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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich generell auf drahtlose Telekommunikationen,
und speziell auf verbesserte zellulare Telefonnetzwerke.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Das
globale System für
mobile Telekommunikationen (GSM) wird in zellularen Telefonnetzwerken
in vielen Ländern
rund um die Welt benutzt. GSM-Standards
definieren Kommunikationsprotokollstapel, aufgebaut auf die physikalische
Ebene eines Zeitmultiplex-Vielfachzugriffs (TDMA = time-division
multiple access), die benutzt wird bei Fördersignalisierung und Benutzerverkehr
zwischen Elementen des Netzwerks. Diese Elemente beinhalten Teilnehmereinheiten
(bekannt als mobile Stationen – MSs)
und Basisstationssubsystemen (BSSs = Base Station Subsystems). Das
Standard-GSM-Netzwerkprotokoll
ist bekannt als GSM-MAP (mobiles Anwendungsprotokoll = Mobile Application
Protocol) und das Interface zwischen den BSSs und dem Netzwerk ist
bekannt als das GSM-A-Interface. Codemultiplex-Vielfachzugriff (CDMA
= code-division multiple access) ist eine verbesserte digitale Kommunikationstechnologie,
die die Verwendung der Funkbandbreite effizienter ermöglicht als
TDMA, und auch zuverlässiger,
schwundfreie Verbindung zwischen zellularen Telefonteilnehmern und
Basisstationen. Der führende
CDMA-Standard ist
TIA/EIA-95 (üblicherweise
darauf bezogen als IS-95), veröffentlicht
von der Telecommunications Industry Association (TIA). IS-95 definiert
seine eigenen Protokollstapel, aufgebaut auf eine physikalische
Ebene von CDMA und einem Signalisierungsmodell für Anrufverarbeitung, das zum
TIA/EIA-41-Netzwerkstandard (IS-41) kompatibel ist. Das Interface
zwischen CDMA BSSs und dem Netzwerk ist definiert durch den TIA/EIA-634-(IS-634)-Standard.
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Weil
das IS-95-CDMA-Luftinterface auf grundsätzlich verschiedener Technologie
im Vergleich zum GSM-TDMA-Interface basiert, sind da substanzielle
Unterschiede zwischen den konventionellen IS-95 und GSM-Protokollstapeln, und
auch zwischen GSM- und CDMA-orientierten Netzwerkstandards, wie
IS-41.
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PCT-Patentanmeldung
PCT/US96/20764, welche hierin durch Referenz inkorporiert wurde,
beschreibt ein drahtloses Telekommunikationssystem, das ein CDMA-Luftinterface
benutzt, um GSM-Netzwerkdienste und Protokolle zu implementieren.
Unter Verwendung dieses Systems, werden einige oder alle TDMA Basisstationen
und Teilnehmereinheiten eines existierenden GSM-Netzwerks ausgetauscht oder ergänzt durch
entsprechendes CDMA-Equipment.
CDMA-BSSs in diesem System sind angepasst, um mit einem GSM-Netzwerk über ein
Standard-GSM-A-Interface zu kommunizieren. Der Kern der GSM-Netzwerkdienste
ist somit aufrecht erhalten und der Wechsel von TDMA zu CDMA ist
größtenteils
transparent für
die Benutzer. Auf ein System dieses Typs, in dem GSM-Protokolle über ein
CDMA-Luftinterface implementiert wurden, wird in der vorliegenden
Patentanmeldung als ein GSM-CDMA-System
Bezug genommen.
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Hybride
zellulare Kommunikationsnetzwerke, die beides, GSM- und CDMA-Elemente inkorporieren,
werden auch beschrieben in der PCT-Patentanmeldung WO 95/24771 und WO 96/21999,
und in einem Artikel von Tscha, et al., mit dem Titel "A Subscriber Signaling
Gateway Between CDMA Mobile Station and GSM Mobile Switching Center" in den Proceedings
of the 2nd International Conference on Universal Personal Communications,
Ottawa (1993), Seiten 181–185.
Keine dieser Referenzen bezieht sich jedoch auf die Frage zur Aufrechterhaltung
oder Hinzufügen
von IS-95/IS-41 oder anderen Nicht-GSM-Netzwerkdiensten in dem Kontext
eines hybriden GSM-CDMA-Netzwerks.
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UK-Patentveröffentlichung
Nr.
GB 2,320,653 der "Northern Telecom
Limited" offenbart
eine Anordnung und ein Verfahren zur Steuerung der Kommunikation
zwischen einer mobilen Station und einer Basisstation in einem mobilen
Kommunikationsnetzwerk. US-Patent Nr.
US
5,664,004 der "Nokia
Telecommunications OY" offenbart
ein mobiles Funksystem, welches mehrere Funkin terface über ein
einzelnes Signalisierungsinterface in einem GSM-(globales System
für mobile
Kommunikation)-Kommunikationsnetzwerk unterstützt. US-Patent Nr.
US 5,732,076 der "Omnipoint Corporation" offenbart ein integriertes
Kommunikationssystem, welches mehrere Kommunikationsprotokolle in
einem Zeitmultiplex-Vielfachzugriffs-Netzwerk (TDMA) unterstützt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist ein Ziel einiger Aspekte dieser vorliegenden Erfindung Verfahren
und Vorrichtungen vorzusehen, um IS-95-Kommunikationsprotokolle
in Koexistenz mit einem hybriden zellularen GSM-CDMA-Kommunikationsnetzwerk
zu unterstützen.
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Es
ist ein weiteres Ziel einiger Aspekte dieser vorliegenden Erfindung
eine hybride zellulare Basisstation vorzusehen, die dazu fähig ist,
mobile Stationen zu unterstützen,
die gemäß mehreren
Protokollen und/oder Netzwerkstandards operieren.
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In
den bevorzugten Ausführungsbeispielen der
vorliegenden Erfindung beinhaltet ein GSM-CDMA-zellulares Kommunikationssystem
ein hybrides Basisstationssubsystem (BSS = Base Station Subsystem),
welches mehrere Netzwerkinterface hat, um mit beiden, einem GSM-Netzwerk
und mit einem oder mehreren Netzwerken, die gemäß anderen Standards operieren,
vorzugsweise den IS-41-Standard beinhalten, zu kommunizieren. Das
hybride BSS hat ein CDMA-Luftinterface, das gleichzeitig beide,
GSM-CDMA MSs und andere MSs, die kompatibel mit verschiedenen CDMA-Protokoll-Standards
sind, vorzugsweise kompatibel mit dem IS-95, bedient. Die GSM-CDMA
MSs kommunizieren mit dem hybriden BSS unter Verwendung von GSM-Protokollen über eine
physikalische Ebene von CDMA, wie zum Beispiel beschrieben in einer
US-Patentanmeldung mit dem Titel "Improved Base Station Handover in a
Hybrid GSM-CDMA Network",
eingereicht am 20. Juli 1998, U.S. Anmeldungsseriennummer 09/119,717,
welche dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Patentanmeldung zugeordnet
ist.
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Die
vorliegende Erfindung erlaubt somit GSM-Netzwerkdiensten über ein
auf CDMA basierendes Luftinterface angeboten zu werden, ohne dass
es notwendig ist dass alle der CDMA MSs zu GSM-CDMA kompatibel sein
müssen.
Teilnehmer, deren MSs GSM-CDMA-Protokolle unterstützen, sind
dazu in der Lage mit dem GSM-Netzwerk zu kommunizieren, während koexistierende
IS-95-MSs mit dem
IS-41 oder anderem Netzwerk kommunizieren. Die Kompatibilität mit existierenden
IS-95-MSs ist somit aufrecht erhalten.
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Vorzugsweise
koexistieren GSM-CDMA- und IS-95-MSs in derselben Zelle oder Zellen,
die von der hybriden BSS bedient werden und sich eine gemeinsame
CDMA-Frequenz teilen. Während
dem zugeordneten Modusbetrieb (d.h. während eines Anrufs) kommunizieren
die GSM-CDMA- und IS-95-MSs über
verschiedene zugewiesene Verkehrskanäle, welche über das hybride BSS zu den betreffenden
Netzwerken gekoppelt sind. Im Leerlauf- bzw. Idle-Modus (während des
Wartens einen Anruf aufzubauen oder zu empfangen) jedoch teilen sich
vorzugsweise die GSM-CDMA- und IS-95-MSs einen gemeinsamen Synchronisationskanal
und, in besonders vorzuziehender Weise, gemeinsame Paging-Kanäle in Bezug
zur BSS. Aber die verschiedenen Typen der MSs antworten auf verschiedene Nachrichten
auf den Synchronisations- und/oder Paging-Kanälen abhängig von deren betreffenden
Netzwerkstandards und Protokollen.
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Deswegen
ist hier gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung in einem mobilen drahtlosen Telekommunikationssystem
ein Basisstationssubsystem vorgesehen, welches Folgendes beinhaltet:
mindestens
einen Basisstationstransceiver, der über ein Luftinterface mit einer
Vielzahl von mobilen Stationen kommuniziert, und zwar entsprechend
einer Vielzahl von unterschiedlichen Protokollstandards arbeitend
und mit mindestens einer ersten Mobilstation, die entsprechend einem
ersten Protokollstandard arbeitet und mit mindestens einer zweiten
Mobilstation, die entsprechend einem zweiten Protokollstandard arbeitet;
und
einen Paging-/Zugriffsmanager, der für jeden Anruf zwischen dem
Basisstationssubsystem und einer der Mobilstationen den Anruf über ein
Netzwerk leitet, und zwar ansprechend auf den Protokollstandard
der Mobilstation.
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Vorzugsweise
beinhaltet das Basisstationssubsystem eine Vielzahl von Anrufverarbeitungseinheiten,
die das Basisstationssubsystem mit einer Vielzahl von Netzwerken
koppeln, und zwar gemäß unterschiedlichen
entsprechenden Interfacestandards.
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Der
Paging/Zugriffsmanager bestimmt, weiterhin vorzugsweise, die jeweiligen
Protokollstandards von Mobilstationen, die Anrufe über das
Basisstationssubsystem platzieren, und leitet die Anrufe entsprechend
zu Anrufverarbeitungsprozessoren, die mit den jeweiligen Protokollstandards
assoziiert sind, weiter.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beinhaltet
die Vielzahl von Netzwerken ein GSM-MAP-Netzwerk und ein IS-41-Netzwerk
und die entsprechenden Interface-Standards beinhalten ein GSM-A-Interface
und einen IS-634-Standard.
Zusätzlich
oder alternativ beinhaltet die Vielzahl von Netzwerken ein öffentliches
Telefonnetzwerk und der entsprechende Interface-Standard enthält vorzugsweise einen V 5.x-Standard.
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Vorzugsweise
beinhaltet das Luftinterface ein CDMA-basierendes Luftinterface.
Noch bevorzugter enthält
der erste Protokollstandard einen IS-95-Standard und der zweite Protokollstandard
einen auf GSM-Netzwerkprotokollen
basierenden Standard. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sendet das Basisstationssubsystem
eine CDMA-Nachricht, welche von beiden, der ersten und zweiten Mobilstation,
im Leerlaufmodus empfangen und decodiert wird und eine weitere GSM-CDMA-Nachricht,
welche nur von der zweiten Mobilstation empfangen und decodiert
wird.
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In
einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
beinhaltet der erste Protokollstandard einen CDMA2000-Standard und
der zweite Protokollstandard beinhaltet einen WCDMA-Standard.
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Vorzugsweise
unterstützt
mindestens ein Basisstationstransceiver mindestens eine Zelle, in der
beide, die erste und zweite Mobilstation, sich aufhalten. Noch bevorzugter
wird eine gemeinsame Frequenzzuweisung für die erste und zweite Mobilstation
in der Zelle verwendet, ebenso ein gemeinsamer Synchronisationskanal
und ein gemeinsamer Paging-Kanal.
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Es
ist ebenso gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung in einem mobilen drahtlosen Telekommunikationssystem,
das eine Vielzahl von Mobilstationen beinhaltet, die gemäß einer
Vielzahl von unterschiedlichen Protokollstandards arbeiten, ein
Verfahren zur Kommunikation mit Mobilstationen vorgesehen, welches
Folgendes beinhaltet:
Initiieren eines Anrufs zwischen einem
Basisstationssubsystem und einer der Vielzahl von Mobilstationen; und
Leiten
des Anrufs zwischen der Basisstation und einem Netzwerk in Kommunikation
mit der Basisstation, ansprechend auf den Protokollstandard der
Mobilstation.
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Vorzugsweise
beinhaltet das Leiten des Anrufs die Bestimmung des Protokollstandards
der Mobilstation und das Wählen
des einen Netzwerks aus einer Vielzahl von Netzwerken ansprechend
auf die Bestimmung. Vorzugsweise beinhaltet das Wählen des
einen Netzwerks aus der Vielzahl von Netzwerken das Wählen eines
GSM-MAP-Netzwerks oder, zusätzlich
oder alternativ, eines IS-41-Netzwerks und das Leiten des Anrufs
weist das Leiten eines Anrufs über
ein GSM-A-Interface oder das Leiten des Anrufs über ein IS-634-Interface auf. In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
beinhaltet das Wählen
des einen Netzwerks aus der Vielzahl von Netzwerken das Wählen eines öffentlichen
Telefonnetzwerks, und vorzugsweise das Leiten des Anrufs über ein
V 5.x-Interface.
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Vorzugsweise
beinhaltet das Initiieren des Anrufs das Platzieren eines Anrufs über ein
CDMA-basierendes Luftinterface. Vorzugsweise beinhaltet das Platzieren
des Anrufs das Platzieren eines Anrufs gemäß einem IS-95-Protokollstandard
oder, alternativ oder zusätzlich,
das Platzieren eines Anrufs basierend auf GSM-Netzwerkprotokollen.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
beinhaltet das Platzieren des Anrufs das Platzieren eines Anrufs
gemäß einem
CDMA2000-Protokollstandard und/oder einem WCDMA-Protokollstandard.
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Es
wird weiterhin gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung in einem mobilen drahtlosen Telekommunikationssystem,
welches eine Vielzahl von Mobilstationen beinhaltet, die gemäß einer
Vielzahl von Interfacestandards arbeitet, wobei die Mobilstationen
mindestens eine erste Mobilstation, die gemäß einem ersten Protokollstandard
arbeitet, und mindestens eine zweite Mobilstation, die gemäß einem
zweiten Protokollstandard arbeitet, beinhalten, ein Verfahren vorgesehen
zur Kommunikation mit Mobilstationen, welche das Übertragen
von Signalen zu mindestens einer Zelle, auf der beide, die erste
und zweite Mobilstation sich aufhalten, beinhaltet.
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Vorzugsweise
beinhaltet das Übertragen
der Signale die Verwendung einer gemeinsamen Frequenzzuweisung für die erste
und zweite Mobilstation in der Zelle. Zusätzlich oder alternativ beinhaltet das Übertragen
der Signale die Verwendung eines gemeinsamen Synchronisationskanals
und, vorzugsweise, die Verwendung eines gemeinsamen Paging-Kanals
für die
erste und zweite Mobilstation in der Zelle.
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Vorzugsweise
beinhaltet das Übertragen
der Signale das Senden über
ein CDMA-basierendes Luftinterface. Noch bevorzugter beinhaltet
der erste Protokollstandard einen IS-95-Standard und der zweite
Protokollstandard basiert auf GSM-Netzwerkprotokollen. Alternativ
beinhaltet der erste Protokollstan dard einen CDMA2000-Standard und
der zweite Protokollstandard beinhaltet einen WCDMA-Standard.
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Die
vorliegende Erfindung wird noch vollständiger verstanden werden ausgehend
von der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsbeispiele
zusammengenommen mit den Zeichnungen, in denen:
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein schematisches Blockdiagramm eines hybriden GSM-CDMA-Basisstationssubsystems
in Verbindung mit mehreren Mobilstationen und Netzwerken gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
ein schematisches Blockdiagramm, welches die Kommunikationsprotokollstapel
zwischen der hybriden BSS und den MSs der 1 gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verdeutlichen;
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3 ist
ein Flussdiagramm, das schematisch einen Prozess der Zellenselektion
und das Aufhalten einer MS (MS = Mobile Station) in Verbindung der
BSS von 1 verdeutlicht, gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung; und
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4 ist
ein schematisches Blockdiagramm eines hybriden Basisstationssubsystems,
in Kommunikation mit mehreren Mobilstationen und Netzwerken gemäß einem
alternativen bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Bezug
genommen wird nun auf die 1, die ein
schematisches Blockdiagramm eines hybriden GSM-CDMA-Basisstationssubsystems
(BSS) 20 darstellt, in Kommunikation mit Mobilstationen
(MSs) 22 und 24 und mit den Netzwerken 26, 28 und 30,
gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung. Das GSM-MAP-Netzwerk 28 weist ein öffentliches
Landmobilnetzwerk auf, das auf GSM-Kommunikationsstandards basiert
und IS-41-Netzwerk 26 arbeitet in Verbindung mit den Standards,
die für
die Verwendung von CDMA-Kommunikationen definiert wurden, wie oben
beschrieben.
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Das
Netzwerk 30 kann gemäß einem
passenden Netzwerkstandard, das dem Fachmann bekannt ist, arbeiten,
und Standards beinhalten, die nicht speziell für mobile Kommunikationen entwickelt wurden.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung weist Netzwerk 30 ein öffentliches
Telefonnetzwerk (PSTN = public switched telephone network) auf.
Das Interface zwischen BSS 20 und Netzwerk 30 ist
definiert gemäß einem
der V 5.x-Standards, veröffentlicht
von ETSI, wie zum Beispiel V 5.1 oder V 5.2. Alternativ kann Netzwerk 30 und
das Interface dazu gemäß anderen
Standards, die auf dem Fachgebiet bekannt sind, wie zum Beispiel
GR 3.03 oder "Generic
C." definiert werden.
Obwohl nur ein "anderes
Netzwerk" in 1 gezeigt
ist, wird es verstanden werden, dass BSS 20 so konfiguriert
werden kann, dass BSS 20 mit einer größeren Anzahl solcher anderer
Netzwerke, ebenso mit mehreren GSM-MAP- und IS-41-Netzwerken konfiguriert werden
kann.
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MSs 22 und 24 kommunizieren
mit BSS 20 über
eine drahtlose HF-Verbindung
unter Verwendung von der physikalischen Ebene von IS-95-CDMA, und zwar in
einer oder mehreren der akzeptierten zellularen Kommunikationsfrequenzbänder. MS 22 operiert
im Wesentlichen gemäß den Standard-IS-95-Protokollen,
noch bevorzugter gemäß dem IS-95-B-Standard.
MS 24 kommuniziert mit BSS 32 unter Verwendung
der GSM-Protokolle über
eine physikalische Ebene von CDMA, die kompatibel zu IS-95 ist,
wie weiter unten beschrieben. Obwohl um der Klarheit willen jeweils
nur eine MS der MSs 22 und 24 in der 1 gezeigt
wird, wird es verstanden werden, dass in Wirklichkeit BSS 20 generell
simultan mit einer Vielzahl von jedem dieser Typen von MS kommuniziert.
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Ein
typisches zellulares Kommunikationssystem wird viele BSSs des Typs,
wie hierin beschrieben, enthalten.
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BSS 20 ist
um einen Zellenverbindungsswitch (CIS = cell interconnect switch) 34 aufgebaut, der
mit einer Anzahl von Basisstationstransceivern (BTS) 32 kommuniziert
und diese auch steuert. Jeder BTS sendet HF-Signale zu den MSs 22 und 24 und empfängt HF-Signale
von den MSs 22 und 24, wenn die MSs innerhalb
eines geographischen Areals oder Zellen sind, die von dem bestimmten
BTS bedient werden. Jede Zelle und jede CDMA-Frequenz (wie in den
IS-95-Standards definiert) bedient vorzugsweise beide, die IS-95-MS 22 und
die GSM-CDMA-MS 24. Alternativ können unterschiedliche Zellen
und/oder unterschiedliche CDMA-Frequenzen für diese zwei Typen des Dienstes
zugewiesen werden. Im Leerlaufmodus versuchen die MSs 22 und 24 jede
für sich eine
geeignete Zelle zu identifizieren und sich darauf aufzuhalten, die
ein starkes Signal und eine hohe Wahrscheinlichkeit vorsieht, um
erfolgreich einen Verkehrskanal zum BSS 20 zu öffnen, wenn
es erforderlich ist. Leerlaufmodusbehandlung in einem hybriden GSM-CDMA-System
ist generell beschrieben in der israelischen Patentanmeldung 126,869,
die dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Patentanmeldung zugeordnet
ist. Aspekte des Leerlaufmodushandlings, die im Speziellen relevant
für das
hybride BSS 20 sind, sind weiter unten beschrieben.
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Um
mit einem der MSs 22 oder 24 einen Anruf zu initiieren,
sendet die MS eine geeignete Zugriffsanfrage zum BSS 20 gemäß den entsprechenden
IS-95- und GSM-CDMA-Protokollen.
CIS 34 reicht die Anfrage zu einem hybriden Paging/Zugriffs-Manager
(PAM = paging/access manager) 36 weiter, der die Anfrage
analysiert, um zu bestimmen, zu welchen Netzwerken 26, 28, 30 der
Anruf weitergeleitet werden soll. Die Wahl des Weiterleitens hängt von
der Identität
und den Programmparametern der MS ab und, optional, von einer Netzwerkpräferenz,
die von einem Benutzer der MS angezeigt wird.
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Basierend
auf der Bestimmung, die durch PAM 36 gemacht wurde, leitet
der CIS den Anruf für die
Bearbeitung zu einem der Anrufsignalisierungsprozes soren 38 oder 40.
Anrufe von IS-95-MS 22 werden zum IS-95-Anrufprozessor 38 geleitet,
der einen Verkehrskanal zum IS-41-Netzwerk 26 einrichtet,
wie auf dem Fachgebiet bekannt ist. Anrufe von GSM-CDMA-MS 24 werden
vorzugsweise zu einem GSM-CDMA-Anrufsprozessor 40 geleitet,
der kompatibel mit der GSM-Signalisierung ist und einen Verkehrskanal
zum GSM-MAP-Netzwerk 28 einrichtet, wie
es ebenso auf dem Fachgebiet bekannt ist. Alternativ dazu kann der
Benutzer der MS, wenn MS 24 eine passende Software hat,
wählen,
den Anruf über ein
IS-41-Netzwerk 26 zu platzieren, in diesem Fall wird der
Anruf zum Anrufsprozessor 38 geleitet. Unter einigen Umständen, wie
ein Fehler im GSM-MAP-Netzwerk 28, können Anrufe automatisch vom
MS 24 durch den Anrufsprozessor 38 geleitet werden.
Vorzugsweise wird der Anrufsprozessor 38 auch benutzt,
um Verkehrskanäle
zu anderen Netzwerken 30 einzurichten. Nach der Einrichtung
informiert PAM 36 die MS von seiner Verkehrskanalzuweisung
und der Anruf fährt
fort über
einen Selektor 42.
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Die
Signalisierungsinterface zwischen Anrufsprozessoren 38 und 40 und
den entsprechenden Netzwerken 26 und 28 sind vorzugsweise
entsprechend gemäß den IS-634-
und GSM-A-Interface-Standards, wie hierin oben beschrieben, ausgebildet.
Einige Aspekte der Operation dieses Interface, wie auch der Nachrichtenfluss
durch das GSM-A-Interface, sind im größeren Detail beschrieben in
der US-Patentanmeldung mit dem Titel "Base Station Handover in a Hybrid GSM/CDMA
Network", US-Seriennummer
09/119,717, eingereicht am 20. Juli, 1998 und dem Rechtsnachfolger
der vorliegenden Erfindung zugeordnet. Alternativ können alle
anderen passenden Interfacetypen, die auf dem Fachgebiet bekannt
sind, bei Kommunikationen zwischen Anrufsprozessoren 38 und 40 und
Netzwerken 26, 28 und 30 benutzt werden.
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Der
Betrieb jedes einzelnen der Verkehrskanäle wird vom Selektor 42 geregelt,
der Aufgaben, wie zum Beispiel Sprachverschlüsselung und Steuerung des Signalleistungspegels
ausführt.
Weil im CDMA-Betrieb MSs 22 und 24 gleichzeitig
mit zwei oder mehreren BTSs 32 kommunizieren können, wählt und
sendet der Selektor 42 auch die beste Kopie jedes Verkehrsrahmens,
die vom BTSs ankommt zum Netzwerk.
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Das
Paging der MSs 22 und 24 wird initiiert ansprechend
auf Paging-Signale, die von den entsprechenden Netzwerken 26 und 28 empfangen
wurden. Andere Netzwerke 30 jedoch, wie zum Beispiel das
PSTN, wie oben erwähnt,
können
nicht von Natur aus die Mobilität
von Teilnehmereinheiten (d.h. MSs 22 und 24) unterstützen und
sind deswegen nicht fähig,
Paging-Signale zu generieren. In diesen Fällen wird das Paging vorzugsweise
vom Anrufsprozessor 38 ansprechend auf einen eingehenden
Anruf vom Netzwerk 30 generiert.
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2 ist
ein Blockdiagramm, das schematisch die Protokollstapel, die in Signalisierungsschnittstellen
zwischen MSs 22 und 24 und GSM-CDMA-BSS 20 benutzt
werden, gemäß einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, verdeutlicht. Kommunikationen zwischen MS 22 und
BSS 20 sind im Wesentlichen gemäß einem Standard-IS-95-Interface,
basierend auf einer physikalische Ebene von CDMA (Layer 1 bzw. Ebene 1)
und auf eine Datenverbindungsebene (Lager 2 bzw. Ebene 2), welche
ein Standard-IS-95-Funkinterface/Signalisierungsebene
unterstützt.
Wenn MS 24 einen Anruf über
das IS-41-Netzwerk 26 platziert oder empfängt, dann
wird auch dieser Protokollstapel benutzt.
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Generell
jedoch tauscht MS 24 Signale mit BSS 20 unter
Verwendung eines hybriden GSM-CDMA-Protokollstapels aus, basierend
auf derselben physikalischen Ebene von CDMA-IS-95 (Lager 1 bzw.
Ebene 1) wie von MS 22 benutzt wird. Details der Protokollebenen
sind beschrieben in der oben erwähnten
US-Patentanmeldung mit dem Titel "Base Station Handover in Hybrid GSM-CDMA-Network", U.S. Anmeldungsseriennr.
09/119,717, eingereicht am 20. Juli 1998 und dem Rechtsnachfolger
der vorliegenden Anmeldung zugeordnet. Die obere Ebene des Protokollstapels
ist kompatibel mit der GSM-Funkinterfaceebene
3 (RIL3 = radio interface layer 3), die Funkressourcenmanagementunterebenen
(RR), Mobilitätsmanagementunterebenen
(MM) und Anrufsmanagementunterebenen (CM = call management) beinhaltet.
Die RR-Unterebene
und eine GSM-CDMA-Datenverbindungsebene (Ebene 2) sind modifiziert,
um beides, Standard-IS-95-Signalisierung und spezielle GSM-CDMA-Nachrichten,
aufzunehmen, wie beschrieben in der oben genannten US-Patentanmeldung.
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3 ist
ein Flussdiagramm, das schematisch einen Leerlaufmodusprozess gefolgt
von MSs 22 und 24, um eine Zelle zu wählen und
sich darin aufzuhalten (to camp), verbunden mit einem der BTSs 32,
verdeutlicht gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel teilen sich
MS 22 und MS 24 die gemeinsamen Synchronisationskanäle (sync)
und die Paging-Kanäle,
auf dem die BTS die jeweiligen Sync- und Paging-Nachrichten überträgt. Diese
Nachrichten, die von den MSs zu decodieren sind, beinhalten beides,
Standard-IS-95-Interfaceinformation und zusätzliche Information benötigt nur
für GSM-CDMA-Betrieb.
Nur GSM-CDMA-MS 24 ist dazu
in der Lage, die zusätzliche
Information, welche Overhead-Information vorgesehen von den GSM-Standards
aufweist und konsequenterweise von der IS-95-MS 22 ignoriert
wird, zu decodieren.
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Auf
der Suche nach einer Zelle, um sich darin aufzuhalten, erhalten
MSs 22 und 24 zuerst ein Pilotsignal von BTS 32 und
versuchen dann den BTS-Sync-Kanal
zu finden und zu identifizieren. BTS 32 sendet zwei Nachrichten über den
Sync-Kanal: eine Standard-IS-95-Sync-Kanal-Nachricht und eine spezielle
GSM-CDMA-Sync-Kanal-Nachricht. Die IS-95-Nachricht kann von beiden,
MS 22 und MS 24, decodiert werden, aber die GSM-CDMA-Nachricht wird
nur von MS 24 decodiert. Deswegen beinhaltet die GSM-CDMA-Nachricht,
zur Vermeidung des Übertragens
von doppelter Information, vorzugsweise nur die zusätzliche
Information, die nicht schon in der IS-95-Nachricht vorliegt. Alternativ
kann die GSM-CDMA-Nachricht all die relevanten Sync-Kanal-Informationen beinhalten.
In jedem Fall, wenn entweder MS 22 oder 24 nicht
in der Lage ist die Sync-Nachricht oder -Nachrichten zu decodieren, sucht
es nach einer anderen Zelle.
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Nach
dem Decodieren der Sync-Nachricht oder -Nachrichten, fahren MSs 22 und 24 fort,
den entsprechenden Paging-Kanal zu decodieren. In dem Fall von IS-95,
enthält
die Paging-Kanal Nachricht IS-95-Systemparameter und wird vorzugsweise von
beiden, MSs 22 und 24 decodiert. In dem Fall der Sync-Nachrichten enthalten
die Paging-Kanal-Nachrichten vorzugsweise eine zusätzliche
Nachricht, die nur von MS 24 decodiert wird und spezielle
GSM-CDMA-Systeminformationen
enthält,
wie zum Beispiel GSM-Lagebereich und Zellen-ID der Zelle, die die Nachricht
ausstellt. Wenn MS 22 oder 24 nicht in der Lage
ist, den Paging-Kanal zu decodieren, kehrt es zurück um eine
andere Zelle zu suchen.
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Wenn
die Systemparameter und wenn geeignet GSM-CDMA-Systeminformationen erfolgreich decodiert
wurden, halten sich MS 22 oder 24 auf der Zelle
zu der die Sync- und Paging-Kanäle
zugehörig sind,
auf. Somit unterstützt
die Zelle eine Beschaffenheit von "voller Koexistenz", in der beide, Standard-IS-95-MSs und
spezielle GSM-CDMA-MSs sich aufhalten und Nachrichten in derselben
Zelle empfangen können.
So eine komplette Koexistenz stellt sicher, dass die Systemressourcen
effizient benutzt werden, da für
eine gegebene Zelle alle MSs auf einer einzelnen CDMA-Frequenz unterstützt werden unter
Verwendung derselben Sync- und Paging-Kanäle.
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Die
Paging-Nachrichten, die von der BSS 20 gesendet wurden,
beinhalten vorzugsweise im Wesentlichen alle Paging-Kanal-Overheadnachrichten, definiert
in dem IS-95-Standard, zum Beispiel:
- • Systemparameter
(wie oben beschrieben).
- • Zugriffsparameternachricht
- • CDMA-Kanal-Listennachricht.
- • Erweiterte
Systemparameternachricht.
- • Nachbarlistennachricht.
- • Erweiterte
Nachbarlistennachricht.
- • Generelle
Nachbarlistennachricht.
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Die
Nachrichten beinhalten auch GSM-CDMA-Nachrichten, verständlich nur
für MS 24,
und Folgendes beinhaltend:
- • GSM-Systeminformationsnachricht
(wie oben beschrieben).
- • GSM-Nachbarlistennachricht.
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Vorzugsweise
beinhalten die GSM-CDMA-Nachrichten, die über beide, den Sync- und Paging-Kanälen, gesendet
werden, einen einzigartigen Bezeichner bzw. Identifier wie z.B.
ein MSG_TYPE-Feld, das ihnen erlaubt, von normalen IS-95-Nachrichten
unterschieden zu werden.
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Um
einen Anruf zu initiieren sendet BSS 20 IS-95 generelle
Page Nachrichten um MS 22 zu pagen und spezielle GSM-CDMA-Paging-Anforderungsnachrichten,
um MS 24 zu pagen. Nach dem Pagen werden unterschiedliche
Typen der zugewiesenen Kanäle
für die
IS-95- und GSM-CDMA-MSs eingerichtet.
Obwohl beide Typen der zugewiesenen Kanäle auf der physikalischen Ebene
von IS-95 basieren, benutzen sie unterschiedliche Signalisierungsprotokolle
und identifizieren dementsprechend die entsprechenden Typen von
MS, die sie bedienen. BSS 20 unterstützt vorzugsweise beide Typen
von zugewiesenen Kanälen
im wesentlichen in jeder Zelle.
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In
anderen bevorzugten Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung teilt sich IS-95-MS 22 und GSM-CDMA-MS 24 nicht
dieselben Zellen sondern benutzen vielmehr getrennte, überlappende
Zellen. In einem dieser Ausführungsbeispiele
ist die Sync-Kanal-Nachricht in einer GSM-CDMA-Zelle nicht kompatibel
mit der Standard-IS-95-Sync-Nachricht, weil die GSM-CDMA-Sync-Nachricht zum
Beispiel ein unterschiedliches MSG TYPE-Feld hat. MS 22 ist
nicht in der Lage die Sync-Nachricht zu decodieren und verlässt deswegen
die Zelle.
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In
einem anderen solchen Ausführungsbeispiel
können
beide, MSs 22 und 24 die Sync-Kanal-Nachricht
in der GSM-CDMA-Zelle decodieren, aber nur MS 24 kann die
Paging-Nachricht decodieren und die Systeminformation lesen. Auch
in diesem Fall wird MS 22 die Zelle verlassen. Alternativ
könnte MS 22 die
Sync-Nachricht zum anderen Paging-Kanal, der mit dem IS-95-Standard übereinstimmt,
umleiten. Die Last auf dem Paging-Kanal der für GSM-CDMA-Kommunikationen verwendet wird, wird somit
verringert.
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Obwohl
die bevorzugten Ausführungsbeispiele,
die hierin unter Bezugnahme auf ein bestimmtes hybrides GSM-CDMA-System
oben beschrieben wurden, ist anzuerkennen, dass die Prinzipien der vorliegenden
Erfindung auf ähnliche
Weise für
die Signalisierung in anderen hybriden Kommunikationssystemen benutzt
werden können.
Noch dazu, obwohl die bevorzugten Ausführungsbeispiele sich auf spezielle
TDMA- und CDMA-basierende Kommunikationsstandards beziehen, werden
der Fachmann verstehen, dass die Verfahren und die Prinzipien, die hierin
beschrieben wurden, auch in Verbindung mit anderen Verfahren der
Datencodierung und Signalmodulation benutzt werden können.
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4 zum
Beispiel ist ein schematisches Blockdiagramm, welches ein hybrides
BSS 50 in Kommunikation mit diversen MSs 52 und 54 und Netzwerken 56, 58 und 60 zeigt,
gemäß einem
alternativen bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. In diesem Beispiel arbeitet MS 52 über ein
Luftinterface konform mit CDMA2000, ein zellularer Kommunikationsstandard
der dritten Generation, der generell auf dem IS-95-C-Standard basiert und
rückwärtskompatibel
zu den aktuellen IS-95-Standards ist. MS 54 arbeitet über ein
Luftinterface basierend auf dem WCDMA-Standard vorgeschlagen von
ETSI, der auf ähnliche
Weise ein Standard der dritten Generation ist (auch bekannt als UMTS),
basierend auf GSM-Netzwerkprotokollen mit einer physikalischen Ebene
von CDMA. BSS 50 hat eine interne Struktur, die zu der
von BSS 20 ähnlich ist,
gezeigt in 1. Es leitet Anrufe zwischen
jedem der MSs 52 und 54 und dem geeigneten gewählten Netzwerk,
welches in dem vorliegenden Beispiel das IS-41-Netzwerk 56,
das GSM-MAP-Netzwerk 58 und das andere Netzwerk 60,
wie zum Beispiel ein PSTN, enthält.
Wie es der Fall ist bei MS 22 und MS 24 hierin
oben beschrieben, CDMA2000-MS 52 und WCDMA-MS 54 koexistieren
vorzugsweise in einer gemeinsamen Zelle von BSS 50.
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Der
Schutzumfang der vorliegenden Erfindung umfasst nicht nur die kompletten
Systeme und Kommunikationsprozesse, wie hierin oben beschrieben,
sondern auch verschiedene innovative Elemente dieser Systeme und
Prozesse, wie auch Kombinationen und Unterkombinationen davon. Es
wird somit verstanden werden, dass die bevorzugten Ausführungsbeispiele,
wie oben beschrieben, genannt werden als ein mögliches Beispiel, und der volle
Schutzumfang der Erfindung ist nur durch die Ansprüche begrenzt.