DE10008058C1 - Vorbereitung einer Verbindungsweiterschaltung zwischen zwei Funk-Kommunikationssystemen - Google Patents

Abstract

Zur Vorbereitung einer Verbindungsweiterschaltung eines mit zwei Funk-Kommunikationssystemen (MSC1, RNC1, BS1; MSC2, RNC2, BS2) kompatiblen Endgeräts (MS) von einem ersten dieser Funk-Kommunikationssystem (MSC1, RNC1, BS1) zum zweiten (MSC2, RNC2, BS2), wobei zumindest im ersten Funk-Kommunikationssystem (MSC1, RNC1, BS1) Daten in aufeinanderfolgenden, in Zeitschlitze unterteilten Rahmen übertragen werden, empfängt das Endgerät (MS) während bestimmter ihm zugeteilter Zeitschlitze des ersten Funk-Kommunikationssystems (MSC1, RNC1, BS1), als Ausfallzeitschlitze bezeichnet, Signale des zweiten Funk-Kommunikationssystems (MSC2, RNC2, BS2), um aus diesen Signalen für eine Verbindungsweiterschaltung zu dem zweiten Funk-Kommunikationssystem benötigte Information zu gewinnen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbereitung einer Verbindungsweiterschaltung (Handover) eines mit verschiedenen Funk-Kommunikationssystemen kompatiblen Endgeräts von einer Funkzelle eines ersten dieser Funk-Kommunikationssysteme zu einer Funkzelle eines zweiten. Die Funk-Kommunikationssysteme können zum gleichen oder zu verschiedenen Funk-Kommunikati­ onsstandards (z. B. GSM UTRA-TDD, UTRA-FDD, . . .) gehören, wobei zumindest das erste Funk-Kommunikationssystem ein TDMA- System ist, d. h. es werden Daten in aufeinanderfolgenden, in Zeitschlitze unterteilten Rahmen übertragen, wobei die Zeit­ schlitze innerhalb eines Rahmens jeweils einzelnen Endgeräten zugeteilt werden. Sie betrifft ferner ein für ein solches Verfahren taugliches Endgerät und ein Funk-Kommunikationssy­ stem, das an ein solches Verfahren angepaßt ist. Die Erfin­ dung ist insbesondere für eine Verbindungsweiterschaltung zwischen digitalen Mobilfunksystemen der zweiten und dritten Generation mit unterschiedlichen Übertragungsverfahren nutz­ bar.

In Funk-Kommunikationssystemen werden Informationen wie bei­ spielsweise Sprache, Bildinformationen oder andere Daten, mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen über eine Funkschnitt­ stelle zwischen einer sendenden und einer empfangenden Funk­ station, wie beispielsweise einer Basisstation bzw. einer Mo­ bilstation für den Fall eines Mobilfunksystems, übertragen. Das Abstrahlen der elektromagnetischen Wellen erfolgt dabei mit Trägerfrequenzen, die in dem für das jeweilige System vorgesehenen Frequenzband liegen. Beim bekannten GSM-Mobil­ funksystem (Global System for Mobile Communication) liegen die Trägerfrequenzen im Bereich von 900 MHz, 1800 MHz und 1900 MHz. Für zukünftige Mobilfunksysteme mit CDMA- und TD/CDMA-Übertragungsverfahren über die Funkschnittstelle, wie beispielsweise das UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) oder andere Systeme der 3. Generation, sind Träger­ frequenzen im Bereich von ca. 2000 MHz vorgesehen.

Zwischen den digitalen Mobilfunksystemen der zweiten und dritten Generation soll eine problemlose Verbindungsweiter­ schaltung ermöglicht werden, da vor allem zu Beginn des Aus­ baus der Systeme der dritten Generation eine vollständige Versorgung bzw. Abdeckung nicht vorgesehen ist. Beispiels­ weise sollen anfangs nur Ballungsgebiete mit dem System der dritten Generation ausgestattet werden, wohingegen ländliche Gebiete weiterhin ausschließlich mit auf dem Mobilfunksystem der zweiten Generation basierenden Systemen versorgt werden. Es wird demnach zumindest in dieser Anfangsphase Endgeräte geben, die sowohl das Übertragungsverfahren der zweiten Gene­ ration, beispielsweise GSM, als auch ein oder mehrere Über­ tragungsverfahren der dritten Generation, beispielsweise TDD (Time Division Duplex) und/oder FDD-Modus (Frequency Division Duplex), unterstützen.

Betreibt ein derartiges sogenanntes Multimode-Endgerät eine Kommunikationsverbindung über ein Mobilfunksystem der zweiten Generation, so muß es die Möglichkeit haben, die Übertra­ gungseigenschaften parallel existierender Mobilfunksysteme zu messen, damit gegebenenfalls eine Verbindungsweiterschaltung zu einem solchen Mobilfunksystem durchgeführt werden kann.

Bei TDMA-(Time Division Multiple Access)-Kommunikations­ systemen wie etwa GSM oder UMTS (TDD mode) ist die Zeit in Rahmen unterteilt, die ihrerseits in Zeitschlitze aufgeteilt sind. Jedes Endgerät sendet und empfängt innerhalb bestimmter Zeitschlitze, die ihm vom System zugeteilt werden. Zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen kann der Empfänger und Sender des Endgeräts für andere Zwecke eingesetzt werden, z. B. um benachbarte Zellen bzw. Basisstationen abzuhören und so die Voraussetzungen für eine eventuelle Verbindungswei­ terschaltung zu einer anderen Zelle zu schaffen. Der Empfän­ ger des Endgerätes muß dabei kurzfristig auf die Frequenz ei­ ner benachbarten Zelle abgestimmt werden, führt an deren Funksignal Messungen aus und wird dann wieder zurückgestimmt.

Diese Art von Messung wird beim GSM-System bereits einge­ setzt, um den Empfangspegel von GSM-Nachbarzellen zu messen. Diese Messung kann zu beliebiger Zeit durchgeführt werden, ihre Dauer ist gering.

Ein Endgerät, das mit zwei verschiedenen Funk-Kommunikations­ systemen kompatibel ist, soll, während eine Übertragungsver­ bindung mit einem ersten System wie etwa dem GSM-System be­ steht, Messungen an Zellen des zweiten Systems, z. B. dem UMTS-System, durchführen können, um gegebenenfalls die Ver­ bindung vom ersten in das zweite System weiterschalten zu können. Unter "verschiedenen Funk-Kommunikationssystemen" werden hier beispielsweise sowohl nach gleichem Standard ar­ beitende Systeme unterschiedlicher Netzbetreiber als auch nach verschiedenen Standards arbeitende Systeme verstanden.

Um die Weiterschaltung in das zweite System vornehmen zu kön­ nen, muß das Endgerät vor der eigentlichen Messung Synchroni­ sationsinformationen des zweiten Systems lesen. Dieses Lesen erfordert eine relativ lange Empfangszeit, so daß die Zeit­ spanne zwischen zwei dem Endgerät zugeteilten Zeitschlitzen des ersten Systems hierfür unzureichend sein kann. Außerdem werden Teile dieser Synchronisationsinformation, wie bei­ spielsweise eine Rahmennummer, nur zu festen Zeitpunkten in­ nerhalb eines Rahmens übertragen. Bei ungünstigen Zeitver­ hältnissen zwischen den Rahmen der zwei Funk-Kommunikations­ systeme kann es unmöglich sein, die vollständige Information zu lesen. Wenn die Rahmendauer des zweiten Systems größer ist als die des ersten, so kann es vorkommen, daß die vollstän­ dige Information zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zeit­ schlitzen des ersten Systems nicht übertragen wird. Zwar gibt es bei GSM in periodischen Zeitabständen sogenannte idle fra­ mes, in denen keine Daten übertragen werden, so daß in peri­ odischen Zeitabständen ein Zeitraum vom mehr als einer Rah­ menperiode für Messungen zur Verfügung steht. Dieser Zeitraum ist jedoch bereits für andere Messungen verplant bzw. stark belegt. Wenn man in diesen idle frames noch zusätzliche Mes­ sungen an einem zweiten Funk-Kommunikationssystem durchführen wollte, müßte der zeitliche Abstand zwischen aufeinanderfol­ genden Messungen deutlich erhöht werden. Wenn der zeitliche Abstand zwischen den herkömmlicherweise in den idle frames ausgeführten Messungen zu groß wird, d. h. die Meßfrequenz zu gering wird, besteht aber die Gefahr, daß Ergebnisse dieser Messungen für die Systemsteuerung herangezogen werden, die nicht mehr aktuell und möglicherweise unbrauchbar sind.

Aus der EP 1 005 246 A2 ist ein Verfahren zum Weiterreichen von Funkverbindungen in TDMA-basierten schnurlosen Kommuni­ kationssystemen bekannt, bei dem eine Mobilstation während ei­ ner Funkverbindung mit einer ersten Basisstation auf einem Zeitschlitz versucht, auf mindestens einem anderen Zeit­ schlitz eine Funkverbindung mit einer zweiten Basisstation herzustellen.

Aus der WO 96/05707 A1 ist ein Verfahren zur Verbindungswei­ terschaltung zwischen zwei Funkkommunikations-Systemen be­ kannt, bei dem ein Endgerät während eines bestimmten Zeitrau­ mes gleichzeitig über die beiden Systeme kommuniziert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Vorbereitung einer Verbindungsweiterschaltung von einer Funk­ zelle eines ersten in eine Funkzelle eines zweiten Funk-Kom­ munikationssystem, ein Endgerät und ein Funk-Kommunikations­ system anzugeben, die es dem Endgerät erlauben, die für die Verbindungsweiterschaltung benötigten Informationen über das zweite Funk-Kommunikationssystem zu gewinnen, und außerdem die Häufigkeit der für den Betrieb des Endgeräts in dem er­ sten System erforderlichen Messungen nicht zu vermindern.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren, das Endgerät sowie das Funk-Kommunikationssystem gemäß den Merkmalen der unab­ hängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfin­ dung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Anstatt wie üblich in jeden ihm zugeteilten Zeitschlitz die Signale vom ersten Funk-Kommunikationssystem zu empfangen, empfängt gemäß der Erfindung das Endgerät während sogenannter Ausfallzeitschlitze Signale vom zweiten System. Damit steht zusammen mit nicht zugeteilten Zeitschlitzen vor und nach ei­ nem solchen Ausfallzeitschlitz eine ununterbrochene längere Zeitspanne zur Verfügung, in denen die erforderlichen Messun­ gen durchgeführt werden können.

Einer ersten Ausgestaltung des Verfahrens zufolge sendet das erste Funk-Kommunikationssystem während eines solchen Aus­ fallzeitschlitzes weiter Daten an das betreffende Endgerät, ignoriert also gewissermaßen den Ausfallzeitschlitz. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß es zu ihrer Anwendung kei­ ner Anpassung beim ersten Funk-Komunikationssystem bedarf. Nach diesem Verfahren arbeitende Endgeräte können also mit den bereits implementierten Mobilfunksystemen der zweiten Ge­ neration zusammenarbeiten, ohne daß hierfür zusätzliche Inve­ stitionen in diesen Systemen erforderlich werden.

Damit ein solcher Ausfallzeitschlitz zu keiner Unterbrechung oder Lücke der Übertragungsverbindung führt, ist es wün­ schenswert, daß das Endgerät Daten, die während eines Aus­ fallzeitschlitzes vom ersten Funk-Kommunikationssystem gesen­ det werden, anhand von Daten rekonstruiert, die in dem Aus­ fallzeitschlitz benachbarten, diesem Endgerät zugeteilten Zeitschlitzen gesendet werden. Dafür ist es besonders bei der Übertragung von Sprachdaten oder allgemein von Daten, die in Echtzeit übertragen werden müssen, günstig, wenn die vom er­ sten Funk-Kommunikationssystem gesendeten Daten vor dem Sen­ den blockweise verschachtelt werden, so daß der Datenverlust, der aus dem Nicht-Empfang während des Ausfallzeitschlitzes resultiert, nicht zu einem Totalverlust der Daten für die Dauer eines gesamten Rahmens führt, sondern zu einem Teilverlust über die Dauer von mehreren Rahmen, der durch geeignete Fehlerkorrekturalgorithmen leichter zu kompensieren ist.

Die Fehlerkorrektur ist um so besser möglich, je höher die Zuverlässigkeit der vom Endgerät vor und nach dem Ausfall­ zeitschlitz empfangenen Daten ist. Es wird daher vorzugsweise dann ein Zeitschlitz als Ausfallzeitschlitz ausgewählt, wenn die in dem Ausfallzeitschlitz an sich zu übertragenden Daten mit hoher Wahrscheinlichkeit rekonstruiert werden können.

In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn das Endgerät die Übertragungsqualität der vom ersten Funk-Kommunikations­ system empfangenen Daten mißt und einen Zeitschlitz als Aus­ fallzeitschlitz auswählt, wenn die gemessene Qualität wenig­ stens eines vorhergehenden Zeitschlitzes einen Grenzwert er­ reicht oder überschreitet.

Bei einer zweiten Ausgestaltung des Verfahrens wird das Pro­ blem der Empfangsunterbrechung und der dadurch notwendigen Fehlerkorrektur dadurch vermieden, daß das erste Funk-Kommu­ nikationssystem während eines Ausfallzeitschlitzes keine Da­ ten sendet. Hierzu muß das System Kenntnis von einem bevor­ stehenden Ausfallzeitschlitz haben. Das System kann die Aus­ fallzeitschlitze selbst festlegen, z. B. nach einem vorgege­ benen zeitlichen Muster. In diesem Fall teilt es zweckmäßi­ gerweise das Bevorstehen eines Ausfallzeitschlitzes dem End­ gerät mit, so daß dieses zu der betreffenden Zeit keine Daten erwartet und auch keine sendet. Die Information über den Aus­ fallzeitschlitz kann bei der Dekodierung der übertragenen Da­ ten in den Empfängern des Endgeräts wie auch des Systems be­ rücksichtigt werden und führt zu einer deutlichen Verbesse­ rung der Übertragungssicherheit.

Das System kann die Ausfallzeitschlitze auch unter Zeit­ schlitzen festlegen, die ihm von dem Endgerät vorgeschlagen werden. Dieser Ansatz hat den Vorteil, daß er es dem Endgerät erlaubt, flexibel auf Ergebnisse früherer Messungen an dem zweiten Funk-Kommunikationssystem zu reagieren und z. B. ei­ nen Zeitschlitz als Ausfallzeitschlitz vorzuschlagen, in dem es die Übertragung einer Rahmennummer oder einer anderen für die Synchronisation mit dem zweiten Funk-Kommunikationssystem benötigten Information erwartet. Das erste Funk-Kommunikati­ onssystem mag wiederum unter diesen Vorschlägen eine eigene Auswahl treffen, oder es mag jeden Vorschlag bedingungslos akzeptieren. Letztere Alternative bedeutet, daß die Befugnis, einen Ausfallzeitschlitz festzulegen, vollständig beim Endge­ rät liegt. In diesem Fall ist die Mitteilung eines bevorste­ henden Ausfallzeitschlitzes vom ersten Funk-Kommunikationssy­ stem an das Endgerät entbehrlich, es sei denn, sie dient als eine Empfangsbestätigung für den Vorschlag.

Bei einer Weiterentwicklung der zweiten Ausgestaltung, die sich besonders für die Übertragung von zeitkritischen Daten wie etwa Sprachdaten eignet, ist vorgesehen, daß das erste Funk-Kommunikationssystem und das Endgerät für an den jewei­ ligen Kommunikationspartner in zeitlicher Nähe zu einem Aus­ fallzeitschlitz zu übertragende Daten und für die übrigen zu übertragenden Daten jeweils verschiedene Funkübertragungsmodi mit unterschiedlichen Übertragungsraten anwenden. Während der Modus mit der niedrigeren Übertragungsrate ausreichend sein soll, um bei einem Betrieb ohne Ausfallzeitschlitze den an­ fallenden Datenverkehr zu bewältigen, soll der Modus mit der höheren Übertragungsrate es erlauben, Daten, die eigentlich während des Ausfallzeitschlitzes hätten übertragen werden sollen, in anderen Zeitschlitzen mit unterzubringen. Um die zeitlichen Verschiebungen bei der Datenübertragung vor und nach einem Ausfallzeitschlitz möglichst gering zu halten, wird der Modus mit der höheren Übertragungsrate vorzugsweise jeweils vor und/oder nach einem Ausfallzeitschlitz und der Modus mit der niedrigeren Übertragungsrate während der übrigen Zeit eingesetzt. Anstelle einer höheren Übertragungsrate kann bei Sprachdaten auch das Kompressionverhältnis erhöht und damit die Anzahl der zu übertragenden Bits reduziert wer­ den.

Bei dieser Weiterentwicklung ist ferner bevorzugt, daß ein Kommunikationspartner dem anderen einen bevorstehenden Wech­ sel von einem der Funkübertragungsmodi zum anderen signali­ siert, um es dem anderen zu erlauben, sich rechtzeitig darauf einzustellen und Fehler bei der Dekodierung des Funksignals zu vermeiden. Dabei kann der signalisierende Kommunikations­ partner gleichzeitig derjenige sein, der auch die Befugnis zur Festlegung eines Ausfallzeitschlitzes hat; in diesem Fall kann die Signalisierung des bevorstehenden Wechsels mit der Mitteilung eines festgelegten Ausfallzeitschlitzes identisch sein. Umgekehrt kann der signalisierende Kommunikationspart­ ner auch derjenige sein, der keine solche Befugnis hat; in diesem Fall kann die Signalisierung des bevorstehenden Wech­ sels vom anderen Kommunikationspartner als eine Bestätigung über den Empfang der Mitteilung gewertet werden.

Vorteilhafterweise unterscheiden sich die zwei Funkübertra­ gungsmodi in den Datenreduktionsverhältnissen, die zur Umset­ zung eines Rohdatenstroms in die jeweils auf dem Funkweg zu übertragenden Daten eingesetzt werden. Alternativ oder ergän­ zend dazu können die zwei Funkübertragungsmodi auch unter­ schiedliche Modulationsverfahren einsetzen. Wenn das erste Funk-Kommunikationssystem ein GSM-System ist, kann man z. B. zu EDGE (Enhanced Data Rate for GSM Evolution) übergehen, oder es kann von Vollraten- auf Halbratenkodierung umgeschal­ tet werden.

Da mit der stärkeren Datenreduktion meist ein gewisser Infor­ mationsverlust einhergeht, der bei Sprachübertragung zu einer Zunahme des Rauschens oder einer Verringerung der Bandbreite des akustischen Spektrums führen kann, wird man zweckmäßiger­ weise den Funkübertragungsmodus mit der höheren Kompressions­ rate für nur so viele aufeinanderfolgende Zeitschlitze ver­ wenden, wie erforderlich ist, um im Vergleich zum Übertra­ gungsmodus mit der niedrigeren Datenrate einen Zeitschlitz einzusparen.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die damit zusammenwirken­ den Komponenten der Funk-Kommunikationssysteme und Endgeräte werden nun anhand von zeichnerischen Darstellungen näher er­ läutert. Dabei zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild von zwei Funk-Kommunikationssy­ stemen, insbesondere Mobilfunksystemen,

Fig. 2 ein Flußdiagramm einer ersten Ausgestaltung des Ver­ fahrens,

Fig. 3 schematisch den Aufbau eines Endgeräts,

Fig. 4 den Ablauf eines Signalisierungsvorgangs zwischen ei­ nem Endgerät und einer Basisstation des ersten Funk- Kommunikationssystems gemäß einer zweiten Ausgestal­ tung des Verfahrens, und

Fig. 5 ein Flußdiagramm einer zweiten Ausgestaltung des Ver­ fahrens

Die in Fig. 1 als Beispiel für bekannte Funk-Kommunikations­ systeme dargestellten Mobilfunksysteme bestehen jeweils aus einer Vielzahl von Netzelementen, insbesondere von Mobilver­ mittlungsstellen MSC, Einrichtungen RNC und Basisstationen BS, wobei Netzelemente des ersten Systems in der Figur und der nachfolgenden Beschreibung durch die angehängte Ziffer 1 und solche des zweiten Systems durch die Ziffer 2 gekennzeichnet sind. Das erste System ist beispielsweise ein GSM- System, das zweite ein UMTS-System.

Jedes System umfaßt jeweils eine Mehrzahl von Mobilvermitt­ lungsstellen MSC1, MSC2, von denen in der Figur allerdings nur eine gezeigt ist, die jeweils innerhalb eines Systems un­ tereinander vernetzt sind und die den Zugang zu einem Fest­ netz PSTN herstellen. Weiterhin sind diese Mobilvermittlungs­ stellen MSC1, MSC2 mit jeweils zumindest einer Einrichtung RNC1, RNC2 zum Zuteilen von funktechnischen Ressourcen ver­ bunden. Jede dieser Einrichtungen RNC1, RNC2 ermöglicht wie­ derum eine Verbindung zu zumindest einer Basisstation BS1, BS1' bzw. BS2. Eine solche Basisstation BS1, BS1', BS2 kann über eine Funkschnittstelle eine Verbindung zu Endgeräten, z. B. mobilen Stationen MS oder anderweitigen mobilen und sta­ tionären Endgeräten aufbauen. Die Figur zeigt der Einfachheit halber ein einziges Endgerät MS, das in der Lage ist, wahl­ weise sowohl mit dem ersten als auch mit dem zweiten System zu kommunizieren. Zwischen dem Endgerät MS und einer Basis­ station BS1 des ersten Systems besteht eine Übertragungsver­ bindung, z. B. eine Gesprächsverbindung, symbolisch darge­ stellt als Doppelpfeil V1.

Durch jede Basisstation BS1, BS1', BS2 wird zumindest eine Funkzelle Z1, Z1' bzw. Z2 gebildet. Bei einer Sektorisierung oder bei hierarchischen Zellstrukturen werden pro Basissta­ tion BS1 auch mehrere Funkzellen Z1 versorgt. Funkzellen Z1, Z2 der verschiedenen Systeme können sich geographisch belie­ big überschneiden.

Ein jeweiliges Operations- und Wartungszentrum OMC1, OMC2 realisiert Kontroll- und Wartungsfunktionen für das Mobil­ funksystem bzw. für Teile davon. Die Funktionalität dieser Struktur ist auf andere Funk-Kommunikationssysteme übertragbar, insbesondere für Teilnehmerzugangsnetze mit drahtlosem Teilnehmeranschluß.

Fig. 2 zeigt in Form eines Flußdiagramms den Ablauf des er­ findungsgemäßen Verfahrens gemäß einer ersten Ausgestaltung. Das erste Funk-Kommunikationssystem ist hier ein herkömmli­ ches GSM-System, das keiner Anpassung an das Verfahren be­ darf. Als Beispiel für ein Endgerät MS ist in Fig. 3 ein stark schematisiertes Blockdiagramm eines Mobiltelephons ge­ zeigt. Während einer bestehenden Übertragungsverbindung zu einer GSM-Basisstation BS1 überprüft das Endgerät MS laufend die Qualität des von dort empfangenen Funksignals. Hierfür ist das Endgerät MS, wie in Fig. 3 gezeigt, mit einer Meß­ schaltung 1 ausgestattet, die ein von einem HF-Sender-Empfän­ germodul 2 geliefertes Empfangssignal auf seine Qualität durch Messung der Empfangsfeldstärke oder der Bitfehlerrate überwacht (Schritt S1). Wenn die Qualität für einen dem End­ gerät zugeteilten Zeitschlitz oder eine Mehrzahl aufeinander­ folgender Zeitschlitze besser als ein Grenzwert ist (Schritt S2), so ist zu erwarten, daß die im nachfolgenden Zeitschlitz zu übertragenden Daten mit hoher Wahrscheinlichkeit rekon­ struiert werden können, falls dieser Zeitschlitz ausfällt. Die Meßschaltung 1 meldet dies an eine Steuereinheit 3. Die Steuereinheit 3 legt bei Bedarf daraufhin den nachfolgenden Zeitschlitz als Ausfallzeitschlitz fest (Schritt S3). Dies hat zur Folge, daß der unmittelbar nach dem Empfang des vor­ hergehenden Zeitschlitzes auf die Frequenz des zweiten Funk­ kommmunikationssystems abgestimmte HF-Sender-Empfängermodul 2 auf dieser Frequenz während des nachfolgenden Ausfallzeit­ schlitzes bleibt. Es steht somit eine Zeitspanne vom Ende ei­ nes dem Endgerät MS zugeteilten Zeitschlitzes bis zum Beginn des übernächsten ihm zugeteilten Zeitschlitz zur Verfügung, in der das Endgerät Messungen an der Zelle Z2 des zweiten Funk-Kommunikationssystem durchführen kann, die eine Verbin­ dungsweiterschaltung vorbereiten. Z. B. kann das Endgerät MS durch Messen der Empfangsfeldstärke der Zelle Z2 ihre Eignung für eine Verbindungsweiterschaltung im Vergleich mit anderen Zellen des ersten oder zweiten Funk-Kommunikationssystems be­ urteilen (wobei zu diesem Zeitpunkt noch offen ist, ob eine Verbindungsweiterschaltung zu dieser Zelle stattfinden wird oder nicht) oder durch Erfassen einer von der Basisstation BS2 verwendeten Rahmennummer und Messen eines Zeitversatzes zwischen sich und der Station BS2 eine bereits beschlossene Verbindungsweiterschaltung vorbereiten.

Grundsätzlich können auch mehrere aufeinanderfolgende, dem Endgerät MS zugeteilte Zeitschlitze als Ausfallzeitschlitze festgelegt werden, wenn dies zur Durchführung langwieriger Messungen nötig ist.

Während des Ausfallzeitschlitzes kann das Endgerät auf der Frequenz des ersten Funk-Kommunikationssystems weder senden noch empfangen. Die Daten, die während eines Ausfallzeit­ schlitzes vom HF-Sender-Empfängermodul 2 empfangen werden, stammen nicht von der Basisstation BS1 und können vom Decoder 4 des Endgeräts nicht verarbeitet werden. Dieser erhält des­ halb während des Ausfallzeitschlitzes keine Daten vom Sender- Empfängermodul 2 und muß daher die nicht empfangenen Daten anhand von in vorhergehenden und nachfolgenden Zeitschlitzen übertragenen Daten rekonstruieren. Dies ist ohne allzu große Qualitätseinbußen möglich, wenn das von der Basisstation BS1 gesendete Signal blockweise verschachtelt (interleaved) ist und der Decoder 4 eine Entschachtelungsschaltung zur Wieder­ herstellung der ursprünglichen chronologischen Reihenfolge der Daten enthält.

Während des Ausfallzeitschlitzes vom Encoder 5 gelieferte Da­ ten können nicht gesendet werden und gehen verloren. Um hier­ durch bedingte Qualitätseinbußen bei der Uplink-Übertragung von dem Endgerät MS zur Basisstation zu begrenzen, ist eine Ver- und Entschachtelung der Daten auch im Uplink vorgesehen.

Nach Abschluß der Messungen kann das Verfahren zum Anfangs­ punkt S0 zurückkehren, wenn die Messungen nur der laufenden Überwachung der Eignung der Zelle Z2 für eine Verbindungswei­ terschaltung dienten, oder es kann eine Weiterschaltung er­ folgen, falls die Messungen der für eine Weiterschaltung be­ nötigten Synchronisierungsinformation galten und erfolgreich waren.

Wenn der Grenzwert der Empfangsqualität in Schritt S2 nicht erreicht wurde, kehrt das Verfahren zum Anfangspunkt S0 zu­ rück. Zuvor kann aber der Grenzwert herabgesetzt werden (Schritt S5), insbesondere dann, wenn der Grenzwert über eine größere Zahl von Zeitschlitzen hinweg nicht erreicht worden ist und somit die Gefahr besteht, daß zwar ein Ausfallzeit­ schlitz benötigt wird, um Messungen durchzuführen, diese Mes­ sungen aber nicht stattfinden können, weil kein Zeitschlitz als geeignet erkannt wird. Durch diese dynamische Anpassung des Grenzwerts wird vermieden, daß in einer Situation mit schlechter Empfangsqualität, in der eine Verbindungsweiter­ schaltung erforderlich werden könnte, diese nicht durchge­ führt werden kann, weil lange Zeit keine Messungen an anderen Zellen durchgeführt worden sind und somit keine hinreichend aktuellen Informationen über die Empfangsqualität in anderen Zellen zur Verfügung stehen. Komplementär zu dieser Maßnahme kann der Grenzwert auch heraufgesetzt werden, wenn bei der Überprüfung in Schritt S2 der Grenzwert häufig überschritten wird und deshalb die Zahl der Zeitschlitze, die als potenti­ elle Ausfallzeitschlitze angesehen werden, den tatsächlichen Bedarf an Ausfallzeitschlitzen deutlich übersteigt.

Fig. 4 veranschaulicht den Ablauf eines Signalisierungsvor­ gangs gemäß einer zweiten Ausgestaltung des Verfahrens.

Wie oben für die erste Ausgestaltung beschrieben, führt hier das Endgerät MS regelmäßige Messungen der Empfangsqualität des von der Basisstation BS1 kommenden Signals aus. Die Er­ gebnisse werden an die BS1 übermittelt, z. B. als RXLEV- bzw. RXQUAL-Werte über MEAS_RES- bzw. MEAS_REP-Meldungen des GSM- Protokolls, wenn das erste Funk-Kommunikationssystem ein GSM- System ist, allerdings mit der Besonderheit gegenüber den herkömmlichen GSM-Meldungen, daß sie Informationen über Emp­ fangsqualitäten von Basisstationen beinhalten können, die ei­ nem zweiten, vom GSM-System verschiedenen Funk-Kommunikati­ onssystem angehören.

Die Basisstation BS1 wertet die Meßergebnisse aus, und wenn sie für eine gegebene Zahl von Zeitschlitzen besser gewesen sind als ein Grenzwert, sendet sie ein Ausfallzeitschlitz-An­ kündigungssignal AAS an das Endgerät MS. Bei einer Variante des Verfahrens kann die Basisstation BS1 darüber hinaus auch dann, wenn der Grenzwert nicht erreicht worden ist, aber dringender Bedarf nach Messungen besteht, zusätzliche AAS-Si­ gnale erzeugen.

Das Endgerät erkennt an dem Signal AAS, daß die Basisstation im nachfolgenden, ihr zugeteilten Zeitschlitz keine Daten senden wird (symbolisiert durch den durchgestrichenen Pfeil DATA in der Figur) und reagiert darauf, indem sie während dieses Zeitschlitzes auf die BS2 abgestimmt bleibt, um an dieser Station die bereits angesprochenen Messungen auszufüh­ ren, hier dargestellt als Pfeil SYNC von der Basisstation BS2 zum Endgerät MS. Gleichzeitig interpretiert sie das Signal AAS als Ankündigung, daß die Basisstation BS1 nach dem Aus­ fallzeitschlitz für eine begrenzte Zeit einen anderen Über­ tragungsmodus verwenden wird, und als Befehl, seinerseits das Gleiche zu tun. So können z. B. wenn die Verbindung zwischen Endgerät MS und Basisstation BS1 vor dem Ausfallzeitschlitz im Full-rate-Modus betrieben wurde, die Basisstation BS1 und das Endgerät MS die Nutzdaten des auf den Ausfallzeitschlitz folgenden Zeitschlitzes im Half-rate-Modus DATA-HR senden, um, wenn auch bei etwas beeinträchtigter Wiedergabequalität, Sprachdaten, die der Dauer von zwei GSM-Rahmen entsprechen, in einem Zeitschlitz unterzubringen, und für die gleiche Zeit ihre Decoder auf Half-Rate-Decodierung umschalten, um die empfangenen Daten korrekt zu entschlüsseln. Anschließend keh­ ren Endgerät MS und Basisstation BS1 zur Full-rate Codierung zurück.

Die zwei Übertragungsmodi können sich auch durch das verwen­ dete Modulationsverfahren unterscheiden, z. B. kann beim zweiten Verfahren EDGE verwendet werden.

Wenn der zweite Übertragungsmodus bezogen auf die zu übertra­ genden Roh- bzw. Sprachdaten eine um einen Faktor x größere Übertragungsrate erreicht, so benötigt man insgesamt n = x/(x - 1) in dem zweiten Modus übertragene Zeitschlitze, um den durch einen Ausfallzeitschlitz bewirkten Verlust an Übertra­ gungszeit auszugleichen.

Auch bei dem mit Bezug auf Fig. 4 erläuterten Verfahren be­ steht die Möglichkeit, den Grenzwert der Übertragungsquali­ tät, der überschritten werden muß, damit ein Zeitschlitz als Auswahlzeitschlitz in Frage kommt, herabzusetzen, wenn mit dem aktuellen Grenzwert nicht genügend geeignete Zeitschlitze gefunden werden, oder ihn heraufzusetzen, wenn mehr geeignete Zeitschlitze als nötig gefunden werden. Da die Übermittlung der Ergebnisse der Empfangsqualitätsmessungen vom Endgerät an das Funk-Kommunikationssystem in Form der RXLEV- bzw. RXQUAL- Daten quantisiert erfolgt, ist eine solche Anpassung nur in groben Schritten jeweils entsprechend einer Quantisierungs­ stufe möglich.

Eine nun mit Bezug auf Fig. 5 beschriebene Variante des Ver­ fahrens erlaubt eine feinere Anpassung dadurch, daß die Aus­ wertung der Qualitätsmessungen bereits von der Steuereinheit 3 des Endgeräts, noch vor ihrer Quantisierung und Übermitt­ lung an das erste Funk-Kommunikationssystem, durchgeführt wird. Die Schritte S1 bis S3 und S5 sind daher mit denen aus Fig. 2 identisch. An das System wird hier nur noch eine Mel­ dung übertragen, die anzeigt, daß die Empfangsqualität der in den letzten Zeitschlitzen empfangenen Datenblöcke gut genug war, so daß ein Ausfallzeitschlitz eingeschoben werden kann. Das Endgerät schlägt so dem Funk-Kommunikationssystem mögli­ che Ausfallzeitschlitze vor, und letzteres entscheidet in Schritt S6 darüber, ob ein Ausfallzeitschlitz benötigt wird oder nicht. Für diese Entscheidung wird zum Beispiel eine im ersten Funk-Kommunikationssystem gespeicherte Information be­ rücksichtigt, die angibt, wie lange die letzte Messung am zweiten Funk-Kommunikationssystem zurückliegt und ob eine Ak­ tualisierung fällig ist.

Wenn die Entscheidung positiv ausfällt, wird ein AAS-Signal wie mit Bezug auf Fig. 4 beschrieben an das Endgerät gesendet (Schritt S7), das für das Endgerät gleichzeitig die Informa­ tion, daß der nächste ihm zugeteilte Zeitschlitz ein Ausfall­ zeitschlitz ist, als auch die Ankündigung beinhaltet, daß die Basisstation nach dem Ausfallzeitschlitz in einen "schnelle­ ren" Übertragungsmodus wechseln wird. Das Endgerät führt wäh­ rend des nächsten Zeitschlitzes die Messungen am zweiten Sy­ stem aus (Schritt S4), und Endgerät MS und Basisstation BS1 verwenden anschließend für eine begrenzte Zahl von Zeit­ schlitzen den "schnelleren" Übertragungsmodus (Schritt S8), um die durch den Ausfallzeitschlitz bewirkte Übertragungsver­ zögerung zu kompensieren, bevor das Verfahren zum Ausgangs­ punkt zurückkehrt oder ggf. die Verbindung weitergeschaltet wird.

Wenn die Entscheidung häufig negativ ausfällt, kann in Schritt S9 der Grenzwert heraufgesetzt werden, und das Ver­ fahren kehrt zum Ausgangspunkt zurück.

Bei einer weiteren Variante des Verfahrens obliegt nicht nur die Bewertung der Übertragungsqualität (Schritt S2), sondern auch die Entscheidung darüber, ob ein Ausfallzeitschlitz ein­ geschoben wird (Schritt S4), dem Endgerät MS. Zu diesem Zweck verfügt das Endgerät selbst über Speicherplatz zum Aufzeich­ nen von Informationen betreffend die Aktualität der von ihm am zweiten Funk-Kommunikationssystem durchgeführten Messun­ gen. Anhand dieser Informationen beurteilt es, ob ein Aus­ fallzeitschlitz benötigt wird, und überträgt an die Basissta­ tion BS1 eine Meldung, daß ein Ausfallzeitschlitz eingescho­ ben werden kann. Das erste Funk-Kommmunikationssystem muß nun einen Ausfallzeitschlitz einschieben. Es kündigt dies wie oben beschrieben durch das Signal AAS an. Der Empfang des Si­ gnals AAS durch das Endgerät ist Voraussetzung dafür, daß das Endgerät den nächsten Zeitschlitz tatsächlich als Ausfall­ zeitschlitz behandelt. Das AAS-Signal hat hier die Bedeutung einer Bestätigung, daß das erste Funk-Kommunikationssystem die Meldung des Endgerätes korrekt empfangen hat. Bleibt diese Bestätigung aus, weil die Übertragungsbedingungen schlecht sind (und der Grenzwert evtl. wiederholte Male dyna­ misch herabgesetzt worden ist, um einen Ausfallzeitschlitz zu ermöglichen), könnte das Einschieben eines Ausfallzeitschlit­ zes durch das Endgerät, ohne daß die Basisstation BS1 eine entsprechende Sendepause einlegt, leicht zum Abreißen der Verbindung führen.

Grundsätzlich ist allen beschriebenen Möglichkeiten gemein­ sam, daß ein Ausfallzeitschlitz nur bei Bedarf angewendet wird, d. h. falls Messungen erforderlich sind und diese nur durch einen Ausfallzeitschlitz ermöglicht werden können.

Claims (19)

1. Verfahren zur Vorbereitung einer Verbindungsweiterschal­ tung eines mit zwei verschiedenen Funk-Kommunikationssy­ stemen (MSC1, RNC1, BS1; MSC2, RNC2, BS2) kompatiblen Endgeräts (MS) von einem ersten dieser Funk-Kommunikati­ onssysteme (MSC1, RNC1, BS1) zum zweiten (MSC2, RNC2, BS2), wobei zumindest im ersten Funk-Kommunikationssy­ stem (MSC1, RNC1, BS1) Daten in aufeinanderfolgenden, in Zeitschlitze unterteilten Rahmen übertragen werden, bei dem das Endgerät (MS) während bestimmter ihm zugeteilter Zeitschlitze des ersten Funk-Kommunikationssystems (MSC1, RNC1, BS1), als Ausfallzeitschlitze bezeichnet, Signale des zweiten Funk-Kommunikationssystems (MSC2, RNC2, BS2) empfängt, um aus diesen Signalen für eine Verbindungsweiterschaltung zu dem zweiten Funk-Kommuni­ kationssystem benötigte Information zu gewinnen, und das erste Funk-Kommunikationssystem (MSC1, RNC1, BS1) wäh­ rend eines Ausfallzeitschlitzes keine Daten zu dem End­ gerät (MS) überträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Funk-Kommunikationssystem nach einem gleichen Standard arbeiten.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Funk-Kommunikationssystem nach unterschiedlichen Standards arbeiten.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Information eine Synchro­ nisationsinformation umfaßt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Funk-Kommunikationssystem (MSC1, RNC1, BS1) die Ausfallzeitschlitze festlegt und dem Endgerät (MS) vorab mitteilt (AAS).

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Funk-Kommunikationssystem (MSC1, RNC1, BS1) die Ausfallzeitschlitze unter vom Endgerät (MS) vorge­ schlagenen Zeitschlitzen festlegt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Endgerät (MS) die Qualität der in einem Zeitschlitz vom ersten Funk-Kommunikationssystem (MSC1, RNC1, BS1) empfangenen Daten mißt (S1) und, wenn diese Qualität ei­ nen Grenzwert erreicht oder überschreitet (S2), einen darauffolgenden Zeitschlitz dem ersten Funk-Kommunikati­ onssystem (MSC1, RNC1, BS1) als Ausfallzeitschlitz vor­ schlägt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Kriterium für die Bewertung der Qualität die Bitfeh­ lerrate oder die Empfangsfeldstärke am Endgerät (MS) an­ gewendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Funk-Kommunikationssystem die Ausfallzeit­ schlitze nach einem Vorgegebenen zeitlichen Muster fest­ legt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 5 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß das erste Funk-Kommunikations­ system (MSC1, RNC1, BS1) und/oder das Endgerät (MS) für an das Endgerät (MS) bzw. das erste Funk-Kommunikations­ system (MSC1, RNC1, BS1) in zeitlicher Nähe zu einem Ausfallzeitschlitz zu übertragende Daten und für die übrigen zu übertragenden Daten jeweils verschiedene Funk­ übertragungsmodi mit unterschiedlichen Übertragungsraten anwendet.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Funk-Kommunikationssystem (MSC1, RNC1, BS1) dem Endgerät (MS) oder das Endgerät (MSC1, RNC1, BS1) dem ersten Funk-Kommnikationssystem (MSC1, RNC1, BS1) eine bevorstehende Umschaltung zwischen den zwei Über­ tragungsmodi signalisiert (S7).

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeich­ net, daß die zwei Funkübertragungsmodi unterschiedliche Datenreduktionsverhältnisse anwenden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Funkübertragungsmodi unter­ schiedliche Modulationsverfahren anwenden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Funkübertragungsmodus mit der höheren Datenrate für so viele aufeinanderfolgende Zeit­ schlitze verwendet wird, wie erforderlich, um im Ver­ gleich zum Übertragungsmodus mit der niedrigeren Daten­ rate einen Zeitschlitz einzusparen.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die zwei Funk-Kommunikations­ systeme (MSC1, RNC1, BS1; MSC2, RNC2, BS2) ein GSM-Sy­ stem und ein UMTS-System sind.

16. Mit zwei verschiedenen Funk-Kommunikationssystemen kom­ patibles Endgerät (MS), wobei zumindest im ersten Funk- Kommunikationssystem (MSC1, RNC1, BS1) Daten in aufein­ anderfolgenden, in Zeitschlitze unterteilten Rahmen übertragen werden und die Zeitschlitze jeweils einzelnen Endgeräten zugeteilt werden, das in der Lage ist, wäh­ rend bestimmter, als Ausfallzeitschlitze bezeichneter Zeitschlitze des ersten Funk-Kommunikationssystems Si­ gnale des zweiten Funk-Kommunikationssystems (MSC2, RNC2, BS2) zu empfangen, um aus diesen Signalen für eine Verbindungsweiterschaltung zu dem zweiten Funk-Kommuni­ kationssystem benötigte Information zu gewinnen, wobei von dem ersten Funk-Kommunikationssystem während eines Ausfallzeitschlitzes keine Daten zu dem Endgerät (MS) übertragen werden.

17. Endgerät (MS) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß es eingerichtet ist, in einer laufenden Übertra­ gungsverbindung Daten in verschiedenen Funkübertragungs­ modi mit unterschiedlichen Übertragungsraten zu empfan­ gen.

18. Funk-Kommunikationssystem mit wenigstens einer Sender- /Empfängerstation (BS1) für die Übertragung von Daten in aufeinanderfolgenden, in Zeitschlitze unterteilten Rah­ men von und/oder zu einer Mehrzahl von Endgeräten, wobei die Zeitschlitze jeweils einzelnen Endgeräten zugeteilt werden, und das eingerichtet ist, die Übertragung von Daten an ein mobiles Endgerät (MS) während bestimmter dem Endgerät zugeordneter Zeitschlitze, als Ausfallzeit­ schlitze bezeichnet, zu unterbrechen, und das eingerich­ tet ist, einen Ausfallzeitschlitz unter von dem Endgerät (MS) vorgeschlagenen Zeitschlitzen festzulegen, wobei es während eines Ausfallzeitschlitzes keine Daten zu dem Endgerät (MS) überträgt.

19. Funk-Kommunikationssystem nach Anspruch 18, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es eingerichtet ist, in einer laufen­ den Übertragungsverbindung Daten in verschiedenen Funkübertragungsmodi mit unterschiedlichen Übertragungsraten zu senden.