DE4123008C2

DE4123008C2 - Cordless phone system

Info

Publication number: DE4123008C2
Application number: DE19914123008
Authority: DE
Inventors: Karl-Ulrich Stein
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1991-07-11
Filing date: 1991-07-11
Publication date: 2001-11-15
Anticipated expiration: 2011-07-12
Also published as: DE4123008A1

Description

In der Telekommunikationstechnik findet das "schnurlose Infrarot-Telefon" nicht nur beim Fernsprechteilnehmer ein großes Interesse, weil es besonders praktisch ist, unabhängig vom Aktionsradius der Anschlußschnur einer herkömmlichen Telekommunikationseinrichtung zu sein und sich frei in den Räumen seiner Wohnung oder an seinem Arbeitsplatz zu bewegen, sondern insbesondere deshalb, weil es wegen der relativ kurzen Reichweite von Infrarot-Verbindungen keiner Sicherheitsmaßnahmen bedarf, um Fernsprechverbindungen vor Abhören durch unberechtigte Dritte sowie anderem Mißbrauch zu schützen.In telecommunications technology, this is "cordless Infrared phone "not only for the subscriber great interest because it is particularly practical, independent from the radius of action of the connecting cord of a conventional one Telecommunications facility to be and free in the Moving rooms in his home or at his workplace, but especially because it's relative short range of infrared connections none Security measures are required to establish telephone connections Interception by unauthorized third parties and other misuse protect.

Die Erfindung geht aus von einem Schnurlos-Telefonsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention is based on a cordless telephone system according to the preamble of claim 1.

Aus der US Patentschrift 4.456.793 oder der Offenlegungsschrift DE 28 23 931 A1 sowie aus einer Veröffentlichung von E. Braun und S. Schön: "Ein schnurloses Infrarot-Telefon" im telecom report 3 (1980) Heft 1, Seite 24, bis 27, ist ein solches Schnurlos-Telefonsystem bekannt.From U.S. Patent 4,456,793 or US Laid-open specification DE 28 23 931 A1 and from a Publication by E. Braun and S. Schön: "A cordless Infrared telephone "in telecom report 3 (1980) Issue 1, page 24, to 27, such a cordless telephone system is known.

In der Praxis stellt sich bei solchen Telefonsystemen allgemein das Problem, daß es aufgrund einschränkender Strahlungs- und Empfangscharakteristik der Sende- sowie Empfangselemente in der Basis- oder Substation sowie mobilen Telekommunikationseinrichtung, z. B. im Handapparat, zu Verschlechterungen in der Übertragungsqualität kommen kann. In practice, this is the case with such telephone systems generally the problem that it is due to restrictive Radiation and reception characteristics of the transmit and Receiving elements in the base or substation as well as mobile Telecommunications equipment, e.g. B. in the handset Deterioration in the transmission quality can come.

Eine solche weitere Einschränkung oder Verminderung der Übertra gungsqualität kann z. B. konkret dann auftreten, wenn während ei nes Telefonates ein Telekommunikationsteilnehmer mit seiner mobilen Telekommunikationseinrichtung seinen Aufenthaltsort von einem Empfangsbereich zu einem benachbarten Empfangsbe reich der angrenzenden Basis- oder Substation wechselt und ein Umschalten von einem in den jeweils daran anschließenden benachbarten Empfangsbereich einer Basis- bzw. Substation er forderlich wird.Such further restriction or reduction of the transfer supply quality can e.g. B. occur specifically when during egg nes calls a telecommunications subscriber with his mobile telecommunications device its whereabouts from a reception area to an adjacent reception area range of the adjacent base or substation changes and switching from one to the next neighboring reception area of a base or substation becomes necessary.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, einen Weg zu zeigen, wie bei einem Schnurlos-Telefonsystem der eingangs genannten Art die Übertragungsqualität optimiert sowie der Übergang von einem Empfangsbereich in einen benach barten Empfangsbereich einer Basis- oder Substation ohne Ver minderung der Übertragungsqualtität gestaltet werden kann.The object underlying the invention is to show a way like a cordless phone system optimized the transmission quality of the type mentioned as well as the transition from a reception area to a neighboring barten reception range of a base or substation without Ver reduction in the quality of transmission can be designed.

Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus Patentanspruch 1.The solution to the problem results from patent claim 1.

Die Erfindung bringt in Verbindung mit dem Vorteil, daß auf tretende Sendeschatten, hervorgerufen durch Gegenstände in einer Sendekeule eines Sendeelementes, vermieden werden, den weiteren Vorteil mit, daß ein unterbrechungsfreier Wechsel von einem Empfangsbereich in einen benachbarten Empfangsbe reich einer Basis- oder Substation durchführbar ist.The invention is associated with the advantage that emitting shadow, caused by objects in a transmitting lobe of a transmitting element can be avoided another advantage with that an uninterrupted change from a reception area to an adjacent reception area is richly feasible for a base or substation.

Eine weiterführende Ausgestaltung der Erfindung ist, daß wäh rend einer Telekommunikationsverbindung eine einfallende Strahlungsleistung in einer Entscheidereinheit je Empfangs element in der Basis- bzw. Substation und je Empfangselement in der mobilen Telekommunikationseinrichtung in kurzen Zei tintervallen gemessen und jeweils mit der einfallenden Strah lungsleistung benachbarter Empfangselemente verglichen wird, um nach einem Meßzyklus eine Zuordnung zwischen jeweils einem Sende- und Empfangselement zu treffen, bei der die von einem Sendeelement ausgehende und beim Empfangselement der jeweiligen Empfangseinheit einfallende Strahlungsleistung einen Ma ximalwert aufweist. Dies bringt den Vorteil mit, daß durch eine selektive Zuordnung von Sende- zu Empfangselement je weils ein höchtes Maß an Übertragungsqualität erzielt wird, das heißt z. B., daß eine Fernsprechverbindung während einem Wechel von einem Empfangs- in einen angrenzenden Empfangsbe reich übergangslos mit hoher Übertragungsqulität, also für den Fernsprechteilnehmer nicht wahrnehmbar, vollzieht.A further embodiment of the invention is that wäh an incoming one Radiation power in a decision unit per reception element in the base or substation and per receiving element in the mobile telecommunication facility in a short time Intervals measured and each with the incident beam performance of neighboring receiving elements is compared, to make an assignment between one after each measuring cycle To meet transmission and reception element, in which the one Sending element outgoing and the receiving element of the respective Radiation power incident on the receiving unit is a Ma ximal value. This has the advantage that a selective assignment of send to receive element each because a high level of transmission quality is achieved, that is z. B. that a telephone connection during one Change from one reception area to an adjacent reception area rich seamlessly with high transmission quality, so for imperceptible to the telephone subscriber.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist, daß die Über tragung der Infraotsignale zwischen Basis- bzw. Substation und mobilen Telekommunikationseinrichtung bidirektional und digital erfolgt, wobei zumindest die von der mobilen Telekom munikationseinrichtung zur Basis- bzw. Substation zu übertra genden digitalen Infrarotsignale datenkomprimiert mit einer Datenrate < 10 kbit/s paketiert übertragen werden. Dies hat neben dem Vorteil einer Reduzierung der Sendeleistung der Sendeelemente in der mobilen Telekommunikationseinrichtung, z. B. ein Handapparat, die Vorteile, daß durch eine geringere Dimensionierung eines im Handapparat angeordneten Speichere lementes sowohl Gewicht und Volumen reduziert werden können. Desweiteren ist es von Vorteil, daß es wegen des bidirektio nalen Datenaustausches keiner Speicherelemente im Handapparat bedarf.Another embodiment of the invention is that the over Carrying the infrared signals between the base or substation and mobile telecommunication device bidirectional and is done digitally, at least that of mobile telecom Communication device to transfer base or substation digital infrared signals are data compressed with a Data rate <10 kbit / s can be transmitted in packets. this has in addition to the advantage of reducing the transmission power of the Transmission elements in the mobile telecommunication device, e.g. B. a handset, the advantages that by a lower Dimensioning of a memory arranged in the handset lementes both weight and volume can be reduced. Furthermore, it is advantageous that because of the bidirection nalen data exchange no memory elements in the handset requirement.

Eine Ausgestaltung der Erfindung ist, daß die für die bidi rektionale Übertragung benötigten beiden Wellenlängen, vor zugsweise durch Verwendung von Verbindungshalbleitern wie Galliumaluminiumarsenid (GaAl)As, erzeugt werden. Dies bringt die Vorteile mit, daß neben einer hohen Strahlungsleistung eine Vielzahl von Emissionswellenlängen durch einfache Varia tion des Al-Gehaltes im Verbindungshalbleiter während seiner Herstellung erzeugt werden kann.One embodiment of the invention is that the bidi rectal transmission required both wavelengths, before preferably by using compound semiconductors such as Gallium aluminum arsenide (GaAl) As. This brings the advantages with that in addition to high radiation power a variety of emission wavelengths through simple varia tion of the Al content in the compound semiconductor during its Manufacturing can be generated.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist, daß jeweils eine Bündelung der einfallenden Strahlungsleistung auf die Empfangselemente der Basis- bzw. Substation oder die Emp fangselemente der mobilen Telekommunikationseinrichtung durch wellenlängenbündelnde Elemente, insbesondere durch Fresnel linsen oder Hohlspiegel, erfolgt. Dies bringt den Vorteil mit, daß aufgrund der Wellenlängenbündelnden Elemente eine Steigerung des Antennengewinns erzielt und dadurch eine bes sere Übertragungsqualität erreicht wird.Another embodiment of the invention is that each a bundling of the incident radiation power on the Receiving elements of the base or substation or the emp trapping elements of the mobile telecommunications device wavelength-bundling elements, in particular by Fresnel lenses or concave mirror. This has the advantage with that due to the wavelength-bundling elements Increased antenna gain achieved and thereby a bes transmission quality is achieved.

Eine weiterere Ausgestaltung der Erfindung ist, daß die ver mittlungstechnischen Abläufe in den Basis- und den Substatio nen mikroprozessorgesteuert und die Basis- sowie Substation untereinander durch mindestens einen Datenbus verbunden sind, wobei beispielsweise mindestens von einer Basisstation eine Verbindung zu anderen an die Basis- oder Substation ange schlossenen Telekommunikationseinrichtungen, inbesondere zu privaten oder öffentlichen Vermittlungseinrichtungen, her stellbar ist. Dies führt zu den weiteren Vorteil, daß es ne ben einer Vielzahl von Verbindungsmöglichkeiten auch mehrere Zugänge zum öffentlichen Vermittlungsnetz gibt.A further embodiment of the invention is that the ver averaging processes in the basic and substitution microprocessor controlled and the base and substation are interconnected by at least one data bus, where, for example, at least one of a base station Connected to others at the base or substation closed telecommunications facilities, in particular private or public intermediaries is adjustable. This leads to the further advantage that it ne ben a variety of connection options also several Gives access to the public switching network.

Weitere Besonderheiten der Erfindung werden aus der nachfol genden näheren Erläuterung eines Ausführungsbeispiels des Schnurlos-Telefonsystems gemäß der Erfindung anhand der Zeichnung ersichtlich.Further special features of the invention will become apparent from the following ing closer explanation of an embodiment of the Cordless telephone system according to the invention using the Drawing can be seen.

In der Zeichnung ist schematisch in einem zum Verständnis der Erfindung erforderlichen Umfang ein Schnurlos-Telefonsystem dargestellt. Es besteht einerseits aus wenigstens einer stationären Basisstation Bn in einem oder mehreren Räumen Rn, wobei einer Basisstation Bn wenigstens eine Substation SUBnx zugeordnet ist und die Basisstation Bn oder Substation SUBnx jeweils eine ortsfeste optische Sende- und Empfangseinheit OFSE eine und andererseits aus oder mehreren mobilen Tele kommunikationseinrichtung/en OUSE, insbesondere einem Handap parat H, zum Senden und Empfangen von Infrarotsignalen IRS. Dabei sind die ortsfeste Basisstation Bn und/oder Sub station SUBnx und die mobile Telekommunikationseinrichtung H jeweils mit einer Mehrzahl von Sende- SS1, . . ., SSm; HS1, . . ., HSm und Empfangselementen SE1, . . ., SEm; HE1, . . ., HEm ausgestaltet, wodurch in allen Raumteilen eine gute Nachrichtenüber tragung gegeben ist.In the drawing is schematic in one for understanding the Invention required scope shown a cordless phone system. On the one hand, it consists of at least one stationary base station Bn in one or several rooms Rn, with a base station Bn at least a substation SUBnx is assigned and the base station Bn or SUBnx substation each a fixed optical transmission and receiving unit OFSE one and on the other hand from or more mobile tele communication facility / s OUSE, in particular a handap ready H, for sending and receiving infrared signals IRS. The fixed base station is Bn and / or Sub station SUBnx and the mobile telecommunication facility H each with a plurality of transmission SS1,. . ., SSm; HS1,. . ., HSm and receiving elements SE1,. . ., SEm; HE1,. . ., HEm designed, which means good news about all parts of the room is given.

Bei Aufbau einer Gesprächsverbindung wird über Eingabetasten, die am Handapparat H oder an der Basis- Bn bzw. Substation SUBnx angeordnet sind, eine Telefonnummer eingegeben. Über den Mikroprozessor CP in der Basis- Bn oder Substation SUBnx werden dann daraufhin alle für einen Verbindungsaufbau not wendige Prozeduren eingeleitet (z. B. Amtswahl, Anlegen von Signalisierungstönen, Durchschalten von Koppelfeldern).When a call is set up, those on the handset H or on the base Bn or substation SUBnx are arranged, a phone number is entered. about the microprocessor CP in the base Bn or SUBnx then all are then necessary for a connection manageable procedures initiated (e.g. dialing an office, creating Signaling tones, switching through switching networks).

Als Empfangselemente SE1, . . ., SEm; HE1, . . ., HEm für die Infra rotsignale IRS können in der Basis- Bn und in der Substation SUBnx handelsübliche Siliziumdioden mit optischen Schmalband filtern eingesetzt werden.As receiving elements SE1,. . ., SEm; HE1,. . ., HEm for Infra red signals IRS can be found in the base Bn and in the substation SUBnx commercially available silicon diodes with optical narrow band filters are used.

Die Sendeelemente SS1, . . ., SSm; HS1, . . ., HSm, die insbesondere als Infrarot-Lumineszenzdioden wie (GaAl)As Dioden ausgebil det sein können, setzen die elektrischen Signale, wie Wählim pulse und elektrische Sprachsignale, in Infrarotsignale IRS um.The transmission elements SS1,. . ., SSm; HS1,. . ., HSm, the particular as infrared luminescent diodes such as (GaAl) As diodes the electrical signals, such as dialing pulse and electrical voice signals, in infrared signals IRS around.

Zur Reduktion der erforderlichen Infrarotsendeleistung im Handapparat H wird eine Datenkompression < 10 kbit/s des di gital abgetasteten Sprachsignales (64 kbit/s) durchgeführt.To reduce the required infrared transmission power in the Handset H is a data compression <10 kbit / s of the di gital sampled voice signals (64 kbit / s) performed.

Eine weitere Verringerung des Leistungsverbrauches der akti ven Bauelemente im Handapparat H läßt sich durch die Anwen dung eines Zeitgetrenntlage-Verfahrens, wie zum Beispiel das aus der Übertragungstechnik bekannte "Pong-Pong-Verfahren", erreichen. Bei diesem Verfahren wird der ortsfesten Basis- Bn oder Substation SUBx eine feste Übertragungsdatenrate bzw. Datenpaketrate zugewiesen, die Übertragungsdatenrate vom Handapparat H wird jedoch variabel gehalten. A further reduction in the power consumption of the shares ven components in the handset H can be by the user using a time separation method, such as that "Pong-Pong method" known from transmission technology, to reach. With this method, the stationary base Bn or Substation SUBx a fixed transmission data rate or data packet rate assigned, the transmission data rate from Handset H is held variable.

Bei einer Senderichtung, beispielsweise von Handapparat H zur Basisstation Bn, wird über eine Vielzahl von parallel betrie benen Sendeelementen HS1, . . ., HSm, wie in der Zeichnung, je doch aus Gründen der Übersicht dort mit nur 4 Sendeelementen HS1, . . ., HSm, angedeutet, das Infrarotsignal IRS in den Raum Rn ausgestrahlt. Die Sendeelemente HS1, . . ., HSm sind dabei in vorteilhafterweise im oberen Bereich des Handapparates H an geordnet, damit Decke und Wand als primäre Reflexionsflächen benützt werden können.With a sending direction, for example from handset H to Base station Bn is operated over a variety of parallel benen transmission elements HS1,. . ., HSm, as in the drawing, each but for reasons of clarity there with only 4 transmission elements HS1,. . ., HSm, indicated the infrared signal IRS in the room Rn broadcast. The transmission elements HS1,. . ., HSm are in advantageously in the upper area of the handset H. arranged so that the ceiling and wall are the primary reflective surfaces can be used.

Die, wie in der Zeichnung angedeutet, in alle Richtungen des Raumes Rn gerichteten Empfangselemente SE1, . . ., SEm einer ortsfesten Basis- Bn oder Substation SUBnx empfangen das in den Raum Rn ausgestrahlte Infrarotsignal IRS.The, as indicated in the drawing, in all directions of the Room Rn directed receiving elements SE1,. . ., SEm one Fixed base Bn or SUBnx receive the in the space Rn infrared signal IRS.

Eine Empfangseinheit in der Basis- Bn oder Substation SUBnx, besteht aus einer Vielzahl von Empfangselementen SE1, . . ., SEm und daran angeschlossenen Verstärkern, die das Infrarrotsi gnal IRS empfangen und verstärken.A receiving unit in the base Bn or SUBnx substation, consists of a large number of receiving elements SE1,. . ., SEm and connected amplifiers that the Infrarrotsi Receive and amplify gnal IRS.

Eine Vergleichereinheit VS tastet das empfangene Infrarotsi gnal IRS ab und vergleicht in einer ersten Phase mikroprozes sorgesteuert (CP) die jeweils empfangene Strahlungsenergie der benachbarten Empfangselemente HEm.A comparator unit VS scans the received infrared gnal IRS and compares microprocesses in a first phase controlled (CP) the radiation energy received in each case neighboring receiving elements HEm.

In einer zweiten Phase wird dasjenige Empfangselement SEm in der Basis- Bn oder in der Substation SUBnx ausgewählt, bei dem die stärkste einfallende Strahlungsleistung gemessen wurde.In a second phase, the receiving element SEm in the base Bn or in the SUBnx substation, in which the strongest incident radiation power was measured.

Die Zuordnung eines bestimmten Sendeelementes HS1, . . ., HSm des Handapparates H zu einem Empfangselement SE1, . . ., SEm der Ba sis- Bn oder der Substation SUBnx ermöglicht nicht nur eine optimale Infrarotverbindung, sondern auch eine Einsparung von Sen deleistung. Dies wird dadurch bewirkt, daß nur dasjenige Sen deelement HSj im Handapparat H betrieben wird, das einem Emp fangselement SEj in der Basis- Bn bzw. Substation SUBnx zuge ordnet wurde.The assignment of a specific transmission element HS1,. . ., HSm des Handset H to a receiving element SE1,. . ., SEm the Ba sis- Bn or the SUBnx substation not only enables an optimal one Infrared connection, but also a saving of Sen performance. This is caused by the fact that only Sen deelement HSj is operated in the handset H which corresponds to an Emp catch element SEj in the base Bn or substation SUBnx was arranged.

Alle Sendeelemente des Handapparates H strahlen im Zyklus z. B. alle 20 mS erneut das Infrarotsignal IRS in den umgeben den Raum Rn ab. Ein im gleichen Zeitschlitz durchgeführter, wie oben beschrieben, vergleichender Meßvorgang bei den Emp fangselementen SE1, . . ., SEm der Basis- Bn bzw. Substation SUBnx mißt die einfallende Strahlungsleistung und bewirkt nach einem erneuten mikroprozessorgesteuerten Entscheidungs vorgang, gegebenenfalls, die neue Zuordnung von einem Sende element HSj im Handapparat H zu einem Empfangselement SEj in der Basis- Bn bzw. Substation SUBnx.All transmission elements of the handset H emit in the cycle e.g. B. every 20 mS again surround the infrared signal IRS in the the space Rn. A run in the same time slot as described above, comparative measurement process with the Emp catch elements SE1,. . ., SEm of the base Bn or substation SUBnx measures the incident radiation power and effects it after a new microprocessor-controlled decision operation, if necessary, the new assignment of a broadcast element HSj in the handset H to a receiving element SEj in the base Bn or substation SUBnx.

Wird ein Infrarotsignal IRS von der Basis- Bn bzw. Substation SUBnx in den Raum ausgestrahlt, so wird in entsprechender Weise mikroprozessorgesteuert innerhalb eines Meßzyklus die beste Infrarotverbindung zwischen der Mehrzahl von Sendeele menten SS1, . . ., SSm zu den Empfangselementen HE1, . . ., HEm er mittelt.If an infrared signal IRS from the base Bn or substation SUBnx broadcast in the room, so in corresponding Way microprocessor controlled within a measuring cycle best infrared connection between the majority of transmitters elements SS1,. . ., SSm to the receiving elements HE1,. . ., HEm he averages.

Eine mikroprozessorgesteuerte Meß- und Zuordnungsprozedur er mittelt pro Meßzyklus die jeweils beste Verbindung und ordnet für die Dauer des nächsten Meßzklus jeweils ein Empfangsele ment HEj im Handapparat H einem Sendeelement SSj in der Ba sis- Bn bzw. Substation SUBnx zu. Zur Einsparung von elektri scher Energie im Handapparat H werden jeweils die anderen Empfangselement HEj des Handapparates H deaktiviert.A microprocessor-controlled measurement and assignment procedure averages the best connection per measuring cycle and arranges one receiving element for the duration of the next measuring cycle ment HEj in the handset H a transmitting element SSj in the ba sis- Bn or SUBnx too. To save electri shear energy in handset H becomes the other Receiving element HEj of handset H deactivated.

Claims

1. Cordless telephone system consisting of at least
a stationary base station which has at least one substation connected in parallel, these stations each having a stationary optical transceiver,
a mobile station, which also has a transmitting and receiving unit,
characterized by
that the transmitting and receiving units of all stations each have a plurality of transmitting elements (SS1,..., SSm; HS1,..., HSm) and receiving elements (HE1,..., HEm; SE1,..., SEm) , and
that the receiving elements (HE1,..., HEm; SE1,..., SEm) is assigned a decision unit (VS) per station, which is the same as that of the receiving elements (HE1,..., HEm; SE1,..., SEm) measures received power received during a telecommunication connection in short time intervals and compares it with the optical received power of neighboring receiving elements (HE1,..., HEm; SE1,..., SEm) in the respective station and assigns the receiving element (HE1,. ., HEm; SE1,..., SEm) with the greatest reception power per measuring cycle to the transmitting element of the respective stationary station.

2. Cordless telephone system according to claim 1, characterized, that a transmission of infrared signals (IRS) between Basic (Bn) or Substation (SUBnx) and mobile Telecommunications equipment (H) bidirectional and digital takes place, at least that of the mobile Telecommunication device (H) to the base (Bn) or Substation (SUBnx) digital infrared signals to be transmitted (IRS) data compressed with a data rate <10 kbit / s transmitted in packets.

3. Cordless telephone system according to claim 1, characterized, that the transmission of infrared signals (IRS) between base (Bn) or Substation (SUBnx) and more mobile Telecommunication device (H) with a time separation Procedure is carried out.

4. Cordless telephone system according to claim 1, characterized, that the transmitter elements (SS1,..., SSm; HS1,..., HSm) light-emitting diodes or are laser diodes.

5. Cordless telephone system according to claim 2, characterized, that the two required for bidirectional transmission Digital infrared signal (IRS) wavelengths are preferred by using compound semiconductors such as Gallium aluminum arsenide ((GaAl) As) can be produced.

6. Cordless telephone system according to claim 1, characterized, that a bundling of the incoming Radiation power on the receiving elements (SE1,..., SEm) of the Base (Bn) or Substation (SUBnx) or on the receiving elements (HE1,..., HEm) in the mobile Telecommunication equipment (handset) (H) through Fresnel lenses or concave mirrors he follows.

7. cordless telephone system according to claim 1, characterized, that the switching processes in the base (Bn) or Substation (SUBnm) are microprocessor controlled (CP) and the Base (Bn) and the substation (SUBnx) with each other at least one data bus system (D) are connected.