-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kommunikation zwischen
einer Basisstation und einem Mobiltelefon sowie ein Mobiltelefon,
das für
den Einsatz des Verfahrens verwendet werden kann. Ziel der Erfindung
ist es, eine umfassendere Verwendung eines Mobiltelefons zu ermöglichen, auch
wenn das Telefon von einer niedrigeren Klasse und a priori nicht
in der Lage ist, gewisse Funktionen einzusetzen. Allgemeiner soll
die Erfindung die Kosten der Mobiltelefone reduzieren, indem sie
es elementaren Mobiltelefonen zu geringen Kosten ermöglicht,
ebenso gut wie Mobiltelefone, die mit Verbesserungen ausgestattet
sind, zu funktionieren.
-
Genauer
soll die Erfindung die gleichzeitige Verwendung eines Mobiltelefons
im Schaltungsmodus und im Paketmodus ermöglichen. Typischerweise entspricht
die Verwendung von Mobiltelefonen im Schaltungsmodus der Herstellung
einer Schaltung zwischen zwei Gesprächspartnern, eventuell zwischen
zwei Datenübertragungseinrichtungen.
In diesem Zusammenhang wird das Mobiltelefon nicht nur in einer
Phonieanwendung verwendet, sondern kann es insbesondere über einen
Sockelstecker ermöglichen,
als Modem für
eine solche Datenübertragung zu
dienen. Zu diesem Zweck wird hier weiterhin diese Terminologie verwendet,
obwohl sie nicht notwendigerweise für eine Phonieverbindung angewandt
wird. Eine Funktion im Schaltungsmodus hat zur Folge, dass während einer
gesamten Kommunikationsdauer ein Kommunikationskanal für die Kommunikation reserviert
ist. Folglich bezahlt der Benutzer die Miete für diesen Kanal im Verhältnis zu
dieser Kommunikationsdauer, unabhängig vom Senden und Empfangen
von Daten.
-
Ein
weiterer bekannter Übertragungsmodus ist
der Paketübertragungsmodus.
In einem solchen Fall werden Pakete gesendet, und jedes Paket umfasst
eine Bezeichnung seines Empfängers.
Die Mobiltelefone, die nicht Empfänger der Information sind, bewahren
in ihrem Speicher nicht den Inhalt der Pakete auf, die nicht für sie bestimmt
sind. Um überdies zu
vermeiden, dass diese Mobiltelefone Decodierungen aller empfangenen
Pakete durchführen,
auch jener, die nicht für
sie bestimmt sind, geben vom Sender gesendete Zeitsignale Zeitpunkte
für die
Empfänger
an, damit sich diese nur mit der Decodierung der für sie bestimmten
Signale begnügen
können.
In der anderen Richtung, bei den Übertragungen von Signalen vom
Mobiltelefon zu einer Basisstation, ermöglicht es ein Münz- oder
Ab wechslungssystem zu vermeiden, dass verschiedene Mobiltelefone,
die einen selben Kanal abhören,
Sendekollisionen von zu sendenden Datensignalen hervorrufen. Die
wichtigste Folge des Paketübertragungsmodus
ist natürlich, dass
der Benutzer den Kanal nur im Verhältnis zu der Paketmenge, die
für ihn
bestimmt sind oder die er sendet, bezahlt.
-
In
der Praxis ist ein solches Mobiltelefon, das im Paketmodus funktioniert,
ständig
beim Abhören des
Paketübertragungskanals.
Es wird zu einem Akteur, der diesen Kanal nach einem Verfahren zur
Herstellung einer Verbindung für
Signalübertragungen auf
diesem zweiten Kanal benutzt. Diese hergestellte Verbindung ist
ein Anschluss des Typs TBF – Temporary
Block Flow – temporärer Blockfluss.
Diese Verbindung hat eine begrenzte Dauer, die vorher bekannt ist.
Der Wert dieser Dauer ist in vorherigen Anzeigesignalen vorgesehen,
insbesondere in Abhängigkeit
von der Menge an zu übertragenden
Daten. Wenn die zu übertragende
Datenmenge zu groß ist, wird
eine TBF-Basisdauer eingerichtet, und diese Dauer wird solange an
ihren Anfang zurückgeführt, bis
die Gesamtheit der zu übertragenden
Informationen übertragen
ist. Schließlich
bezahlt der Benutzer für
eine Anzahl von TBF-Dauern, die er tatsächlich verwendet hat.
-
Ein
Mobiltelefon für
den Einsatz dieser Kommunikationsarten, Schaltung oder Paket, kann
von dreierlei Klassen sein. Die Klasse C, die den leistungsschwächsten Mobiltelefonen
entspricht, besitzt eine Steuerung, die vom Benutzer insbesondere
mit Hilfe einer Tastatur vorgegeben wird, um das Mobiltelefon ausschließlich im
Schaltungsmodus oder im Paketmodus zu betreiben. Je nach Vorauswahl
zum Zeitpunkt seiner Inbetriebnahme oder seines Erkennens durch
das Mobiltelefonnetz sendet das Mobiltelefon ein Signal des Typs
Cc, um seine mögliche
Verwendung im Schaltungsmodus anzuzeigen, oder ein Signal des Typs
Cg (g – GPRS – Global
Packet Radio System – globales
Funkpaketübertragungssystem), um
seine Bereitschaft als Empfänger
von Paketen anzuzeigen. In der nachfolgenden Beschreibung ist vorzugsweise
vom Paketmodus nach der GPRS-Norm die Rede. Allerdings wäre im Rahmen der
Erfindung ein Paketübertragungsmodus
vorstellbar, der nicht der GPRS-Norm sondern einer anderen Norm
entspricht.
-
Im
Gegensatz zu diesen Geräten
der Klasse C, die ausschließlich
in dem einen oder dem anderen Modus je nach Betätigung durch den Benutzer funktionieren,
sind die Geräte
der Klasse B zu unterscheiden, bei denen die Umschaltung von einem
Schaltungsmodus in einen Paketmodus automatisch erfolgt. Die Kosten
der Geräte
der Klasse B sind geringfügig
anders als die Kosten der Geräte
der Klasse C. Es ist mit einem Gerät der Klasse B möglich, eine Funktion
des Typs suspend – resume,
Unterbrechung – Wiederaufnahme,
einzusetzen, während
der eine Kommunikationsrunde in einem Modus eingefroren werden und
eine andere in einem anderen Modus begonnen werden kann und dann
wieder in den ersten Modus zurückgekehrt
werden kann, ohne die verbreiteten Informationen verloren zu haben.
Insbesondere im GPRS-Modus kann auch auf eine Internet-Seite zugegriffen
und in einen Sprachmodus während
der Kommunikation mit der Basisstation übergegangen werden. Es ist
nicht, wie mit einem Gerät
der Klasse C, erforderlich, die Verbindung mit der Basisstation
zu unterbrechen und sie neu zu initialisieren, indem ein anderer
Verwendungsmodus erklärt
wird.
-
Zur
Vereinfachung der Erklärungen
wird hier angenommen, dass das Austauschprotokoll im Schaltungsmodus
sowie im Paketmodus im Mobiltelefonbereich von demselben Typ, insbesondere
vom Typ GSM, sind. Für
jeden von ihnen werden im Umfeld einer gegebenen Basisstation Frequenzgesetze, Sendepegel,
Sendeantizipationszeiten und Zuteilungen von Sende- und Empfangszeitfenstern
definiert. Ebenso können
Kennzeichnungswege unterschieden werden. In der Praxis induziert
der Mobilitätssteuerungsmodus
Schaltungen mit Funktionsweisen, die sich von jenen des GPRS-Modus
in Paketen unterscheiden, für
den die Mobilität
eine zusätzliche Leistung
ist, in den Schaltungsmodus, der insbesondere dazu bestimmt ist,
diese Mobilität
sicher zu stellen. Ein Mobiltelefon der Klasse B ist in der Praxis
mit einem doppelten Überwachungssystem
ausgestattet, um herkömmliche
Anrufe und Anfragen nach GPRS-Diensten zu erfassen. Dieses doppelte Überwachungssystem
kann auf Expressanfragen (ohne Neuinitialisierung – allerdings
nicht automatisch) in dem einen oder anderen Modus funktionieren.
-
Für den Benutzer
sind diese Funktionsweisen anders. Sie erfordern in der Praxis feste
Einrichtungen von völlig
unterschiedlicher Art.
-
Um
eine gleichzeitige Funktion in dem einen und dem anderen Modus zu
erzielen, sind Mobiltelefone der Klasse A vorgesehen. In der Praxis
müssen diese
Telefone der Klasse A mit einem doppelten Sender- Empfänger
ausgestattet sein, um gleichzeitig in dem einen und dem anderen
Modus senden und empfangen zu können.
Natürlich
sind die Kosten für diese
Geräte
der Klasse A wesentlich höher
als jene für
die Geräte
der Klasse B und natürlich
jene für
die Geräte
der Klasse C.
-
Wertvolle
Hinweise zur Benutzung des GPRS-Übertragungsmodus
befinden sich überdies in
dem Buch „Reseaux
GSM – DCS" von Xavier Lagrange,
Philippe Godlevski und Sami Tabbane, Ausgabe Hermès, Frankreich,
dritte Ausgabe, September 1997, Seite 326 und folgende.
-
Ziel
der Erfindung ist die Vereinfachung der Konstruktion der Mobiltelefone
und insbesondere in dem oben definierten Rahmen, es Mobiltelefonen
der Klasse B bzw. der Klasse C zu ermöglichen, wie die Mobiltelefone
der Klasse A zu funktionieren. Der Unterschied zwischen den Mobiltelefonen
der Klassen B oder C und den Mobiltelefonen der Klasse A besteht
im Wesentlichen darin, dass die Mobiltelefone der Klassen B und
C nur eine einzige Sende-Empfangs-Vorrichtung besitzen.
-
Um
bei der Erfindung nun die Gleichzeitigkeit der Verwendung im Schaltungsmodus
und im Paketmodus GPRS zu ermöglichen,
ist vorgesehen, die Benutzung des GPRS-Funktionsmodus der Verfügbarkeit
von Zeitfenstern für
ein gegebenes Frequenzgesetz zu unterwerfen. Ohne nämlich sofort
den Begriff der Frequenzbeweglichkeit einzuführen, kann ein Kanal als die
Zuteilung eines Zeitfensters in einem Raster (im Allgemeinen Raster
mit acht Zeitfenstern – TDMA,
Time Division Multiple Access – Mehrfachzugriff
mit zeitlicher Aufteilung) und einer Sendeträgerfrequenz (oder Empfangsträgerfrequenz)
definiert werden. Als Variante kann in einem Übertragungsmodus des Typs CDMA
(Coded Division Multiple Access – Mehrfachzugriff mit Aufteilung durch
Codierung) ein Kanal für
eine Zuteilung einer besonderen Codiersequenz definiert werden.
In jedem Fall entspricht ein Raster einer quantifizierten Dauer,
während
der eine gegebene Informationsmenge übertragen wird. Um eine Signalüberlagerung zu
vermeiden und Mehrfachkommunikationen mit Telefonen zu ermöglichen,
ist vorgesehen, dass während
derselben Zeitfenster verschiedene Mobiltelefone verschiedene Trägerfrequenzen
verwenden oder für
dieselben Trägerfrequenzen
verschiedene Zeitfenster verwenden. In der Praxis ist der Kanal
somit unterschiedlich. Dasselbe gilt für den CDMA-Modus, in dem die
Codiersequenz unterschiedlich ist.
-
Bei
der Erfindung wird zum Zeitpunkt der Erstellung eines Paketkommunikationskanals
eine Verfügbarkeit
für ein
gegebenes Frequenzgesetz gemessen (das tatsächlich dem geltenden Frequenzgesetz
für das
Mobiltelefon entspricht) und ein Antrag auf eine Paketübertragung
gesendet. Es werden nun Zeitfenster verwendet, die mit den von dem
Mobiltelefon verwendeten identisch sind, allerdings um Datenpakete
im Paketmodus zu übertragen.
Um eine Überschneidung
der im Schaltungsmodus gesendeten Sprachsignale und der im Paketmodus
gesendeten Datensignale zu vermeiden, wird nun die Übertragung
der Sprachsignale bevorzugt. Jedoch wenn diese Sprachsignale Ruhezeiten
entsprechen, weil der entfernte Gesprächspartner still ist, wird
für die Übertragung
dieser Daten die Tatsache genutzt, dass die Übertragung von akustischen
Geräuschsignalen
(die die Anwesenheit des Gesprächspartners
anzeigt) durch ein diskontinuierliches Übertragungsprotokoll, Discontinous
Transmission – DTX,
erfolgt, das den zugeteilten Kanal nicht völlig ausnutzt.
-
In
diesem Fall werden während
der zugeteilten Zeitfenster (die allerdings nicht verwendet wurden)
an das Mobiltelefon Daten im Paketmodus auf demselben Kanal übertragen.
Dasselbe würde
für den
CDMA-Modus gelten, in dem ganze Raster mit ihrer zugehörigen Codiersequenz
verwendet würden, um
Daten an ein Mobiltelefon zu übertragen,
wenn der entfernte Gesprächspartner
still ist.
-
Auf
diese Weise, indem insbesondere ein selbes Frequenzgesetz eingehalten
wird, wird sicher gestellt, dass während eines Rasters während der Sende-
oder Empfangszeiten das Mobiltelefon sich insbesondere im TDMA-Modus
nicht um Frequenzsprünge
zu kümmern
braucht. Es ist somit sofort verfügbar. Es ist nun möglich, Übertragungen
im Schaltungsmodus in einem Zeitfenster durchzuführen, dann Übertragungen im Paketmodus
in Zeitfenstern desselben Ranges in aufeinander folgenden Rastern.
Die erforderlichen Ausrüstungen
des Mobiltelefons sind nun nur sein einziger Sender-Empfänger, der
während
einer größeren Zahl
von Zeitfenstern ohne besondere Schwierigkeit funktioniert, und
eine komplementäre
Auswertungssoftware, um ein anderes Übertragungsprotokoll einzuhalten.
In der Praxis wird auf Grund der Ruhezeiten angenommen, dass die
Kommunikationen nur 60 % von der im Schaltungsmodus zugeteilten
Zeit verwenden. Ein großer Teil
der Daten kann somit während
dieser Ruhezeiten übertragen
werden.
-
Ferner
bleibt auf diese Weise, falls die übertragenen Signale von einer
selben BTS, Base Transceiver Station – Sende-Empfangs-Ausrüstung der Basisstation,
stammen, die Kanalcodierung dieselbe, so dass die Anpassung eines
Kanalfilters des Decoders des Mobiltelefons unmittelbar ist. Das
Mobiltelefon muss höchstens
von einem für
einen Schaltungsmodus reservierten Zeitfenster in ein für einen
Paketmodus reserviertes folgendes Zeitfenster oder umgekehrt, einen
Modus zur Bearbeitung der in jedem dieser Zeitfenster empfangenen
Informationen umschalten. Die im Schaltungsmodus empfangenen müssen einer
Bearbeitung entsprechend dem Schaltungsmodus unterzogen werden.
Die im Paketmodus empfangenen müssen
einer Bearbeitung entsprechend dem Paketmodus unterzogen werden.
-
In
der Praxis ist der Schaltungsmodus meistens ein Phoniemodus, er
könnte
aber auch ein Datenübertragungsmodus
sein. Der Paketübertragungsmodus
hingegen ist eher für
Datenübertragungen
reserviert, wie jene, die der Konsultation von Internet-Seiten entsprechen.
-
Die
Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Übertragung von Sprach- und Datensignalen
zwischen mindestens einem Mobiltelefon und einer Basisstation eines
Mobiltelefonnetzes, bei dem
- – akustische
Sprachsignale in erste elektrische Sprachsignale umgewandelt werden,
- – die
elektrischen Sprachsignale nach einem ersten Protokoll über einen Übertragungskanal übertragen
werden,
- – akustische
Ruhesignale in zweite elektrische Sprachsignale umgewandelt werden,
- – die
zweiten elektrischen Sprachsignale nach einem zweiten, vom ersten
Protokoll unterschiedlichen Protokoll, über denselben Übertragungskanal übertragen
werden,
dadurch gekennzeichnet, dass
- – gleichzeitig
mit den elektrischen Sprachsignalen elektrische Datensignale über denselben Übertragungskanal
nach einem dritten, von den beiden ersten Protokollen unterschiedlichen
Protokoll während Zeitfenstern übertragen
werden, die vom zweiten Protokoll freigelassen werden.
-
Die
Erfindung betrifft auch ein Mobiltelefon, umfassend in einem Speicher
ein erstes Programm für
die Umsetzung eines ersten Übertragungsprotokolls
für Sprachsignale
und ein zweites Programm für die
Umsetzung eines zweiten Übertragungsprotokolls
zur Übertragung
von Datensignalen, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Komparator
zum Vergleichen eines charakteristischen Teils eines empfangenen
Signals während
eines Übertragungsrasters
mit einem erwarteten Motiv und einen Schaltkreis umfasst, um das
erste oder das zweite Programm entsprechend einzusetzen, um einen
weiteren Teil des empfangenen Signals während desselben Übertragungsrasters
zu bearbeiten.
-
Die
Erfindung wird durch die Studie der nachfolgenden Beschreibung unter
Bezugnahme auf die begleitenden Figuren besser verständlich.
Diese haben nur hinweisenden und keineswegs einschränkenden
Charakter für
die Erfindung. Die Figuren zeigen:
-
1:
eine schematische Darstellung eines Kommunikationssystems zwischen
einer Basisstation und Mobiltelefonen, die für den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens
verwendet werden können;
-
2a und 2b:
Zeitdiagramme, die in einem Schaltungsmodus bzw. in einem Paketmodus verwendet
werden;
-
3 und 4:
schematische Darstellungen von Schaltungen des Mobiltelefons, um
in empfangenen bzw. gesendeten Signalen festzustellen, ob sie Sprach-
oder Datensignalen entsprechen, um an ihnen in dem Mobiltelefon
eine entsprechende Bearbeitung anzuwenden;
-
5:
eine Darstellung einer Verbesserung des Verfahrens bei der Herstellung
der Ruhezeiten in den Sprachsignalen.
-
1 zeigt
ein System, das für
den Einsatz des erfindungsgemäßen Kommunikationsverfahrens verwendet
werden kann. Dieses System umfasst Mobiltelefone 1 und 2,
die mit einer Basisstation 3 in Verbindung treten können, um
erste Sprachsignale und zweite Datensignale auszutauschen. Zur Vereinfachung
der Erklärung
wird in der Folge angenommen, wobei allerdings die umgekehrte Annahme
natürlich sehr
wohl möglich
ist, dass die ersten Signale im Schaltungsmodus geliefert werden
und dass sie Sprachsignale darstellen. Es wird auch angenommen,
dass die zweiten Signale im Paketmodus geliefert werden und dass
sie Datensignale darstellen. Sie ergeben sich beispielsweise aus
der Konsultation einer Internet-Seite.
Im Rahmen der Konsultation einer solchen Internet-Seite führt nämlich die
sporadische Übertragung
von Signalen dazu, dass eine große Informationsmenge während einer
kurzen Dauer übertragen
werden kann, gefolgt von einer relativ langen Dauer, während der
der Benutzer auf einem Bildschirm seines Mobiltelefons Bilder prüft, sie
sich aus der Konsultation ergeben. Während dieser relativ langen
Dauer wird kein Austausch unternommen.
-
Entsprechend 2a ist
bekannt, auf verschiedene Übertragungsprotokolle
zurückzugreifen, je
nachdem, ob ein Sprecher, der beim Senden ist, spricht oder still
ist. Ob er während
eines Rasters 4 spricht oder schweigt, im linken Teil der 2a zu
sehen, ihm wird ein Zeitfenster 5 zum Senden und ein Zeitfenster 6 zum
Empfangen zugeteilt. Der in diesen Fenstern 5 und 6 übertragene
Inhalt variiert jedoch je nachdem, ob der Sprecher spricht oder
still ist, oder ob sein entfernter Gesprächspartner spricht oder still ist.
-
2a zeigt
somit während
eines ersten Zeitraums 7 den Einsatz eines ersten Übertragungsprotokolls
zur Übertragung
der Sprachsignale zwischen dem Sprecher, der in das Telefon 1 spricht, und
seinem Gesprächspartner,
der ebenfalls spricht. Sie zeigt auch während eines zweiten Zeitraums 8, dessen
Dauer in einem Beispiel ein Vielfaches von 104 Rastern ist, den
Einsatz eines zweiten, geläufig so
genannten DTX-Protokolls.
Im Rahmen des GSM-Modus mit Rastern von 4,615 Millisekunden ist die
Dauer eines Zeitraums 8 somit durch Zeiträume von
0,5 Sekunden gestaffelt. Während
der Zeitdauern, wie beispielsweise 8, schweigt einer der
beiden Gesprächspartner
und verwendet das Zeitfenster 5 oder 6, das ihm
zugeteilt ist, nicht. Um eine Überlastung
des Netzes zu vermeiden und im Wesentlichen um eine Steuerung der
Autonomie der Mobiltelefone (die durch Batterien versorgt werden)
zu ermöglichen,
ist nach dem zweiten DTX-Protokoll vorgesehen, dass Signale des
Raumgeräusches,
das am Ort des Sprechers, der schweigt, erfasst wird, nicht mit demselben
Aufwand (mit ebenso vielen übertragenen
signifikanten Bits) übertragen
wird wie die nützlichen
Informationen.
-
In
dem Protokoll des Typs DTX ist die Durchgangsrate ausreichend, um
das Hintergrundgeräusch
zu codieren und es empfängerseitig
wieder herzustellen, ohne dass der Benutzer irgendeine Unterbrechung
bemerkt. Diese Wiederherstellung des Hintergrundgeräusches wird
auch Komfortgeräusch genannt.
Das DTX-Protokoll ermöglicht
es somit, zwischen einem Übertragungsmodus
von 260 Bis pro 20 Millisekunden und einem Übertragungsmodus von 260 Bits
pro 480 Millisekunden abzuwechseln. Der DTX-Mechanismus erfordert
die folgenden Funktionen: einen Stimmaktivitätsdetektor auf Senderseite, die
Bewertung des Hintergrundgeräusches
auf Senderseite, um die charakteristischen Parameter dieses Hintergrundgeräusches an
den Empfänger
zu übertragen,
und die empfängerseitige
Erzeugung des Komfortgeräusches
während
der Zeiträume,
in denen die Funkübertragung
unterbrochen ist. Wenn der Benutzer nicht spricht, überträgt das Mobiltelefon oder
die Basisstation so genannte SID-Raster (Silence Descriptor – Beschreibung
des Ruhezustandes). Eine Folge von SID-Rastern wird am Beginn jedes
Inaktivitätszeitraums übertragen,
und weitere werden dann regelmäßig zumindest
zweimal pro Sekunde während
der Inaktivitätszeiträume gesendet.
-
In
der Praxis umfasst ein Hyperraster von 104 Rastern 4 Gruppen zu
26 Rastern, wobei jede Gruppe von 26 Rastern eine erste Gruppe 9 zu 8 Rastern
umfasst, während
der die Eigenschaften des Geräusches übertragen
werden. Die Gruppe 9 dient dazu, die Informationen über das
Raumgeräusch
auf Seite des entfernten Sprechers aufzufrischen. Das Telefon 1 ist
normalerweise verpflichtet, die Raster der Gruppe 9 zu
empfangen. Zu Normalzeiten kann sich das Telefon 1 während der
anderen Raster des Hyperrasters zur Ruhe setzen. Auf die Gruppe 9 folgt eine
Untergruppe 10 von vier aufeinander folgenden Rastern,
die die Sprachsignale transportieren sollen, aber in der Praxis
transportieren sie nichts, wenn die Verbindung von Seiten des Senders
still ist.
-
Auf
die Untergruppe 10 folgt ein Zeitfenster in einem so genannten
SACCH-Raster, dessen Bedeutung Slow Associated Control Channel,
d.h. mit einem langsamen Verkehr verbundener Steuerkanal, ist. Während dieses
Zeitfensters übergibt
die Basisstation 3 dem Telefon 1 die Liste der benachbarten Basisstationen,
die das Telefon 1 zu überwachen
hat. Ebenfalls während
dieses Zeitfensters sendet das Telefon 1 zur Basisstation 3 Messinformationen
zurück,
die diese benachbarten Basisstationen betreffen und die es vorher
durchgeführt
hat. Diese Messungen sind im Wesentlichen Pegelmessungen des empfangenen
Signals.
-
Nach
dem Zeitfenster des Typs SACCH folgen drei Untergruppen von Rastern 11, 12,
und 13 desselben Typs wie die Untergruppe 10.
Eine Gruppe von 26 Rastern ist überdies
durch einen so genannten Idle-Raster beendet, was untätig bedeutet.
Während
eines Empfangszeitfensters dieses Idle-Rasters hat das Telefon 1 die
Aufgabe, Untersuchungen FCH, SCH bei benachbarten Basisstationen
anzustellen. Es muss die Ergebnisse daraus während des Zeitfensters SACCH
zurücksenden.
Nach einer ersten Gruppe 14 von 26 Rastern folgen in dem
Hyperraster 8 drei weitere Gruppen 15, 16 und 17 von
ebenfalls 26 Rastern. Diese Gruppen 15 bis 17 schlagen
natürlich
Raster desselben Typs wie jene der Gruppe 14 vor.
-
Erfindungsgemäß werden
die Zeitfenster dieser Untergruppen von Rastern 10 bis 13 und Gruppen 15 bis 17 verwendet,
um Daten zu übertragen.
Zu diesem Zweck sind zwei Schritte durchzuführen. Einerseits ist es erforderlich,
dass das Mobiltelefon die während
der Raster der Rasteruntergruppen 10 bis 13 in
den Fenstern 6 übertragenen
Signale empfängt
und decodiert, während
es normalerweise seinen Empfang hätte abschalten können. Dieses erste
Ergebnis wird erzielt, indem bewirkt wird, dass das Betriebssystem
des Telefons 1 feststellt, dass sich das Telefon 1 gleichzeitig
in Sprachkommunikation (weil eine Telefonkommunikation mit einem
Gesprächspartner
ausgetauscht wurde) und in Datenkommunikation (weil beispielsweise
eine Konsultation einer Internet-Seite vorgenommen wurde) befindet.
In diesem Fall versucht das Mobiltelefon, anstatt sich während der
Rastergruppen 10 bis 13 zur Ruhe zu setzen, die
während
aller Raster dieser Rastergruppen 14 bis 17 empfangenen
Signale zu decodieren.
-
Bei
der Erfindung erfolgt die Decodierung nach einem dritten Protokoll.
Vorzugsweise ist das dritte Protokoll ein Protokoll im Paketmodus,
insbesondere vom Typ GPRS, das mit der GSM-Norm vereinbar ist. Es
wäre allerdings
möglich,
Daten nach einem Schaltungsmodus zu entsenden. Unabhängig davon,
ob das Senden im Paketmodus oder im Schaltungsmodus erfolgt, ist
das dritte Protokoll andererseits durch das Telefon 1 in
den übertragenen Signalen
erkennbar, um es ihm zu ermöglichen,
entsprechend die Datensignale als Datensignale (und nicht als Sprachsignale)
zu decodieren.
-
Auf
bevorzugte Weise ist, um dieses Erkennen der Art der empfangenen
Signale durch das Telefon 1 zu ermöglichen, vorgesehen, dass während jedes
Zeitfensters 6 eine Lernsequenz 18 unterschiedlich
ist, je nachdem, ob die übertragenen
Bits Sprachen oder Daten entsprechen. Eine solche Lernsequenz 18 umfasst
im Falle der GSM-Norm 26 Bits, die von 5 Anfangsbits, 16 signifikanten
Bits und 5 Endbits gebildet ist.
-
Die
Funktion des Telefons 1 ist folgende. In 1 ist
eine Sende-Empfangsschaltung 19 des
Telefons 1 durch einen Bus 20 an einen Mikroprozessor 21 angeschlossen,
der ein allgemeines Steuerungsprogramm für das Telefon 1 einsetzt.
Dieses allgemeine Programm ist in einem Speicher 22 enthalten, der
auch an den Bus 20 angeschlossen ist. Der Bus 20 ist
auch an eine akustische Sende-Empfangsschaltung 23 angeschlossen,
die mit einem Mikrofon 24 und einem Lautsprecher 25 sowie
einer Tastatur 26 und einem Bildschirm 27 verbunden
ist. Die Tastatur 26 und der Bildschirm 27 können dazu
dienen, um Datensignale anzuzeigen oder zu bearbeiten, während das
Mikrofon 24 und der Lautsprecher 25 dazu dienen,
um akustische Sprachsignale zu bearbeiten. Der Speicher 22 umfasst
zusätzlich
zum Betriebssystem einen Parameterteil 28. In diesem Parameterteil
sind einerseits Informationen zum Frequenzgesetz, das insbesondere
die Frequenzbeweglichkeit ermöglicht,
und andererseits typische Sequenzen für signifikante Bits, die als
Lernsequenz zu verwenden sind, enthalten.
-
Zum
Zeitpunkt des Empfangs und der Decodierung führt das Telefon 1 einen
Vergleich durch, der schematisch durch einen Komparator 29 dargestellt ist,
um eine Lernsequenz SP, die in dem Speicher 22 gespeichert
ist und sich auf Sprachsignale bezieht, mit einer tatsächlich decodierten
Lernsequenz zu vergleichen. Wenn dieser Vergleich positiv ist, führt die
Vergleichsfunktion 29 zu einer Verwendung des Telefons 1 im
Schaltungsmodus. Die empfangenen Sprachsignale werden zum Lautsprecher 25 geleitet. Bei
der Verwendung des Standes der Technik werden die Signale, wenn
dieses Erkennen nicht stattfindet, nicht ausgewertet und somit nicht
zum Lautsprecher 25 übertragen.
-
Bei
der Erfindung wird die Vergleichsfunktion in einer Vergleichsfunktion 29 und 30 verdoppelt.
Die decodierte Lernsequenz 18 wird nun nicht mehr nur mit
einer Sequenz vergleichen, die einem Sprachübertragungsmodus entspricht,
sondern auch mit einer weiteren Sequenz SD, die ebenfalls im Vorhinein vereinbart
und für
einen Datenübertragungsmodus, vorzugsweise
in Paketen, repräsentativ
ist. Diese im Vorhinein vereinbarte Sequenz SD wird dem Telefon 1 insbesondere
dann mitgeteilt, wenn dieses einen Antrag auf Übertragung im Paketmodus entsendet. Die
Sprachsequenz SP unterscheidet sich von der Lernsequenz SD. Erfindungsgemäß umfassen
die zum Zeitpunkt der Raster 10 bis 13 und in
den Gruppen 15 bis 17 in den Zeitfenstern 6 (und
auf einer selben Frequenz, wie vom Telefon 1 erwartet)
gesendeten Signale im Mittelteil 18 eine durch einen Komparator 30 erkennbare
Lernsequenz. In diesem Fall erfolgt die Bearbeitung dieser Signale
auf entsprechende Weise.
-
Die
Vergleichsfunktionen 29 und 30 können nicht
gleichzeitig sein, da nur eine von ihnen zu Ende geführt wird,
und je nachdem, ob das Resultat der Decodierung der Entnahme einer
erwarteten Lernsequenz entspricht (beispielsweise der SP des Schaltungsmodus
zur Sprachübertragung),
wird dieser Modus festgehalten, wobei der andere Modus im Falle
eines Scheiterns des Vergleichs festgehalten wird.
-
4 zeigt
in aufsteigende Richtung die gleichzeitige Übertragung von Sprache und
Daten von dem Mobiltelefon 1. Der Sprecher des Telefons 1 spricht
somit während
eines Telefongesprächs
in das Mikrofon 24 bis zu einem Datum 31, dann
schweigt er und beginnt zu einem Datum 32 wieder zu sprechen. Der
Mikroprozessor 21, der das in dem Speicher 22 enthaltene
Programm ausführt,
setzt einen Vocoder 33 ein, der am Ausgang digitale Signale,
wie beispielsweise 34 erzeugt. Diese digitalen Signale
sind Ruhesignale zwischen den Daten 31 und 32.
Das Datum 31 ist gemäß dem vorher
Gesagten das Datum, zu dem der Detektor einer Sprachaktivität auf Senderseite
das Ende der Sprachaktivität
erfasst. Das Datum 32 ist jenes, zu dem er die Wiederaufnahme dieser
Sprachaktivität
erfasst. Dieser Aktivitätsdetektor
oder Vocoder 33 erzeugt somit Signale t31 und t32, die
für das
Senden von Daten geeignet sind.
-
Mit
der Tastatur 26 setzt der Benutzer Datenmeldungen zusammen.
Nach einer Verbesserung der Erfindung werden diese Datenmeldungen
vorher in einem Pufferspeicher 35 in aufeinander folgenden Speicherfeldern
mit Hilfe eines progressiven Schreibpointers 36 aufgezeichnet.
Um nun die Daten während
der Ruhezeiten zu senden, wird das Signal t31 verwendet, das die
Verfügbarkeit
des Sprachübertragungskanals
(da Ruhezeiten vorhanden sind) anzeigt, um Daten zu senden. Ein
Lesepointer 37, der durch das Signal t31 ausgelöst wird,
entnimmt nun die Daten aus dem Speicher 35 und überträgt sie an die
Sendeschaltung 19. Wenn das Signal t32 auftritt, wird der
Lesepointer 37 blockiert und die Sendevorrichtung 19 sendet
entsprechende Sprachsignale.
-
Um
die Basisstation 3 über
die Art der Signale, Sprach- oder Datensignale, die sie empfängt, zu informieren,
kann vorgesehen werden, dass der Vocoder 33 oder die Schreib- 36 oder
Lesepointer 37 mit Mechanismen zur Beifügung der entsprechenden Lernsequenzen,
die von einem Fall zum anderen unterschiedlich sind, verbunden sind.
Ganz allgemein ist in dem Telefon 1 das Auftreten von Ruhezeiten
zu erfassen, um die Daten zu übertragen.
-
1 zeigt,
dass die Basisstation 3 mit Schaltungen 3.1 BSC
Base Station Controller – Basisstationskontroller
verbunden ist, die in der Praxis die Steuerung der Ressourcen sowie
die anzuwendende Anzeige sicher stellen, damit die Mobiltelefone 1 und 2 jeweils
wissen, welche Signale, die sie betreffen, sie aus den Signalen,
die die anderen Mobiltelefone betreffen, entnehmen sollen. Die BSC-Schaltungen
befördern
gleichzeitig Signale, die von einem Telefonnetz vom Typ RTC, RNIS
oder dergleichen stammen.
-
Neben
den für
die Übertragung
im Schaltungsmodus erforderlichen Ausrüstungen sind gleichzeitig für die Übertragung
im Paketmodus erforderliche Ausrüstungen
vorhanden. Bei einer allgemeinen Ausrüstung werden so genannte PCU-Schaltungen 3.2,
Packet Control Unit – Paketkontrolleinheit,
verwendet, um die Datenpakete zu übertragen, die insbesondere
vom Internet stammen oder für
dieses bestimmt sind. Die PCU-Schaltungen spielen global dieselbe
Rolle wie die BSC-Schaltungen. Im Prinzip sind die BSC-Schaltungen
von den PCU-Schaltungen unabhängig.
Insbesondere die Mobiltelefone werden dazu veranlasst, unterschiedliche
Kanäle
zu verwenden, je nachdem, ob sie Sprache oder Daten austauschen sollen.
Bei der Erfindung wird die Tatsache genutzt, dass das Telefon 1 bereits
auf einem Kanal verhaftet ist, um vorzugsweise die Datenpakete auf
diesem selben Kanal zu senden; insbesondere auf derselben Frequenz
und insbesondere während
derselben Zeitfenster wie jene, die für die Sprachübertragung
dienen. Es wäre
allerdings möglich,
einen anderen Kanal mit einem anderen Frequenzgesetz für den Datenübertragungsmodus,
insbesondere im Paketmodus, vorzusehen. Bei der Erfindung wird allerdings
bevorzugt, denselben Kanal zu bewahren. Zu diesem Zweck kann vorgesehen
werden, dass die PCU-Schaltungen 39 vorher die BSC-Schaltungen befragen,
um zu erfahren, welcher Kanal ihnen vorgegeben wurde. Dann organisieren
die PCU-Schaltungen ihre Verteilung in Abhängigkeit von den Verfügbarkeiten
im Raster. Die PCU-Schaltungen brauchen nicht mit den BSC-Schaltungen 3.1 synchronisiert
zu werden. Ihre Zeitfenster des Ranges Null brauchen nicht gleichzeitig
erzeugt zu werden. Wenn keine Synchronisierung vorhanden ist, müssen allerdings
Zeitfenster in einem Modus erkundet werden, um ihnen einen entsprechenden
Rang im anderen Modus zu geben.
-
Falls
ein anderer Kanal angenommen wird, kann vorgesehen werden, wenn
ein weiters Mobiltelefon 2 mit der Basisstation 3 in
Verbindung steht und wenn der entfernte Gesprächspartner, der mit diesem
Telefon 2 kommuniziert, still ist, den absteigenden Übertragungskanal
dieses Mobiltelefons 2 zu verwenden, um Daten an das Telefon 1 zu übertragen.
Das Telefon 1 kann somit Daten auf seinem eigenen Empfangskanal
empfangen, wenn sein entfernter Gesprächspartner still ist, und Daten
auf dem Empfangskanal des Telefons 2 empfangen, wenn der entfernte
Gesprächspartner
dieses Telefons 2 still ist. Die Basisstation 3 kann
in diesem letztgenannten Fall an das Telefon 1 auf dem
Kanal des Telefons 1 die Sprachsignale übertragen, die vom Gesprächspartner
dieses Telefons 1 stammen, sofern dieser letztgenannte
spricht, und Datensignale auf dem absteigenden Kanal des Telefons 2 während anderer
Zeitfenster übertragen,
die zum Zeitfenster 6 und zum Zeitfenster 5 versetzt
sind.
-
In
jedem Fall umfassen die übertragenen
Datensignale entweder eine Kopfzeile, die ihr Erkennen als Datensignale
ermöglicht,
oder vorzugsweise erfindungsgemäß eine unterschiedliche
Lernsequenz, die die Protokolländerung
anzeigt.
-
Auf
Grund des Sendens im Paketmodus hören mehrere Benutzer übertragene
Pakete ab. Beispielsweise könnte
der Benutzer des Mobiltelefons 2 ebenfalls mit dem Internet
in Datenverbindung stehen. Um es nun dem Telefon 1 zu ermöglichen
zu erfahren, wer der Empfänger
der übertragenen
Datenpakete ist, und auf Grund des unvorhersehbaren Charakters des
Sendens dieser letztgenannten (sie werden während der Ruhezeiten der Kommunikation gesendet,
deren Verbreitung a priori zufällig
ist) sind zwei Lösungen
möglich.
Nach einer ersten Lösung kann
während
eines der nicht verwendeten Raster der Gruppen 10 ein Empfänger bezeichnet
werden. Als Variante sind in den für den Datenübertragungsmodus bestimmten
Sequenzen Lernsequenzen zu unterscheiden, die von dem Telefon 1 verwendet
werden können,
um Daten und Lernsequenzen zu empfangen, die von dem Mobiltelefon 2 verwendet
werden können,
um Daten zu empfangen. Bei der Decodierung verwendet nur jenes,
das seine Lernsequenz für
den Datenempfang erkennt, die Informationen.
-
Wenn
eine Basisstation nicht mit einem Telefon 1 in Verbindung
steht, kann sie dieses Telefon 1 jederzeit anrufen. Die
Rufsignale sind so genannte Paging-Signale. Diese Signale umfassen
das Anrufen des Telefons 1 auf einem so genannten Kanal PCH
Paging Channel. Die Basisstationen senden Paging-Datenblöcke, die
die Mobiltelefone regelmäßig abhören sollen,
um zu erfahren, ob sie vom Netz angerufen werden. Vorzugsweise sind
die Mobiltelefone in Paging-Gruppen verteilt, die unterschiedliche Paging-Blocksequenzen
abhören,
um eine Menge an optimierten eingehenden Anrufen zu erhalten. Bei der
Erfindung ist, wenn kein Paging-Signal gesendet werden muss, vorgesehen,
den Paging-Kanal für
die Datenübertragung
im Paketmodus zu verwenden.
-
5 zeigt
einen ergänzenden
Aspekt der Erfindung. In der Praxis sind die Sprachdaten nach einem
Sprachprotokoll in Blöcken
zusammengefasst, und das Senden eines Blocks ist auf 8 aufeinander folgende
Raster verteilt. Beispielsweise ist ein erster Sprachblock 38 in
Rastern 39 bis 46 verteilt. Ein zweiter Block 47 ist
unter denselben Bedingungen in den Blöcken 43 bis 46 und 48 bis 51 verteilt.
Wenn ein dritter Block 52 Ruhezeiten entspricht, sind die folgenden
Raster 53 bis 57 (sowie die acht folgenden Raster,
die der Gruppierung 9 von acht Rastern entsprechen, 2a)
zum Teil nicht genutzt, da nichts zu übertragen ist. In diesem Fall
können
die auf diese Weise frei gemachten halben Durchgangsraten für die Übertragung
der Daten verwendet werden. In diesem Fall muss allerdings die Decodierung
der Daten, auch wenn im Paketmodus gesendet, einer Decodierung unterzogen
werden, die der Decodierung der Sprachsignale entspricht, da die
Signale des dritten Blocks 52 sowie die SID-Signale nach
diesem Protokoll decodiert werden müssen.
-
Auf
Grund des unvorhersehbaren Charakters der Datenübertragung kann vorgesehen
werden, dass bei Nichtvorhandensein das vom Mobiltelefon angenommene Übertragungsprotokoll
das dritte Protokoll ist, das der Datenübertragung entspricht.