkers 101, der ebenfalls ein- und ausgeschaltet wird; jedoch wird in diesem Fall auf vorteilhafte Weise ein in Zusammenhang mit 4 zu beschreibendes Vorspannungs-Steuerverfahren eingesetzt. Die Zeitschlitze, in denen diese vier Signale und andere Steuervorgänge des Stromverbrauchs EIN oder AUS sind, werden im Folgenden in Zusammenhang mit den folgenden Tabellen 1 und 2 und 5 und 6 erläutert. Mit diesen vier Signalen werden entsprechend der Darstellung über nicht dargestellte Leitungen entsprechend bezeichnete Steuerverbindungen für den Stromverbrauch beaufschlagt. Somit wird das Tx-Signal beaufschlagt, um den Stromverbrauch der Sendeteilverstärker 90, 97, 99, 100 und 141 zu steuern. Das PAEN-Signal wird beaufschlagt, um den Stromverbrauch des Leistungsverstärkers 101 zu steuern, und es wird in vorteilhafter Weise hoch, nachdem das Tx-Signal hoch geworden ist, und es wird niedrig, bevor das Tx-Signal niedrig wird, um die eventuelle Übertragung von Störfrequenzen zu verhindern, während die Ausgaben des Sendeteilmischers stabil werden. Das Rx-Signal wird beaufschlagt, um den Stromverbrauch des Empfangsteilmischers 117 und der Verstärker 103, 107, 112, 116, 130 und 150 zu steuern. Schließlich werden die Loopback-Schalter 110 und 125 mit dem LB-Signal beaufschlagt, um den Stromverbrauch des Empfangsteilmischers 117 und der Verstärker 112, 116 und 130 zu steuern.
  • Einige Schaltungskomponenten im HF-Abschnitt 11 sind ständig eingeschaltet, und bei passiven Schaltungskomponenten gibt es selbstverständlich keine Stromversorgungsverbindungen. Die Sendeteilmischer 88 und 96 und die Empfangsteilmischer 109 und 143 sind passiv. Die PLL-Schleifen 131 und 146 sind ständig eingeschaltet, da sie im Vergleich zur Dauer eines TDMA-Zeitschlitzes relativ lange Betriebszeitkonstanten aufweisen. Nach dem Abschalten benötigen die PLL-Schleifen fast einen vollständigen Zeitschlitz, um den eingeschalteten stabilen Betrieb vollständig wiederaufzunehmen. Die Empfangsteilverstärker 118 und 119 und die Teilungsschaltungen 122, 127, 128 und 134 sind im HF-Abschnitt 11 immer eingeschaltet, da jede dieser Einrichtungen eine derart geringe Strommenge verbraucht, dass die Steuerung ihres Stromverbrauchs das Hinzufügen zusätzlicher Komponenten erfordern würde, wobei der Wert des wirtschaftlichen Gewinns auf der Grundlage der Stromeinsparung gering wäre. Auch sind einige ihrer Ausgaben für den korrekten Betrieb der PLL-Schleifen 131 und 146 erforderlich. Da die PLL-Schleifen 131 und 146 eingeschaltet bleiben, bleiben auch ihre Schaltungskomponenten, die Eingangssignale erzeugen, d. h. die Teilungsschaltungen 127 und 134, eingeschaltet.
  • 4 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung mit der Wiedergabe einer Art der Steuerung des Stromverbrauchs durch einen Verstärker, wobei seine Vorspannung ein- und ausgeschaltet wird. Eine derartige Vorspannungssteuerung ist vorteilhaft, z. B. bei Leistungsverstärkern, da deren relativ hoher beim Betrieb zugeführter Strom die Verwendung eines relativ kostspieligen, mit Wärmeableitung versehenen Leistungstransistors zur Schaltung dieses Stroms bedingen kann. In der Darstellung hat ein zu steuernder Verstärker 24 die normalen Stromversorgungsverbindungen, die durch eine geerdete Spannungsquelle 25 wiedergegeben sind. Zu verstärkende Eingangssignale werden am Anschluss 54 beaufschlagt. Verstärkte Signale liegen am Ausgangsanschluss 55 vor. Eine schaltbare Gleichstromversorgung 85, die von einer weiteren Spannungsquelle 60 eingespeist wird, wird als Vorspannungsgenerator eingesetzt. Derartige schaltbare Gleichstromversorgungen sind nach dem Stand der Technik bereits bekannt. Die Stromversorgung 85 ist mit einem Vorspannungseingang 71 des Verstärkers 24 verbunden, um eine Vorspannung aufzubauen, die ausreichend ist, um die Verstärkung des größten am Eingangsanschluss 54 erwarteten Signalpegels sicherzustellen. Eine Eingangsverbindung 86 der Stromversorgung 85 wird auf einer positiven Spannung gehalten, und zwar bei einer Anwendung in vorteilhafter Weise auf acht Volt, um zu bewirken, dass die Stromversorgung 85 die vorstehend erwähnte ausreichende Vorspannung zum Verstärker 24 liefert, um diesen zu veranlassen, Strom mit einem ersten oder normalen Stromverbrauchsniveau zu verbrauchen. Wenn die Eingangsverbindung 86 der Stromversorgung 85 auf null Volt gehalten wird, ist der Vorspannungsausgang der Stromversorgung 85 auf einen Strom von im Wesentlichen null reduziert, wodurch der Verstärker 24 veranlasst wird, wesentlich weniger Strom zu verbrauchen als bei seinem normalen Stromverbrauchsniveau. Die Stromversorgung 85 verbraucht auch weniger Strom in ihrem Zustand mit null Eingabe und null Ausgabe. Die Eingangsverbindung der Stromversorgung 85 wird mit einem Steuersignal der Stromfreigabe beaufschlagt, um sie für die Änderung der Vorspannung zu schalten, mit der der Verstärker 24 beaufschlagt wird. Dieses Steuerungsverfahren des Stromverbrauchs auf der Grundlage der Vorspannung ist beispielsweise in 2 durch eine Vorspannungseingangsverbindung mit geschalteter Leitung dargestellt, wie z. B. durch das als PAEN bezeichnete Signal für den Leistungsverstärker 101.
  • 5 ist eine bereits bekannte Darstellung der Zeitschlitzstruktur eines TDMA-Systems, bei dem jeder wiederholt auftretende TDMA-Zeit-Frame eine Dauer von beispielsweise 45 ms hat. Dieser Frame ist die Basiseinheit der Zeit, während der das im DSP 19 ausgeführte Systemprogramm die elementaren Vorgänge für einen gegebenen Betriebszustand der Teilnehmereinheit durchläuft, wie in Zusammenhang mit 6 näher erläutert wird. Bei einem typischen TDMA-System wiederholt sich dieser Basis-Zeit-Frame mit einer Rate, die geringer ist als die Nyquist-Frequenz für ein typisches verarbeitetes Sprachsignal und die größer ist als die durchschnittliche Frequenz von Änderungen bei Funktionen der Teilnahmereinheit, wie z. B. „Aufgelegt", „Abgenommen" und „Rufton". Jeder Frame ist in vier Zeitschlitze unterteilt, die als Slots 0, 1, 2 und 3 bezeichnet sind, und jeder Zeitschlitz hat eine Dauer von beispielsweise 11,25 ms. Die Einsparung beim Stromverbrauch wird während Zeitschlitzen erreicht, in denen sich eine Teilnehmereinheit im Ruhezustand befindet, wobei alle Schaltungskomponenten, deren Stromverbrauch steuerbar ist, abgeschaltet sind, oder während Zeitschlitzen, in denen die Teilnehmereinheit mit nur einem Teil eingeschalteter Schaltungskomponenten arbeitet, deren Stromverbrauch steuerbar ist, wobei die restlichen Komponenten abgeschaltet sind.
  • Die Art, auf die die Teilnehmereinheit 20 zwischen ihren verschiedenen Betriebszuständen mit Bezug auf die Zeitschlitzstruktur wechselt, wird in Zusammenhang mit 6 erläutert, und anschließend werden diese Zustandsvorgänge anhand der Stromverbrauchssteuerung mit Bezug auf die folgenden Tabellen 1 und 2 beschrieben. Zunächst werden jedoch zwei Typen des Betriebs der Teilnehmereinheit beschrieben. Ein erster Typ ist die Quadraturphasenmodulation (QPSK), und ein zweiter Typ ist 16PSK. Beim QPSK-Betrieb bedient eine Teilnehmereinheit, die in einem Halbduplex-Modus auf einem Duplex-Frequenzkanal arbeitet, eine Teilnehmerleitung. Entsprechend der Angabe in 5 empfängt die Teilnehmereinheit in Zeitschlitzen 0 und 1 wie in einem QPSK-Zeitschlitz, und sie sendet in den Zeitschlitzen 2 bzw. 3 wie in einem QPSK-Zeitschlitz. Dieser Betrieb mit doppeltem Zeitschlitz ist sinnvoll für Teilnehmereinheiten an Standorten mit schwachem Empfang, da er einen Betrieb mit höherem Rauschabstand ergibt als dies bei einem 16PSK-Betrieb mit einzelnem Zeitschlitz der Fall ist.
  • Eine weitere Teilnehmereinheit könnte den gleichen Kanal für eine Leitung ebenfalls im QPSK-Halbduplex-Modus verwenden, wobei in den Zeitschlitzen 2 und 3 empfangen und in den Zeitschlitzen 0 und 1 gesendet wird. Alternativ dazu könnte eine einzelne Teilnehmereinheit zwei Leitungen im Betrieb in einem QPSK-Vollduplex-Modus bedienen, wenn beide Leitungen gleichzeitig für Anrufe verwendet werden, bei denen der doppelte Zeitschlitz 0 und 1 gleichzeitig für den Sendevorgang der ersten Leitung und den Empfangsvorgang der zweiten Leitung verwendet wird. Gleichzeitig würde dagegen der doppelte Zeitschlitz 2 und 3 verwendet, um auf der ersten Leitung zu empfangen und um auf der zweiten Leitung zu senden. Vorteile des zeitschlitzbasierten Abschaltens sind nicht verfügbar, wenn eine Teilnehmereinheit im Vollduplex-Modus mit zwei Leitungen arbeitet.
  • Beim 16PSK-Halbduplex-Betrieb gibt es mehr Möglichkeiten des flexiblen Betriebs und für eine Stromverbrauchseinsparung als beim QPSK-Betrieb. Einige Beispiele möglicher Konfigurationen sind unter der Annahme eines Doppelfrequenzkanals beschrieben. Entsprechend der Angabe in 5 empfängt eine Teilnehmereinheit im Ein-Leitungs-Betrieb im Zeitschlitz 0, sendet im Zeitschlitz 2 und ist in den Zeitschlitzen 1 und 3 im Ruhezustand. Eine zweite Teilnehmereinheit könnte den gleichen Kanal verwenden, um im Zeitschlitz 1 zu empfangen, im Zeitschlitz 3 zu senden und in den Zeitschlitzen 0 und 2 im Ruhezustand zu verweilen. Eine Teilnehmereinheit kann zwei Leitungen bedienen, wobei eine Teilnehmerleitung im Zeit schlitz 0 empfängt und im Zeitschlitz 2 sendet und wobei die andere Teilnehmerleitung im Zeitschlitz 1 empfängt und im Zeitschlitz 3 sendet. Gleichzeitig kann eine andere Teilnehmereinheit den gleichen Duplex-Frequenzkanal im Halbduplex-Modus für zwei 16PSK-Anrufe verwenden, indem in den Zeitschlitzen 2 bzw. 3 empfangen und in den Zeitschlitzen 0 bzw. 1 gesendet wird. Alternativ dazu könnte eine erste Leitung i 16PSK-Vollduplex-Betrieb mit zwei Leitungen Sprache im Slot 0 senden und im Slot 2 empfangen, während eine zweite Leitung Sprache im Slot 2 sendet und im Slot 0 empfängt.
  • Es gibt auch eine dritte Betriebsart, wenn die Teilnehmereinheit im Stand-by-Modus ist und auf eine mögliche Rufeinleitung wartet und wenn sie auf die Frequenz eines Duplex-Funksteuerkanals (RCC) des TDMA-Systems eingestellt ist. Der RCC ist normalerweise im binären Phasenmodulationsmodus (BPSK) moduliert, und eine Teilnehmereinheit verwendet ebenfalls BPSK; wenn sie den RCC überwacht. Die BPSK-Modulation ist robuster als die QPSK-Modulation mit doppeltem Zeitschlitz, sodass sie zuverlässig auch die entfernten Bereiche erreicht, die den Teilnehmerrufbetrieb mit QPSK-Modulation bereitstellen. Wenn eine QPSK-Teilnehmereinheit auf den RCC eingestellt und zur Bedienung einer einzelnen Leitung angeordnet ist, empfängt sie den RCC im Zeitschlitz 0 und verweilt in den anderen drei Zeitschlitzen im Ruhezustand, obwohl sie, falls die Einheit von ihrer Basisstation (nicht dargestellt) kontaktiert wird oder falls ein bedienter Teilnehmer die Telefoneinrichtung abnimmt, nur ihre erforderlichen Handshake-Meldungen im Zeitschlitz 2 sendet, um die Zuordnung eines Kommunikationskanals zu erhalten. Wenn ein Teilnehmer in eine Rufverbindung einbezogen ist und der entfernte Teilnehmer auflegt, ist die Teilnehmereinheit weiterhin auf den Sprachkanal eingestellt, sodass sie normalerweise von der Basisstation angewiesen wird, aufzulegen, indem im digitalen Signal auf dem Sprachkanal eines von mehreren Overhead-Bits entsprechend gesetzt wird.
  • Wenn eine Teilnehmereinheit, die entweder mit QPSK oder mit 16PSK arbeitet, eine einzelne Leitung bedient, kann sie die größte zeitschlitzbasierte Einsparung des Stromverbrauchs herbeiführen. Wenn zusätzliche Leitungen zu einer mit QPSK oder 16PSK betriebenen Teilnehmereinheit hinzugefügt werden, geht der zeitschlitzba sierte Stromverbrauch zurück, weil es weniger mögliche Zeitschlitze gibt, in denen die Teilnehmereinheit in einem Leerlauf- oder in einem teilweise abgeschalteten Zustand ist. Auch wenn zusätzliche Leitungen zu einer Teilnehmereinheit hinzugefügt werden oder wenn zusätzliche Teilnehmereinheiten zu einem Kanal hinzugefügt werden, kann es vorteilhaft sein, den Betriebsmodus des RCC zu ändern, um sicherzustellen, dass immer wenn eine Teilnehmerleitung auflegt, die an einem Anruf beteiligt ist, ein Zeitschlitz verfügbar ist, in dem die bedienende Teilnehmereinheit den RCC überwachen kann. Zu diesem Zweck kann der RCC so organisiert werden, dass die Übertragung aller Steuermeldungen für Teilnehmereinheiten in jedem TDMA-Zeitschlitz seines Duplex-Frequenzkanals wiederholt wird. Dann kann jede Teilnehmereinheit, die im Vollduplex-Modus mit zwei Leitungen betrieben wird, beim Auflegen einer Leitung den frei gewordenen Empfangszeitschlitz verwenden, um den RCC abzuhören, und sie kann den dazugehörigen Sendezeitschlitz verwenden, um eventuelle entsprechende Antworten zu senden. Als weitere Alternative könnte eine Inband-Signalisierung („Blank and Burst") verwendet werden, wobei RCC-Steuerinformationen für einen aktiven Sprachzeitschlitz in einem TDMA-Frame, die momentan die Sprachkonversation unterbrechen, ersetzt werden.
  • 6 ist eine bekannte Statusdarstellung mit der Wiedergabe von Übergängen der Teilnehmereinheit zwischen ihren verschiedenen Funktionen und innerhalb von Funktionen mit Bezug auf die in 5 wiedergegebene Zeitschlitzstruktur. 6 enthält drei wesentliche Schleifen: die Funktion im aufgelegten Zustand (Zustände 153, 156 und 157); die Klingelfunktion (Zustände 160, 158 und 159) und die Funktion im abgenommenen Zustand (Zustände 161, 163 und 162). Wenn die Teilnehmereinheit 10 in Betrieb geht, wird der Betriebsstrom eingeschaltet, und die Einheit initialisiert sich selbst in einer Rücksetzfunktion 152. Nach Abschluss dieser Rücksetzfunktion geht die Einheit in einen Loopback-Zustand 153, in dem das in 2 wiedergegebene LB-Signal die Schalter 110 und 125 betätigt und die Verstärker 112, 116 und 130 einschaltet, um die Loopback-Schaltungsverbindung 124 entsprechend der Anmerkung in Zusammenhang mit 2 zu aktivieren. Während der Rücksetz- und Loopback-Funktionen sind die Zeitschlitze unproblematisch, da die Funkverbindung nicht verwendet wird. Nach Abschluss der Loopback-Training-Funktion wechselt die Einheit in den Empfangsstatus 156 ("Aufgelegt") (RF Rx On- hook), wobei sie während des Zeitschlitzes 0 im Empfangsmodus arbeitet, um die Initiierung entweder einer Suchmeldung von der Basisstation abzuwarten, z. B. einen Anruf zum bedienten Teilnehmer, oder eines in der in 1B wiedergegebenen SLIC 56 erkannten „Abgehoben"-Zustands der teilnehmerseitigen Telefonieeinrichtung, z. B. einen vom bedienten Teilnehmer initiierten Anruf. Im Zeitschlitz 1 wechselt die Einheit 10 in einen HF-Leerlaufzustand 157 („Aufgelegt"), wobei sie während der Zeitschlitze 1, 2 und 3 in einem Zustand mit geringem Stromverbrauch arbeitet, der gelegentlich als „Ruhezustand" bezeichnet wird. Am Ende des Zeitschlitzes 3 kehrt die Einheit in den Zustand 156 zurück, um eventuell erkannte Suchmeldungen oder „Abgenommen"-Zustände zu empfangen, und sie durchläuft weiterhin die Zustände 156 und 157, bis ein derartiges Ereignis eintritt. Zusätzliche Stromeinsparungen lassen sich erzielen, indem die Teilnehmereinheit über sieben der acht Zeitschlitze von zwei aufeinander folgenden Frames statt über nur drei von vier Zeitschlitzen jedes Frames in dieser „Aufgelegt"-Schleife im Leerlauf- oder Ruhe-Modus gehalten wird.
  • Beim Eingang einer Suchmeldung oder bei der Erkennung eines „Abgenommen”-Zustands führt die Einheit 10 während des Zeitschlitzes 2 alle erforderlichen Handshake-Übertragungen zur Basisstation aus (in 6 oder in den Tabellen nicht dargestellt), und unter der Annahme einer eingehenden Suchmeldung wechselt sie anschließend in einen HF-Leerlauf-Rufton-Zustand 158 und beginnt mit dem Klingeln des bedienten Telefongeräts des Teilnehmers. Zunächst soll QPSK-Betrieb angenommen werden, sodass der Status im Zeitschlitz 0 in einen HF-Eingangsrufton-Zustand (RF Rx Ring) 159 wechselt, wobei der Vorgang bis zum Ende von Zeitschlitz 1 andauert, um der Teilnehmereinheit mitzuteilen, dass der anrufende Teilnehmer noch wartet. Im Zeitschlitz 2 wechselt der Vorgang in einen HF-Senderufton-Zustand (RF Tx Ring) 160, den er bis zum Ende von Zeitschlitz 3 beibehält, sodass das Auftreten eines "Abgenommen"-Zustands an der Telefonieeinrichtung des Teilnehmers zur Basisstation zurückübertragen werden kann. Zu diesem Zeitpunkt wechselt der Vorgang für die Zeitschlitze 0 und 1 des nächsten Frames in den Status 159 („RF Rx Ring") zurück. Der Vorgang wird auf diese Weise fortgesetzt, bis ein „Abgenommen"-Zustand erkannt ist, und anschließend erfolgt ein Übergang von einem der Zustände 160 oder 159 zu einem entsprechenden Zu stand der „Abgenommen"-Zustände HF-Senden „Abgenommen" (RF Tx Off-hook) 162 bzw. HF-Empfang „Abgenommen" (RF Rx Off-hook) 161. Falls die bediente Telefonieeinrichtung des Teilnehmers nie als Antwort auf den Rufton abgenommen wird, läuft der Vorgang letztlich ab und geht aus dem Zustand 160 (RF Tx Ring) in den Zustand 157 (RF Idle On-hook) zurück.
  • Unter der Annahme, dass die bediente Telefonieeinrichtung des Teilnehmers abgenommen wird, wechselt der Vorgang dann auf ähnliche Weise wie beim QPSK-Rufton (Zustände 160 und 159) zwischen den Zuständen 162 in den Zeitschlitzen 2 und 3 (Senden der Teilnehmereinheit) und 161 in den Zeitschlitzen 0 und 1 (Empfangen der Teilnehmereinheit). Wenn die bediente Telefonieeinrichtung des Teilnehmers am Ende des Kommunikationsvorgangs, für den die Rufverbindung aufgebaut wurde, aufgelegt wird, kehrt der Vorgang erneut zum Zustand 157 zurück (RF Idle On-hook), um die Initiierung eines weiteren Anrufs abzuwarten.
  • Der Betrieb im 16PSK-Modus unterscheidet sich vom QPSK-Modus, da es in den jeweiligen Rufton- und „Abgehoben"-Funktionsschleifen HF-Leerlaufzustände 158 und 163 gibt. Die „Aufgelegt"-Funktion der Statusdarstellung ist unverändert. Beim 16PSK-Betrieb der Klingelfunktionsschleife beginnt der Vorgang bei dem HF-Leerlauf-Klingelstatus 158. Der dargestellte Vorgang gilt für eine Teilnehmereinheit, der die Verwendung von Zeitschlitz 0 zum Empfangen und von Zeitschlitz 2 zum Senden zugewiesen wurde. Falls der Eintritt in die Schleife beim Zustand 158 am Ende des Zeitschlitzes 3 erfolgt, wechselt sie anschließend für den Zeitschlitz 0 zum Zustand 159 und für den Zeitschlitz 1 zurück zum Zustand 158. Anschließend wechselt sie für den Zeitschlitz 2 zum Zustand 160 und für den Zeitschlitz 3 zurück zum Zustand 158. Der Vorgang wird in diesen beiden sequenziellen Klingelfunktionsschleifen fortgesetzt, bis entweder eine Zeitüberschreitung des Klingelvorgangs eintritt und ein Wechsel vom Zustand 160 zurück zum Zustand 157 erfolgt, oder bis ein „Abgenommen"-Zustand erkannt wird und ein Wechsel von einem der Zustände 158, 160 oder 159 zu einem entsprechenden Zustand der „Abgenommen"-Funktionszustände 163, 162 bzw. 161 erfolgt. Der Ablauf wird in den beiden sequenziellen „Abgenommen"-Funktionsschleifen während der Dauer der Rufverbindung fortgesetzt, und zwar auf ähnliche Weise wie bei der Beschreibung der Klin gelfunktionsschleifen. Wenn die bediente Telefonieeinrichtung des Teilnehmers aufgelegt wird, kehrt der Vorgang zum Zustand 157 zurück (RF Idle On-hook), um einen weiteren Anruf abzuwarten.
  • Bei der vorstehenden Beschreibung von 6 wurde angenommen, dass der initiierte Anruf, nachdem die Teilnehmereinheit 10 den Betrieb aufgenommen hatte und in der „Aufgelegt"-Funktionsschleife im Ruhezustand war, eine empfangene Suchmeldung war. Falls der Anruf von der bedienten Telefonieeinrichtung des Teilnehmers initiiert worden wäre, die abgenommen worden ist, wäre der Vorgang vom Zustand 158 (RF Rx On-hook) in den Zustand 163 (RF Idle Off-hook) gewechselt und von dort auf eine ähnliche Weise wie bereits beschrieben weiter abgelaufen.
  • In einer Ausführungsform der Teilnehmereinheit 10, die mit zeitschlitzbasierter Stromverbrauchssteuerung arbeitet, d. h., die den Stromverbrauch der Teilnehmereinheit 10 wie vorstehend beschrieben begrenzt, wurden die in 1A wiedergegebenen GS/GS-Umsetzer 9 durch eine einzelne 12-V-15-Ah-Backup-Batterie versorgt, die von einer WS/GS-Stromversorgung geladen wird. Alternativ dazu wurden die Umsetzer 9 durch eine Batterie versorgt, die von bis zu zwei Solarkollektoren mit 12 V Nennspannung und 48 W Peak geladen wird.
  • Der Betrieb einer Teilnehmereinheit 10 im Halbduplex-16PSK-Modus wird wegen der durch die Verwendung des Zustands 163 (RF Idle Off-hook) während zwei Zeitschlitzen jedes „Abgenommen"-Funktions-Frames erzielten Stromeinsparungen sowie wegen der durch die Änderung der Zusammensetzung der Sende- und Empfangs-Zeitschlitze beim Abschalten erzielten Stromeinsparungen zur Stromerhaltung vorgezogen. Die Stromeinsparungen sind beim Halbduplex-QPSK-Modus nicht so groß, da es weniger Leerlaufzeit gibt, doch ist dieser Modus hinsichtlich eines Rauschabstands robuster, sodass er für Teilnehmereinheiten zweckmäßig ist, die an Standorten angeordnet sein können, an denen der Empfang im Vergleich zu Standorten, an denen der 16PSK-Betrieb eingesetzt wird, relativ schwach ist. Der Vollduplex-Betrieb für den QPSK- oder den 16PSK-Betrieb und für Daten- oder Sprachkommunikationsvorgänge ist möglich. Der DSP 19 hat umfassende Bearbei tungsmöglichkeiten, um mit dem Zweileitungsbetrieb umzugehen, z. B. kann der vorstehend erwähnte DSP-Chip mit ungefähr zwanzig Millionen Anweisungen pro Sekunde (MIPS) arbeiten, was etwa dreißig Prozent schneller ist als die Anforderung für Zweileitungsbetrieb mit Bezug auf Sprachkommunikation. Der Vollduplex-Betrieb bietet die geringsten Energieeinsparungen pro Teilnehmereinheit, da die Tx- und Rx-Signale hoch sein müssen und andere entsprechende Teile der Teilnehmereinheit 8 während einer Rufverbindung jederzeit eingeschaltet sein müssen, d. h. während der „Abgenommen"- und der Klingelfunktionsschleifen der in 6 wiedergegebenen Statusdarstellung. Dennoch gibt es leitungsbezogen weiter signifikante Energieeinsparungen. Beispielsweise erzielt eine Teilnehmereinheit mit zwei Leitungen zu jedem Zeitpunkt Energieeinsparungen, wenn einer ihrer bedienten Leitungen nicht aktiv in den Kommunikationsverkehr einbezogen ist. Außerdem kann jede Teilnehmereinheit mit zwei Leitungen die doppelte Anzahl von Leitungen bedienen, die sie als Teilnehmereinheit mit Einzelleitung hätte bedienen können, und es gibt auch eine Hardware-Einsparung, da für eine gegebene Leitungsanzahl weniger Teilnehmereinheiten erforderlich sind.
  • Beim Betrieb im Zweileitungsdienst wäre die in 6 wiedergegebene "Abgenommen"-Schleife im Wesentlichen für eine zweite Leitung dupliziert, die von der Teilnehmereinheit 10 bedient wird. Der Unterschied bestünde darin, dass die Zeitschlitzpositionen des Zustands 162 (RF Tx Off-hook) und des Zustands 161 (RF Rx Off-hook) in der Schleife vertauscht wären. Falls beide Leitungen gleichzeitig Klingelsignale von ihren jeweiligen Klingelschaltungen 58 erhalten, wären auf ähnliche Weise ihre dazugehörigen Klingelschleifen (mit Bezug auf den Rest der Teilnehmereinheit zum betreffenden Zeitpunkt) für eine Leitung entsprechend der Darstellung in 6, und für die andere Leitung wäre sie ähnlich mit der Ausnahme, dass die Zeitschlitzpositionen in der Schleife des Zustands 160 (RF Tx Ring) und des Zustands 159 (RF Rx Ring) vertauscht wären.
  • Tabelle 1 – Zustandstabelle Initiierungs-/Klingelschaltung und die darunter wiedergegebene Tabelle 2 – Zustandstabelle „Aufgelegt"/"Abgenommen"-Schaltung geben im Folgenden spezifischer mit Bezug auf die in 6 wiedergegebene Statusdarstellung wieder, wie sich die Zusammensetzung der Stromverbrauchssteue rung der Teilnehmereinheit 10 erfindungsgemäß mit Änderungen im Betriebszustand der Einheit im Einleitungsdienst ändert. Die erste Spalte links in den Tabellen listet die Schaltungskomponenten der Teilnehmereinheit auf, die der zeitschlitzbasierten Steuerung des Stromverbrauchs unterliegen. Der HF-Abschnitt und der Leistungsverstärker, der Teil des HF-Abschnitts ist, sind separat dargestellt. Die restlichen zehn Spalten in den beiden Tabellen entsprechend zusammen den zehn in 6 dargestellten Zuständen der Teilnehmereinheit, und in diesen zehn Spalten sind die Stromverbrauchsniveaus der Schaltungskomponenten in der ersten Spalte aufgelistet. Somit ist die Konfiguration der Stromsteuerzusammensetzung für beliebige der in 6 dargestellten Zustände der Teilnehmereinheit in den Indikatoren des Stromverbrauchsniveaus in der gleichnamigen Spalte und der Zustandnummer in einer der Tabellen 1 oder 2 wiedergegeben. Eine Schaltungskomponente wird in Zeitschlitzen eingeschaltet (On), wenn sie für die Anruf- oder Steuersignalverarbeitung benötigt wird, und sie wird in den anderen Zeitschlitzen ausgeschaltet (Off). Obwohl einige Schaltungskomponenten während des dienstinternen Betriebs der Teilnehmereinheit stets eingeschaltet bleiben, ist das Ergebnis des Ein- oder Ausschaltens der anderen Komponenten auf TDMA-Zeitschlitzbasis ein wesentlich geringerer Stromverbrauch als bei Teilnehmereinheiten, bei denen die gesamte Einheit auf Anrufbasis oder auf der Basis eines Anrufzustands ein- oder ausgeschaltet wird, und er ist auch geringer als beim Einschalten der Sende- und Empfangsteile eines Teilnehmereinheitenmodems zu unterschiedlichen Zeiten.
  • Man betrachte zunächst Tabelle 1. Der HF-Abschnitt weist vier unterschiedliche Stromsteuerniveaus auf. Mit Bezug auf 2 sei daran erinnert, dass der Leistungsverstärker 101 ungefähr zu den gleichen Zeiten eingeschaltet wird (wobei ein geringer Teil eines Zeitschlitzes später eingeschaltet und ein geringer Teil eines Zeitschlitzes früher abgeschaltet wird) und dass das Tx-Signal ein Niveau zum Einschalten von Schaltungskomponenten aufweist. Der HF-Abschnitt ist während des Rücksetzens im Ruhezustand (Off), wenn keines der Signale LB, Tx und Rx aktiv ist, um Komponenten einzuschalten. Die gleiche Leerlauf-Stromversorgung liegt während des Zustands 158 (RF Idle Ring) vor. Während des Loopback-Zustands 153 werden die stromgesteuerten Schaltungskomponenten des HF-Abschnitts 11 nur im Loopback-Pfad vom Schalter 110 durch den Verstärker 119 mit Strom ver sorgt. Im Zustand 159 (RF Rx Ring) steht nur das Rx-Steuersignal an, sodass die stromgesteuerten Schaltungskomponenten des HF-Abschnitts nur im Empfangsteil 13 eingeschaltet sind. Während des Zustands 160 (RF Rx Ring) steht auf ähnliche Weise nur das Tx-Steuersignal an, sodass die stromgesteuerten Schaltungskomponenten des HF-Abschnitts 11 nur im Sendeteil 12 eingeschaltet sind. Entsprechend sind in Tabelle 2 keine stromgesteuerten Schaltungskomponenten des HF-Abschnitts 11 eingeschaltet, wenn sich die Teilnehmereinheit in den Zuständen 157 (RF Idle On-hook) bzw. 163 (RF Idle Off-hook) im Ruhezustand befindet. Während der Zustände 156 (RF Rx On-hook) und 161 (RF Rx Off-hook) sind stromgesteuerte Schaltungskomponenten des HF-Abschnitts 11 nur im Empfangsteil 13 eingeschaltet, und nur die Komponenten im Sendeteil 12 sind während des Zustands 162 (RF Tx Off-hook) eingeschaltet.
  • Man beachte in den Tabellen 1 und 2 die Korrelation zwischen der Tabellenterminologie und dem betrieblichen Stromverbrauchsniveau der aufgelisteten Schaltungskomponenten der Teilnehmereinheit. Beim HF-Abschnitt 11 werden die von der Stromschnittstellenschaltung 151 bereitgestellten Statussteuersignale Rx, Tx und Loopback verwendet, um die relativen Stromverbrauchsniveaus in jedem Betriebszustand der Teilnehmereinheit anzugeben, mit Ausnahme der Zustände 152, 158 und 163, wobei „Idle" angibt, dass alle stromgesteuerten Schaltungskomponenten abgeschaltet sind. Bei anderen Schaltungskomponenten der Teilnehmereinheit gibt „On" an, dass die Schaltungskomponente auf ihren Stromverbrauchsniveau für ihre primäre Signalverarbeitungsfunktion ist, und „Off" gibt an, dass die Schaltung auf einem niedrigeren Stromverbrauchsniveau für andere angegebene Funktionen der Teilnehmereinheit ist, auch wenn die Schaltung tatsächlich möglicherweise einen gewissen Versorgungsstrom verbraucht. TABELLE 1 ZUSTANDSTABELLE DER INITIIERUNGS-/KLINGELSCHALTUNG
    STATUS DER TE-SCHALTUNG RESET (152) LOOPBACK (153) RF-Rx RING (159) RF-Tx RING (160) RF-Idle RING (158)
    HF-Abschnitt Idle Loopback Rx Tx Idle
    Leistungsverstärker Off Off Off On Off
    ADC Off On On Off Off
    DSP On On On On On
    SLIC Off Off On On Off
    CODEC Off Off Off Off Off
    Rufton Off Off On On On
    DIF Off On Off On Off
    FDAC Off On Off On Off
    INT Off On Off On Off
    FIR Off On Off On Off
    RAM On On On On On
    FLASH On On On On Off
    DDS Off Off On On On
    SDAC Off Off On On On
    TABELLE 2 ZUSTANDSTABELLE „AUFGELEGT"/"ABGENOMMEN"-SCHALTUNG
    STATUS DER TE-SCHALTUNG RF-Rx ON-HOOK (156) RF-Idle ON-HOOK (157) RF-Rx OFF-HOOK (161) RF-Tx OFF-HOOK (162) RF-Idle OFF-HOOK (163)
    HF-Abschnitt Rx Idle Rx Tx Idle
    LEISTUNGSVERSTÄRKER Off Off Off On Off
    ADC On Off On Off Off
    DSP On Off On On On
    SLIC Off Off On On On
    CODEC Off Off On On On
    Rufton Off Off Off Off Off
    DIF Off Off Off On Off
    FDAC Off Off Off On Off
    INT Off Off Off On Off
    FIR Off Off Off On Off
    RAM On Off On On On
    FLASH On Off On On On
    DDS On On On On On
    SDAC On On On On On
  • Obwohl der Rufton in allen drei Zuständen der in 6 wiedergegebenen Klingelfunktionsschleife als „On" angegeben ist (d. h. „Ring"), sind dem Ruftonbetrieb selbstverständlich die Befehle der Basisstation überlagert, die eine bestimmte Klingelkadenz zur Meldung an einen Teilnehmer festlegen, wie z. B. zwei Sekunden „On" und 4 Sekunden „Off". Dementsprechend ist der Rufton während eines „On"-Abschnitts der Kadenz während aller Zeitschlitze jedes TDMA-Frames der Klingelfunktionsschleife eingeschaltet, und während des „Off"-Abschnitts der Kadenz ist der Rufton während aller Zeitschlitze jedes TDMA-Frames der Klingelfunktionsschleife ausgeschaltet (niedrigeres Stromverbrauchsniveau).
  • Der FIR-Abschnitt 33, der INT-Abschnitt 34, der DIF-Abschnitt 36 und der FDAC 21 werden zusammen ein- und ausgeschaltet. Die DDS 44 und der SDAC 45 werden ebenfalls gemeinsam ein- und ausgeschaltet, und sie sind zu allen Betriebszeiten eingeschaltet und während des RESET-Zustands 152 bei der Initialisierung und des LOOPBACK-Zustands 153 ausgeschaltet.
  • Der DSP 19 ist in allen Zuständen mit Ausnahme des Zustands 157 (RF Idle On-hook), wenn er sich selbst in den Ruhezustand versetzt hat, eingeschaltet, d. h. vollständig mit Strom versorgt. In diesem Ruhezustand verbraucht er genug Energie, um die Informationen zum Betriebszustand zu erhalten, sodass er die Verarbeitung wiederaufnehmen kann, wenn ein Weck-Interrupt-Signal empfangen wird, und dies ist der geringste Strom vor dem vollständigen Ausschalten.
  • Der DSP könnte auch über kürzere Zeiträume als die in den vorstehenden Tabellen angegebenen Zeiträume im Ruhezustand sein. Während eines 16PSK-Anrufs, bei dem eine Teilnehmereinheit während des Zeitschlitzes 2 Sprache zur Basisstation überträgt und im Zeitschlitz 0 Sprache von einer Basisstation empfängt, synthetisiert der DSP 19 empfangene Sprache während des Slots 0 und eines Teils des Slots 1 (gelegentlich als RELP-Decodierung bezeichnet). Nach dem Abschluss der Sprachsynthese könnte der DSP 19 bis zum Ende von Slot 1 in den Ruhezustand gehen und erst aufwachen, um unter Verwendung eines Interrupts (nicht dargestellt) alle 125 ms PCM-Samples zum CODEC 57 zu übertragen. Auf ähnliche Weise könnte der DSP 19 nach dem Abschluss der Sprachanalyse (gelegentlich als RELP-Codierung bezeichnet) in einem Bruchteil des Zeitschlitzes 3 in den Ruhezustand übergehen. Dieses Strom sparende Verfahren könnte in den in 6 wiedergegebenen Zuständen 158 und 163 verwendet werden.
  • Der CODEC 57 ist während aller Zustände mit Ausnahme der Zustände in den in 6 wiedergegebenen „Abgenommen"-Funktionsschleifen in einem Zustand mit geringer Energie (d. h. deaktiviert oder „Off"). Die SLIC 56 ist während aller Zu stände mit Ausnahme der Zustände in den „Abgenommen"-Funktionsschleifen und den Sende- und Empfangszeiten der Klingelschleife in einem Zustand mit geringer Energie (d. h. deaktiviert oder „Off"). Selbst während ihres deaktivierten Zustands in den „Aufgelegt"-Schleife überwacht die SLIC 56 jedoch weiter den „Aufgelegt"/"Abgenommen"-Status. Die SLIC und der CODEC werden durch entsprechende Abschaltbefehle abgeschaltet.
  • Der Rufton, d. h. die Klingelschaltung 58, ist zu allen Zeiten mit Ausnahme der Einschaltzeiten seiner Ruftonkadenz in den in 6 wiedergegebenen Klingelfunktionsschleifen ausgeschaltet; und wenn er ausgeschaltet ist, ist er vollständig abgeschaltet.
  • Von den Speicherschaltungskomponenten wird der RAM 39 zu den gleichen Zeiten wie der DSP ein- und ausgeschaltet, doch er verbraucht den meisten Strom, während tatsächlich darauf zugegriffen wird. Der FLASH-Speicher 40 wird zu den gleichen Zeiten wie der RAM 39 ein- und ausgeschaltet, mit Ausnahme des Zustands „RF-Idle Ring", wenn der FLASH-Speicher ausgeschaltet ist, und mit Ausnahme der Zeiten (in den Tabellen nicht angegeben), wenn er Funktionen des ROM-Typs ausführt. Der FLASH-Speicher 40 zur Verwendung während des Reset-Zustands eingeschaltet, da er das Repository für Daten ist, die zur Initiierung des Betriebs der Teilnehmereinheit benötigt werden, wenn diese in Betrieb geht oder falls es durch bestimmte Fehler notwendig wird, die Einheit ausgehend von bekannten Parametern neu zu starten. Der FLASH-Speicher 40 ist etwa viermal so groß wie der RAM 39, und er hat etwa ein Drittel der Geschwindigkeit des RAM 39 und verbraucht etwas weniger Energie. Der FLASH-Speicher wird in vorteilhafter Weise vom DSP 19 als RAM genutzt, um auf eine nach dem Stand der Technik bereits bekannte Weise Programmabschnitte für die meisten nicht zeitkritischen Steuerungsaufgaben auszuführen. Ein Beispiel ist die Teilnehmer-Steuerschleife, die FLASH RAM verwendet, um eine Statussteuerroutine auszuführen, um die Aufgabenverarbeitung zu synchronisieren, wodurch es der Teilnehmereinheit ermöglicht wird, entsprechend der Darstellung in 6 von Zustand zu Zustand zu wechseln. Während dieser Ausführung (in den Tabellen nicht dargestellt) ist der schnelle RAM-Speicher 39 effektiv abgeschaltet, da selten zum Schreiben von Daten darauf zugegriffen wird, während stattdessen der langsamere und weniger Energie verbrauchende FLASH RAM werden wird. Die vorstehend beschriebene besondere DSP-Schaltung zur Verwendung als DSP 19 hat einen programmierbaren Wartezustandsgenerator, der entsprechend der Beschreibung im Patent für Critchlow die Verwendung von langsamerem oder schnellerem Speicher an unterschiedlichen Speicherstandorten ermöglicht.
  • 7 zeigt die in 1A wiedergegebene FIFO-Logikschaltung detaillierter, um die Einführung eines Stromverbrauchsbefehls in der Rückwärtsrichtung an der bidirektionalen Schaltung 29 zum ADC 22 darzustellen. Wie vorstehend erwähnt wurde, ist der ADC in vorteilhafter Weise ein handelsüblicher Schaltungs-Chip, der eine steuerbare interne Abschaltfunktion aufweist und der zum Empfang bestimmter Befehle seiner Steuerbefehle über seinen digitalen Ausgangs-Port eingerichtet ist. Zusätzlich führen die in 7 wiedergegebenen Schaltungen andere Funktionen aus, um die Verarbeitungslast für den DSP 19 zu mindern und um dadurch seine Verarbeitungszeit zu reduzieren, sodass er sich selbst schneller in Leerlauf-Zeitschlitzen abschalten kann, um Energie zu sparen.
  • Der ADC 22 erzeugt eine m-Bit-Offset-Ausgabe, doch der DSP 19 erfordert zur Verarbeitung ein n-Bit-2's-Complement-Wortformat. In 7 ist der Übergang zwischen den beiden Wortformaten erfolgt, wobei m beispielhaft als zehn und n beispielhaft als sechzehn wiedergegeben ist. Bei der binären 10-Bit-Offset-Ausgabe vom ADC 22 an der Schaltung 29 wird das Vorzeichenbit in Abhängigkeit vom binären Zustand des höchstwertigen Bits (MSB) von einem GS-Offset-Register 167, das einen 11-Bit-Offset-Korrekturwert aufnimmt, der programmgesteuert vom DSP 19 geladen wird, in einem EXKLUSIV-ODER-(EXOR)-Gate 166 invertiert oder nicht. Die restlichen zehn Bits aus dem Register 167 werden durch einen Addierer 168 additiv mit den Datenbits kombiniert, um 2's-Complement-Wörter zu bilden. Vier-Wörter-Gruppen von Summenwörtern, d. h. Offset-korrigierte 2's-Complement-Daten vom Addierer 168 werden durch einen Demultiplexer-Schalter 169 zu dem einen oder dem anderen der beiden Mehrwort-Schieberegister 170 und 171 geleitet, die als alternierender Puffer für den Datenfluss zum DSP 19 betrieben werden, wobei das Register 170 geladen wird, während das Register 171 entladen wird, und umge kehrt. Ein Multiplexer-Schalter 172 wählt eine registrierte Gruppe von Wörtern zur Beaufschlagung eines Schiebe- und Vorzeichenerweiterungs-Gate-Netzwerks 173. Ein „Read Strobe"-Signal an einer Leitung 176 initiiert das Auslesen eines neuen ADC-Samples zur Verarbeitung durch den DSP 19, und dieses Signal wird über eine Weiterleitungs-Steuerschaltung 177 mit dem Steuerschalter 169 und über einen Inverter 178 mit dem Schalter 172 gekoppelt.
  • Die Schaltung 177 stellt auch eine Ausgabe an einer Schaltung 179 für die FIFO-Register bereit, um das Auslesen von Wörtern aus einem der Register 170 oder 171 freizugeben und um die restlichen Wörter in dem betreffenden Register darin entsprechend weiterzubewegen. Die Ausgabe des FIFO-Puffers wird in dem Gate-Netzwerk 173 verschoben und mit Vorzeichen erweitert, um die 10-Bit-Daten in das 16-Bit-Format umzusetzen, das zur Verarbeitung im DSP 19 verwendet wird. Das höchstwertige Bit der zehn Daten-Bits wird durch vier Gates einer Untergruppe 186 des Netzwerks 173 beaufschlagt, um als die vier höchstwertigen Bits des vom DSP ausgelesenen 16-Bit-Worts wiederholt zu werden. Alle zehn Bits des ADC-Samples werden auch durch entsprechende Gates von separaten Gates gekoppelt, die schematisch als nur ein Gate 187 dargestellt sind, um die nächsten zehn niedrigstwertigen Bits des vom DSP gelesen 16-Bit-Worts zu werden. Die beiden niedrigstwertigen Bits des 16-Bit-DSP-Worts werden durch geerdete Eingänge an den beiden Gates einer Gate-Untergruppe 188 auf null gesetzt. Ein DSP-"Read Strobe"-Signal an der Schaltung 180 von der Steuerschaltung 177 gibt ebenfalls die Gates 186–188 frei, um Daten an den in 1 wiedergegebenen DSP-Bus 42 zu koppeln. Ein „Ready Output"-Signal wird von einer Schaltung 177 an einer Leitung 181 gekoppelt, um dem DSP 19 zu signalisieren, wenn eine neue Gruppe von Datenwörtern zum Auslesen ansteht. Das Signal der Leitung 176 wird über eine Schaltung 30 neben Signalen an den Leitungen 182 und 183 auch verwendet, um den Betrieb des ADC 22 zu steuern.
  • Der ADC 22 wird zum Loopback-Betrieb und während eines Empfangs-Zeitschlitzes eingeschaltet. Er erhält somit am Ende des Rücksetzvorgangs und am Ende des Zeitschlitzes vor einem Empfangs-Zeitschlitzes einen Einschaltbefehl, und er erhält am Ende des Loopback-Betriebs und am Anfang des auf einen Empfangs-Zeitschlitz folgenden Zeitschlitzes einen Abschaltbefehl. Ein Mehr-Bit-Befehlswort für den ADC 22, das vom DSP 19 über die Steuerlogikschaltungen 32 und eine Verbindung 43 gekoppelt wird, wird in Abhängigkeit von einem DSP-Schreibsignal an einer separaten Eingangsleitung 190 während eines Leerlauf-Zeitschlitzvorgangs der Teilnehmereinheit 10 in ein Register 189 geladen. Dieses Befehlswort steuert mehrere Aspekte des Betriebs des ADC 22, doch die Bits, die die Steuerung des Stromverbrauchs regeln, sind hier von hauptsächlichem Interesse. Die MSB-Ausgabe vom Register wird über einen Inverter 191 mit dem AND-Gate 192 gekoppelt. Am Ende eines Leerlauf-Zeitschlitzes vor einem Empfangs-Zeitschlitz aktiviert ein Prozessorsignal an der Leitung 183 das Gate 192, und seine Ausgabe bewirkt, dass ein Gate 193 das Befehlswort vom Register 189 an die bidirektionale Schaltung 29 koppelt, die zu diesem Zeitpunkt im Ruhezustand ist. Die Stromsteuer-Bits in diesem Befehl bewirken das Einschalten des ADC 22. Ein ähnlicher Vorgang zu Beginn eines Leerlauf-Zeitschlitzes, der auf einen Empfangs-Zeitschlitz folgt, bewirkt das Abschalten des ADC 22. Entsprechend steuern ähnliche Vorgänge am Anfang und am Ende des Loopback-Betriebs das Einschalten bzw. Ausschalten zu den betreffenden Zeiten. Eine Leitung 196 wird mit einem Einschalt-Reset-Signal beaufschlagt, um das Register 189 zur Vorbereitung auf den normalen Betrieb zu löschen.
  • 8 stellt die Auswahllogik des Taktsignals dar, die Teil der in 1A wiedergegebenen Steuerlogikschaltungen 32 ist. Die Taktauswahllogik wird verwendet, um Taktsignale für mehrere Schaltungskomponenten der Teilnehmereinheit 10 zur Steuerung des Stromverbrauchs ein- und auszuschalten. Während des Leerlaufs, d. h. während der in 6 wiedergegebenen Zustände 163 (RF-Idle On-hook) [sic] und 158 (RF-Idle Ring) und während des Zustands 157 (RF-Idle On-hook), wenn viele Schaltungskomponenten der Teilnehmereinheit 10 abgeschaltet sind, erfassen Zeitgeberschaltungen in der Steuerlogik 32 Frame, Slot und Bit-Timing. Zwei dieser für die Erfindung relevanten Taktsignalsteuerungen sind in 8 wiedergegeben.
  • Ein Reset-Signal an einer Leitung 195 setzt ein Register 197 beim Einschalten zurück. Ein CLK_CTR_N-Adress-Bit von einem Adress-Decoder (nicht dargestellt) in den Schaltungen 32 aktualisiert das Register 197 mit einem Datenwort von einer Schaltung 194 vom Bus 42. Das Wort steuert die Zustände des Ausgangstaktsignals über die Steuerung der Verwendung einer frequenzgeteilten Version eines von der in 2 wiedergegebenen Zeitgeber- und Steuerlogik 16 an der Leitung 123 empfangenen Taktsignals. Das Register hat beispielsweise eine 7-Bit-Kapazität, wobei die Bits Q2-Q5 für die Erfindung von Interesse sind.
  • Ein Taktsignal (z. B. 43,52 MHz) wird von der in 2 wiedergegebenen Zeitgeber- und Steuerlogik 16 an Leitung 123 beaufschlagt. Diese Leitung verläuft zu einem Eingang von jedem der beiden Multiplexer 198 und 199. Jeder Multiplexer wird von den binären Signalzuständen an einem Paar Steuerleitungen vom Ausgang des Registers 197 gesteuert. Steuersignalkombinationen, die jeden Multiplexer-Eingang auswählen, sind am Multiplexer neben dem betreffenden Eingang gekennzeichnet. Die Multiplexer 198 und 199 haben jeweils ebenfalls zwei weitere Eingänge, die mit der Masse der elektrischen Schaltung verbunden sind. Die Leitung 123 ist auch über eine Halbierungsschaltung 200 mit einem anderen Eingang von jedem der Multiplexer 198 und 199 verbunden.
  • Ein Leitungspaar 201 verbindet die Bits Q2 und Q3 des Registers 197 mit dem Multiplexer 198, der sowohl den FIR-Abschnitt 33 als auch den INT-Abschnitt 34 der DDF ASIC 20 mit Taktsignalen beaufschlagt. Wenn diese beiden Bits entweder 00 oder 01 sind, wird eine Masse (kein Takt) beaufschlagt, und der FIR-Abschnitt 33 und der INT-Abschnitt 34 werden entsprechend der vorstehenden Beschreibung abgeschaltet. Falls diese beiden Bits 10 sind, wird mit der Taktfrequenz an Leitung 123 der Takt des FIR-Abschnitts beaufschlagt, um den FIR-Abschnitt 33 und den INT-Abschnitt 34 einzuschalten, und wenn die beiden Bits 11 sind, wird der FIR-Takt mit der niedrigeren, d. h. der halbierten, Taktfrequenz von der Teilungsschaltung 200 weitergeleitet. Im letzteren Fall sind FIR und INT eingeschaltet, aber nur mit der halben Taktfrequenz, sodass sie mit beim Betrieb mit signifikant geringerem Stromverbrauch arbeiten. Die Verfügbarkeit der niedrigen Taktrate zur Auswahl durch das Programm bedeutet vorteilhafte Flexibilität, da der Betrieb in einigen Ländern nicht die höhere Taktrate für diese Schaltungskomponenten erfordert.
  • Auf ähnliche Weise sind die Bits Q4 und Q5 des Registers 197 mit dem Steuer-Multiplexer 199 verbunden, um zu bewirken, dass der Takt zur DDF ASIC 20 abge schaltet oder mit voller Rate eingeschaltet oder mit halber Rate eingeschaltet wird, um den Betrieb des DIF-Abschnitts zu steuern sowie um dadurch sein Stromverbrauchsniveau zu steuern.
  • 9 gibt eine Form des Ruhezustands-Timers und des Weckteils der in 1A dargestellten Steuerlogikschaltungen 32 wieder. Diese Schaltung kooperiert mit dem DSP 19, wobei eine Zeitabschaltung eines vorbestimmten Intervalls erfolgt, während dessen des DSP in seinem abgeschalteten Betriebsmodus "ruhen" kann. Zuvor wurde angemerkt, dass der DSP 19 ein handelsüblicher digitaler Signalprozessor ist, der einen eingebauten Abschaltmodus aufweist, in den er bei der Ausführung einer Leerlaufanweisung eintritt, z. B. am Anfang eines in 6 wiedergegebenen Zustands 157 (RF-Idle On-hook), wenn die Teilnehmereinheit über mindestens drei aufeinander folgende Zeitschlitze im Ruhezustand sein wird. Zu diesem Zeitpunkt sendet das DSP-Programm über den Datenbus 42 eine Notiz an die Steuerlogikschaltungen 32, die meldet, dass es in den Ruhezustand geht, und die Meldung enthält ein Datenwort zur Ruhelänge und ein „Write Strobe"-Signal. Im Ruhe- oder Leerlaufmodus kann der DSP 19 die Betriebspunktinformationen seines Programms erhalten, z. B. im RAM 39, die für den Neustart und für die Reaktion auf einen Weck-Interrupt benötigt werden.
  • Mit der Notizmeldung wird an einer bit-parallelen Schaltung 240 ein Ruhelängen-Register 202 gemeinsam mit dem vorstehend erwähnten „Write Strobe"-Signal an der Leitung 241 beaufschlagt, um dem Register das Laden des Meldungsworts zu ermöglichen. Dieses Freigabesignal startet auch den Betrieb einer Reihe von bistabilen D-Typ-Schaltungen 203, 206, 207 und 208 (d. h. Flip-Flops), die mit den AND-Gates 209, 210 und 211 kooperieren, um einen Ruhelängenzähler 212 zu aktivieren, der den Wert vom Register 202 lädt und bis zu diesem Wert zählt. Der Zähler 212 wird durch eine hohe Taktrate angetrieben (beispielsweise 3,2 MHz), um dem DSP eine hoch auflösende Steuerung der Dauer seines Ruheintervalls zu geben. Eine Schaltung 204 liefert dieses Taktsignal für den Zähler 212 und für andere Schaltungskomponenten mit einem clk3_2-Eingang. Die vorstehend erwähnten Flip-Flops und die zugeordneten Gates synchronisieren den Start des Zählvorgangs, sodass er im Anschluss an das Laden des Ruhelängenworts und des Zeitschlitz-Start signals an Leitung 247 mit dem ersten 3,2-MHz-Taktimpuls nach einem 16-kHz-Empfangs- oder Select-Taktimpuls an einer Leitung 242 beginnt. Wenn ein vollständiger Zählzustand erreicht ist, löst die Zählausgabe des Zähleranschlusses einen D-Typ-Flip-Flop 213 aus, und seine invertierte Ausgabe wird durch ein OR-Gate 216 mit einem Eingang eines AND-Gates 217 gekoppelt. Die invertierte Ausgabe des Flip-Flops 213 wird auch zurück gekoppelt, um das AND-Gate 211 zu steuern, das von einem Einschalt-Reset-Signal an Leitung 222 von einem DSP-gesteuerten ASIC-Register aktiviert worden war, um die Flip-Flops 203, 206, 207 und 208 zurückzusetzen.
  • Vor dem Eintritt in seinen Ruhezustand stellt der DSP 19 auch ein Ladefreigabe-Signal an einer Leitung 243 und ein 3-Bit-Wort an den Schaltungen 244 und 245 für ein 3-Bit-Interrupt-Steuerregister 218 bereit. Dieses Wort und die beiden OR-Gates 216 und 219 und das AND-Gate 217 kooperieren, um einen Weck-Timer-Interrupt und/oder einen Gabel-Status-Interrupt oder keinen dieser Interrupts auszuwählen. Die durch die drei Bits im Register 218 wiedergegebenen Informationen schließen eine Freigabe für einen Weck-Interrupt ein (ENA_WAKEUP_NMI_N), sowie eine Freigabe für einen Interrupt bei erkanntem Zustand „Abgenommen" (ENA_OFF_HOOK_NMI_N) und ein Bit, das bestimmt, ob ein Gabel-Status-Signal an einer Leitung 224 von einer SLIC-Ausgangsleitung 69 über die DSP ASIC 20 invertiert werden soll oder nicht, z. B. wenn der DSP im Ruhezustand ist. Diese Umkehrmöglichkeit ermöglicht die Verwendung invertierter oder nicht invertierter SLIC-Ausgaben zur Flexibilität bei der Möglichkeit, unterschiedliche SLIC-Schaltungen zu verwenden, und sie bietet auch die Flexibilität, in Abhängigkeit entweder vom „Abgenommen"-Zustand oder vom „Aufgelegt"-Zustand der Telefoneinrichtung des Teilnehmers einen Gabel-Status-Interrupt zu erzeugen zu können. Dieses Weck-Interrupt-Freigabesignal wird durch das OR-Gate 216 mit dem zuvor erwähnten Eingang des AND-Gates 217 gekoppelt. Das „Abgenommen"-Interrupt-Freigabesignal wird durch ein OR-Gate 219 mit einem anderen Eingang des AND-Gates 217 gekoppelt. Mit dem Gabel-Status-Signal von der Leitung 224 wird gemeinsam mit dem invertierten Steuer-Bit vom Register 218 ein Eingang eines EX-OR-Gates 230 beaufschlagt. Dieses Gabel-Status-Signal wird auch direkt als Ausgabe der in 9 wiedergegebenen Schaltung beaufschlagt, und es geht von dort direkt in ein Statusregister der DDF ASIC 20, das vom DSP 19 lesbar ist. Die Ausgabe des Gates 230 wird über eine Entprellschaltung 221 sowohl direkt mit einem Ausgangsanschluss 225 der in 9 wiedergegebenen Schaltung als auch über das OR-Gate 219 mit dem Gate 217 gekoppelt. Die Entprellschaltung 221 empfängt an Leitung 236 ein Taktsignal mit einer Periode (beispielsweise 1,5 ms), die mit dem prelltransienten Intervall des Signals vom Gate 220 vergleichbar ist. Die Ausgabe des Gates 217 ist das Weck-Interrupt-Signal, und es wird über die in 1 wiedergegebene Schaltung 52 zum DSP 19 zurückgeleitet. Eine echte Ausgabe des Flip-Flops 207 wird als Ruhestatusindikator an einer Leitung 246 bereitgestellt, die zum Lesen durch den DSP 19 zur Verfügung steht, um zu erkennen, ob der Zähler 212 zum Laden des Ruhelängenworts freigegeben worden ist oder nicht. Das vorstehend erwähnte Einschalt-Reset-Signal an Leitung 222 aktiviert das Gate 211 und setzt das Register 218, den Zähler 212 und den Flip-Flop 213 zurück.
  • 10 ist ein Teil der Steuerlogikschaltungen 32, und es ist eine Schaltung zum Erzeugen von sowohl hoch- als auch niederfrequenten Signalen zum Steuern einer in 11 wiedergegebenen programmierbaren Klingelschaltung und zum Ein- und Ausschalten dieser hoch- und niederfrequenten Signale in den in 6 wiedergegebenen Klingelfunktionsschleifen, gesteuert durch eine Basisstation. Das heißt, dass die Basisstation regelt, wann das Klingeln beginnen soll, und dass sie ferner die Rufton-Ein- und Rufton-Aus-Kadenz regelt, beispielsweise die zuvor erwähnte Kadenz mit 2 s EIN und 4 s AUS. Der DSP 19 weist anschließend direkt die Steuerlogikschaltungen 32 an, wann ihr RINGENA-Signal für jeden „2 s EIN"-Teil der Kadenz hoch gesetzt werden soll, um die in 10 wiedergegebenen Schaltungskomponenten zu steuern, was im Folgenden beschrieben wird.
  • Beispielsweise empfängt ein Zwölf-Bit-Register 231 ein Ladesignal an einer Leitung 227 und einen Ladewert an einer 12-Bit-Schaltung 228, und zwar beide vom DSP 19. Wenn ein 12-Bit-Zähler 234 durch die Rückkopplung seines Ausgangs mit. einem Ladeeingang und durch eine Freigabeeingabe von einer „Divide-by-32"-Schaltung 249 aktiviert ist, tastet er die Wertausgabe des Registers 231 ab. Der Wert im Register 231 bestimmt zum Teil die gewünschte endgültige Ruftonfrequenz. Dieser Wert wird beispielsweise wie im Folgenden beschrieben bestimmt. Ladewert = 4096 – n, mit n = 2500/(2·Klingelfrequenz).
  • Beispiel zur Erzeugung einer Klingelfrequenz von 20 Hz: n = 2500/(2·20) = 62,5 Ladewert = 4096 – 62,5 = 4033,5.
  • Wenn der Zähler 234 dafür aktiviert ist, zählt er ab dem Ladewert. Taktsignale, die auf eine im Folgenden beschriebene Weise bestimmt werden, aktivieren sowohl den Zähler 234 als auch einen D-Typ-Flip-Flop 237, der an seinem Dateneingang die Zählausgabe des Zähleranschlusses abtastet. Eine Halbierungsschaltung 238 teilt die Ausgabe der Flip-Flop-Schaltung 237 auf die gewünschte Klingelfrequenz. Ein Eingang eines AND-Gates 239 wird mit der Ausgabe der Teilungsschaltung 238 beaufschlagt.
  • Ein Taktsignal mit einer vom DSP-Programm wählbaren hohen Steuerfrequenz für die in 11 wiedergegebene Klingelschaltung wird an einer Leitung 240 aus Taktsignalen bereitgestellt, die von den in 1A wiedergegebenen Steuerlogikschaltungen 32 abgeleitet sind. Dieses Taktsignal hat in vorteilhafter Weise eine Frequenz, die um etwa drei Größenordnungen höher ist als die Klingelsignalfrequenz in der Ausgabe der Teilungsschaltung 238. Bei einem dargestellten Beispiel war die Taktfrequenz an Leitung 240 5 V bei 80 kHz, während die Ausgabe der Klingelsignalfrequenz von der Teilungsschaltung 238 5 V bei etwa 20 Hz war.
  • Mit dem Taktsignal von Leitung 240 wird der Taktzähler 234 beaufschlagt, und auch Eingänge einer „Divide-by-32"-Schaltung 249 und eines AND-Gates 248 werden damit beaufschlagt. Der Zähler 234 wird vom Ausgang der „Divide-by-32"-Schaltung 249 aktiviert, um 1/32 der Zeit zu zählen, d. h. bei 2500 Hz. Der 80-kHz-Takt taktet auch den Flip-Flop 237, um die Zählausgabe des Anschlusses des Zählers 234 zu synchronisieren. Ein RINGENA-Signal von einem DSP-gesteuerten ASIC-Register aktiviert die AND-Gates 248 und 239, sodass jedes Gate seine entspre chende 80-kHz- und 20-Hz-Ausgabe in Bursts erzeugt, die mit der Frequenz der Klingelkadenz auftreten.
  • Somit hat die niederfrequente Klingelsignalausgabe vom Gate 239 eine vom DSP-Programm bestimmte Frequenz als Funktion sowohl lokaler Erfordernisse bezüglich des Installationsorts der Teilnehmereinheit als auch der Taktfrequenz, mit der die Leitung 240 beaufschlagt wird.
  • 11 gibt die Klingelschaltung 58 wieder. Der Zweck dieser Schaltung ist der Empfang von zwei programmierbaren Frequenzsignalen – einem Klingelsteuersignal und einem Klingelfrequenzsignal – mit einem logischen Signalpegel (z. B. 5 V) und darauf aufbauend die Entwicklung eines WS-Klingelsignals mit relativ hoher Spannung (z. B. 100 V). Ein hochfrequentes Klingelsteuersignal (von dem in 10 wiedergegebenen Gate) mit niedriger Spannung (z. B. 80 kHz bei 5 V) wird mit dem Eingang eines Operationsverstärkers 251 gekoppelt, in dem die Signalleistung erhöht wird. Der Verstärker 251 verbraucht wesentlich mehr Strom, wenn er durch das 80-kHz-Eingangssignal von Leitung 70 betrieben wird, als er verbraucht, wenn dieses Signal von dem in 10 wiedergegebenen RINGENA-Signal abgeleitet wird. Die Ausgabe des Verstärkers wird durch einen Kondensator 252 als bipolares Niederspannungssignal mit einem Anschluss der Primärwicklung eines hochfrequenten Aufwärtstransformators 253 WS-gekoppelt, dessen anderer Anschluss geerdet ist. Die Verwendung eines hochfrequenten Signals und eines Transformators ergibt einen zweckmäßig kleinen Footprint für die Klingelschaltung. Der Transformator erhöht in vorteilhafter Weise die Signalamplitude um einen Faktor von etwa 20, und mit der Spannung der Sekundärwicklung wird eine negative Spannung von einer Stromversorgung 256 überlagert, wie z. B. der -48-V-Pegel am Ausgang der Umsetzer 9. Ein Anschluss der Sekundärwicklung ist mit diesem -48-V-Punkt verbunden, und der andere ist mit separaten, gegensätzlich gepolten Gleichrichterdioden 257 und 258 verbunden. Die Dioden sind über einen von zwei fotoleitenden Diodenschaltern – einen normalerweise geöffneten Schalter 259 bzw. einen normalerweise geschlossenen Schalter 260 – separat mit der B-Ader (Widerstand 63 in 1A) und anschließend mit der Telefoneinrichtung des Teilnehmers gekoppelt. LEDs der Schalter 259 und 260 sind separat seriell mit einem Widerstand 261 und zwischen einer positiven Spannungsversorgung 263 und Masse mit einem Kollektor-Emitter-Pfad eines PNP-Transistors 262 verbunden. Das Klingelsignal vom Gate 239 in 10 wird durch einen Widerstand 266 über dem Basis-Emitter-Übergang des Transistors 262 beaufschlagt. Wenn das Klingelsignal niedrig ist, leitet der Transistor 262 nicht, der Schalter 260 ist in seinem normalen geschlossenen Zustand, und die Diode 258 leitet. Wenn das Klingelsignal hoch ist, leitet der Transistor 262, der Schalter 259 leuchtet und schließt, der Schalter 260 leuchtet und öffnet, und die Diode 257 leitet.
  • Ein Kondensator 268 ist zwischen der negativen Versorgungsspannung 256 und der B-Ader angeschlossen, um als Tiefpass-Glättungsfilter zu wirken, sodass die 80-kHz-Frequenzkomponente parallel zum Transformator 253 zurückgeleitet wird. Ein Widerstand 267 ist angeschlossen, um als Entladungswiderstand für den Kondensator zu wirken. Da die A-Ader der in 1A wiedergegebenen Teilnehmerschleife an Masse liegt, steht an der Teilnehmerschleife ein im Wesentlichen rechteckiges Klingelsignal mit einer Frequenz an, bei der der Transistor 262 von dem Klingelsignal aus 10 geschaltet wird, wobei die Amplitude vom Verstärker 251 und vom Transformator 253 festgelegt wird. Bei einer Ausführungsform erzeugten ein 80-kHz-5-V-Signal, mit der der Verstärker 251 beaufschlagt wird, und ein 20-Hz-5-V-Signal, mit dem der Transistor 262 beaufschlagt wird, ein WS-Klingelsignal an der Schleife mit der in 11 wiedergegebenen B-Ader.
  • Die Ausgangsfrequenz des Klingelsignals ist programmierbar, da sie über die Änderung des Ladewerts geändert werden kann, der vom DSP 19 in 1B für das Register 231 in 10 bereitgestellt wird. Die Klingelkadenz folgt einem beliebigen Format, das in dem in 10 wiedergegebenen RINGENA-Signal programmiert ist. Die Steuersignalfrequenz des Ruftons muss lediglich hoch genug für einen effizienten Betrieb des Hochfrequenztransformators 253 sein. Da das Steuersignal des Ruftons entsprechend der Beschreibung in Zusammenhang mit 10 vom RINGENA-Signal ein- und ausgeschaltet wird, wird der Verstärker 251 während jedes AUS-Abschnitts der Klingelkadenz durch das Fehlen eines Eingangssignals in dem betreffenden Intervall ausgeschaltet.
  • Beschrieben wurden ein System und ein Verfahren zum Erhalt der Betriebsleistung in einer Teilnehmereinheit zur Bereitstellung von Kommunikationsvorgängen über eine Funkverbindung zwischen Telefonieeinrichtung des Teilnehmers und einer Basisstation, die in vorteilhafter Weise mit dem öffentlichen leitungsgebundenen Telefonnetz verbunden ist. Die Einsparung wird auf verschiedene Wege erzielt, wobei ein Weg darin besteht, für jeden Zeitschlitz eines TDMA-Frames in jedem Zustand des Betriebs der Teilnehmereinheit ausgewählte Schaltungskomponenten der Teilnehmereinheit zu definieren, die für die Signalverarbeitung in dem betreffenden Zeitschlitz nicht erforderlich sind, und die betreffenden Schaltungskomponenten bei jedem Auftreten dieses Zeitschlitzes und Betriebszustands abzuschalten. Die Abschaltung erfolgt auf verschiedene Weisen einschließlich des tatsächlichen Ein- und Ausschaltens der Stromversorgung der Schaltung, oder bei CMOS-Schaltungskomponenten über die Steuerung ihrer Taktversorgung oder ihrer Eingangssignalversorgung, oder durch das Entfernen eines Auswahlsignals einer Schaltungskomponente, oder durch die Reduzierung des Eingangssignals einer Schaltungskomponente, die viel Energie verbraucht, wenn ihr Eingangssignal hoch ist. Zusätzlich werden ausgewählte Betriebsfunktionen, die von relativ viel Energie verbrauchenden Schaltungskomponenten ausgeführt werden, auf relativ wenig Energie verbrauchende Schaltungskomponenten verlagert, um bei den viel Energie verbrauchenden Schaltungskomponenten mehr Gelegenheiten zum Abschalten zu ermöglichen.
  • Obwohl die Erfindung anhand einer besonderen veranschaulichenden Ausführungsform beschrieben wurde, sind andere Ausführungsformen und Abänderungen für Fachleute auf diesem Gebiet ersichtlich.

Claims (11)

  1. Verfahren zum Senken des Energieverbrauchs in einer drahtlosen Teilnehmereinheit (10) mit mehreren Verstärkern (90, 97, 99, 100, 101, 103, 107, 112, 116, 117, 130, 141, 150), wobei das Verfahren umfasst: Ausweisen, und zwar für jeden von mehreren Betriebszuständen, einer Teilgruppe von Verstärkern (90, 97, 99, 100, 101, 103, 107, 112, 116, 117, 130, 141, 150), die zur Signalverarbeitung während jedes Zustands erforderlich sind; Bestimmen des Betriebszustands der Teilnehmereinheit (10) aus den ausgewiesenen Zuständen; selektives Abkoppeln oder Halten des Abkopplungszustands eines Versorgungsstroms zu den Verstärkern, die sich nicht in der Teilgruppe der Verstärker befinden, die zur Signalverarbeitung in dem bestimmten Zustand erforderlich sind, und die zur Verarbeitung von Nachrichtensignalen in zumindest einem anderen Zustand erforderlich sind, wobei die selektive Abkopplung in aufeinanderfolgenden Zeitrahmen während Zeitschlitzen erfolgt, in denen die abgekoppelten Verstärker nicht zur Signalverarbeitung in dem bestimmten Zustand erforderlich sind, wodurch Energie gespart wird, indem der Versorgungsstrom zu den Verstärkern selektiv abgekoppelt wird, die für den bestimmten Zustand nicht erforderlich sind; und wobei die Teilnehmereinheit (10) unter Nutzung von Empfangs- und Sendezeitschlitzen in sich wiederholenden Rahmen kommuniziert und die Betriebszustände sich zum Teil durch einen Sende- oder Empfangszeitschlitz unterscheiden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, darüber hinaus dadurch gekennzeichnet, dass die Energieabschaltung während Zeitschlitzen erfolgt, die sich während der aufeinanderfolgenden Zeitrahmen wiederholen, in denen die Zeitschlitze vorkommen.
  3. Drahtlose Teilnehmereinheit (10), die Folgendes umfasst: mehrere Verstärker (90, 97, 99, 100, 101, 103, 107, 112, 116, 117, 130, 141, 150); Einrichtungen zum Ausweisen, und zwar für jeden der mehreren Betriebszustände, einer Teilgruppe von Verstärkern (90, 97, 99, 100, 101, 103, 107, 112, 116, 117, 130, 141, 150), die zur Signalverarbeitung während jedes Zustands erforderlich sind; Einrichtungen zum Bestimmen eines Betriebszustands der Teilnehmereinheit aus den ausgewiesenen Zuständen; Einrichtungen zum selektiven Abkoppeln oder Halten des Abkopplungszustands eines Versorgungsstroms zu den Verstärkern, die sich nicht in der Teilgruppe der Verstärker befinden, die zur Signalverarbeitung in dem bestimmten Zustand erforderlich sind, und die zur Verarbeitung von Nachrichtensignalen in zumindest einem anderen Zustand erforderlich sind, wobei die selektive Abkopplung in aufeinanderfolgenden Zeitrahmen während Zeitschlitzen erfolgt, in denen die abgekoppelten Verstärker nicht zur Signalverarbeitung in dem bestimmten Zustand erforderlich sind, wodurch Energie gespart wird, indem der Versorgungsstrom zu den Verstärkern selektiv abgekoppelt wird, die für den bestimmten Zustand nicht erforderlich sind; und wobei die Teilnehmereinheit unter Nutzung von Empfangs- und Sendezeitschlitzen in sich wiederholenden Rahmen kommuniziert und die Betriebszustände sich zum Teil durch einen Sende- oder Empfangszeitschlitz unterscheiden.
  4. Teilnehmereinheit nach Anspruch 3, darüber hinaus dadurch gekennzeichnet, dass die Energieabschaltung während Zeitschlitzen erfolgt, die sich während der aufeinanderfolgenden Zeitrahmen wiederholen, in denen die Zeitschlitze vorkommen.
  5. Teilnehmereinheit (10) nach Anspruch 3, wobei die selektive Abkopplungseinrichtung für jeden Verstärker (90, 97, 99, 100, 101, 103, 107, 112, 116, 117, 130, 141, 150) einen Transistor umfasst, der zwischen eine Versorgungsstromquelle und diesen Verstärker geschaltet ist, wobei dieser Transistor selektiv Strom aus der Versorgungsstromquelle zu diesem Verstärker leitet.
  6. Teilnehmereinheit (10) nach Anspruch 5, wobei jeder Transistor (90, 97, 99, 100, 101, 103, 107, 112, 116, 117, 130, 141, 150) einen Basiseingang hat, wobei der Transistor selektiv im Ansprechen auf den Empfang eines bestimmten DC-Signals am Basiseingang leitet.
  7. Drahtlose Teilnehmereinheit (10) nach Anspruch 3, mit mehreren Betriebszuständen, wobei die Teilnehmereinheit umfasst: einen Verstärker, der nur zur Signalverarbeitung von Nachrichtensignalen während ausgewiesener Zustände der mehreren Zustände erforderlich ist; einen digitalen Signalprozessor zum Erzeugen eines Steuersignals, wobei das Steuersignal angibt, ob die Teilnehmereinheit zur Signalverarbeitung in den ausgewiesenen Zuständen arbeitet; und einen Transistor, um einen Versorgungsstrom im Ansprechen auf das erzeugte Steuersignal selektiv zum Verstärker zu leiten, wobei das selektive Leiten dazu erfolgt, Versorgungsstrom zu dem Verstärker abzukoppeln, der zur Signalverarbeitung während der ausgewiesenen Zustände in aufeinanderfolgenden Zeitrahmen während Zeitschlitzen erforderlich ist, die nicht für Signalverarbeitungsabläufe erforderlich sind, wodurch Energie gespart wird, indem der Versorgungsstrom zu den Verstärkern selektiv abgekoppelt wird, die für den bestimmten Zustand nicht erforderlich sind; und wobei die Teilnehmereinheit unter Nutzung von Empfangs- und Sendezeitschlitzen in sich wiederholenden Rahmen kommuniziert und die Betriebszustände sich zum Teil durch einen Sende- oder Empfangszeitschlitz unterscheiden.
  8. Teilnehmereinheit nach Anspruch 7, darüber hinaus dadurch gekennzeichnet, dass das selektive Leiten während Zeitschlitzen erfolgt, die sich während der aufeinanderfolgenden Zeitrahmen wiederholen.
  9. Teilnehmereinheit (10) nach Anspruch 7, wobei, wenn das Steuersignal angibt, dass die Teilnehmereinheit in einem der ausgewiesenen Zustände arbeitet, der Transistor den Versorgungsstrom leitet; und wenn das Steuersignal angibt, dass die Teilnehmereinheit nicht in einem der ausgewiesenen Zustände arbeitet, der Transistor den Versorgungsstrom nicht leitet.
  10. Teilnehmereinheit (10) nach Anspruch 9, wobei der Transistor zwischen eine den Versorgungsstrom erzeugende Versorgungsquelle und den Verstärker geschaltet ist.
  11. Teilnehmereinheit (10) nach Anspruch 10, wobei der Transistor einen Basiseingang hat, der dazu ausgelegt ist, das erzeugte Steuersignal zu empfangen, und einen Widerstand, der an den Eingang angeschlossen ist.
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