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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Bereich elektronischer
Geräte,
insbesondere auf ein Funkkommunikationsgerät, das zwischen mindestens
zwei Funktionsweisen umschalten kann, wobei eine Funktionsweise
insbesondere einem reduzierten Stromverbrauch entspricht.
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Die
Erfindung findet insbesondere bei elektronischen Funkkommunikationsgeräten Anwendung,
die über
einen Betriebsmodus und einen Bereitschaftsmodus (oder „Standby" auf Englisch) verfügen. Die
vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf integrierte,
elektronische Funkkommunikationsgeräte, die tragbar sind oder über eine
geringe Autonomie verfügen,
typischerweise Endgeräte vom
Typ GSM (für „Global
System for Mobile Communications" auf
Englisch), PHS (für „Personal
Handy-Phone System" auf
Englisch) oder DECT (für „Digital
European Cordless Telecommunications" auf Englisch).
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Es
ist nämlich
bekannt, dass die Autonomie bei solchen Geräten ein gravierendes Problem
ist. Die Geräte
werden immer kleiner, was insbesondere dazu führt, das Baumaß der Batterien
einzuschränken.
Andererseits wünscht
man sich jedoch auch eine immer größere Autonomie.
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Zu
diesem Zweck werden üblicherweise zwei
Funktionsweisen definiert:
- – ein Bereitschaftsmodus, in
dem das Gerät
insbesondere einen externen Anruf erfassen kann;
- – ein
Betriebsmodus, der umgesetzt wird, wenn das Gerät benutzt wird, beispielsweise
für ein
Gespräch.
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Die
meiste Zeit befindet sich das Gerät im Bereitschaftsmodus. Es
ist daher wünschenswert, dass
in diesem Modus so wenig Strom wie möglich verbraucht wird, wobei
natürlich
gleichzeitig die Funktionen gewährleistet
sein müssen.
Mit dieser Absicht wurden bereits verschiedene Techniken vorgeschlagen.
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So
wird im japanischen Patent Nr. JP5091022 ein selektives Steuerungssystem
zur Versorgung der Schaltungen eines Funktelefons beschrieben, das
die Möglichkeit
zur Minimierung des Verbrauchs einer Batterie bietet, indem der
Inhalt eines Anrufs sofort bestätigt
und einer Funkmail- oder „Pager"-Funktion Priorität zugewiesen
wird. Diese Vorrichtung bezieht sich jedoch speziell auf die Prioritätsverwaltung
der „Pager"-Modulfunktionen.
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Durch
das Patent
EP 0 358 166 ist
außerdem eine
Technik zur Stromersparnis für
Funktelefone bekannt, die zwei Bereitschaftsmodi unterscheidet. Eine
intelligente Einheit (CPU) steuert die Stromversorgung der verschiedenen
Module selektiv in Abhängigkeit
von dem Pegel des empfangenen Identifikationssignals (ID). Für den ersten
Bereitschaftsmodus, der einem schwachen empfangenen Signal entspricht,
wird nur eine Verarbeitungsschaltung mit Strom versorgt. Im zweiten
Bereitschaftsmodus, der umgesetzt wird, wenn der erfasste Signalpegel
einen vordefinierten Wert überschreitet,
werden auch die Vorrichtungen zur Erfassung eines Identifikationssignals
(ID), das von einer Basisstation übertragen wird und dazu bestimmt
ist, dem Telefon das Vorhandensein der Basisstation zu melden, mit
Strom versorgt. Diese Vorrichtung und diese Stromsparmethode basieren
jedoch auf einer Analyse des empfangenen Signalpegels und einer
komplexen Steuerung mehrerer Bereitschaftsmodi.
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Im
Patent
US 5.054.052 wird
eine Schaltung beschrieben, die die Stromversorgung von Modulen, die
jeweils zwei Kanäle
eines Mobiltelefonsystems verarbeiten, selektiv steuert. Genauer
gesagt versorgt diese Schaltung entweder die Module zur Verarbeitung
eines Funkmail- oder Paging-Kanals oder die Module eines Übertragungskanals,
der Sprachsignale überträgt, mit
Strom. Diese Vorrichtung kann jedoch nur eingesetzt werden, wenn
das Telefon zwei Kanäle
und damit zwei verschiedene Übertragungsketten
nutzt, die mit zwei verschiedenen Frequenzen arbeiten.
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Diese
bekannten Lösungen
weisen daher zahlreiche Nachteile auf. Insbesondere erfordern sie die
permanente Stromversorgung eines Steuerungsmoduls (üblicherweise
der Mikroprozessor), der einen nicht zu vernachlässigenden Anteil am Gesamtstrom
verbraucht, während
das Hauptziel darin besteht, den Stromverbrauch zu reduzieren.
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Die
Erfindung hat insbesondere das Ziel, diesen Nachteil des gegenwärtigen Standes
der Technik zu beseitigen.
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Genauer
gesagt besteht ein erster Gegenstand der Erfindung darin, ein elektronisches
Gerät zu
bieten, wie z.B. ein Funkkommunikations-Endgerät, das zwischen mindestens
zwei Funktionsweisen, einem Bereitschaftsmodus und einem Betriebsmodus,
umschalten kann und dessen Autonomie im Vergleich zu den bekannten
Techniken erhöht
wird.
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Ein
weiterer Gegenstand der Erfindung besteht darin, ein solches Gerät zu bieten,
bei dem insbesondere der Stromverbrauch im Bereitschaftsmodus reduziert
ist.
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In
anderen Worten besteht ein Gegenstand darin, ein solches Gerät zu bieten,
das die Möglichkeit
bietet, die Autonomie der Batterien zu erhöhen.
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Ein
zusätzlicher
Gegenstand besteht außerdem
darin, ein solches Gerät
zu bieten, das nur in den Betriebsmodus umschaltet, wenn die Funktionsbedingungen
dies explizit erfordern.
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Diese
verschiedenen Gegenstände
sowie weitere, die in der folgenden Beschreibung deutlich werden,
werden gemäß der Erfindung
mit Hilfe eines elektronischen Geräts, insbesondere eines Funkkommunikationsgeräts erreicht,
das zwischen mindestens zwei Funktionsweisen umschalten kann:
- – einem
Betriebsmodus, der in der Hauptkette umgesetzt wird und dabei die
wesentlichen Funktionen des genannten elektronischen Geräts gewährleistet;
- – einem
Bereitschaftsmodus, in dem das elektronische Gerät auf ein Ereignis wartet,
das das Umschalten in den Betriebsmodus erforderlich macht;
wobei
das genannte elektronische Gerät
Bereitschaftsvorrichtungen mit geringem Stromverbrauch umfasst,
die anstelle der entsprechenden Hauptvorrichtungen in der genannten
Hauptkette aktiviert werden, wenn sich das genannte Gerät im Bereitschaftsmodus
befindet, wobei die Erfassung von außergewöhnlichen Ereignissen in den
vom Gerät
empfangenen Signalen gewährleistet
wird, so dass die genannte Hauptkette des genannten elektronischen
Geräts aktiviert
werden kann.
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Das
allgemeine Prinzip der Erfindung besteht somit darin, bestimmten
Funktionsweisen des Geräts
spezifische, dedizierte Vorrichtungen zuzuordnen, die weniger Strom
verbrauchen als die herkömmlicherweise
eingesetzten Ressourcen und die insbesondere die Analyse der vom
Gerät empfangenen
Signale ermöglichen.
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Diese
Funktionen müssen
vom Gerät
im Bereitschaftsmodus auf permanente Weise gewährleistet sein und sind daher
gemäß der Erfindung
in speziell für
diesen Bereitschaftsmodus vorgesehene Vorrichtungen integriert und
nicht in einen Teil der Vorrichtungen, die zum Betriebsmodus gehören.
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Es
ist darauf hinzuweisen, dass diese Methode für den Fachmann vollkommen neuartig
ist. Dieser wird nämlich
immer versuchen, die Anzahl der Bauteile eines Geräts zu verringern,
um sowohl den Stromverbrauch als auch die Kosten zu reduzieren. Dagegen
schlägt
die Erfindung den Einbau spezieller Zusatzvorrichtungen vor. Aufgrund
der Tatsache, dass diese gerade zur Erfüllung der Aufgaben des Bereitschaftsmodus
konzipiert sind, wird der Stromverbrauch jedoch erheblich eingeschränkt. Es
ist insbesondere nicht erforderlich, dass die Zentraleinheit, die
das Gerät
im Betriebsmodus steuert, im Gegensatz zu den herkömmlichen
Techniken mit Strom versorgt wird.
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In
anderen Worten werden nur die zur Ausführung der laufenden Funktionen
des Geräts
erforderlichen Vorrichtungen aktiviert, was eine Reduzierung der
eingesetzten Ressourcen und damit die Einschränkung des Stromverbrauchs ermöglicht.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsvariante
der Erfindung umfassen die genannten Bereitschaftsvorrichtungen
insbesondere Vorrichtungen zur regelmäßigen Analyse von Signalisierungsmeldungen,
die das genannte Gerät
empfängt.
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Auf
diese Weise analysieren die Bereitschaftsvorrichtungen die Art der
Signalisierungsmeldungen, die das Gerät empfängt. Ausgehend von dieser Analyse
entscheiden die Bereitschaftsvorrichtungen, in Betrieb zu bleiben,
wenn die Signalisierungsmeldungen das Gerät nicht betreffen, oder sie übertragen
einen Einschalt- oder Aktivierungsbefehl an die Vorrichtungen des
Betriebsmodus, die in diesem Fall die Vorgänge, für die sie zuständig sind,
verarbeiten.
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Gemäß einer
vorteilhaften Variante umfasst das genannte Gerät Auswahlvorrichtungen der
genannten Hauptvorrichtungen der Hauptkette oder der genannten Bereitschaftsvorrichtungen,
insbesondere in Abhängigkeit
von einer Einschaltinformation, die von den genannten Bereitschaftsvorrichtungen übermittelt
wird.
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Auf
diese Weise löst
die Übertragung
einer Einschaltinformation von diesen Auswahlvorrichtungen an die
Vorrichtungen des Betriebsmodus gemäß der Erfindung im Bereitschaftsmodus
die Erfassung von außergewöhnlichen
Ereignissen aus, wie z.B. die Ankunft eines eingehenden Anrufs.
Gleichzeitig werden die Bereitschaftsvorrichtungen deaktiviert.
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Umgekehrt
greifen die Auswahlvorrichtungen im Betriebsmodus bei der Erfassung
eines außergewöhnlichen
Ereignisses, wie z.B. dem Ende eines Gesprächs, ein, um das Umschalten
in den Bereitschaftsmodus zu steuern.
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In
einer bevorzugten Ausführungsvariante der
Erfindung sind die genannten Auswahlvorrichtungen Bestandteil eines
intelligenten Moduls, das unter anderem auch die Steuerung der speziellen
Funktionen im Betriebsmodus gewährleistet.
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Daher
können
die Auswahlvorrichtungen in einen Mikro-Controller integriert werden,
der außerdem
die speziellen Funktionen im Betriebsmodus steuert, wie beispielsweise
die Steuerung eines Gesprächs.
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In
anderen Worten nutzt man ein bestehendes Modul, das außerdem die
zusätzliche
Aufgabe hat, die Bereitschaftsvorrichtungen oder die zu aktivierenden
Hauptvorrichtungen der Hauptkette auszuwählen, was die Möglichkeit
bietet, den Einsatz der bestehenden Ressourcen zu optimieren.
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Infolgedessen
ist keine zusätzliche
Zelle (oder „Hardware" auf Englisch) erforderlich,
um die Funktionen der Auswahlvorrichtungen zu gewährleisten.
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Vorteilhafterweise
umfasst das genannte intelligente Modul Vorrichtungen, die zur Analyse
von Signalisierungsmeldungen bestimmt sind, die:
- – von den
genannten Bereitschaftsvorrichtungen stammen und den genannten außergewöhnlichen Ereignissen
entsprechen, die für
die genannten Vorrichtungen der Hauptkette bestimmt sind, um die
genannten Vorrichtungen der Hauptkette zu aktivieren;
- – von
den genannten Hauptvorrichtungen der Hauptkette stammen und den
genannten außergewöhnlichen
Ereignissen entsprechen, die für die
genannten Bereitschaftsvorrichtungen bestimmt sind, um die genannten
Bereitschaftsvorrichtungen zu aktivieren.
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Vorzugsweise
umfassen die genannten Bereitschaftsvorrichtungen ein spezifisches
Bauteil mit geringem Stromverbrauch.
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Auf
diese Weise bietet die Erfindung die Möglichkeit, ein Gerät mit einem
geringen Gesamtstromverbrauch im Bereitschaftsmodus zu bieten, der
unter der Zelle im Betriebsmodus liegt. Insbesondere wird der erhöhte Stromverbrauch
eines Mikro-Controllers vermieden, der die gleichen Funktionen erfüllen würde.
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Es
kann sich unter anderem um einen ASIC (für „Application Specific Integrated
Circuit" auf Englisch)
oder um einen digitalen Signalprozessor (oder DSP für „Digital
Signal Prozessor" auf
Englisch) mit einem spezifischen Programm handeln, das im lokalen
Speicher abgelegt ist, um sämtliche
Funktionen auszuführen,
die im Bereitschaftsmodus zu gewährleisten
sind.
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Dieser
dedizierte Operator automatisiert ausschließlich bestimmte Funktionen
des Bereitschaftsmodus, um hauptsächlich den Stromverbrauch zu
optimieren.
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Die
Umsetzung einer solchen Technik ist daher wenig komplex.
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Auf
vorteilhafte Weise gewährleisten
die genannten Hauptvorrichtungen der Hauptkette mindestens eine
der Funktionen, die zur folgenden Gruppe gehören:
- – Übertragung
von Signalen;
- – Empfang
von Signalen;
- – Kanal-Codierung;
- – Sprach-Codierung;
- – Kanal-Decodierung;
- – Sprach-Decodierung;
- – Modulation;
- – Demodulation.
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Diese
Liste ist natürlich
nicht abschließend.
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Vorzugsweise
gewährleisten
die genannten Bereitschaftsvorrichtungen mindestens eine der Funktionen,
die zur folgenden Gruppe gehören:
- – Empfang
von Signalen;
- – Analyse
der empfangenen Signalisierungsmeldungen;
- – Demodulation;
- – Übertragung
von Signalen, die außergewöhnlichen
Ereignissen entsprechen, die dazu bestimmt sind, die Auswahlvorrichtungen
einzuschalten, um die Vorrichtungen des Betriebsmodus zu aktivieren.
- – Übertragung
von Signalisierungsdaten an die Basisstation;
- – automatische
Verarbeitung bestimmter Vorgänge;
- – Kanal-Decodierung.
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Somit
ist festzustellen, dass die Bereitschaftsvorrichtungen bestimmte
Funktionen gewährleisten,
die auch von den Vorrichtungen des Betriebsmodus berücksichtigt
werden, jedoch nicht alle (daher ist einerseits eine Verbesserung
beim Stromverbrauch und andererseits bei der Komplexität festzustellen).
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Es
ist klar, dass diese Gruppe an Funktionen, die von den Bereitschaftsvorrichtungen
ausgeführt werden,
zudem erweiterungsfähig
ist.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung,
die als Beispiel dient und keinen einschränkenden Charakter aufweist,
sowie der beiliegenden Zeichnungen deutlich, wobei es sich bei der
einzigen Abbildung um ein allgemeines Schaltbild handelt, in dem
das Prinzip der Erfindung dargestellt ist. Das Funktelefon-Endgerät umfasst
eine herkömmliche
Kette 11 und ein neues Zusatzmodul 12, das für den Bereitschaftsmodus
bestimmt ist.
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Die
Verarbeitungskette 11, die nicht im Detail erläutert wird,
da sie an sich bekannt ist und auf zahlreiche Arten ausgeführt werden
kann, umfasst beispielsweise:
- – mindestens
eine Sende- und/oder Empfangsantenne 111 für den Empfang
von Funksignalen;
- – ein
Funkmodul 112, das die erforderlichen Vorrichtungen 1121 für die Verarbeitung
der von der Antenne 111 empfangenen Funksignale (herkömmlicherweise
Verstärkung,
Filterung, Frequenzband-Übertragung,
Analog/Digital-Umwandlung) sowie die erforderlichen Vorrichtungen 1122 für die Übertragung
von Signalen über
die Antenne 111 (herkömmlicherweise
ebenfalls Digital/Analog-Umwandlung, Funkfrequenzband-Übertragung,
Filterung, Verstärkung,
...) umfasst;
- – ein
Modul 113, das die Verarbeitung von Gesprächen im
Frequenzband beim Empfang 1131 (Kanal-Decodierung, Entschachtelung,
Kanal-Codierung, ...) und bei der Übertragung 1132 (Quell-Codierung,
Verschachtelung, Kanal-Codierung, ...) gewährleistet,
- – einen
Mikro-Controller 114, der sämtliche Vorgänge im Betriebsmodus
steuert und insbesondere die Stromversorgung mindestens eines Lautsprechers 115 für Sprachsignale
und die Erfassung der zu übertragenden
Sprachsignale über mindestens
ein Mikrofon 116 gewährleistet.
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In
den bekannten Systemen bleibt dieser Mikro-Controller 114 permanent
in Betrieb, unabhängig
davon, ob man sich im Bereitschaftsmodus oder im Betriebsmodus befindet.
Er steuert insbesondere die Aktivierung oder die Deaktivierung der
Verarbeitungsvorrichtungen 113.
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Gemäß der Erfindung
kann der Mikro-Controller 114 im Bereitschaftsmodus jedoch
vollständig deaktiviert
werden. Das neue Modul 12 gewährleistet nämlich alle erforderlichen Funktionen.
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Natürlich ist
dieses neue Bereitschaftsmodul 12 so konzipiert, dass es
weniger Strom verbraucht als der Mikro-Controller 114.
Dies ist insbesondere aufgrund der Tatsache möglich, dass das Modul 12 nur
eine geringe Anzahl an spezifischen Funktionen gewährleistet,
die für
den Bereitschaftsmodus erforderlich sind.
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So
werden die Module 113 und 114 im Bereitschaftsmodus
deaktiviert. Die empfangenen und von den Vorrichtungen 1121 auf
das Frequenzband übertragenen
Signale versorgen die Empfangsvorrichtungen 121 des Bereitschaftsmoduls 12 mit Strom.
Diese Empfangsvorrichtungen 121 gewährleisten ähnliche Funktionen wie die
des Moduls 1131. Gemäß einer
ersten Ausführungsvariante
der Erfindung wird ein einfacher ASIC oder DSP integriert, der weniger
Strom verbraucht als der Mikro-Controller 114, um die Funktionen
des dedizierten Moduls 12 für den Bereitschaftsmodus zu
erfüllen.
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Die
Vorgänge
sind jedoch aufgrund der Tatsache vereinfacht, dass nur die Signalisierungsdaten verarbeitet
werden müssen,
und keine Sprachdaten. Der Pufferspeicher der Entschachtelungsvorrichtung muss
beispielsweise eine Tiefe von 8 Rastern aufweisen, wenn es sich
um Sprache handelt, während für die Signalisierungsdaten
eine Tiefe von 4 Rastern ausreichend ist. Der den Vorrichtungen 121 zugeordnete
Speicher kann somit reduziert werden.
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Die
Empfangsvorrichtungen 121 umfassen daher insbesondere Vorrichtungen
für Kanal-Decodierung,
Entschachtelung, Quell-Decodierung
..., die speziell für
die Signalisierungsdaten vorgesehen sind.
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Diese
Signalisierungsdaten werden an die Analysevorrichtungen 122 übertragen,
die insbesondere die Aufgabe haben zu ermitteln, ob diese Daten für das Endgerät bestimmt
sind oder nicht. Diese Analysevorrichtungen 122 können wiederum
sehr einfach sein, da die zu erfassenden Signalisierungsdaten in
geringer Anzahl auftreten. Somit wird verständlich, dass zur Durchführung dieser
Vorgänge kein
Mikro-Controller erforderlich ist.
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Meistens
sind die Signalisierungsdaten nicht für das Endgerät bestimmt,
und es bleibt im Bereitschaftsmodus. Wenn sie für das Endgerät bestimmt sind
(z.B. Ankündigung
eines eingehenden Gesprächs),
führen
die Analysevorrichtungen 122 einen einfachen Vorgang aus,
nämlich
die Übertragung
eines Einschaltbefehls 123 an den Mikro-Controller 114.
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Der
Mikro-Controller 114 beinhaltet, neben seinen herkömmlichen
Funktionen, Auswahlvorrichtungen 1141, die den Einschaltbefehl 123 empfangen.
Der Mikro-Controller schaltet sich dann ein, aktiviert das Modul 113 des
Betriebsmodus über
einen Auswahlbefehl 1142, der gleichzeitig die Deaktivierung
der Vorrichtungen 12 des Bereitschaftsmodus gewährleistet.
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Ab
diesem Zeitpunkt funktioniert das Endgerät auf herkömmliche Weise in der Verarbeitungskette 11.
Wenn die Ausführung
des Betriebsmodus nicht mehr erforderlich ist (z.B. Ende des Gesprächs), erzeugt
der Mikro-Controller 114, der das Gespräch gesteuert hat, über seine
Auswahlvorrichtungen 1141 einen neuen Auswahlbefehl 1142,
der die Deaktivierung der Vorrichtungen 113 für den Betriebsmodus und
die Aktivierung der Vorrichtungen 12 des Bereitschaftsmodus
zur Folge hat. Anschließend
stellt der Mikro-Controller 114 seine Funktion ein, bis
ihn die Bereitschaftsvorrichtungen 12 erneut aktivieren.
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Im Übrigen gewährleistet
das Bereitschaftsmodul 12 im Bereitschaftsmodus gegebenenfalls
die regelmäßige Übertragung 124 der
erforderlichen Signalisierungsdaten (z.B. um der Basisstation Anwesenheitsmeldungen
sowie gegebenenfalls Standortmeldungen zu liefern). Aufgrund der
Tatsache, dass diese Vorrichtungen 124 für die Übertragung
von vordefinierten Daten bestimmt sind, sind diese wiederum sehr
einfach (im Vergleich zu den Vorrichtungen 1132) und können daher
in stromsparender Form konzipiert werden.
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Somit
ermöglicht
die Integration eines Zusatzmoduls 12 die Erhöhung der
Autonomie des Geräts,
insbesondere aufgrund der Tatsache, dass es nicht mehr erforderlich
ist, den Mikro-Controller 114 ständig mit Strom zu versorgen.
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Gemäß einer
zweiten Ausführungsvariante der
Erfindung sind die Funktionen des für den Bereitschaftsmodus bestimmten
Moduls 12 und des für
den Betriebsmodus bestimmten Moduls 113 in einem einzigen
ASIC integriert.