專利名稱：在gsm核心體系結構中使用cdma手機的系統和方法
技術領域：
本發明一般涉及無線通信系統，尤其涉及在GSM核心網絡中使用CDMA無線接入網絡的系統。
II.發明背景相比其它無線通信技術，碼分多址(CDMA)是一種其本身具有相對較大帶寬容量的數字無線技術，即其本身允許在每個頻帶上提供更多電話呼叫的服務。而且，CDMA的擴頻原理本身能提供安全的通信。美國專利第4,901,307號，通過引用被結合于此，闡明了能被用于發送語音呼叫和非語音計算機數據的CDMA系統的細節。
盡管CDMA有其優勢，現存使用其它原理的其它無線系統。例如，在世界很多地方使用GSM系統，GSM采用時分多址技術的一個版本。
無論使用的是CDMA原理還是其它無線原理，無線通信系統都可被認為具有兩個主要的組成部分，即無線接入網絡(RAN)和與RAN及外部系統進行通信的核心體系結構，所述外部系統例如公共交換電話網絡(PSTN)、因特網(特別是、盡管不完全是為數據呼叫)等。與各種無線技術相關聯的核心體系結構在硬件方面和通信協議開發方面都是非常昂貴的，如開發為了支持特殊的、通常是系統專用的呼叫交換、入網、服務驗證、呼叫監聽和計費的協議。因此，如果不在一個或其它系統的核心體系結構中進行代價高昂得令人望而卻步的改造，一個無線系統的通信協議(在GSM中為GSM協議，在CDMA中為cdma2000-1x、IS-41等協議)是無法與其它系統中的協議相兼容的。
基于以上的揭示，本發明認識到，由于GSM存在于世界上的很多地方，憑借基于CDMA的RAN的優勢，能夠在GSM的核心體系結構中使用基于CDMA的RAN是值得一為的。基于前述，本發明還認識到這樣一種愿望，即如果不能排除對GSM核心體系結構的通信協議的修改則將其控制在最低限度。
發明內容
碼分多址(CDMA)的移動站(MS)包括一配置成利用CDMA協議與CDMA無線接入網(RAN)進行通信的無線電路。移動站還包括一配置成與GSM的用戶標識模塊(SIM)進行通信以使移動站可以在GSM核心體系結構中對其自身進行驗證的用戶電路。通過使用這一結構，就使得利用GSM核心體系結構使用CDMA RAN變得容易了。
在一個較佳實施例中，移動站從SIM中讀取國際移動用戶標識(IMSI)并且通過CDMA RAN以一條注冊消息、始發消息或者尋呼響應消息來傳送該IMSI。如果需要，MS能顯示一個服務提供者的名稱、移動電話號碼和其它與GSM相關的信息條目。
在一個非限制性實施例中，MS允許用戶僅當向MS輸入預設的校驗值后方可使用MS。并且，當從MS中移除SIM時，較佳的MS會中斷呼叫，當從MS中移除SIM時，它還會刪除用戶信息。較佳地，MS周期性地檢查MS中SIM的存在狀態，當它確定SIM不再與MS相接合時，就會終止呼叫。MS可以使用cdma2000技術。
另一方面，一種便于在GSM核心體系結構中使用CDMA RAN的方法包括將一個SIM和一個CDMA MS接合，并且利用CDMA RAN向MSC傳送存儲于SIM中的至少一個IMSI。通過使用IMSI，SIM在GSM核心體系結構中即獲得認證。基于此項認證，帶有SIM的MS就可以注冊到MSC上。
在再一方面，一種便于在GSM核心體系結構中使用CDMA RAN的系統包括使用CDMA協議與CDMA RAN進行通信的MSC。該MSC還使用GSM協議和GSM核心體系結構進行通信。MS與CDMA RAN進行通信，并且在GSM核心體系結構中獲得注冊。SIM可分離地接合到MS以便在GSM核心體系結構中認證該MS。
通過參考附圖，對本發明的細節，包括其結構和操作，能獲得最佳的理解，圖中同樣的標號表示同樣的部件，其中
附圖簡要說明
圖1所示的框圖是使用CDMA無線接入網和GSM核心體系結構便于通信的本發明系統；圖2所示的流程圖是當用戶標識模塊(SIM)接合到CDMA移動站(MS)時所調用的邏輯；圖3所示的流程圖是當SIM從MS中移走時所調用的邏輯；以及圖4所示的流程圖是周期性檢測SIM存在狀態時所調用的邏輯。
具體實施例方式
首先參考圖1，所示是一系統，總體標識為10，該系統便于在總體標識為12的碼分多址(CDMA)接入網(RAN)和GSM核心體系結構14之間進行包括語音和計算機數據在內的通信。GSM核心體系結構14依次可與公共電話交換網(PSTN)和/或數據網絡16(比如英特網)進行通信。
如圖1所示，CDMA RAN 12支持一個或者多個基站(BTS)18與移動站(MS)20之間的無線通信。依照在本技術領域所知的CDMA原理，BTS 18能與基站控制器(BSC)22通信。圖1所示的優選CDMA RAN 12使用cdma2000，特別是使用cdmaOne(IS-95)、cdma2000 1x、cdma2000 3x、或者cdma2000高數據速率(HDR)或1xEVDO原理。
在一個非限制性的實施例中，移動站20是采用碼分多址(CDMA)原理和CDMA空中傳輸(OTA)通信空中接口并同無線電路20a結合與CDMA RAN 12進行通信的、由Kyocera，Samsung或其它制造商制造的移動電話。然而，本發明適應用于其它移動站，諸如膝上型電腦、無線手機或電話機、數據收發機、掌上設備、或者尋呼機和定位接收機。按照需要，移動站20可以是手持的或者便攜式的像車載(包括小汽車、卡車、輪船、飛機、火車)的。然而，雖然一般認為無線通信設備是移動的，但應當理解，本發明在某些應用中適用于“固定”單元。并且本發明也可應用于進行語音和/或進行包括數字視頻信息在內的數據信息傳輸的數據模塊或調制解調器中，也可以通過有線或無線鏈路與其它設備通信。此外，可以使用指令使調制解調器和數據模塊以預先設定好的協同或關聯方式在多條通信信道上傳輸信息。無線通信設備有時也被稱作用戶終端、移動站、移動單元、用戶單元、移動無線收發裝置或無線電話機、無線單元、或者在一些通信系統中簡稱為“用戶”和“移動體”。
根據本發明，在MS20中，用戶標識模塊(SIM)24與用戶電路20b可分離地接合在一起。SIM24是一塊包含微處理器和數據存儲器以通過用戶電路20b與MS20交換數據的智能卡。優選的非限制性SIM24存儲了下列信息。在主文件層，SIM存儲了一個SIM標識號碼。
在GSM應用文件層，SIM24可存儲用戶語言選項、作為用戶標識并且標識了服務提供商(即GSM核心體系結構)的國際移動用戶標識(IMSI)、以及密鑰。而且，SIM24優選地存儲一個用戶所喜愛的公共陸地移動網絡(PLMN)的標識，以及對所選PLMN的搜索周期。同時，SIM24存儲累計的呼叫計數器(ACM)的最大值，它是當前和以往呼叫的呼叫單元的總數，它還存儲了用以指示哪些服務被分配給用戶且被激活的SIM服務列表。另外，SIM24存儲標識用于SIM/MS關聯的SIM分組的各種分組標識符。更進一步，優選的SIM24存儲服務提供商名稱以及按用戶所選擇的貨幣來計算呼叫價格的一張單價/貨幣表。
除了上述數據，優選的SIM24還包括一廣播消息標識符，它指示用戶愿意接受的廣播信道上的消息種類。并且，SIM24可以包含廣播控制信道標記來幫助MS在當一個GSM RAN可用時快速獲得GSM RAN，以及其他GSM RAN專用的信息。非限制性的SIM24還可存儲MS不會自動嘗試接入的至多四個PLMN的列表。在另一實施例中，SIM24可存儲MS不會自動嘗試接入的最多8個PLMN。SIM24可進一步存儲SIM的位置信息、管理數據和階段標識。
另外，在電信層，優選的SIM24可存儲縮位撥號號碼/輔助服務控制字符串、固定撥號號碼/輔助服務控制字符串、以及MS收到和要發送出去的短消息(SMS)。而且，優選的SIM24可包括所需網絡和承載信道容量的參數、與用戶相關的移動站國際ISDN號碼以及SMS報頭參數的值。還存儲和SMS有關的狀態信息，就像最后呼出號碼和針對以上內容的擴充數據等。
優選的非限制性SIM24還能執行以下命令。它可以選擇輸入文件，提供相關的狀態，比如SIM中的當前文件目錄。SIM24可以讀取和更新字節串和記錄串，并且在選定文件中查找用戶指定樣式。同時，SIM24可以對一個選定文件進行增量訪問。
SIM24還能執行與持卡人身份驗證(CHV)特征相關的幾個指令，包括對MS呈現的CHV值進行驗證、分配新的CHV值、以及啟用、禁用和解鎖CHV特征。SIM24還能使用戶選擇的文件作廢以及恢復曾經作廢的文件。較佳地，SIM24還能在GSM核心體系結構14中執行認證算法并根據GSM認證原理計算出認證密鑰。
現在開始討論GSM核心體系結構14，除其它的組成部件外，GSM核心體系結構14可以包括或者可以訪問一存儲著GSM核心體系結構14用戶的用戶數據的歸屬位置寄存器(HLR)26。同時，GSM核心體系結構14可包含或者可訪問一認證中心(AUC)27。這些組件基于本領域內所熟知的GSM原理來使用，用于認證帶有SIM24的MS20。
CDMA/GSM移動交換中心(MSC)28將CDMA RAN12和GSM核心體系結構相互連接。應當理解，如果需要，HLR26和AUC27能夠直接連接到MSC28。在所示的較佳實施例中，依據在CDMA技術領域所熟知的PDSN操作(針對數據)和ANSI-41操作(針對語音)，MSC28使用CDMA協議和CDMA RAN12進行通信。而且，依據GSM技術領域內所熟知的GSM語音和GSM數據(即，SGSN)操作，MSC28應用GSM協議與GSM核心體系結構進行通信。因此，在不更改GSM核心體系結構14以使用CDMA協議，比如ANSI-41，而是使用其自身現有協議的情況下，就方便了在GSM核心體系結構14中使用CDMA RAN12。
圖2說明了在MS20中嵌入SIM24后所遵循的邏輯。從塊30開始，SIM24被復位并且協商存儲在SIM中的必須的操作參數。繼續到塊32，SIM的標識被檢取并與前一個SIM標識相比較以確定已經被插入到MS20中的SIM是一個要求以下步驟的新SIM。在判定菱形34處，確定CHV是否已經被啟用，如果是，就在塊36處提示用戶輸入CHV值。假設SIM確定這個值是有效的，這個值就在塊38被送到SIM以獲得后續步驟所需的對SIM文件的接入。若該值無效則該邏輯結束。
從塊38或者當CHV沒有被啟用則從判定菱形34，邏輯前進到塊40，其中IMSI從SIM中被讀出。如果需要，可在塊42從SIM里讀出服務提供商的名稱并顯示在MS20上。并且，如果需要，可在塊44從SIM里讀出手機電話號碼并顯示出來。
無論何種情況，IMSI在塊46被MS20經CDMA RAN12傳輸給MSC28，MSC28依據本技術領域所知的GSM原理訪問GSM核心體系結構14來進行對SIM24(因此MS20)的認證。IMSI可由在R-CSH上的注冊消息、始發消息或者尋呼響應消息來傳遞。成功的認證能使SIM24(因而MS20)在MSC28上注冊，使得MS20能夠使用CDMA RAN12。在一個實施例中，認證先于在手機用戶界面上顯示信息。因此，第42和44步驟在認證步驟成功結束后出現。
圖3顯示了從MS20中移除SIM24時所遵循的邏輯。從塊48開始SIM被移除，在塊50MS20停用MS20和SIM24間的鏈路。在塊52，MS20釋放所有正在進行的呼叫，然后在塊54從它的內部存儲器中刪除用戶信息。
圖4顯示MS20周期性地(比如每30秒)檢查SIM24的持續存在。從塊56開始，周期性地進入到一個D0循環，在其中MS20在塊58向SIM發送狀態命令。在判定菱形60，MS20確定SIM是否響應，如果不響應，則在塊62終止所有正在進行的呼叫。
除了以上的邏輯以外，帶有SIM24的MS20能夠允許用戶查詢存儲的SMS。當MS20傳送一個SMS時，它優選地同時傳送服務中心的地址。如果需要，也可支持GSM訂購服務，諸如上述的縮位和固定撥號號碼、充電提醒等。
盡管此處所展現并進行詳細描述的“在GSM核心體系結構中使用CDMA手機的系統和方法”具體內容完全有能力實現本發明如前所述的目標，但應理解，它是本發明當前的較佳實施例，因此代表了本發明所寬泛構思的主題；本發明的范圍完全包括了對于本技術領域內的技術人員顯而易見的實施例；本發明的范圍因此不受除了所附權利要求書之外任何因素的限制，在權利要求書中，除非明確的聲明，否則其所涉及的單數元件不是指“一個且只有一個”而是指“一個或多個”。為本技術領域的普通技術人員所知悉或以后將知悉的上述較佳實施例中的要素的所有結構上的和功能上的等價物通過引用清楚地引入在此，并有意識地囊括在本權利要求書中。而且，設備、方法并不需要解決由本發明所要尋求解決的每一個問題，才可以被包括在本發明的權利要求書中。此外，無論本發明公開內容中的元件、組件或方法步驟是否在權利要求書中明確的引述過，這些元件、組件或方法步驟都不是有意貢獻給公眾的。除非權利要求的要素使用“用于……的裝置”短語明確的敘述，或在方法權利要求中用“步驟”而不是“動作”來表述要素，本發明的權利要求的要素不得按照U.S.C§112第六段所規定進行解釋。
權利要求
1.一種碼分多址(CDMA)移動站(MS)，其特征在于，它包括無線電路，用于利用CDMA協議與CDMA無線接入網(RAN)通信；和用戶電路，用于同GSM用戶標識模塊(SIM)通信以使MS在GSM核心體系結構中對其自身進行認證，由此便于在GSM核心體系結構中使用CDMA RAN。
2.如權利要求1所述的移動站，其特征在于，還包括SIM。
3.如權利要求2所述的移動站，其特征在于，所述MS在SIM與MS接合之后從SIM中至少讀取一個標識符。
4.如權利要求3所述的移動站，其特征在于，所述標識符是國際移動用戶標識(IMSI)。
5.如權利要求4所述的移動站，其特征在于，所述IMSI由MS在至少在一條消息中傳輸。
6.如權利要求5所述的移動站，其特征在于，所述消息是注冊消息。
7.如權利要求5所述的移動站，其特征在于，所述消息是始發消息。
8.如權利要求5所述的移動站，其特征在于，所述消息是尋呼響應消息。
9.如權利要求1所述的移動站，其特征在于，所述MS有選擇地顯示至少一個服務提供商的名稱。
10.如權利要求1所述的移動站，其特征在于，所述MS有選擇地顯示至少一個手機電話號碼。
11.如權利要求2所述的移動站，其特征在于，僅當用戶向所述MS輸入一個預定的驗證值時，所述MS方允許用戶使用該MS。
12.如權利要求2所述的移動站，其特征在于，一旦將SIM從MS中移除，MS即終止呼叫。
13.如權利要求12所述的移動站，其特征在于，一旦將SIM從MS中移除，MS即刪除用戶信息。
14.如權利要求2所述的移動站，其特征在于，所述MS周期性地檢測SIM在MS中的存在狀態，并且當MS確定SIM已不再和MS接合時終止呼叫。
15.如權利要求1所述的移動站，其特征在于，所述MS使用cdma2000原理。
16.一種便于在GSM核心體系結構中使用CDMA RAN的方法，其特征在于，包括將SIM與CDMA MS接合；使用CDMA RAN向MSC傳輸存儲于SIM中的至少一個IMSI；使用所述IMSI，在GSM核心體系結構中對SIM進行認證；以及基于所述認證動作，在MSC中注冊帶有SIM的MS。
17.如權利要求16所述的方法，其特征在于，還包括在至少一條消息中傳輸IMSI。
18.如權利要求17所述的方法，其特征在于，所述消息是注冊消息。
19.如權利要求17所述的方法，其特征在于，所述消息是始發消息。
20.如權利要求17所述的方法，其特征在于，所述消息是尋呼響應消息。
21.如權利要求16所述的方法，其特征在于，包括有選擇地在MS上顯示至少一個服務提供商的名稱。
22.如權利要求16所述的方法，其特征在于，包括有選擇地MS上顯示至少一個手機電話號碼。
23.如權利要求16所述的方法，其特征在于，包括僅當用戶向MS輸入一個預定的驗證值時，MS方允許用戶使用MS。
24.如權利要求16所述的方法，其特征在于，包括一旦將SIM從MS中移除即終止呼叫。
25.如權利要求24所述的方法，其特征在于，包括一旦將SIM從MS中移除即刪除用戶信息。
26.如權利要求16所述的方法，其特征在于，包括周期性地確定SIM是否與MS接合，并且當確定SIM不再與MS接合時即終止呼叫。
27.如權利要求16所述的方法，其特征在于，MS使用cdma2000原理。
28.一種便于在GSM核心體系結構中使用CDMA RAN的系統，其特征在于，包括使用CDMA協議與CDMA RAN通信的MSC，所述MSC還使用GSM協議與GSM核心體系結構進行通信；與CDMA RAN通信且在GSM核心體系結構中有注冊的至少一個MS；以及與MS可分離地接合的至少一個SIM，用于在GSM核心體系結構中認證所述MS。
29.如權利要求28所述的系統，其特征在于，所述MS在MS和SIM接合之后從SIM中至少讀取一個標識符。
30.如權利要求29所述的系統，其特征在于，所述標識符是國際移動用戶標識(IMSI)。
31.如權利要求30所述的系統，其特征在于，所述MS至少在一條消息中傳輸IMSI。
32.如權利要求31所述的系統，其特征在于，所述消息是注冊消息。
33.如權利要求31所述的系統，其特征在于，所述消息是始發消息。
34.如權利要求31所述的系統，其特征在于，所述消息是尋呼響應消息。
35.如權利要求28所述的系統，其特征在于，所述MS有選擇地顯示至少一個服務提供商的名稱。
36.如權利要求28所述的系統，其特征在于，所述MS有選擇地顯示至少一個手機電話號碼。
37.如權利要求28所述的系統，其特征在于，僅當用戶向MS輸入一個預定的驗證值時，MS方允許用戶使用MS。
38.如權利要求28所述的系統，其特征在于，一旦SIM從MS中移除，MS即終止呼叫。
39.如權利要求28所述的系統，其特征在于，一旦SIM從MS中移除，MS即刪除用戶信息。
40.如權利要求28所述的系統，其特征在于，所述MS周期性地檢測SIM在MS中的存在狀態，并且當MS確定SIM不再與MS接合時終止呼叫。
41.如權利要求28所述的系統，其特征在于，所述MS使用cdma2000原理。
全文摘要
CDMA移動站(MS)(20)可以與GSM的用戶標識模塊(SIM)(24)相接合，以通過混合的CDMA/GSM消息交換中心(MSC)(28)，利用CDMA無線接入網(RAN)(18，22)在GSM核心體系結構(14)中驗證MS(20)，使得利用現有的GSM核心(14)的CDMA RAN(18，22)的使用得到有利地促進。
文檔編號H04J1/00GK1736046SQ03805382
公開日2006年2月15日 申請日期2003年1月17日 優先權日2002年1月17日
發明者D·拉達克里西南, E·亞科比, Y·里蒙尼, M·格林 申請人:高通股份有限公司