WO2017001007A1 - Vorrichtung zur direktkommuniktation von mobilen endgeräten - Google Patents

Vorrichtung zur direktkommuniktation von mobilen endgeräten Download PDF

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WO2017001007A1
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direct communication
separate
mobile
tdma
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Hanan ARMONI
Saar SHLAPOBERSKY
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    • H04B7/2643—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile using time-division multiple access [TDMA]
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    • H04M1/724—User interfaces specially adapted for cordless or mobile telephones
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    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
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    • H04W4/10—Push-to-Talk [PTT] or Push-On-Call services
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    • H04W92/16—Interfaces between hierarchically similar devices
    • H04W92/18—Interfaces between hierarchically similar devices between terminal devices

Definitions

  • the invention relates to a device for direct communication of mobile
  • Terminals and a mobile phone with such a device Terminals and a mobile phone with such a device.
  • Time Division Multiple Access transmitted, wherein transmit and receive band are provided in different frequency bands.
  • the GSM frequency band is divided into several channels spaced 200 kHz apart.
  • the TDMA frame duration is approximately 4.615 ms and corresponds to the duration of exactly 1250 symbols.
  • Each of the eight time slots per frame thus takes approximately 0.577 ms, corresponding to the duration of 156.25 symbols.
  • bursts of different types can be sent and received.
  • the duration of a normal burst is approximately 0.546 ms, during which 148 symbols are transmitted.
  • the mobile phone After sending a receiving burst, the mobile phone switches to the 45 MHz offset transmission frequency in the GSM standard and transmits the burst of the
  • a cellular mobile radio system in particular a GSM-based
  • Communication system but always requires an upright network, which is supplied by one or more base stations. Communication of the terminals with each other without upright GSM network is not provided with conventional GSM-based mobile terminals, but would be desirable in order to
  • Such a rudimentary communication may in particular be a communication in simplex mode, ie a communication in which only one terminal always transmits.
  • this rudimentary simplex communication as opposed to always operating in duplex mode conventional GSM connection as
  • Direct communication or direct mode direct mode
  • the object of the invention is therefore to improve the known devices for direct communication in simplex mode and to provide a device which makes it possible to adapt an existing GSM-based mobile phone in a simple manner for direct communication mode, without additional frequency bands to use.
  • GSM-based mobile telephones should make it possible to have both a GSM connection via a GSM base station, a direct communication to other adapted mobile telephones without a GSM base station, and a simultaneous one
  • Operation in direct mode is intended to enable communication even when the network fails, for example in case of disaster or when there is no network for other reasons, for example in rural areas or in the case of commercial use, for example by rail workers far from GSM networks.
  • Example of application may e.g. be big construction sites where many employees
  • the inventive apparatus utilizes the existing carrier frequencies of a cellular mobile radio system, each carrier frequency transmitting TDMA frames with a TDMA frame duration of 4.615ms and each TDMA frame comprising 8 time slots of 577 microseconds duration.
  • the device is for
  • TDMA frames Summary of these TDMA frames to a multi-frame comprising 13 TDMA frames with the positions 0 to 12.
  • the device is designed in such a way that the participating terminals in simplex mode always transmit and receive in separate time slots, wherein within each multiframe in each TDMA frame only the first time slot TSO is occupied for transmission or reception, while the other time slots TS1 to TS7 of the TDMA frame remain free.
  • the free time slots TS1 to TS7 if a cellular mobile radio connection is available, can be used for this connection.
  • the cellular mobile radio connection may in particular, but not exclusively, be GSM, 3G / UMTS, CDMA, 4G / LTE or others
  • the device is designed as a separate hardware module which controls the direct communication.
  • This has the advantage that the conventional GSM transmission is not affected: the terminals can still send and receive in the GSM system, in the unused time slots of the multiframe. Only single time slots of the GSM transmission frames are used for simplex communication with other terminals.
  • the participating terminals use the GSM transmission frame and build their own synchronized multi-frames with their own synchronization and frequency correction, within which they can communicate with each other in a simplex manner. There must be no new ones
  • Frequency bands are occupied, and the existing hardware of the GSM terminals can be widely used.
  • the device can be used both for the simultaneous implementation of cellular mobile communication and direct communication, as well as for the separate implementation of cellular mobile communication or direct communication
  • the hardware module can be embodied for integration in one of the terminals, in particular for integration into a mobile telephone.
  • the mobile phone can be designed as a smartphone, which is set up for executing a software application (App) for controlling and controlling the hardware module.
  • App software application
  • the hardware module may comprise a microphone and a microphone interface for connection to a terminal, a loudspeaker and a loudspeaker interface for connection to the terminal, and a converter circuit for mixing and / or level matching of the audio signals.
  • the hardware module may comprise a multiplexer for mixing the audio signals of a direct communication connection with the audio signals of a GSM connection.
  • the device may comprise a separate, preferably connectable to one of the terminals via a USB interface component with a separate speaker and a separate microphone and preferably a separate power supply, wherein the hardware module may be integrated into the component.
  • the separate component can be embodied as an external loudspeaker microphone, which is connected via a USB interface to a terminal,
  • USB-UART converter can be provided for controlling the hardware module.
  • the separate component can be controlled by a USB codec and a control logic multiplexer for mixing the audio signals of
  • the hardware module can comprise a serial interface, preferably a UART interface, and an antenna connection.
  • the component can include operating elements, preferably a push-to-talk pushbutton and an emergency call button, which can be connected to the hardware module.
  • the hardware module is designed such that at the position 1 1 of the multiframe in the time slot TSO a frequency correction burst FCCH and at the position 12 of the multiframe in the time slot TSO a
  • Synchronization Bursts SCH and in the remaining positions of the multiframe in the time slot TSO data bursts TCH are sent.
  • a data burst TCH comprises a training sequence of 26 bits and two data packets of 57, a synchronization burst SCH a
  • Training sequence of 64 bits and two data packets of 39 bits each, and the frequency correction burst FCCH comprises 142 bits with the symbol "0".
  • the hardware module can be designed in such a way that the terminal takes on a repeater function, wherein it is inserted in a first timeslot,
  • the hardware module can forward the received data packet in different time slots within the agreed TDMA frame, preferably at positions TS3, TS4 and TS5. This prevents a collision of the data packets in overlapping areas between the originally transmitted signal and the signal transmitted by the repeater.
  • the invention further extends to a mobile terminal, in particular a
  • Mobile telephone comprising an integrated device according to the invention, or connected to an external device according to the invention.
  • Each TDMA frame 1 comprises eight time slots 2 labeled TS0 to TS7. at
  • TCH denotes the Traffic Channel Burst, which contains the voice data to be transmitted.
  • FCCH means Frequency Correction Channel
  • SCH is the Synchronization Channel.
  • Frequency correction bursts FCCH and the frames 12 and 25 serve to transmit the synchronization bursts SCH.
  • the device ensures that the direct communication takes place in simplex mode, so that a mobile terminal in direct mode can only ever either send or receive; without prejudice to a potentially parallel GSM connection.
  • 1 b shows a comparison of the regular GSM frame structure in the TDMA protocol (above) to the frame structure according to the invention (below), wherein only the time slot TSO is shown.
  • the positions 1 1 and 12 within the existing GSM frame are used to transmit SCH and FCH bursts; However, these are when carrying out a
  • Direct communication connection independent of the synchronization and frequency correction bursts sent by any GSM base station.
  • the direct communication according to the invention is implemented as "1: N" communication and always runs exclusively in the time slot TSO of the TDMA frames.
  • the other time slots TS1 to TS7 of the TDMA frames are kept free so that the receivers have sufficient time to process the transmitted data.
  • a dynamic adaptation of the time slots used by the base station or a selected as a "master" terminal is not provided, since the method is to be applied even if there is no contact with the base station.
  • a dedicated master / slave assignment of the terminals is done by the
  • Fig. 2 shows the structure of a TCH data burst, a SCH synchronization burst and an FCCH frequency correction burst.
  • a TCH data burst 1 14 data bits are transmitted, in a SCH synchronization burst, 78 data bits, and in a frequency correction burst, no data bits.
  • the range is limited by the relatively low transmission power and by terrain influences.
  • the present invention therefore also provides for the possibility that the mobile terminals according to the invention take on a repeater function and, like a relay station, convey the data transmission between two or more other terminals.
  • Fig. 3 shows the basic situation in the execution of the repeater function.
  • a transmitter transmits data in direct communication to a first repeater. This is still within range of the transmitter, receives the data and sends it within its range.
  • a second repeater which is within range of the first repeater, receives the data and forwards it in its transmission range. This will create a direct communication between
  • Fig. 4 shows the transmission protocol in the repeater function. Each frame not only works in time slot 1, but also the other time slots come in
  • the first time slot TS0 is used to receive the transmitted burst. Through the time slot TS3, the signal from the talker and the first repeater is passed. The second repeater receives in time slot 1, designated Rx, and transmits the signal over time slot TS4.
  • the device according to the invention comprises the transmitting and receiving part in the mobile telephone as
  • Radio interface used.
  • the device can be integrated into an existing mobile telephone, the microphone and loudspeaker or headphone connection of the mobile telephone being shared for direct communication.
  • any existing GSM connections with the direct communication are transmitted simultaneously, so that the audio signals of both connections are output at the loudspeaker, and the audio signals recorded via the microphone are forwarded to both connections.
  • the device can be embodied as an external component, in particular as a remote speaker microphone.
  • the component has its own speaker and its own microphone. Even in this case, however, it may be provided that any existing GSM connections with the
  • Direct communication are transmitted simultaneously so that the audio signals of both connections are output at the speaker of the component, and the audio signals recorded via the microphone of the component are forwarded to both connections.
  • Fig. 5a shows an embodiment of the device according to the invention, wherein the hardware module 4 is connected via an interface 5 to the circuit board 6 of a mobile phone.
  • the installation of the hardware module usually requires an increase in the thickness of the mobile phone of about 4mm.
  • the hardware module 4 can be designed as a PCB in the form of a leadless chip carrier (LCC) in the dimensions 33mm x 33mm x 3.3mm, which at the
  • the device is integrated into the mobile phone and uses its microphone and speakers to carry out the
  • the hardware module 4 has to interact with the speaker and microphone of the mobile phone via a microphone interface 7 and a speaker interface 9.
  • a microphone interface 7 and a speaker interface 9 About converter circuits 8, 8 ', these interfaces with the corresponding inputs and outputs of the mobile phone circuit board 6 are connected.
  • the converter circuits 8, 8 ' are designed in such a way that the level strength of the GSM connection and the direct communication connection are matched to one another so that both connections can be used even when superposed. This facilitates simultaneous connection via GSM and direct communication.
  • the hardware module 6 does not have its own power supply in this embodiment, but is connected to the power supply of the mobile telephone circuit board 6.
  • a UART interface 16 is provided with a level adjustment 20, since the hardware module 4 uses a UART voltage of 2.85 V, while on mobile phones usually a
  • Voltage value of 1, 8V is used for logic components.
  • 5b shows a schematic representation of an embodiment of the converter circuit 8 according to the invention for converting the microphone signals of the mobile telephone circuit board 6 and transmission to the hardware module 4, so that the microphone signals recorded by the mobile phone via the terminals MICP and MICN to the
  • Hardware module 4 with the connections MIC1 P and MIC1 N and from there to the
  • Direct communication connection can be passed.
  • Signal path 22 should be designed to avoid interference as close as possible to the hardware module 4.
  • Fig. 5c shows a schematic representation of an embodiment of the converter circuit 8 'according to the invention for the conversion of the loudspeaker signals of the hardware module 4 and transmission to the mobile telephone circuit board 6, so that over the
  • Direct communication incoming audio signals can be output to the speaker of the mobile phone.
  • the hardware module 4 has loudspeaker outputs AUDIOOUT + and AUDIOOUT- and headphone outputs EAR + and EAR-, both of which are fed into the converter circuit 8 '. In order to achieve that both the audio signals of the GSM connection, as well as the
  • the audio output of the mobile phone is first separated from the loudspeaker amplifier 29 and guided via the illustrated AUXLP and AUXLN connections in the converter circuit 8 '.
  • the loudspeaker amplifier 29 is connected to the output terminals of the converter circuit 8 ', SPKR_SUM_P and
  • FIG. 6 a shows an alternative embodiment of the device according to the invention as an external component 1 1 which can be connected to a mobile telephone via a USB interface 23 with a separate loudspeaker 12, a separate microphone 13 and a separate power supply in the form of a battery 24, wherein the hardware Module 4 is integrated into the external component 1 1.
  • the component 1 1 can in particular as
  • Speaker microphone Remote Speaker Microphone
  • a USB-UART converter 14 is arranged between the UART interface 16 of the hardware module 4 and the USB interface 23.
  • a separate antenna connection 17 and an external antenna 21 are provided.
  • Mobile phone component 1 1 must be configured as a USB slave, and the
  • FIG. 6b shows a further embodiment of the device according to the invention as an external component 1 1 which can be connected to a mobile telephone via a USB interface 23 with a separate loudspeaker 12, a separate microphone 13 and a separate power supply in the form of a battery 24, wherein the hardware Module 4 is integrated into the external component 1 1.
  • the component 1 1 can in particular as
  • Speaker microphone Remote Speaker Microphone
  • Embodiment takes place a mixture according to the invention of the microphone and loudspeaker signals of the GSM connection with the direct communication connection via the multiplexer 10, so that in addition to the direct communication connection and a possible GSM connection can be performed simultaneously via microphone 13 and speaker 12 of the component 1 1.
  • a USB-UART converter 14 is arranged between the UART interface 16 of the hardware module 4 and the USB interface 23. Between the USB interface 23 and the USB-UART converter 14, a USB hub 25 with a first USB interface USB1 and a second USB interface USB2 is arranged so that a further USB interface for a USB codec 15 is available stands.
  • USB codec 15 the transmission of audio signals from the mobile phone to the speaker 12 and from the microphone 13 to the mobile phone.
  • From the hardware module 4 outputs from a loudspeaker interface 9 via a multiplexer 10 to a loudspeaker 12 and from a microphone interface 7 also via the multiplexer 10 to a microphone 13.
  • the audio signals of the microphone 13 pass through the multiplexer 10 alternately via the microphone interface 7 to the hardware module 4, where they are transmitted in direct mode, and via the USB codec 15 and the USB hub 25 to the mobile phone, where they over a GSM connection are transmitted.
  • the audio signals output from the speaker 12 via the multiplexer 10 are alternately from the GSM connection via USB hub 25 and USB codec 15, as well as from the
  • USB interface USB2 on the USB hub is responsible for transmitting the data packets to be sent in direct mode to the sender and receiver in the mobile phone.
  • a separate antenna connection 17 and an external antenna 21 are provided.
  • Mobile phone component 1 1 must be configured as a USB slave, and the
  • Mobile phone as a USB master; This configuration is supported on Android 4.5+ phones.
  • the invention is not limited to the present embodiments, but includes all devices within the scope of the following claims.
  • the invention is not limited to use with a mobile phone or smartphone, but includes use in combination with any mobile terminals that are suitable for making cellular cellular connections.
  • the invention is not limited to the use of GSM, but also includes mobile radio communication over other cellular networks. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Direktkommunikation im Simplex-Modus zwischen mobilen Endgeräten, insbesondere Mobiltelefonen (6), unter Benutzung von Trägerfrequenzen eines zellularen Mobilfunksystems, wobei jede Trägerfrequenz TDMA-Rahmen (1) mit einer TDMA-Rahmendauer von 4,615ms übermittelt und jeder TDMA-Rahmen 8 Zeitschlitze (2) mit einer Dauer von 577 Mikrosekunden umfasst, wobei die Vorrichtung ein Hardware-Modul (4) umfasst, welches die Direktkommunikation steuert, wobei die Vorrichtung zur Zusammenfassung von TDMA-Rahmen zu einem Multirahmen (3), der 13 TDMA-Rahmen mit den Positionen 0 bis 12 umfasst, ausgeführt ist, und derart ausgeführt ist, dass die beteiligten Endgeräte im Simplex-Modus stets in voneinander getrennten Zeitschlitzen (2) senden und empfangen und innerhalb jedes Multirahmens (3) in jedem TDMA-Rahmen (1) lediglich der erste Zeitschlitz (2) TS0 zum Senden oder Empfangen belegt wird, während die anderen Zeitschlitze (2) TS1 bis TS7 des TDMA-Rahmens (1) frei bleiben.

Description

Vorrichtung zur Direktkommunikation von mobilen Endgeräten
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Direktkommunikation von mobilen
Endgeräten sowie ein Mobiltelefon mit einer derartigen Vorrichtung.
Bei zellularen Mobilfunknetzen, insbesondere dem weltweit verbreiteten GSM-Standard, zur mobilen Sprach- und Datenübertragung zwischen mobilen Endgeräten werden die digitalen Daten mit einer Mischung aus Frequenzmultiplexing und
Zeitmultiplexing (Time Division Multiple Access, TDMA) übertragen, wobei Sende- und Empfangsband in unterschiedlichen Frequenzbändern vorgesehen sind. Das GSM- Frequenzband wird in mehrere Kanäle unterteilt, die einen Abstand von 200 kHz haben. Bei GSM 900 sind im Bereich von 890-915 MHz 124 Kanäle für die Aufwärtsrichtung (Uplink) zur Basisstation und im Bereich von 935-960 MHz 124 Kanäle für die
Abwärtsrichtung (Downlink) vorgesehen. Die TDMA-Rahmendauer beträgt ca. 4,615 ms und entspricht der Dauer von exakt 1250 Symbolen. Jeder der acht Zeitschlitze pro Rahmen dauert somit ca. 0,577 ms, entsprechend der Dauer von 156,25 Symbolen. In diesen Zeitschlitzen können Bursts verschiedener Typen gesendet und empfangen werden. Die Dauer eines normalen Bursts beträgt ca. 0,546 ms, in denen 148 Symbole übertragen werden.
Nach dem Senden eines Empfangsbursts schaltet das Mobiltelefon im GSM-Standard auf die um 45 MHz versetzte Sendefrequenz, und sendet dort den Burst des
Rückkanals an die Basisstation. Da Downlink und Uplink um drei Zeitschlitze versetzt auftreten, genügt eine Antenne für die Übertragung von Downlink und Uplink. Ein zellulares Mobilfunksystem, insbesondere ein GSM-basiertes
Kommunikationssystem, benötigt jedoch immer ein aufrechtes Netz, das durch eine oder mehrere Basisstationen geliefert wird. Eine Kommunikation der Endgeräte untereinander ohne aufrechtes GSM-Netz ist mit herkömmlichen GSM-basierten mobilen Endgeräten nicht vorgesehen, wäre jedoch wünschenswert, um in
außergewöhnlichen Situationen, insbesondere im Katastrophenfall, eine rudimentäre Kommunikation zwischen mobilen Endgeräten zu ermöglichen. Bei einer derartigen rudimentären Kommunikation kann es sich insbesondere um eine Kommunikation im Simplex-Modus handeln, also eine Kommunikation, bei der stets nur ein Endgerät sendet. Im Folgenden wird diese rudimentäre Simplex-Kommunikation, im Gegensatz zur stets im Duplex-Modus arbeitenden herkömmlichen GSM-Verbindung, als
Direktkommunikation oder Direktmodus (Direct Mode) bezeichnet.
Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen zur Direktkommunikation mobiler Endgeräte im Simplex-Modus ohne GSM-Basisstation seit langem bekannt; die
Kommunikation erfolgt jedoch über proprietäres Frequenzbänder, sodass die
Verwendung proprietärer Sender und Empfänger erforderlich ist. Die Vorrichtungen können also nicht mit herkömmlichen GSM-Mobiltelefonen eingesetzt werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, die bekannten Vorrichtungen zur Direktkommunikation im Simplex-Modus zu verbessern und eine Vorrichtung zu schaffen, welche es erlaubt, ein bestehendes GSM-basiertes Mobiltelefon auf einfache Art und Weise für die Direktkommunikation -Modus anzupassen, ohne zusätzliche Frequenzbänder zu benutzen.
Es soll insbesondere ermöglicht werden, über GSM-basierte Mobiltelefone sowohl eine GSM-Verbindung über eine GSM-Basisstation, eine Direktkommunikation zu anderen angepassten Mobiltelefonen ohne GSM-Basisstation, als auch eine simultane
Kombination dieser Verbindungsarten durchzuführen.
Als simultane Verbindungen werden in diesem Zusammenhang zwei oder mehr Sprachoder Datenverbindungen angesehen, die für den menschlichen Benutzer im
Wesentlichen gleichzeitig erfolgen. Der Betrieb im Direktmodus soll die Kommunikation auch dann ermöglichen, wenn das Netz ausfällt z.B. in Katastrophenfällen oder wenn aus anderen Gründen kein Netz vorhanden ist, beispielsweise in ländlichen Gebieten oder im Fall gewerbsmäßiger Nutzung, beispielsweise durch Schienenarbeiter fernab von GSM-Netzen. Ein
Anwendungsbeispiel können z.B. große Baustellen sein, wo viele Mitarbeiter
miteinander kommunizieren, was im herkömmlichen GSM-Betrieb erhebliche Kosten verursachen kann. Da der Direktmodus nicht netzabhängig ist, sollen bei der
Direktkommunikation keine netzabhängigen Kosten entstehen.
Diese und andere Aufgaben werden erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung benutzt die vorhandenen Trägerfrequenzen eines zellullaren Mobilfunksystems, wobei jede Trägerfrequenz TDMA-Rahmen mit einer TDMA-Rahmendauer von 4,615ms übermittelt und jeder TDMA-Rahmen 8 Zeitschlitze mit einer Dauer von 577 Mikrosekunden umfasst. Die Vorrichtung ist zur
Zusammenfassung dieser TDMA-Rahmen zu einem Multirahmen ausgeführt, der 13 TDMA-Rahmen mit den Positionen 0 bis 12 umfasst. Die Vorrichtung ist derart ausgeführt, dass die beteiligten Endgeräte im Simplex-Modus stets in voneinander getrennten Zeitschlitzen senden und empfangen, wobei innerhalb jedes Multirahmens in jedem TDMA-Rahmen lediglich der erste Zeitschlitz TSO zum Senden oder Empfangen belegt wird, während die anderen Zeitschlitze TS1 bis TS7 des TDMA-Rahmens frei bleiben. Die frei bleibenden Zeitschlitze TS1 bis TS7 können, sofern eine zellulare Mobilfunkverbindung verfügbar ist, für diese Verbindung verwendet werden.
Bei der zellularen Mobilfunkverbindung kann es sich erfindungsgemäß insbesondere, aber nicht ausschließlich, um GSM, 3G/UMTS, CDMA, 4G/LTE oder andere
Mobilfunkverbindungen mit Trägerfrequenzen im Bereich von 400MHz bis etwa 2GHz handeln.
Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung als separates Hardware-Modul ausgeführt, welches die Direktkommunikation steuert. Dies hat den Vorteil, dass die herkömmliche GSM-Übertragung nicht beeinflusst wird: Die Endgeräte können nach wie vor im GSM-System senden und empfangen, und zwar in den nicht verwendeten Zeitschlitzen des Multirahmens. Es werden lediglich einzelne Zeitschlitze der GSM-Übertragungsrahmen zur Simplex-Kommunikation mit anderen Endgeräten verwendet. Die teilnehmenden Endgeräte verwenden den GSM- Übertragungsrahmen und bauen eine eigenen, synchronisierten Multirahmen mit eigener Synchronisation und Frequenzkorrektur auf, innerhalb dessen sie im Simplex- Verfahren miteinander kommunizieren können. Es müssen somit keine neuen
Frequenzbänder belegt werden, und die vorhandene Hardware der GSM-Endgeräte kann weitgehend benutzt werden.
Erfindungsgemäß kann die Vorrichtung sowohl zur simultanen Durchführung der zellularen Mobilkommunikation und Direktkommunikation, als auch zur separaten Durchführung der zellularen Mobilkommunikation oder Direktkommunikation
eingerichtet sein.
Erfindungsgemäß kann das Hardware-Modul zur Integration in eines der Endgeräte, insbesondere zur Integration in ein Mobiltelefon, ausgeführt sein. Das Mobiltelefon kann als Smartphone ausgeführt sein, welches zum Ausführen einer Software-Applikation (App) zur Ansteuerung und Kontrolle des Hardware-Moduls eingerichtet ist.
Insbesondere kann das Hardware-Modul ein Mikrofon und eine Mikrofonschnittstelle zur Verbindung mit einem Endgerät, einen Lautsprecher und eine Lautsprecherschnittstelle zur Verbindung mit dem Endgerät, sowie eine Konverterschaltung zur Mischung und/oder Pegelanpassung der Audiosignale umfassen.
Erfindungsgemäß kann das Hardware-Modul einen Multiplexer zur Mischung der Audiosignale einer Direktkommunikations-Verbindung mit den Audiosignalen einer GSM-Verbindung umfassen. Insbesondere kann die Vorrichtung ein separates, mit einem der Endgeräte vorzugsweise über eine USB-Schnittstelle verbindbares Bauteil mit einem separaten Lautsprecher und einem separaten Mikrofon und vorzugsweise einer separaten Energieversorgung umfassen, wobei das Hardware-Modul in das Bauteil integriert sein kann. Statt der USB-Schnittstelle kann erfindungsgemäß jede andere digitale Hochgeschwindigkeitsschnittstelle vorgesehen sein. Erfindungsgemäß kann das separate Bauteil als externes Lautsprechermikrofon ausgeführt sein, welches über eine USB-Schnittstelle mit einem Endgerät,
vorzugsweise einem Mobiltelefon verbindbar sein kann. Erfindungsgemäß kann zur Ansteuerung des Hardware-Moduls ein USB-UART-Konverter vorgesehen sein.
Erfindungsgemäß kann das separate Bauteil einen durch einen USB-Codec und eine Ansteuerlogik angesteuerten Multiplexer zur Mischung der Audiosignale der
Direktkommunikation mit den Audiosignalen einer GSM-Verbindung umfassen. Das Hardware-Modul kann eine, vorzugsweise als UART-Schnittstelle ausgeführte, serielle Schnittstelle und einen Antennenanschluss umfassen.
Erfindungsgemäß kann das Bauteil Bedienelemente, vorzugsweise einen Push-To- Talk-Taster und einen Notruf-Taster umfassen, welche mit dem Hardware-Modul verbunden sein können.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das Hardware-Modul derart ausgeführt ist, dass an der Position 1 1 des Multirahmens im Zeitschlitz TSO ein Frequenzkorrektur- Burst FCCH und an der Position 12 des Multirahmens im Zeitschlitz TSO ein
Synchronisations-Bursts SCH und in den verbleibenden Positionen des Multirahmens im Zeitschlitz TSO Daten-Bursts TCH gesendet werden.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass in jedem Zeitschlitz 158,25 Bits übertragen werden, wobei ein Daten-Burst TCH eine Trainingssequenz von 26 Bits und zwei Datenpakete von 57 umfasst, ein Synchronisations-Burst SCH eine
Trainingssequenz von 64 Bits und zwei Datenpakete von je 39 Bits umfasst, und der Frequenzkorrektur-Burst FCCH 142 Bits mit dem Symbol "0" umfasst.
Erfindungsgemäß kann das Hardware-Modul derart ausgeführt sein, dass das Endgerät eine Repeater-Funktion übernimmt, wobei es ein in einem ersten Zeitschlitz,
vorzugsweise in Position TSO, eines vereinbarten TDMA-Rahmens empfangenes Datenpaket in einem zweiten Zeitschlitz, vorzugsweise an Position TS3, desselben TDMA-Rahmens weitersenden kann. Erfindungsgemäß kann das Hardware- Modul abhängig davon, ob das Endgerät der erste, zweite, oder dritte Repeater ist, das empfangene Datenpaket in unterschiedlichen Zeitschlitzen innerhalb des vereinbarten TDMA-Rahmens, vorzugsweise an Position TS3, TS4 und TS5, weitersenden. Dadurch wird eine Kollision der Datenpakete in Überlappungsbereichen zwischen dem ursprünglich gesendeten Signal und dem vom Repeater gesendeten Signal verhindert.
Die Erfindung erstreckt sich weiters auf ein mobiles Endgerät, insbesondere ein
Mobiltelefon, umfassend eine integrierte erfindungsgemäße Vorrichtung, oder verbunden mit einer externen erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Weitere erfindungsgemäße Merkmale ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Figuren.
Die Erfindung wird im Folgenden an Hand nicht-ausschließlicher Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Fig. 1 a zeigt ein Ausführungsbeispiel eines von einer erfindungsgemäßen Vorrichtung definierten Multirahmens 3, der 26 einzelne TDMA-Rahmen 1 umfasst. Jeder TDMA- Rahmen 1 umfasst acht Zeitschlitze 2 mit der Bezeichnung TS0 bis TS7. Bei
Verwendung der Direktkommunikation werden in den Zeitschlitzen Bursts mit der Bezeichnung TCH, FCCH und SCH übertragen. Die Abkürzung TCH bezeichnet den Traffic Channel Burst, der die zu übertragenden Sprachdaten beinhaltet. FCCH bedeutet Frequency Correction Channel, und SCH ist der Synchronization Channel. Die Rahmen 1 1 und 24 innerhalb des Multiframes dienen der Übertragung der
Frequenzkorrektur-Bursts FCCH, und die Rahmen 12 sowie 25 dienen der Übertragung der Synchronisations-Bursts SCH.
Sowohl im Direktkommunikation-Sendemodus, als auch im Direktkommunikation- Empfangmodus wird innerhalb des Multirahmens in jedem TDMA-Rahmen lediglich der erste Zeitschlitz TSO zum Senden oder Empfangen belegt, während die anderen Zeitschlitze TS1 bis TS7 entweder frei bleiben oder für die reguläre GSM-Verbindung benutzt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung sorgt dafür, dass die Direktkommunikation im Simplex-Modus erfolgt, sodass ein mobiles Endgerät im Direktmodus stets nur entweder senden oder empfangen kann; unbeschadet einer möglicherweise parallel bestehenden GSM-Verbindung.
Fig. 1 b zeigt eine Gegenüberstellung der regulären GSM-Rahmenstruktur im TDMA- Protokoll (oben) zur erfindungsgemäßen Rahmenstruktur (unten), wobei ausschließlich der Zeitschlitz TSO dargestellt ist. In der erfindungsgemäßen Rahmenstruktur werden die Positionen 1 1 und 12 innerhalb des bestehenden GSM-Rahmens zur Übertragung von SCH und FCH Bursts benutzt; diese sind jedoch bei Durchführung einer
Direktkommunikationsverbindung unabhängig von den, von einer etwaigen GSM- Basisstation ausgesendeten Synchronisations- und Frequenzkorrektur Bursts.
Die erfindungsgemäße Direktkommunikation ist, im Gegensatz zur GSM-Verbindung, als„1 :N" Kommunikation ausgeführt und verläuft stets ausschließlich im Zeitschlitz TSO der TDMA-Rahmen.
Die anderen Zeitschlitze TS1 bis TS7 der TDMA-Rahmen werden freigehalten, sodass die Empfänger ausreichend Zeit haben, die übermittelten Daten zu verarbeiten. Eine dynamische Anpassung der verwendeten Zeitschlitze durch die Basisstation oder ein als„Master" ausgewähltes Endgerät ist nicht vorgesehen, da das Verfahren auch dann angewendet werden soll, wenn keinerlei Kontakt zur Basisstation besteht.
Eine dedizierte Master-/Slave-Zuordnung der Endgeräte erfolgt durch die
erfindungsgemäße Vorrichtung nicht. Es sendet stets nur ein völlig beliebiges Endgerät, und alle anderen Endgeräte in Empfangsreichweite empfangen (1 :N Kommunikation). Nach Ende der Übertragung kann wieder ein beliebiges Endgerät senden. Dadurch erfolgt im Direktmodus auch keine Identifizierung der sendenden oder empfangenden Endgeräte. Die gesendete Nachricht richtet sich stets an alle Endgeräte im
Empfangsbereich, was im Katastrophenfall besonders vorteilhaft ist. Fig. 2 zeigt den Aufbau eines TCH Daten-Bursts, eines SCH Synchronisations-Bursts und eines FCCH Frequenzkorrektur-Bursts. In einem TCH Daten-Burst werden 1 14 Datenbits übertragen, in einem SCH Synchronisations-Burst 78 Datenbits, und in einem Frequenzkorrektur-Burst keine Datenbits.
Beim Betrieb von Endgeräten im Direktmodus ist die Reichweite durch die relativ geringe Sendeleistung und durch Geländeeinflüsse begrenzt. Die vorliegende Erfindung sieht daher auch die Möglichkeit vor, dass die mobilen Endgeräte gemäß Erfindung eine Repeaterfunktion übernehmen und wie eine Relaisstation die Datenübermittlung zwischen zwei oder mehreren anderen Endgeräten vermitteln.
Fig. 3 zeigt die grundlegende Situation bei Ausführung der Repeaterfunktion. Ein Sender übermittelt in Direktkommunikation Daten an einen ersten Repeater. Dieser befindet sich noch innerhalb der Reichweite des Senders, empfängt die Daten und sendet sie innerhalb seiner Reichweite weiter. Ein zweiter Repeater, der sich innerhalb der Reichweite des ersten Repeaters befindet, empfängt die Daten und sendet sie in seinem Sendebereich weiter. Dadurch wird eine Direktkommunikation zwischen
Endgeräten ermöglicht, die sich nicht im selben Sendebereich befinden.
Fig. 4 zeigt das Übermittlungsprotokoll in der Repeaterfunktion. Jeder Rahmen arbeitet nicht nur im Zeitschlitz 1 , sondern es kommen auch die übrigen Zeitschlitze in
Verwendung. Der erste Zeitschlitz TS0 wird verwendet, um den übertragenen Burst zu empfangen. Über den Zeitschlitz TS3 wird das Signal vom Talker und vom ersten Repeater weitergegeben. Der zweite Repeater empfängt im Zeitschlitz 1 , der mit Rx bezeichnet ist und überträgt das Signal über den Zeitschlitz TS4.
Ein weiterer Repeater würde die Daten ebenfalls im Zeitschlitz TS0 empfangen, jedoch im Zeitschlitz TS5 weitersenden. Auch in der Repeater-Funktion erfolgt die Übertragung im Simplex-Modus, sodass jedes mobiles Endgerät nur entweder senden oder empfangen kann. Unbeschadet von der Repeater-Funktion können die Endgeräte wiederum in den verbleibenden Zeitschlitzen eine reguläre GSM-Kommunikation betreiben. Bei der Hardware-Implementierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestehen grundsätzlich zwei Möglichkeiten, wobei in beiden Fällen die erfindungsgemäße Vorrichtung den im Mobiltelefon bestehenden Sende- und Empfangsteil als
Funkschnittstelle benutzt.
Die Vorrichtung kann einerseits in ein bestehendes Mobiltelefon integriert werden, wobei Mikrofon und Lautsprecher bzw. Kopfhöreranschluss des Mobiltelefons für die Direktkommunikation mitbenutzt werden. Es kann in diesem Fall vorgesehen sein, dass allfällig bestehende GSM-Verbindungen mit der Direktkommunikation simultan übertragen werden, sodass am Lautsprecher die Audiosignale beider Verbindungen ausgegeben werden, und die über das Mikrofon aufgenommenen Audiosignale an beide Verbindungen weitergeleitet werden.
Die Vorrichtung kann andererseits als externes Bauteil, insbesondere als Remote Speaker Microphone, ausgeführt sein. In diesem Fall verfügt das Bauteil über einen eigenen Lautsprecher und über ein eigenes Mikrofon. Auch in diesem Fall kann jedoch vorgesehen sein, dass allfällig bestehende GSM-Verbindungen mit der
Direktkommunikation simultan übertragen werden, sodass am Lautsprecher des Bauteils die Audiosignale beider Verbindungen ausgegeben werden, und die über das Mikrofon des Bauteils aufgenommenen Audiosignale an beide Verbindungen weitergeleitet werden.
Fig. 5a zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei das Hardware-Modul 4 über ein Interface 5 an die Leiterplatte 6 eines Mobiltelefons angeschlossen ist. Der Einbau des Hardware-Moduls erfordert in der Regel eine Erhöhung der Dicke des Mobiltelefons von ca. 4mm.
Das Hardware-Modul 4 kann als PCB in Form eines Leadless Chip Carriers (LCC) in den Dimensionen 33mm x 33mm x 3,3mm ausgeführt sein, welches an der
Hauptplatine des Mobiltelefons angebracht wird.
Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5a ist die Vorrichtung in das Mobiltelefon integriert und benutzt dessen Mikrofon und Lautsprecher zur Durchführung der
Direktkommunikation. Das Hardware-Modul 4 verfügt zur Interaktion mit dem Lautsprecher und Mikrofon des Mobiltelefons über eine Mikrofonschnittstelle 7 und eine Lautsprecherschnittstelle 9. Über Konverterschaltungen 8, 8' werden diese Schnittstellen mit den entsprechenden Eingängen bzw. Ausgängen der Mobiltelefon-Leiterplatte 6 verbunden.
Die Konverterschaltungen 8, 8' sind derart ausgeführt, dass die Pegelstärke der GSM- Verbindung und der Direktkommunikationsverbindung aufeinander angepasst sind, sodass auch bei Überlagerung beide Verbindungen benutzbar sind. Dadurch wird die simultane Verbindung über GSM und Direktkommunikation erleichtert.
Das Hardware-Modul 6 verfügt in diesem Ausführungsbeispiel über keine eigene Energieversorgung, sondern ist an die Energieversorgung der Mobiltelefon-Leiterplatte 6 angeschlossen. Zur Übertragung der Gesprächsdaten ist eine UART-Schnittstelle 16 mit einer Pegelanpassung 20 vorgesehen, da das Hardware-Modul 4 eine UART- Spannung von 2,85V benutzt, während auf Mobiltelefonen üblicherweise ein
Spannungswert von 1 ,8V für Logikbauteile eingesetzt wird.
Fig. 5b zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführung der erfindungsgemäßen Konverterschaltung 8 zur Konvertierung der Mikrofonsignale der Mobiltelefon- Leiterplatte 6 und Übertragung an das Hardware-Modul 4, sodass die vom Mobiltelefon aufgenommenen Mikrofonsignale über die Anschlüsse MICP und MICN an das
Hardware-Modul 4 mit den Anschlüssen MIC1 P und MIC1 N und von dort an die
Direktkommunikationsverbindung weitergegeben werden können. Um zu verhindern, dass die Audiosignale durch die TDMA-Verbindung gestört werden oder Rauschen aufnehmen, ist es erforderlich, alle Signalleitungen in der gleichen Länge und vorzugsweise zwischen zwei geerdeten Platten auszuführen. Insbesondere der
Signalpfad 22 soll zur Vermeidung von Störungen möglichst nahe beim Hardware- Modul 4 ausgeführt sein.
Fig. 5c zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführung der erfindungsgemäßen Konverterschaltung 8' zur Konvertierung der Lautsprechersignale des Hardware-Moduls 4 und Übertragung an die Mobiltelefon-Leiterplatte 6, sodass die über die
Direktkommunikation eingehenden Audiosignale am Lautsprecher des Mobiltelefons ausgegeben werden können. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel verfügt das Hardware- Modul 4 über Lautsprecherausgänge AUDIOOUT+ und AUDIOOUT- sowie Kopfhörerausgänge EAR+ und EAR-, die beide in die Konverterschaltung 8' geführt werden. Um zu erreichen, dass sowohl die Audiosignale der GSM-Verbindung, als auch die
Audiosignale der Direktkommunikation am Lautsprecher 12 des Mobiltelefons
ausgegeben werden, wird zunächst das Audio-Ausgangssignal des Mobiltelefons vom Lautsprecherverstärker 29 getrennt und über die dargestellten AUXLP und AUXLN Anschlüsse in die Konverterschaltung 8' geführt. Der Lautsprecherverstärker 29 wird mit den Ausgangsanschlüssen der Konverterschaltung 8', SPKR_SUM_P und
SPKR_SUM_N, verbunden, sodass am Lautsprecher des Mobiltelefons die
Überlagerung der Audiosignale über AUXLP bzw. AUXLN des Mobiltelefons, sowie EAR+ bzw. EAR- und AUDIOOUT+ bzw. AUDIOOUT- des Hardware-Moduls 4 ausgegeben wird. Wiederum muss die Konverterschaltung 8' sorgfältig aufgebaut werden, um Störungen durch die TDMA-Übertragung oder Rauschen zu vermeiden.
Fig. 6a zeigt eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung als externes, mit einem Mobiltelefon über eine USB-Schnittstelle 23 verbindbares Bauteil 1 1 mit einem separaten Lautsprecher 12, einem separaten Mikrofon 13 und einer separaten Energieversorgung in Form einer Batterie 24, wobei das Hardware-Modul 4 in das externe Bauteil 1 1 integriert ist. Das Bauteil 1 1 kann insbesondere als
Lautsprechermikrofon (Remote Speaker Microphone) ausgeführt sein, welches über die USB-Schnittstelle 23 mit dem Mobiltelefon verbindbar ist.
In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt keine Mischung der Mikrofon- und
Lautsprechersignale der GSM-Verbindung mit der Direktkommunikationsverbindung, sodass die GSM-Verbindung über Mikrofon und Lautsprecher des Mobiltelefons geführt werden muss.
In diesem Ausführungsbeispiel ist zwischen der UART-Schnittstelle 16 des Hardware- Moduls 4 und der USB-Schnittstelle 23 ein USB-UART-Konverter 14 angeordnet.
Vom Hardware-Modul 4 führen Ausgänge von einer Lautsprecherschnittstelle 9 direkt zu einem dedizierten Lautsprecher 12 und von einer Mikrofonschnittstelle 7 direkt zu einem dedizierten Mikrofon 13. Eine Konverterschaltung ist in diesem Fall nicht erforderlich, da keine Mischung mit den Mikrofon- und Lautsprechersignalen der GSM-Verbindung erfolgt.
Weiters ist ein separater Antennenanschluss 17 und eine externe Antenne 21 vorgesehen. Es ist eine weitere USB-Schnittstelle 23 vorgesehen, über die die Batterie 24 aufgeladen werden kann. Weiters befinden sich am Bauteil 1 1 ein dedizierter Push- To-Talk Taster 18 sowie ein Notruftaster 18, die mit entsprechenden Eingängen am Hardware-Modul 4 verbunden sind. Zur Verbindung des Bauteils 1 1 mit dem
Mobiltelefon muss das Bauteil 1 1 als USB Slave konfiguriert werden, und das
Mobiltelefon als USB Master.
Fig. 6b zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung als externes, mit einem Mobiltelefon über eine USB-Schnittstelle 23 verbindbares Bauteil 1 1 mit einem separaten Lautsprecher 12, einem separaten Mikrofon 13 und einer separaten Energieversorgung in Form einer Batterie 24, wobei das Hardware-Modul 4 in das externe Bauteil 1 1 integriert ist. Das Bauteil 1 1 kann insbesondere als
Lautsprechermikrofon (Remote Speaker Microphone) ausgeführt sein, welches über die USB-Schnittstelle 23 mit dem Mobiltelefon verbindbar ist. In diesem
Ausführungsbeispiel erfolgt eine erfindungsgemäße Mischung der Mikrofon- und Lautsprechersignale der GSM-Verbindung mit der Direktkommunikationsverbindung über den Multiplexer 10, sodass neben der Direktkommunikationsverbindung auch eine allfällige GSM-Verbindung simultan über Mikrofon 13 und Lautsprecher 12 des Bauteils 1 1 geführt werden kann.
Wiederum ist zwischen der UART-Schnittstelle 16 des Hardware-Moduls 4 und der USB-Schnittstelle 23 ein USB-UART-Konverter 14 angeordnet. Zwischen der USB- Schnittstelle 23 und dem USB-UART-Konverter 14 ist ein USB-Hub 25 mit einer ersten USB-Schnittstelle USB1 und einer zweiten USB-Schnittstelle USB2 angeordnet, sodass eine weitere USB-Schnittstelle für einen USB-Codec 15 zur Verfügung steht.
Über diesen USB-Codec 15 erfolgt die Übertragung der Audiosignale vom Mobiltelefon zum Lautsprecher 12 bzw. vom Mikrofon 13 zum Mobiltelefon. Vom Hardware-Modul 4 führen Ausgänge von einer Lautsprecherschnittstelle 9 über einen Multiplexer 10 zu einem Lautsprecher 12 und von einer Mikrofonschnittstelle 7 ebenfalls über den Multiplexer 10 zu einem Mikrofon 13. Über den Multiplexer 10, der von einer Multiplexer-Ansteuerlogik 26 gesteuert wird, erfolgt die erfindungsgemäße Mischung der Mikrofon- und Lautsprechersignale der Direktkommunikationsverbindung mit den Mikrofon- und Lautsprechersignalen der GSM-Verbindung. Zu diesem Zweck gelangen die Audiosignale des Mikrofons 13 über den Multiplexer 10 abwechselnd über die Mikrofonschnittstelle 7 zum Hardware-Modul 4, wo sie im Direktmodus übertragen werden, und über den USB-Codec 15 und den USB-Hub 25 zum Mobiltelefon, wo sie über eine GSM-Verbindung übertragen werden. Ebenso kommen die vom Lautsprecher 12 ausgegebenen Audiosignale über den Multiplexer 10 abwechselnd von der GSM- Verbindung über USB-Hub 25 und USB-Codec 15, sowie von der
Direktkommunikationsverbindung über die Lautsprecherschnittstelle 9. Die USB- Schnittstelle USB2 am USB-Hub ist für die Übertragung der im Direktmodus zu versendenden Datenpakete an Sender und Empfänger im Mobiltelefon zuständig.
Weiters ist ein separater Antennenanschluss 17 und eine externe Antenne 21 vorgesehen. Es ist eine weitere USB-Schnittstelle 23 vorgesehen, über die die Batterie 24 aufgeladen werden kann. Weiters befinden sich am Bauteil 1 1 ein dedizierter Push- To-Talk Taster 18 sowie ein Notruftaster 18, die mit entsprechenden Eingängen am Hardware-Modul 4 verbunden sind. Zur Verbindung des Bauteils 1 1 mit dem
Mobiltelefon muss das Bauteil 1 1 als USB Slave konfiguriert werden, und das
Mobiltelefon als USB Master; diese Konfiguration wird bei Android-Mobiltelefonen ab Version 4.5 unterstützt.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die vorliegenden Ausführungsbeispiele, sondern umfasst sämtliche Vorrichtungen im Rahmen der nachfolgenden Patentansprüche. Insbesondere ist die Erfindung nicht auf die Verwendung mit einem Mobiltelefon oder Smartphone beschränkt, sondern umfasst die Verwendung in Kombination mit beliebigen mobilen Endgeräten, die zur Herstellung zellularer Mobilfunkverbindungen geeignet sind. Weiters ist die Erfindung auch nicht auf die Verwendung von GSM beschränkt, sondern umfasst auch die Mobilfunkkommunikation über andere zelluläre Netze. Bezugszeichenliste
1 TDMA-Rahmen
2 Zeitschlitz
3 Multirahmen
4 Hardware-Modul
5 Interface
6 Mobiltelefon-Leiterplatte
7 Mikrofonschnittstelle
8, 8' Konverterschaltung
9 Lautsprecherschnittstelle
10 Multiplexer
1 1 Separates Bauteil
12 Lautsprecher
13 Mikrofon
14 USB-UART-Konverter
15 USB-Codec
16 UART-Schnittstelle
17 Antennenanschluss
18 Push-To-Talk-Taster
19 Notruf-Taster
20 Pegelanpassung
21 Externe Antenne
22 Signalpfad
23 USB-Schnittstelle
24 Batterie
25 USB-Hub
26 Multiplexer-Ansteuerlogik
27 Externer Kopfhörer-Anschluss
28 Lautstärkeregelung
29 Lautsprecherverstärker

Claims

Patentansprüche
1 . Vorrichtung zur Direktkommunikation im Simplex-Modus zwischen mobilen
Endgeräten, insbesondere Mobiltelefonen (6), unter Benutzung von
Trägerfrequenzen eines zellularen Mobilfunksystems, wobei jede Trägerfrequenz TDMA-Rahmen (1 ) mit einer TDMA-Rahmendauer von 4,615ms übermittelt und jeder TDMA-Rahmen 8 Zeitschlitze (2) mit einer Dauer von 577 Mikrosekunden umfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Vorrichtung ein Hardware-Modul (4) umfasst, welches die
Direktkommunikation steuert, wobei
- die Vorrichtung zur Zusammenfassung von TDMA-Rahmen zu einem
Multirahmen (3), der 13 TDMA-Rahmen mit den Positionen 0 bis 12 umfasst, ausgeführt ist, und
- derart ausgeführt ist, dass die beteiligten Endgeräte im Simplex-Modus stets in voneinander getrennten Zeitschlitzen (2) senden und empfangen und innerhalb jedes Multirahmens (3) in jedem TDMA-Rahmen (1 ) lediglich der erste Zeitschlitz (2) TSO zum Senden oder Empfangen belegt wird, während die anderen Zeitschlitze (2) TS1 bis TS7 des TDMA-Rahmens (1 ) frei bleiben.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung sowohl zur simultanen Durchführung einer zellularen Mobilfunkkommunikation und Direktkommunikation, als auch zur separaten Durchführung einer zellularen Mobilfunkkommunikation oder Direktkommunikation eingerichtet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das
Hardware-Modul (4) zur Integration in eines der Endgeräte, insbesondere zur Integration in ein Mobiltelefon (6), ausgeführt ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hardware-Modul (4) ein Mikrofon und eine Mikrofonschnittstelle (7) zur Verbindung mit einem Endgerät, einen Lautsprecher und eine
Lautsprecherschnittstelle (9) zur Verbindung mit dem Endgerät, sowie eine Konverterschaltung (8) zur Mischung und/oder Pegelanpassung der
Audiosignale umfasst.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Hardware-Modul (4) einen Multiplexer (10) zur Mischung der Audiosignale einer Direktkommunikations-Verbindung mit den Audiosignalen einer GSM- Verbindung umfasst.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein separates, mit einem der Endgeräte vorzugsweise über eine USB-Schnittstelle verbindbares Bauteil (1 1 ) mit einem separaten Lautsprecher (12) und einem separaten Mikrofon (13) und vorzugsweise einer separaten Energieversorgung umfasst, wobei das Hardware-Modul (4) in das Bauteil (1 1 ) integriert ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das separate
Bauteil (1 1 ) als externes Lautsprechermikrofon ausgeführt ist, welches über eine USB-Schnittstelle mit einem Endgerät, vorzugsweise einem Mobiltelefon (6) verbindbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ansteuerung des Hardware-Moduls (4) ein USB-UART-Konverter (14) vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das separate Bauteil (1 1 ) einen durch einen USB-Codec (15) und eine
Ansteuerlogik (26) angesteuerten Multiplexer (10) zur Mischung der Audiosignale der Direktkommunikation mit den Audiosignalen einer GSM-Verbindung umfasst.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Hardware-Modul (4) eine, vorzugsweise als UART-Schnittstelle ausgeführte, serielle Schnittstelle (16) und einen Antennenanschluss (17) umfasst.
1 1 . Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1 1 ) Bedienelemente, vorzugsweise einen Push-To-Talk-Taster (18) und einen Notruf-Taster (19) umfasst, welche mit dem Hardware- Modul (4) verbunden sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Hardware-Modul (4) derart ausgeführt ist, dass an der Position 1 1 des Multirahmens (3) ein Frequenzkorrektur-Burst FCCH und an der Position 12 des Multirahmens (3) ein Synchronisations-Bursts SCH und in den verbleibenden Positionen des Multirahmens (3) Daten-Bursts TCH gesendet werden.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Hardware-Modul (4) derart ausgeführt ist, dass das Endgerät eine Repeater- Funktion übernimmt, wobei es ein in einem ersten Zeitschlitz, vorzugsweise in Position TS0, eines vereinbarten TDMA-Rahmens empfangenes Datenpaket in einem zweiten Zeitschlitz, vorzugsweise an Position TS3, desselben TDMA- Rahmens weitersendet.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Hardware- Modul (4) abhängig davon, ob das Endgerät der erste, zweite, oder dritte
Repeater ist, das empfangene Datenpaket in unterschiedlichen Zeitschlitzen innerhalb des vereinbarten TDMA-Rahmens, vorzugsweise an Position TS3, TS4 und TS5, weitersendet.
15. Mobiles Endgerät, insbesondere Mobiltelefon, umfassend oder verbunden mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
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