Die Erfindung betrifft allgemein die Technologie der Kopplung einer Vermittlungsvorrichtung mit der Festnetzverbindung, die zu einem Telefongerät führt. Die Erfindung betrifft insbesondere die Technologie der Bereitstellung einer so genannten Rufabschaltungsmeldung, die eine Beantwortung eines Anrufs meldet.

Die übliche Anordnung bei einem analogen Telefonsystem besteht darin, eine separate Zwillingskabelleitung zu jeder Teilnehmervorrichtung zu ziehen, und zwar typischerweise zu einem Telefongerät. Bei Digitalsystemen ist es möglich, die Kapazität, die von diesem physikalischen Medium dargestellt wird, an viele Teilnehmer zu verteilen, da viele Telefonanrufe gleichzeitig in Multiplexform auf derselben Leitung übertragen werden können. Wenn einer analogen Telefonvermittlung eine digitale Übertragungsverbindung hinzugefügt wird, wird am Vermittlungsende der Übertragungsverbindung eine Schaltung benötigt, die als ein analoges Telefongerät für die Telefonvermittlung dient. Eine solche Schaltung wird als Vermittlungsstellen-Schnittstellenschaltung (OLIC – office line interface circuit) bezeichnet. Wenn das Telefongerät analog ist, benötigt das Telefongerät-Ende der Übertragungsverbindung eine Schaltung, die die digitale Übertragungsverbindung für das Telefongerät wie eine Analogverbindung erscheinen lässt. Eine Schaltung dieser Art wird als Leitungsschnittstellenschaltung (SLIC – subscriber line interface circuit) bezeichnet. Die vorliegende Erfindung betrifft die Leitungsschnittstellenschaltungen.

Der Auflegezustand bezeichnet im Allgemeinen einen Zustand des Telefonsystems, in dem das Telefon nicht benutzt wird. Der Abnahmezustand wiederum bezeichnet einen Zustand des Telefonsystems, in dem der Telefonhörer von der Gabel abgenommen ist. Ein Übergang vom Auflegezustand in den Abnahmezustand ergibt sich daraus, dass der Benutzer des Telefons den Hörer abnimmt, und zwar entweder, um einen Anruf zu tätigen, oder bei Beantwortung eines klingelnden Telefons. Die vorliegende Erfindung betrifft die letztere dieser Situationen.

Ein Rufsignal ist ein Wechselspannungs-(AC)-Signal mit einer relativ großen Amplitude, das an das Zwillingskabel gekoppelt wird, das zu einem Telefon führt, das einen Anruf empfangen soll. Übliche SLICs sind in Gruppen angeordnet, die gruppenspezifische Rufgeneratoren benutzen. Ein solcher gruppenspezifischer Rufgenerator kann an diejenige der abgehenden Leitungen der Gruppe gekoppelt sein, an die ein Anruf erfolgen soll. Eine alternative Lösung besteht darin, so genannte Ruf-SLICs zu benutzen, die dazu ausgebildet sind, ihre eigenen Rufsignale zu erzeugen oder wenigstens zu verstärken. Ruf-SLICs weisen gewisse Vorteile hinsichtlich der Herstellungskosten, der Modularität des Aufbaus, der physikalischen Größe, der Zuverlässigkeit und der Leistung auf.

Wenn der Hörer am Empfangsende abgenommen wird, müssen die Schaltmittel, die der Telefonleitung das Rufsignal zugeführt haben, eine Meldung bereitstellen, und das Rufsignal so schnell wie möglich abschalten. Das auslösende Ereignis für diese Vorgänge, d.h. der Fall der Erkennung, dass der Hörer abgenommen wurde, ist als Rufabschaltungserkennung bekannt.

Eine übliche Lösung für die Rufabschaltungserkennung ist es, gleichzeitig mit dem Rufsignal eine Gleichspannung (DC-Spannung) an die Telefonleitung zu koppeln, und zu überwachen, ob die DC-Spannung einen DC-Strom erzeugt oder nicht. Das Abnehmen des Hörers schließt den so genannten Gabelumschalter am Telefon, so dass ein Strom durch die Leiterschleife fließen kann, die aus Drähten des Zwillingskabels und des Gabelumschalters besteht. Ein einfaches Tiefpassfilter, das mit einem Stromdetektor kombiniert ist, stellt einen relativ guten Rufabschaltungsdetektor dar. Eine bekannte Alternative zu dem Tiefpassfilter und dem Stromdetektor besteht darin, den Arbeitszyklus des Rufsignals zu überwachen: in Abwesenheit eines DC-Stroms beträgt der Arbeitszyklus genau 50 %, während ein gleichzeitiger DC-Strom ihn dazu veranlasst, von diesem Wert abzuweichen.

Obwohl die Benutzung einer DC-Spannungskomponente zusammen mit dem Rufsignal es relativ einfach macht, eine Rufabschaltungsmeldung bereitzustellen, liegen andere Gründe vor, die es vorteilhafter machen, die DC-Quelle während des Klingelns von der Telefonleitung zu isolieren. Wenigstens eine Lösung zum Implementieren der Rufabschaltungserkennung ganz ohne einen zugehörigen DC-Strom ist aus US-Patentschrift 5,694,465A an Apfel bekannt. Die darin vorgestellte Idee basiert auf der Überwachung der AC-Impedanz der Telefonleitung, die an dem SLIC beobachtet wird. Wenn die Distanz entlang dem Draht zwischen dem SLIC und dem Telefongerät ausreichend kurz ist, ist die AC-Impedanz der Telefonleitung im Auflegezustand stets höher als im Abnahmezustand. Wenn der SLIC eine plötzliche Senkung der beobachteten AC-Impedanz der Telefonleitung erfasst, schließt er daraus, dass der Hörer abgenommen worden sein muss, und stellt eine Rufabschaltungsmeldung bereit. Der Nachteil dieser Lösung ist ihre Abhängigkeit von der Länge der Telefonleitung. Bei langen Leitungen kann es geschehen, dass die Differenz der beobachteten AC-Impedanz zwischen dem Auflege- und dem Abnahmezustand beunruhigend gering ist. Wenn die Telefonleitung lang genug ist, kann die beobachtete AC-Impedanz im Auflegezustand sogar kleiner sein als im Abnahmezustand, was es natürlich unmöglich macht, den oben erwähnten Gedanken zu benutzen, wenigstens ohne sorgfältige Kalibrierung jeder SLIC-Einheit sowohl während der Installation als auch nach etwaigen Veränderungen an den Leitungen. Der Autor des Patents hat diese Tatsache anerkannt, indem er für sein Patent den Titel „Integrated ringer for short telephone lines" benutzt hat.

Eine US-Patentschrift 4,370,526 an Schoofs et al offenbart eine andere Schaltanordnung, bei der die Kennlinien der Telefonleitung, die an dem SLIC beobachtet werden, überwacht werden.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Schaltanordnung zum Implementieren der Rufabschaltungserkennung ohne Abhängigkeit von einer DC-Komponente in der Telefonleitung vorzustellen. Es ist auch eine Aufgabe der Erfindung, die Rufabschaltungserkennung in einer kosteneffizienten und zuverlässigen Weise zu implementieren. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, das Risiko falscher Rufabschaltungsmeldungen zu minimieren.

Die Aufgaben der Erfindung werden erfüllt, indem die Rufabschaltungsmeldung aus beobachteten Veränderungen einer elektrischen Kennlinie in der Leitungsschnittstellenschaltung hergeleitet wird, die die Telefonleitung, bei der die Rufabschaltung erfasst werden soll, mit einem Rufsignal versorgt.

Eine Leitungsschnittstellenschaltung gemäß der Erfindung ist durch das gekennzeichnet, was im kennzeichnenden Teil des entsprechenden unabhängigen Patentanspruchs aufgeführt ist.

Ein Verfahren zum Bereitstellen einer Rufabschaltungserkennung gemäß der Erfindung ist durch das gekennzeichnet, was im kennzeichnenden Teil des entsprechenden unabhängigen Patentanspruchs aufgeführt ist.

Bei Ruf-SLICs sind ein Verstärker oder ein Paar Verstärker vorgesehen, die ein oszillierendes Signal, das von einem Oszillator erhalten wird, auf einen Pegel verstärken, der hoch genug ist, um als ein Rufsignal an die Telefonleitung gekoppelt zu werden. Wie alle Verstärker müssen diese mit einer Speisespannung versorgt werden, die die eigentliche Quelle der Energie bildet, mit der die Telefonleitung während des Klingelns versorgt wird. Die Speisespannung stammt aus einer Speisespannungsquelle, bei der es sich typischerweise um einen DC/DC-Wandler handelt. Wenn der Gabelumschalter am Teilnehmerende geschlossen wird, steigt der Strom von dem Ausgang/den Ausgängen des/der Leitungsverstärker(s) an. Dies wiederum verursacht eine Veränderung im Ausgang der Speisespannungsquelle, wobei die Veränderung in Beziehung zu der internen Impedanz der Speisespannungsquelle steht. Die Veränderung kann erfasst und als die Grundlage zum Bereitstellen einer Rufabschaltungsmeldung benutzt werden.

Ein praktischer Weg zum Erfassen dieser Veränderung besteht darin, zwei Tiefpassfilter parallel an die Speisespannung zu koppeln. Die Zeitkonstanten der Tiefpassfilter sind so ausgewählt, dass sie unterschiedlich genug sind, damit eine plötzliche Veränderung des Speisespannungspegels dazu führt, dass der Ausgang des „schnellen" Tiefpassfilters sich anders verändert als der Ausgang des „langsamen" Tiefpassfilters. Eine Vergleichsvorrichtung, die gekoppelt ist, um die Ausgänge der Tiefpassfilter zu vergleichen, liefert eine Meldung über ein solches Ereignis. Der Ausgang der Vergleichsvorrichtung ist grundsätzlich das Signal, das die gewünschte Rufabschaltungsmeldung trägt.

Mehrere Verfeinerungen sind notwendig, um den oben vorgestellten Grundgedanken für den praktischen Einsatz geeignet zu machen. Eine Mitkopplung oder eine entsprechende Kopplung von dem Rufabschaltungsmeldungssignal an die Tiefpassfilteranordnung ist vorteilhaft beim Bereitstellen einer dynamischen Hysterese, die es ermöglicht, dass die Rufabschaltungserkennung „während der Übertragung" erfolgt. Das bedeutet, dass die Erkennung auch dann zuverlässig erfolgt, wenn die Zeitdauer des erkennbaren Zustands sehr gering ist. Ein Ruf-Ein/Ruf-Aus-Signal, das als weiterer Eingang in die Erkennungsanordnung eingebracht wird, dient als ein Ein-/Aus-Schaltsignal, das Erkennungen nur dann ermöglicht, wenn ein Rufsignal an die Telefonleitung gekoppelt ist. Der Fall, dass das Ruf-Ein/Ruf-Aus-Signal in den Ruf-Aus-Zustand eintritt, dient auch dazu, eine erzeugte Rufabschaltungsmeldung zu bestätigen, und den Rufabschaltungsdetektor zurück in seinen Ursprungszustand zu versetzen. Eine weitere Verfeinerung ist das Koppeln von Referenzspannungen an die Tiefpassfilter, um die gefilterten Ausgänge in eher angemessene Bereiche von Eingangswerten für die Vergleichsvorrichtung zu bewegen.

Mit einer kleinen Modifikation ist es möglich, den oben erwähnten Doppelfilterungsansatz auch für eine „permanente" oder sehr langsame Veränderung des Pegels der Speisespannung sensibel zu machen. Dies ist vorteilhaft, da so für eine Situation, in der die eigentliche Doppelfilterungsschaltung beispielsweise aufgrund einer sehr spezifischen gegenseitigen Taktung des Rufsignals und des Schließmoments des Gabelumschalters eine aufgetretene Rufabschaltung nicht erkennt, eine Absicherung bereitgestellt wird. Außerdem ist es möglich, den Ausgang des Rufabschaltungsdetektors als ein sehr schnelles Schaltsignal zu benutzen, das das Rufsignal unmittelbar nach der Erkennung der Rufabschaltung ausschaltet.

Die grundlegende Maßnahme gegen falsche Rufabschaltungserkennungen ist die sorgfältige Auslegung der Detektorschaltungen. Auch andere und zusätzliche Maßnahmen sind möglich; diese beziehen sich typischerweise auf das Steuern des Speisespannungswerts in einer Art von Synchronismus mit bekannten Veränderungen im Rufsignal.

Die neuartigen Merkmale, die als kennzeichnend für die Erfindung betrachtet werden, sind im Einzelnen in den beiliegenden Ansprüchen dargelegt. Die Erfindung selbst jedoch wird sowohl hinsichtlich ihres Aufbaus als auch ihrer Arbeitsweise, zusammen mit weiteren Aufgaben und Vorteilen derselben, am besten anhand der folgenden Beschreibung spezifischer Ausführungsformen verständlich, wenn sie im Zusammenhang mit den begleitenden Figuren betrachtet wird.

1 zeigt einen Grundgedanken der Implementierung von Rufabschaltungserkennung gemäß der Erfindung;

2 zeigt teilweise eine genauere Implementierung des Grundgedankens aus 1,

3 zeigt einen anderen Teil der genaueren Implementierung des Grundgedankens aus 1,

4 zeigt bestimmte Zusammenhänge zwischen Eingangs- und Ausgangsspannungen,

5 zeigt eine Modifikation der grundlegenden Schaltungsanordnung aus 3,

6 zeigt eine andere Modifikation der grundlegenden Schaltungsanordnung aus 3,

7 zeigt eine weitere Modifikation der grundlegenden Schaltungsanordnung aus 3, und

8 zeigt ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

1 zeigt schematisch einen Ruf-SLIC 101, der zwischen eine Telefonvermittlung und eine Teilnehmerleitung gekoppelt ist, die zu einem Teilnehmerendgerät führt. In dem SLIC 101 sind eine Rufsignal-Leistungsverstärkungseinheit 102, die an die Teilnehmerleitung gekoppelt ist, und ein steuerbarer Schalter 103 zum Steuern des Betriebs der Verstärkereinheit 102 vorgesehen. Das Signal, das den Zustand des Schalters 103 steuert, ist das Ruf-Ein/Aus-Signal; während eines Ruf-Ein-Zustands muss die Verstärkereinheit 102 dem Teilnehmerendgerät über die Teilnehmerleitung ein Rufsignal zuführen, und während eines Ruf-Aus-Zustands soll sie nichts an die Teilnehmerleitung koppeln. Es ist nicht notwendig, einen separaten Schalter zu benutzen, wenn die Verstärkereinheit 102 vom steuerbaren Typ ist, derart, dass ein Ruf-Ein-Signal, das dem Verstärker zugeführt wird, diesen in einen aktiven Zustand versetzt, und ein entsprechendes Ruf-Aus-Signal ihn in einen Zustand versetzt, in dem er die anderen Signale an der Teilnehmerleitung nicht störend beeinflusst.

Um die Verstärkereinheit 102 anzutreiben, ist eine Stromversorgung 104 vorgesehen, die der Verstärkereinheit 102 eine Speisespannung zuführt. Gemäß der Erfindung ist ein Veränderungsdetektor 105 angeschlossen, um den Ausgang der Stromversorgung 104 zu überwachen. Für den Umfang der vorliegenden Erfindung ist es irrelevant, ob Spannung oder Strom (oder beide) überwacht werden. Der Veränderungsdetektor 105 ist an einen Rufabschaltungsmelder 106 gekoppelt (oder darin integriert), dessen Aufgabe es ist, die eigentliche Rufabschaltungsmeldung in dem Moment zu erzeugen, wenn eine Veränderung, die im Veränderungsdetektor 105 beobachtet wurde, zeigt, dass ein Gabelumschalter am entfernten Ende der Teilnehmerleitung geschlossen wurde. Die anderen Teile des SLIC sind für die Erfindung nicht von entscheidender Bedeutung, weshalb sie in 1 nur allgemein als Block 107 dargestellt sind.

Tatsächlich können auch andere Spannungen als lediglich der Ausgang der Spannungsquelle 104 als Grundlage für die Analyse von Veränderungen benutzt werden, die eine Rufabschaltung anzeigen. Die Denkweise hinter der Erfindung ist die, dass keine praktische Spannungsquelle absolut ideal ist; es liegen stets gewisse Impedanzen in der Spannungsquelle vor, die entweder dauerhafte Veränderungen, oder wenigstens vorübergehende Schwankungen sowohl in der internen Spannung, die innerhalb der Spannungsquelle vorliegt, als auch in der Ausgangsspannung verursachen, die von der Spannungsquelle erzeugt wird, wenn Veränderungen in den elektrischen Kennlinien der Last auftreten, die an die Ausgangsspannung gekoppelt ist. Deshalb könnte auch eine Spannung (oder ebenso ein Strom) innerhalb der Stromversorgung 104 oder sogar innerhalb der Verstärkereinheit 102 als Eingang für den Änderungsdetektor 105 benutzt werden. Im Folgenden werden wir uns jedoch auf eine Lösung konzentrieren, deren Grundstruktur derjenigen ähnelt, die in 1 gezeigt ist.

2 zeigt eine Schaltanordnung, wobei ein Rufsignalerzeugungsteil eines SLIC über eine Festnetzverbindung an ein Telefongerät gekoppelt ist. Die Teile von 2, die innerhalb eines (Ruf-)SLIC angeordnet sind, sind allgemein mit 210 bezeichnet, die Festnetzverbindung ist allgemein mit 220 bezeichnet, und die Teile von 2, die innerhalb eines Telefongeräts oder allgemeiner eines Teilnehmerendgeräts angeordnet sind, sind allgemein mit 230 bezeichnet. Wenn wir 1 und 2 vergleichen, sind von den in 1 dargestellten Teilen in 2 nur der Schalter 103, die Stromversorgung 104 und die Verstärkereinheit 102 gezeigt. Der Inhalt von 2 wurde zur Aufrechterhaltung einer maximalen graphischen Deutlichkeit ausgewählt.

Ein Rufsignalgenerator 211, der typischerweise ein frei oszillierender Niedrigfrequenzoszillator bei z.B. 25 Hz ist, ist über einen Schalter 212 an die Signaleingänge von zwei parallelen Verstärkern 213 und 214 gekoppelt. Einer der parallelen Verstärker weist einen Umrichterausgang auf, so dass die Ausgangssignale der Verstärker 213 und 214 ansonsten gleich sind, jedoch eine gegenseitige Phasendifferenz von &pgr; Radiant aufweisen. Die Speisespannung für die parallelen Verstärker 213 und 214 wird einer Spannungsquelle 215 entnommen, deren interne Ausgangsimpedanz in 2 explizit als das Impedanzelement 216 gezeigt ist, das zwischen dem Ausgang der Spannungsquelle 215 und den Speisespannungseingängen der parallelen Verstärker 213 und 214 gekoppelt ist. Zur Veranschaulichung kann angenommen werden, dass die Spannung VBAT, die von der Spannungsquelle 215 erzeugt wird, in Bezug auf das Erdpotenzial negativ ist, das den anderen Pol der Speisespannungen an die parallelen Verstärker 213 und 214 bildet. Der Ausgang des ersten Verstärkers 213 ist über eine erste Serienimpedanz 217 an einen ersten Draht der Festnetzverbindung 220 gekoppelt, und der (umgerichtete) Ausgang des zweiten Verstärkers 214 ist über eine zweite Serienimpedanz 218 an einen zweiten Draht der Festnetzverbindung 220 gekoppelt. Die inhärenten Impedanzen der Drähte der Festnetzverbindung 220 sind als die Impedanzelemente 221 und 222 gezeigt, die jeweils seriell an die erste bzw. zweite Impedanz 217 und 218 gekoppelt sind.

In dem Teilnehmerendgerät 230 ist eine Rufklingel 231 vorgesehen, die zusammen mit einer Serienkapazität 232 über die Festnetzverbindung 220 gekoppelt ist. Parallel zu der Verbindung von Rufklingel 231 + Serienkapazität 232 ist der Gabelumschalter 233 vorgesehen, der sich in einem offenen Zustand befindet, wenn das Teilnehmerendgerät sich im passiven Zustand befindet (der Hörer liegt auf der Gabel), und in einem geschlossenen Zustand, wenn das Teilnehmerendgerät sich im aktiven Zustand befindet (der Hörer ist von der Gabel abgenommen).

Bei einem typischen Ruf-SLIC liegt zusätzlich eine Referenzspannung VREF vor, die an den Signaleingang der parallelen Verstärker 213 und 214 gekoppelt ist. Der Grund für die Benutzung einer Referenzspannung ist die Notwendigkeit, die Ausgangsspannungen der parallelen Verstärker 213 und 214 auf einen bestimmten Wert zu zentrieren. Aus Gründen der graphischen Klarheit ist die Verbindung, die benutzt wird, um eine solche Referenzspannung zu erzeugen und den parallelen Verstärkern 213 und 214 zuzuführen, in 2 nicht dargestellt. Wir können annehmen, dass der (konstante) Verstärkungsfaktor der parallelen Verstärker 213 und 214 für die eigentliche Eingangsspannung VEIN von dem Rufsignalgenerator 211 k ist. Der Wert von k wird normalerweise über eine lokale Gegenkopplung oder Ähnliches stabilisiert und beträgt wenigstens 10, aber nicht mehr als 50. Beispielsweise können wir annehmen, dass der Wert von k 16 ist. Es ist üblich, den Verstärkungsfaktor für die Referenzspannung VREF unterschiedlich zu demjenigen vorzusehen, der für die eigentliche Eingangsspannung VEIN benutzt wird; hier können wir annehmen, dass der Verstärkungsfaktor für die Referenzspannung VREF (k-1) ist. Fernerhin können wir unter Benutzung des Symbols UA für die zeitabhängige Ausgangsspannung des ersten Verstärkers 213, und des Symbols UB für die zeitabhängige Ausgangsspannung des zweiten Verstärkers 214, und indem wir beachten, dass der Ausgang des letzteren nicht die im Wesentlichen zeitlich invariable Referenzspannung VREF beeinflusst, die Gleichungen UA = (k-1)·VREF + k·VEIN UB = (k-1)·VREF – k·VEIN(1) schreiben, und für die Differenzausgangsspannung UAB = UA – UB = 2·k·VEIN.(2)

Die Gleichtaktspannung ist ebenso UGLEI = 0,5·(UA + UB) = (k-1)·VREF.(3)

Indem vorausgesetzt wird, dass VREF = < (1/(2·(k-1))·VBAT) >,(4) wobei die Schreibweise <...> einen zeitlich gemittelten (d.h. tiefpassgefilterten) Spannungswert bedeutet, erkennen wir, dass die Gleichtaktspannung den Wert UGLEI = 0,5·VBAT(5) annimmt, was bedeutet, dass der Ausgang der Verstärkeranordnung, die aus den parallelen Verstärkern 213 und 214 besteht, in der Mitte zwischen der Nicht-Null-Speisespannung VBAT und dem Erdpotenzial zentriert ist.

Es ist zu beachten, dass die oben angeführte Annahme eines negativen Werts von VBAT den Umfang der vorliegenden Erfindung keineswegs beschränkt, sondern nur deshalb angeführt wird, weil er bestimmte andere Lösungen beim Aufbau eines SLIC vereinfacht. Der Wert von VBAT könnte ebenso positiv sein, und die Spannungsquelle, die den parallelen Verstärkern 213 und 214 Spannung zuführt, könnte auch verschiedene Merkmale der Anpassbarkeit aufweisen, wobei derartige Merkmale Fachleuten bekannt sind.

Nun soll analysiert werden, was geschieht, wenn der Rufsignalschalter 212 geschlossen wird, was es einem verstärkten Rufsignal erlaubt, zu dem Teilnehmergerät 230 zu gelangen, wobei anschließend am Teilnehmergerät der Gabelumschalter 233 geschlossen wird. Die Impedanz, die der SLIC 210 an seinem Ausgang zu der Festnetzverbindung 220 erfährt, ändert sich, wenn der Gabelumschalter geschlossen wird, was zu einer Veränderung des Stroms führt, der den Ausgängen der parallelen Verstärker 213 und 214 entnommen wird. Die Energiequelle, aus der der Strom ursprünglich erzeugt wurde, ist die Speisespannung, die von der Spannungsquelle 215 über ihre interne Ausgangsimpedanz 216 bereitgestellt wird. Deshalb reflektiert sich die Veränderung des Ausgangsstroms von den parallelen Verstärkern 213 und 214 in dem Spannungswert, der an ihren Speisespannungseingängen beobachtet wird. Typischerweise führt das Schließen des Gabelumschalters zu einem Abfall des Absolutwerts der Speisespannung, was im Fall unseres Beispiels „negativer Wert von VBAT" bedeutet, dass der tatsächliche Wert von VBAT höher (weniger negativ) wird.

Um die Veränderung zu erkennen, ist es möglich, beispielsweise die Schaltungsanordnung zu benutzen, die schematisch in 3 gezeigt ist. Neben der Kopplung an die Verstärker ist der Ausgang der Spannungsquelle 215 über die interne Impedanz 216 an die Eingänge von zwei Tiefpassfiltern 301 und 302 gekoppelt. Von diesen ist ein Tiefpassfilter 301 als das „schnelle" Tiefpassfilter 301 ausgelegt, was bedeutet, dass die Grenzfrequenz in ihrer Frequenzantwort wesentlich höher ist als die des „langsamen" Tiefpassfilters 302. Mit anderen Worten, ein schneller Übergang verbreitet sich in erkennbarem Zustand durch das „schnelle" Tiefpassfilter 301, während seine Ausbreitung durch das „langsame" Tiefpassfilter 302 im Wesentlichen blockiert wird. Der genaue Aufbau der Tiefpassfilter ist von geringer Wichtigkeit für die vorliegende Erfindung. Es kann sich beispielsweise um einfache RC-Filter handeln, die Fachleuten an sich bekannt sind.

Die Ausgänge der Tiefpassfilter 301 und 302 sind an die Signaleingänge eines Differenzialverstärkers 303 gekoppelt, der als eine Vergleichsvorrichtung dient, die nur dann ein Ausgangssignal ausgibt, wenn die Differenz zwischen den Signalen, die ihren Signaleingängen zugeführt werden, einen gewissen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt. In einer einfachen Ausführungsform der Erfindung können wir annehmen, dass der Differenzialverstärker 303 dazu ausgelegt ist, immer dann ein Ausgangssignal auszugeben, wenn das Signal, das seiner negativen Eingangsklemme zugeführt wird, höher wird als das Signal, das seiner positiven Eingangsklemme zugeführt wird.

Die unterschiedlichen Frequenzantworten des „schnellen" und des „langsamen" Tiefpassfilters 301 und 302 führen dazu, dass die Veränderung der Speisespannung VBAT an den Ausgängen des „schnellen" und des „langsamen" Tiefpassfilters 301 und 302 unterschiedlich wahrgenommen wird. Der Ausgang des „schnellen" Tiefpassfilters 301 zeigt eine erkennbare Veränderung des Werts, während der Ausgang des „langsamen" Tiefpassfilters 302 im Wesentlichen gleich bleibt, oder sich zumindest wesentlich langsamer verändert. Die resultierende Differenz der Eingangssignale an den Differenzialverstärker 303 wird wenigstens vorübergehend größer als der vorbestimmte Schwellenwert, was den Differenzialverstärker 303 dazu veranlasst, ein Ausgangssignal auszugeben, wobei es sich um das Rufabschaltungsmeldungssignal handelt, nach dem gesucht wird.

Für bestimmte Zwecke, die später genauer analysiert werden sollen, ist es vorteilhaft, die Tiefpassfilter 301 und 302 so auszulegen, dass auch im Beharrungszustand die von ihnen erhaltenen Ausgänge nicht genau gleich sind. 4 zeigt in qualitativer Weise und für einen Beispielfall die Entsprechung zwischen einer Eingangsspannung VBAT und der Ausgangsspannung des „schnellen" Tiefpassfilters, dargestellt durch Kurve 401, sowie der Ausgangsspannung des „langsamen" Tiefpassfilters, dargestellt durch Kurve 402. Beide Kurven betreffen nur den Beharrungszustand, wodurch schnelle Veränderungen im Wert von VBAT ausgeschlossen werden. Es ist zu beobachten, dass für jeden jeweiligen Beharrungswert von VBAT der von dem „langsamen" Tiefpassfilter erzielte Ausgang größer, d.h. weniger negativ ist als die Ausgangsspannung, die von dem „schnellen" Tiefpassfilter erzielt wird. Eine sich so monoton verhaltende Differenz ermöglicht die Benutzung der Ausführungsform einer einfachen Vergleichsvorrichtung, die oben beschrieben wurde; der tatsächliche Wert des Signals, das der negativen Eingangsklemme des Differenzialverstärkers 303 zugeführt wird, bleibt klein, d.h. negativer, als der tatsächliche Wert des Signals, das der positiven Eingangsklemme zugeführt wird, es sei denn, es tritt eine plötzliche Veränderung von VBAT ein, die sich als ein Übergang durch das „schnelle" Tiefpassfilter 301 ausbreitet und dessen Ausgang veranlasst, vorübergehend über den Ausgang des „langsamen" Tiefpassfilters 302 anzusteigen.

Unter Betrachtung einer alternativen Ausführungsform der Erfindung, bei der ein positiver Wert für VBAT benutzt wird, ist zu beachten, dass das Schließen des Gabelumschalters den Wert von VBAT sogar senken kann. Um die Erkennung genauso wie in der oben beschriebenen einfachen Ausführungsform „negativer Wert von VBAT" zu gestalten, müssen die Rollen des „langsamen" und des „schnellen" Tiefpassfilters umgekehrt werden, damit das „schnelle" Filter im Beharrungszustand stets einen höheren Wert ausgibt als das „langsame", wobei außerdem der Ausgang des „schnellen" Filters an die positive Klemme des Differenzialverstärkers gekoppelt ist, und der Ausgang des „langsamen" Filters an dessen negative Klemme. Wenn es aus bestimmten Gründen nicht von vorneherein klar ist, ob das Schließen des Gabelumschalters zu einem Ansteigen oder Absinken des tatsächlichen Werts von VBAT führt, sollten die Ausgänge der beiden Filter im Beharrungszustand im Wesentlichen gleich bleiben, und der Differenzialverstärker sollte dazu ausgelegt sein, Differenzen zwischen den Filterausgängen zu erkennen, die größer sind als ein bestimmter Schwellenwert, unabhängig von dem Vorzeichen der Differenz. Es liegt im Rahmen der Fähigkeiten einer Fachperson, derartige Modifikationen an der oben vorgestellten grundlegenden Koppelanordnung vorzunehmen.

Aus Gründen der Einfachheit verbleiben wir im Folgenden im Kontext einer Ausführungsform der Erfindung mit „negativem Wert von VBAT", wobei angenommen wird, dass die erforderlichen Verallgemeinerungen zum Abdecken auch von anderen Ausführungsformen trivial sind und im Rahmen der Fähigkeiten einer Fachperson liegen. Als nächstes sollen bestimmte Hinzufügungen und Modifikationen des bisher beschriebenen Grundgedankens betrachtet werden.

Der Erkennungsschaltung kann dynamische Hysterese hinzugefügt werden, um sicherzustellen, dass auch eine Veränderung des Werts von VBAT, die schnell vorüber ist, wobei der Wert sofort zu einem vorherigen Wert zurückkehrt, erkannt wird, und eine Rufabschaltungsmeldung erfolgt.

5 zeigt zwei Wege, dynamische Hysterese zu implementieren. Der erste ist eine Mitkopplung von dem Ausgang des Differenzialverstärkers 303 über einen Rückkopplungswiderstand 501 an seinen positiven Signaleingang. Der andere betrifft die Struktur eines RC-Filters, das als das „langsame" Tiefpassfilter 302 benutzt wird. Bei der bekannten Struktur eines RC-Filters liegt ein Kondensator vor, dessen eines Ende an das Erdpotenzial gekoppelt ist. In 5 jedoch ist die fragliche Klemme des Kondensators 502 an den Ausgang des Differenzialverstärkers 303 gekoppelt. Beide dynamischen Hysteresen weisen Kopplungen auf, die unabhängig ausgeführt werden können, doch zum Prioritätsdatum dieser Patentanmeldung ist der Erfinder der Meinung, dass der effektivste Weg zum Erzeugen dynamischer Hysterese die Benutzung beider ist.

6 zeigt eine weitere Schaltungsanordnung, die mehreren Zwecken zugleich dient. Der Hauptgedanke von 6 ist es, eine Referenzspannung sowohl an das „schnelle" als auch das „langsame" Tiefpassfilter zu koppeln. Das Koppeln als solches kann an mehreren alternativen Punkten in den Filtern erfolgen; 6 zeigt die Referenzspannungskopplungen an den Ausgängen der Filter. Der Grund für die Benutzung einer Referenzspannung ist der, die Ausgangsspannungsbereiche der Filter näher an den gewöhnlichen Eingangsspannungsbereich eines Differenzialverstärkers zu bringen. Der Wert der Spannung VBAT in der grundlegenden Schaltungsanordnung aus 2 kann im Bereich von –130 V oder darunter liegen. Obwohl es möglich ist, das Potenzial des Differenzialverstärkers erdfrei auszulegen, so dass die Position der Eingangsspannungen auf einer absoluten Spannungsskala keine Rolle spielen würden, ist es in Bezug auf die Isolation und die Verhinderung von Ausfallentladungen normalerweise praktisch, die Absolutwerte der Eingangssignale im Bereich einiger weniger Volt zu halten.

Die Anforderung, die Eingangsspannungen des Differenzialverstärkers 303 TTL-Pegeln anzunähern, könnte als solche erfüllt werden, indem ein festes +5V-Potenzial über eine geeignete Widerstandsverbindung an beide Signaleingänge des Differenzialverstärkers gekoppelt wird, so dass die Ausgänge von den Tiefpassfiltern nur zu einigen kleinen Veränderungen um den Nennwert herum führen würden. Allerdings können zusätzliche Vorteile erzielt werden, indem ein festes Potenzial für nur einen der Signaleingänge benutzt wird, und für den anderen ein veränderliches Potenzial, wobei die Veränderungen eine bestimmte Bedeutung aufweisen. In 6 liegt eine Kopplung von einem Block 601 an den Ausgang des „schnellen" Tiefpassfilters 301 vor, wobei der Block 601 ein Ruf-Ein/Ruf-Aus-Signal bereitstellt, wobei ein Pegel von +5 V bedeutet, dass das Rufsignal eingeschaltet ist, und ein niedrigerer Pegel wie +0 V bedeutet, dass das Rufsignal ausgeschaltet ist. Eine +5V-Festpotenzialquelle 602 ist an den Ausgang des „langsamen" Tiefpassfilters 302 gekoppelt.

Das Ruf-Ein/Ruf-Aus-Signal, das in 6 dem Ausgang des „schnellen" Tiefpassfilters 301 zugeführt wird, dient als ein Ein/Aus-Schaltsignal für die Rufabschaltungserkennungsanordnung. Wenn nämlich der Ausgang des „schnellen" Tiefpassfilters 301 einen niedrigen Referenzspannungspegel von Block 601 empfängt, ist sicher, dass die Spannung an dem negativen Eingang des Differenzialverstärkers 303 unter derjenigen am positiven Eingang bleibt, und es erfolgen keine Rufabschaltungsmeldungen. Nur wenn die Spannung von Block 601 auf denselben Pegel wie die +5V-Referenz von Block 602 (oder knapp darunter) steigt, befinden sich die Tiefpassfilter 301 und 302 „auf derselben Startlinie", so dass es ihre unterschiedlichen Antworten auf ein gemeinsames Eingangssignal sind, die die gegenseitigen Beziehungen ihrer Ausgänge bestimmen, und nicht eine externe, feste Referenz.

Das Ruf-Ein/Ruf-Aus-Signal aus 6 kann auch dazu gebracht werden, als „Bestätigungs"-Signal zu dienen, das die Rufabschaltungserkennungsanordnung dazu bringt, nach einer erfolgreichen Rufabschaltungserkennung in einen Bereitschaftszustand zurückzukehren. Wenn wir nämlich annehmen, dass die oben im Zusammenhang mit 5 beschriebene Mitkopplung benutzt wird, neigt eine erfolgreiche Erkennung dazu, die Rufabschaltungserkennungsanordnung in einem Zustand zu belassen, in dem eine Rückkehr zu normal an den Eingängen der Tiefpassfilter nicht ausreicht, um die Rufabschaltungserkennungsanordnung in einen Bereitschaftszustand zurückfallen zu lassen. Allerdings führt eine erfolgreiche Rufabschaltungserkennung auch dazu, dass das Rufsignal ausgeschaltet wird, was bedeutet, dass das Ruf-Ein/Ruf-Aus-Signal von Block 601 absinkt. Durch eine geeignete Auslegung der Rückkopplung kann sichergestellt werden, dass der Effekt der Mitkopplung schwächer ist als der des Absinkens des Ruf-Ein/Ruf-Aus-Signals von Block 601, was bedeutet, dass letzteres die Rufabschaltungserkennungsanordnung zurück in den Bereitschaftszustand zwingt.

Es ist auch möglich, die grundlegende Schaltungsanordnung so zu modifizieren, dass sie auf eine allgemeine (Beharrungszustands)-Veränderung des Pegels im Wert von VBAT anspricht. Eine einfache Implementierung dieses Gedankens ist eine Diode, die an eine separate negative Referenzspannung gekoppelt ist. Dies veranlasst das Signal 402 dazu, sich entlang der gestrichelten Linie 403 zu bewegen, d.h. nicht näher gegen null anzusteigen als die negative Referenzspannung (unter Addierung des Spannungsabfalls an der Diode), auch wenn der Wert von VBAT über einen bestimmten Pegel ansteigt. Die Koppelposition und Ausrichtung der Diode hängen in an sich offensichtlicher Weise davon ab, ob eine Ausführungsform mit „negativem Wert von VBAT" oder mit „positivem Wert von VBAT" benutzt wird, und ob eine Erhöhung oder eine Abnahme des VBAT-Pegels erfasst werden soll.

7 zeigt, wie der Ausgang des Differenzialverstärkers 303 direkt an den Schalter gekoppelt werden kann, der bestimmt, ob das Rufsignal ein- oder ausgeschaltet ist. Zuvor erwähnten wir, dass es vorteilhaft ist, das Rufsignal so schnell wie möglich nach der Erkennung einer Rufabschaltung auszuschalten. Eine lokale Hardware-Implementierung wie in 7 anstelle von Softwaresteuerung ist etwa so schnell, wie ein solches Ausschalten überhaupt sein kann. Typischerweise liegen in einem SLIC auch andere Mittel vor, um der Steuerungssoftware mitzuteilen, ob sich die Telefonleitung in einem Auflege- oder einem Abnahmezustand befindet. Die in 7 gezeigte Hardware-Implementierung stellt die Rufabschaltungsmeldung so schnell bereit, dass es nötig werden kann, sie dazu zu benutzen, alle anderen Auflege/Abnahmemeldungen als ineffektiv zu maskieren, damit keine Widersprüche zwischen Auflege- oder Abnahmezustandsmeldungen auftreten. Die Implementierung einer solchen Maskierung liegt im Rahmen der Fähigkeiten einer Fachperson.

Das Risiko, falsche Rufabschaltungsmeldungen abzugeben, verdient einige Aufmerksamkeit. Eine sorgfältige Auslegung, die als solche Teil routinemäßiger Werksversuche ist und keine erfinderischen Fähigkeiten voraussetzt, spielt eine zentrale Rolle bei der Sicherstellung, dass die bisher beschriebenen Schaltungsanordnungen erfolgreich darin sind, eine tatsächlich eintretende Rufabschaltung zu erkennen, dabei jedoch keine Falschmeldungen abgeben. Allerdings können bestimmte Betriebsbedingungen zu Situationen führen, die beim Verhindern von Falschmeldungen eine größere Herausforderung darstellen. Als Beispiel betrachten wir eine Situation, in der die Rufkadenz aus dem so genannten Doppelruf besteht, z.B. 400 ms Rufen, 200 ms Pause, weitere 400 ms Rufen, und anschließend eine lange Pause. Wenn die kurze Pause zwischen den Rufintervallen beginnt, kann es geschehen, dass der VBAT auf einem extremen Wert verbleibt, wobei es sich in der Ausführungsform „negativer Wert von VBAT" um einen extrem negativen Wert handelt. Dies geschieht als Konsequenz bestimmter Funktionsmerkmale des SLIC sowie der Beziehung des genauen Endmoments des ersten Rufintervalls zu der Phase des oszillierenden Rufsignals. Die Telefonleitung befindet sich in einem Auflegezustand, und der Rest des SLIC ist von der Telefonleitung entkoppelt, so dass wenige Schaltelemente mit Verlust existieren, die die überschüssige Energie von der Spannung VBAT „auffressen" könnten. Deshalb dauert es relativ lang, bis VBAT zu einem Normalwert zurückkehrt. Allerdings ist das Pausenintervall kurz, und zu Beginn des zweiten Rufintervalls kann die Phase des oszillierenden Rufsignals so sein, dass allein die Rufklingel am Teilnehmergerät einen großen Augenblicksstrom aufnimmt. Dies wiederum „entleert" den VBAT, so dass er gegen null springt, was zu einer falschen Rufabschaltungsmeldung führen kann.

Mehrere Ansätze sind verfügbar, um den oben beschriebenen Typ der Falschmeldung zu verhindern. Ein erster Ansatz besteht darin, entweder die normalen Komponenten der Schaltungsanordnung mit ausreichend Verlust auszulegen, oder einen spezifischen „Entleerungsweg" an dem Ausgang der Spannungsquelle anzuordnen, die die VBAT-Spannung bereitstellt, so dass die überschüssige Energie, die vorübergehend darin gespeichert ist, steuerbar entnommen wird, bevor das nächste Rufintervall beginnt. Ein anderer Ansatz besteht darin, die Spannungsquelle zu steuern, die die VBAT-Spannung bereitstellt, so dass eine Verbindung von dem Schaltelement, das die Ruf/Pausensequenz treibt, zu dem Element existiert, das die Ausgangsspannung der Spannungsquelle steuert, die die VBAT-Spannung bereitstellt. Diese Verbindung wird benutzt, um den Absolutwert der VBAT-Spannung während der Pausen in der Sequenz steuerbar zu senken. Die Kehrseite des letztgenannten Ansatzes ist, dass der Absolutwert der VBAT-Spannung für die Dauer der eigentlichen Rufintervalle erhöht wird, was einen positiven Einfluss ausüben kann, so dass das Rufen verstärkt wird. Um Nebensignaleffekte zwischen Telefonleitungen zu verhindern, kann es allerdings vorteilhaft sein, eine solche Verstärkung nicht sofort, sondern gemäß einer Abstufungsfunktion zu implementieren, so dass die volle Leistung des eigentlichen Rufsignals über mehrere zehn Millisekunden erzielt wird.

Wir schließen mit der Beschreibung eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, mit Unterstützung durch das Ablaufdiagramm aus 8. Schritt 801 bezeichnet das Einschalten der Rufabschaltungserkennungsanordnung nur für den Fall, dass ein Rufsignal eingeschaltet ist; das bedeutet, dass der SLIC sich in einem Ruf-Ein-Zustand befindet, und nicht, dass ein Rufintervall anstelle eines Pausenintervalls im Rufsignal vorliegt. Nachdem bestimmt wurde, dass das Rufsignal eingeschaltet ist, wird in Schritt 802 eine interne elektrische Kennlinie des SLIC gemessen. Zuvor merkten wir bereits an, dass die Erfindung in ihrem weitesten Sinn nicht die Auswahl der zu messenden internen elektrischen Kennlinie einschränkt, so lange diese dergestalt ist, dass ein Schließen des Gabelumschalters am entfernten Ende der Telefonleitung eine abrupte Veränderung in Bezug auf die Veränderung der Impedanz in der Telefonleitung und dem Teilnehmergerät zusammen verursacht. Die innere Schleife, die aus den Schritten 802 und 803 besteht, wird durchlaufen, solange keine Veränderungen an der betreffenden elektrischen Kennlinie beobachtet werden. Wenn eine Veränderung auftritt, erfolgt ein Übergang von Schritt 803 auf Schritt 804, wo geprüft wird, ob die Veränderung so schnell war, dass sie ein Ergebnis des Schließens des Gabelumschalters ist. Wenn ja, erfolgt ein weiterer Übergang auf Schritt 805, wo eine Rufabschaltungsmeldung abgegeben wird. Wenn ermittelt wird, dass die beobachtete Veränderung nicht schnell war, wird in Schritt 806 weiter geprüft, ob sie permanent war. Ein positives Ergebnis in Schritt 806 bedeutet, dass der eigentliche Augenblick, in dem der Gabelumschalter geschlossen wurde, verpasst wurde, der Gabelumschalter jedoch offenbar trotzdem geschlossen ist. Deshalb bedeutet ein positives Ergebnis in Schritt 806 ebenfalls einen Übergang zu Schritt 805. Anderenfalls erfolgt eine Rückkehr von Schritt 806 zu Schritt 802. Nachdem in Schritt 805 eine Meldung abgegeben wurde, wird das Rufsignal in Schritt 807ausgeschaltet, und es erfolgt eine Rückkehr in den Ausgangszustand.

Die Ausführungsbeispiele der Erfindung, die in dieser Patentanmeldung vorgestellt werden, sind nicht als Beschränkungen der Anwendbarkeit der beiliegenden Ansprüche zu interpretieren. Obwohl die Erfindung beispielsweise vor allem im Kontext von Ruf-SLICs beschrieben wurde, ist derselbe Grundgedanke auch auf eine Architektur anwendbar, bei der der Rufsignalgenerator nach Bedarf an eine aus einer Gruppe von Telefonleitungen gekoppelt wird, und bei der die Telefonleitungen ihre eigenen SLICs aufweisen, die selbst nicht dazu in der Lage sind, das Rufsignal bereitzustellen.

Das Verb „umfassen" wird in dieser Patentanmeldung als eine offene Einschränkung benutzt, die nicht die Existenz anderer, nicht genannter Merkmale ausschließt.