FI82573C

FI82573C - Kretsanordning vid en mobiltelefon foer ett allmaeneuropeiskt digitalt mobiltelefonsystem.

Info

Publication number: FI82573C
Application number: FI892371A
Authority: FI
Inventors: Arto Kiema
Original assignee: Nokia Mobira Oy
Priority date: 1989-05-17
Filing date: 1989-05-17
Publication date: 1991-03-11
Also published as: DE69007667T2; DE69007667D1; FI892371A0; ATE103754T1; EP0398056A1; FI82573B; EP0398056B1

Description

5 1 82573

Piirijärjestely yleiseurooppalaisen digitaalisen matkapuhelin j ärjestelmän matkapuhelimessa

Keksintö liittyy yleiseurooppalaiseen digitaaliseen matkapuhelinjärjestelmään (GSM, Groupe Special Mobile), ja erityisesti patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaiseen matkapuhelimeen .

10

Kehittymässä olevalle GSM-järjestelmälle on määritelty järjestelmä- ja laitekehitystä ohjaavia standardeja. Eräät näistä koskevat erityisesti GSM-verkon päätelaitteita ja matkapuhelimia. Näin ollen on määritelty tiedonsiirron tär-15 keimmät ominaisuudet, kuten radiotiellä siirrettävän tiedon koodaukseen ja salaamiseen käytettäviä toimintoja. Tieto voi käytännössä olla puhetta ja/tai dataa.

Jotta samalla laitteella voitaisiin käsitellä kaikkia 20 esiintyviä tiedon eli hyötysignaalin muotoja, on matkapuhelin varustettava tätä tarkoitusta varten riittävällä kä-sittelykapasiteetilla, esim. matkapuhelimeen liitettävän datapäätelaitteen signaalien käsittelyä varten.

25 GSM-järjestelmässä radiotiellä signaalit siirretään puhe-linkohtaisina, 114 hyötybitin mittaisina "purskeina". Järjestelmän signaalien koodausmenetelmiä on selitetty eri standardeissa, esim. CEPT:in julkaisuissa, minkä takia tässä ei mennä näihin tunnettuihin yksityiskohtiin. Riittää, 30 kun todetaan, että hyötysignaalin luonteesta riippuen signaalit lomitetaan useampaan 114 bitin pituiseen kehykseen. Järjestelmässä siirretään lisäksi ohjaustietoa (FACCH) hyötysignaalien rinnalla.

35 Kun hyötysignaali on puhetta, ennalta määrätty aikaväli (20 ms) jaetaan kahdeksaan palaseen, jotka lähetetään ra- 2 82573 diotiellä eri aikoina. Näin ollen lomitussyvyys puheella on 8.

Kun hyötysignaali on dataa, ennalta määrätty lukumäärä 5 databittejä jaetaan maksimitapauksessa 19 palaseen, jotka lähetetään radiotielle eri ajanhetkinä. Näin ollen datalle maksimi lomitussyvyys on 19. (Datasignaalia varten tarvittava lomitussyvyys voi vaihdella, riippuen datasignaa-lin nopeudesta).

10

Koska matkapuhelimella on voitava vastaanottaa kaikenlaisia hyötysignaaleja, on piirijärjestely mitoitettava maksimitapausta varten. Kun matkapuhelin toteutetaan suoraviivaisesti maksimitapauksen mukaisesti, siitä seuraa 15 haittana kasvanut signaalien käsittelymuistin tarve. Tästä aiheutuu epäedullisen suuri virrankulutus. Lisäksi muistimäärä edustaa matkapuhelimessa merkittävää kustannuserää.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on siten löytää kei-20 no, jolla edellä mainitut haitat poistetaan.

Tehtävän ratkaisu on esitetty patenttivaatimuksen 1 tun-nusmerkkiosassa. Lisäksi edullisia suoritusmuotoja on esitetty epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa.

25

Keksintöä selitetään seuraavassa piirustukseen viitaten, jonka ainoa kuvio esittää lohkokaavion muodossa matkapuhelimen toimintalohkoja, sekä näiden välisiä yhteyksiä.

30 Kuviossa on viitenumerolla 10 merkitty yleisesti matkapuhelinta (MS, Mobile Station). Lohkokaavio on periaatteellinen ja siinä esitetään loogiset toimintalohkot tätä selitystä varten, eikä se vastaa suoraan laitteiston fyysistä rakennetta. Alan ammattilainen ymmärtää, että esitetyt toi-35 mintalohkot voidaan toteuttaa loogisilla piireillä eri ta- 3 82573 voin. Kuviossa esitetyt ohjausväylät ja signaali johdot voivat laitteistomielessä olla samoja dataväyliä.

Matkapuhelimen tärkeimpinä toimintalohkoina ovat: lähte-5 vän signaalin suunnassa puheen koodaus 1, kanavakoodaus 2, lomitus 3; ja tulevan signaalin suunnassa lomituksen purku ja kanavadekoodaus 4 sekä puheen dekoodaus 5. Lohkojen 3 ja 4 lomitetut signaalit liittyvät 22,8 kbit/s nopeudella (GSM standardi) lähetys/vastaanotto-osaan 6, joka on 10 yhteydessä antenniin 7 radiotiellä tapahtuvaa hyötysignaa-lien (puhe S, data D) siirtoa varten. Lohko 6 sisältää erilaisia toimintoja, kuten lähtösuunnassa signaalien salaus ja modulointi, ja tulosuunnassa ilmaisu ja salauksen poisto, sekä muut lähetys/vastaanottotoiminnat.

15

Matkapuhelimen toimintaa ohjaa mikroprosessori-keskusyksikkö 11, joka liittyy muihin toimintalohkoihin ohjaus-väylän kautta. Keskusyksiköllä on muisti 12 signaalien käsittelyä varten. Matkapuhelimeen voidaan liittää datapääte 20 40.

Muisti 12 on hajasaanti- eli RAM-muisti, jonka koon määrää pääasiassa signaalien lomitussyvyys. (Tässä viitataan signaalien koodauksen periaatteiden osalta GSM-stand-25 ardeihin). Kun signaalipurskeen pituus on 114 bittiä ja maksimaalinen lomitussyvyys 19+8, tarvitaan lomituksen purkamiseen 27 x 114 = 3078 bittiä, ja sanaleveys 4 huomioiden yhteensä 3078 x 4 = 12312 bittiä. Toisaalta pelkän puheen osalta riittäisi (8+4) x 114 x 4 = 5472 bit-30 tiä (minimitapaus). Lomituksen purkaminen kuluttaa RAM-muistia eniten.

Lisäksi RAM-muistia tarvitaan myös lomitusta varten. Suurin tarve on 27 x 114 = 3078 bittiä, puheella taas vain 12 35 x 114 = 1368 bittiä (minimitapaus). Matkapuhelimen ohjelmoinnista riippuen muistia tarvitaan lisäksi vähäisessä määrin muihin toimintoihin.

4 82573

Keksinnön perusajatuksena on rajoittaa muistin 12 kokoa perusyksikössä 10 niin, että se on riittävä puhesignaalin käsittelyä varten, eli edellä mainittuihin minimilukuihin.

5 Keksinnön mukaisesti perusyksikköön järjestetään nopea väyläliitäntä 20, johon tarvittaessa voidaan liittää da-tasovitin 30, eli lisäyksikkö 30. Liitännän 20 kautta sovitin 30 liittyy signaalimielessä lohkojen 3 ja 4 rinnalle. Signaalien nopeus on tässä rajapinnassa 22,8 kbit/s. 10 Keskusyksiköstä 11 on ohjausväylä sovittimeen 30.

Sovittimessa 30 on signaalien käsittelyä varten oleellisesti samat toimintalohkot 2-4 kuin perusyksikössä 10 (toimintalohkoja 1 ja 5 ei tarvita sovittimessa, joka ei 15 välitä puhetta). Sovittimen kautta matkapuhelimeen voidaan liittää datapääte 40 datasignaalien D siirtoa varten.

GSM-protokollan mukaisesti radiotiellä siirrettyjen ohjaussignaalien avulla keskusyksikkö 11 tunnistaa vastaan-20 otetun signaalin luonteen, ja näin ollen vastaanotetut da-tasignaalit D voidaan ohjata lisäyksikön 30 lohkoon 4, ja vastaavasti puhesignaalit perusyksikön lohkoon 4.

Keksinnön mukaisesti sovittimeen 30 järjestetään datasiir-25 toa varten tarvittava signaalien käsittelymuisti 32, joka toiminnallisesti näkyy keskusyksikölle RAM-muistin 12 korvaavana muistina tai sen laajennuksena. Muistin 12 koko voi nyt olla esim. noin 7000 bittiä, ja muistin 32 koko noin 16000 bittiä. Perusyksikössä saavutettu säätö on näin 30 ollen noin 9000 bittiä.

On huomattava, että muistin säästötarkastelu voidaan ulottaa myös lukumuistin osalle (ROM), jolloin perusyksikköön jätetään vain puhesignaalien käsittelyä varten välttämä-35 tön muistimäärä. Sovittimeen 30 järjestetään kulloistakin datasignaalia D varten tarvittava määrä muistia.

li 5 82573

Keksinnön mukaisella matkapuhelimella saavutetaan merkittävä kustannusetu, johtuen perusyksikön pienemmästä kom-ponenttimäärästä. Pienempi muisti kuluttaa myös vähemmän tehoa, mikä erityisesti akun varassa toimivalla matkapu-5 helimella on merkittävä hyöty.

Lisäyksikköön, eli päätesovittimeen 30 järjestetään tarpeen mukaisesti muistia ja muita toimintoja, kulloistakin datasignaalia D vastaten. Päätesovitin voi olla erillinen 10 yksikkö, joka liitetään perusyksikköön liitännän 20 kautta, esim. kaapeliyhteydellä. Vaihtoehtoisesti lisäyksikkö voitaisiin järjestää komponentiksi ja/tai piirilevyksi, joka liitetään suoraan perusyksikön sisällä olevaan liittimeen .

Claims

1. Piiri järjestely GSM-matkapuhelimessa, jossa on lähetys-suuntaiset toimintalohkot puheen koodausta (1), kanavan koodausta (2) ja lomitusta (3) varten ja vastaavat toiseen 5 signaalisuuntaan toimivat vastaanottosuuntaiset toimintalohkot (4 - 5), sekä lähetys/vastaanotto-toimintalohko (6), joka liittyy antenniin (7), tunnettu siitä, että puhelimen perusyksikköön (10) on lähetys- ja vastaanottosuuntai-sia toimintalohkoja (1 - 6) varten järjestetty vain pu-10 hesignaalien (S) käsittelyä varten välttämätön muisti (12), ja että mahdollisten muiden hyötysignaalien (D) käsittely tapahtuu perusyksikön rajapintaan (20) liitettävässä li-säyksikössä (30), joka kulloinkin sisältää lähetys- ja vastaanottosuuntaiset toimintalohkot (2 - 4) sekä mainittu-15 jen muiden hyötysignaalien (D) käsittelyä varten välttämättömän muistin (32).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen piirijärjestely, tunnettu siitä, että perusyksikön (10) toimintaa ohjaa mikro- 20 prosessorin keskusyksikkö (11), johon liittyy signaalien käsittelymuisti (12).

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen piirijärjestely, tunnettu siitä, että rajapinta (20) käsittää nopean väyläliitän- 25 nän.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen piirijärjestely, tunnettu siitä, että signaalien käsittelymuistit (12; 32) ovat hajasaantimuisteja (RAM). 30

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen piirijärjestely, tunnettu siitä, että rajapinnan (20) kautta siirrettävien hyötysignaalien (S, D) nopeus on 22,8 kb/s.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen piirijär jestely, tunnettu siitä, että muut hyötysignaalit (D) ovat radiotiellä siirrettävää dataa. n 7 82573

6 82573

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen piirijärjestely, tunnettu siitä, että signaalien käsittelymuistin (12; 32) suurin osa liittyy kanavadekoodaukseen ja lomituksen purkamiseen (4), jolloin perusyksikön (10) käsit- 5 telymuistin (12) koko on alle puolet lisäyksikön (30) käsittelymuistin (32) koosta, kun hyötysignaalilla (D) käytetään 19 kehyksen lomitussyvyyttä.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen piirijär-10 jestely, tunnettu siitä, että lisäyksikkö (30) on GSM-pu- helimeen liitettävä pistoyksikkö.

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-7 mukainen piiri järjestely, tunnettu siitä, että lisäyksikkö (30) on GSM- 15 puhelimeen liitettävä erillinen datapäätteen (40) pää-tesovitin. 8 82573