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In
DE-A-196 00 197 kann die Zellenneuwahl (Cell Reselection) aktiviert
werden, auch wenn mehr als ein Zeitschlitz pro Zeitrahmen für das Empfangen oder
Senden von Daten verwendet wird. In dem Fall, dass das Empfangen
oder Senden einer größeren Menge
Daten die Überwachung
eines benachbarten Kanals verhindern würde, wodurch die Zellenneuwahl
unmöglich
gemacht würde,
wird der Empfang bzw. wird das Senden zwischen den einzelnen Datensegmenten
für eine
gewisse Zeit unterbrochen, in der dann die benachbarten Zellen überwacht
werden können.
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Es
ist in der Technik bekannt, wie ein Mobiltelefon in der GSM-TDMA-Zeitrahmenstruktur
arbeitet, indem es eine Fernsprechverbindung zu einer GSM-Basisstation
unterhält.
Ferner ist bekannt, wie der Zugriff auf eine UMTS-Basisstation erfolgt.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Anspruch
1 zur Vorbereitung eines Mobiltelefons, das eine aktive Verbindung
auf einem GSM-TDMA-Kanal unterhält,
auf die Übergabe der
Verbindung (Handover) an einen UMTS-FDD-Kanal, sowie auf ein Mobiltelefon
gemäß Anspruch
5. Die abhängigen
Patentansprüche
2 bis 4 beschreiben verschiedene bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.
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Das
Mobiltelefon und das Verfahren zu dessen Betrieb gemäß den unabhängigen Patentansprüchen haben
den Vorteil, dass eine bestehende Verbindung zu einer GSM-Basisstation
aufrecht erhalten werden kann und gleichzeitig die Informationen,
die für
eine Übergabe
der Verbindung an eine UMTS-Basisstation erforderlich sind, von
der UMTS-Basisstation bezogen werden können. Es ist nicht erforderlich, die
Verbindung zu der GSM-Basisstation
zu unterbrechen, um eine Verbindung zu der UMTS-Basisstation herzustellen. Hierfür wird in
dem Mobiltelefon kein zweiter Empfänger benötigt.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus den in den abhängigen Patentansprüchen beschriebenen
Merkmalen. Der Überwachungszeit raum
kann dafür
genutzt werden, die Informationen von einem primären Synchronisationskanal,
einem sekundären
Synchronisationskanal oder einem primären Common Control Physical
Channel der UMTS-Basisstation auszulesen. Kurze Überwachungszeiträume können genutzt
werden, die Informationen von dem sekundären Synchronisationskanal der
UMTS-Basisstation abzurufen. Der Überwachungszeitraum kann zusammen mit
einem Überwachungszeitraum
des GSM-Systems in der normalen GSM-Struktur verwendet werden.
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Die
Erfindung ist in den Zeichnungen 1 bis 10 veranschaulicht und wird
in der nachstehenden Beschreibung ausführlich erläutert.
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1 zeigt
einen GSM-TDMA-Zeitrahmen;
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2 zeigt
einen UMTS-FDD-Zeitrahmen;
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3 zeigt
eine Einzelheit aus einem UMTS-FDD-Zeitrahmen;
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4 veranschaulicht
den Ausgang eines abgestimmten Filters;
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5 und 6 zeigen
eine Mehrzahl von GSM-TDMA-Zeitrahmen
und UMTS-Zeitrahmen;
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7, 8 und 9 stellen
GSM-TDMA-Zeitrahmen mit Überwachungszeiträumen dar;
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10 zeigt
ein Mobiltelefon, eine GSM-Basisstation und eine UMTS-Basisstation.
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1 zeigt
die Struktur eines Zeitrahmens im GSM-System mit Vielfachzugriff im Zeitmultiplex (Time
Division Multiple Access; GSM-TDMA). Ein solcher GSM-TDMA-Zeitrahmen
besteht aus 8 Zeitschlitzen von gleicher Länge. Die Gesamt länge des Zeitrahmens
beträgt
60/13 ms (4,615 ms), sodass jeder Zeitschlitz eine Länge von
60/104 ms (0,576 ms) hat. Einer dieser Zeitschlitze wird für das Senden
von Informationen (TX) genutzt. Der Sende-Zeitschlitz TX liegt immer
2 Zeitschlitze hinter dem Empfangs-Zeitschlitz RX. Dies ist in 1 dargestellt,
wo die Nummerierung der Zeitschlitze in Bezug auf den RX-Zeitschlitz
angegeben ist.
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2 stellt
die Struktur eines Zeitrahmens im UMTS-System mit Frequenzduplex (Frequency Division
Duplex; UMTS-FDD)
dar. Der UMTS-FDD-Zeitrahmen hat eine Länge von 10 ms und ist in 16
Zeitschlitze von gleicher Länge
untergliedert, die jeweils eine Länge von 10/16 ms (0,625 ms)
haben.
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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Dual-Band-Mobiltelefon, das sowohl
im GSM-System als auch im UMTS-System betrieben werden kann. Gemäß der Erfindung
muss ein solches Mobiltelefon nicht mit zwei Empfängern ausgestattet
sein, um eine nahtlose Übergabe
der Verbindung vom GSM-System an das UMTS-System zu ermöglichen. Unter nahtloser Übergabe
ist eine Übergabe
ohne Unterbrechung der Verbindung von einer GSM-Basisstation an eine UMTS-Basisstation
zu verstehen. Wenn das Mobiltelefon im GSM-Modus arbeitet, ist es
erforderlich, die UMTS-Basisstationen zu überwachen, um die Möglichkeit
zu haben, von einer GSM-Basisstation auf eine UMTS-Basisstation
umzuschalten. Eine solche Umschaltung von einer Basisstation auf eine
andere Basisstation wird als „Handover" bezeichnet. Innerhalb
des GSM-Systems erfolgen ebenfalls Handover von einer Basisstation
auf eine andere Basisstation. Um ein solches Handover durchzuführen, ist
in der Struktur des GSM-TDMA-Zeitrahmens
in der Regel ein GSM-Überwachungs-Zeitschlitz
vorgesehen, der von dem GSM-Mobiltelefon dafür genutzt wird, andere GSM-Basisstationen
innerhalb der Reichweite des Mobiltelefons zu überwachen. Die Erfindung bezieht sich
nun auf die Übergabe
der Verbindung (Handover) von einem GSM-System an ein UMTS-FDD-System.
Demzufolge muss für
ein Mobiltelefon die Möglichkeit
bestehen, Basisstationen zu überwachen,
die zum UMTS-FDD-System gehören,
wenn das Mobiltelefon eine Verbindung unterhält, in der die Zeitrahmenstruktur
des GSM-Systems
verwendet wird. Eine derartige Überwachung
stellt kein Problem dar, wenn das Mobiltelefon mit zwei Empfängern ausgestattet ist,
sodass es Signale von zwei verschiedenen Basisstationen gleichzeitig
aufnehmen kann. Da dies jedoch sehr kostenintensiv ist, ist es vorteilhaft, über die
Möglichkeit
zu verfügen,
ein Mobiltelefon einzusetzen, das nur einen Empfänger aufweist und dennoch in
der Lage ist, als GSM-Telefon betrieben zu werden und gleichzeitig
die UMTS-Basisstationen überwachen
zu können.
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Um
die Informationen zu erhalten, die für die Durchführung eines
Handovers an eine UMTS-Basisstation benötigt werden, muss ein Mobiltelefon drei
aufeinander folgende Schritte ausführen. Diese Schritte werden
als „Zellensuche" (engl. „Initial
Cell Search") bezeichnet,
da das Mobiltelefon Informationen von einer UMTS-Funkzelle abruft.
Im ersten Schritt wird eine Zeitschlitz-Synchronisation der UMTS-Zeitschlitze
lokalisiert. Im zweiten Schritt wird die Zeitrahmen-Synchronisation
hergestellt, und im dritten Schritt wird ein Code für die Verwürfelung (Scrambling-Code)
identifiziert.
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Die
ersten beiden Schritte werden mit Hilfe eines Synchronisationskanals
der UMTS-Basisstation ausgeführt.
Ein solcher Synchronisationskanal, der aus einem primären Synchronisationskanal
und einem sekundären
Synchronisationskanal besteht, ist in 3 dargestellt.
Der primäre
Synchronisationskanal wird durch einen primären Synchronisations-Code cp gespreizt. Dieser primäre Synchronisations-Code cp ist für
jeden Zeitschlitz in jeder Basisstation gleich. Wie in 3 zu
sehen ist, wird der primäre
Synchronisationskanal von der Basisstation zu Beginn jedes UMTS-Zeitschlitzes
gesendet und hat eine Länge
von 10/160 ms (0,0625 ms). Der sekundäre Synchronisationskanal ist
mit einem sekundären
Synchronisations-Code cs codiert. Dieser
sekundäre
Synchronisations-Code cs ist nicht für jeden Zeitschlitz
gleich. In dem hochgestellten Index gibt das erste Zeichen den für den Zeitschlitz
spezifischen Code an und gibt das zweite Zeichen die Nummer des
Zeitschlitzes an wie in 3 für die drei ersten Zeitschlitze
dargestellt. Da der sekundäre
Synchronisations-Code von Zeitschlitz zu Zeitschlitz innerhalb eines
Zeitrahmens variiert, ist es möglich, eine
Zeitrahmen-Synchronisation durch Auslesen dieser Informationen zu
erhalten.
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Für den ersten
Synchronisationsschritt nutzt das Mobiltelefon einen primären Synchronisations-Code,
um die stärksten
Basisstationen innerhalb der Reichweite zu identifizieren. Das Mobiltelefon setzt
einen abgestimmten Filter ein, der auf den primären Synchronisations-Code abgestimmt
ist, um das primäre
Synchronisationssignal von allen Basisstationen einzuholen. Der
Ausgang eines solchen Filters ist in 4 dargestellt.
Wie zu sehen ist, weist er im Verlauf der Zeit Signale unterschiedlicher
Stärke
auf. Das stärkste
Signal gibt die Basisstation mit der besten Verbindungsqualität verglichen
mit allen anderen Basisstationen an. Dieses stärkste Signal erfolgt alle 10/16
ms und bezeichnet somit jeweils den Beginn eines neuen UMTS-Zeitschlitzes.
Aus dieser Information gewinnt das Mobiltelefon die Zeitschlitz-Synchronisation
der stärksten
Basisstation. Anhand der Zeitschlitz-Synchronisation weiß das Mobiltelefon,
wann die Zeitrahmen der stärksten UMTS-Basisstation
beginnen. Im Prinzip ist es ausreichend, eine der stärksten Basisstationen
zu kennen, aber in der Praxis ist es sinnvoll, eine Gruppe starker
Basisstationen zu kennen. Für
den Fall, dass die stärkste
Basisstation keine Kapazitäten
mehr frei hat für
ein neues Mobiltelefon, ist es so möglich, auf eine andere starke
Basisstation zuzugreifen.
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Im
zweiten Schritt überwacht
das Mobiltelefon das Signal von dem sekundären Synchronisationskanal.
Dabei muss das Mobiltelefon das sekundäre Synchronisationssignal von
allen Zeitschlitzen eines Zeitrahmens ablesen, damit es in der Lage
ist, die verschiedenen Varianten des sekundären Synchronisations-Codes
zu identifizieren, die die verschiedenen Zeit schlitze in dem Zeitrahmen
kennzeichnen. Aus der Abfolge der sekundären Synchronisations-Codes
kann die Synchronisation des Zeitrahmens abgeleitet werden.
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Für die Zellensuche
ist es von Interesse, die Informationen eines vollständigen UMTS-Zeitrahmens
auszulesen. Da der UMTS-Zeitrahmen
eine Länge
von 10 ms hat, ist ein Zeitraum von mehr als zwei GSM-Zeitrahmen
erforderlich, um den gesamten UMTS-Zeitrahmen zu lesen. Unter der
Voraussetzung, dass die Informationen im UMTS-Zeitrahmen sich nicht
von Rahmen zu Rahmen verändern, besteht
eine andere Möglichkeit,
die Informationen eines vollständigen
Zeitrahmens auszulesen. Dies ist anhand der 5 und 6 veranschaulicht.
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5 zeigt
die Zeitrahmenstrukturen des GSM-Systems und des UMTS-Systems im
direkten Vergleich. 13 aufeinander folgende GSM-TDMA-Zeitrahmen
haben eine Länge
von insgesamt 60 ms. 6 aufeinander folgende UMTS-Zeitrahmen haben ebenfalls
eine Gesamtlänge
von 60 ms. Daher ist es möglich,
in der GSM-TDMA-Zeitrahmenstruktur
einen Überwachungszeitraum
einzusetzen, der die Länge
von 1/13 eines UMTS-FDD-Zeitrahmens hat, um einen UMTS-Zeitrahmen
zu rekonstruieren. Mit diesem Verfahren kann ein UMTS-FDD-Zeitrahmen rekonstruiert
werden, nachdem 6 UMTS-FDD-Zeitrahmen überwacht wurden. Dieser rekonstruierte Zeitrahmen
ist dann nicht ein Maß eines
einzelnen UMTS-FDD-Zeitrahmens, sondern ein rekonstruierter Zeitrahmen,
in dem die Messungen verschiedener Teile von 6 aufeinander folgenden UMTS-FDD-Zeitrahmen
in einem rekonstruierten UMTS-FDD-Zeitrahmen
zusammenfließen.
Um dieses Verfahren nutzen zu können,
ist es daher erforderlich, dass sich die Informationen, die überwacht werden,
im Verlauf von 6 aufeinander folgenden UMTS-FDD-Zeitrahmen nicht ändern.
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6 zeigt
ebenfalls 13 GSM-TDMA-Zeitrahmen und 6 UMTS-FDD-Zeitrahmen. Ferner
ist die relative Position des Überwachungszeitraums
dargestellt. Diese Position ist relativ, da die Position der Zeitrahmenbegrenzungen
des GSM-TDMA- Zeitrahmens
in Relation zu den Zeitrahmenbegrenzungen des UMTS-FDD-Zeitrahmens
angegeben ist. Das Ende des GSM-TDMA-Zeitrahmens 11 gibt die Messungen des
ersten 13tels eines UMTS-FDD-Zeitrahmens an. Das Ende des Zeitrahmens
9 gibt die Messung des zweiten 13tels eines UMTS-Zeitrahmens an.
Das Ende des GSM-Zeitrahmens 7 gibt die Messungen des dritten 13tels
des UMTS-Zeitrahmens an. Indem in der GSM-TDMA-Zeitrahmenstruktur
ein Messzeitraum verwendet wird, der eine feste Position bezogen
auf den Zeitrahmen einnimmt, ist es daher möglich, einen vollständigen UMTS-FDD-Zeitrahmen
aus 6 aufeinander folgenden UMTS-FDD-Zeitrahmen zu rekonstruieren.
Mithilfe dieses Verfahrens können
daher alle Informationen beschafft werden, die für ein Handover vom GSM-System
an das UMTS-System erforderlich sind, ohne die Datenübertragung
im GSM-System zu unterbrechen.
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7 zeigt,
wie der UMTS-Überwachungszeitraum
in Bezug auf den GSM-TDMA-Zeitrahmen positioniert ist. In 7 ist
ein GSM-TDMA-Zeitrahmen dargestellt, der aus 8 Zeitschlitzen besteht.
Der erste Zeitschlitz (Nummer 0) wird für das Empfangen von Daten genutzt,
und der vierte Zeitschlitz (Nummer 3) wird für das Senden von Daten genutzt.
Innerhalb der Dauer der übrigen
vier Zeitschlitze wird eine Zeit, die der Dauer eines einzelnen
Zeitschlitzes entspricht, für
die Überwachung
der GSM-Basisstationen verwendet, und ein weiterer Zeitraum mit
einer Länge
von 10/13 ms (d.h. länger
als ein GSM-TDMA-Zeitschlitz) wird für die Überwachung einer UMTS-Basisstation
benutzt. Es ist von entscheidender Bedeutung, dass der Überwachungszeitraum des
UMTS-Systems eine Länge
von mindestens 10/13 ms hat; dass dieser Überwachungszeitraum in 13 aufeinander
folgenden GSM-TDMA-Zeitrahmen wiederholt wird; und dass der zeitliche
Unterschied zwischen dem UMTS-Überwachungszeitraum
und dem Beginn bzw. Ende der 13 aufeinander folgenden GSM-TDMA-Zeitrahmen
in jedem der 13 Zeitrahmen immer gleich ist. Auf diese Weise ist
es möglich,
einen vollständigen
UMTS-FDD-Zeitrahmen anhand der Messung von 6 verschiedenen UMTS-FDD-Zeitrahmen
zu rekonstruieren, wenn diese Messungen im Verlauf von 13 aufeinander
folgenden GSM-TDMA-Zeitrahmen erfolgen.
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Dieses
Verfahren ist insbesondere nützlich für ein Mobiltelefon
mit nur einem Empfänger,
das die Frequenz des Empfängerteils
des Mobiltelefons wechseln muss, je nach dem Signal, das empfangen werden
soll. Das Mobiltelefon muss über
die Fähigkeit
verfügen,
die Frequenz des Empfängers
schnell genug zu wechseln, dass der Empfänger vom Empfang von Daten
auf die Überwachung
einer GSM-Basisstation umschaltet und dann erneut auf das Überwachen
einer UMTS-Basisstation wechseln kann. Die Anforderungen an die
Frequenzagilität
sind sehr hoch für
einen Empfänger,
der wie in 7 innerhalb von vier aufeinander
folgenden GSM-Zeitschlitzen zwei Überwachungszeiträume hat,
einen für
eine GSM-Basisstation und einen für eine UMTS-Basisstation.
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8 zeigt
eine weitere Möglichkeit
auf, einen UMTS-Überwachungszeitraum
in der GSM-TDMA-Zeitrahmenstruktur unterzubringen, wobei die Voraussetzung
gilt, dass während
des GSM-TDMA-Zeitrahmens kein weiterer GSM-Überwachungszeitraum benötigt wird.
Der GSM-TDMA-Zeitrahmen, der in 8 dargestellt
ist, enthält
einen Empfangs-Zeitschlitz mit der Nummer 0 und einen Sende-Zeitschlitz
mit der Nummer 3. Der UMTS-Überwachungszeitraum
kann innerhalb eines Zeitraums von vier GSM-Zeitschlitzen angeordnet
werden. Dementsprechend sind die Anforderungen an den Empfänger bezüglich des
Wechselns der Frequenz erheblich geringer. Ein Nachteil dieser Lösung ist,
dass der GSM-Überwachungszeitraum
für 13
aufeinander folgende GSM-TDMA-Zeitrahmen übersprungen werden muss.
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9 zeigt
einen weiteren GSM-TDMA-Zeitrahmen, in dem die Zeitschlitze 0, 3
und 5 identisch sind mit den in 1 gezeigten.
Innerhalb der GSM-TDMR-Zeitschlitze 4 und 6 sind kurze UMTS-Überwachungszeiträume vorgesehen,
die jeweils eine Länge
von 10/160 ms (0,0625 ms) haben und die einen Abstand von 10/16
ms (0,625 ms) zueinander haben. Mithilfe die ser beiden Überwachungszeiträume ist
es möglich,
den sekundären Synchronisationskanal
zu überwachen,
wenn der Startzeitpunkt dieses Synchronisationskanals bekannt ist.
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10 zeigt
ein Mobiltelefon 1, das gemäß der Erfindung arbeitet. Das
Mobiltelefon 1 ist in der Lage, eine Verbindung zu einer
GSM-Basisstation 2 oder zu einer UMTS-Basisstation 3 herzustellen.
Das Mobiltelefon 1 umfasst eine Antenne 4, die
für den Austausch
von Funksignalen (durch die Pfeile dargestellt) mit den Antennen 4 der
Basisstationen 2 und 3 benutzt wird. Die Erfindung
bezieht sich auf ein Mobiltelefon 1, das bereits eine Verbindung
zu einer GSM-Basisstation 2 unterhält und das unter Verwendung
der GSM-TDMA-Zeitrahmenstruktur
Funksignale austauscht. Um ein Handover von der GSM-Basisstation 2 an
die UMTS-Basisstation 3 durchführen zu können, muss das Mobiltelefon 1 die
Möglichkeit haben,
eine bestehende Fernsprechverbindung mit der GSM-Basisstation 2 aufrecht zu
erhalten und gleichzeitig von der UMTS-Basisstation 3 alle
Informationen zu beziehen, die für
die Übergabe
der Verbindung von der GSM-Basisstation 2 an die UMTS-Basisstation 3 erforderlich
sind. Die Erfindung befasst sich damit, wie Überwachungszeiträume für die Überwachung
der UMTS-Basisstation 3 in die Struktur des GSM-TDMA-Zeitrahmens
eingepasst werden.