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Gebiet der Offenbarung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Aufbau von tragbaren
drahtlosen Kommunikationsgeräten
und insbesondere auf tragbare drahtlose Kommunikationsgeräte zum Kommunizieren
durch Orbitalsatelliten.
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Hintergrund der Offenbarung
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Satellitenendgeräte des Stands
der Technik sind groß und
aufwendig. Ein Endgerät,
das sich nach den Standards, die als INMARSAT-M bekannt sind, richtet,
hat beispielsweise ungefähr
die Größe eines
kleinen Koffers und kostet im Jahr 1993 annähernd 10.000 $. Ein solches
Endgerät
weist eine entfaltbare Richtantenne, die ohne ein dazwischenliegendes
Hindernis in der Sichtlinie auf den Satelliten gerichtet werden
muss, einen Telefon-Handapparat und einen Kasten von Elektronik
und Batterien, der durch Drähte
mit der Antenne und dem Handapparat gekoppelt ist, auf.
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Schnurlose
Telefone sind in dem häuslichen
Zusammenhang gut bekannt und erlauben einem Benutzer mehr Bewegungsfreiheit
als herkömmliche
Telefone. Zelltelefone erweitern die Vorteile einer drahtlosen Kommunikation über weite
Gebiete und können
in sich bewegenden Fahrzeugen verwendet werden. Das
US-Patent 5.428.668 beschreibt eine
erfinderische Kombination einer Zell- und einer Schnurlos-Telefon-Technologie, die
erlaubt, dass das gleiche handtragbare Zelltelefon sowohl in dem
Zusammenhang eines mobilen weiten Gebiets als auch als ein schnurloses
Heim-Telefon verwendet wird. Zusätzlich
kann das Telefon Anrufe entweder über das zellulare System oder über das
normale Heimtelefonsystem empfangen. In dem letzteren Fall werden
die Anrufe in leistungsarme Zelltelefon-Rufsignale übersetzt,
die unter Verwendung der gleichen Frequenzbänder wie das zellulare Weitverkehrssystem übertragen
werden können,
ohne eine Störung
zu bewirken.
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Die
vorhergehenden Systeme offenbaren kein Übersetzen von Anrufen aus einem
Satellitenkommunikationssystem in leistungsarme Zellrufsignale,
um dieselben unter Verwendung eines normalen Zellhandapparats zu
empfangen.
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Die
US-Patentanmeldung Serien-Nr. 07/967,027 offenbart
ein Dualmodus-Zelltelefon, das durch Verwenden von alternativen
Signalverarbeitungsprogrammen in einem programmierbaren Digitalsignalprozessor fähig ist,
in einem analogen FM-Modus oder alternativ in einem TDMA-Digitalsprachmodus
in Betrieb zu sein. In beiden Fällen
wird das zu verarbeitende FM- oder TDMA-Signal unter Verwendung
der gleichen Funk-Hardware über
die Luft empfangen.
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Das
US-Patent 5.535.432 beschreibt
ein Dualmodus-Satelliten-/Zelltelefon,
das einen Satelliten-HF-Verarbeitungsabschnitt, einen Zell-HF-Verarbeitungsabschnitt
und einen gemeinsamen Signalverarbeitungsabschnitt, der in Betrieb
sein kann, um entweder Satelliten- oder Zellsignale zu verarbeiten,
aufweist. Dieses Gerät
verriegelt sich vorzugsweise mit Zellbodensignalen, wenn verfügbar, und
wenn nicht, alternativ mit Satellitensignalen.
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Die
im Vorhergehenden beschriebenen Systeme beschreiben jedoch nicht
ein Dualmodus-Satelliten-Zelltelefon, das einen Zellhandapparat,
der angepasst ist, um mit einer Satelliten-Adaptereinheit schnittstellenmäßig verbunden
zu sein, aufweist, wobei der Handapparat von der Adaptereinheit
mittels passender Kabel ein Signal zum Verarbeiten empfängt.
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Der
Artikel „Integration
of mobile Satellite Systems" (INTERNATIONAL
MOBILE SATELLITE CONFERENCE '93,
Vol. 1, 18. Juni 1993, Seiten 119–129) offenbart eine mobile
Architektur für
eine Kommunikation mit sowohl Satelliten als auch zellularen Bodensystemen.
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Zusammenfassung der Offenbarung
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Dualmodus-Telefon
mit einem Satelliten-Kommunikationsadapter zu schaffen. Die Erfindung
ist in den Ansprüchen
definiert. Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist ein handtragbares Telefon eines Zelltyps
mit einem Verbinder für
die Anbringung von Zubehör
ausgerüstet.
Gemäß der vorliegenden
Erfindung liefert dieser Verbinder einem Satelliten-Kommunikationsadapter-Zubehör einen
Zugriff auf die Signalverarbeitungsressourcen des Handapparats, die
in einem alternativen Modus in Betrieb sein können, um Signale, die von dem
Satelliten empfangen werden und durch den Adapter in eine passende
Form für
ein Verarbeiten umgewandelt werden, zu verarbeiten. Das Verarbeiten übersetzt
die Satellitensignale in Sprache oder Daten und umgekehrt.
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Die
vorliegende Erfindung liefert eine Zahl von Optionen. Erstens liefert
die vorliegende Erfindung eine aufwandsarme Option, die ein Weglassen
von bodenbezogenen Zellkomponenten von dem Handapparat mit sich
bringt, um das aufwandsärmste
Nur-Satelliten-Kommunikationsgerät
zu liefern. Eine zweite Option weist einen zweiten Adapter ähnlich zu
demselben, der in dem
US-Patent
5.428.668 beschrieben ist, auf, der zusätzlich mit der Schnittstelle
zu dem Satellitenadapter ausgerüstet
ist. Dieser Adapter übersetzt
empfangene Satellitensignale in Signale eines Zelltyps, die für einen
Empfang durch das handtragbare Zelltelefon erneut übertragen
werden, und umgekehrt. Eine dritte Option weist eine Verbindung
der „Heim-Basisstation" auch zu dem öffentlich
vermittelten Telefonnetz über
eine normale Telefonsteckdose auf, derart, dass Anrufe, die entweder über den
Satelliten oder über
das PSTN empfangen werden, in Anrufe eines Zelltyps oder drahtlose Anrufe
zu dem Handapparat übersetzt
werden.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist ein Dualmodus-Telefongerät zum Kommunizieren
entweder durch einen sich auf einer Umlaufbahn bewegenden Satelliten
oder durch ein zellulares Bodensystem offenbart. Das Telefongerät umfasst
eine Zelltelefoneinheit, die zum Kommunizieren in einem Zelltelefonnetz
angepasst ist und ferner angepasst ist, um digitalisierte Signale,
die Sendungen zu und von dem Satelliten entsprechen, zu erzeugen
und zu verarbeiten. Zusätzlich
weist das Telefongerät
eine Satelliten-Kommunikationsadaptereinrichtung zum Empfangen von
Signalen, die durch den Satelliten gesendet werden, und Umwandeln
derselben in die digitalisierten Signale zum Verarbeiten durch die
Zelltelefoneinheit und zum Empfangen der digitalisierten Signale
von der Zelltelefoneinheit und Umwandeln derselben in Sendungen
zu dem Satelliten auf.
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Gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist eine Satelliten-Kommunikationsadaptereinrichtung offenbart.
Die Adaptereinrichtung weist eine Richtantenneneinrichtung und eine Einrichtung
zum Richten der Richtantenneneinrichtung hin zu einem sich auf einer
Umlaufbahn bewegenden Satelliten auf. Eine Sende-/Empfangsverbindungseinrichtung
verbindet die Antenne mit einer Empfangs- und einer Sendeschaltung.
Der Adapter weist ferner eine Abwärtsumsetz-Empfangseinrichtung
auf, die angepasst ist, um ein Satellitensignal über die Sende-/Empfangsverbindungseinrichtung
zu empfangen und dasselbe in eine Form für eine Verbindung mit einem
Handapparat unter Verwendung eines flexiblen Kabels zu verarbeiten.
Es ist ferner eine Sendemodulations- und -verstärkungseinrichtung zum Empfangen
von komplexen Modulationssignalen von dem Handapparat unter Verwendung
des flexiblen Kabels und zum Aufwärtsumsetzen derselben und Verstärken derselben
für eine
Sendung zu dem Satelliten unter Verwendung der Richtantenne vorgesehen.
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Detaillierte Beschreibung
der Zeichnungen
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Diese
und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden für durchschnittliche
Fachleute aus der folgenden schriftlichen Beschreibung, in Verbindung
mit den Zeichnungen verwendet, ohne Weiteres offensichtlich, in
denen:
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1 ein
Dualmodus-Satelliten-Zelltelefon darstellt;
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2 einen
Frequenzplan für
einen 5KHz-Kanalabstand in dem Satellitenmodus darstellt;
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3 ein
Dualmodus-Telefon gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung darstellt;
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4 einen
drahtlosen Adapter gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
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5 serielle Datenformate, die sich nach
der vorliegenden Erfindung richten, darstellt;
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6 ein
Teilmultiplexformat für
serielle Daten gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
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7 eine
Eindrahtpaar-Schnittstelle gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt; und
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8 eine
drahtlose Verbindung mit einem Zellhandapparat gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt.
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Detaillierte Beschreibung
der Offenbarung
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Der
Betrieb eines tragbaren Satelliten-Zelltelefons gemäß dem
US-Patent 5.535.432 ist
mit Hilfe von
1 erläutert. Eine Zell-Sender-/Empfänger-HF-Schaltung
10,
die beispielsweise an den europäischen GSM-Standard,
der mit Frequenzen von 900 MHz (Europa), 1800 MHz (britisches DCS1800-System)
oder 1900 MHz (USA) in Betrieb ist, angepasst sein kann, ist mit
einer Zellantenne
11 verbunden. Die folgende Beschreibung
basiert auf dem Zellmodus, der sich nach dem 900MHz-GSM-Standard
richtet, dies ist jedoch lediglich beispielhaft, und für die vorliegende
Erfindung kann jeder Zellstandard verwendet sein. Ein Synthesizer
34 führt den
Zellmodus-HF-Schaltungen ein Lokaloszillatorsignal in dem Bereich
1006–1031
MHz in 200KHz-Schritten
zu, das durch Teilen des Ausgangssignals eines 13MHz-Bezugsoszillators
12 durch
65 in einem
Teiler
22 abgeleitet wird. Ein Phasendetektor
24 vergleicht
dieses 200KHz-Bezugssignal mit dem Ausgangssignal eines VCO
30,
das in einem Teiler
26 durch eine variable ganze Zahl N1
geteilt wird. Der Phasenfehler von einem Phasendetektor
24 wird
in einem Schleifenfilter
29 gefiltert und dann an einen
Steuer-VCO
30 angelegt,
derart, dass die Frequenz desselben N1 mal 200 KHz ist.
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Der
GSM-Empfänger-Teil
der Zell-Sender-/Empfänger-HF-Schaltung 10 bei
diesem Beispiel wandelt empfangene Signale zuerst durch Mischen
mit der synthetisierten Lokaloszillatorfrequenz in eine Zwischenfrequenz
von 71 MHz um und dann durch Mischen mit 65 MHz, was 5-mal der 13MHz-Bezug ist, in eine
zweite Zwischenfrequenz von 6 MHz um. Das zweite ZF-Signal wird
verarbeitet, um ein RSSI-Signal, das annähernd proportional zu dem Logarithmus
der Amplitude ist, zu extrahieren. Dies kann entweder durch Verwenden
eines logarithmischen Radartyp-ZF-Verstärkers oder durch eine Verwendung
einer schnellen, automatischen Verstärkungssteuerung erfolgen. In
dem ersteren Fall wird ferner ein hart begrenztes ZF-Ausgangssignal
erhalten, aus dem Amplitudenvariationen gelöscht wurden; in dem letzteren
Fall wird ein amplitudengesteuertes Ausgangssignal erhalten, aus
dem Amplitudenvariationen durch die automatische Verstärkungssteuerung
wesentlich reduziert wurden. Der erstere Fall ist die bevorzugte
Implementierung, bei der ein hart begrenztes ZF-Signal erzeugt wird.
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Das
ZF-Ausgangssignal wird in einem A/D-Wandler
13 verarbeitet,
um numerische Werte, die auf die Momentansignalphase bezogen sind,
beispielsweise COS(PHI) und SIN(PHI), zu extrahieren, und diese
werden mit dem Resultat einer Analog-/Digital-Wandlung des RSSI-Signals
kombiniert und über
Schnittstellenschaltungen
14 zu den Digitalsignalverarbeitungsschaltungen
15 transportiert.
Ein passendes Verfahren zum Durchführen der vorhergehenden Funksignaldigitalisierung
ist in dem
US-Patent Nr. 5,048,059 offenbart.
Das Signal wird verarbeitet, um PCM-Sprachabtastungen zu bilden, die über Schnittstellenschaltungen
14 zurück zu dem
D/A-Wandler
13 und dann zu einem Hörer
19 transportiert
werden.
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In
der zellularen Senderichtung führt
ein Mikrofon 20 dem A/D-Wandler 13 Sprachsignale
zu, bei dem die Sprachsignale digitalisiert und über Schnittstellenschaltungen 14 zu
Digitalsignalverarbeitungsschaltungen 15 zum Codieren transportiert
werden. Das Codieren reduziert die Bitrate für eine Sendung, und das Signal mit
der reduzierten Bitrate wird durch die Schnittstellenschaltung 14 zurück transportiert,
wo dasselbe in Modulationssignale I, I, Q, Q umgewandelt wird. Die
Modulationssignale werden in den GSM-Sender-Teil der HF-Schaltung 10 eingespeist,
wo dieselben in den 890–915-MHz-Bereich für eine Sendung über eine
Zwischenfrequenz von 117 MHz, was 9-mal die 13MHz-Bezugsfrequenz
ist, umgewandelt werden.
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Die
Steuer- und Schnittstellenschaltungen
14 enthalten ferner
einen Mikroprozessor, der mit einem RAM
18, einem Flash-Programmspeicher
16 und
einem EEPROM
17 sowie mit einer Mensch-Maschine-Schnittstelle
35,
die beispielsweise eine Tastatur und eine Anzeige sein kann, gekoppelt
ist. Der RAM
18 kann gemäß dem vorteilhaften Verfahren,
das in der
US-Patentanmeldung
Serien-Nr. 08/143,640 mit dem Titel „Multiprocessor RAM Sharing", die hierin durch
Bezugnahme aufgenommen ist, offenbart ist, durch den Mikroprozessor
und durch die Digitalsignalverarbeitungsschaltungen
15 auf
eine gemeinsam verwendete Weise verwendet werden.
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In
dem GSM-Modus werden die Satellitenkommunikationsschaltungen 21 durch
Steuersignale von der Steuerschnittstellenschaltung 14,
ebenso wie andere nicht verwendete Teile des Dualmodus-Synthesizers,
wie der VCO 31, um Strom zu sparen, heruntergefahren. Viele
andere Batteriestrom-sparende Merkmale sind ebenfalls aufgenommen,
und insbesondere kann das Telefon, wenn dasselbe in einem Bereitschaftsmodus
ist, die meiste Zeit heruntergefahren sein und lediglich in vorbestimmten
Momenten aufwachen, um Nachrichten zu lesen, die durch GSM-Basisstationen
in dem demselben zugeteilten Funkruf- (englisch: Paging-) Zeitschlitz gesendet
werden.
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Wenn
das Telefon in einem Leerlaufmodus erfasst, dass alle GSM-Basisstationen
schwach werden, verwendet das Telefon eine Leerlaufzeit zwischen
GSM-Aufwachperioden, um die Satellitenschaltungen zu aktivieren,
um nach einem Satelliten-Rufkanalsignal zu suchen. Die Satellitenempfangsschaltungen
21 empfangen
ein Lokaloszillatorsignal von einem Synthesizer
34. Durch
Mischen mit dem zweiten Ausgangssignal des Synthesizers wandeln
die Satellitenempfängerschaltungen
empfangene Signale in eine erste Zwischenfrequenz (ZF) von 156,45
MHz und dann durch Mischen mit 12-mal dem 13MHz-Bezug in eine zweite
ZF von 450 KHz um. Die Satellitenmodus-Kanalabstände in diesem Beispiel sind
(13MHz/64×65 – 3,125KHz).
Die zweite ZF ist hart begrenzt und wird verarbeitet, um ein RSSI-Signal,
das annähernd
proportional zu dem Logarithmus der Signalamplitude ist, zu extrahieren.
Die hart begrenzte ZF wird in der Steuer- und Schnittstellenschaltung
14 weiter
verarbeitet, um Signale, die auf eine Momentansignalphase bezogen
sind, zu extrahieren. Dieselben werden mit digitalisierten RSSI-Signalen von dem
A/D-Wandler
13 kombiniert und an die Digitalsignalverarbeitungsschaltungen
(
15) weitergegeben, wo dieselben verarbeitet werden, um
Satellitensignale zu erfassen. Wenn Satellitensignale erfasst werden
und GSM-Signale
schwach sind, sendet das Telefon eine Abmeldungsnachricht zu dem
GSM-System und/oder eine Anmeldungsnachricht zu dem Satelliten.
Diese Aspekte sind in der
WO95/19094 beschrieben.
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Nach
einer Abmeldung von dem GSM werden die GSM-Schaltungen in dem Telefon
ausgeschaltet, und der Satellitenempfänger und die relevanten Teile
des Synthesizers werden hochgefahren, um dem Schmalband-Satelliten-Steuer-/Funkruf-Kanal
zuzuhören.
Vorzugsweise ist dieser Kanal ferner auf eine solche Weise formatiert,
dass der Empfänger
lediglich hochgefahren werden muss, um einen besonderen Zeitschlitz,
der für
ein Funkrufen dieses Mobiltelefons zugewiesen ist, zu empfangen.
Dies erhält
Batteriestrom in einem Leerlaufmodus, besonders, wenn durch ein
vorübergehendes
Hochfahren schnelle Synthesizer-Verriegelungszeiten
erreicht werden können.
Außerdem
kann ein Teil der überschüssigen Zeit
zwischen Funkruf-Schlitzen in dem Satellitenformat einem Durchsuchen
von GSM-Frequenzen nach dem Wiedererscheinen eines GSM-Basisstationssignals
gewidmet sein, was eine Umkehrung zu dem Zellmodus auslösen würde. Der Zellmodus
ist der bevorzugte Modus, da es wünschenswert ist, die Zahl von
Teilnehmertelefonen, die zu einem Zeitpunkt das kapazitätsbegrenzte
Satellitensystem verwenden, zu minimieren. Auf diese Weise stellt
lediglich ein kleiner Prozentsatz von Telefonen, die sich zeitweilig
außerhalb
einer Zellabdeckung befinden, eine potenzielle Belastung der Satellitenkapazität dar, so
dass die Zahl von Dualmodus-Telefonteilnehmern viele Male größer als
die Kapazität,
die das Satellitensystem unterstützen
könnte,
sein kann.
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Wegen
der Schwierigkeit eines Erhaltens eines Bezugsfrequenzoszillators
mit einer adäquaten
Stabilität,
einer kleinen Größe und einem
niedrigen Aufwand für
ein tragbares Telefon ist es üblich,
das Basisstationssignal als einen Bezug zu benutzen und durch Erzeugen
eines AFC-Signals als eine „Spannungssteuerung" von dem D/A-Wandler 13 zu
dem Bezugsoszillator 12 die innere Bezugsfrequenz des Telefons
mit dem empfangenen Basisstationssignal zu verriegeln, wie in 1 gezeigt
ist.
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Die
vorhergehende Systembeschreibung basiert auf einem Satellitenmodus
mit einem Kanalabstand von 3,125 KHz. Dies wird durch die Teilerwerte
von Teilern 22 und 23, in diesem Fall 65 beziehungsweise 64, bestimmt.
Das erste Teilerverhältnis
entsteht aufgrund von GSM-Bitraten, die auf einem 13MHz-Bezugstakt, der
65-mal der Kanalabstand ist, basieren. Bei einem Vernier-Schleifen-Synthesizer
ist das zweite Teilerverhältnis
um 1 weg von dem ersten, das heißt beträgt 64 oder 66.
In diesem Fall ist ein Teilerverhältnis von 64 eine
vernünftige
Wahl.
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Es
ist ferner möglich,
das im Vorhergehenden beschriebene Dualmodus-Telefon für einen
5KHz-Satellitenmodus-Kanalabstand zu konfigurieren. In diesem Fall
kann ein 39MHz-Bezugsoszillator 52 verwendet sein.
Dieses Ausführungsbeispiel
ist in 2 gezeigt, wo lediglich eine HF-Schaltungsanordnung
und der Synthesizer gezeigt sind. Die Basisbandelemente 13, 14 und 15 bleiben
wie im Vorhergehenden beschrieben.
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Der
39MHz-Bezugsoszillator
52 wird in Digitalteilern
50 und
51 durch
39 beziehungsweise
40 geteilt. Der
Teiler
50 erzeugt somit eine 1MHz-Bezugsfrequenz für einen
Phasenvergleicher
48. Ein erster VCO
40, der einen
Lokaloszillator, der für
den GSM-Modus passend ist, erzeugt, wird in einem Bruch-N-Teiler
43,
der in Betrieb ist, wie in der
US-Patentanmeldung
Serien-Nr. 07/804,609 offenbart
ist, durch N1 + dN1 geteilt. Der Wert dN1 kann in 1/5-Schritten
von 0 bis 4/5 programmiert sein, so dass der VCO
40 in
200KHz-Schritten gesteuert wird, um N1 + dN1 mal 1MHz zu sein.
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Ein
zweiter VCO 41 arbeitet, um ein passendes Lokaloszillatorsignal
für den
Satellitenmodus zu erzeugen. Dasselbe wird in einem Mischer 42 gegen
einen VCO 50 in den 280–300-MHz-Bereich heruntergemischt
und dann nach einem Tiefpassfiltern in einem Filter 45 in
einem Teiler 44 in 1/5-Schritten
durch N2 + dN2 geteilt. Das geteilte Ausgangssignal wird in einem
Phasendetektor 49 mit dem Ausgangssignal des Teilers 51 verglichen,
und das Fehlersignal von 49 wird vor einem Anlegen an den
Steuer-VCO 41 in einem Schleifenfilter 46 gefiltert,
derart, dass die Frequenz desselben (N2 + dN2) 39MHz/40 + VCO (50)
Frequenz ist.
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Die
Frequenz des VCO
51 ist daher durch
gegeben,
wobei n1 = 5(N1 + dN1) und n2 = 5(N2 + dN2). Durch Variieren der
ganzen Zahlen n1 und n2 können daher
Frequenzen in 5KHz-Schritten erzeugt werden, wie für den geforderten
Schmalband-Satellitenmodus erforderlich ist. Dieses erwünschte Verhalten
wurde unter Verwendung einer Kombination von Bruch-N- und Vernier-Schleifen-Verfahren
erhalten, um bei Zell- beziehungsweise Satelliten-Frequenzbändern gleichzeitig sowohl
200KHz- als auch 5KHz-Schritte zu erreichen. Beide Synthesizer-Schleifen
sind mit Bezugsfrequenzen um 1MHz in Betrieb und können weite
Schleifenbandbreiten haben, um ein Phasen- und Frequenzrauschen zu
unterdrücken
und schnelle Frequenzschaltzeiten zu erreichen.
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Das
Ausgangssignal des VCO 40 zwischen 1085 MHz und 1110 MHz
mischt sich mit den GSM-empfangenen Signalen in dem Band 935–960 MHz,
um eine erste 150MHz-Zwischenfrequenz (ZF) zu erzeugen. Dies ist
absichtlich so gewählt,
dass der zweite Lokaloszillator von 156 MHz, der verwendet ist,
um die erste ZF in eine zweite ZF von 6 MHz umzuwandeln, ein einfaches
Vielfaches (x4) des 39MHz-Bezugsfrequenzquarzes ist, das durch eine
Frequenzvervielfachungsschaltung 53 erzeugt wird. Alternativ
kann es vorteilhaft sein, einen 156MHz-Quarz-Bezugsoszillator zu verwenden und denselben
stattdessen durch 4 herunterzuteilen, um die erforderlichen 39 MHz
zu erzeugen. Als eine andere Alternative kann selbstverständlich mit
der Hilfe von entweder einem Oberwellenerzeuger plus einem Oberwellen-Auswahlfilter
oder mit der Hilfe einer einfachen Phasenverriegelungsschleife eine
beliebige Frequenzvervielfachungsschaltung implementiert sein. Es
sei bemerkt, dass der zweite Lokaloszillator gewählt ist, um für eine Wirtschaftlichkeit
die gleiche Frequenz für
den Zell- und den
Satellitenempfänger-Abschnitt
zu haben.
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Der
Satellitenempfangsabschnitt 55 bewirkt eine Verstärkung und
ein Filtern des satellitenempfangenen Signalbands von 1525–1559 MHz,
das dann gegen das VCO-41-Ausgangssignal heruntergemischt wird, um
eine feste ZF von 156,45 MHz zu erzeugen. Dieselbe wird weiter gegen
den zweiten 156MHz-Lokaloszillator
heruntergemischt, um die endgültige
ZF von 450 KHz zu erzeugen. Es ist ferner möglich, die mehr standardmäßigen 455
KHz zu verwenden, indem man lediglich den Satelliten-Synthesizer
hinsichtlich der Frequenz um einen 5KHz-Schritt niedriger programmiert
und die erste ZF so wählt,
dass dieselbe 156,455 MHz ist.
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Die
endgültigen
ZF von entweder 6 MHz (GSM) oder 450 KHz (Satellit) werden, wie
im Vorhergehenden beschrieben, digital verarbeitet. Der Digitalverarbeitung
kann durch Teilen der 39MHz-Bezugsfrequenz durch 3 unter Verwendung
eines Teilers 56 ein 13MHz-Takt, von dem alle GSM-Bitraten
und Rahmenperioden abgeleitet werden, zugeführt werden.
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Eine
weitere Beschreibung dieser früheren
Erfindung, wie eine Sendeverarbeitung, kann in der Patentanmeldung,
auf die im Vorhergehenden Bezug genommen ist, gefunden werden.
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Diese
frühere
Erfindung wurde erdacht, um ein Dualmodus-Satelliten-Zelltelefon zu schaffen,
das gemäß einer
Signalverfügbarkeit,
die eine Funktion einer mobilen Position ist, zwischen einem Satelliten-
und einem Zellmodus geschaltet wird. Ein implizites Erfordernis
einer Satellit-zu-handtragbar-
oder Mobil-Kommunikation besteht darin, dass der Satellit stark
genug sein soll, um mit Telefonen mit beliebig ausgerichteten Antennen,
das heißt
ungerichteten Antennen, zu kommunizieren.
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Andererseits
zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, eine Satellitenverbindung
unter Verwendung von existierenden Satelliten einer begrenzten Leistung
zu schaffen, die erfordern, dass bei dem Telefonendgerät eine Richtantenne
verwendet wird. Die vorliegende Erfindung betrifft daher nicht das
Lösen des
Problems eines Schaffens eines Dualmodus-Telefons, das gemäß einer Signalverfügbarkeit,
die sich aufgrund einer Bewegungsposition ändert, automatisch zwischen
einem Satelliten- und einem Zellmodus schaltet, sondern betrifft
vielmehr das Schaffen einer Richtantenne für einen Satellitenmodus, deren
Mobilität
aufgrund dessen, dass die Antenne inhärent groß ist, und der Notwendigkeit,
dass die Antenne auf den Satelliten gerichtet werden muss, beschränkt ist.
Es ist eindeutig ungeeignet, eine solche Antenne an dem Telefonhandapparat, der
an das Ohr des Benutzers gehoben wird, anzubringen. Andererseits
war dies bei dem Fall der vorhergehenden Erfindung geeignet, wo
eine kleine ungerichtete Antenne ausreichte.
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Eine
Lösung
bestünde
darin, eine selbstständige
Antenne, die mittels eines Koaxialkabels mit einem Handapparat gemäß der früheren Erfindung
verbunden ist, zu verwenden. Der Durchmesser eines Koaxialkabels
mit einem ausreichend niedrigen Verlust bei rund 2 GHz ist jedoch
unzweckmäßig. Die
Kabelgröße könnte reduziert
werden, indem man einen rauscharmen Verstärker als einen Teil der Antenne
für die
Empfangsrichtung umfasst. Die Senderichtung erfordert ebenfalls
einen niedrigen Verlust, und daher sollte sich der Sendeleistungsverstärker vorzugsweise
ebenfalls in der Antenne befinden, so wie dies dann das Sende-/Empfangs-Duplex-Filter in
dem Fall eines Frequenzduplexsystems muss. Es werden dann jedoch
zwei Koaxialkabel benötigt,
um das Ausgangssignal des rauscharmen Verstärkers zu dem Handapparat sowie
das Leistungsverstärker-Ansteuersignal
von dem Handapparat getrennt zu tragen.
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Das
vorhergehende Dilemma wird durch eine Konfiguration eines Satelliten-Kommunikationsadapters gemäß der Erfindung
gelöst,
der nun unter Bezugnahme auf 3 beschrieben
ist.
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Eine
Richtantenne 500 ist über
einen Duplexer oder einen Sende-/Empfangsschalter 107 mit
Empfangsverarbeitungsschaltungen 100 und Sendeschaltungen 200 verbunden.
Die Einheit 107 ist geeigneterweise ein Duplexfilter für Frequenzduplexsysteme
oder ein S/E-Schalter für
Zeitduplexsysteme. Die Empfangsverarbeitungsschaltungen 100 wandeln
empfangene Satellitensignale unter Verwendung eines Doppel-Superheterodyn,
der einen rauscharmen Verstärker 101,
ein Bildabweisungsfilter und einen -mischer oder einen Bildabweisungsmischer 102,
erste ZF-Filter und -Verstärker 103,
einen zweiten Mischer 104 und zweite ZF-Filter und -Verstärker 105 aufweist,
in eine niedrige Zwischenfrequenz, beispielsweise 450 KHz, um. Ein
ausgeglichenes Ausgangssignal von dem zweiten ZF-Verstärker unterstützt das
Vermeiden einer ungewollten Rückkopplung
zu dem Eingang des zweiten ZF-Verstärkers mit
hoher Verstärkung.
Ein Transformator 106 kann optional verwendet sein, um
das ausgeglichene ZF-Signal mit einem Kabel für eine Verbindung mit einer
entfernten Signalverarbeitung schnittstellenmäßig zu verbinden.
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Der
Sender weist einen Sendesignalerzeuger 300 und einen Sendeleistungsverstärker 200 auf.
Die Sendekonfiguration, die hier dargestellt ist, ist eine Version
für Signale
mit einer konstanten Hüllkurve,
da Versionen für
sowohl Signale mit einer konstanten Hüllkurve als auch Signale mit
einer variierenden Amplitude in der im Vorhergehenden erwähnten früheren Anmeldung
offenbart wurden.
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Die
Konstant-Hüllkurven-Sendeschaltung
erzeugt zuerst das rein phasenmodulierte Signal bei einer zweckmäßigen Sende-ZF,
die durch einen TXIF-Erzeuger 306 erzeugt wird und unter
Verwendung eines Quadraturmodulators 305 moduliert wird.
Der Leistungsverstärker 200 weist
einen eigenen spannungsgesteuerten Sendefrequenz-Oszillator 202 auf,
der einen Leistungsverstärker 201 ansteuert.
Eine Abtastung des Signals des VCO 202 wird durch Mischen
mit einem Lokaloszillatorsignal, das durch eine Synthesizer-Einheit 400 erzeugt
wird, in einem Mischer 301 auf die zweckmäßige TXIF
abwärtsumgesetzt.
Das TXIF-Signal von dem Mischer 301 wird unter Verwendung
eines Phasendetektors 303 mit dem modulierten TXIF-Signal
von dem Modulator 305 verglichen, um ein Phasenfehlersignal
zu erzeugen. Das Phasenfehlersignal wird unter Verwendung eines
Schleifenfilters 203 gefiltert, um ein Steuersignal für den VCO 202 zu
erzeugen, das die VCO-Phase
und -Frequenz so steuert, dass dieselbe derselben der modulierten
TXIF eng folgt. Die Modulation wird daher zu dem Ausgangssignal
des VCO und somit zu dem verstärkten
Ausgangssignal des Leistungsverstärkers PA 201 transportiert.
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Die
Frequenz-Synthesizer-Einheit 400 ist mittels eines seriellen
digitalen Steuerstroms programmierbar, um verschiedene Empfangs-
und Sende-Lokaloszillatorfrequenzen zu erzeugen, so dass der erfinderische Adapter
auf zugeteilten Frequenzen in dem Satelliten-Sende- beziehungsweise
-Empfangsband in Betrieb ist. Diese Frequenzen werden mit der Hilfe
einer Quarz-Bezugsfrequenz, die durch einen Quarz 206 und
einen Oszillator 307 erzeugt wird, erzeugt, wobei notwendige
Pufferverstärker
oder notwendige Frequenzvervielfachungen, um dem Synthesizer anzusteuern,
implizit in einem Block 306 enthalten sind. Beispielsweise
könnte ein
13MHz-Quarz verwendet sein, und der Block 306 kann einen
TXIF-Synthesizer sowie einen Mal-3-Vervielfacher aufweisen, um einen
39MHz-Bezug für
die Synthesizer-Einheit 400, die das erfinderische Vernier-Bruch-N-Prinzip,
das in der im Vorhergehenden erwähnten
Anmeldung offenbart ist, verwenden kann, zu erzeugen. Der Quarzoszillator
ist ferner mittels einer Varaktordiode 207, die mit einer
AFC-Steuerleitung
verbunden ist, hinsichtlich der Frequenz über einen kleinen Bereich steuerbar.
Der Zweck davon besteht darin, Quarzfrequenztoleranzen und Temperaturvariationen
zu kompensieren.
-
In
dem
US-Patent 5.530.722 ist
offenbart, dass ein Quadraturmodulator vorteilhaft ausgeglichene
Eingangsansteuersignale I, Q verwenden kann. Diese vier Signale,
die in
3 durch I, I, Q, Q bezeichnet sind, vervollständigen die
Definition, abgesehen von möglichen
Massestiften, Stromversorgungen, Ein-/Aus-Steuerungen etc. der Hauptsignalbildungs-Schnittstelle
600 mit
einer in dem Handapparat befindlichen entfernten Signalverarbeitung.
-
Eine
erfinderische Schnittstelle zwischen einem Satelliten-HF-Adapter und einem
Handapparat, der eine Signalverarbeitung gemäß der vorhergehenden Beschreibung
enthält,
weist ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung auf. Eine Schnittstelle, die beispielsweise
12 Stifte aufweist, wobei alle Signale eine niedrige Bandbreite
und zweckmäßige Pegel
haben, ist eine angemessen praktische Lösung. Ein Reduzieren einer
Stiftzahl ist jedoch stets ein Entwurfsziel, da es andere, im Vorhergehenden
nicht betrachtete Funktionen, auf die von Zeit zu Zeit durch denselben
Verbinder zugegriffen werden muss, wie ein Einstecken des Handapparats
in ein Ladegerät
oder einen Zell-Fahrzeugadapter, geben kann. Eine erfinderische
Schnittstelle des ersten Typs hat sich ferner nicht dem AFC-Problem
eines Dualmodus-Satelliten-Zelltelefons zugewandt, für das eine
Lösung
in dem
US-Patent 5.742.908 offenbart
ist. Dasselbe offenbart ein Dualmodus-Endgerät mit einem einzelnen Bezugsfrequenz-Quarzoszillator,
der durch Messen eines Frequenzfehlers aus dem Zellsystem auf eine
exakte Frequenz gesteuert wird, so dass die Frequenz bereits nahezu
korrekt ist, wenn versucht wird, sich mit dem Satellitensystem zu
verriegeln, oder der sich alternativ mit dem Satellitensystem verriegelt
und einen Frequenzfehler und eine Dopplerverschiebung aufgrund einer
Satellitenbewegung bestimmt und nach einem Kompensieren der Dopplerverschiebung
den Bezugsfrequenzoszillator auf eine korrekte absolute Frequenz zum
späteren
Zugreifen auf das zellulare System anpasst.
-
Bei
der vorliegenden Erfindung kann es jedoch getrennte Bezugsfrequenzoszillatoren
für den
Satellitenmodus und den Zellmodus geben. Ein Bezugsoszillator muss
in dem Handapparat umfasst sein, wenn beabsichtigt ist, dass derselbe
als ein drahtloses Telefon funktioniert, wenn derselbe nicht mit
dem Satellitenadapter verbunden ist. Es ist möglich, diesen Bezugsoszillator
unter Verwendung eines anderen Drahts von dem Handapparat zu dem
Satellitenadapter zu speisen, jedoch ist dies ein Hochfrequenzsignal
und kann daher unerwünscht
sein. Trotzdem wäre
es wünschenswert,
in der Lage zu sein, sicherzustellen, dass ein getrennter Bezugsoszillator
in dem Satellitenadapter auf dieselbe absolute Genauigkeit wie der
Bezugsoszillator in dem Handapparat eingestellt werden könnte, so
dass sich dieselben als ein Frequenzbezug, der fähig ist, entweder durch Empfangen
eines Zell- oder eines Satellitensignals aktualisiert zu werden,
verhalten würden,
wie in der im Vorhergehenden erwähnten
Offenbarung, die hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist, offenbart
ist.
-
Mit
Hilfe von
4 ist nun eine alternative erfinderische
Schnittstelle beschrieben, die darauf abzielt, die Stiftzahl zu
reduzieren und ferner eine Einrichtung zu schaffen, um getrennte
Bezugsoszillatoren zu synchronisieren.
4 stellt
eine multiplexende/demultiplexende Schaltung dar, die in dem erfinderischen
Satelliten-Kommunikationsadapter umfasst sein kann, um die Zahl
von Drähten,
die benötigt
werden, um den Adapter mit dem Handapparat zu verbinden, zu reduzieren.
Die multiplexende Schaltung
601 ist mit der im Vorhergehenden
beschriebenen Schnittstelle
600 links in
4 verbunden.
Das Maß einer
Stärke
eines empfangenen Signals, das mit RSSI bezeichnet wird, wird durch
Abtasten und Digitalisieren unter Verwendung eines A/D-Wandlers
602 von
einer analogen Wellenform in numerische Abtastungen umgewandelt.
Das hart begrenzte ZF-Ausgangssignal von dem zweiten ZF-Verstärker
105 enthält Phaseninformationen,
die beispielsweise mittels eines Direktphasendigitalisierers
603,
der gemäß den Prinzipien,
die in den
US-Patenten Nr. 5,084,669 oder
5,220,275 offenbart sind,
in Betrieb sein kann, extrahiert werden. Alternativ können Phasendarstellende
Informationen aus dem gesättigten
ZF-Ausgangssignal
in der Form von numerischen Werten des Cosinus und Sinus der Momentanphase
extrahiert werden, wie in dem
US-Patent Nr. 5,048,059 offenbart
ist. Die letzteren können
beispielsweise durch Tiefpassfiltern des ZF-Ausgangssignals, um
eine sinusförmige
Wellenform zu erhalten, und dann ein Quadraturabtasten desselben
durch Digitalisieren von Abtastungspaaren, die nominal 1/4-Zyklus
auseinander gemessen werden, extrahiert werden. Das
US-Patent Nr. 5,048,059 offenbart,
wie das RSSI- oder Log-Amplituden-Signal zusammen mit den phasenbezogenen
Signalen verarbeitet werden kann, um die komplexe Vektornatur des
Signals zu bewahren. Im Folgenden ist angenommen, dass ein Phasendigitalisierer
603 8-Bit-Phasenabtastungen
ausgibt und dass ein RSSI-Digitalisierer
602 8-Bit-Log-Amplituden-Abtastungen
ausgibt, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf begrenzt,
und dieselbe könnte
ebenso gut konfiguriert sein, um eine kartesische (I-, Q-) Digitalisierung
von empfangenen Signalen zu verwenden. Das Verfahren zum Digitalisieren
des empfangenen Signals ist eine Frage einer Entwurfswahl, jedoch ist
das Log-Polar-Verfahren des
US-Patents
5,048,059 das bevorzugte Verfahren. Die digitalisierten
empfangenen Signalabtastungen werden zusammen mit anderen Bits durch
einen Multiplexer
607 gemultiplext, um einen einzigen seriellen
digitalen Strom zum Senden zu dem Handapparat zu erhalten. Die anderen
Bits, die durch den Multiplexer
607 gemultiplext werden,
können
Statusbits oder Echos oder Bestätigungen
von Informationen oder Befehlen, die auf der bitseriellen Verbindung
von dem Handapparat empfangen werden, sein. Solche umschleifenden
Bits können
durch den Handapparat verwendet werden, um zu erfassen, ob der erfinderische
Adapter verbunden ist und wie erwartet funktioniert.
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Die
serielle Verbindung von dem Handapparat trägt gemultiplexte Informationen,
die die I- und Q-Modulationsabtastungen,
AFC-Wörter
für den
D/A-Wandler 604, Frequenz-einstellende Wörter für den (die)
Synthesizer 400 und Steuerbits für den Multiplexer und Zeitgeber 607 aufweisen.
Die Steuerbits können
beispielsweise verwendet sein, um besondere Abtastzeiten oder Abtastraten
für den
Log-Polar-Digitalisierer 603 zu programmieren.
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Die
I-, Q-Abtastungen, die durch einen Demultiplexer
606 über die
bitserielle Verbindung empfangen werden, sind eine komplexe numerische
Darstellung des modulierten Signals, das zu dem Satelliten zu senden ist.
Dieses Signal kann beispielsweise ein unter Verwendung einer QPSK
oder einer Offset-QPSK digital moduliertes Signal sein. Die Abtastsrate
der I-, Q-Ströme
muss mindestens die für
die Bandbreite der I-, Q-Signale geeignete Nyquist-Rate sein, ist
jedoch vorzugsweise viele Male (zum Beispiel 4 bis 40 mal) höher, um
Filter
204 und
205, die Abtastungsratenkomponenten
dämpfen,
während
dieselben die Signalbandbreite durchlassen, zu vereinfachen. Um
eine übermäßige Bitrate
für den
seriellen Bitstrom zu vermeiden, kann dieser sogenannte Überabtastungsfaktor
auf einem maßvollen
Wert, wie 5, gehalten werden, und ein Wandler
605 kann ein Aufwärtsabtasten
oder eine Interpolation aufweisen, um die Überabtastungsrate lokal zu
steigern. Die Hauptfunktion der Delta-Sigma-Wandler
605 besteht
jedoch darin, bei der Umwandlung der digitalen I-, Q-Abtastungsströme in getrennte,
analoge I-, Q-Modulationswellenformen zu helfen. Dies erfolgt zunächst durch Umwandeln
der I- und Q-Abtastungsströme
in Delta-Sigma-Bitströme
mit einer hohen Bitrate, die die I-, Q-Werte durch den Anteil von Einsen oder
Nullen, die die Ströme
enthalten, darstellen. Ein I-Signal mit einem maximalen Pegel würde aus
ununterbrochenen Einsen bestehen (Tastverhältnis 100%), während der
maximale negative Wert ununterbrochene Nullen wären. Da es zwischen 1 und 0
keine negative Spannung gibt, werden die I- und Q-Ströme jeweils
in zwei komplementäre
Ströme
I, Q und I, Q, die jeweils ein Tastverhältnis haben, das zwischen 0
und 100% liegt, die jedoch invers variieren, umgewandelt. Das I-Signal
ist dann in der Differenz des Tastverhältnisses zwischen dem I- und
dem I-Strom dargestellt, und das Gleiche gilt für Q. Dieses Verfahren zum Umwandeln
von numerischen I-, Q-Abtastungen in analoge Wellenformen zum Modulieren eines
Quadraturmodulators ist in dem
US-Patent
5.530.722 beschrieben. Der Vorteil einer Delta-Sigma-Umwandlung
mit einer hohen Bitrate besteht darin, dass Tiefpassfilter
204 und
205 vereinfacht
werden. Der Vorteil der ausgeglichenen Form eines Delta-Sigma-Wandlers
und von Tiefpassfiltern, die in der aufgenommenen Anmeldung offenbart
sind, besteht darin, ungewollte Trägerkomponenten in dem modulierten
Ausgangssignal, die durch Gleichstrom-Offsets bewirkt werden, zu reduzieren.
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5 stellt ein passendes Format eines seriellen
Bitstroms für
den Handapparat zu einem Adapter und von dem Adapter zu dem Handapparat
dar. 25-Bit-Wörter
werden bei einer Rate von 40 KWort/s gesendet, was einen 1-Mbit-Strom
ergibt, der in der Handapparat-zu-Adapter-Richtung von dem Bezugsquarz
des Handapparats und in der Adapter-zu-Handapparat-Richtung von
dem Bezugsquarz des Adapters abgeleitet wird. Das 25-Bit-Wort besteht
normalerweise aus einem Start-Bit oder -Flag, das gleich einer binären 1 ist,
einem 8-Bit-Synchronisationsmuster
und einem 8-Bit-I- und 8-Bit-Q-Wert. Der I- und der Q-Wert werden
mit einer Rate von 40K-Abtastungen
pro Sekunde gesendet, was 5 mal eine modulierte 8KB/s-Bitrate ist,
die durch die I- und Q-Wellenformen getragen wird, oder zehnmal
die Nyquist-Rate unter Annahme einer QPSK-Modulation ist. Indem
das Flag-Bit alternativ zu einer binären 0 gemacht wird, zeigt der
Handapparat an, wie in 6 dargestellt ist, dass die
Synchronisationsbits stattdessen Befehlsinformationen mit jeweils
8 Bit tragen. Indem das Flag für
so viele aufeinander folgende 25-Bit-Wörter
wie notwendig bei 0 gehalten wird, kann eine beliebige Zahl von
Befehlsinformations-Bytes befördert
werden. Beispielsweise können
Befehle aus 4 Bytes bestehen, die eine 8-Bit-Adresse (die beispielsweise
einen Synthesizer bezeichnet) und 24 Datenbits (die beispielsweise eine
Frequenz bezeichnen) aufweisen.
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In
der umgekehrten Richtung kann ein ähnliches Format verwendet sein,
wobei I-, Q-Bytes durch Phasen- und Amplituden-Bytes ersetzt sind
und wobei Befehlsbytes durch Statusbytes ersetzt sind, wenn das
Flag eine Null ist, wie durch Handapparat-zu-Adapter-Befehle befohlen
ist.
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Serielle
Datenströme,
die gemultiplexte Informationen enthalten, müssen bei dem empfangenden Demultiplexer
synchronisiert werden, um die Wortgrenzen zu bestimmen. Es ist nicht
der Zweck der Offenbarung, solche Verfahren des Stands der Technik
zu beschreiben. Es reicht aus, zu sagen, dass das Umfassen von Flag-Bits
in regelmäßigen Positionen
mit zugeordneten bekannten Synchronisationsmustern ausreichende Daten
für den
empfangenden Demultiplexer liefert, um unter Verwendung von bekannten
Synchronisationssuchverfahren einen Synchronismus zu erhalten und
unter Verwendung von bekannten Schwungradsynchronisationsverfahren
eine Synchronisation aufrechtzuerhalten. Die Ähnlichkeit des Formats in beiden Richtungen
erlaubt, dass an beiden Enden ein ähnlicher synchronisierender
Schaltungsentwurf verwendet wird.
-
Ein
anderer Zweck der erfinderischen Schnittstelle 700 besteht
jedoch darin, den Bezugsoszillator 307 genau mit dem Handapparat-Bezugsoszillator
zu synchronisieren oder umgekehrt. Ein Taktvergleicher in dem Demultiplexer 606 bestimmt,
ob die steigenden oder fallenden Flanken von entsprechenden Bits,
die über
die seriellen Verbindungen gesendet und empfangen werden (zum Beispiel
Synchronisationsbits), im Hinblick aufeinander früh oder spät sind.
Wenn beispielsweise das erste Synchronisationsbit, das von dem Adapter
durch den Multiplexer 607 gesendet wird, später auftritt
als der Empfang des gleichen Bits durch den Demultiplexer 606,
dann wird angenommen, dass der Bezug des Adapters langsam läuft und
die Frequenz desselben erhöht werden
sollte. Es ist eine optionale Entwurfswahl, ob eine Schaltungsanordnung,
um einen neuen Code für den
D/A-Wandler 604 zu berechnen, in dem Adapter enthalten
ist oder ob solche Früh-/Spät-Entscheidungen lediglich
in den Statusbits, die zu dem Handapparat gesendet werden, berichtet
werden und die Berechnung, um den D/A-Wandler-604-Codes
zu aktualisieren, in dem Handapparat enthalten ist. Da ferner darauf
hingewiesen wurde, dass eine ähnliche
Schaltung wie die Multiplexschaltung 601 für ein Umfassen
in dem Handapparat passend sein kann, ist es alternativ möglich, dass
die Handapparatschaltung einen Vergleich von gesendeten und empfangenen
Bitstrom-Zeiten aufweist, um Früh-/Spät-Entscheidungen zu
bestimmen, die dann verwendet werden können, um den D/A-Wandler-Code,
der zu dem Adapter gesendet wird, zu aktualisieren, oder verwendet
werden können,
um den inneren Bezugsoszillator des Handapparats zu aktualisieren.
Es ist vorzuziehen, alle Optionen zuzulassen und, ob der Bezugsoszillator
des Handapparats oder des Adapters der anzupassende ist, davon abhängig zu
bestimmen, ob der erstere im Vorhergehenden auf eine genaue Zell-Basisstation,
die als ein Frequenzbezug verwendet ist, angepasst wurde. Das Ziel, das
den Entwurf oder Betrieb eines solchen Algorithmus, der einen Teil
der Handapparat-Software aufweisen kann, führt, besteht darin, die beste
Sendefrequenzgenauigkeit für
eine Satellitenmodus-Sendung zu erhalten, indem man entweder vorhergehende
Zellfrequenzfehlermessungen oder aktuelle Satellitenfrequenzfehlermessungen,
je nachdem, welche die größte Zuverlässigkeit
aufweisen, verwendet. Außerdem
sind vorübergehende
Anpassungen des Handapparatbezugs gestattet, indem ein Code des
D/A-Wandlers 604, der im Vorhergehenden bestimmt wurde,
während
derselbe mit einem Zellsystem verriegelt war, gespeichert wird und
aus einem Speicher wiedergewonnen wird, wenn derselbe mit einem
Zellsystem verriegelt ist. Auf diese Weise können zukünftige Frequenzverfeinerungen
an Frequenzanpassungen an dem Satelliten- oder Zellsystem voneinander
unabhängig
gehalten werden.
-
Da
es eine Aufgabe der Erfindung war, die Verbindung zwischen dem Handapparat
und dem Satellitenadapter zu vereinfachen, wurde der serielle Steuertakt,
von dem gezeigt wurde, dass derselbe serielle Steuerdaten an der
Schnittstelle 600 begleitet, von der Schnittstelle 700 weggelassen,
um Stifte zu sparen. Wenn jedoch Stifte verfügbar sind, können ein
1MHz-Takt oder alternativ ein 40KHz-Wort-Strobesignal oder beide
zwischen den Handapparat und den Adapter geschaltet sein, um eine
Bit- oder Wortsynchronisation zu vereinfachen, während gleichzeitig der Geist
des erfinderischen Satelliten-Kommunikationsadapters
behalten wird. Die unterschiedlichen Kompromisse zwischen den Zahlen
von Drähten
und der Signalbandbreite oder Bitrate, die durch jeden getragen
wird, stellen lediglich unterschiedliche Implementierungen dar.
Es ist möglich, beide
Richtungen auf einen einzigen Draht plus Masse (oder ein einziges
Paar) zu multiplexen, indem man durch Verwenden eines Zeitduplexers
Signalfolgen von Daten abwechselnd in jede Richtung sendet.
-
Dieser
endgültige
Schritt eines Verwendens eines Zeitduplex entlang eines einzelnen
Drahtleitungspaars ist in 7 dargestellt.
Die Schnittstellenschaltung 701 enthält einen modifizierten Multiplexer
und Demultiplexer 706 und 707 und eine neue bidirektionale
Drahtleitungs-Schnittstellenschaltung 708.
Die Modifikationen an dem Multiplexer und Demultiplexer 706 beziehungsweise 707 gleichen
dieselben an, um anstelle von ununterbrochenen Daten abwechselnde
Datensignalfolgen zu empfangen und zu senden. Um Daten in beiden Richtungen
unterzubringen, muss die serielle Bitrate auf annähernd das
Doppelte der vorhergehenden 1MB/s-Rate gesteigert werden. Eine passende
Bitrate ist 13MHz/5, was gleich 2,6 MB/s ist.
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Es
wird eine Signalfolgerate von 40 KHz in jeder Richtung aufrechterhalten.
Jede Abgehend-und-Rück-Zyklus-Periode
enthält
65 Bit-Perioden bei 2,6 MB/s, wovon beispielsweise 25 Bitperioden zum
Senden von Datenwörtern
in einer Richtung und 25 Bitperioden für Datenwörter in der anderen Richtung verwendet
sein können,
wobei sich die Datenwörter
nach dem beispielhaften Format von 5 und 6 richten.
Die restlichen 15 Bitperioden können
für eine
Schutzzeit zwischen Sende- und Empfangssignalfolgen verwendet sein,
um zu erlauben, dass die bidirektionale Leitungs-Schnittstelle eine
Richtung wechselt. Der Früh-/Spät-Taktvergleicher,
der in dem Demultiplexer 706 enthalten ist, ist wie vorher
in Betrieb, außer
dass die Zeit eines Bit-Empfangs von dem Handapparat mit der inneren
Zeit des Multiplexers 707, die die Bitzeit ist, die derselbe
verwendet hätte,
wenn zugelassen worden wäre,
dass derselbe sendet, verglichen wird. Der Zeitvergleich prüft wirksam,
dass in der Mitte zwischen der Sendung von zwei 25-Bit-Wörtern von
dem Multiplexer 707 Daten von dem Handapparat empfangen
werden, und erzeugt eine Früh- oder Spät-Anzeige.
Um eine Anfangssynchronisation oder eine Synchronisationswiedergewinnung
zu unterstützen,
wird der Multiplexer 707 an einer Sendung gehindert, wenn
der Demultiplexer 706 keine Synchronisation mit dem Signal
von dem Handapparat erfasst.
-
Die
Beschreibung hat sich bisher auf eine Drahtverbindung des Handapparats
mit dem erfinderischen Satelliten-Kommunikationsadapter konzentriert.
In dem
US-Patent 5.428.668 wurde
eine Heim-Basisstation zum Übersetzen
eines Anrufs, der über
eine normale Schleifentrennschnittstelle bei dem öffentlich
vermittelten Telefonnetz PSTN durch eine häusliche Telefonanschlussdose
empfangen wird, in einen Anruf zu einem Zelltelefon unter Verwendung
eines leistungsarmen Senders, und umgekehrt, offenbart. Ein Anruf,
der von einem Zelltelefon mit einer niedrigen Leistung empfangen
wird, wird durch die Heim-Basisstation in eine normale Schleifentrenn-Telefonanschlussschnittstelle
mit dem PSTN übersetzt.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist die Heim-Basisstation mit einer zusätzlichen
Schnittstelle für
eine Verbindung mit dem erfinderischen Satelliten-Kommunikationsadapter
ausgerüstet.
Diese Schnittstelle kann eine der Schnittstellen sein, die im Vorhergehenden
beschrieben sind und in 3, 4 und 7 als
Schnittstellen 600, 700 beziehungsweise 800 bezeichnet
sind. Das gemeinsame Prinzip ist, dass der Satelliten-Kommunikationsadapter
prinzipiell lediglich ein HF-Wandler ist und sich auf die Digitalsignalverarbeitung
der Heim-Basisstation
stützt,
um Satellitensignale zu verarbeiten. Signale, die von dem Satelliten
empfangen werden und durch den Adapter, der in 3 dargestellt
ist, umgewandelt werden, werden somit unter Verwendung von Signalschnittstellen 600, 700 oder 800 in
die Heim-Basisstation
eingespeist und dann in Zell-Signale verarbeitet, die durch die
Heim-Basisstation zu einem Zellhandapparat, wie der im Vorhergehenden
offenbarte Handapparat mit der erfinderischen Schnittstelle, oder
alternativ zu einem beliebigen passenden Zellhandapparat gesendet
werden. Ebenso werden Signale, die von dem Zellhandapparat gesendet
werden, durch die Heim-Basis empfangen und in Satellitensignale
umgewandelt, die über
die Schnittstelle 600, 700 oder 800 zu
dem erfinderischen Satelliten-Kommunikationsadapter für eine Sendung
zu dem Satelliten gesendet werden. Falls die Heim-Basisstation über eine
Schleifentrenn-Telefonanschlussdose auch mit dem PSTN verbunden
ist, können
Anrufe, die entweder von dem Satelliten oder über das PSTN empfangen werden,
in Anrufe zu demselben Zellhandapparat übersetzt werden. Auf diese
Weise weist der erfinderische Satelliten-Kommunikationsadapter eine
Richtantenne auf, die auf den Satelliten gerichtet werden muss und
an einem Ort eingerichtet werden und an einem anderen Ort durch
eine Verwendung von normalen Zellschaltungen und Sendeprotokollen
als eine drahtlose Verbindung durch einen Handapparat verwendet werden
kann. Bei Anrufen, die durch einen Handapparat eingeleitet werden,
kann die Entscheidung, dieselben über das PSTN oder den Satelliten
zu platzieren, von einer Verfügbarkeit
und einer Prioritätsanzeige,
die durch den Benutzer geliefert wird, abhängen. Beispielsweise kann die
Heim-Basisstation eingestellt sein, um einem Platzieren von durch
den Handapparat eingeleiteten Anrufen über die Route, die die niedrigsten
Tarife bietet, eine Priorität
zu geben. Ein lokaler Anruf würde
beispielsweise über
das PSTN platziert werden, während
ein internationaler Anruf über
das Satellitensystem platziert werden kann. Eine Unterscheidung
zwischen lokalen und internationalen Anrufen kann durch die Heim-Basisstation
durch Verarbeiten der Ziffern der angerufenen Nummer und Bezug nehmen
auf eine Tabelle von benutzerprogrammierten Informationen über eine
bevorzugte Leitwegführung
(englisch: routing) getroffen werden. Zusätzlich kann sich der Handapparat
unabhängig
dafür entscheiden,
ein lokales Zellsystem zu verwenden, wenn dasselbe als eine Alternative
zu der Satelliten- oder PSTN-Signalführungsoption
verfügbar
ist.
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8 stellt
diese Anruf-Leitwegführungsoptionen
dar. Die erfinderische Heim-Basisstation 1001 ist mittels
einer der im Vorhergehenden erwähnten
Schnittstellen mit dem erfinderischen Satelliten-Kommunikationsadapter 1000 verbunden.
Da die Heim-Basisstation denkbarerweise auch ein Batterieladegerät ist, in
dem der Handapparat geparkt ist, wenn derselbe nicht in Verwendung
ist, kann dieselbe im Prinzip auch als eine Stromquelle oder ein
Ladegerät
für den
Adapter 1000 funktionieren, indem man in der Kabelschnittstelle
geeignete Stromverbindungen hinzufügt. Für diese Funktion zieht die
Heim-Basisstation einen Strom von der Stromleitung. Die Funktion
der Heim-Basisstation kann aufweisen, dass der Handapparat veranlasst
wird, durch eine Nicht-Funk-Einrichtung zu läuten, wenn derselbe in der
Ladeposition geparkt ist, und führt
nach einer Erfassung, dass der Handapparat von dem Ladegerät entfernt
wird, um den Anruf zu beantworten, zuerst eine drahtlose Anrufeinrichtung
mit dem Handapparat durch. Alternativ ist optional eine Schnittstelle
mit dem normalen Drahtleitungstelefon vorgesehen, und Anrufe können getätigt oder
beantwortet werden, indem das Drahtleitungstelefon durch eine nicht-drahtlose Kommunikation
mit der Heim-Basis-/Satelliten-Kommunikationsadapter-Kombination
verwendet wird. Bei dieser Konfiguration kann das Telefon, das zuerst
aufgenommen oder beantwortet wird, der Zellhandapparat oder das
normale Telefon, bestimmen, ob zuerst eine drahtlose oder eine drahtgebundene
Verbindung aktiviert wird.
-
Wenn
gewünscht,
kann die Funktion der Heim-Basisstation programmiert werden, um
die drahtlose Zellverbindung zu dem Zellhandapparat zu aktivieren,
wenn derselbe später
aufgenommen wird, nachdem der Anruf ursprünglich mit dem Drahtleitungstelefon
beantwortet wurde. Andere Optionen, wie ein Erlauben, dass ein Anruf
sowohl an dem Drahtleitungstelefon als auch dem drahtlosen Handapparat,
die als Telefone mit einer getrennten Durchwahl betrachtet werden, überwacht
wird, können
programmiert sein. Ferner kann ein Anruf, der unter Verwendung des
Drahtleitungstelefons beantwortet wird, während das Zelltelefon von der
Ladeposition getrennt ist, wodurch die Ausstrahlung eines Zellrufsignals
durch 1001 beendet wird, grundsätzlich später durch das Zelltelefon von
dem Drahtleitungstelefon durch Wählen
der Nummer desselben übernommen
werden. Die Heim-Basisstation
kann programmiert sein, um Zellsignale, die einen Anruf zu dem PSTN-Anschluss, mit
dem dieselbe verbunden ist, enthalten, zu erkennen und dieselben,
entweder zum Sprechen mit dem Drahtleitungstelefon oder zum Übernehmen
eines existierenden Anrufs zu dem Drahtleitungstelefon, direkt mit dem
Drahtleitungstelefon zu verbinden. Versuche, einen Anruf von dem
Drahtleitungstelefon zu übernehmen, können entweder
zugelassen oder blockiert werden, in dem letzteren Fall durch Ausgeben
eines Besetztsignals zu dem Zellhandapparat.
-
Für Fachleute
ist es offensichtlich, dass die Verbindungen zwischen Einheiten,
die in 8 als mit elektrischen Kabeln vollendet dargestellt
sind, gleichermaßen
unter Verwendung einer optischen Faser erreicht werden können. Solche
Optionen und alternativen Schnittstellen zwischen einem Satelliten-Kommunikationsadapter,
einem Zellhandapparat oder einer Heim-Basisstation, die durch Fachleute
entworfen sind, werden alle als innerhalb des Schutzbereichs der
Erfindung, wie durch die folgenden Ansprüche beschrieben, liegend betrachtet.
-
Durchschnittlichen
Fachleuten ist offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung in
anderen spezifischen Formen ausgeführt sein kann, ohne von dem
Charakter derselben abzuweichen. Die vorliegend offenbarten Ausführungsbeispiele
sind daher in jeder Hinsicht als darstellend und nicht als einschränkend zu
betrachten. Der Schutzbereich der Erfindung ist durch die beigefügten Ansprüche und
nicht durch die vorhergehende Beschreibung angezeigt, und alle Änderungen, die
innerhalb der Bedeutung und des Bereichs von Äquivalenten derselben liegen,
sollen in denselben eingeschlossen sein.
