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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Multimodus-Funktelefon und insbesondere
auf ein Multimodus-Funktelefon und ein zugehöriges Verfahren, das für mehr als
ein System betriebsfähig ist.
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Über die
letzten zehn Jahre hat es ein rapides Wachstum beim Gebrauch und
der Verfügbarkeit von
Funktelefonsystemen gegeben. Als Teil dieses Wachstums haben sich
verschiedene Typen von Funktelefonsystemen entwickelt, die dem Benutzer eine
Vielzahl von Diensten, geographischer Abdeckung und Kosten bieten.
Viele dieser unterschiedlichen Funktelefonsysteme decken dasselbe
oder Teile desselben geographischen Gebiets wie andere ab.
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Typischerweise
arbeiten verschiedene Funksysteme bei verschiedenen Funkfrequenzen,
verwenden unterschiedliche Modulationstechniken, Signalisiertechniken
und innere Systemprotokolle. Somit ist ein Funktelefon, das für ein System
ausgelegt ist, im allgemeinen nicht fähig, mit einem anderen System
verwendet zu werden. Wenn somit ein Benutzer wünscht, Zugang zu mehr als einem
System zu haben, ist es notwendig, entweder mehr als ein Funktelefon
zu haben oder ein Funktelefon, das in mehr als einem System arbeiten
kann. Das Besitzen von mehr als einem Funktelefon ist für den Benutzer
unbequem. Bekannte Funktelefone, die in mehr als einem System arbeiten
können,
bestehen typischerweise aus nur wenig mehr als zwei getrennten Telefonen, die
in einem Gehäuse
kombiniert sind. Die Vorliebe für
das Arbeiten in einem speziellen System wird vom Benutzer definiert,
wie das im US-Patent mit der Nr. 4 989 230 beschrieben ist.
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Eine
speziell nützliche
und passende Umgebung für
Multimodus-Funktelefone
sind die neuerdings erhältlichen
zellularen und schnurlosen Telefonsysteme. Im Stand der Technik
werden schnurlose Telefone typischerweise daheim und im Büro verwendet,
um es dem Benutzer zu gestatten, Verbindungen an jedem Punkt im
ganzen Haus über
eine RF-Verbindung mit einer Heimatbasisstation, die sich im Haus
oder Büro
befindet, zu platzieren und zu empfangen. Solche schnurlosen Telefone
sind über die
Heimatbasisstation mit der Telefonlandleitung des Benutzers verbunden,
die wiederum mit dem öffentlichen
Telefonnetz (PSTN) verbunden ist. Weiterhin sind schnurlose Telefonsysteme
der zweiten Generation bekannt, wie CT-2 oder DECT, bei denen es sich
um digitale Systeme handelt. Solche CT-2 oder DECT Systeme erstrecken
sich jenseits des konventionellen Betriebs von schnurlosen Telefonen
im Haus, indem sie es dem Benutzer erlauben, eine RF-Verbindung
zwischen einem CT-2 oder DECT Funktelefon und einer Basisstation
an einem stärker öffentlich
zugänglichen
Ort, beispielsweise außerhalb
des Hauses des Benutzers, in einem Bahnhof, einer Einkaufspassage
oder einem Flughafen, zu errichten. Solche Basisstationen sind als
Telepoint-Basisstationen
bekannt und mit dem PSTN in praktisch derselben Weise wie Heimatbasisstationen
verbunden. Einige schnurlose Telefone und insbesondere DECT-Funktelefone
können
nun Verbindungen über Telepointbasisstationen
empfangen, wohingegen sie bisher diese nur platzieren konnten. Eine
Beschreibung eines solchen Systems kann man in der internationalen
PCT-Patentanmeldung WO 92/03006 finden. Somit ist ein Platzieren
und Empfangen von Verbindungen in schnurlosen Telefonsystemen, während man
geographisch herum streift, möglich.
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Schnurlose
Telefonsysteme sind jedoch Systeme mit geringer Leistung, und jede
Basisstation liefert Telekommunikationen nur innerhalb eines Radius von
150 Meter um die Basisstation in Abhängigkeit vom Terrain und menschlichen
Objekten, die die Signalisierung zwischen einem schnurlosen Telefon
und der Basisstation stören
könnten.
Solche Systeme werden im allgemeinen nur in Gebieten mit einer hohen
Benutzerdichte verwendet und neigen daher, auf städtische
Gebiete beschränkt
zu sein. Dies schränkt die
geographische Mobilität
eines Benutzers eines CT-2-, DECT- oder anderen schnurlosen Telefons klar
ein.
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Im
Stand der Technik gibt es sogenannte zellulare Funktelefonsysteme,
die Basisstationen aufweisen, die ein großes geographisches Gebiet (Zelle)
mit beispielsweise einem Durchmesser von 35 km abdecken. In städtischen
Gebieten, wo die Benutzerdichte hoch ist, sind die Zellen jedoch
viel kleiner und arbeiten mit geringeren Leistungen, um eine häufiger Wiedernutzung
zu erleichtern, um somit die Kommunikatianskanaldichte zu erhöhen.
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Zellulare
Systeme haben gegenüber
schnurlosen Systemen Vorteile, da sie es einem Benutzer ermöglichen,
Verbindungen über
ein großes
Gebiet zu platzieren und zu empfangen. Zusätzlich sind sie für die Verwendung
in sich bewegenden Fahrzeugen geeignet. Das ergibt sich daraus,
dass die zellularen Telefonsysteme hochentwickelte Übergabeprozeduren
aufweisen, um ein Umschalten zwischen den Zellen zu erleichtern,
wenn sich das Fahrzeug eines Benutzers von einer Zelle in einer
andere Zelle bewegt. Weiterhin sind die Zellen größer als
in schnurlosen Systemen und somit treten solche Übergaben weniger oft auf, sogar
dann wenn man sich in einem Fahrzeug bewegt. Dies gewährleistet
die Kontinuität
des Dienstes und ist insbesondere während einer Verbindung wichtig.
Die Kosten einer zellularen Telefonverbindung sind jedoch signifikant
höher als
die Kosten einer schnurlosen Telefonverbindung, da die schnurlosen
Telefonverbindungen mittels der Landleitungs-PSTN-Verbindung des
Benutzers durchgeführt werden
und dasselbe wie Landleitungsverbindungen kosten, während zellulare
Telefonverbindungen mittels teurer zellularer Basisstationen und
einer zellularen Vermittlungsausrüstung gemacht werden und viel mehr
als Landleitungstelefonverbindungen kosten.
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Damit
ein Benutzer sowohl das zellulare als auch das schnurlose Telefon
verwenden kann, werden das zellulare System und das schnurlose System vom
CCT auf ankommende Verbindungen überwacht und
das CCT tritt automatisch in einen von einem Benutzer definierten
bevorzugten Modus für
ein Antworten auf die ankommende Verbindung ein, wenn das System,
das diesem Modus entspricht, verfügbar ist. Beim Platzieren einer
Verbindung initiiert der Benutzer die Verbindung entweder als zellular
oder schnurlos, und das CCT stellt eine entsprechende Verbindung
her.
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Um
die verfügbaren
Funktelefonsysteme vollständig
zu nutzen, ist es wünschenswert,
dass eine Übergabe
zwischen den Systemen während
einer andauernden Verbindung auf einem speziellen System möglich ist.
Wie jedoch früher
erwähnt
wurde, sind unterschiedliche Funktelefonsysteme, beispielsweise
schnurlosen Telefonsysteme und zellulare Telefonsysteme, im allgemeinen
nicht kompatibel zueinander, und dies ergibt Probleme bei der Durchführung einer Übergabe
zwischen den Systemen. Insbesondere sind ihre Übergabeprozeduren unterschiedlich.
Beispielsweise wird in schnurlosen Telefonsystemen das Übergabeverfahren
gewöhnlicherweise
durch das Funktelefonendgerät
initiiert. In einem schnurlosen Telefonsystem tastet, wenn ein Schnurlostelefon
es als nötig
erachtet, von einer schnurlosen Basisstation zu einer anderen zu
wechseln, es sein Frequenzband ab und wählt die für die Übergabe passende Schnurlosbasisstation
aus. In den meisten zellularen Telefonsystemen wird jedoch die Übergabe
durch das Netzwerk des zellularen Telefonsystems gesteuert. Typischerweise überwacht ein
Zellularfunktelefon nur die Qualität der Funkverbindung und gibt
die überwachten
Ergebnisse an ein Netzwerk eines zellularen Systems. Eines der Netzwerkelemente,
beispielsweise eine zellulare Vermittlungsstelle, fällt eine
Entscheidung im Hinblick auf die Übergabe auf der Basis der erhaltenen
Information.
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Zusätzlich verwenden
die meisten existierenden zellularen Systeme eine Übergabesequenz „Unterbrechen
dann Herstellen",
in welche eine Kommunikation zwischen einem Funktelefon und dem Netzwerk über eine
erste Basisstation unter der Steuerung des Netzwerks unterbrochen
wird. Danach versucht das Netzwerk einen Kommunikationskanal mit
dem Funktelefon über
eine zweite Basisstation wieder zu öffnen. Ein solches System führt zu einer Sprachunterbrechung
und einem Verlust der Kommunikation, sollte es der zweiten Basisstation
nicht gelingen, eine Kommunikation mit dem Funktelefon zu errichten.
Solche Probleme werden verschlimmert, wenn eine ähnliche Übergabesequenz zwischen den
Systemen versucht wird.
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Eine
andere Schwierigkeit besteht darin, dass die Sprachkodierung/Sprachdekodierung
bei den jeweiligen Funktelefonsystemen unterschiedlich ist. Somit
sind die entsprechenden Sprachverzögerungen ebenfalls unterschiedlich,
was zu möglichen Diskontinuitäten während einer
versuchten Übergabe
zwischen den Systemen führt.
Zusätzlich
können die
Verkehrslenkungsverzögerungen
und die Audiopegel bei den jeweiligen Funktelefonsystemen unterschiedlich
sein. Dies könnte
zu einer Inter-Symbol-Interferenz, einer allgemeinen Interferenz,
unerwünschten
plötzlichen Änderungen
in den Audiopegeln und anderen ähnlichen
Verschlechterungen der Leistung führen.
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Weiterhin
ist es wahrscheinlich, dass während
einer versuchten Übergabe
zwischen den Systemen eine Signalisierungs- und Netzwerkverzögerung auftritt,
die größer als
die ist, die typischerweise bei einer Übergabe zwischen Zellen desselben
Funktelefonsystems erwartet werden kann.
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In
bekannten CCT-Einheiten, wie sie in der US-4,989,230 beschrieben
sind, muss der Benutzer einen Transfer einer Verbindung von einem
System zu einem anderen auswählen.
Dies bürdet
dem Benutzer eine Last auf, die er nicht zu haben wünscht oder
die er nicht erfüllen
kann, da es sein kann, dass die relative Qualität der Systeme ihm nicht bekannt ist.
Beispielsweise besteht einer der Nachteile des CCT, das in der
US 4,989,230 beschrieben
ist, darin, dass es sein kann, dass ein Benutzer nicht weiß, wann
sich ein Signal verschlechtert, bis es zu spät ist und die andauernde Verbindung
verloren geht. Beispielsweise wird eine visuelle Anzeige eines schlechten
Signals, die auf dem CCT angezeigt wird, durch einen Benutzer leicht übersehen,
da beim Gebrauch das CCT an der Seite des Kopfes des Benutzers platziert
wird und visuelle Anzeigen somit für den Benutzer nicht sichtbar
sein würden.
Andere Anzeigen, wie ein hörbarer
Ton oder ein Alarm, würden
die andauernde Verbindung des Benutzers stören und würden lästig und für den Benutzer irritierend
sein.
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Die
US 5,367,558 beschreibt
ein Verfahren eines Übergangs
zwischen einer zellularen Telefonverbindung und einer schnurlosen
Telefonverbindung. Wenn beispielsweise eine schnurlose Verbindung
im Gange ist, kann ein Benutzer einen Transfer der schnurlosen Verbindung
zum zellularen System wählen.
Wenn man annimmt, dass der andere Teilnehmer sich im Zustand „Warten
auf eine Verbindung (call waiting)" befindet, wird der Transfer versucht durch
das Verursachen einer anderen Verbindung auf dem zellularen System
und dem Warten, dass der angerufene Teilnehmer antwortet.
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Drucker
E.H. et al.: „Integration
of Mobile Satellite and Cellular Systems", Proceedings of the International Mobile
Satellite Conference, 16. Juni 1993 bis 18. Juni 1993, Seiten 119–124, XP000607473
beschreibt eine Übergabe
von einem Satelliten zu einem zellularen System und von einem zellularen
System zu einem Satelliten.
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Drucker
gibt an, dass es wünschenswert
sein kann, zu gewährleisten,
dass eine Mobilstation eine Satellitenabdeckung empfängt, bevor
eine Übergabe vom
zellularen System zum Satelliten versucht wird, und beschreibt ein
Verfahren zum Herausfinden der Qualität des Satellitensignals vor
der Übergabe.
Drucker gibt auch an, dass die Übergabe
vom Satelliten zum zellularen System wünschenswert sein kann, wenn
die Mobilstation in eine passende zellulare Abdeckung eintritt oder
wieder eintritt und beschreibt ein Verfahren des Herausfindens der
Qualität
eines zellularen Signals vor der Übergabe.
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Ein
erster Aspekt der Erfindung liefert ein Funktelefon, das für mehr als
ein Funktelefonsystem betriebsfähig
ist, wobei es Kommunikationsmittel umfasst, die jeweils mit jedem
der Funktelefonsysteme verbunden sind, und Steuermittel für das Steuern
der Kommunikationsmittel, wobei ein erstes Kommunikationsmittel
auf das Steuermittel anspricht, um automatisch eine Kommunikation
mit einem ersten Funktelefonsystem einzustellen, und ein zweites
Kommunikationsmittel im wesentlichen gleichzeitig auf das Steuermittel
anspricht, um automatisch eine Kommunikation mit einem zweiten Funktelefonsystem
aufzunehmen, um eine Übergabe
einer Verbindung vom ersten Funktelefonsystem zum zweiten Funktelefonsystem
zu bewirken, wobei das Funktelefon weiter Signalverarbeitungsmittel
umfasst, die ausgebildet sind, um eine plötzliche Änderung in den Audiosignalen
während
der Übergabe
zu verhindern.
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Ein
zweiter Aspekt der Erfindung liefert ein Verfahren zum Betreiben
eines Funktelefons für mehr
als ein Funktelefonsystem, umfassend das jeweilige Kommunizieren
mit jedem der Funktelefonsysteme, automatisches Einstellen der Kommunikation
mit einem ersten Funktelefonsystem und automatisches Aufnehmen der
Kommunikation mit einem zweiten Funktelefonsystem für das Bewirken
einer Übergabe
einer Verbindung zwischen jeweiligen Funktelefonsystemen, wobei
eine Signalverarbeitung verwendet wird, um eine plötzliche Änderung
in den Audiosignalen während
der Übergabe
zu verhindern.
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Die
Vorrichtung und das Verfahren gemäß der Erfindung haben den Vorteil,
dass eine Verbindung unter Verwendung des Funktelefonsystems, das
die höchste
Signalqualität
oder die geringsten Kosten aufweist, automatisch ausgeführt wird.
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Zusätzlich kann,
wenn eine Abdeckung eines aktuell verwendeten Funktelefonsystems
sich nicht in ein Gebiet erstreckt, in das sich ein Benutzer während einer
Verbindung bewegt, die Übergabe
zu einem Funktelefonsystem, das verfügbar ist, durchgeführt werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
sprechen die ersten und zweiten der Kommunikationsmittel auf die
Steuermittel an, um im wesentlichen gleichzeitig mit entsprechenden
Funksystemen während
der Übergabe
einer Verbindung vom ersten Funksystem zu einem zweiten Funksystem
zu kommunizieren, um mit den jeweiligen Funksystemen im wesentlichen
gleichzeitig während
der Übergabe
einer Verbindung vom ersten Funksystem zum zweiten Funksystem zu
kommunizieren. Dies hat den Vorteil, dass sich das Funktelefon in
Kommunikation mit mindestens einem der Funktelefonsysteme befindet,
um somit irgend einen Verlust der Verbindung oder Kommunikation
zu verhindern. Die Übergabe
kann geeignet durch das Funktelefon bewirkt werden, was die Verarbeitungsbelastungen
für die
Funktelefonsysteme reduziert. Wenn eine Übergabe nicht durchgeführt werden
kann, dann kann die Verbindung leicht mit dem ersten Funktelefonsystem
fortgesetzt werden, wohingegen wenn eine Kommunikation mit dem ersten
Funktelefonsystem eingestellt wurde, bevor eine Kommunikation mit
dem zweiten Funktelefonsystem hergestellt ist, die Verbindung mit
dem ersten Funktelefonsystem erneut hergestellt werden müsste.
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Typischerweise
werden sowohl Sprach- als auch Steuersignale während der Übergabe an die jeweiligen Funktelefonsysteme
kommuniziert.
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Hörbare Wirkungen,
verursacht durch die Differenzen bei den Verzögerungen oder der Ankunft der
Signale von den jeweiligen Funktelefonsystemen, können verhindert
werden durch das Summieren der Sprachdatenströme von den jeweiligen Funktelefonsystemen,
um einen einzigen Sprachdatenstrom zu bilden, wobei die jeweiligen
Sprachdatenströme
eine variierende Verstärkung
aufweisen, so dass ein erster Sprachdatenstrom eine zunehmende Dämpfung erfährt und
ein zweiten Sprachdatenstrom eine zunehmende Verstärkung erfährt, während der Übergabe
einer Verbindung vom ersten Funktelefonsystem zum zweiten Funksystem.
Ein Filter mit finiter Impulsantwort (Finite Impulse Response, FIR)
kann die kombinierten Sprachdatenströme filtern, um jegliche hörbare Diskontinuitäten zu verhindern.
Dies führt
dazu, dass das hörbare
Sprachsignal im wesentlichen kontinuierlich erscheint und führt zu einer qualitätsvollen
Sprache.
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Das
Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung sind leicht
auf kombinierte zellulare und schnurlose Telefone, insbesondere
auf GSM- und DECT-Telefone anwendbar.
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Spezifische
Ausführungsformen
der Erfindung werden nun nur beispielhaft und unter Bezug auf die
Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
ein Blockdiagramm eines zellularen schnurlosen Telefonsystems, das
die vorliegende Erfindung verkörpert;
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2 ist
ein Blockdiagramm eines zellularen schnurlosen Telefons, das die
vorliegende Erfindung verkörpert;
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3 ist
ein Blockdiagramm eines kombinierten DECT/GSM-Netzwerks.
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4 ist
ein Schaltungsdiagramm einer ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung;
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5 ist
ein detaillierteres Schaltungsdiagramm der Ausführungsform der 4;
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6 zeigt
ein Filter mit einer endlichen Impulsantwort;
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7 ist
ein Schaltungsdiagramm einer zweiten Ausführungsform gemäß der Erfindung;
und
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8 ist
eine detailliertere Schaltung der Ausführungsform der 7.
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1 zeigt
ein Blockdiagramm eines zellularen, schnurlosen Telefonsystems 100,
das die vorliegende Erfindung verkörpert. Das System umfasst ein öffentliches
Telefonnetz (PSTN) 117, das mit Landverbindungen mit Schnurlosbasisstationen 114, 116 und 118 verbunden
ist, die jeweilige Landverbindungstelefonnummern aufweisen, und
in einem Bürogebäude 110,
einem Haus 120 oder irgend einem anderen geographischen
Ort angeordnet sind.
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Die
Schnurlosbasisstationen 114, 116 und 118 kommunizieren
mit dem zellularen, schnurlosen Telefon (CCT) 200 über Antennen 112, 119 und 122. Die
Antennen 112, 119 und 122 können als
irgend eine Sorte geeigneter Antennen, wie als eine Peitschenantenne,
eine Wendelantenne oder eine Leiterplattenantenne, implementiert
werden. Die Schnurlosbasisstationen 114 und 116 können eine
konventionelle Schnurlosbasisstation sein. Die Schnurrlosbasisstation 118 ist
eine öffentliche
Basisstation, und solche Basisstationen können in einem städtischen Gebiet
oder einem öffentlichen
Gebiet, wie einem Bahnhof, einem Einkaufzentrum oder einem Flughafen,
angeordnet sein, um einen gemeinsamen Telefondienst für CCTs 200 zu
liefern. In einem solchen Fall kann die Schnurlosbasisstation 118 zusätzliche Ausrüstung, die
man gewöhnlicherweise
in konventionellen Basisstationen nicht findet, für das Berechnen
der Verbindungen auf eine Telefonnummer des CCT 200 umfassen.
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Auch
durch Landverbindungsleitungen mit dem PSTN 117 verbunden
ist das Mobilvermittlungszentrum (MSC) 138, das mit Basisstationssteuerung(en)
(BSC) 136 für
das Steuern der Zellularbasisstation(en) 130 verbunden
ist. Die Zellularbasisstation 130 umfasst sowohl eine Empfangsantenne 132 als
auch eine Sendeantenne 134 für das Kommunizieren mit den
CCTs 200.
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Das
CCT 200 kann eine mobile Einheit, die in einem Fahrzeug
installiert ist, eine so genannte transportable Einheit oder eine
in der Hand haltbare, tragbare Einheit sein. Das CCT 200 umfasst
eine Antenne 228 für
die schnurlose Kommunikation und eine Antenne 238 für die zellulare
Kommunikation. Das CCT 200 kann alternativ eine einzige
Antenne 238 sowohl für
die zellulare als auch die schnurlose Kommunikation umfassen, die
so angeordnet ist, wie das in 2 durch
die gestrichelte Linie 272 gezeigt ist. Typischerweise
arbeiten in Großbritannien schnurlose
Telefonsysteme in Frequenzbändern
bei 49 MHz (CT0), 860 MHz (CT2) und 1880–1900 MHz (DECT) und zellulare
Telefonsysteme in den Frequenzbändern
890–905
MHz und 935–950
MHz (TACS), 905–915
MHz und 950–960
MHz (GSM) oder 1800 MHz (DCS).
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2 zeigt
ein detailliertes Blockdiagramm einer Ausführungsform eines CCT 200 gemäß der vorliegenden
Erfindung. Das CCT 200 umfasst einen zellularen Telefontransceiver 230 und
eine Antenne 238, einen schnurlosen Telefontransceiver 220 und eine
Antenne 228, einen Mikroprozessor 210, ein Tastenfeld 201,
eine Anzeige 205, einen Audioschalter 260, ein
Mikrofon 261 und einen Lautsprecher 262. Das Mikrofon 261,
der Lautsprecher 262 und das Tastenfeld 201 können alternativ
in einem Handapparat getrennt vom Rest des CCT 200 angeordnet sein.
Eine alternative Ausführungsform
ist durch die gestrichelte Linie 272 gezeigt, in welcher
der Schnurlostransceiver 220 und der Zellulartransceiver 230 mit
einer einzigen Antenne 238 mittels Bandpassfilter (BPF) 270 beziehungsweise
BPF 271 verbunden sein kann. Der Schnurlostelefontransceiver 220 kann irgend
ein konventioneller Schnurlostransceiver sein. Es würde jedoch
vorteilhaft sein, wenn der Schnurlostelefontransceiver 220 einer
gemeinsamen Luftschnittstelle für
schnurlose Telefone entspricht, da dies ein Umherwandern des CCT 200 zwischen
verschiedenen schnurlosen Systemen erleichtern würde. Ein Beispiel einer solchen
Schnittstelle ist die neulich eingeführte gemeinsame Luftschnittstelle CAI
für schnurlose
CT2-Systeme. Der Zellulartransceiver 230 kann ebenso irgend
ein konventioneller Zellulartransceiver sein. Das Tastenfeld 201, der
Mikroprozessor 210, die Anzeige 205 und dergleichen kann
von irgend einem erhältlichen
Typ sein und verbunden und angeordnet, um im CCT 200 zu
arbeiten. Der Mikroprozessor 210 umfasst ein Dienstverfügbarkeitsregister
(Service Available Register, SAR) 211 für das Speichern, welche Funksysteme
für das CCT 200 aktuell
verfügbar
sind.
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Der
in 2 dargestellte Mikroprozessor ist ausgelegt, um
das CCT 200 als ein schnurloses Telefon, ein zellulares
Telefon oder ein zellulares, schnurloses Telefon zu steuern. Somit
kann das CCT 200, so weit wie der Benutzer betroffen ist,
gleichzeitig als ein zellulares Telefon und ein schnurloses Telefon
arbeiten. Für
den Zweck der Erläuterung
und der Klarheit sollte angemerkt werden, dass das CCT 200 so
ausgelegt werden kann, dass die zellularen und schnurlosen Operationen
zur selben Zeit ablaufen. Alternativ können, wenn die Komponenten
von den zellularen und schnurlosen Teilen gemeinsam verwendet werden,
die zellularen und schnurlosen Operationen zu verschiednen Zeiten
ausgeführt
werden, obwohl dies bei einer Geschwindigkeit erfolgen würde, die
ausreichend ist, dass es vom Benutzer nicht bemerkt werden kann,
und somit als eine gleichzeitige Operation erscheinen würde.
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Beim
Betrieb als schnurloses Telefon aktivieren Steuersignale vom Mikroprozessor 210 den Schnurlosempfänger 221 und
den Schnurlossender 222. Der Mikroprozessor 210 überwacht
auch Signale vom Schnurlosempfänger 221,
die die Stärke
des empfangenen Signals anzeigen und um Empfangsdaten zu detektieren,
und vom Schnurlossender 22 für das Senden von Sendedaten.
Zusätzlich überwacht
der Mikroprozessor 210 Steuersignale vom Schnurlostransceiver 220 für das Detektieren
von ankommenden Verbindungen (Läuten),
Sicherheitskodes und Sendeinformation, die für das schnurlose System relevant
sind, und für
das Senden von Wählinformation.
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Der
Mikroprozessor 210 steuert das CCT 200 in ähnlicher
Weise, wenn es als ein zellulares Telefon arbeitet, aber passend
modifiziert für
die Signalisierungsprotokolle und Datenverschlüsselung, die im zellularen
System verwendet wird. Die Signalisierungsprotokolle, die Datenverschlüsselungstechniken
und dergleichen, die in den jeweiligen Telefonsystemen verwendet
werden, sind aus dem Stand der Technik wohl bekannt, und der Mikroprozessor kann
ausgelegt werden, um in einer bekannten Weise die Steuerung der
Signale in solchen Systemen zu bewirken.
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Der
Audioschalter 260 wird durch den Mikroprozessor 210 gesteuert,
um den Schnurlosaudiokanal 240 oder den Zellularaudiokanal 250 mit
dem Mikrofon 261 und dem Lautsprecher 262 in passender Weise
zu verbinden.
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Der
Betrieb eines CCT 200 ist im Detail in der parallelen britischen
Patentanmeldung Nr. 9326189.9 beschrieben. Kurz gesagt, das CCT 200 überwacht
die Funksystemverfügbarkeit
und registriert sich bei einem Funksystem (bekannt als das bevorzugte
System), das ein gewisses vorbestimmtes Kriterium oder gewisse vorbestimmte
Kriterien, wie Kosten pro Verbindung, Bitfehlerrate oder dergleichen,
erfüllt.
Das CCT 200 führt
kontinuierliche eine Überwachung
auf die Funksystemverfügbarkeit durch
und wählt
automatisch Funksysteme gemäß dem vorher
erwähnten
Kriterium oder den vorher erwähnten
Kriterien aus oder wählt
diese wieder aus. Durch die automatische Auswahl und Wiederauswahl
der Funksysteme existiert die Möglichkeit,
dass ein neues oder anderes Funksystem während einer Verbindung ausgewählt wird,
was eine Übergabe
der Verbindung zwischen dem ursprünglichen Funksystem und dem
neuen oder anderen Funksystem erfordert, wie das vorher zusammen
mit den auftretenden Problemen diskutiert wurde.
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Damit
eine effiziente und effektive Übergabe zwischen
Systemen möglich
ist, ist es wünschenswert,
dass die verschiedenen Systeme miteinander verbunden sind, um so
Kenntnis des geographischen Orts oder des Systemorts eines speziellen
CCT 200 zu haben. In einem solchen verbunden System könnte eine
Verbindung, die von einem nicht bevorzugten System ausgeht, automatisch
umgeleitet und an das bevorzugte System übergeben werden.
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Ein
Funktelefon und Funksysteme, die für einen solchen Betrieb geeignet
sind, würden
ein kombiniertes GSM/DECT CCT 200 sein, die in einer Umgebung
betriebsfähig
sind, in der sowohl GSM als auch DECT einzeln oder gleichzeitig
verfügbar
sind. Im GSM-System sind die zellularen Basisstationen 130 mit
den Mobilvermittlungszentren (MSCs) 138 verbunden, die
selber wieder mit anderen MSCs, dem PSTN 117 (wie in 1 gezeigt),
das das dienstintegrierende digitale Netzwerk (ISDN) einschließt, oder
dergleichen verbunden sein können. Das
MSC 138 ist auch mit einem Besucherregister (Visitor Location
Register, VLR) 137 verbunden, das eine Datenbank von GSM-Teilnehmerdateien
von GSM-Teilnehmern ist, die das Gebiet des MSC 138, zu
dem das VLR gehört,
besuchen. Das MSC 138 hat auch ein Heimatregister (Home
Location Register, HLR) 139, welches eine Datenbank aller
Teilnehmer, die das spezielle MSC 138 als ihr Heimat-MSC
haben, ist. Das MSC 138 ist auch mit anderen Elementen
des GSM-Netzwerks, wie einem Authentifizierungszentrum (Authentication
Centre, AC) und einem Ausrüstungsidentifizierungsregister
(Equipment Identity Register, EIR) verbunden. Eine detailliertere Beschreibung
des GSM-Systems kann man in einem Buch finden mit dem Titel „The GSM
system for mobile communications",
M. Mouly und M. Pautet, Palaiseau, Frankreich, ISBN: 2 9507190-0-7.
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Ein
zellulares Telefon oder das CCT 200, das in einem MSC-Gebiet arbeitet,
kommuniziert mit dem MSC über
eine Basisstation, um sein Vorhandensein im geographischen Gebiet,
das dem speziellen MSC zugewiesen ist, zu registrieren. Eine solche
Registrierung kann durch ein Dualsystem GSM/DECT CCT 200 ausgeführt werden,
während
es die Verfügbarkeit
des GSM-Systems überwacht.
Somit würde
der Ort eines CCT 200 Telefons innerhalb des GSM-Systems
bekannt sein. Da das MSC 138 mit dem PSTN 117 verbunden
ist, kann der Ort eines CCT 200 im GSM-System auch dem
DECT-System bekannt sein, da das System mit dem DECT über die
Landverbindungsleitung des PSTN-Systems verbunden ist. DECT-Telefone
sind zusammen mit Telefonen des CT-2-Typs fähig, über öffentliche Basisstationen als auch
Hausbasisstationen angerufen zu werden. Somit muss die Kenntnis
des Orts eines DECT- oder CT-2-Telefons dem relevanten schnurlosen
System zugänglich
sein. Ein Beispiel eines solchen schnurlosen Telefonsystems ist
in der internationalen Anmeldung Nr. WO 92/03006 beschrieben. Im
schnurlosen System, das in der WO 92/03006 beschrieben ist führt ein
schnurloses Telefon eine Vorregistrierung mit einer Schnurlosbasisstation
durch, die einem Netzwerksteuerzentrum (das mit dem PSTN verbunden
ist) den Ort des schnurlosen Telefons anzeigt. Ein kombiniertes
GSM/DECT CCT 200 kann die Vorregistrierung während der Überwachung
der Verfügbarkeit
der GSM- und DECT-Systeme ausführen.
Da das Netzwerksteuerzentrum (zentral gesteuerter fester Teil (Central
Control Fixed Part, CCFP) des schnurlosen Systems (DECT) mit dem
PSTN verbunden ist, und da das PSTN wiederum mit dem MSC des GSM-Systems
verbunden ist, haben sowohl das Netzwerksteuerzentrum als auch das
MSC Zugang zum Verbleib der jeweiligen GSM- und DECT-Telefonnummern.
Die Signalisierung zwischen dem Netzwerksteuerzentrum des schnurlosen
Systems und dem MSC müsste
jedoch sehr schnell sein und sie müsste das ISDN des PSTN verwenden.
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Ein
alternatives kombiniertes GSM/DECT-System ist schematisch in 3 gezeigt.
In diesem System im Gebiet jedes GSM MSC 138 gibt es eine
Anzahl von zentral gesteuerten festen Teilen (CCFP) 505.
Jedes CCFP 505 steuert eine Anzahl von Schnurlosbasisstationen,
die als feste Funkteile (Radio Fixed Parts, RFP) 510 im DECT-System
bekannt sind, und ist direkt mit seinem lokalen MSC 138 verbunden.
Solche direkten Verbindungen 530 können über eine Landleitung oder vorzugsweise
durch Funkkommunikation mit Sichtverbindung erfolgen. Die RFPs 510 und
der CCFP 505 können
ein öffentliches
DECT-System in einem Flughafen oder dergleichen umfassen, oder sie
können ein
auf einem privaten Büro
basierendes DECT-System umfassen. Der Zugang zum PSTN vom DECT-System
erfolgt dann über
das MSC 138 des GSM-Systems. Verbindungen, die vom DECT
zum PSTN und umgekehrt über
das MSC 138 hergestellt werden, würden nicht mehr teuerer als
andere nicht zellulare/GSM-Verbindungen sein, da die komplexe Vermittlung
und die Übergabeprotokolle,
die für
das GSM benötigt
werden, nicht notwendig sind. Das MSC 138 kann auch mit
Basisstationssteuerungen (BSCs) 520 verbunden sein, die
wiederum mit Basistransceiverstationen (BTS) 515, die einen
Teil des konventionellen GSM-Systems bilden, verbunden sind und
diese steuern.
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Die
direkte Verbindung 530 zwischen dem CCFP 505 und
dem MSC 138 weist eine Informationsbandbreite von typischerweise
2 Mbit/s auf. Eine solche Bandbreite kann die notwendigen Steuersignale
zwischen dem MSC 138 und dem CCFP 505 übertragen,
um einen automatischen Funkruf (paging) zwischen den Systemen und
eine Übergabe zwischen
den Systemen zu erleichtern. Weiterhin kann der CCFP 505 des
DECT-Systems Zugang zum VLR 137, dem HLR 139,
dem AC und dem EIR des MSC 138 über die direkte Verbindung 530 haben.
Somit kann jeder CCFP 505 die Aufenthaltsorte der anderen
Funktelefone überwachen
und er kann auch die Sicherheitsprüfungen, die vom GSM-System
geliefert werden, verwenden, um die Funktelefone, die im DECT-System
eingeloggt sind, zu überwachen.
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Ein
CCT 200 gemäß der vorliegenden
Erfindung und das als ein GSM/DECT CCT 200 in jeder GSM/DECT
Umgebung arbeitet, wie das oben beschrieben ist, kann sich bei dem
System registrieren, das die Kriterien für das Betreiben des CCT 200 in
einem speziellen System erfüllt.
Alternativ kann sich das CCT bei beiden Systemen registrieren, aber
vorzugsweise nur in einem von ihnen arbeiten. Somit wird eine Verbindung,
die von irgend einem speziellen System ausgeht, über das MSC, PSTN und das Netzwerksteuerzentrum
passend zum System, auf dem das gerufene CCT 200 registriert
ist, oder zum System, für
das das gerufene CCT 200 eine Vorliebe angezeigt hat, gelenkt
werden.
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Zusätzlich wird
die Kenntnis des Orts der CCTs 200 zwischen den Systemen
eine Übergabe während Verbindungen
erleichtern. Wenn beispielsweise ein CCT 200, das sich
in einer Verbindung auf einem nicht bevorzugten System befindet,
in das Dienstgebiet eines bevorzugten System eintritt, dann kann
sich das CCT 200 beim bevorzugten System registrieren und
dem System-MSC oder dem Netzwerksteuerzentrum anzeigen, dass es
ein bevorzugtes System ist. Dann kann das MSC oder das Netzwerksteuerzentrum
des bevorzugten Systems mit dem MSC oder dem Netzwerksteuerzentrum
des nicht bevorzugten Systems kommunizieren und es anweisen, die
Verbindung an das bevorzugte System zu übergeben.
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Eine
Vorrichtung und ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
liefern eine automatische Verbindungsübergabe zwischen Systemen unter Verwendung
einer sogenannten nahtlosen Übergabe (keine
Unterbrechung, dann durchführen)
oder einer nicht nahtlosen Übergabe
(unterbrechen, dann durchführen).
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Bei
der nahtlosen Übergabe
wird eine Verbindung zu einem neuen Funktelefonsystem hergestellt,
bevor die existierende Verbindung mit dem alten System unterbrochen
wird. Dies wird in einem CCT 200 erleichtert, das einen
unabhängig
operierenden DECT- und GSM-Transceiverabschnitt 220, 230 aufweist.
Dies kann entweder vom CCT 200 initiiert und gesteuert
werden oder vom Netzwerk initiiert und gesteuert werden. Sogar wenn
die jeweiligen DECT- und GSM-Transceiverabschnitte 220, 230 gemeinsame
Komponenten aufweisen, kann durch das unterbrechende Betreiben der
jeweiligen Transceiver so schnell, dass der Betrieb in jedem System
im Effekt kontinuierlich ist, ein gleichzeitiger Betrieb in beiden
Systemen effektiv erzielt werden.
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Die
Schritte während
einer nahtlosen Übergabe,
die vom CCT 200 initiiert und gesteuert wird, werden unten
angegeben:
- i) das CCT 200 entscheidet
oder wird vom System benachrichtigt, dass eine Übergabe an ein anderes System
erforderlich ist;
- ii) das CCT 200 errichtet eine Verbindung mit einem
neuen System, vorausgesetzt, dass ein solches neues System verfügbar ist;
- iii) Probleme einer „doppelten
Verbindung", verursacht
durch Sprachdaten bei verschiedenen Raten, Verzögerungen oder Kodes, werden
während der „doppelten
Verbindung" berücksichtigt;
- iv) das CCT 200 hält
beide Verbindungen für
eine Zeitdauer aufrecht, um die Qualität der beiden Verbindungen zu überwachen;
- v) das CCT 200 löst
die eine oder die andere Verbindung in Abhängigkeit von ihrer Qualität aus; und
- vi) die Übergabe
ist vollendet.
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Wenn
die Qualität
der neuen Verbindung schlecht ist, sollte das CCT 200 die
Option haben, keine Übergabe
zu diesem neuen System durchzuführen.
Typischerweise wird jedoch das CCT 200 die Qualität der Kommunikationen
mit den jeweiligen Systemen kennen und wird eine Übergabe
nur versuchen, wenn die Kommunikation mit dem neuen System gut werden
wird.
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Die
Probleme, die als Teil iii) oben erwähnt wurden, kommen daher, da
es im GSM-System beispielsweise gibt:
- i) eine
20 ms Verzögerung
zwischen Sprachrahmen;
- ii) eine endlichte Zeit, um die Sprache zu kodieren/dekodieren
(~ 5 ms);
- iii) eine Verzögerung
durch das Verschachteln/Entschachteln (~ 74 ms);
- iv) eine Kanalkodierungsverzögerung;
und
- v) eine TDMA-Rahmenverzögerung
(3,615 ms), die eine gesamte Verzögerung in der Größenordnung
einiger Hundert Millisekunden ergibt.
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In
einem DECT-System gibt es jedoch beispielsweise eine viel kürzere Verzögerung von
10 ms, verursacht durch die Verzögerung
zwischen Rahmen.
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Somit
werden beispielsweise bei einer Übergabe
von einem GSM-Netzwerk
zu einem DECT-Netzwerk Sprachabtastungen versäumt und eine Form einer Interpolation
vom DECT-Sprachdatenstrom zum GSM-Sprachdatenstrom oder eine Extrapolation
vom GSM-Sprachdatenstrom
zum DECT-Sprachdatenstrom ist erforderlich. Andererseits gibt es
bei einer Übergabe
von einem DECT-Netzwerk
zu einem GSM-Netzwerk eine Wiederholung von Sprachabtastungen, und
somit ist es notwendig:
- i) eine solche Wiederholung
zu akzeptieren;
- ii) wiederholte Sprache zu unterdrücken, oder
- iii) eine zunehmende Verzögerungsdauer
während
der Übergabe
einzuschieben, das ist den DECT-Sprachdatenstrom zu verlangsamen,
um eine Verzögerung äquivalent
zu der im GSM-System
aufzubauen.
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4 zeigt
eine relativ einfache Signalverarbeitungsschaltung für eine Sprachübergabe
zwischen einem GSM- und einem DECT-Netzwerk. Ein detaillierteres
Beispiel einer Signalverarbeitungsschaltung ist in 5 gezeigt,
und ein Beispiel eines Filters mit endlicher Impulsantwort (FIR-Filter)
ist in 6 gezeigt.
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Sprachsignale
von den GSM- und DECT-Netzwerken werden in den jeweiligen Kodierern-Dekodierern 401 und 402 dekodiert.
Die Ausgangssignale der Kodierer-Dekodierer 401 und 402 werden
in jeweiligen variable Verstärkungselemente 501 und 502 eingegeben.
Die Ausgangssignale der variablen Verstärkungselemente 501 und 502 werden
im Summationselement 503 kombiniert und in den PCM-Kodierer-Dekodierer 505 direkt
oder über ein
Tiefpassfilter 504 eingegeben. Während einer Übergabe
wird die Verstärkung
der Sprachdatensignale vom Kodierer-Dekodierer, die dem aktuellen Funknetzwerk
entsprechen, erniedrigt, während
die Verstärkung
der Sprachsignale vom Kodierer-Dekodierer, die dem gewünschten
Funktelefonnetzwerk entsprechen, erhöht wird. Es wird eine im wesentliches
konstantes Tonlautstärke
durch dieses System aufrecht gehalten, um eine Verbindungslösung und eine
Irritierung durch Lautstärkeänderungen
beim Benutzer zu verhindern. Das Summierelement 504 addiert
die zwei passend verstärkten
Sprachdatenströme
zusammen, um ein einziges Sprachdatensignal zu bilden.
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Der
Tiefpassfilter 504, der im Detail in 6 gezeigt
ist, wird verwendet, um zu gewährleisten, dass
keine störenden
Effekte durch Diskontinuitäten bei
der Übergabe
vom Benutzer beobachtet werden können.
Dieses Filter kann für
den Nicht-Übergabe-Betrieb
abgeschaltet werden, 506. Zusätzlich können die Filterkoeffizienten
oder Gewichte 601 während
des Übergabeverfahrens
variiert werden.
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Das
FIR-Filter kann durch wohl bekannte Techniken implementiert werden,
die die Zeitverzögerungen
T, die Anzahl von Anzapfungen und die Wichtungskoeffizienten ai, die erforderlich sind, um eine analoge
Filterantwort in eine digitale Filterantwort umzuwandeln und die
analoge Filterantwort digital zu implementieren, berechnen.
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Wahlweise
kann der DECT-Sprachdatenstrom unter Verwendung einer Schaltung,
wie sie in 7 gezeigt ist, in einer Verzögerung gehalten
werden. Die erforderliche Verzögerung kann
durch das CCT 200 oder das jeweilige Netzwerk, das die Übergabe
handhabt, das die verschiedenen Systemverzögerungen kennt, vorhergesagt
werden. Die Verzögerung
kann auch durch das CCT 200 oder das Netzwerk durch das
Korrelieren der jeweiligen Systemsprachströme berechnet werden. Die Verzögerung kann
bei ihrem Maximumwert oder dem Wert des schlimmsten Falls während der Übergabe
gehalten werden, bis die Übergabe
vollendet ist, oder die Verzögerung
kann durch fehlende Sprachabtastungen während der Übergabe langsam reduziert werden, um
die Wahrnehmung der Verzögerung
für den
Benutzer zu reduzieren.
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Die
fehlenden Sprachrahmen können
auch heraus gelassen werden, da die Verzögerungen zwischen Sprachdaten
von jeweiligen Systemen bekannt sind oder durch eine Kreuzkorrelation
der zwei Sprachdatenströme
geschätzt
werden können.
Dies bewirkt jedoch leicht eine nicht akzeptable Verschlechterung
im hörbaren
Signal für
den Benutzer.
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Um
bei einer Übergabe
vom DECT zum GSM die zusätzlichen
Sprachdaten zu berücksichtigen,
kann wieder die Schaltung, wie sie in 7 und im
Detail in 8 gezeigt ist, verwendet werden.
In diesem Fall wird die Verzögerung
langsam in den DECT-Sprachdatenstrom während der Periode eingeschoben,
zu der die Verbindung zu beiden Systemen hergestellt wurde und beide
Sprachdatenströme vorhanden
sind. Wiederum kann die Verzögerung
im DECT-Sprachdatenstrom erhöht
werden durch das Auslassen von Sprachabtastungen oder das Wiederholen
von Abtastungen, bis die Korrelation mit dem GSM-Sprachdatenstrom erzielt wird, wobei
an diesem Punkt die Übergabe
vollendet ist. Die Zeitbasis der DECT-Abtastungen wird variiert,
um eine Synchronisation mit den GSM-Daten zu erreichen. Dieses Verfahren
wird während
der Übergabeperiode ausgeführt.
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Die
Schaltung in 8 zeigt einen DECT-Kodierer/Dekodierer
(CODEC) 801, der mit einem RAM-Puffer 803 gemäß der in 7 gezeigten Verzögerung 703 verbunden
ist. Der RAM-Puffer 803 befindet sich unter der Steuerung
der DSP-Steuerung 804, und das Ausgangssignal vom Puffer 803 wird
mit der Auswahlvorrichtung 805 verbunden. Das Ausgangssignal
vom GSM-Kodierer-Dekodierer 802 ist
direkt mit einem Eingang der Auswahlvorrichtung 805 verbunden.
Der Ausgang der Auswahlvorrichtung 805 ist mit dem PCM-Kodierer-Dekodierer 806 (PCM
= Pulskodemodulation) verbunden.
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Der
DECT-Kodierer-Dekodierer 801 füllt den Puffer 803 mit
Sprachabtastungen und wiederholt intermittierend Sprachabtastungen
für eine Übertragung
zum PCM-Kodierer 806 unter der Steuerung der DSP-Steuerung 804.
Allmählich
werden die GSM-Sprachabtastungen die DECT-Sprachabtastungen „einholen", und dann kann die
Auswahlvorrichtung 805 den GSM-Sprach-Kodierer-Dekodierer-Ausgang zum
PCM-Kodierer-Dekodierer 806 wählen. Eine
solche Wiederholung einzelner Sprachabtastungen würde für einen
Benutzer nicht bemerkbar sein. Wahlweise kann die Taktrate des PCM-Kodiers-Dekodierers
806 vom Standard von 8 kHz erniedrigt werden. Das Variieren der
Taktrate des PCM-Kodierers-Dekodierers neigt jedoch dazu, dessen
Filtereigenschaften zu ändern.
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Die
Schaltung, wie sie in 8 gezeigt ist, kann auch für eine Übergabe
vom GSM zum DECT verwendet werden. In diesem Fall füllen die
Ausgangssignale vom GSM-Kodierer-Dekodierer 802 den Puffer 803 und
löschen
intermittierend Sprachabtastungen, um es den GSM-Sprachabtastungen zu
ermöglichen,
die DECT-Sprachabtastungen „einzuholen". Wenn die GSM- und
DECT-Sprachabtastungen korreliert sind, schaltet die Auswahlvorrichtung 805 den
DECT-Sprachdatenstrom um und sendet DECT-Signale an den PCM-Kodierer-Dekodierer 806.
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Das
vorangehende Verfahren kann in allen Fällen angewandt werden, aber
es hat den Nachteil, den DECT-Abschnitt zu verzögern. Die Sprachverzögerung ist
ein Parameter, der mit der Sprachqualität in Verbindung steht, die
wenn sie mit anderen Netzwerkverzögerungen, beispielsweise der
Satellitenübertragung,
kombiniert wird, für
den Benutzer Probleme verursachen kann. Wenn eine nicht nahtlose Übergabe
ausgeführt
wird, so sind die Probleme mit der Verzögerung schwieriger zu überwinden,
da eine Korrelation mit dem Sprachdatenstrom des Zielsystems nicht
erzielbar ist. Die Verzögerung
kann jedoch vorhergesagt werden, und die vorher erwähnten Schaltungen
und Verfahren können
beim Kompensieren einer solchen Verzögerung verwendet werden.
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Angesichts
der vorangehenden Beschreibung wird es für einen Fachmann offensichtlich
sein, dass verschiedene Modifikationen innerhalb des Umfangs der
Erfindung vorgenommen werden können. Insbesondere
wird ein Fachmann verstehen, dass Verzögerungen und die Korrelation
durch bekannte Verfahren ausgeführt
werden können.
Auch die Implementierung einer Übergabe
kann durch das CCT oder das Netzwerk oder eine Kombination beider
initiiert und ausgeführt
werden. Zusätzlich
wird verständlich,
dass wo Schaltungen im Hinblick auf einzelne Schaltungselemente
beschrieben wurden, solche Schaltungen auch durch einen zugewiesenen
Signalprozessor, wie einen ASIC implementiert werden können.