DE60129300T2 - Basisstationsynchronisierung zum weiterreichen in einem hybriden gsm/cdma system - Google Patents

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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf drahtlose Telekommunikationen und im speziellen auf hoch entwickelte Telefonnetzwerke.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Das globale System für mobile (GSM = Global System for Mobile) Telekommunikationen wird weltweit in vielen Ländern in zellularen Telefonnetzwerken verwendet. GSM bietet einen nützlichen Umfang von Netzwerkdiensten und -standards. Die existierenden GSM-Netzwerke basieren auf digitaler Zeitmultiplexvielfachzugriff-(TDMA = time-division multiple access) Kommunikationstechnologie. In einem TDMA-basierten zellularen Netzwerk kommuniziert jede mobile Teilnehmereinheit zu einem bestimmten Zeitpunkt mit nur einer einzigen Basisstation. Wenn ein Teilnehmer sich von einer Zelle zu einer anderen bewegt, findet eine "harte Übergabe" beziehungsweise "Hard Handover" statt, wobei die Basisstation, mit der der Teilnehmer kommuniziert hat, ihre Verbindung mit dem Teilnehmer unterbricht und eine neue Basisstation übernimmt.
  • Codemultiplexvielfachzugriff (CDMA = code-division multiple access) ist eine verbesserte digitale Kommunikationstechnologie, die eine effizientere Verwendung der Funkbandbreite als CDMA sowie eine verlässlichere, schwundfreie Verbindung zwischen den zellularen Telefonteilnehmern und den Basisstationen erlaubt. Der führende CDMA-Standard ist IS-95, der durch den Telekommunikationsindustrieverband (TIA = Telecommunications Industry Association) definiert ist. Dieser Standard sieht die Fähigkeit zur "weichen Übergabe" beziehungsweise "Soft Handover" (oder "Handoff") vor, wobei die Teilnehmereinheit bei der Bewegung von einer Zelle zu einer anderen zeitweise mit zwei oder mehr Basisstationen zum selben Zeitpunkt in Kontakt steht. Diese weiche Übergabe, die durch den Codemultiplex-Ansatz möglich gemacht wird, vermindert die Wahrscheinlichkeit eines Verbindungsverlusts, der bei harten Übergaben oft vorkommt.
  • WO 97/23108 beschreibt ein drahtloses Telekommunikationssystem, das eine CDMA-Funkschnittstelle (das heißt einfache HF-Kommunikationsprotokolle) verwendet, um GSM-Netzwerkdienste und Protokolle zu implementieren. Unter Verwendung dieses Systems würden mindestens einige der TDMA-Basisstationen (BSSs) und Teilnehmereinheiten eines existierenden GSM-Netzwerks ersetzt oder ergänzt werden durch die entsprechende CDMA-Ausstattung. CDMA-BSSs in diesem System sind so angepasst, dass sie mit GSM-mobilen Vermittlungsstellen (MSC = mobile switching center) über eine Standard-GSM-A-Schnittstelle kommunizieren. Der Kern der GSM-Netzwerkdienste wird somit erhalten und der Wechsel von TDMA zu CDMA ist für die Benutzer transparent.
  • Hybride zellulare Kommunikationsnetzwerke, die sowohl GSM- als auch CDMA-Elemente enthalten, werden ebenfalls in den PCT-Patentveröffentlichungen WO 95/24771 und der WO 96/21999 und in einem Artikel von Tscha et al. beschrieben, mit dem Titel "A Subscriber Signaling Gateway between CDMA Mobile Station and GSM Mobile Switching Center" in "Proceedings of the 2nd International Conference an Universal Personal Communications, Ottawa (1993), Seiten 181-185". Keine dieser Veröffentlichungen beschäftigt sich mit der Fragestellung, wie effiziente Übergaben von Teilnehmereinheiten zwischen verschiedenen Basisstationen in solchen hybriden Netzwerken durchgeführt werden sollen.
  • WO 097/31503 beschreibt Verfahren zur Intersystemübergabe zwischen CDMA- und TDMA-BSSs in einem hybriden GSM/CDMA-Telekommunikationssystem. Ein GSM/TDMA-BSS erzeugt Pilot-Beacon-Signale gemäß der CDMA-Technologie. Während eines Telefonanrufs erfasst eine Teilnehmereinheit die Pilotsignale und unterrichtet einen Basisstationskontroller darüber, dass die Signale erfasst wurden. Die Teilnehmereinheit wird dann von der CDMA- an die TDMA-BSS übergeben, ohne dass der Anruf unterbrochen wird.
  • WO 96/23369 beschreibt ein Handoff-Verfahren für eine Mobilstation, um Ihre Kommunikationen zwischen zwei Zeitbereichssystemen zu übertragen.
  • EP 0948231 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren, die die Qualität von Interfrequenz-Handoffs von einer existierenden Anrufsverbindungsfrequenz auf eine neue Frequenz in einem drahtlosen Kommunikationssystem verbessern, indem oszillierende Interfrequenz-Handoffs zwischen der existierenden Anrufsverbindungsfrequenz und der neuen Frequenz sowie redundantes und unnötiges Abstimmen und Suchen bei der neuen Frequenz minimiert werden.
  • US 5,978,679 beschreibt ein Verfahren und Vorrichtung zum Umschalten der Funkschnittstellenebene bzw. -layer eines drahtlosen Telefonanrufs von Codemultiplexvielfachzugriff (CDMA = code-division multiple access) eines zellularen Telefons auf GSM-Zeitmultiplexvielfachzugrif (TDMA = time-division multiple access) eines zellularen Telefons während des Verlaufs dieses Telefonanrufs oder anderer Kommunikation.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Verwendung in einem gemischten TDMA/CDMA-zellularen Kommunikationsnetzwerk vorzusehen.
  • In den bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein gemischtes GSM/CDMA-zellulares Kommunikationssystem sowohl TDMA- als auch CDMA-Basisstationen, gemeinsam gesteuert durch eine mobile Vermittlungsstelle (MSC = mobile switching center).
  • Ein System von diesem Typ wird allgemein in den oben erwähnten PCT-Veröffentlichungen beschrieben. Eine Teilnehmereinheit in dem System, hier auch bezeichnet als eine Mobilstation (MS = mobile station), ist fähig zur Kommunikation mit beiden Typen von Basisstationen, indem in geeigneter Weise zwischen TDMA- und CDMA-Luftschnittstellen umgeschaltet wird, während vorzugsweise GSM-Netzwerkprotokolle für beide Schnittstellentypen verwendet werden. Es ist ein Merkmal der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, dass das Kommunikationssystem auf einer existierenden GSM/TDMA-Infrastruktur mit dem Zusatz von CDMA-BSSs und im wesentlichen ohne eine andere Modifikation der existierenden Infrastruktur basieren kann.
  • Um zu bestimmen, wann eine Übergabe stattfinden sollte, überwacht eine MS in Kommunikation mit einer aktuellen Basisstation eines Typs (CDMA oder TDMA) HF-Signale, die ihren Ursprung bei einer anderen Basisstation haben, die eine Basisstation des jeweils anderen Typs (CDMA oder TDMA) sein kann. Eine Nachrichtenfolge zwischen der aktuellen Basisstation und der MS aktiviert die MS, um die passende Synchronisationsinformation im Hinblick auf die neue Basisstation zu erhalten und diese Information an die aktuelle Basisstation zurückzumelden. Die Information wird von dem System dazu verwendet, die MS zu aktivieren, um eine Luftschnittstelle mit der neuen Basisstation einzurichten, woraufhin die Übergabe ohne eine wesentliche Unterbrechung der Kommunikationen zwischen der MS und dem Netzwerk stattfindet.
  • In dem Kontext der vorliegenden Patentanmeldung werden solche Übergaben zwischen Basisstationen als "Mobileinheit-unterstützte Übergaben" bezeichnet. Die mobileinheit-unterstützte Übergabe wird in GSM- und in CDMA-Systemen nach dem Stand der Technik verwendet, wobei eine Mobilstation die Stärke von Signalen misst und meldet, die von einem Basisstation-Transceiver in einer benachbarten Zelle empfangen werden, bevor sie an diese Zelle übergeben werden. In hybriden GSM/CDMA-Systemen jedoch, die bis zum aktuellen Zeitpunkt vorgeschlagen wurden, wird vorausgesetzt, das Mobilstationen dazu fähig sind, Signale von entweder einer CDMA- oder einer TDMA-Basisstation zu einem bestimmten Zeitpunkt zu empfangen (oder ein CDMA-Ortungs- bzw. Beaconsignal, das mit einer TDMA-Basisstation assoziiert ist, wie in der oben erwähnten PCT-Veröffentlichung WO 97/31503 ), aber nicht beide, und somit nicht fähig sind, diese Art von Unterstützung zu ge währleisten. Die Einrichtung der Mobilstation-Unterstützung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, Übergaben reibungsloser und verlässlicher durchzuführen, als es auf andere Weise möglich wäre.
  • In einigen Beispielen solcher Kommunikationssysteme schaltet die MS zwischen TDMA- und CDMA-Betrieb im Verlauf eines Telefonanrufs gemäß den Anweisungen um, die von der Basisstation empfangen werden, mit der die Einheit sich in Kommunikation befindet. Bevor die Übergabe stattfinden soll, empfängt die MS Signale von sowohl TDMA- als auch CDMA-Basisstationen und meldet der Basisstation die Signale zurück, die sie empfängt. Die Information, die so gemeldet wurde, wird an den BSC zurückgemeldet und von diesem verwendet, um die Übergabe einzuleiten. Vorzugsweise umfasst die MS einen einzelnen Funk-Transceiver und somit kann die MS zu jedem gegebenen Zeitpunkt mit entweder der TDMA- oder CDMA-Basisstation kommunizieren, aber nicht mit beiden. (Gemäß den Prinzipien von IS-95 jedoch, kann, wie hier beschrieben, die Einheit zu einem Zeitpunkt mit mehr als einer CDMA-Basisstation kommunizieren.) Weiterhin soll erwähnt werden, dass jede GSM/TDMA-Basisstation ihren eigenen Synchronisationstakt besitzt, mit dem die MSs synchronisiert sind, die sich mit dieser in Kommunikation befinden, während die CDMA-Basisstationen gegenseitig mit einer realen Tageszeit synchronisiert sind. Deshalb erhält und synchronisiert die MS in jedem Fall, wenn sie zwischen den TDMA- und CDMA-Station umschaltet, ihren Betrieb mit dem passenden Taktsignal, ohne eine wesentliche Unterbrechung des Telefonanrufs.
  • In einigen von diesen Beispielen befindet sich die MS in Kommunikation mit einer CDMA-Basisstation, wenn festgelegt wird, dass die Einheit an eine GSM/TDMA-Basisstation übergeben werden soll. Die CDMA-Sendung durch den MS-Transceiver wird vorübergehend unterbrochen, während die Einheit eine GSM-Nachbarabfrage, im allgemeinen gemäß den GSM-Standards, durchführt, um die TDMA-Basisstation zu erwerben und sich mit ihr zu synchronisieren. Vorzugsweise wird die CDMA-Übertragung für einen einzelnen Rahmen unterbrochen, typischerweise 20 ms lang, was eine Leerlaufzeit schlitz gemäß dem IS 95-Standard erzeugt. Nachdem die TDMA-Basisstation identifiziert und passende Nachrichten ausgetauscht wurden, wird ein Verkehrskanal zwischen der Basisstation geöffnet und die MS wird auf die TDMA-Basisstation geschaltet, während die Unterbrechung eines Telefonanrufs, der von der MS ausgeführt wird, wesentlich vermindert wird.
  • In anderen dieser Beispiele befindet sich die MS in Kommunikation mit einer TDMA-Basisstation, wenn festgelegt wird, dass die Einheit an eine CDMA-Basisstation übergeben werden soll. Um sich mit der CDMA-Station zu synchronisieren, erhält die MS die Tageszeit, vorzugsweise in dem eine genaue Tageszeit von der TDMA-Basisstation empfangen wird, wobei das GSM-Netzwerk mit der notwendigen Ausstattung vorgesehen wird, die Tageszeit zu erzeugen und zu senden.
  • Vorzugsweise beinhaltet das Netzwerk ein Zell-Broadcast-System (CBS = cell broadcast system) gemäß dem GSM-Standard, das verwendet wird, um die Tageszeit zu empfangen, die zum Beispiel von dem globalen Positionierungssystem (GPS) geliefert oder von einer oder mehreren CDMA-Basisstationen empfangen wird, und um sie durch das Netzwerk an die MSs zu broadcasten. Alternativ unterbricht die MS vorübergehend den TDMA-Empfang, um die Tageszeit von der CDMA-Station zu erhalten und sich mit dieser zu synchronisieren. Obwohl somit eine gewisse Verschlechterung des Signals aus dem TDMA-Zeitschlitz beziehungsweise den TDMA-Zeitschlitzen auf diese Weise resultieren kann, ist die mobileinheit-unterstützte Übergabe von TDMA zu CDMA im allgemeinen verlässlicher und für einen Benutzer der MS weniger störend als es sonst möglich wäre.
  • Obwohl die bevorzugten Ausführungsbeispiele hier mit Bezug auf MSs beschrieben werden, die einen einzelnen Transceiver von TDMA und CDMA verwenden, ist es wünschenswert, dass die Prinzipien der vorliegenden Erfindung in ähnlicher Weise angewandt werden können, indem Teilnehmereinheiten und Systemhardware anderen Typs verwendet werden und im besonderen Teilnehmereinheiten verwendet werden, die separate oder nur teilweise integrierte TDMA- und CDMA-Transceiver besitzen.
  • Deshalb wird gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Verfahren zur Suche nach einem Kandidaten für die Übergabe zwischen einer CDMA-Basisstation und einer TDMA-Basisstation vorgesehen, wie ausgeführt in Anspruch 1.
  • Weiterhin wird eine Vorrichtung zur Suche nach einem Kandidaten für die Übergabe zwischen einer CDMA-Basisstation und einer TDMA-Basisstation vorgesehen, wie ausgeführt in Anspruch 2.
  • Die vorliegende Erfindung wird aus der folgenden detaillierten Beschreibung der zugehörigen bevorzugten Ausführungsbeispiele zusammen mit den folgenden Zeichnungen besser verständlich.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines hybriden GSM/CDMA-zellularen Kommunikationssystems gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 2A ist ein schematisches Blockdiagramm, das Kommunikationsprotokolle zwischen einer Mobilstation und Basisstationssubsystemen in dem System von 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 2B ist ein schematisches Blockdiagramm einer hybriden GSM/CDMA-Mobilstation gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 3A und 3B sind schematische Blockdiagramme, die Kommunikationsprotokollstapel zwischen Elementen des Systems von 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellen;
  • 4A ist ein schematisches Blockdiagramm, das die Übergabe einer Mobilstation von einer CDMA-Basisstation an eine GSM-Basisstation in dem System von 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 4B ist ein schematisches Blockdiagramm, das den Signalfluss, der mit der Übergabe von 4A verbunden ist gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 4C und 4D sind Blockdiagramme, die schematisch die Kommunikationsrahmen darstellen, die von der Mobilstation bei der Ausführung der Übergabe von 4A gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
  • 5A und 5B sind Flussdiagramme, die schematisch den Betrieb der Mobilstation bei der Durchführung der Übergabe von 4A gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellen;
  • 6A und 6B sind Flussdiagramme, die schematisch den Betrieb der CDMA-Basisstation bei der Durchführung der Übergabe von 4A gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellen;
  • 7 ist ein schematisches Blockdiagramm, das den Signalfluss darstellt, der mit der Bereitstellung der Tageszeitinformation in dem System von 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verbunden ist;
  • 8 ist eine schematische Darstellung, die Zellen in einem hybriden zellularen GSM/CDMA-Kommunikationssystem zeigt, die für das Verständnis eines Verfahrens zur Übergabe einer Mobilstation von einer GSM-Basisstation zu einer CDMA-Basisstation gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung nützlich sind;
  • 9 ist ein schematisches Blockdiagramm, das den Signalfluss darstellt, der mit einer Übergabe einer Mobilstation von einer GSM-Basisstation an eine CDMA-Basisstation gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verbunden ist;
  • 10A und 10B sind Flussdiagramme, die schematisch den Betrieb der Mobilstation bei der Durchführung der Übergabe von 8 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellen;
  • 11 ist ein Flussdiagramm, das schematisch den Betrieb der CDMA-Basisstation bei der Durchführung der Übergabe von 8 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 12 ist ein schematisches Blockdiagramm, das die Übergabe einer Mobilstation zwischen CDMA-Basisstationen in einem hybriden zellularen GSM/CDMA-Kommunikationssystem gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 13 ist eine schematische Darstellung, die den Signalfluss zeigt, der mit der Übergabe von 12 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verbunden ist; und
  • 14A–14D sind schematische Blockdiagramme, die CDMA-Langcodes darstellen, die in Verbindung mit der Übergabe von 12 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zugewiesen werden.
  • 15 ist ein Flussdiagramm, das den Übergabevorgang zeigt, der gemäß dem offenbarten Verfahren und der offenbarten Vorrichtung implementiert ist.
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
  • Überblick über den hybriden GSM/CDMA-Systembetrieb
  • In dem Folgenden wird Bezug genommen auf 1, die ein schematisches Blockdiagramm eines hybriden zellularen GSM/CDMA-Kommunikationssystems 20 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. System 20 ist um ein öffentliches Mobilnetzwerk (PLMN = public land mobile network) 22 aufgebaut, welches auf dem GSM-Kommunikationsstandard basiert, wie bereits beschrieben. Die Infrastruktur für solche Netzwerke existiert bereits und befindet sich in vielen Ländern in breiter Anwendung und die vorliegende Erfindung hat den Vorteil, die schrittweise Einführung des CDMA-Dienstes in Verbindung mit einem solchen Netzwerk zu ermöglichen, ohne dass große Veränderungen der existierenden Infrastruktur nötig sind. PLMN 22 umfasst mindestens eine Vermittlungsstelle für mobile Dienste (MSC = mobile-services switching center) 24 oder möglicherweise eine Anzahl von solchen Vermittlungsstellen (obwohl hier nur eine MSC aus Gründen der Klarheit der Darstellung gezeigt wird), die Netzwerkoperationen innerhalb einer geographischen Region steuern. Neben anderen Funktionen ist MSC 24 für die Registrierung des Ortes von Teilnehmereinheiten und die Übergabe von Teilnehmereinheiten zwischen Basisstationen sowie für die Verbindung von PLMN 22 mit einem öffentlichgeschalteten Telefonnetzwerk (PSTN = public switched telephone network) und/oder einem Paketdatennetzwerk (PDN = packet data network) 48 verantwortlich. Das PLMN umfasst ebenfalls eine Netzwerk-Managementstelle (NMC = network management center) 26 und eine Zellenbroadcaststelle (CBC = cell broadcast center) 28. Diese Funktionen werden im folgenden weitergehend beschrieben.
  • System 20 beinhaltet eine Vielzahl von Mobilstationen (MS = mobile station) 40, die mit dem PLMN 22 über eine Vielzahl von Basisstationssubsystemen (BSS = base station subsystems) 30 und 32 kommunizieren, über eine drahtlose HF-Verbindung auf einer oder mehreren angenommenen zellularen Kommunikationsfrequenzen. MS 40, auch bekannt als Teilnehmereinheit, ist zu der Kommunikationen mit sowohl GSM BSS 30, das im wesentlichen ein Standard-GSM-CDMA-Signalgebungsprotokoll verwendet, als auch mit CDMA BSS 32 fähig, das die CDMA-basierten Kommunikationsverfahren verwendet, die im folgenden beschrieben werden. Zusätzlich, obwohl Mobilstationen in Standard-GSM-Systemen typischerweise Broadcasts bzw. Sendungen von CBC 28 nur im Leerlaufmodus empfangen können, kann MS 40 solche Broadcasts, wie im Folgenden weitergehend beschrieben, während eines Anrufs durch BSS 30 empfangen. Obwohl aus Gründen der Klarheit jeweils nur ein MS 40, GSM-BSS 30 und CDMA-BSS 32 in 1 gezeigt wird, ist es verständlich, dass System 20 tatsächlich typischerweise eine Vielzahl von diesen Systemelementen umfasst.
  • Sowohl GSM-BSS 30 als auch CDMA-BSS 32 kommunizieren mit MSC 24 und werden von dieser gesteuert. Kommunikationen zwischen GSM-BSS 30 und MSC 24 befinden sich im wesentlichen im Einklang mit den GSM-Standards. CDMA-BSS 32 wird bezüglich des IS-95-CDMA-Standards so modifiziert, dass es mit PLMN 22 gemäß den GSM-Standards kommuniziert und wird im besonderen so modifiziert, dass es mit MSC 24 über die GSM-Standard-A-Schnittstelle kommuniziert, wie im folgenden weitergehend mit Bezug auf 3A und 3B beschrieben. BSS 32 kommuniziert auch mit CBC 28, so dass es Nachrichten, die über die Luft gesendet werden sollen, empfängt und umfasst eine Funk-Betriebs- und Wartungsstelle (OMC-R = radio Operation and maintenance center) 38. Die OMC-R kommuniziert mit NMC 26 über eine GSM-Standard-Q3-Schnittstelle, wobei vorzugsweise ein Informationsmodel basierend auf der Serie von GSM 12.XX Spezifikationen verwendet wird. Wahlweise kann BSS 32 mit einem allgemeinen Paketdatendienst (GPRS = general packet data service) 50 verbunden werden, wie es durch das europäische Institut für Telekommunikationsstandards (ETSI = European Telecommunications Standards institute) vorgeschlagen wurde. Alternativ oder zusätzlich kann BSS 32 zur Übertragung von Paketdaten direkt an PSTN/PDN 48 angekoppelt werden (obwohl solch eine Verbindung aus Gründen der Klarheit in 1 nicht gezeigt wird), vorzugsweise mit einer Verbindung mit dem Internet hierdurch.
  • Kommunikationen zwischen CDMA BSS 32 und MS 40 sind auf einer CDMA-"Luftschnittstelle" aufgebaut, die vorzugsweise im allgemeinen in Einklang steht mit dem IS-95-Standard für CDMA-Kommunikationen. BSS 32 ist um einen Basisstations-Kontroller (BSC = base station controller) 34 aufgebaut der eine Anzahl von Basisstations-Transceivern (BTS = base station transceiver) 36 steuert und mit ihnen kommuniziert. Jeder BTS sendet HF-Signale an und empfängt HF-Signale von MS 40, wenn die MS sich innerhalb einer geographischen Region oder Zelle befindet, die von dem bestimmten BTS unterstützt wird. Falls die MS sich während eines Telefonanrufs von der Zelle eines CDMA-BTS 36 zu einem anderen bewegt, findet ein "Soft Handover" (oder Handoff) beziehungsweise weiche Übergabe zwischen den BTSs statt, wie auf dem CDMA-Gebiet bekannt ist.
  • Es kann jedoch auch Dienstregionen des Systems 20 geben, die keine CDMA-Abdeckung besitzen (das heißt es gibt keinen CDMA-BTS 36 in solch einer Region) oder in denen die Abdeckung schwach oder überlastet ist. Wenn MS 40 sich während eines Telefonanrufs in solch einer Region bewegt, wird die MS von dem CDMA-BTS zu einem BTS übergeben, der mit GSM BSS 30 assoziiert ist, ohne den Anruf zu unterbrechen. Wenn MS 40 sich während eines Anrufs in ähnlicher Weise von einer Region, die nur von GSM BSS 30 unterstützt wird, in eine Zelle von CDMA BTS 36 bewegt, wird die MS vorzugsweise von dem GSM an das CDMA BSS übergeben. Verfahren zur Durchführung solcher Übergaben zwischen CDMA-Dienst und GSM/TDMA-Dienst und umgekehrt sowie zwischen einem CDMA-BSS 32 und einem anderen werden im folgenden weitergehend beschrieben. Aufgrund solcher Verfahren und der Architektur des Systems 20, wie gezeigt in 1, empfängt MS 40 die Vorteile des CDMA-Dienstes in solchen Regionen, die von dem System 20 unterstützt werden, in dem der Dienst implementiert wurde, ohne den Dienst in TDMA-Regionen zu verlieren. Übergänge zwischen CDMA- und TDMA-Regionen sind für Benutzer der MS 40 im wesentlichen transparent, weil übergeordnete GSM-Netzwerkprotokolle in dem gesamten System berücksichtigt werden können und nur die untergeordnete HF-Luftschnittstelle wird während des Übergangs verändert.
  • 2A ist ein Blockdiagramm, das schematisch die Kommunikationsprotokollstapel zwischen MS 40 und BSSs 30 und 32 darstellt. MS 40 kommuniziert mit GSM-BSS 30 über eine GSM-Um-Schnittstelle, die auf einer Standard-TDMA-Luftschnittstelle basiert, so dass im wesentlichen für BSS 30 oder für die GSM-Ebene bzw. Schicht 1- und GSM–Ebene 2-Standard-Schnittstellenprotokolle keine Veränderung benötigt wird, um MS 40 aufzunehmen. MS 40 kommuniziert mit CDMA-BSS 32 über eine CDMA-Um-Schnittstelle, die auf einer CDMA-IS-95-Luftschnittstelle mit bestimmten Veränderungen basiert. Teilnehmereinheiten nach dem Stand der Technik sind dazu fähig, entweder über eine GSM-Um- oder eine CDMA-Um-Schnittstelle zu arbeiten aber nicht über beide.
  • Um beide Schnittstellen zu unters0tützen, umfasst MS 40 eine mobile Ausstattung (ME = mobile equipment) (1), daie entweder zwei Funk-Transceiver beinhalten muss, einer für den TDMA-Betrieb und der andere für den CDMA-Betrieb konfiguriert, oder einen einzelnen Transceiver, der dynamisch zwischen TDMA und CDMA umschalten kann. Das ME beinhaltet einen mobilen Abschluss (MT = mobile termination), der eine Terminal-Ausstattung (TE = terminal equipment) 46 für Sprach- und/oder Dateneingabe und -ausgabe unterstützt. Zusätzlich umfasst MS 40 ein Teilnehmeridentitätsmodul (SIM = subscriber identity module) 44 gemäß den GSM-Standards.
  • 2B ist ein schematisches Blockdiagramm, das MS 40 darstellt, das einen einzelnen Funk-Transceiver in ME 42 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst. MS 40 ist um eine Modemeinheit 59 herum aufgebaut, der einem DSP-Kern 60 beinhaltet, der zur Er zeugung und zur Verarbeitung sowohl von TDMA- und CDMA-Signalen fähig ist. Vorzugsweise umfasst Kern 60 ein ASIC-Gerät einschließlich einer allein stehenden CDMA-Sende-/Empfangverarbeitung, die von der GSM-Timing-Logik 64 unterstützt wird, und einschließlich eines GSM-Hardwarebeschleunigers (oder DSP) 62, wobei das ASIC-Gerät ebenfalls einen Port für SIM 44 besitzt. Kern 60 empfängt die Eingabe und liefert die Ausgabe an TE 46. In diesem Fall wird TE 46 als Audiomikrophon und Lautsprecher dargestellt und Kern 60 führt eine DIA- und A/D-Konvertierung ebenso wie Vocoding bzw. Sprachcodierungs-Funktionen auf den Audiosignalen durch, die nach dem Stand der Technik bekannt sind. Es wird entweder GSM- oder CDMA-Vocoding angewandt, abhängig davon, ob MS 40 in Kontakt ist mit GSM-BSS 30 oder CDMA-BSS 32. Kern 60 kann zusätzlich oder alternativ so konfiguriert werden, dass er mit TE 46 arbeitet, wobei er digitale Dateneingabe/-ausgabe vorsieht wie. zum Beispiel ein Faxgerät.
  • Kern 60 gibt digitale Daten an ein Ausgabegerät 66 für gemischte Signale aus, die entweder in TDMA- oder CDMA-Format vorliegen. Gerät 66 verarbeitet und konvertiert die Daten auf analoge Basisbandform für die Eingabe in den HF-Sender 68. Ein Duplexer 70 übermittelt die resultierenden HF-Signale über eine Antenne wie nach Wunschan die GSM- oder CDMA-Basisstation. Von der Basisstation empfangene Signale werden von dem Duplexer 70 über einen HF-Empfänger 72 und ein Eingabegerät für gemischte Signale 74, das eine Basisbandkonvertierung und AGC-Funktionen ausführt, an Kern 60 übergeben. Vorzugsweise werden Sender 68, Empfänger 72 und die Geräte der gemischten Signale 66 und 74 von Kern 60 gesteuert.
  • Die HF-Sendung und Empfang von MS 40 finden vorzugsweise bei Frequenzen in dem GSM-900- oder 1800-MHz-Band aus Gründen der Kompatibilität mit der existierenden GSM-Ausstattung, im besonderen BSS 30, statt. Unter der Annahme, dass MS 40 nur einen einzelnen Transceiver, wie er in 2B gezeigt wird, beinhaltet, der auf dem GSM-Band arbeitet, muss die CDMA-Ausstattung im System 20 entsprechend konfiguriert werden, um ebenfalls in diesem Frequenzbereich zu arbeiten.
  • Wieder bezüglich 2A muss MS 40, unabhängig davon, ob sie physikalisch einen oder zwei Transceiver beinhaltet, Ebene 1 und 2 der Dualfunkschnittstelle in ihrem Protokollstapel unterstützen, und zwar für den Betrieb bezüglich GSM-BSS 30 bzw. CDMA-BSS 32. Die CDMA-Funkschnittstelle zwischen MS 40 und CDMA-BSS 32 umfasst CDMA-Ebene-1, die auf einem standardmäßigen IS-95-Protokoll arbeitet, und GSM-CDMA-Ebene-2, in der der IS-95-Betrieb so modifiziert ist, dass er den Bedürfnissen der GSM-Netzwerkdienste gerecht wird. GSM-CDMA-Ebene-2 beinhaltet die Funktionalität wie zum Beispiel Nachrichtsauftragserteilung beziehungsweise message ordering, Priorität und Fragmentierung und Halten und Wiederaufnahme von Kommunikationen, was normalerweise durch die standardmäßige GSM-Ebene-2 unterstützt wird aber nicht von CDMA-IS-95. BezüglichGSM-BSS 30 sind Luftschnittstellen-Ebene-1 und -2 im wesentlichen ohne Modifikationen im Einklang mit den GSM-Standards.
  • Standardmäßige GSM-Protokolle beinhalten eine dritte Luftschnittstellenebene (RIL3 = third Radio Interface Layer) oberhalb von GSM-Ebene 1 und Ebene 2, die drei Unterebenen beinhaltet. Die niedrigste dieser drei RIL3-Unterebenen ist eine Funkressourcen-(RR = Radio Resource) Managementebene, die mobiles Management (MM = Mobile Management) und darüber Verbindungsmanagement-(CM = Connection Management) Unterebenen unterstützt. Die RIL3-Unterebenen in GSM-BSS 30 sind hinsichtlich des GSM-Standards im wesentlichen unverändert und die GSM-MM- und CM-Unterebenen werden in ähnlicher Weise im wesentlichen ohne Veränderung in MS 40 aufrechterhalten. Die CM-Unterebene unterstützt die Signalgebung für die Anrufsverarbeitung ebenso wie zusätzliche GSM-Dienste und Kurznachrichtendienst (SMS = short message service). Die MM-Unterebene unterstützt die Signalgebung, die zur Lokalisierung von MS 40 erforderlich ist, Authentifikation und Verschlüsselungsschlüsselmanagement.
  • Um die MM- und CM-Unterebenen zu unterstützen, wird eine GSM-CDMA-RR-Unterebene in die Protokollstapel von MS 40 und BSS 32 eingeführt. Die GSM-CDMA-RR-Unterebene, die Funkressourcen verwaltet und Funkverbindungen zwischen MS 40 und BSS 30 und 32 aufrechterhält, ist sich der Existenz der dualen GSM- und niedrigeren CDMA-Ebenen (Ebenen 1 und 2) in dem MS 40-Protokollstapel "bewusst". Sie ruft die passenden niedrigeren Ebenen in dem MS-Stapel auf, um entweder mit der standardmäßigen RIL3-RR-Unterebene von BSS 30 über die GSM-Um-Schnittstelle oder mit der GSM-CDMA-RR-Unterebene von BSS 33 über die CDMA-Um-Schnittstelle zu kommunizieren, abhängig von Anweisungen, die sie von der BSS erhält, mit der sie sich in Kommunikation befindet. Die MM-und CM-Unterebenen werden von BSS 32 nicht verarbeitet, sondern werden zwischen MS 40 und MSC 24 zur Verarbeitung auf eine Weise durchgeleitet, die für die CDMA-Funkschnittstellenebenen, die sich unterhalb befinden, im wesentlichen transparent ist. Die RR-Unterebene in dem MS-Stapel steuert auch die Übergabe zwischen den entsprechenden Luftschnittstellen, die in Ebenen 1 und 2 definiert sind, und trägt zu der Wahl der Zelle für die Übergabe unter Anweisungen von MSC 24 und den BSSs bei.
  • Ungeachtet, welche der Funkschnittstellen verwendet wird, unterstützt die GSM-CDMA-RR-Unterebene die standardmäßigen darüber liegenden GSM-RIL3-MM und -CM-Unterebenen. Die RR-Unterebene bietet vorzugsweise eine vollständige Funkressourcen-Managementfunktionalität, wie sie von den GSM-Spezifikationen 04.07 und 04.08 definiert wird, welche hier als Referenz enthalten sind. Obwohl eine "RR"-Ebene selbst nicht durch einen CDMA-95-Standard definiert ist, erhält die GSM-CDMA-RR-Unterebene, die hier beschrieben wird, auch die volle IS-95-Funkressourcenfunktionalität.
  • Gemäß den GSM-Standards beinhaltet die Funktionalität der RR-Unterebene sowohl den Leerlaufmodusbetrieb als auch die zugeordneten Modusdienste (das heißt Dienste, die während eines Telefonanrufs durchgeführt werden). Der Leerlaufmodusbetrieb der RR-Unterebene beinhaltet die automatische Wahl der Zelle und die Leerlaufübergabe zwischen GSM- und CDMA-Zellen, ebenso wie zwischen Paaren von CDMA-Zellen und Paaren von GSM-Zellen mit einer Anzeige des Zellenwechsels, wie durch den GSM-Standard festge legt wird. Die RR-Unterebene im Leerlaufmodus führt auch eine Broadcastkanalverarbeitung, wie von den GSM- und CDMA-Standards festgelegt wird, und die Einrichtung von RR-Verbindungen durch.
  • In zugeordnetem Modus führt die RR-Unterebene die folgenden Dienste durch:
    • • Weiterleitungsdienste, Dienstanfrage, Transferieren von Nachrichten und im wesentlichen alle anderen Funktionen, die durch die GSM-Standards festgelegt sind.
    • • Für Änderungen der zugeordneten Kanäle (Übergabe) einschließlich harter Übergaben wie im folgenden beschrieben und weiche und "weichere" CDMA-zu-CDMA-Übergaben.
    • • Moduseinstellungen für den RR-Kanal einschließlich Sendungsmodus, Kanaltyp und Codierungs-/Decodierungs-/Transcodierungsmodus.
    • • MS-Parametermanagement basierend auf den IS-95-Spezifikationen.
    • • MS-Classmark-Management basierend auf den GSM-Spezifikationen.
  • Für den Fachmann ist es verständlich, dass die obigen Merkmale der RR-Unterebene nur als Zusammenfassung aufgelistet werden und dass zusätzliche Details und Merkmale basierend auf veröffentlichten GSM- und CDMA-Spezifikationen hinzugefügt werden können.
  • 3A ist ein Blockdiagramm, das schematisch Protokollstapel darstellt, die in Signalgebungsschnittstellen zwischen MS 40, CDMA-BSS 32 und GSM-MSC 24 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Diese Schnittstellen befähigen MS 40, mit GSM-MSC 24 über eine CDMA-Luftschnittstelle zu kommunizieren. Der Betrieb dieser Schnittstellen und im besonderen der Nachrichtenfluss durch diese Schnittstellen wird genauer in der oben erwähnten PCT-Veröffentlichung WO 97/23/08 beschrieben. Wenn MS 40 sich in Kommunikation mit MSC 24 über GSM-BSS 30 befindet, befinden sich die Protokollstapel im wesentlichen ohne Modifikation in Einklang mit dem GSM-Standards.
  • Wie bereits erwähnt, tauscht MS 40 mit CDMA-BSS 32 Signale über eine CDMA-Um-Schnittstelle aus, wobei die MS- und BSS-Protokollstapel so modifiziert sind, dass sie die GSM-CDMA-RR-Unterebene und Ebene 2 enthalten. In 3A wird explizit eine Relay- bzw. Weiterleitungsebene in dem BSS 32 – Protokollstapel gezeigt zur Übertragung der RIL3-CM- und -MM-Signalgebung zwischen MS 40 und MSC 24, im weitesten ohne eine Verarbeitung durch BSS 32. Andere Ebenen, die an der Um-Schnittstelle beteiligt sind, wurden bereits mit Bezug zu 2A beschrieben.
  • CDMA-BSS 32 kommuniziert mit GSM-MSC 24 über eine standardmäßige, im Wesentlichen unveränderte GSM-A-Schnittstelle. Diese Schnittstelle basiert auf den GSM-SS7- und BSS-Application-Part (BSSAP)-Protokollen, die nach dem Stand der Technik bekannt sind, vorzugsweise gemäß dem GSM-08.08-Standard. BSSAP unterstützt Vorgänge zwischen MSC 24 und BSS 32, die die Interpretation und Verarbeitung von Information bezüglich einzelner Anrufe und Ressourcenmanagement erfordern, ebenso wie bezüglich des Transfers der Anrufsteuerung und der Mobilitätsmanagementnachrichten zwischen MSC 24 und MS 40. BSS 32 übersetzt CDMA-Ebene-1 und GSM-CDMA-Ebene-2 und RR-Protokolle, die zwischen der BSS und MS 40 ausgetauscht werden, in passende SS7- und BSSAP-Protokolle für die Übertragung zu MSC 24 und umgekehrt.
  • Weil CDMA-BSC 34 mit GSM-MSC 24 kommuniziert, indem es die standardmäßige A-Schnittstelle verwendet, werden im wesentlichen keine Modifikationen in dem Kern-GSM-MSC benötigt, um das Hinzufügen von CDMA-BSS 32 zu GSM-System 20 zu ermöglichen. Weiterhin muss sich MSC 24 nicht bewusst sein, dass es irgendeinen Identitätsunterschied zwischen GSM/TDMA-BSS 30 und CDMA-BSS 32 gibt, da beide mit dem MSC auf eine im Wesentlichen identischen Weise über die A-Schnittstelle kommunizieren. Vorzugsweise werden Zellen, die mit BTSs 36 von BSS 32 assoziiert sind, von MSC 24 auf die im wesentlichen gleiche Weise wie GSM/TDMA-Zellen abgebildet und werden somit einer absoluten GSM-Funkfrequenzkanalnummer-(ARFCN = absolute radio frequency channel number) Werten und Basisstationsidenti tätscode-(BSIC = base station identity code) Werten gemäß dem GSM-Standard zugewiesen. Aus der Perspektive von MSC 24 unterscheidet sich eine Übergabe zwischen GSM-BSS 30 und CDMA-BSS 32 oder sogar zwischen zwei verschiedenen CDMA-BSSs nicht von einer Übergabe zwischen zwei GSM-BSSs in einem konventionellen GSM/TDMA-basierten System. Der BSIC der CDMA-Zellen wird so zugewiesen, dass er innerhalb des Systems 20 von konventionellen GSM-Zellen unterscheidbar ist.
  • 3B ist ein Blockdiagramm, das schematisch die Protokollstapel darstellt, die bei der Übertragung von Sprachdaten zwischen MS 40 und MSC 24 über CDMA-BSS 32 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beteiligt sind. Sprachdaten zwischen MS 40 und BSS 32 werden von einem CDMA-Vocoder codiert und decodiert, der jedes beliebige der standardmäßigen IS-95-Vocoder-Protokolle umfassen kann, die nach dem Stand der Technik bekannt sind. BSS 32 übersetzt CDMA-Ebene-1 in GSM-E1-TDMA-Signale und konvertiert die CDMA-vocodierten Daten in "PCM-A-law-companded" Sprachdaten gemäß den Anforderungen des A-Schnittstellenstandards. Somit sendet MSC 24 Sprachdaten an und empfängt Sprachdaten von MS 40 über BSS 32, im wesentlichen ohne Berücksichtigung der Tatsache, dass die Daten zwischen der BSS und der MS CDMA-codiert sind, als ob MS 40 im GSM/TDMA-Modus arbeiten würde.
  • Übergabe von CDMA- zu TDMA-Basisstation
  • 4A ist ein schematisches Blockdiagramm, das Details von System 20 zeigt und das Verständnis eines Verfahrens für mobileinheitsunterstützte Übergabe von MS 40 von CDMA-BSS 32 an GSM-BSS 30 erleichtert. Im Gegensatz zu 1 wird hier im Detail gezeigt, dass BSS 30 eine BSC 77 und eine Vielzahl von BTSs 78 und 80 enthält. 4A stellt die Übergabe von MS 40 dar von einem der BTSs, die mit BSS 32 assoziiert sind, hier bezeichnet als BTS 76 an BTS 78 von BSS 30. BSS 32 beinhaltet ebenfalls GSM-CDMA-BSC 34 und BTSs 36 wie bezüglich 1 beschrieben.
  • Die Übergabe von CDMA-BTS 76 an TDMA-BTS 78 wird vorzugsweise durch BSS 32 eingeleitet, wenn festgestellt wird, das MS 40 sich an einem Standort befindet, an dem solch eine Übergabe wünschenswert wäre. Diese Situation kann auftreten, wenn das Signal, das von BTS 76 empfangen wird, schwach ist, oder, wenn bekannt ist, dass MS 40 die Grenze eines CDMA-Abdeckungsgebietes erreicht, oder, wenn der Verkehr auf den CDMA-Kanälen groß ist. Alternativ kann BSS 32 MS 40 anweisen, von Zeit zu Zeit ein Signal von BTS 78 (oder anderen GSM-BTSs) unabhängig von jeder speziellen Notwendigkeit zu suchen.
  • 4B ist ein schematisches Signalflussdiagramm, das die Signale darstellt, die zwischen MS 40, BSSs 30 und 32 und MSC 24 in dem Übergabevorgang von 4A gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung übertragen werden. BSC 34 gibt die Anweisung an MS 40, eine gesteuerte bzw. eine „gegated" Suche nach benachbarten GSM-BTSs zu beginnen, wobei MS 40 für kurze Zeitspannen seine Kommunikationen mit BTS 76 unterbricht, um nach TDMA-Signalen zu suchen und diese zu empfangen. Vorzugsweise arbeitet MS 40 auf dem IS-95-Standard, der die CDMA-Übertragung dazu befähigt, sich für die Dauer eines 20 ms-Rahmens im Leerlauf zu befinden, während dessen die Abtastung nach einem GSM-TDMA-Nachbar stattfinden kann, ohne dass die CDMA-Sprachkommunikationen im wesentlichen unterbrochen werden. Vorzugsweise wird die Übertragung von MS 40 während des 20 ms-Rahmens unterbrochen, indem ein Aktivierungs/Deaktivierungsmechanismus, der durch den IS-95B-Standard, Abschnitt 6.6.6.2.8 definiert wird, verwendet wird. Alternativ kann eine solche Zeitspanne im Leerlauf auch unter anderen CDMA-Standards eingeführt werden. Weiterhin kann wie oben erwähnt alternativ MS 40 getrennte TDMA- und CDMA-Transceiver umfassen, die zu diesem Zweck zeitgleich verwendet werden können.
  • Vorzugsweise liefert BSC 34 eine Liste von Frequenzen von benachbarten GSM-TDMA-Zellen wie solche, die mit BTSs 78 und 80 assoziiert sind, an MS 40. Solch eine Liste ist nützlich, um die Zeit zu reduzieren, die benötigt wird, um BTS 78 zu suchen und zu finden, da MS 40 nur bei den Frequenzen der Zellen auf der Liste sucht. Die Liste wird aktualisiert, wenn sich MS 40 von einer Zelle zu einer anderen bewegt und wird während Übergaben zwischen TDMA- und CDMA-Basisstationen erhalten.
  • Wenn MS 40 ein Signal bei der Frequenz von BTS 78 empfängt, versucht sie, die GSM-Frequenzkorrekturkanäle (FCCH = frequency correction channels) und Synchronisationskanäle (SCH = sycronization channels) in dem Signal zu dekodieren. Diese Dekodierung kann mehrere der gesteuerten CDMA-Leerlaufzeitspannen benötigen, um abgeschlossen zu werden. Nachdem die Dekodierung erfolgreich ausgeführt wurde, bestimmt MS 40 den Leistungspegel des TDMA-Signals und meldet ihn an BSS 32 zusammen mit der GSM-Zellenidentität. Um den Leistungspegel zu bestimmen, mittelt MS 40 vorzugsweise das Leistungssignal über eine Periode, um den Einfluss der MS-Bewegung und des Kanalschwunds zu vermindern. Die Bestimmung und Meldung des TDMA-Leistungspegels wird vorzugsweise kontinuierlich wiederholt, nachdem MS 40 den Befehl bekommen hat, dies zu tun.
  • Gemäß den GSM-Standards sollte der Leistungspegel für jede Zelle, die von MS 40 überwacht wird, mindestens einmal alle 5 Sekunden bestimmt werden und der entsprechende SCH sollte wenigstens einmal alle 30 Sekunden decodiert werden. Die Leistungspegel sollten für alle Zellen auf der Liste benachbarter Zellen, die von BSS 32 vorgesehen wird, bestimmt werden. Vorzugsweise decodiert die MS den SCH und meldet den Leistungspegel nur von der Zelle, von der aus das beste Signal empfangen wurde. Vorzugsweise gibt die MS nur dann eine Meldung an BSS 32, wenn der bestimmte Leistungspegel sich seit der letzten Meldung oder seit einer anderen signifikanten Veränderung der Signale, die durch die MS von den überwachten Zellen empfangen wurden, verändert hat.
  • Basierend auf dieser Information bestimmt die BSS, ob und wann eine Übergabe stattfinden soll. Zu einem passenden Zeitpunkt leitet BSS 32 eine Übergabeanfrage an MSC 24 ein. Die MSC übermittelt die Übergabeanfrage an GSM-BSS 30, die die Anfrage bestätigt. GSM-BSS 30 übermittelt dann einen RR-Übergabebefehl über MSC 24 und CDMA-BSS 32 an MS 40 und es wird ein neuer Verkehrskanal (TCH = traffic channel) zwischen BSS 30 und der MS geöffnet. Zu diesem Zeitpunkt ist die Übergabe komplett erfolgt und MS 40 schaltet um auf BTS 78. Es wird eine erfolgreiche Übergabe an MSC 24 gemeldet, im wesentlichen gemäß den GSM-Nachrichtenstandards, wobei daraufhin das MSC einen passenden "Freigabe"-beziehungsweise "clear"-Befehl an CDMA-BSS 32 weitergibt, die mit einer "Freigabe-erfolgt"-beziehungsweise "clear complete"-Nachricht antwortet.
  • Vorzugsweise wird ein neuer Verkehrskanal in einem nicht synchronisierten Übergabemodus gemäß den akzeptierten GSM-Übergabeverfahren geöffnet und GSM-BSS 30 wird so konfiguriert, dass sie solch eine Übergabe akzeptiert. MS 40 antwortet vorzugsweise auf den RR-Übergabebefehl mit einer Übergabezugriffsburst auf dem zugeordneten Hauptsteuerungskanal (DCCH = dedicated control channel) von GSM-BSS 30, wie von dem Übergabebefehl angezeigt wird. Dann wartet die MS, um eine passende physikalische Informationsnachricht von BSS 30 auf dem TCH zu empfangen, um die Übergabe abzuschließen, wie in den GSM-Standard 04.08 definiert wird. Wenn die physikalische Information innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne nicht empfangen wird, vorzugsweise innerhalb von 320 ms gemäß dem T3124-Zeitgeber des IS-95-Standards, versucht die MS ihre Verbindung mit CDMA-BSS 32 wiederaufzunehmen.
  • Die Entscheidung, die Übergabe einzuleiten, kann immer dann stattfinden, wenn das Signal von GSM-BTS 78 stärker wird als das Signal von CDMA-BTS 76, aber vorzugsweise werden andere Kriterien angewandt. Da beispielsweise CDMA-Kanäle typischerweise eine bessere Sendequalität bieten als GSM-Kanäle wird die Übergabe vorzugsweise nur dann eingeleitet, wenn das GSM-Signal um einen vorbestimmten Gewichtungsfaktor stärker ist als das CDMA-Signal. Der Faktor kann in dem System 20 vorprogrammiert werden oder er kann durch einen Benutzer von MS 40 eingestellt werden. Er kann ebenso ansprechend auf Parameter dynamisch angepasst werden, wie der geogra phische Standort der MS und die relativen Verkehrsbeträge auf den CDMA- und TDMA-Kanälen in dem System.
  • 4C und 4D sind Blockdiagramme, die schematisch die Struktur der IS-95B-Rahmen 81 und 87 darstellen, die von MS 40 jeweils dazu verwendet werden, um die Leistung der TDMA-Zellen zu dekodieren und zu überwachen. Die Überwachungsrahmen 81 und 87 sind überlagert mit normalen CDMA-Kommunikationsrahmen 82 mit einer Wiederholungsrate von nicht mehr als einem Überwachungsrahmen in 480 ms. Die IS-95B-Standards gestatten eine Dauer der Überwachungsrahmen von entweder 20 ms oder 40 ms. Längere Überwachungszeitspannen können verwendet werden, falls dies gewünscht wird. Die Wahl kürzerer (20 ms) Rahmen vermindert den möglichen Datenverlust in einem CDMA-Anruf, der zeitgleich zwischen MS 40 und BSS 32 ausgeführt wird, obwohl sich die benötigte Zeitspanne verlängert, um einen Decodierungs- und Überwachungszyklus zu vollenden.
  • 4C stellt einen Überwachungsrahmen 81 dar, der dazu verwendet wird, den FCCH und SCH einer bestimmten betreffenden TDMA-Zelle zu ermitteln. In einem anfänglichen Intervall 83 passt MS 40 seine Empfängerfrequenz an, typischerweise indem eine passende phasenverriegelte Schleife (PLL = phase-locked loop) auf die Frequenz der TDMA-Zelle angepasst wird. In einem nachfolgenden Intervall 84 passt die MS ihre Empfängerverstärkung an das Signal an, das von der TDMA-Zelle empfangen wird, typischerweise unter Verwendung von automatischer Verstärkungssteuerung (AGC = automatic gain control). Passende Verfahren für die PLL und AGC-Anpassung sind nach dem Stand der Technik wohl bekannt. Die Intervalle 83 und 84 besitzen bevorzugterweise eine Dauer von jeweils 1 ms. Anschließend werden abhängig davon, ob die gesamte Rahmendauer des Rahmens 81 20 ms oder 40 ms beträgt, für etwa 15 ms oder 35 ms, wie bereits beschrieben der FCCH und SCH der erworbenen TDMA-Zelle decodiert. Dann passt MS 40 als Vorbereitung für den nächsten CDMA-Rahmen 82 seine Frequenz erneut an seine vorige (CDMA-) Einstellung an und synchronisiert sich erneut mit CDMA-BTS 76 in einem letzten Intervall 86.
  • 4D stellt den Überwachungsrahmen 87 dar, der dazu verwendet wird, die Leistungspegel der betreffenden TDMA-Zellen zu messen. Für jede einer solchen Zelle wird die Frequenz von MS 40 in einem Anfangsintervall 83 wie oben beschrieben angepasst. Dann wird der Leistungspegel der Zelle während eines entsprechenden Energiemessungsintervalls 88, das vorzugsweise eine Dauer von 1,4 ms besitzt, bestimmt. In dem Beispiel, das in 4D gezeigt wird, wird die Dauer des Rahmens 87 mit 20 ms ausgewählt, was es ermöglicht, dass Leistungspegel für sieben verschiedene Zellen während des Rahmens bestimmt werden können. Alternativ können die Leistungspegel von bis zu 15 verschiedenen Zellen während eines Rahmens bestimmt werden, wenn ein Rahmen mit 40 ms verwendet wird.
  • In einem alternativen Beispiel, das in den Figuren nicht gezeigt wird, kann ein Überwachungsrahmen in zwei oder mehr Teile aufgeteilt sein, einer zur Ermittlung des FCCH und SCH und der andere für Energiemessungen. Weitere alternative Beispiele können auf dem IS-95C- oder IS-95Q-CDMA-Standard basieren.
  • 5A, 5B, 6A und 6B sind Flussdiagramme, die schematisch in Form von Zustandsmaschinen Operationen darstellen, die an der Durchführung der Übergabe beteiligt sind, die in 4A und 4B dargestellt wird. 5A und 5B stellen Zustände von MS 40 dar und 6A und 6B stellen Zustände von GSM-CDMA-BSS 32 dar. Durchgezogene Linien in diesen Figuren stellen Vorgänge dar, die ausgeführt werden, indem die oben beschriebene IS-95-Ansteuerung verwendet wird, so dass die MS zwischen CDMA- und TDMA-Empfang umschaltet. Unterbrochene Linien zeigen alternative Zustandsübergänge an, die möglich sind, wenn die MS zu einem simultanen CDMA-/TDMA-Betrieb fähig ist, was typischerweise erfordert, dass die MS duale Funktransceiver besitzt (im Gegensatz zu der MS mit einzelnen Transceivern gezeigt in 2B). Die Zustände von GSM-CDMA-BSS 30 werden nicht gezeigt, weil sie im Wesentlichen mit den GSM-Standards übereinstimmen, die nach dem Stand der Technik bekannt sein.
  • Bestimmte Nachrichten, die zwischen MS 40 und BSS 30 und BSS 32 im Laufe der Übergabevorgänge übertragen werden, werden entlang der Linien angezeigt, die relevante Zustände von BSS 32 und MS 40 in den Figuren verbinden. Diese Nachrichten haben bevorzugter Weise die allgemeine Form der standardmäßigen IS-95- bzw. GSM-Nachrichten, je nach Wunsch, die so verändert und/oder ergänzt werden, so dass sie zusätzliche Information beinhalten, die in dem hybriden GSM-CDMA-System 20 übermittelt werden soll. Obwohl hier bestimmte beispielhafte Nachrichten und Nachrichtenformate beschrieben werden, kann im Wesentlichen jede passende Zuweisung von Nachrichtenfeldern verwendet werden, die sich innerhalb der Einschränkungen der relevanten IS-95- und GSM-Standards befindet, wie für den Fachmann verständlich ist.
  • Zu Beginn des Übergabevorganges befindet sich MS 40 in Kommunikation mit BSS 32 über einen CDMA-Verkehrskanal (TCH) in einen Zustand 100 der MS und in einem Zustand 130 der BSS. Die BSS erzeugt einen Such-Steuerungsbefehl bzw. Search-gating-Command (CMD = command), der Ansteuerparameter beinhaltet, und wartet auf den Abschluss der Steuerung in einem Zustand 134. MS 40 überprüft die Parameter in einem Zustand 102. Wenn die MS nicht so konfiguriert ist, dass sie die Parameter unterstützt, erzeugt sie eine Steuerungsablehnungsnachricht bzw. Gating-Reject-Message. Wenn die Parameter unterstützt werden, erzeugt die MS eine Steuerungsabschlussnachricht bzw. Gating-Complete-Message (CMPL = complete) und tritt in den IS-95-Steuerungszustand 104 ein. Wenn ein Steuerungsstopbefehl bzw. Stop-Gating-Command empfangen wird, kehrt MS 40 in den Zustand 100 zurück.
  • Nach dem Empfang der Steuerungsabschlussnachricht tritt BSS 32 in einen IS-95-Steuerungszustand 136 ein und gibt MS 40 die Anweisung, mit der Überwachung benachbarter Zellen zu beginnen. (Wie oben erwähnt, werden die Steuerungszustände 104 und 136 nicht benötigt, wenn die MS zu einem simultanen CDMA-/TDMA-Betrieb fähig ist, wobei die MS in diesem Fall in den Zustand 106 direkt von dem Zustand 100 aus eintritt.) Die BSS tritt dann in einen Zustand 132 ein, in dem sie auf den Abschluss der Überwachung wartet. Die MS überprüft die Überwachungsbefehlsparameter in einem Zustand 106. Nach dem sie verifiziert hat, dass sie die Überwachungsbefehlsparameter unterstützt, tritt MS 40 in einem GSM-Überwachungszustand 108 ein, indem sie periodisch die Signalstärken der benachbarten Zellen wie bereits beschrieben decodiert und bestimmt. In ähnlicher Weise tritt BSS 32 nach dem Empfang der Bestätigung von der MS in den jeweiligen GSM-Überwachungszustand 138 ein.
  • MS 40 fährt mit der Überwachung der benachbarten Zellen fort und meldet die Ergebnisse an BSS 32 in der Form einer Pilotstärkenmessungsnachricht (PSMM = pilot strength measurement message). Wenn die Bedingung zur Auslösung einer Übergabe erfüllt ist, das heißt wenn das Signal, das durch MS 40 von BSS 32 empfangen wird, ausreichend schwächer ist als das Signal der benachbarten Zellen, zeigt die BSS dem MSC 24 an, dass eine Übergabe erforderlich ist und tritt in einen Wartezustand 140 ein. Wenn innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne kein Übergabebefehl empfangen wird, was vorzugsweise durch den GSM-Zeitgeber T7 gemäß dem GSM-Standard festgestellt wird, kehrt die BSS in den Zustand 138 zurück. Wenn der Übergabebefehl von dem MSC empfangen wird, gibt die BSS 32 den RIL3-RR-Übergabebefehl an MS 40 weiter und tritt dann in einem anderen Wartezustand 142 ein, wo sie eine Ebene-2-(L2)-Bestätigung des Befehls von der MS erwartet. Es wird darauf hingewiesen, das BSS 32 auch einen Übergabebefehl (HO CMD = handover command) empfangen kann, während sie sich in Zustand 138 befindet, wobei sie in diesem Fall in ähnlicher Weise den RIL3-RR-Übergabebefehl an MS 40 weitergibt und in den Zustand 142 eintritt.
  • Wenn MS 40 den RIL3-RR-Übergabebefehl empfängt, überprüft sie die Übergabebefehlsparameter in einem Zustand 110. Wenn MS 40 die Übergabebefehlsparameter unterstützt, sendet sie die L2-Bestätigung an BSS 32 und tritt in einen CDMA-Unterbrechungszustand 112 ein. Wenn die Parameter nicht unterstützt werden, erzeugt MS 40 eine Übergabestörungsnachricht bezie hungsweise handover failure message und kehrt in den Zustand 108 zurück. In diesem Fall oder, wenn innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne keine Bestätigung empfangen wird, was vorzugsweise von dem GSM-Zeitgeber T8 festgestellt wird, sendet BSS 32 eine Übergabestörungsnachricht an MSC 24 und kehrt in den Zustand 138 zurück.
  • Unter der Annahme, dass die Parameter unterstützt werden und dass der Übergabebefehl angzeigt, dass die MS an GSM-TDMA-BSS 30 übergeben werden soll, sendet die MS eine Übergabezugriffsnachricht beziehungsweise handover access message und wartet dann in einem Zustand 120 auf die physikalische Information von BSS 30. (Wenn der Übergabebefehl bestimmt, dass die MS an eine andere CDMA-BSS übergeben werden soll, tritt die MS in einen Zustand 114 ein, wie im folgenden bezüglich den 12 und 13 beschrieben wird.) Während dessen erwartet BSS 32 einen "Freigabe"-Befehl in einem Zustand 144, während sie in periodischen Abständen "Freigabeanfrage"- beziehungsweise "clear request"-Nachrichten an MSC 24 sendet.
  • Sobald die physikalische Information empfangen worden ist, wird die Übergabe erfolgreich abgeschlossen und MS 40 tritt in einem GSM-Verkehrskanalskommunikationszustand 124 ein. BSS 32 empfängt den Freigabe- bzw. Löschbefehl, woraufhin sie in einen Zustand 148 eintritt, wo sie Funkressourcen freigibt, die dem Kommunikationskanal mit MS 40 zugewiesen sind und sendet eine "Freigabe-erfolgt" bzw. „Löschen-erfolgt"-Nachricht. Die BSS tritt in einen SCCP-Freigabezustand 150 ein, indem Sie Anrufressourcen freigibt, die in der Kommunikation mit MSC 24 verwendet werden, und beendet dann ihre Verbindung mit MS 40 in einem Endzustand 152.
  • Wenn MS 40 die physikalische Information jedoch nicht innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne empfängt, welche durch den Ablauf des GSM-T3124-Zeitgebers bestimmt wird, tritt die MS in einem Zustand 122 ein, indem sie versucht, CDMA-BSS 32 erneut zu erwerben bzw. akquirieren und in den Zustand 100 zurückzukehren. Eine Übergabestörungsnachricht wird an BSS 32 übergeben, die dann in einen entsprechenden CDMA-Wiedererwerbszustand bzw. Reacquisition State 146 eintritt. Wenn der Wiedererwerb erfolglos ist, erzeugt BSS 32 eine Freigabeanfrage und kehrt in den Zustand 144 zurück, von wo aus sie letztendlich in dem Zustand 152 wie oben beschrieben endet. Die MS geht in einen Leerlaufzustand 126 über.
  • Übergabe der Basisstation von TDMA zu CDMA
  • 7 ist ein schematisches Blockdiagramm, das den Signalfluss in System 20 zeigt (1), der damit verbundene ist, die Tageszeit an die betreffenden GSM-BSCs und BTSs in dem System zu liefern. Gewöhnlich würden die GSM-BSSs in System 20 nicht über die Tageszeit informiert werden, da diese Information nach dem GSM-Standard nicht erforderlich ist. Auf der anderen Seite erfordert der IS-95 Standard, das CDMA-Basisstationen synchronisiert sind, da solch eine Synchronisation zur Identifikation und Dekodierung der Signale und für eine weiche Übergabe zwischen Zellen erforderlich ist. Deshalb ist es für eine mobileinheit-unterstützte Übergabe von MS 40 von TDMA-BTS 78 an CDMA 76 (wie in 4A gezeigt, aber mit der umgekehrten Richtung des Übergabepfeils) notwendig, dass die Tageszeit von System 20 vorgesehen wird.
  • Das Verfahren von 7 erlaubt es, dass die Tageszeit ohne die Notwendigkeit von Hardware- oder Softwareveränderungen in MSC 24 oder in GSM-BSS 30 oder BTSs 78 und 80 in System 20 vorgesehen wird, indem CBC 28 verwendet wird, welches ein standardmäßiger Bestandteil von PLMN 22 ist, um die Tageszeit über das System zu senden. Gewöhnlich sieht CBC 28 einen Zellensendeservice (CBS = cell broadcast service) gemäß den GSM-Schnittstellenstandards 03.41 und 03.49 vor, wobei es ermöglicht wird, dass allgemeine Kurznachrichten unbestätigt an definierte geographische Regionen innerhalb des Systems 20 gesendet werden können. Die Nachrichten werden von MS 40 empfangen, während sie sich im Stand-by-Modus oder Leerlaufmodus befindet, das heißt wenn die MS nicht an einem Telefonanruf beteiligt ist. Jedoch für den Zweck, Tageszeitinformation vorzusehen, ist MS 40 vorzugsweise dazu fähig, CBS-Nachrichten zu empfangen, und zwar nicht nur, wenn sie sich in einem Leerlaufmodus befindet, wie durch die GSM-Standards vorgeschrieben, sondern auch, wenn sich die MS in einem zugeordneten bzw -dedizierten Modus befindet, das heißt während eines Telefonanrufs (jedoch um den möglichen Preis des Datenverlusts von dem Anruf selbst). Die Verwendung des CBS, um Tageszeitinformation für MS 40 vorzusehen, ist besonders wünschenswert, wenn die MS nur einen einzelnen Funksender und -Empfänger beinhaltet wie gezeigt in 2B; wenn zwei Funkeinheiten verwendet werden, eine für CDMA und die andere für TDMA, kann die CDMA-Funkeinheit die Tageszeit empfangen, während die TDMA-Funkeinheit sich in einem Telefonanruf in Verwendung befindet.
  • CBS-Nachrichten können auch dazu verwendet werden, dass eine Suche nach benachbarten Zellen durch MS 40 eingeleitet wird, wie mit Bezug zu 4B oben beschrieben wurde.
  • Eine besondere MS 160, die ausgestaltet mit einem GPS-(globales Positionierungssystem beziehungsweise global positioning system) Empfänger 161 ist, befindet sich in einer oder mehreren der GSM/TDMA-Zellen von System 20, in dem die Tageszeit benötigt wird. In 7 empfängt MS 160 die Tageszeit von dem Empfänger 161 und assoziiert die Zeit mit einer Identifikation einer übereinstimmenden TDMA-Rahmennummer, basierend auf Synchronisationssignalen, die von BTS 78 gemäß dem GSM-Standard gesendet werden. Alternativ kann MS 160 so konfiguriert werden, dass sie die Tageszeit von einer CDMA-BSS empfängt, wobei in diesem Fall GPS-Empfänger 161 nicht benötigt wird. MS 160 öffnet einen Datenanruf über BTS 78, BSC 77, MSC 24 und PSTN/PDN 48 an CBC 28 und sendet an den CBC die Zellenidentifikation und den Informationsverkehr der aktuellen Tageszeit und Rahmennummer. Alternativ kann MS 160 die Information mit jedem anderen beliebigen passenden Verfahren übermitteln wie zum Beispiel unter Verwendung der GSM-SMS. CBC 28 übermittelt dann diese Information über den CBS an die Zelle, so dass MS 40 auch dann die Tageszeit empfängt, wenn sie im GSM/TDMA-Modus arbeitet. Deshalb gibt es keine Notwendigkeit für den Erwerb der Synchronisation/Tageszeitinformation von der CDMA-BTS, wenn MS 40 an CDMA-BTS 76 übergeben werden soll, und die Übergabe kann schneller und reibungsloser von statten gehen.
  • Die Einführung der Tageszeit in System 20 hat auch Vorteile für den GSM-Teil des Systems selbst, ungeachtet der CDMA-Übergabe. Zum Beispiel kann MS 40 seine Tageszeit an verschiedene GSM-BTSs 78 und 80 übermitteln und die Zeitverzögerung von der MS bis zu jeder der BTSs kann gemessen und dazu verwendet werden, den Standort der MS zu bestimmen.
  • 8 ist eine schematische Karte von überlappenden GSM/TDMA-Zellen 162 und CDMA-Zellen 164 im Netzwerk 20, wobei sie Aspekte der mobileinheitunterstützten Übergabe von GSM-BTS 78 an CDMA-BTS 76 darstellt. Für einen Betreiber des Systems 20 ist es erkennbar, dass eine TDMA/CDMA-Übergabe stattfinden kann, wenn MS 40 sich in einer der Zellen 1-5, die in 8 gezeigt werden, befindet. Deshalb wird CBC 28 eine CBS-Nachricht an alle Dualmodus-(GSM/CDMA) MSs in diesen Zellen senden, die die folgenden Informationen und die folgenden Anweisungen enthält:
    • • die MS, um die Suche nach CDMA-Signalen zu beginnen (Auslöser der Suche)
    • • die Frequenzen der CDMA-BTSs in überlappenden und benachbarten Zellen
    • • GSM-Abbildung der CDMA-Zellen 94 gemäß GSM-MSC 24 die Identifikation der Tageszeit mit der aktuellen TDMA-Rahmennummer, vorzugsweise abgeleitet von MS 90, obwohl andere Verfahren auch verwendet werden können, um die Tageszeit zu liefern
    • • optional den Faktor, mit dem die CDMA-Signalstärke für den Vergleich mit dem TDMA-Signal multipliziert werden muss, wie bereits beschrieben.
  • Es gibt keine Notwendigkeit, eine solche Nachricht in den Zellen 6–10 zu senden. Weiterhin ist es verständlich, dass nur Dualmodus-MSs dafür programmiert werden, diese Nachricht zu empfangen und zu interpretieren, während gewöhnliche GSM/TDMA-MSs sie ignorieren. Die CBS-Nachricht veranlasst und befähigt die Dualmodus-MSs, Information zu sammeln und an die GSM-BSS 30 und MSC 24 zu liefern, um die Durchführung der Übergabe an eine der CDMA-BSSs zu unterstützen, im Gegensatz zu hybriden GSM/CDMA-Systemen, die nach dem vorigen Stand der Technik vorgeschlagen wurden.
  • 9 ist ein Blockdiagramm, das den Signalfluss in System 20 darstellt, der mit einer mobileinheit-unterstützten Übergabe von BTS 78 an BTS 76 assoziiert ist. Wie oben mit Bezug zu 7 beschrieben, beginnt die Übergabe mit dem Senden des Auslösers der Suche und andere Information. Der Auslöser der Suche wird in periodischen Abständen durch BTS 78 gesendet, wann immer MS 40 sich in einer der GSM-Zellen 1–5 (8) befindet oder ansprechend auf eine andere vorprogrammierte Bedingung.
  • Nach Empfang der Auslösersignale, schaltet MS 40 ihren TDMA-Verkehr mit BTS 78 ab und stellt ihren Empfänger für eine kurze Zeitspanne, vorzugsweise für ungefähr 5 ms, auf eine passende CDMA-Frequenz. Dann, nachdem die MS die Kommunikation mit BTS 78 wieder aufgenommen hat, versucht sie jedes CDMA-Signal, dass sie empfängt, zu dekodieren, um einen Pilotstrahl beziehungsweise "pilot beam" der BTS zu identifizieren, deren Übertragung sie empfangen hat, z.B. BTS 76. Wie oben erwähnt, wird CDMA-BTS 76 in System 20 so abgebildet, als ob sie eine GSM-TDMA-BTS wäre. MS 40 sendet deshalb eine Meldungsnachricht zurück an GSM-BTS 78, die die Leistung des Signals anzeigt, dass sie von BTS 76 empfangen hat (optional multipliziert mit dem relativen CDMA/TDMA-Gewichtungsfaktor, der oben erwähnt wurde), zusammen mit der GSM-Systemabbildungsidentifikation von BTS 76. Aus der Perspektive von GSM-BSS 30 und MSC 24 gibt es keinen wesentlichen Unterschied zwischen der Nachricht, die von MS 40 in diesem Fall übertragen wurde und der Nachricht, die als ein Ergebnis einer gewöhnlichen GSM-Nachbarabtastung gesendet würde.
  • Dieser Messungs- und Meldungsvorgang setzt sich fort, bis BSS 30 feststellt, dass MS 40 an BTS 76 übergeben werden sollte. An diesem Punkt überträgt BSS 30 eine Nachricht an MSC 24, die anzeigt, dass die Übergabe erforderlich ist. MSC 24 übergibt eine Übergabeanfrage an BSS 32 und sendet eine Bestätigung zurück an BSS 30 über MSC 24. BSS 32 weist Hardware- und Softwareressourcen dem Kommunikationsverkehrskanal zu, der mit MS 40 geöffnet werden soll und beginnt mit der Sendung von Nulldaten an die MS, um den Kanal zu öffnen. Die GSM-BSS 30 gibt dann einen Übergabebefehl an MS 40, vorzugsweise einen RIL3-RR-Befehl, der die IS-95-Parameter beinhaltet, die benötigt werden, um einen CDMA-Verkehrskanal mit CDMA-BTS 76 zu öffnen. Die Parameter, die in einer solchen Nachricht enthalten sind, werden im Folgenden mit Bezug zu 13 und 14A–D beschrieben. Der neue Verkehrskanal ist dann geöffnet, was die Übergabe abschließt und BSS 30 gibt den alten TDMA-Verkehrskanal frei.
  • Der oben beschriebene Vorgang gestattet somit eine mobileinheit-unterstützte Übergabe von GSM/TDMA-BSS 30 an CDMA-BSS 32 mit größerer Geschwindigkeit und Verlässlichkeit und mit einer minimalen Unterbrechung hinsichtlich des Dienstes in der Mitte eines Anrufs, während dessen die Übergabe stattfindet. Zum Zweck dieser Übergabe empfangen die GSM-Zellen in dem System 20 die Tageszeitinformation und die CDMA-Zellen werden in dem GSM-System bei minimalen Hardwarekosten abgebildet und im wesentlichen ohne die Notwendigkeit, die existierenden GSM-Systemelemente neu zu programmieren.
  • Ein ähnlicher TDMA-CDMA-Übergabevorgang kann sogar in Abwesenheit der Tageszeitinformation bei GSM-BSS 30 durchgeführt werden. In diesem Fall muss sich MS 40, nachdem sie ein Pilotkanalsignal erworben hat, das mit BTS 46 assoziiert ist, auf den CDMA-Sync-Kanal der BTS einstellen und diesen dekodieren, um die Tageszeit abzuleiten. Diese Operation benötigt etwa 480 ms, was eine beträchtliche aber immer noch tolerierbare Unterbrechung des Sprachdienstes während eines Anrufs hervorruft. Wei terhin kann alternativ ein ähnlicher Übergabevorgang durchgeführt werden, indem eine MS verwendet wird, die zwei Transceicer besitzt, einen für TDMA und einen anderen für CDMA, wie oben beschrieben.
  • 10A, 10B und 11 sind Flussdiagramme, die schematisch die Operation von MS 40 und BSS 32 in Form von Zustandsmaschinen während der Durchführung der Übergabe, die in 9 dargestellt wird, veranschaulichen. 10A und 10B beziehen sich auf MS 40, während 11 sich auf BSS 32 bezieht. BSS 30 arbeitet im Wesentlichen gemäß den GSM-Standards, die nach dem Stand der Technik bekannt sind.
  • MS 40 beginnt in einem Anfangszustand 170, in dem sich die MS in Kommunikation mit BSS 30 über einen GSM-Verkehrskanal (TCH) in einer bestimmten Zelle befindet, die mit der BSS assoziiert ist. Wenn die MS sich in eine neue Zelle bewegt, tritt sie in einen Zustand 172 ein, in dem sie Nachrichten von CBC 28 empfängt und liest. Wenn es keine CBC-Nachricht gibt, die MS 40 für eine mögliche Übergabe an eine CDMA-BSS vorbereitet, (weil es zum Beispiel keine CDMA-BSS in der Region gibt) kehrt die MS in einen GSM-TCH-Zustand 174 zurück, von dem aus sie an eine andere GSM-TDMA-BSS übergeben werden kann.
  • Wenn sie von einer passenden CBC-Nachricht dazu aufgefordert wird, tritt MS 40 in einen Überlagerungszustand 176 ein, indem sie die Tageszeit (T.O.D = time of day) wie oben beschrieben erwirbt und die Pilotstärkenmessungsnachrichten (PSMM = pilot strength measurement messages) an BSS 30 sendet. In dem standardmäßigen GSM-TDMA-Betrieb gibt es im Allgemeinen einen freien Zeitschlitz von 6 ms, der einmal alle 120 ms verfügbar ist. Während dieser freien Zeitschlitze unterbricht MS 40 die TDMA-Sendung, um nach Pilotstrahlen von benachbarten GSM-CDMA-Zellen zu suchen, wie zum Beispiel nach solchen, die mit BSS 32 assoziiert sind. Wenn kein Pilot gefunden wird, geht die MS in einen Zustand 180 über, in dem sie ihre Frequenz anpasst und versucht, einen passenden GSM-Frequenzkorrekturkanal (FCCH = frequency correction channel) zu finden.
  • Wenn ein Pilot gefunden wird, tritt die MS alternativ in einen Zustand 182 ein, indem sie ihre Frequenz wie erforderlich anpasst und die CDMA-Signalstärken misst. Während der nachfolgenden Schlitze, während MS 40 über ihren aktuellen GSM-TDMA-Verkehrskanal kommuniziert, versucht sie, den CDMA-Pilot zu dekodieren, um die Zelle zu identifizieren, mit der der Pilot assoziiert ist. Die Ergebnisse werden an BSS 30 gemeldet.
  • Zu einem geeigneten Zeitpunkt übermittelt MSC 24 wie oben beschrieben basierend auf den Ergebnissen, die von MS 40 gemeldet wurden, die Übergabeanfrage an BSS 32. Die BSS tritt in einen Vorbereitungszustand 190 ein, in dem sie Ressourcen zuweist, einen langen Code zuordnet und eine SCCP-Verbindung mit dem MSC als Vorbereitung für die Übergabe aufbaut. Nachdem sie die passende Bestätigungsnachricht an den MSC gesendet hat, tritt BSS 32 in einen Zustand 191 ein, in dem sie Vorwärtsverkehrsnullrahmen an MS 40 sendet und auf den Empfang von Rückwärtsverkehr von der MS wartet. Wenn die BSS jedoch daran scheitert, die Ressourcen zuzuweisen, meldet sie ein Scheitern der Übergabe und tritt in einen Endzustand 197 ein.
  • Basierend auf den Parametern die in der Bestätigungsnachricht von BSS 32 enthalten sind, wird die RIL3-RR-Übergabebefehlsnachricht von GSM-TDMA-BSS 30 an MS 40 gesendet, welche die GSM-CDMA-Zielzelle identifiziert, die mit BSS 32 assoziiert ist, und die nötigen Übergabeparameter übermittelt. MS 40 tritt in einen Zustand 183 ein, in dem sie verifiziert, dass die Übergabeparameter unterstützt werden und, wenn die Verifikation erfolgreich ist, ihren GSM-TDMA-Betrieb in einem Zustand 184 aussetzt. (Wenn die Verifikation scheitert, meldet die MS das Scheitern und kehrt in den Zustand 176 zurück.) Die MS tritt dann in einen Zustand 185 ein, in dem sie darauf wartet, eine vorbestimmte Anzahl von "guten" Rahmen von BSS 32 zu empfangen, vorzugsweise die Anzahl, die von dem IS-95-Zähler N11m bestimmt wurde. Wenn die guten Rahmen empfangen wurden, sendet MS eine Anzahl vom Preamble- bzw. Einleitungsrahmen zurück an die BSS (kurze, Dummy- bzw. unechte Rahmen, die für den Auf bau des Verkehrskanals verwendet werden), wie durch den NUMPREAMBLE-Parameter in der Übergabebefehlsnachricht festgelegt, und tritt in einen Dienstoptionsanpassungszustand 186 ein. BSS 32 erfasst die Preamblerahmen und meldet an den MSC, dass der CDMA-Verkehrskanal eingerichtet wurde, nachdem die BSS in einen Zustand 192 eintritt, in dem sie auf die Vollendung der Übergabe wartet.
  • Wenn MS 40 und BSS 32 nicht fähig sind, Kommunikation aufzubauen, wird die Übergabe an BSS 32 abgebrochen und MS 40 und BSS 32 kehren in ihre früheren Zustände zurück. MS 40 versucht die FM-BSS 30 in einem Zustand 188 erneut zu erwerben und, wenn dies erfolgreich ist, kehrt sie in den GSM-TCH-Zustand 170 zurück. Wenn dieser neue Erwerb scheitert, geht die MS in einen Leerlaufmodus 189 über. In jedem Fall empfängt BSS 32 einen Freigabebefehl und gibt alle Ressourcen frei, die sie MS 40 in einem Zustand 193 zugewiesen hatte, wonach BSS 32 in einen Endzustand 197 übergeht.
  • Angenommen die Übergabe wird jedoch erfolgreich abgeschlossen, tritt BSS 32 in einen Dienstoptionsanpassungszustand 194 ein, entsprechend dem Zustand 186 von MS 40. Es wird eine Dienstanfrage von BSS 32 erzeugt und die BSS erwartet eine Dienstantwort von MS 40 in einem Wartezustand 195. Wenn die Dienstantwort empfangen wird, treten MS 40 und BSS 32 in die jeweiligen CDMA-Verkehrskanal-(TCH) Zustände 187 und 196 ein und die Anrufe setzten sich auf normale Weise über den CDMA-Kanal fort.
  • Übergabe der Basisstation von CDMA zu CDMA
  • 12 ist ein schematisches Blockdiagramm, das die Übergabe zwischen zwei unterschiedlichen CDMA-BSSs 201 und 203 innerhalb des Systems 20 darstellt. BSS 201 umfasst einen BSCs 202 und eine Vielzahl von BTSs 206 und 208; und BSS 203 umfasst einen BSC 204 und eine Vielzahl von BTSs 210 und 212. BSSs 201 und 203 sind im wesentlichen ähnlich zu BSS 32, die in 1 gezeigt und oben beschrieben wird, und mit dieser austauschbar und kommunizieren mit GSM-MSC 24 über die GSM-A-Schnittstelle. MS 40 wird in der Figur inmitten einer Übergabe von BTS 208 an BTS 210 unter der Steuerung von MSC 24 gezeigt. Obwohl die Übergabe zwischen zwei CDMA-BSSs stattfindet, ist es von der Perspektive des Systems aus eine Übergabe zwischen zwei GSM-BSSs, wobei die BTSs 208 und 210 von MSC 24 jeweils als GSM-Zellen abgebildet werden.
  • 13 ist ein schematisches Diagramm, das den Signalfluss zwischen den Elementen von System 20, das in 12 während einer Übergabe gezeigt wird, gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. Vor der Einleitung der Übergabe übergibt BSS 201 einen Suchauslöser an MS 40, die dann nach CDMA-Übertragungsfrequenzen der benachbarten Zellen sucht, wobei vorzugsweise die IS-95-Steuerung verwendet wird, wie im Wesentlichen bereits beschrieben. Die Übergabe wird ausgelöst, wenn MS 40 an BSS 201 meldet, dass sie ein Signal von BTS 210 mit einem höheren Leistungspegel empfängt als das Signal von BTS 208.
  • Nach Empfang der Meldung von MS 40 sendet BSS 201 eine Nachricht, die für die Übergabe erforderlich ist, an MSC 24, die die GSM-Zellenidentität von BTS 210 als neue Zellenzuordnung auszeichnet, die für die Übergabe gewünscht wird. Diese Nachricht entspricht im Allgemeinen den GSM-Standards. Die CDMA-Kommunikationsdatenrate zwischen der MS und der BSS, die gemäß dem IS-95-Standard entweder 8 kBit pro Sekunde (Ratensatz 1) oder 14,4 kBit pro Sekunde (Ratensatz 2) sein kann, wird vorzugsweise in der Nachricht übertragen, indem die IS-95-Datenraten jeweils als halbe GSM-Verkehrskanalrate und volle GSM-Verkehrskanalrate angezeigt werden. Wenn die GSM-Verkehrskanalrate an BSS 203 übermittelt wird, interpretiert die BSS die Rate so, um die passende IS-95-Datenrate zu wählen.
  • MSC 24 sendet eine Übergabeanfrage an BSS 203, die dadurch antwortet, indem sie eine Bestätigung (HO REQ ACK = handover request acknowledgment) an den MSC sendet, die eine RIL3-RR-Übergabebefehlsnachricht enthält, die an BSS 201 zurückgegeben wird. Somit erfüllen alle Nachrichten, die zwischen den BSSs 201 und 203 gesendet wurden, die Erfordernisse der A-Schnittstelle und die CDMA-Parameter, die mit IS-95 assoziiert sind, werden auf entsprechende GSM-Parameter abgebildet, zum Beispiel die Identifikation des Vocodertyps 13K QCELP in CDMA auf den GSM-Vocoder mit voller Rate. Die Übergabeanfrage, die Bestätigung und der Befehl werden von MSC 24 im Wesentlichen ohne Veränderung weitergegeben.
  • Nachdem der Übergabebefehl empfangen wurde, sendet die alte BSS 201 die RR-Übergabebefehlsnachricht an MS 40, so dass die Übergabe an die neue BSS 203 durchgeführt wird. Die Nachricht an MS 40 beinhaltet die CDMA-Parameter, die für die Übergabe gemäß den IS-95-Standards erforderlich sind, die folgendes enthalten, aber auf die hier aufgeführten Punkte nicht beschränkt sind:
    • • eine neue Langcodemaske, die vorzugsweise von BSS 203 aus einer Auswahl von verfügbaren Nummern zugewiesen wird, und zwar in solch einer Weise, dass Maskenwerte, die in einer gemeinsamen Abdeckungsregion verwendet werden, soweit wie möglich voneinander entfernt sind und dass keine zwei MSs in dem Gebiet dieselbe Maske besitzen. Ein beispielhaftes Schema der Zuordnung der Langcodemaske wird im folgenden bezüglich 14A–D beschrieben. Obwohl in standardmäßigen zellularen IS-95-Systemen die Langcodemaske der MS fest ist und während der Übergabe an die neue BS übermittelt wird, sehen die GSM-Standards keine Nachricht vor, die dazu verwendet werden kann, um die Langcodemaske an die neue BS 203 zu übermitteln. Deshalb ist es für BS 203 notwendig, die neue LangcCodemaske zuzuweisen und sie an MS 40 über BS 201 vorzugsweise in dem RR-Übergabebefehl wie hier beschrieben zurückzugeben.
    • • Nominelle Leistungspegelparameter, wie durch die IS-95-Standards festgelegt vorzugsweise NOM_PWR und NOM_PWR_EXT, die einen Korrekturfaktor vorsehen, der von MS 40 in einer Open-Loop-Leistungsabschätzung verwendet wird, zu dem Zweck, dass die MS den Leistungspegel der Signale einstellt, die an BSS 203 gesendet werden.
    • • Rahmen-Offset, ein Parameter, der relativ zu dem System-Timing von System 20 vorzugsweise in Schritten von 1,25 ms eine Verzögerung der Vorwärts- und Rückwärtsverkehrskanalrahmen angezeigt, die an MS 40 gesendet und von MS 40 empfangen werden. Der Rahmen-Offset wird von BSS 201 an BSS 203 in der Übergabebefehlsnachricht übergeben. Ein optionaler Parameter ACTIVE_TIME kann ebenfalls beinhaltet sein, um den Zeitpunkt anzuzeigen, zu dem die Verzögerung eingefügt werden soll.
    • • Codekanal, in ähnlicher Weise von BSS 201 an BSS 203 übergeben, um eine Walsh-Funktion anzuzeigen, die dazu verwendet werden sollen, den Vorwärtsverkehrskanal von BSS 203 nach MS 40 gemäß dem IS-95-Standard zu kodieren.
    • • Ebene bzw Layer-2-Bestätigungsnummerierung, die von BSS 203 dafür verwendet werden kann, um die Bestätigungsverarbeitung von Protokollebene-2 in MS 40 zurückzusetzen, vorzugsweise zu einem Zeitpunkt, der in der Übergabebefehlsnachricht festgelegt ist.
    • • Parameter zur Vorwärtsverkehrskanalleistungssteuerung, die von BSS 203 dazu verwendet werden, die Zähler TOT_FRAMES und BAD_FRAMES zurückzusetzen, die von MS 40 zu dem Zweck betrieben werden, die Fehlerstatistik des Vorwärtskanals an die BSS zu melden.
    • • Nummer der Einleitung, die die Anzahl der Einleitungsrahmen angezeigt, die von MS 40 an BSS 203 gesendet werden, nachdem die MS, wie oben mit Bezug zu 10B beschrieben, N11m gute Rahmen von der BSS empfangen hat.
    • • Neue Bandklasse (Frequenzbereich) und Frequenz (innerhalb des Bereichs) der Zelle, die mit BSS 203 assoziiert ist, zu der MS 40 jetzt zugewiesen wird.
  • Die oben aufgelisteten Parameter sind nicht erschöpfend und werden nur als repräsentatives Beispiel der Information aufgeführt, die in einer Übergabebefehlsnachricht übermittelt werden soll. Andere IS-95-Parameter können in ähnlicher Weise in der Nachricht enthalten sein. Allgemeiner formuliert, ist es für den Fachmann, der mit dem Stand der Technik vertraut ist, verständlich, wie das Verfahren, das durch den oben beschriebenen Übergabebefehl ein Beispiel findet, wobei Daten, die mit einer der Luftschnittstellen in System 20 assoziiert sind (GSM/TDMA oder CDMA), in Nachrichten übertragen werden, die über die andere der Luftschnittstellen gesendet werden, auf ähnliche Weise verwendet werden kann, um Nachrichten und Daten anderen Typs zu übertragen.
  • Nachdem der RR-Übergabebefehl an MS 40 gesendet wurde, wird ein neuer Verkehrskanal zwischen BSS 203 und MS 40 eingerichtet. Um den Kanal einzurichten, sendet BSS 203 Verkehrskanalrahmen an MS 40, die wie durch die Übergabebefehlsnachricht festgelegt mit einer passenden Anzahl von Einleitungsrahmen antwortet. Dann wird eine erfolgreiche Übergabe im wesentlichen gemäß den GSM-Standards der Nachrichtensendung an MSC 24 gemeldet und weiterhin übergibt die MSC einen passenden "Freigabe"- bzw. Löschbefehl an die alte BSS 201, die mit einer "Freigabe-erfolgt"-Nachricht antwortet.
  • 14A–D sind Blockdiagramme, die schematisch 42-Bit-lange Codemasken darstellen, die von BSS 203 in Verbindung mit der Übergabe, die in 12 dargestellt ist, zugewiesenen werden. 14A zeigt eine Maske 220 für die Verwendung in einem Zugriffskanal; 14B zeigt eine Maske 222 für die Verwendung in einen Paging-Kanal; 14C zeigt eine Maske 224 für die Verwendung in fundamentalen (vorwärts und rückwärts) Verkehrskanälen und 14D zeigt eine Maske 226 für die Verwendung in zusätzlichen (vorwärts und rückwärts) Verkehrskanälen. Solche zusätzlichen Kanäle werden zum Beispiel in Multi-Kanal-Kommunikationen mit mittlerer Datenrate (MDR = medium data rate) verwendet, wie durch den IS-95B-Standard festgelegt.
  • Zugriffskanalmaske 220 umfasst bevorzugter Weise eine Zugriffskanalnummer 228, eine Paging-Kanalnummer 230, eine Basisstationsidentifikationsnummer (ID) 232 von BSS 203 und einen Pilotstrahl-Offset 234, von denen alle im wesentlichen gemäß den IS-95-Spezifikationen zugewiesen werden. Die Paging-Kanalnummer und der Pilotstrahl-Offset sind in ähnlicher Weise in der Paging-Kanalmaske 222 enthalten.
  • Die Verkehrskanalmasken 224 und 226 repräsentieren öffentliche Langcodemaskenformate. Sie beinhalten vorzugsweise die Basisstations-ID 232 und eine bestimmte 16-Bit-Nummer 236, die BSS 203 aus einer Auswahl zugewiesen wird. Die Auswahlnummer 236 wird wie oben beschrieben so zugewiesen, dass kein zwei MSs dieselbe Langcodemaske besitzen können. Für eine größere Anrufsicherheit kann eine private Langcodemaske anstatt der Masken 224 und 226 verwendet werden. Die Erzeugung solcher Masken, unter Verwendung eines GSM-Verschlüsselungscodes Kc, wird zum Beispiel in einer Patentanmeldung beschrieben, die den Titel trägt "Encryption Support in a Hybrid GSM/CDMA Network" erteilt am 21 Oktober 1998, die dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Patentanmeldung zugewiesen und hier als Referenz enthalten ist.
  • Der Betrieb von BSS 201 und BSS 203 bei der Durchführung der Übergabe, die in 12 gezeigt wird, kann schematisch durch Zustandsmaschinen im Wesentlichen ähnlich wie in den jeweils dargestellten 6A/6B und 11 veranschaulicht werden. Der Betrieb von MS 40 in dieser Übergabe ist im weitesten Sinne bis zu Zustand 112 dem Betrieb ähnlich, der in den 5A und 5B gezeigt wird, bei dem die CDMA-Kommunikationen mit BSS 201 ausgesetzt werden. Sobald MS 40 mit CDMA-BSS 203 einen neuen Verkehrskanal aufbaut, bewegte sie sich durch die Zustände 114, 116 und 118, die jeweils zu den Zuständen 185, 186 und 187 äquivalent sind, wie in 10B gezeigt wird. Wenn MS 40 daran scheitert, den neuen Verkehrskanal zu erwerben, während sie sich im Zustand 114 befindet, geht sie in den Zustand 122 über, wo sie versucht die alte BSS 201 neu zu erwerben.
  • Das oben beschriebene Verfahren bezieht sich in erster Linie auf harte Übergaben zwischen zwei verschiedenen BSSs 201 und 203 unter der Steuerung von MSC 24. System 20 gestattet gemäß den IS-95-Standards vorzugsweise weiche Übergaben von MS 40 zwischen BTSs, die mit einem einzelnen BSC assoziiert sind, wie zum Beispiel BTSs 206 und 208, die in 12 gezeigt werden. Optional kann, wenn BSC 202 passend mit BSC 204 über eine Verbindung, die im allgemeinen unabhängig von MSC 24 (nicht gezeigt in den Figuren) ist, verbunden ist, auch eine weiche Inter-BSS-Übergabe von BTS 208 an BTS 210 stattfinden. In solchen Fällen informiert BSSs 203 MSC 24 darüber, dass die Übergabe stattgefunden hat, so dass der neue Standort von MS 40 auf geeignete Weise registriert wird.
  • Eines der Probleme, das existiert, wenn versucht wird, den Leistungsbetrag zu messen, der von einem GSM-System gesendet wird, ist, dass das Timing des GSM-Systems bestimmt werden muss. Zum Beispiel muss, wenn versucht wird, eine Übergabe von einem System, dass eine CDMA-Multiträger(MC = Multicarrier) Luftschnittstelle verwendet, wie es für die dritte Generation von CDMA-Systemen, im allgemeinen bekannt als "3G"-Systeme, vorgesehen ist, zu einem GSM-System wie ein GSM-System durchzuführen, das Timing des GSM-Systems bestimmt wird, bevor Leistungsmessung gemacht und gemeldet werden können. Ein Grund dafür ist, dass aufgrund der Schemata zur Wiederverwendung von Frequenzen, die in GSM verwendet werden, es für die MS, die Messungen durchführt, nötig ist, den Synchronisationskanal während der Zeit lesen zu können, während der ein Basisstationsidentitätscode (BSIC = base station identity code) übertragen wird. Solche BSICs werden ungefähr alle 10 GSM-Rahmen gesendet (ungefähr alle 46 ms). Gemäß den GSM-Industriestandardanforderungen muss die MS den BSIC zusammen mit dem gemessenen durchschnittlichen Leistungspegel (RXLEV) für jedes GSM-Signal melden, das gemessen werden soll. Eine Art, wie das Timing bestimmt werden kann, ist es, Information an die MS 40 von einer MC-Basisstation (MC-BS = MC base station) zu liefern, einschließlich der GSM-Rahmennummer, die eindeutig den Zeitpunkt identifiziert, zu dem der Synchronisationskanal durch eine GSM-BSS übertragen wird. Es soll daraufhingewiesen werden, dass die Rahmennummer, die zu einem bestimmten Zeitpunkt in einer GSM-BSS gültig ist, nicht dieselbe wie die Nummer ist, die in jeder anderen GSM-BSS desselben Systems gültig ist. Diese Tatsache ist gewollt, um es den GSM-MSs zu gestatten, benachbarte Zellen während TDMA-Leerlaufperioden zu überwachen. Deshalb ist in jeder GSM-BSS zu jedem Zeitpunkt die GSM-Rahmennummer unterschiedlich.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel des vorliegenden offenbarten Verfahrens und Vorrichtung beinhaltet die Information, die vorgesehen wird, folgendes:
    • (1) CDMA-Zeit,
    • (2) ein Hinweis auf die Anzahl von GSM-Kanälen, die durchsucht werden sollen,
    • (3) ein Schwellenwert für die empfangene Signalstärke und
    • (4) Information, die für jeden Kanal, der durchsucht werden soll, relevant ist.
  • In einem Ausführungsbeispiel des offenbarten Verfahrens und Vorrichtung beinhaltet Information, die für jeden der Kanäle relevant ist, das folgende:
    • (1) das Frequenzband, das den Kanal enthält, der gesucht werden soll,
    • (2) die Frequenz des Kanals, der gesucht werden soll (wie der "AFRCN", der durch den Industriestandard definiert ist, der sich auf GSM-Kommunikationssysteme bezieht),
    • (3) ein Identifikationscode, der mit dem Kanal assoziiert ist (wie zum Beispiel der Basisstationsidentifikationscode (BSIC = base station identification code), der in dem Industriestandard definiert ist, dier sich auf GSM-Kommunikationssysteme bezieht),
    • (4) die Rahmennummer (wie zum Beispiel die GSM-Rahmennummer, die durch den Industriestandard definiert ist, der sich auf GSM- Kommunikationssysteme bezieht), die zu dem identifizierten CDMA-Zeitpunkt gesendet wird und
    • (5) der bestimmte Abschnitt des Rahmens, der zu dem identifizierten CDMA-Zeitpunkt übertragen wird.
  • In einem alternativen Ausführungsbeispiel des offenbarten Verfahrens und Vorrichtung werden die ersten drei Bits des BSIC, der den Netzwerkfarbcode bzw. network colour code identifiziert, einmal für alle Kanäle, die gesucht werden sollen, gesendet.
  • Nun folgt eine Beschreibung, wie diese Information dazu verwendet werden kann, den Zeitbetrag zu vermindern, der benötigt wird, um festzustellen, ob es eine passende Kandidatenstation gibt, zu der eine Übergabe erfolgen kann.
  • 15 ist eine Darstellung eines Flussdiagramms, das den Vorgang zeigt, der stattfindet, wenn eine MC-BS 1501 es wünscht, zu bestimmen, ob es von Vorteil ist, eine Übergabe durchzuführen. Es sei angemerkt, dass der Vorgang, der in 15 gezeigt und im folgenden beschrieben wird, entweder ansprechend auf eine Bestimmung durchgeführt werden kann, dass das Signal, das aktuell Kommunikationen mit der MS unterstützt, zu schwach ist, oder aufgrund eines anderen auslösenden Ereignisses.
  • Der Vorgang beginnt mit einer Anfragenachricht zur Kandidatenfrequenzsuche 1503, die von einer MC-BS 1501 an eine MS 1505 gesendet wird. In einem Ausführungsbeispiel des offenbarten Verfahrens und Vorrichtung hat die Anfragenachricht zur Kandidatenfrequenzsuche das folgende Format, einschließlich der Felder, die in den Tabellen 1–3 gezeigt werden: Tabelle 1
    Feld Länge (Bits)
    USE_TIME 1
    ACTION_TIME 6
    RESERVED_1 4
    CFSRM_SEQ 2
    SEARCH_TYPE 2
    SEARCH_PERIOD 4
    SEARCH_MODE 4
    MODE_SPECIFIC_LEN 8
    Modusspezifische Felder 8×MODE_SPECIFIC_LEN
    ALIGN_TIMING 1
    SEARCH_OFFSET 0 oder 6
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird jedes der gezeigten Felder durch den Industriestandard für CDMA2000-Systeme definiert. In einem Ausführungsbeispiel des offenbarten Verfahrens und Vorrichtung jedoch wird ein zusätzlicher Suchmodus definiert. Dieser zusätzliche Suchmodus fordert Suchvorgänge für GSM-Kanäle an.
  • Wenn das Suchmodusfeld eine Suche nach GSM-Kanälen anfordert, werden die folgenden Felder übertragen: Tabelle 2
    Feld Länge (Bits)
    SF_TOTAL_EC_THRESH 5
    SF_TOTAL_EC_IO_THRESH 5
    GSM_RXLEV_THRESH 6
    N_COL_CODE 0 oder 3
    BSIC_VERIF_REO 1
    GSM_T_REF_INCL 1
    CDMA_TIME 0 oder 6
    NUM_GSM_CHAN 6
  • Die folgenden Sätze von Feldern werden für jeden Kanal, der gesucht werden soll, einmal wiederholt:
    GSM_FREQ_BAND 3
    ARFCN 10
    BSIC_VERIF_REQ 1
    GSM_FRAME 0 oder 19
    GSM_FRAME_FRACT 0 oder 9
  • Die Felder, die in Tabelle 2 gezeigt werden, sind wie folgt definiert:

    SF_TOTAL_EC_THRESH: Serving-Frequenz-Gesamtpilot-EC-Schwellenwert.

    Wenn die Mobilstation die Messung der gesamten EC der Piloten in dem aktiven Serving-Frequenz-Satz in dem periodischen Suchvorgang der GSM- Frequenzen nicht verwenden soll, soll die Basisstation dieses Feld auf "11111" setzen; andernfalls soll die Basisstation dieses Feld auf ⌈(10 × log10(total_ec_thresh) + 120)/2⌉ setzen, wobei total_ec_thresh durch die ff. Regel definiert ist: Die Mobilstation soll keine GSM-Frequenz besuchen bzw. ausprobieren, wenn die gesamte EC der Piloten in dem aktiven Serving-Frequenz-Satz größer ist als total_ec_thresh.

    SF_TOTAL_EC_IO_THRESH: Serving-Frequenz-Gesamtpilot-EC/I0-Schwellenwert.

    Wenn die Mobilstation die Messung der gesamten EC/I0 der Piloten in dem aktiven Serving-Frequenz-Satz in dem periodischen Suchvorgang der GSM-Frequenzen nicht verwenden soll, soll die Basisstation dieses Feld auf "11111" setzen; andernfalls soll die Basisstation dieses Feld auf ⌊-20 × log10(total_ec_io_thresh)⌋ setzen, wobei total_ec_io_thresh durch die ff. Regel definiert ist: Die Mobilstation soll keine GSM-Frequenz besuchen, wenn das gesamte EC/I0 der Piloten in dem aktiven Serving-Frequenz-Aktivsatz größer ist als total_ec_io_thresh.

    GSM_RXLEV_THRESH: GSM-RXLEV-Schwellenwert.

    Die Basisstation soll dieses Feld auf den minimalen GSM-RXLEV einstellen, der der Mobilstation gestattet ist zu melden. Der GSM-RXLEV wird in Abschnitt 8.1.4 von GSM 05.08 definiert.

    GSM_T_REF_INCL: GSM-Zeitreferenz enthalten.

    Dieses Feld zeigt an, ob eine GSM-Zeitreferenz in dieser Nachricht enthalten ist.

    Wenn die GSM-Zeitreferenz in dieser Nachricht festgelegt ist, soll die Basisstation dieses Feld auf "1" setzen; andernfalls soll die Basisstation dieses Feld auf "0" setzen.

    CDMA_TIME: Ein ausgewählter Zeitpunkt in der CDMA-Zeit, zu dem die MC-BS die Rahmennummer und den Rahmenabschnitt kennt, die durch jede der GSM-BSSs gesendet werden, nach denen die MS nach Aufforderung durch die MC-BS suchen wird.

    Wenn der GSM_T_REF_INCL auf "1" gesetzt wird, soll die Basisstation dieses Feld in Einheiten von 80 ms (Modulo 64) auf die CDMA-Systemzeit setzen, auf die sich der GSM FRAME bezieht. Wenn das U-SE_TIME-Feld auf "0" gesetzt ist, soll die Basisstation dieses Feld auslassen.

    NUM_GSM_CHAN: Anzahl von GSM-Kanälen.

    Die Basisstation soll dieses Feld auf die Anzahl von GSM-ARFCN setzen um zu suchen.

    GSM_FREQ_BAND: GSM-Frequenzband.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel des offenbarten Verfahrens und Vorrichtung werden die folgenden Werte übertragen, um das bestimmte GSM-Frequenzband anzuzeigen: Tabelle 3
    GSM_FREQ_BAND GSM-Frequenzband
    (binär)
    000 P-GSM 900
    001 E-GSM 900
    010 R-GSM 900
    011 DCS 1800
    100 PCS 1900
    ARFCN: Absolute Funkfrequenzkanalnummer.

    Die Basisstation soll dieses Feld auf die absolute Funkfrequenzkanalnummer setzen, um, wie in Abschnitt 2 von GSM 05.05 festgelegt, zu suchen.

    BSIC_VERIF_REQ: Basis-Transceiver-Stations-Identitätscode-Verifikation benötigt.

    Die Basisstation soll dieses Feld auf "1" setzen, wenn die Basis-Transceiver-Stations-Identitätscode-Verifikation für den entsprechenden ARFCN erforderlich ist; andernfalls soll die Basisstation dieses Feld auf "0" setzen.

    BSIC: Basis-Transceiver-Stations-Identitätscode.

    Wenn der BSIC_VERIF_REQ auf "1" gesetzt wird, soll die Basisstation dieses Feld auf den Basis-Transceiver-Stations-Identitätscode des GSM-Kanals setzen, um, wie in Abschnitt 4.3.2 von GSM 03.03 festgelegt, zu suchen. Wenn das BSIC_VERIF_REQ-Feld auf "0" gesetzt ist, soll die Basisstation dieses Feld auslassen.

    GSM FRAME: GSM-Rahmennummer des Rahmens, der auf dem assoziierten Kanal zu dem Zeitpunkt gesendet wird, der in dem assoziierten CDMA-Zeitfeld identifiziert wird.

    Wenn der GSM_T_REF_INCL auf "1" gesetzt ist, soll die Basisstation dieses Feld auf die GSM-Rahmennummer setzen, die zu dem Zeitpunkt gültig ist, der von CDMA TIME in der GSM-Zielbasisstation festgelegt ist, wie in dem Abschnitt 3.3.2.2 von GSM 05.02 definiert ist. Wenn das GSM_T_REF_INCL-Feld auf "0" gesetzt ist, soll die Basisstation dieses Feld auslassen.

    GSM_FRAME_FRACT: GSM-Rahmenabschnitt, der auf dem assoziierten Kanal zu dem Zeitpunkt gesendet wird, der in dem assoziierten CDMA-Zeitfeld identifiziert wird.

    Wenn der GSM_T_REF_INCL auf "1" gesetzt ist, soll die Basisstation dieses Feld auf die Anzahl der ½^9 Abschnitte eines GSM-Rahmens setzen, der zu dem Zeitpunkt gültig ist, der von CDMA_TIME in der GSM-Zielbasisstation mit einem Bereich von 0 bis (2^9-1) festgelegt ist. Die GSM-Rahmendauer wird in dem Abschnitt 4.3.1 von GSM 05.02 auf 24/5200s festgelegt. Wenn das GSM_T_REF_INCL-Feld auf "0" gesetzt ist, soll die Basisstation dieses Feld auslassen.
  • Nach dem Empfang der Anfragenachricht zur Kandidatenfrequenzsuche 1503 schätzt die MS 1505 vorzugsweise den Zeitbetrag ab, den die MS 1505 benötigt, um die nachgefragten Suchvorgänge durchzuführen. Die Abschätzung kann auf jede bekannte Weise erfolgen. Die Abschätzung wird an die MC-BS in einer Antwortnachricht zur Kandidatenfrequenzsuche 1507 gesendet.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel des offenbarten Verfahrens und Vorrichtung antwortet die MC-BS 1501 auf die Antwortnachricht zur Kandidatenfrequenzsuche 1507, indem sie bestimmt, ob sie eine Suche durchführt und wenn sie dies tut, wie die Suche durchgeführt werden soll. In einem Ausführungsbeispiel sendet die MC-BS 1501 z.B. eine Steuerungsnachricht zur Kandidatenfrequenzsuche, die anzeigt, dass die MS 1505 damit beginnen sollte, eine Suche zu einem vorbestimmten Startzeitpunkt durchzuführen (innerhalb der Steuerungsnachricht festgelegt) und ob die Suche einmal, kontinuierlich oder periodisch durchgeführt werden sollte.
  • MS 1505 antwortet auf die Steuerungsnachricht, indem eine Suche basierend auf der empfangenen Information durchgeführt wird. MS 1505 verwendet die gelieferte Timing-Information (das heißt den Wert, der in dem CDMA-Zeitfeld vorgesehenen ist), um den Zeitpunkt zu identifizieren, zu dem ein identifizierter Abschnitt eines GSM-Rahmens gesendet wurde, um zu bestimmen, wann nach jedem GSM-Signal gesucht wird, nach dem die MS 1505 nach Aufforderung durch die MS-BS 1501 sucht.
  • MS 1505 wird vorzugsweise nach jedem GSM nur zu dem Zeitpunkt suchen, wenn das GSM-Signal eine identifizierende Information überträgt wie z.B. den BSIC. MS 1505 kann dann sowohl Signalqualitätsmessungen durchführen als auch den BSIC mit dem BSIC vergleichen, der mit dem Kanal assoziiert ist, nach dem die MS 1505 auf eine Anfrage hin suchen sollte. Wenn es eine Übereinstimmung gibt, wird die MS 1505 die Qualität des Signals melden, das auf dem Kanal übertragen wird, nach dem die MS 1505 auf eine Anfrage hin suchen sollte (wie zum Beispiel der Leistungsbetrag in dem Signal, das Signal-zu-Rauschen-Verhältnis oder jede andere Messung der Signalqualität).
  • Wenn die MS 1505 die Signalqualität bestimmt hat, die auf jedem der Kanäle übertragen wird, nach dem die MS 1505 auf eine Anfrage hin suchen sollte, wird die MS 1505 eine Meldungsnachricht zur Kandidatenfrequenzsuche 1511 erzeugen. Die Meldungsnachricht zur Kandidatenfrequenzsuche 1511 wird dann von der MS 1505 an die MC-BS 1501 gesendet. Abhängig von dem Inhalt der Steuerungsnachricht kann die MS 1505 die Meldungsnachricht 1511 wiederholt senden.
  • Wenn die MS-BS 1501 feststellt, dass die Bedingungen für eine Übergabe erfüllt sind, sendet die MS-BS 1501 die Nachrichten 1513 an die GSM-BSS 1515, um die GSM-BSS 1515 darauf vorzubereiten, die Übergabe zu akzeptieren. Ein Verfahren, das dazu verwendet wird, die Nachrichten an die GSM-BS 1515 zu senden, ist, die Information in einer standardmäßigen GSM-Übergabenachricht einzukapseln. Die Übergabenachricht kann die Timing-Information beinhalten, die Auskunft darüber gibt, wann der Synchronisationskanal gefunden werden kann, für den Fall das es eine wesentliche Verschiebung des GSM-Timings bezüglich des CDMA-Timings gibt. Solche Nachrichten sind nach dem Stand der Technik bekannt und werden hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht im Detail beschrieben.
  • Sobald die GSM-BSS 1515 die Übergabevorbereitungsnachricht 1513 empfängt, wird eine MC-MAP-GSM-Übergabebefehlsnachricht 1517 an die MS 1505 in dem konventionellen GSM-Format gesendet. Die MS 1505 und die GSM-BSS tauschen dann Systemerwerb- bzw. Systemaquisition und Zugriffsnachrichten 1519 im wesentlichen auf konventionelle Weise aus. Die MS 1505 liefert dann eine Übergabebeendigungsnachricht 1521 an die GSM-BSS 1515. Die GSM-BSS 1515 und die MC-BS 1501 tauschen dann Übergabebeendigungsnachrichten 1523 aus.
  • Für den Fachmann ist es verständlich, dass, wenn die MS 1505 schnell Signale identifizieren kann, die von einer GSM-BSS 1515 gesendet werden, dann wird die MS 1505 dazu in der Lage sein, zu bestimmen, wann Sie Signale überwacht, die von anderen relevanten GSM-BSSs 1515 gesendet werden. Da die Anfragenachricht zur Kandidatenfrequenzsuche 1503 Information beinhaltet, die jeden der Kanäle betrifft, für den die MS 1505 aufgefordert wird, eine Suche durchführen, kann weiterhin die Suche nach Signalen, die mit jedem dieser Kanäle assoziiert sind, in einigen wenigen Zeitschlitzen (von denen jedert nur 0,5 ms lang ist) abgeschlossen sein. Dementsprechend gestattet das vorliegende offenbarte Verfahren und Vorrichtung einer MS 1505, eine Suche nach einem Übergabekandidaten durchzuführen, ohne dafür viel Zeit (nur wenige Millisekunden insgesamt) von der Zeit zu benötigen, während der die MS 1505 CDMA-Signale empfängt.
  • Das soll daraufhin gewesen werden, dass das vorliegende offenbarte Verfahren und Vorrichtung, während das oben offenbarte Ausführungsbeispiel auf eine GSM-System bezogen ist, in gleicher Weise auf jedes beliebige TDMA-System angewandt werden kann, in dem Information während vordefinierter Zeitschlitze übertragen wird.
  • Obwohl die bevorzugten Ausführungsbeispiele oben mit Bezug auf ein bestimmtes hybrides GSM/CDMA-System beschrieben werden, ist es verständlich, dass die Prinzipien der vorliegenden Erfindung in ähnlicher Weise angewandt werden können, um mobileinheit-unterstützte Übergaben ebenso in anderen hybriden Kommunikationssystemen durchzuführen. Obwohl die bevorzugten Ausführungsbeispiele auf bestimmte TDMA- und CDMA-basierte Kommunikationsstandards bezogen sind, ist es weiterhin für den Fachmann verständlich, dass die oben beschriebenen Verfahren und Prinzipien ebenfalls in Verbindung mit anderen Verfahren der Datenkodierung und Signalmodulation verwendet werden können. Der Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst nicht nur die oben beschriebenen vollständigen Systeme und Kommunikationsvorgänge, sondern auch zahlreiche innovative Elemente dieser Systeme und Vorgänge ebenso wie deren Kombinationen und Subkombinationen.
  • Somit ist verständlich, dass die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele als Beispiele angeführt sind und der volle Umfang der Erfindung nur durch die Ansprüche eingegrenzt wird.

Claims (2)

  1. Ein Verfahren zum Suchen nach einem Kandidaten für eine Übergabe bzw. Handover zwischen einer CDMA Basisstation (1501) und einer TDMA Basisstation (1515), wobei der Kandidat für die Übergabe eine Kandidatenstation ist, an die eine Übergabe getätigt werden kann, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch die folgenden Schritte: Empfangen bei einer Mobilstation (1505), einer Kandidatensuchanfragenachricht von einer CDMA Basisstation (1501), die Folgendes aufweist: einen Wert anzeigend für einen Such-Code, wobei der Such-Code suchen nach GSM Kanälen anfrägt; einen Wert, der einem Rahmen von Information zugeordnet ist, der von einer bestimmten TDMA Basisstation gesendet wird; einen Wert, der einem Teil des Rahmens zugeordnet ist; und einen Wert anzeigend für den Zeitpunkt, zu dem der Rahmen und der Teil des Rahmens von der bestimmten TDMA Basisstation gesendet wurden; und Bestimmen aus der Information, die in der empfangenen Kandidatensuchanfragenachricht enthalten ist, wann Information gesendet werden wird, so dass der Zeitbetrag, der für das Identifizieren von potentiellen Kandidaten für die Übergabe verwendet wird, reduziert wird.
  2. Eine Vorrichtung zum Suchen nach einem Kandidaten für eine Übergabe zwischen einer CDMA Basisstation (1501) und einer TDMA Basisstation (1515), wobei der Kandidat für die Übergabe eine Kandidatenstation ist, an die eine Übergabe getätigt werden kann, gekennzeichnet durch: Mittel zum Empfangen bei einer Mobilstation (1505), einer Kandidatensuchanfragenachricht von einer CDMA Basisstation (1501), die Folgendes aufweist: ein Wert anzeigend für einen Such-Code, wobei der Such-Code suchen nach GSM Kanälen anfrägt; ein Wert, der einem Rahmen von Information gesendet von einer bestimmten TDMA Basisstation zugeordnet ist; ein Wert, der einem Teil des Rahmens zugeordnet ist; und einen Wert anzeigend für den Zeitpunkt, zu dem der Rahmen und der Teil des Rahmens von der bestimmten TDMA Basisstation gesendet wurden; und Mittel zum Bestimmen aus der Information, die in der empfangenen Kandidatensuchanfrage enthalten ist, wann Information gesendet wird, so dass der Zeitbetrag, der zum Identifizieren von potentiellen Kandidaten für die Übergabe aufgewendet wird, reduziert wird.
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