SE464553B - Synkroniseringsmetod i ett mobilradiosystem - Google Patents

Description

i4e4 555 10 15 20 25 2 någon anledning bortfaller. Vid överföring (hand-off) av ett samtal från en radiokanal till en annan radiokanal kan synkroniseringen mellan mobilen och dess basstation gå förlorad, eftersom ett kortvarigt avbrott under själva överföringen uppträder. Om samtalet dessutom är krypterat kan ytterligare problem uppstå genom att synkronismen för själva krypteringsnyckeln bort- faller, varvid dekrypteringen blir omöjlig.

Ovanstående problem förekommer även vid uppkoppling av krypterade samtal, men är mest påtagliga vid "hand-off".

Föreliggande uppfinning grundar sig på tidsuppdelningen i olika ramar av trafikflödet (TDMA-principen) och att man har tillgång till en viss krypterings- sekvens som varar under en relativt lång tid (ca 3 minuter) relativt den tid under vilken uppkoppling eller "hand-off" skall ske. Vidare bygger uppfinningen på att krypteringen görs medelst överlagring av en bitsekvens på det normala trafikflödet (data eller tal jämte signalering). Före uppkoppling av ett samtal eller under ett visst tidsintervall vid "hand-off" då synkroniseringen av kryp- teringssekvensen bortfallit utförs först en okrypterad signalering och därefter en kryptering av trafikflödet med en periodisk bitsekvens, vars period är lika med ett ramtidsintervall. Härigenom kan man överföra synkroniseringsinforma- tion till en mobil från en basstation samtidigt med ett krypterat trafikflöde och som anger när den normala krypteringen skall påbörjas. Ändamålet med föreliggande uppfinning är således att i ett mobiltelefonsystem, som saknar gemensam tidsreferens åstadkomma synkronisering av en kryptosek- vens vid uppkoppling eller överkoppling ("hand-off") av samtal.

Uppfinningen är kännetecknad enligt vad som framgår av efterföljande patent- krav.

FIGURBESKRIVNIPB Uppfinningen skall närmare beskrivas med hänvisning till bifogade ritning(-ar) där figur l visar schematiskt två basstationer och en mobilenhet; figur 2 visar ett tidsschema för sändning och mottagning enligt TDMA- principen; 10 15 20 25 n 464 ' 553 3 figur 3 visar ett tidsdiagram för kryptering enligt den föreslagna metoden; figur 4 visar närmare signalering under ett visst tidsintervall enligt figur 3; UTFÖRINBSFORMER Figur l visar schematiskt tva basstationer B51 och B82 och en mobil MS som antas förflytta sig från basstationen BSl mot basstationen BS2. Basstationen BSl betjänar trafik inom cellen Cl och basstationen B52 trafik inom cellen CZ.

Cellerna Cl och C2 har en gemensam gräns G. Då mobilen M närmar sig denna gräns sjunker talkvalitén för ett uppkopplat samtal som betjänas av bassta- tionen BSl över en viss radiokanal Kl. Genom mätning av radiosignalens fältstyrka och beräkning enligt kända principer utförs en överföring av en ny radiokanal KZ till MS från B51. Denna nya kanal KZ betjänas av B52. Under själva omkopplingsförloppet som varar ca 100 ms sker ingen mottagning av MS och mottagningskretsarna i MS kan förlora trafikflödets synkronism dvs tids- läget hos ramar och tidsluckor från basstation BSl.

Figur 2 visar en sändande ram och en mottagande ram (RX respektive TX) för mobilen MS.

Det antas att trafikflödet före "hand-off" är krypterat med en viss nyckel E2.

Denna nyckel utgörs av en bitsekvens eller ett avsnitt av en längre slumpmässig bitsekvens E (exempelvis ca 3 minuter läng), som överlagras trafikflödet genom modulo 2-addition bit för bit. Nyckeln E är givetvis känd för mobilen iviS om denna är behörig att sända och motta samtal, och vidare sänder basstation BSl uppgift om starttidpunkten dvs var i sekvensen E bitflödet skall påbörjas, dvs E2 är känd för mobilen MS. Denna krypteringsteknik är förut känd.

Figur 3 visar i ett tidsdiagram hur metoden tillämpas vid "hand-off". Det antas att basstationen BSl kommunicerar med mobilen MS och att kommunikationen (talet) är krypterat medelst en kryptonyckel E2 fram till tiden tl. Vid tiden tl sker hand-off.

Vid "hand-off" förloppets slut vid tiden tz har MS synkroniserat in sig till den nya basstationen BS2. Fran denna basstation utsändes nämligen på en viss 464 553 10 15 20 25 30 4 styrkanal (SY enligt figur 2) en synkroniseringssekvens under tiden tl-tz som anger tidsläget för ramarna och den tilldelade tidsluckan för den fortsatta samtalskommunikationen mellan B52 och MS. Detta görs på i och för sig känt sätt medelst ett korrelationsförfarande i MS. Vid tiden t=t2 finns således ramsynkronisering för tal/data överföring mellan BS2 och MS men ej för krypteringen. Basstationen BS2 utsänder vid t=t2 en okrypterad signal som anger när krypteringen enligt nyckeln E2 åter påbörjas, dvs BS2 meddelar tidpunkten 1:3. Enligt den föreslagna metoden krypteras trafikflödet (tal/data) i efterföljande ramar med en nyckel El som utgörs av en periodisk slumpmässig bitsekvens med en period = ramintervallet. Härigenom kan mobilen MS räkna det antal ramintervall som skall förflyta (meddelat genom den okrypterade signalen) till dess att kryptering enligt nyckeln EZ påbörjas av B52.

Figur 4 visar närmare förloppet under tidsintervallet t -t . 2 3 Vid tiden t2 är enligt figur 3 mobilen M5 synkroniserad till den nya basstationen BS2 och det normala trafikflödet (data, tal, synkronisering) skulle ha påbörjats om ej nagon kryptering hade använts. Synkroniseringen för bitflödet i kryp- teringsnyckein E2 fram till tiden tl, har emellertid gått förlorad. Basstationen sänder därför ut en signal S1 till MS som anger hur många ramar som skall förflyta till dess att kryptering enligt nyckel E2 kommer att påbörjas. I figur 4 antas detta ramantal vara 13. Detta meddelande kan utsändas okrypterat på den s k FACCH (fast associated control channel), vilket bildas av en reserverad tidslucka inom en ram, se figur 2. Denna tidslucka befinner sig således i ram Rl. Under de därpå följande ramarna R2, RB, R6 överförs samtalsinforma- tion som är krypterad med nyckel El. Denna nyckel är som ovan nämnts en periodisk bitsekvens, vars period = ett ramintervall och som överlagras samtals- informationen genom modulo-2 addition. Mobilen MS vet därför dels starttid- punkten för räkningen dels hur många ramintervall som skall uppräknas. Om mobilen uppfattat detta skickas en bekräftelsesignal Al tillbaks till bassta- tionen B52, vilken mottas i ram R6. Om basstationen BS2 mottar denna signal väntar den en tid = det överenskomna antalet ramar dvs till ram Rl3 (t=t3) då kryptering enligt nyckeln EZ påbörjas.

Basstationen B52 väntar således en viss tid (i figur 4 en tid = 5 ramintervall) på bekräftelsesignalen Al. Om denna signal av någon anledning ej mottas av ru 10 4s4isšs 5 basstationen BS2 inom en viss tid utsänds en signal S2 i ram R7 pà nytt och en ny bekräftelsesignal A2 avvaktas. Signalen Al kan bortfalla pà grund av exempelvis fading eller svåra omgivningsförhållanden i just det intervall signa- len Al utsändes. Det från basstationen B52 meddelade antalet ramar (=Rl3) bör således väljas sa stort att upprepad signalering enligt ovan kan utföras.

Signalfördröjningen mellan basstation och mobil har enligt figur 4 antagits vara ca 2-3 ramintervall (z 15 ms). Denna fördröjning bör även beaktas. Företrädes- vis bör alltså krypteringstidpunkten t3 väljas så att 1:2 - t; > 4 gànger max. utbredningstiden. Beräkning av denna erbjuder inga svårigheter, eftersom mobilen befiner sig på gränsen mellan tvâ celler Cl, C2 enligt figur 1, dvs pä ett maximalt avstånd från en basstation.

Claims (3)

~ "4e4 553 i' 10 15 PATENTKRAV

1. l. Synkroniseringsmetod i ett mobilradiosystem utan någon global tidsrefe- rens i vilket datameddelanden (D) och signaleringsmeddelanden (S) mellan en första basstation (BSl) och en mobil station (MS) överförs i ramar med tidsluckor (TDMA) krypterade genom att en slumpmässigt vald bitström över- lagras nämnda meddelanden (D,S), varvid vid övergång (hand-over) från mobi- lens kommunikation med den första basstationen (BSl) till en andra basstation (BS2) krypteringen (E2) avbrytes under en viss tid (tl-t3) från det att nämnda meddelanden överförts från den första till den andra basstationen da synkroni- seringen av det slumpmässiga bitflödet förloras på grund av frånvaro av nämnda tidsreferens, k ä n n e t e c k n a d av att efter det att överkopplingen av nämnda meddelanden (D,S) har utförts, utförs en okrypterad signalering (S1) från den andra basstationen (B52) till den mobila stationen (MS) som anger tidpunkten (t3) räknat i antal ramintervall (R2-Rl3) som skall förflyta till dess att nämnda kryptering (E2) åter påbörjas, samt att nämnda meddelanden fram till nämnda tidpunkt (t3) överförs medelst en kryptering (El) som består av en periodisk bitsekvens vars period är lika med ett ramíntervall.

2. Metod enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda signalering (Sl) utförs under en ram (Rl) som närmast föregår de ramar (R2-R6) som överför nämnda meddelanden (D,S) och i den tidslucka som tilldelats den mobila stationen (MS) i denna ram, samt att den mobila stationen (MS) vid mottagning av nämnda signalering (S1) utsänder en bekräftelsesignal (Al) till den andra basstationen (BS2).

3. Metod enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a d av att om den andra basstationen (B82) ej mottagit nämnda bekräftelsesignal (Al) efter viss tid utförs ytterligare en okrypterad signalering (S2) av en andra basstationen med samma information som i den förstnämnda signaleringen (S1), för att erhålla en bekräftelsesignal (A2). v: