PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE202007011895U1 22.11.2007
Titel Telefonsystem
Anmelder VTECH Telecommunications, Ltd., Tai Po, New Territory, HK
Vertreter Kirschner, K., Dipl.-Phys., Pat.-Anw., 81479 München
DE-Aktenzeichen 202007011895
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 22.11.2007
Registration date 18.10.2007
Application date from patent application 27.08.2007
IPC-Hauptklasse H04M 1/725(2006.01)A, F, I, 20070827, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H04M 1/62(2006.01)A, L, I, 20070827, B, H, DE   H04M 1/04(2006.01)A, L, I, 20070827, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein schnurloses Telefonsystem, insbesondere auf ein nicht-DSP (Digital Signal Processing = digitale Signalverarbeitung) oder nicht-digitales Telefonsystem mit einem Handgerät mit einem Freisprech-Lautsprechertelefon-Merkmal.

Wie in 1 gezeigt ist, umfasst ein typisches schnurloses Telefonsystem 10 eine Basiseinheit 11 und wenigstens ein schnurloses Handgerät 12. Die Basiseinheit 11 ist mit dem PSTN 13 über eine PSTN Schnittstelle gekoppelt und steht mit dem schnurlosen Handgerät 12 über eine Luft-Schnittstelle 14 in Verbindung. Im Betrieb, wenn ein Benutzer 15 an einem entfernt liegenden Ende spricht, wird das Audiosignal durch eine Telefonleitung zu einer Leitungs-Schnittstellenschaltung (Hybrid) 111 der Basiseinheit 11 geschickt. Das Audiosignal wird dann durch eine Verstärkungseinstellung und Filterung geschickt, bevor es an einen RF-Modul 112 der Basiseinheit 11 gesendet wird. Das RF-Modul 112 moduliert das Audiosignal in ein RF-Signal zur Übertragung durch einen Transceiver 115 über die Luft-Schnittstelle 14, beispielsweise ein FM-Radio, an das schnurlose Handgerät 12. Das schnurlose Handgerät 12 umfasst einen Transceiver 125, der das RF-Signal von der Basiseinheit 11 empfängt, ein RF-Modul 122, das das RF-Signal in das ursprüngliche Audiosignal demoduliert. Ein Empfänger 121 des schnurlosen Handgeräts 12 empfängt das ursprüngliche Audiosignal und setzt das demodulierte Signal in Ton um, so dass ein Benutzer (nicht gezeigt) die Sprache von dem Benutzer an dem entfernt liegenden Ende hören kann. Wenn der Benutzer spricht, setzt entsprechend ein Mikrofon 123 des drahtlosen Handgeräts 12 die Sprache in ein elektrisches Signal um, das dann von dem RF-Modul 122 moduliert und an die Basiseinheit 11 gesendet wird, wo es demoduliert und an eine Hybrid-Schaltung 111 gesendet und zu dem Benutzer 15 an dem entfernt liegenden Ende über das PSTN 13 übertragen wird.

Bei einem digitalen, schnurlosen Telefonsystem können entweder die Basiseinheit 11 oder das Handgerät 12 ebenfalls eine DSP (Digital Signal Processor – digitaler Signalprozessor) oder eine digitale Einrichtung, beispielsweise einen leistungsstarken Mikroprozessor 113 (der nur in der Basiseinheit 11 von 1 gezeigt ist) umfassen, um einen eingebetteten Lautsprechertelefon-Algorithmus zu verarbeiten, der eine Freisprechfunktion unterstützt. Mit Hilfe des Freisprech-Lautsprechertelefon-Algorithmus kann ein Benutzer einen Telefonanruf machen oder empfangen, ohne das Handgerät aufzuheben.

Traditionell ist es schwierig, die Freisprech-Lautsprechertelefon-Funktion an einem drahtlosen Handgerät eines drahtlosen Telefonsystems zu implementieren, das nicht mit einem DSP oder einem Mikroprozessor ausgerüstet ist, beispielsweise an einem analogen Telefonsystem, das den eingebetteten Lautsprechertelefon-Algorithmus verarbeiten kann. Eine mögliche Lösung, solch ein Merkmal zu implementieren, besteht darin, das Design mit einem serienmäßigen, analogen Lautsprechertelefon IC in dem schnurlosen Handgerät auszuführen. Die körperliche Größe des IC und seiner Unterstützungskomponenten macht es jedoch nahezu unmöglich, ihn in ein Handgerät normaler Größe einzusetzen.

Folglich gibt es einen Bedarf, ein schnurloses Telefonsystem zu entwerfen, das nicht mit dem DSP oder digitalen Einrichtungen ausgerüstet ist, um die Freisprech-Lautsprechertelefon-Funktion eines normalen, schnurlosen Handgerätes zu unterstützen, ohne das Design des schnurlosen Handgerätes zu ändern.

Gewisse Ausführungsbeispiele der Erfindung liefern ein Freisprech-Lautsprechertelefon-Merkmal an allen nicht-DSP- und nicht digitalen Telefonsystemen, und sie stellen eine Flexibilität für Industriedesigner zur Verfügung, um einen vernünftig kleinen Handgeräte-Formfaktor zu behalten.

In einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung umfasst ein Telefonsystem eine Basiseinheit und wenigstens ein schnurloses Handgerät, das drahtlos mit der Basiseinheit kommunizieren kann, worin die Basiseinheit eine Halbduplex-Umschaltungs-Lautsprechertelefon-Schaltung umfasst, um einen Freisprechbetrieb für das wenigstens eine, schnurlose Handgerät bereitzustellen und worin die Halbduplex-Umschaltungs-Lautsprechertelefon-Schaltung Signalniveaus, die in das wenigstens eine schnurlose Handgerät eingegeben oder davon ausgegeben werden, detektiert, um einen Kommunikationsmodus zu bestimmen.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung liefern ein Telefonsystem, das einen Handgeräte-Freisprechbetrieb hat. Das Telefonsystem umfasst eine Basiseinheit, wenigstens ein schnurloses Handgerät, das schnurlos mit der Basiseinheit kommunizieren kann, und eine Halbduplex-Umschaltungs-Lautsprechertelefon-Schaltung, die an der Basiseinheit angeordnet ist, die den Freisprech-Betriebsmodus des wenigstens einen, schnurlosen Handgeräts steuert. Die Halbduplex-Umschaltungs-Lautsprechertelefon-Schaltung umfasst einen Kontroller, um den Freisprech-Betriebsmodus auf der Grundlage von wenigstens einem der Ausgänge eines Vergleiches, Sprachdetektors und dem Volumen einer Sprache zu bestimmen.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung liefern einen Handgeräte-Freisprech-Betriebsumschalter für ein analoges Telefonsystem und ein Telefonsystem ohne eine DSP – (Digital Signal Processing =digitale Signalverarbeitung) Funktion. Solch ein Umschalter umfasst wenigstens einen Vergleicher, um ein Übertragungsniveau und ein Empfangsniveau an einer RF-Modulatorseite zu vergleichen, die drahtlos mit wenigstens einem schnurlosen Handgerät gekoppelt ist, einen zweiten Vergleicher, um ein Übertragungsniveau und ein Empfangsniveau an einer Hybridseite zu vergleichen, die mit einem PSTN gekoppelt ist, und einen Kontroller, der mit den Ausgängen des ersten und des zweiten Vergleichers gekoppelt ist, um einen Betriebsmodus auf der Grundlage der Ausgänge umzuschalten. Der erste und der zweite Vergleicher und der Kontroller liegen an einer Basiseinheit des Telefonsystems.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen:

1 ein Blockdiagramm eines Telefonsystems nach dem Stand der Technik ist;

2 ein beispielhaftes Blockdiagramm eines nichtdigitalen Telefonsystems gemäß der vorliegenden Erfindung ist, in dem ein Handgerät-Freisprech-Lautsprechertelefon-Algorithmus eingebettet ist;

3 ein beispielhaftes Blockdiagramm eines geschalteten Lautsprechertelefon-ICs zeigt, der in einem nichtdigitalen Telefonsystem der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;

4 eine beispielhafte Schaltung eines nichtdigitalen Telefonsystems der vorliegenden Erfindung zeigt;

5 einen beispielhaften Schalter zur Steuerung eines Audioweges eines Empfängers zeigt; und 6 einen beispielhaften Umschalter zur Steuerung eines Audioweges eines Senders zeigt.

Da ein Handgeräte-Freisprech-Lautsprechertelefon-Merkmal eine Standardfunktion eines schnurlosen Telefonsystems geworden ist, ist es wichtig, dass analoge Telefonsysteme oder Telefonsysteme, die nicht mit DSP oder einer digitalen Einrichtung ausgerüstet sind, auch solch eine Handgeräte-Freisprech-Funktion haben. Ausführungsbeispiele der Erfindung sehen nach dem Design eine serienmäßige, analoge Halbduplex-Umschaltungs-Lautsprechertelefon-Schaltung, beispielsweise einen IC, an einer Basiseinheit vor und führt die Handgeräte-Freisprechsignale über eine RF-Verbindung zu und von einem Mikrofon und einem Lautsprecher, die in einem Handgerät angeordnet sind. Als Ergebnis dieser Erfindung ist es möglich, ein Handgeräte-Freisprech-Merkmal auf jeder beliebigen, einfachen, analogen und digitalen Plattform zu haben, die nicht mit DSPs oder irgendwelchen anderen digitalen Einrichtungen für eingebettete Lautsprechertelefon-Algorithmen ausgerüstet sind. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung liefern auch ein Handgeräte-Freisprech-Merkmal an allen mehrfachen Handgeräten in dem gleichen System, ohne irgendwelche zusätzlichen Kosten eines Lautsprechertelefon-ICs oder äquivalenter, analoger Schaltungen zu verursachen.

Ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel eines schnurlosen Telefonsystems der vorliegenden Erfindung ist in 2 gezeigt und umfasst eine Basiseinheit 21 und wenigstens ein schnurloses Handgerät 22 (nur eines ist gezeigt), das mit der Basiseinheit 21 über eine Luftschnittstelle 24 kommunizieren kann. Die Basiseinheit 21 umfasst eine Leitungsschnittstellen-(Hybrid)-Schaltung 211, einen RF-Modul 212, eine Halbduplex-Umschaltungs-Lautsprechertelefon-Schaltung 213 und einen Transceiver 215. Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird die Halbduplex-Umschaltungs-Lautsprechertelefon-Schaltung 213 der Basiseinheit 21 verwendet, um das Freisprech-Betriebsmerkmal für das schnurlose Handgerät 22 zu steuern. Entsprechend kann das schnurlose Handgerät 22 ein herkömmliches Handgerät sein, das einen Transceiver 225, einen RF-Modul 222, einen Lautsprecher 221, einen Empfänger 224 und ein Mikrofon 223 umfasst.

Wenn ein Benutzer das schnurlose Handgerät 22 verwendet, um mit einem Benutzer am fern liegenden Ende zu sprechen, benutzen die Audiosignale von dem schnurlosen Handgerät 22 denselben Hin- und Rückweg, wie unter Bezugnahme auf 1 beschrieben wurde. Pfaden der erhöhten Verstärkung kann jedoch eine Rückkopplung von dem Lautsprecher 221 zu dem Mikrofon 223 auftreten und Schwingungen verursachen. Um dies zu vermeiden kann eine Dämpfung zu dem Empfangsweg, wenn der Benutzer spricht, oder zu einem Übertragungsweg hinzugefügt werden, wenn der Benutzer 25 an dem fernen Ende spricht. Das Ergebnis ist ein Halbduplex-Betrieb ähnlich zu einem „Walkie-Talkie". Im Gegensatz zu einem „Walkie-Talkie" muss jedoch keine Taste nieder gedrückt werden, um zwischen den Betriebsarten umzuschalten. Stattdessen müssen Sprachdetektoren in die Übertragungswege eingestellt werden, um die Umschaltung zwischen Sendebetrieb und Empfangsbetrieb zu steuern.

3 zeigt ein Blockdiagramm der Sprachdetektoren und der Dämpfungsblocks, die für den Halbduplex-Betrieb eines Freisprech-Lautsprechertelefons erforderlich sind. Wie oben beschrieben wurde, wird der Halbduplex-Betrieb durch die Halbduplex-Umschaltungs-Lautsprechertelefon-Schaltung 213 der Basiseinheit 21 durchgeführt. Die Halbduplex-Umschaltungs-Lautsprechertelefon-Schaltung 213 kann in einem einzigen IC oder in mehreren ICs ausgeführt werden. Bei digitalen Telefonsystemen kann die Umschaltung durch ein DSP bereitgestellt werden, und die meisten digitalen, schnurlosen Telefonsysteme haben ein Halbduplex-Lautsprechertelefon in ihrem ASIC integriert. Einen DSP zu einem analogen System hinzuzufügen, würde jedoch die Kosten erhöhen, so dass der Vorteil eines analogen Systems nicht mehr kostenwirksam sein würde. Die Lösung entsprechend der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Halbduplex-Umschaltungs-Lautsprechertelefon-IC zu dem Audioweg hinzuzufügen.

Es gibt viele Ein-Chip-Lösungen auf dem Markt, die die ordnungsgemäße Umschaltung für ein Freisprech-Halbduplex-Lautsprechertelefon bereitstellen können. Diese Ein-Chip-Umschaltlösungen werden in vielen Produkten verwendet, um den Freisprechbetrieb für ein Basiseinheit-Lautsprechertelefon bereitzustellen. Dieses Merkmal zu einem schnurlosen Handgerät hinzuzufügen, würde Probleme in ihrer Packungsgröße und den Bedarf für große externe Komponenten verursachen. Da eine Basiseinheit viel mehr Platz hat als ein schnurloses Handgerät, fügt die vorliegende Erfindung die Halbduplex-Umschaltungs-Lautsprechertelefon-Schaltung 213, die in Form eines geschalteten Lautsprechertelefon-ICs vorliegen kann, auf der Basiseinheit 21 hinzu, um die Umschaltung des Mikrofons 223 und des Lautsprechers 221 des schnurlosen Handgeräts 22 zu steuern. Ein Beispiel eines geschalteten Halbduplex-Umschaltungs-Lautsprechertelefon-ICs, der für den Handgeräte-Freisprechbetrieb verwendet wird, ist in 4 als IC 41 gezeigt, der im Detail im Folgenden beschrieben wird.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist die Halbduplex-Umschaltungs-Lautsprechertelefon-Schaltung 213 oder der geschaltete Lautsprechertelefon-IC 41 an der Basiseinheit 21 angeordnet, die Wandler, beispielsweise ein Mikrofon 223 und ein Lautsprechertelefon 221, sind an dem schnurlosen Handgerät 22 angeordnet. Statt die Audiosignale direkt von dem Mikrofon 223 in die Halbduplex-Umschaltungs-Lautsprechertelefon-Schaltung 213 einzugeben, werden die Audiosignale erst von dem RF-Modul 212 demoduliert, bevor sie in die Halbduplex-Umschaltungs-Lautsprechertelefon-Schaltung 213 eingegeben werden. Auf ähnliche Weise werden die Audiosignale, die von dem Handgeräte-Transceiver 224 empfangen werden, von dem Handgeräte-RF-Modul 222 moduliert, bevor sie an den Lautsprecherverstärker (nicht gezeigt) gesendet werden.

Die Schaltung 30 von 3 umfasst eine Empfänger-(Rx)-Dämpfungseinrichtung 31, eine Sender-(Tx)-Dämfpungseinrichtung 32 und einen Dämfpungs-Kontroller 33. Die Leitungsschnittstellen-(Hybrid)-Schaltung 211 empfängt Wähl- und Klingelsignale von einem PSTN (in 2 gezeigt). Die Empfänger-Dämpfungseinrichtung 31 im Zusammenhang mit der Sender-Dämpfungseinrichtung 32 ist Bestandteil eines geschalteten Lautsprechertelefon-ICs zur Steuerung des Handgeräte-Freisprech-Halbduplex-Betriebs. In einem Empfangs-(Rx)-Modus kann die Rx-Dämfpungseinrichtung 31 einen Verstärkungsgrad von +6 dB Verstärkung haben, und die Tx-Dämfpungseinrichtung 32 kann einen Verstärkungsgrad von -46 dB Verstärkung haben. Wenn sie in einem Sendemodus sind, kann umgekehrt dazu die Rx-Dämfpungseinrichtung 31 und die Tx-Dämfpungseinrichtung 32 Verstärkungsgrade von -46 dB bzw. +6 dB haben. In einem Leerlaufmodus kann jede der Rx- und Tx-Dämpfungseinrichtungen 31 und 32 auf – 20 dB eingestellt werden. Der Dämpfungskontroller 33 bestimmt, welcher Modus verwendet werden sollte, je nach den Ausgängen von Vergleichern C1 und C2, Geräuschmonitoren (Sprachdetektoren), Wähltondetektoren und der Volumensteuerung. Der Ausgang des Dämfpungs-Kontrollers kann an dem Pin 14 von 4 gemessen werden, der mit CT bezeichnet ist. Wenn die Spannung an diiesem Pin gleich VB ist, ist die Schaltung 213 im Leerlaufmodus. Wenn die Spannung an diesem Pin gleich +240 mV ist, ist die Schaltung 30 in dem Empfangsmodus, und wenn sie -240 mV ist, ist sie in dem Sendemodus.

Der Ausgang an dem Pin 15 von 4 ist (Vcc-0,7)/2 und liefert eine Wechselspannungserde für das schnurlose Telefonsystem. Die Ausgangsimpedanz von VB im Zusammenhang mit einem Kondensator C6 bildet einen Tiefpassfilter zur Stromversorgungsabwehr.

Die Volumensteuerung kann an dem Pin 13 durchgeführt werden, der nur die RC-Dämpfungseinrichtung 31 beeinflusst. Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird das Volumen an dem Handgerät gesteuert, und daher ist R7 kurzgeschlossen und ist jederzeit auf maximalem Volumen.

Die Empfangsrichtung des Betriebs entsprechend der vorliegenden Erfindung wird unten unter Bezugnahme auf die 3, 4 und 5 gezeigt, von denen 5 eine Schaltung ist, die einen Umschalter zur Steuerung des RC-Audioweges zeigt.

Die Audiosignale von dem PSTN, die von der Leitungsschnittstelle 211 (oder mit FROM_LINE_RX in 4 bezeichnet) werden, werden in zwei Pfade aufgeteilt. Pfad Eins wird für einen normalen Handgerätebetrieb verwendet, bei dem der Ausgang der Leitungsschnittstelle 211 (2) direkt an C36 von 5 angeschlossen wird. Wenn das Audiosignal über diesen Pfad läuft, wird der geschaltete Lautsprechertelefon-IC 41 abgeschaltet, wodurch er eine hohe Impedanz an seinen Eingangs-Pins erhält. Das Audiosignal läuft durch C36, R53 und hinaus zu einem RF-Modul (beispielsweise RF-Modul 222 von 2) durch R108 (siehe 5). Es ist zu beachten, dass HANDSFREE-EN von 5 in diesem Szenario das tiefe Logikniveau ist. Die erste Stufe des RF-Moduls ist ein Operationsverstärker, der als Summenverstärker konfiguriert ist, um es zu gestatten, dass der Pfad Eins (normaler Betriebsausgang) und der Pfad Zwei (Ausgang des geschalteten Lautsprechertelefon-ICs 41) aufsummiert werden. Dieses Signal wird dann an das Handgerät 22 für den Normalbetrieb übertragen.

Pfad Zwei kommt von demselben Ausgang der Leitungsschnittstelle 211 (siehe 2), er wird jedoch mit C12 (mit „FROM_LINE_RX" bezeichnet) von 4 verbunden. Wenn er in dem Freisprechmodus ist, ist der geschaltete Lautsprechertelefon-IC 41 eingeschaltet, indem er ein hohes logisches Niveau (>2,0V) an dem Pin 3 des geschalteten Lautsprechertelefon-ICs 41 hat. Wenn HANDSFREE_EN auf einem hohen logischen Niveau ist, schaltet es einen Schalter (Q12) von 5 ein, der das Signal über den Pfad Eins zur Erde kurzschließt.

Das Empfangssignal von C12 (4) geht dann in den geschalteten Lautsprechertelefon-IC 41 durch R3, R2 und C2, die einen Tiefpassfilter bilden. Solch ein Filter ist in der Schaltung in 3 als Filter 35 gezeigt. Wenn die Leistung des Telefonsystems niedrig ist, filtert der Filter 35 des Weiteren ein normales Eingabesignal. Der Ausgang des Filters 35 liefert einen Eingang für die Rx-Dämfpungseinrichtung 31 und für eine Empfangsseite eines ersten Niveau-Detektors 301 (siehe 3). In 4 steuern die Komponenten C4 und R4 ein Niveau und eine Antwort, die in die Rx-Dämfpungseinrichtung 31 gehen. In einem Ausführungsbeispiel kann das erste Niveau -10dBV an dem Pin 21 aufgrund der Chip-Spezifikationen nicht übersteigen. Die Komponenten C3 und R5 bestimmen ein Niveau und eine Antwort, die zu einem Eingang zu einem Rx-Niveaudetektor 302 des Vergleichers C2 (Pin 26) gehen.

Nach dem Durchtritt durch die Rx-Dämfpungseinrichtung 31 wird das Audiosignal an den Pin 22 ausgegeben und durch C21 und R18 von 5 gesendet, wo es durch einen Summenverstärker (nicht gezeigt) in den normalen Audiopfad Eins des RF-Moduls zurück aufsummiert wird. Die Eingabekomponenten des Summenverstärkers können alternativ zu dem RF-Modul gebracht werden, so dass sie dichter bei dem Operationsverstärker liegen.

Der Eingang des Empfangs-Niveaudetektors 303 des Vergleichers 1 ist an dem Pin 20 von 4. Dieses Signal wird von einem Ausgang Summenverstärkers (mit RX_FEEDBACK in 4 bezeichnet) ausgekoppelt. Die Komponenten C20 und R17 werden verwendet, um das Niveau und die Antwort zu steuern.

Vorzugsweise wird das Niveau an dem Ausgang des Summenverstärkers sorgfältig so abgestimmt, dass es zu dem Niveau des Normalmodusbetriebs passt. Dies wird durchgeführt, um die Abstimmung der Umleitung von RF-Signalen von dem RF-Modul zu unterstützen.

Wenn das Signal an der Handgeräteseite empfangen wird, wird ein normaler Empfangsverstärker (nicht gezeigt) abgeschaltet, und ein Lautsprecherverstärker 37 wird eingeschaltet. In Ausführungsbeispielen der Erfindung kann der Verstärkungsgrad der Lautsprecherverstärkers 37 erheblich größer sein, um ein ordnungsgemäßes Volumen eines Lautsprechers sicherzustellen, da sowohl der Empfangsmodus als auch der Lautsprechermodus ähnliche Niveaus an dem RF-Modulausgang haben und Volumensteuerung einsparen.

Ein Sendebetrieb der Schaltung von 3 wird unten unter Bezugnahme auf die 3, 4 und 6 beschrieben, worin 6 einen Schalter zeigt, um den Rx-Audiopfad zu steuern. Unter normalem Sendebetrieb kommen die Sendesignale von ein und demselben Handgerätemikrofon 38 sowohl für den Normalmodus als auch für den Handgeräte-Freisprechmodus. Um die Umleitungsniveaus gleich zu halten und aufgrund von Schaltungs-Designeinschränkungen sind der Sendepfad und das Niveau, das übertragen wird, für beide Modi gleich. Da die Audiosignale während des Handgeräte-Freisprechmodus erheblich niedriger sind (d.h., der Benutzer ist weiter von dem Mikrofon 38 weg, so dass ein dBSPL-Niveau an dem Mikrofon 38 niedriger ist), können zusätzliche 6 dB zu dem Tx-Pfad auf dem Handgerät hinzugefügt werden. Dieser Verstärkungsgrad wird in den Tx-Pfad eingeschaltet, wenn er sich in dem Handgeräte-Freisprechmodus befindet, jedoch nicht während des Normalmodus. Wie in 3 gezeigt ist, wird nach dem Empfang des Audiosignals von dem Handgerät (d.h. nach der Übertragung an die Basis) die Demodulation des Audiosignals ebenfalls in zwei Pfade aufgeteilt.

Pfad Eins kommt von dem RF-Modul 212 der Basiseinheit 21 (in 6 mit TX_AUDIO bezeichnet) und wird durch C49, R64 und durch LINE_TX zu einem Sende-Summenverstärker an einer Hybridstufe (beispielsweise eine Leitungsschnittstelle 211) hinaus gesendet. Es ist zu beachten, dass in dem Normalmodus HANDSFREE_EN auf einem tiefen Niveau liegt, und dass der geschaltete Lautsprechertelefon-IC 41 mit einer hohen Impedanz an seinem Eingang abgeschaltet wird.

Wenn HANDSFREE_EN auf einem hohen logischen Niveau ist, wird der Schalter Q15 von 6 eingeschaltet und verbindet den normalen Pfad an GND. Gleichzeitig schaltet der ASIC den geschalteten Lautsprechertelefon-IC 41 ein, und das Signal von TX_AUDIO von 6 geht durch einen Punkt, der mit TX_PATH_FROM_RF in 4 bezeichnet ist. Dieses Signal wird dann in eine erste Verstärkerstufe des geschalteten Lautsprechertelefon-ICs 41 eingegeben. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Verstärkungsgrad des ersten Verstärkers durch die Gleichung -R9/R8 und C7 (von 4) bestimmt und wird zwecks Filterung hinzugefügt. Der Ausgang des Mikrofonverstärkers 39 wird in die Tx-Dämfpungseinrichtung 32 und einen Sendeniveau-Detektor 305 des Vergleichers C1 eingegeben. Das eingegebene Niveau und die Antwort der Tx-Dämfpungseinrichtung 32 wird durch R10 und C8 von 4 gesteuert. Vorzugsweise kann der Eingang an die Tx-Dämfpungseinrichtung (Pin 9) -10dBV nicht übersteigen. Die Komponenten C9 und R11 bestimmen ein Niveau und eine Antwort zu dem Eingang des Niveau-Detektors 305.

Der Ausgang der Tx-Dämfpungseinrichtung 32 wird direkt in einen Ausgangsverstärker 34 des geschalteten Lautsprechertelefon-ICs 41 eingegeben, der als „Hybrid-Verstärker" bezeichnet wird. Die Komponenten R12 und R13 bestimmen einen Verstärkungsgrad der Endstufe mit der Komponente C10 zur Filterung. Der Ausgang des „Hybrid-Verstärkers" wird extern mit dem Sendeniveau-Detektor 308 des Vergleichers C2 durch die Komponenten C11 und R4 verbunden, und intern mit dem Eingang der Endverstärkerstufe des geschalteten Lautsprechertelefon-ICs 41 verbunden. Der Verstärkungsgrad der Endverstärkerstufe ist intern auf -1 eingestellt, und sein Ausgang befindet sich an dem Pin 5. Der Ausgang von dem Pin 5 wird dann an dem Eingang des Sende-Hybrid-Verstärkers 34 verbunden, wo er in den Audiopfad aufsummiert und an den PSTN gesendet wird.

Ein experimenteller Test wird auf einem Prototyp ausgeführt, der gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. Die Testeinheit ist eine Durchlass-Basis-MB-Prototypplatine mit einem 5,8 G-Analog-RF-Modul der zweiten Generation. Zwei Handgeräte wurden mit dieser Basis verbunden, um sowohl den Normalmodus als auch den Handgeräte-Freisprechmodus zu testen. HS#1 ist ein GA-Handgerät von einem 5,8A-Generation-2-Projekt und ist UN-modifiziert. HS#2 ist auch ein GA-Handgerät von dem 5,8A-Generation-2-Projekt, der normale Empfangs-Pfad wurde jedoch abgeschaltet. Stattdessen wird der EARO-Pin von dem RF-Modul (Rx-Audio) zu einer Unterplatine geführt, die einen Lautsprecherverstärker hat, der konfiguriert ist, um 23 dB Verstärkung hinzuzufügen.

Um Sprache zu simulieren wurde ein PC mit einer Tonkarte und CID 1500 verwendet. Der Ausgang der Tonkarte wird in den BNC-Eingang der CID 1500 Karte zurückgeführt. Das Telefon wird dann in die CID1500 – Maschine auf dem PC eingesteckt. Alle Messungen, auf die in diesem Experiment Bezug genommen wird, sind mit einem Sprach-Voltmeter durchgeführt. Dieses Sprach-Messgerät misst die gemittelte Sprachleistung über eine Zeitperiode. Wenn es nicht anderweitig angegeben ist, basieren alle Bezugnahmen auf Niveaus auf der Sprachdatei „8k 4voice source M2.wav", wobei der Sprach-Voltmeter die gesamte Dauer der Datei (15 Sek.) misst.

Ein erster Schritt in Richtung auf die Abstimmung des Lautsprechertelefons besteht darin, sicherzustellen, dass die Verstärkungsgrade richtig sind, indem die nominalen Verstärkungsgrade so eingestellt werden, dass sie gleich sind. Durch den „Normal"-Pfad sollten die TOLR- und ROLR-Niveaus auf das gewünschte Niveau eingestellt werden (ROLR 44, TOLR -45). Wenn diese Niveaus befriedigend sind, sollten die Niveaus an dem Ausgang des Mikrofonverstärkers bei den nominalen Empfangsniveaus (-24dBV @ T&R Regelschaltung) gemessen werden, und der Ausgang des Sende-Hybrid-Verstärkers sollte für nominale Sprachniveaus (88dBSPL @ mic) gemessen werden.

Der Pfad kann dann zu dem Lautsprechertelefon-IC umgeschaltet werden, und die nominalen Niveaus an diesen Punkten können erneut gemessen werden, um sicherzustellen, dass die Niveaus gemessen werden, wenn der geschaltete Lautsprechertelefon-IC sich in dem Rx/Tx-Modus befindet, ist das beste Verfahren, den Tx-Pfad zu erden, wenn Rx gemessen wird, und den Rx-Pfad zu erden, wenn Tx gemessen wird. Um beispielsweise die Empfangsverstärkung zu messen, wird der Tx-Modus kurzgeschlossen, indem der Tx-Eingang des IC mit GND verbunden wird, so dass der IC voll in den Rx-Modus umgeschaltet wird. Sodann wird in dem Test das „nominale" Sprachniveau @ R&R (-24dBV gemittelt) abgespielt, und es wird der Ausgang des Mikrofonverstärkers gemessen. Das Niveau sollte bei einem ähnlichen Niveau wie das sein, das durch den „normalen" Pfad gemessen wird.

Der „normale" Pfad hat 0 dB Verstärkung von dem Ausgang Line_Rx (Hybrid) zu dem Eingang des Mikrofonverstärkers.

Die Verstärkungsgrade des Mikrofonverstärkers für den „normalen" Pfad sind in Tabelle 1 gezeigt. Frequenz Verstärkungsgrad (dB) 300 Hz -1,2 dB 1000 Hz +9,2 dB 3000 Hz +17,3 dB

Der Freisprech-Pfad hat 6 dB Verstärkung von dem Ausgang Line_Rx (Hybrid) zu dem Eingang des Mikrofonverstärkers. Daher sollte, um den Ausgang der ersten Verstärkerstufe für beide Pfade gleich groß zu halten, die Verstärkung von dem Freisprechpfad 6 dB weniger sein.

Die Verstärkungsgrade des Mikrofonverstärkers für den „Freisprech"-Pfad sind in Tabelle 2 gezeigt. Frequenz Verstärkungsgrad (dB) 300 Hz -7,2 dB 1000 Hz +3,2 dB 3000 Hz +11,3 dB

An allen Niveaus ist der Ausgang des Mikrofonverstärkers auf dem gleichen Niveau unabhängig von dem Pfad.

Das gleiche Verfahren wie oben wird ebenfalls in dem Test für den Sendepfad verwendet. Da die Höhenabsenkung bereits in dem RF-Modul durchgeführt wird, muss er in diesem Test nicht betrachtet werden.

Der „normale" Tx-Pfad hat 0 dB Verstärkung von dem Ausgang des RF-Moduls zu dem Eingang des Tx-Hybrid-Verstärkers. Der Tx-Hybrid-Verstärker liegt, wo der normale Pfad und der Freisprech-Pfad in die Hybridschaltung zusammen mit einem DTMF-Pfad und einem ITAD-Tx-Pfad aufsummiert werden. Der Verstärkungsgrad für den Normalmodus ist: 20·log(R137/(R29+R112)) = 19 dB.

Der Freisprech-Tx hat +6 dB Verstärkung von dem Ausgang des RF-Moduls zu dem Eingang des Tx-Hybrid-Verstärkers. Um das Ausgangsniveau des Tx-Hybrid-Verstärkers für beide Pfade gleich groß zu halten, sollte daher der Verstärkungsgrad des Summenverstärkers 13db.20·log(R137/R133) = 12,5 dB sein.

In dem Leerlaufmodus ist der Verstärkungsgrad -20 dB in beiden Tx- und Rx-Richtungen.

Der nächste Schritt (nachdem die Verstärkungen in beiden Richtungen unabhängig voneinander gut sind) besteht darin, die Umschaltung abzustimmen, so dass der IC auf der Grundlage davon umschaltet, wer gerade spricht. Der beste Pfad, um dies auszulösen, besteht darin, eine vorher erzeugte Einheit zu verwenden, die den gleichen IC verwendet. Wie bereits erwähnt wurde, ist der einzige Unterschied zwischen dem Basis-Lautsprechertelefon und dem Handgeräte-Freisprechgerät der RF-Pfad.

Wie in 3 beschrieben ist, hat die Halbduplex-Umschaltungs-Lautsprechertelefon-Schaltung 30 4 Niveaudetektoren, von denen sich 2 auf der Hybridseite und 2 auf der Wandlerseite befinden. Diese Niveaudetektoren speisen ihre Signale in den Vergleicher C2 auf der Hybridseite und den Vergleicher C2 auf der Wandlerseite ein. Die Vergleicher C1 und C2 zusammen mit einem Sender-Hintergrundsgeräusch-Monitor und einem Empfänger-Hintergrundsgeräusch-Monitor diktieren den Ausgang des Dämpfungs-Kontrollers 33 für die Dämpfungseinrichtungen.

Wenn die Hybridseite gemessen wird, wird ferner der Widerstand an der Rx-Seite des Vergleichers C2 auf 5k1 eingestellt, und die Tx-Seite wird auf 3k9 eingestellt. Es gibt ein Verhältnis von

20·log(5,1/3,9) = 2,3 dB.

Wenn die „normalen" Niveaus an dem Eingang zu dem Vergleicher gemessen werden, erhält man -32dBV an der Rx-Seite und -37dBV an der Tx-Seite. Es gibt eine Differenz von 5 dB.

Die Resultate zeigen, dass Rx für jegliches Signal >2,3 dB oberhalb des Tx-Niveaus bevorzug wird. Die nominalen Niveaus zeigen jedoch, dass das Niveau bei Rx bereits 5 dB höher ist als Tx. Daher tritt ein Umschalt-Schwellenwert auf, wenn Rx um 2,7 dB über Tx liegt, wenn nominale, mittlere Sprachniveaus vorliegen.

Diese Information kann verwendet werden, um eine Formel abzuleiten, um den Widerstandswert auf der Grundlage der normalen, gemittelten Sprachniveaus an den Eingängen zu dem Verstärker zu berechnen. Rx – Tx – 20·log(Rrx/Rtx) = 2,7. wobei:

Rx
= Niveau gemessen an dem Eingang zu der Rx-Seite eines Hybrid-Vergleichers (Pin 1)
Tx
= Niveau gemessen an dem Eingang zu der Tx-Seite des Hybrid-Vergleichers (Pin 6)
Rrx
= Widerstand am Eingang zu der Rx-Seite des Hybrid-Vergleichers (R120)
Rtx
= Widerstand am Eingang zu der Tx-Seite des Hybrid-Vergleichers (R128)

Wenn die Dämpfungseinrichtungsseite gemessen wird, wird der Widerstand an der Rx-Seite von C1 auf 5k1 eingestellt, und die Tx-Seite wird auf 6k2 eingestellt. Dies ergibt ein Verhältnis von 20·log(5,1/6,2) = -1,7 dB.

Wenn die „nominalen" Niveaus an dem Eingang zu dem Vergleicher gemessen werden, erhält man -5,4dBV an der Rx-Seite und -42dBV an der Tx-Seite. Es gibt eine Differenz von 36,6 dB.

Die Resultate zeigen, das Tx für jegliche Signale >1,7 dB oberhalb des Rx-Niveaus bevorzugt wird. Die nominalen Niveaus zeigen jedoch, dass das Niveau bei Rx um 36,6 dB höher ist als Tx. Daher tritt ein Umschalt-Schwellenwert auf, wenn Tx um 34,9 dB über Rx liegt, wenn nominale, mittlere Sprachniveaus vorliegen.

Diese Information kann verwendet werden, um eine Formel abzuleiten, um die Widerstandswerte auf der Grundlage nominaler, mittlerer Sprachniveaus an den Eingängen des Vergleichers zu verrechnen. Tx – Rx – 20·log(Rx/Rrx) = 34,9 wobei:

Rx
= Niveau gemessen an dem Eingang zu der Rx-Seite des Hybrid-Vergeichers (Pin 22)
Tx
= Niveau gemessen an dem Eingang zu der Tx-Seite des Hybrid-Vergleichers (Pin 10
Rrx
= Widerstand an dem Eingang zu der Rx-Seite des Hybrid-Vergleichers (R131)
Rtx
= Widerstand an dem Eingang zu der Tx-Seite des Hybrid-Vergleichers (R125)

In der vorstehenden Untersuchung werden die Signale vor und nach dem Lautsprecherverstärker abgenommen, und das auf der Rx-Seite gemessene Niveau ist entsprechend einstellbar. Daher wird die Formel zu: Tx – Rx – 20·log(Rtx/Rrx) = 34,9-21,5, oder Tx – Rx – 20·log(Rtx/Rrx) = 13,4 wobei

Rx
= Niveau gemessen an dem Eingang zu der Rx-Seite des Hybrid-Vergleichers (Pin 22)
Tx
= Niveau gemessen an dem Eingang zu der Tx-Seite des Hybrid-Vergleichers (Pin 10)
Rrx
= Widerstand an dem Eingang zu der Rx-Seite des Hybrid-Vergleichers (R131)
Rtx
= Widerstand an dem Eingang zu der Tx-Seite des Hybrid-Vergleichers (R125)

Die vorstehende Offenbarung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung wurde zu Zwecken der Darstellung und Beschreibung gegeben. Sie soll nicht erschöpfend sein oder die Erfindung auf die genau offenbarten Formen einschränken. Viele Variationen und Modifikationen der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele sind für einen Durchschnittsfachmann im Lichte der vorstehenden Offenbarung ersichtlich. Der Schutzumfang der Erfindung soll nur durch die beigefügten Ansprüche und durch ihre Äquivalente bestimmt sein.


Anspruch[de]
Ein Telefonsystem umfassend:

eine Basiseinheit; und

wenigstens ein schnurloses Handgerät, das drahtlos mit der Basiseinheit kommunizieren kann,

worin die Basiseinheit eine Halbduplex-Umschaltungs-Lautsprechertelefon-Schaltung aufweist, um einen Freisprechbetrieb für das wenigstens eine schnurlose Handgerät bereitzustellen, und worin die Halbduplex-Umschaltungs-Lautsprechertelefon-Schaltung Signalniveaus, die in das wenigstens eine schnurlose Handgerät eingegeben oder davon ausgegeben werden, detektiert, um einen Kommunikationsmodus zu bestimmen.
Das Telefonsystem nach Anspruch 1, worin die von der Halbduplex-Umschaltungs-Lautsprechertelefon-Schaltung detektierten Signale zwischen der Basiseinheit und dem wenigstens einen schnurlosen Handgerät über eine Luft-Schnittstelle übertragen werden. Das Telefonsystem nach Anspruch 1, worin der Kommunikationsmodus einen Sendemodus, einen Empfangsmodus und einen Leerlaufmodus aufweist. Das Telefonsystem nach Anspruch 1, worin die Basiseinheit ferner eine Leitungsschnittstellen-Schaltung aufweist, um Audiosignale von/zu einem PSTN und einem RF-Modulator zu empfangen und/oder zu übertragen, um die von dem PSTN empfangenen Audiosignale zu demodulieren und die von dem wenigstens einen schnurlosen Handgerät empfangenen Audiosignale zu modulieren. Das Telefonsystem nach Anspruch 1, worin die Halbduplex-Umschaltungs-Lautsprechertelefon-Schaltung umfasst:

eine Empfangs-Dämpfungseinrichtung zum Dämpfen von Audiosignalen, die in einem Empfangspfad laufen;

eine Sender-Dämpfungseinrichtung zum Dämpfen von Audiosignalen, die in einem Sendepfad laufen;

einen ersten Vergleicher, der ein erstes Empfangsniveau und ein zweites Empfangsniveau von der Basiseinheit vergleicht;

einen zweiten Vergleicher, der ein drittes Empfangsniveau und ein viertes Empfangsniveau von dem wenigstens einen schnurlosen Handgerät vergleicht; und

einen Kontroller, um auf der Grundlage von Ausgängen der ersten und zweiten Vergleicher zu bestimmen, ob ein Sendemodus oder ein Empfangsmodus erreicht ist.
Das Telefonsystem nach Anspruch 5, worin der Kontroller auf der Grundlage der Ausgänge der ersten und zweiten Vergleicher ferner bestimmt, ob ein Handgeräte-Freisprechmodus erreicht ist. Das Telefonsystem nach Anspruch 5, worin das dritte Niveau und das vierte Niveau Niveauwerte von einem Mikrofonverstärker und einem Lautsprechertelefon-Verstärker umfassen. Das Telefonsystem nach Anspruch 5, worin das erste Niveau und das zweite Niveau Niveauwerte für einen Hybrid-Verstärker und einen Filter umfassen. Das Telefonsystem nach Anspruch 1, worin das Telefonsystem entweder ein analoges Telefonsystem oder ein Telefonsystem ohne eine digitale Signalprozessor-(DSP)-Funktion ist. Ein Telefonsystem mit einem Handgeräte-Freisprechbetrieb umfassend:

wenigstens ein schnurloses Handgerät, das drahtlos mit der Basiseinheit kommunizieren kann; und

eine Halbduplex-Umschaltungs-Lautsprechertelefon-Schaltung, die an der Basiseinheit angeordnet ist und die einen Freisprechbetrieb-Modus des wenigstens einen schnurlosen Handgerätes steuert,

wobei die Halbduplex-Umschaltungs-Lautsprechertelefon-Schaltung einen Kontroller umfasst, um den Freisprechbetriebs-Modus auf der Grundlage von wenigstens einem der Ausgänge der Vergleicher, der Sprachdetektoren und dem Volumen einer Sprache zu bestimmen.
Das Telefonsystem nach Anspruch 10, worin die Basiseinheit eine Hybridschaltung aufweist, die mit einem ISDN gekoppelt ist, um Audiosignale von/zu dem PSTN zu empfangen/zu übertragen, und einen RF-Modulator, um von dem wenigstens einen schnurlosen Handgerät empfangene Audiosignale zu demodulieren und von der Hybridschaltung empfangene Audiosignale zu modulieren, worin die Halbduplex-Umschaltungs-Lautsprechertelefon-Schaltung zwischen der Hybridschaltung und dem RF-Modulator liegt. Das Telefonsystem nach Anspruch 11, worin die Halbduplex-Umschaltungs-Lautsprechertelefon-Schaltung ferner umfasst:

einen ersten Vergleicher, um ein Empfangsniveau und ein Sendeniveau an der RF-Modulator-Seite zu vergleichen;

einen zweiten Vergleicher, um ein Empfangsniveau und ein Sendeniveau an der Hybridschaltungs-Seite zu vergleichen; und

einen Kontroller, um einen Betriebsmodus des Telefonsystems auf der Grundlage von Ausgängen der ersten und zweiten Vergleicher zu bestimmen.
Das Telefonsystem nach Anspruch 12, ferner umfassend einen Hybrid-Verstärker, der eingeschaltet wird, wenn der Kontroller einen Sendemodus feststellt, um Audiosignale, die zu den PSTN übertragen werden sollen, zu verstärken. Das Telefonsystem nach Anspruch 12, ferner umfassend einen Lautsprechertelefon-Verstärker zum Verstärken von Audiosignalen, die von einem Lautsprechertelefon des wenigstens einen schnurlosen Handgeräts empfangen werden, und einen Mikrofonverstärker zur Verstärkung von Audiosignalen, die an ein Mikrofon des wenigstens einen schnurlosen Handgeräts übertragen werden. Das Telefonsystem nach Anspruch 10, worin das wenigstens eine schnurlose Handgerät einen RF-Modulator zum Demodulieren von von der Basiseinheit empfangenen Audiosignalen und zum Modulieren von an die Basiseinheit übertragenen Audiosignalen, ein Lautsprechertelefon zum Empfangen von Audiosignalen von einem Benutzer und ein Mikrofon aufweist, um demodulierte Audiosignale von dem RF-Modulator auszugeben. Ein Handgerät-Freisprechbetrieb-Umschalter für ein analoges Telefonsystem und ein Telefonsystem ohne DSP – (digital Signalverarbeitung) Funktion umfassen:

einen ersten Vergleicher zum Vergleichen eines Sendeniveaus und eines Empfangniveaus an einer RF-Modulatorseite, die drahtlos mit wenigstens einem schnurlosen Handgerät gekoppelt ist;

einen zweiten Vergleicher, um ein Sendeniveau und ein Empfangsniveau einer Hybridseite zu vergleichen, die mit einem PSTN gekoppelt ist;

einen Kontroller, der mit den Ausgängen der ersten und zweiten Vergleicher gekoppelt ist, um einen Betriebsmodus auf der Grundlage der Ausgänge umzuschalten, wobei

die ersten und zweiten Vergleicher und der Kontroller an einer Basiseinheit des Telefonsystems liegen, worin die Sendeniveau- und die Empfangsniveau-Eingabe an den ersten Vergleicher an einem Mikrofon bzw. an einem Lautsprechertelefon des wenigstens einen schnurlosen Handgeräts gemessen werden.
Der Umschalter nach Anspruch 16, worin die Sendeniveau- und Empfangsniveau-Eingabe zu dem ersten Vergleicher an einem Mikrofon beziehungsweise einem Lautsprechermikrofon von dem wenigstens einen schnurlosen Handgerät gemessen werden. Der Umschalter nach Anspruch 16, worin die Sendeniveau- und Empfangsniveau-Eingabe zu dem zweiten Vergleicher an einem Hybridverstärker und einem Filter gemessen werden, wobei der Filter an die Hybridseite angekoppelt ist, um die von dem PSTN empfangenen Audiosignale zu filtern. Der Umschalter nach Anspruch 16, worin der Kontroller ein Umschaltsignal an das wenigstens eine schnurlose Handgerät über eine Luftschnittstelle überträgt. Der Umschalter nach Anspruch 16, worin der Umschalter in Form einer integrierten Schaltung (IC) vorliegt.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com