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Querverweis zu verwandten Anmeldungen
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Diese Anmeldung ist verwandt mit den britischen Patentanmeldungen mit den Nummern
GB 1414280.6 ,
GB 1414288.9 und
GB 1414283.0 .
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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Analyse und Dämpfung einer Sperraktivität in einem verteilten Antennensystem.
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Hintergrund zur Erfindung
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Die Verwendung von mobilen Kommunikationsnetzwerken hat wesentlich zugenommen über zwei Jahrzehnte hinweg. Betreiber der Mobilkommunikationsnetzwerke haben die Anzahl von Basisstationen erhöht, um einer erhöhten Nachfrage zu begegnen nach Diensten durch Verwender der Mobilkommunikationsnetzwerke. Die Betreiber der Mobilkommunikationsnetzwerke müssen die Betriebskosten der Basisstationen reduzieren sowie die Abdeckung der Basisstation verbessern. Eine Option hierfür ist es, System zu implementieren zum Weiterleiten der Telekommunikationssignale der Mobilkommunikationsnetzwerke als ein verteiltes Antennensystem (DAS).
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Die konstant zunehmende Kapazitätsnachfrage nach Drahtloskommunikation und die Tatsache, dass ungefähr 80% des Verkehrs auf dem Mobilkommunikationssystem im Gebäudeinneren verursacht wird, erfordert neue Verfahren zur Bereitstellung flexibler Signalweiterleitungssysteme, um eine effiziente Verwendung des Spektrums zu gewährleisten. Wenn Innenverkehr mit einer reinen Außenmakroabdeckungslösung gehandhabt wird, sind die Signaleindringung und die Signalqualität geringfügig in der Innenraumumgebung. Innenabdeckungslösungen mit verteilten Antennensysteme helfen bei der Überwindung dieser Schwierigkeiten, aber die zunehmende Kapazitätsnachfrage erfordert fortschrittlichere Innenlösungen jenseits reiner Abdeckungssysteme.
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Aktive verteilte Antennensysteme (DAS) sind entwickelt worden zur Verbesserung der Innenraumabdeckung. Diese verteilten Antennensysteme weisen die Fähigkeit auf eines dynamischen Verkehrs / Zellschaltens. Die Funkfrequenzsignale (RF-Signale) im DAS werden zwischen einem Zentralknoten und einer Vielzahl von Ferneinheiten kommuniziert, an welchem Antennenelemente verbunden sind Der Zentralknoten ist mit einer oder mehreren der Basisstationen verbunden. Im DAS wird die Abdeckung einer einzelnen Zelle nicht notwendigerweise bereitgestellt durch eine Einzelne der Ferneinheiten. Die Vielzahl der Ferneinheiten leitet dasselbe Telekommunikationssignal der Zelle weiter über die Abdeckungsbereich der Zelle hinweg. Der Abdeckungsbereich der Zelle ist die Summe von individuellen Abdeckungsbereichen einer jeden der Ferneinheiten, welche zugeordnet werden der Zelle. Im Falle einer Vielzahl von Antennenelementen, welche mit einer Ferneinheit verbunden sind, ist der Abdeckungsbereich der Zelle die Summe von individuellen Antennenelementabdeckungsbereichen, welche verbunden sind mit der Ferneinheit, welche der Zelle zugeordnet ist.
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Das verteilte Antennensystem (DAS) kann verwendet werden zur Bereitstellung von Abdeckung und Kapazität innerhalb eines Gebäudes sowie Abdeckung und Kapazität in innenstädtischen oder Campus-Bereichen.
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Die parallel anhängigen des Anmelders Patentanmeldungen mit den Nr.
GB 1414280.6 ,
GB 1414288.9 und
GB 1414283.0 . beschreiben ein verteiltes Antennensystem, in welcher die Ferneinheiten und die Antennenelemente verteilt sind innerhalb eines Gebäudes. Die Verwendung des verteilten Antennensystems im Gebäude bedeutet, dass die Abschwächung eines Uplinkpfades zwischen einer Mobilstation, wie z.B. einem Mobiltelefon oder einem Smartphone, erheblich geringer als zu einer Makrobasisstation, welch außerhalb des Gebäudes befindlich ist. Das verteilte Antennensystem (DAS) ermöglicht eine Verbindungsqualität aufrecht zu erhalten, auch wenn der Verwender der Mobilstation sich innerhalb des Gebäudes bewegt. Andererseits die geringer Abschwächung im Uplinkpfad kann höhere Störniveaus verursachen an den Empfängereingängen und den Uplinkpfad vollständig sperren.
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In einem verteilten Antennensystem mehrere Signale von den Antennenelementen im Uplinkpfad werden kombiniert, um ein einzelnes kombiniertes Signal zu formen, welches an die Basisstation gesendet wird. Wir nehmen nun an, dass ein Sperrsignal aktiv ist an einem einzelnen Antennenelement. Ein Sperrsignal ist ein Signal, welches so stark ist, dass es andere Telekommunikationssignale in demselben Frequenzband überragen wird. Das kombinierte Signal einschließlich des Sperrsignals wird an die Basisstation gesendet und kann den Empfänger sättigen an der Basisstation. Diese Sättigung kann vermieden werden durch Detektion des Sperrsignals und Unterdrückung des Sperrsignals und im Frequenzband bei der Ferneinheit. Das kombinierte Signal wird daraufhin den Empfänger in der Basisstation nicht sättigen.
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Diese Sperrung des Sperrsignals wird im Allgemeinen erreicht durch einen automatischen Verstärkungssteuerungsalgorithmus (AGC-Algorithmus), welcher befindlich ist in der Ferneinheit, welche mit Antennenelement verbunden ist. Der AGC-Algorithmus schwächt das Signal ab in einem Empfängereingangsfrequenzband, welches spezifisch für das das Sperrsignal ist und schützt so die Ferneinheit gegen Sättigung. Diese Unterdrückung des Sperrsignals im Frequenzband bedeutet, dass das kombinierte Signal an der Basisstation das Sperrsignal nicht weiter enthalten wird. Jedoch hat die Zunahme der Schwächung bei der Ferneinheit den Nachteil, dass die Sensitivität der Ferneinheit für alle Signale in allen Bändern reduziert wird (aufgrund der Schwächung). Daher ist die Dienstleistungsqualität für die Mobilstation reduziert, und insbesondere kann es fortan nicht mehr möglich sein, nützliche, d.h. e. nicht-sperrende (Signale) zu verarbeiten.
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Überblick der Erfindung
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Die Offenbarung lehrt ein Verfahren zur Analyse Sperraktivität in einem verteilten Antennensystem. Das Verfahren umfasst eine Detektion wenigstens eines Sperrsignals bei einer der Antennenelemente im verteilten Antennensystem und ein Messen einer Vielzahl von Datenwerten verbunden mit dem detektierten Sperrsignal. Diese gemessenen Datenwerte werden eingelesen in einer Aktivitätsdatenbank und können durch einen Netzwerkbetreiber (sowie eine Planer) verwendet werden, um die Wahrscheinlichkeit eines Vorliegens des Sperrsignals zu bestimmen. Das Einlesen der Datenwerte ermöglicht z.B. eine angepasste Planung oder Optimierung des verteilten Antennensystems und eines Umgebungsnetzwerks. Der Netzwerkbetreiber kann auch die Signalleistung bei anderen Frequenzbändern erhöhen, welche unbeeinflusst durch das Sperrsignal sind, und/oder ein Antennenelemente abschalten, die am empfindlichsten in Hinsicht auf die Sperrsignale zu bestimmten Zeiten des Tages oder der Nacht sind.
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Die Datenwerte, welche eingelesen sind in der Aktivitätsdatenbank, schließen ein, aber sind nicht beschränkt auf, das Frequenzband, welches enthält das Sperrsignal sowie dessen Trägerfrequenz, Zeit des Auftretens, Leistungsniveau des Sperrsignals und die Bezeichnung des Antennenelements, bei welcher das Sperrsignal detektiert wird.
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Der Netzwerkbetreiber kann auf die Aktivitätsdatenbank zugreifen und die Daten in der Aktivitätsdatenbank analysieren und/oder Anzeigegraphikdateien erzeugen, welche Hinweise auf die Sperraktivität geben. Dies ermöglicht, dass der Netzwerkbetreiber die Sperrsignale im verteilten Antennensystem analysiert und im Wesentlichen eliminiert oder die Abdeckung unter Verwendung des verteilten Antennensystems erneut plant oder optimiert.
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Diese Offenbarung lehrt auch ein System zur Analyse die Sperraktivität aufweisend eine Vielzahl von Antennenelementen, verbunden mit einer Vielzahl von Ferneinheiten, eine Überwachungseinheit zum Überwachen eines Vorliegens eines Sperrsignals in einem oder mehreren von der Vielzahl von Antennenelementen, einen Datenprotokollierer zum Protokollieren der Vielzahl von mit dem Sperrsignal verbundenen Datenwerten, und eine Datenspeichervorrichtung für ein Speichern der protokollierten Vielzahl von Datenwerten.
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Die Verwendung des Verfahrens für ein Abschwächen von Wirkungen des Sperrsignals wird ebenfalls offenbart.
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Beschreibung der Figuren
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1A zeigt einen vereinfachten Aspekt eines verteilten Antennensystems der Offenbarung.
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1B zeigt einen weiteren Aspekt des verteilten Antennensystems der Offenbarung, in welcher das verteilte Antennensystem mit zwei Basisstationen verbunden ist.
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2 zeigt ein Flussdiagramm des Verfahrens zur Analyse von Sperraktivität.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Die Erfindung wird nun beschrieben werden auf der Basis von den Zeichnungen. Es wird verstanden werden, dass die Ausführungsformen und Aspekte der Erfindung, wie hier beschrieben, nur Beispiele sind und nicht den Schutzumfang des Anspruchs in irgendeiner Weise beschränken. Die Erfindung wird definiert durch die Ansprüche und ihre Äquivalente. Es wird verstanden werden, dass Merkmale eines Aspekts oder einer Ausführungsform der Erfindung kombiniert werden können mit einem Merkmal eines verschiedenen Aspekts und/oder einer Ausführungsform der Erfindung.
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1 zeigt einen ersten vereinfachten Aspekt eines verteilten Antennensystems 5, einschließend die Merkmale dieser Offenbarung. Das verteilte Antennensystem 5 weist eine Vielzahl von Antennenelementen 10a–c auf, welche verbunden sind mit einer entsprechenden Ferneinheit 15a–c, welche eine Funkeinheit einschließt. Die Antennenelemente 10a–c sind z. B. in einem Gebäude oder in einem Campus oder innerstädtischen Bereich verteilt, aber dies beschränkt nicht die Erfindung. In diesen ersten vereinfachten Aspekt des verteilten Antennensystems 5 werden die empfangenen Signale bei den Antennenelemente 10a–c verarbeitet durch die Ferneinheiten 15a–c und gesendet an einen Kombinierer 20, von welchem ein kombiniertes Signal an die Basisstation 30 gesendet wird.
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Die Ferneinheiten 15a–c weisen einen Begrenzer 17a–c auf. Der Begrenzer 17a–c wird verwendet zum Erhöhen der Stärke von schwachen Signalen, wenn notwendig, was aber häufig nicht erforderlich ist, und zum Abschwächen von starken empfangenen Signale jenseits ein Schwellenwerts in bestimmten Frequenzbändern, welche empfangen werden durch die Antennenelemente 10a–c. Diese Abschwächung von den starken empfangenen Signale stellt sicher, dass diese starken empfangenen Signale nicht den Empfänger sättigen in den Ferneinheiten 15a–c oder an der Basisstation 30.
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Der Begriff Basisstation 30 umfasst in dieser Offenbarung nicht nur Basistransceiverstationen, wie bekannt im GSM-Protokoll, sondern auch Node B, wie bekannt im UMTS-Protokoll, eNode B im LTE-Protokoll und ähnliche Einheiten in anderen Drahtlosprotokollen.
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Eine Überwachungseinheit 70 ist verbunden mit dem verteilten Antennensystem 5, und eine Aktivitätsdatenbank 80 ist verbunden mit der Überwachungseinheit 70. Die Überwachungseinheit 70 und die Aktivitätsdatenbank 80 können positioniert sein innerhalb des verteilten Antennensystems 5 im Gebäude oder können entfernt befindlich sein bei z. B. einem Betreiber- oder Netzwerkplanersteuerzentrum 60. Die Überwachungseinheit 70 und die Aktivitätsdatenbank 80 brauchen nicht kolokalisiert zu sein.
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Wir nehmen nun an, dass eine Mobilstation 40 ein Signal überträgt, welches sehr stark ist und ein "Sperrsignal 50b” genannt werden wird. Das Sperrsignal 50b kann den Empfänger in der Ferneinheit 15a–c sättigen. Der Begrenzer 17a–c schwächt das Frequenzband, in welchem das Sperrsignal 50b ausgestrahlt wird.
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Die Information über das Sperrsignal 50b, die Trägerfrequenz, dessen Frequenzband, Zeit und Datum und andere Datenwerte wird aufgesammelt durch die Überwachungseinheit 70 und in der Aktivitätsdatenbank 80 gespeichert. Die Aktivitätsdatenbank 80 wird bereitgestellt an einer Schnittstelle derart, dass der Betreiber oder Netzwerkplaner auf die Datenwerte in der Aktivitätsdatenbank 80 zu Analysezwecken zugreifen kann. Die Datenwerte, welche eingelesen sind in der Aktivitätsdatenbank 80, schließen ein, aber sind beschränkt auf, die Trägerfrequenz und das Frequenzband, in welchem das Sperrsignal 50b auftritt, einen Zeitstempel, welcher die Zeit anzeigt, bei welcher das Sperrsignal 50b auftritt, das Leistungsniveau des Sperrsignals 50b und die Bezeichnung des Antennenelements 10a–c, bei welcher das Sperrsignal 50b empfangen wird
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Im Allgemeinen wird die Überwachungseinheit 70 inaktiv sein. Das Überwachen des verteilten Antennensystems 5 durch die Überwachungseinheit 70 wird nur veranlasst, wenn das Sperrsignal 50b ein vordefiniertes Leistungsniveau erreicht. Dies z. B. kann auftreten, wenn die Begrenzer 17a–c eingeschaltet wird, was impliziert, dass die Ferneinheiten 15a–c andernfalls gesättigt wären Die Trägerfrequenz des Sperrsignals 50b im Frequenzband kann identifiziert werden durch Verwendung einer Frequenzanalyse in den Ferneinheiten 15a–c oder durch Ausführen einer Frequenzanalyse von allen von den kombinierten Signalen für alle von den Antennenelementen 10a–c. Die Frequenzanalyse wird das Leistungsniveau des Sperrsignals 50b bereitstellen und die Mittefrequenz des Sperrsignals 50b. Es wäre auch möglich, die Mittenfrequenz und Leistung eines Signals zu bestimmen, welches das zweithöchste Leistungsniveau im verteilten Antennensystem 5 aufweist.
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In einem Aspekt der Erfindung, wird die Überwachungseinheit 70 nur eingeschaltet, wenn das Sperrsignal 50b detektiert wird. In einem Aspekt der Erfindung überwacht die Überwachungseinheit 70 periodisch das verteilte Antennensystem 5. Die Überwachungseinheit 70 ist daher nicht durchgehend eingeschaltet und zeichnet Datenwerte auf. Dies reduziert die Menge an Daten, welche eigentlich in der Datenbank 80 gespeichert werden.
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1B zeigt einen weiteren Aspekt der Erfindung, in welcher zwei Basisstationen
30a und
30b verbunden sind mit einem Zentralknoten
100 im verteilten Antennensystem
5. Der Zentralknoten
100 weist ein erstes Knotenmodul
100a und ein zweites Knotenmodul
100b auf. Eine jede der Basisstationen
30a und
30b ist verbunden mit einem ersten Knotenmodul
100a und einem zweiten Knotenmodul
100b. Wie erklärt in der parallel anhängigen Anmeldung
GB 1414280.6 des Anmelders, beschränkt die Anzahl von Basisstationen
30a,
30b und der Knotenmodule
100a,
100b nicht die Erfindung. Er wird gewürdigt werden, dass im Aspekt, wie dargestellt in der
1B, ein Risiko besteht, dass ein starkes Signal von einer Mobilstation
40, welche mit einem der Netzwerkbetreiber verbunden ist, welcher die Basisstation
30a oder
30b betreibt, möglicherweise andere Mobilstationen
40 sperrt, welche mit anderen Netzwerkbetreiber verbunden sind, die die Andere der Basisstationen
30a und
30b betreiben.
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Der Zentralknoten
100 ist verbunden mit einem Verteilungssystem, welches eine Vielzahl von Expansionseinheiten aufweist einschließlich von Abdeckungsbereichsmodulen
105a–c. Eine oder mehrere von den Ferneinheiten
115a–e sind verbunden mit einer oder mehreren Expansionseinheiten
105a–c, welchen eine Vielzahl von Antennenelementen
110a–e zugeordnet ist. Die eine oder mehreren Expansionseinheiten
105a–c sind angepasst, dieselben Signale an die verbundenen der Ferneinheiten
115a–e und die entsprechenden Antennenelemente
110a–e weiterzuleiten. Die Kommunikation zwischen dem Zentralknoten
100 und den Expansionseinheiten
105a–c ist in einem Aspekt der Erfindung in der digitalen Domäne und ist rekonfigurierbar. Eine Digital-Analog-Umwandlung wird bereitgestellt in den Expansionseinheiten
105a–c, und die Kommunikation zwischen den Expansionseinheiten
105a–c und der Vielzahl von Antennenelementen
110a–e ist in einem Aspekt der Erfindung in der analogen Domäne. Die Verbindung zwischen dem Zentralknoten
100 und der Vielzahl von Expansionseinheiten
105a–c ist rekonfigurierbar. Die eine oder mehreren Ferneinheiten
115a–e weisen einen entsprechenden Begrenzer
117a–e auf, welcher, wie oben beschrieben, funktioniert, um beliebige Sperrsignale
50b abzuschwächen, welche detektiert werden, wie oben beschrieben Der Zentralknoten
100 und die Expansionseinheiten
105a–c ermöglichen, Telekommunikationssignale von den Basisstationen
30a und
30b durch das verteilte Antennensystem
5 zu verteilen. Wie erklärt in parallel anhängigen Patentanmeldungen mit Nummern
GB1414280.6 des Anmelders, ist das verteilte Antennensystem
5 in hohem Maße flexibel und erlaubt eine Rekonfigurierung des Abdeckungsbereichs, wenn eine oder mehrere von den Ferneinheiten
115a–e gesättigt sind aufgrund des Sperrsignals
50b.
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Die Überwachungseinheit 70 in 1B ist verbunden mit dem Zentralknoten 100 zum Überwachen der Sperrsignale in der digitalen Domäne, wie oben beschrieben. In dieser Ausgestaltung ist ein analoges Überwachen ebenfalls möglich
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2 zeigt ein Flussdiagramm, darstellend das Verfahren zur Analyse Sperraktivität im verteilten Antennensystem 5. Eine oder mehrere der Mobilstationen 40 sind aktiv in Schritt 210. Aus einem bestimmten Grund sendet eine von den Mobilstationen 40 in Schritt 220 ein starkes Signal 50b aus, was den Empfänger in den Ferneinheiten 15a–c oder der Basisstation 30 sättigen würde und daher das Sperrsignal 50b ist. Das Aussenden vom Sperrsignal 50b in Schritt 220 löst die Überwachungseinheit 70 aus. In Schritt 240 können beliebige mit dem Sperrsignal 50b verbundene Datenwerte aufgezeichnet werden, und diese aufgezeichneten Datenwerte werden in Schritt 250 in der Aktivitätsdatenbank 80 gespeichert.
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Der Betreiber des verteilten Antennensystems 5 (oder ein Netzwerkbetreiber) kann auf die gespeicherten Datenwerte in Schritt 260 zugreifen und beliebige notwendige Abhilfen ausführen. Die zugegriffenen Datenwerte können verwendet werden zum Erzeugen von Graphikdateien zum Darstellen des Betriebs des verteilten Antennensystems 5 zu Analysezwecken durch den Verwender. Statistische Algorithmen können verwendet werden zum Analysieren der gespeicherten Datenwerte.
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Die Abhilfe kann ein Sperren von Empfang von allen Sperrsignalen 50b von allen von den Mobilstationen 40 in einem bestimmten Frequenzband bei einem Betroffenen von den Antennenelementen 10a–c oder bei allen von den Antennenelementen 10a–c über einen gesamten Abdeckungsbereich einschließen. Das Sperren des Sperrsignals 50b in diesem Frequenzband bedeutet, dass der Begrenzer 17a–c zur Vermeidung von Sättigung der Ferneinheiten 15a–c eingeschaltet wird. Es wäre möglich, nur den Begrenzer 17a–c für den Betroffenen von den Antennenelementen 10a–c zu schalten, oder alle von den Begrenzern 17a–c für alle von den Antennenelementen 10a–c über den gesamten Abdeckungsbereich zu schalten. Die anderen Signale 50, welche in anderen Frequenzbändern empfangen werden, werden nicht abgeschwächt, was Übertragungsleistung einsparen wird und eine gute Übertragungsqualität in den anderen Frequenzbändern sicherstellen wird.
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Es ist möglich, dass die Abhilfe zeitbasiert sein kann, d.h. nur erforderlich ist während bestimmter Zeiten des Tages. Wenn z. B. die Aktivitätsdatenbank 80 berichtet, dass das Sperrsignal 50b nur während Arbeitszeiten empfangen wird, kann der Betreiber oder Netzwerkplaner sicherstellen, dass Empfang von den Signalen von dem bestimmten Frequenzband, welches das Sperrsignal 50b einschließt, nur ausgeführt wird während der Arbeitszeiten. Signale in anderen Frequenzbänder werden auf normale Weise empfangen.
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Der Netzwerkbetreiber kann auch fähig sein eines Detektierens, dass das Sperrsignal 50b auftritt, weil eine von den Mobilstationen 40 innerhalb des Gebäudes verbunden ist mit dem (Außen-)Makroabdeckungsbereich und ein starkes Signal überträgt im Uplinkpfad aufgrund der (unausweichlichen) Abschwächung des Signals durch die Gebäudewände. In diesem Fall kann der Betreiber versuchen, die Mobilstation 40 zu "erfassen" durch ein Bewirken, dass die Basisstation 30 ein Signal überträgt in einem Downlinkpfad von einer von den Ferneinheiten 15a–15c nahe der Mobilstation 40 derart, dass die Mobilstation 40 die Zelle wechselt, mit welcher die Mobilstation 40 verbunden ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- GB 1414280 [0001, 0007, 0027, 0028]
- GB 1414288 [0001, 0007]
- GB 14142830 [0001, 0007]
