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Die
vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Systeme zur Weiterschaltung
zwischen Schichten zum Kommunizieren in einem hierarchischen Zellularsystem.
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Ein
typisches zellulares Kommunikationssystem stellt drahtlosen Kommunikationsdienst
für eine
Anzahl drahtloser oder mobiler Einheiten bereit, die sich in einem
geographischen Gebiet befinden. Das von dem zellularen Kommunikationssystem
versorgte geographische Gebiet ist in räumlich getrennte, „Zellen" genannte, Bereiche
eingeteilt. Ein herkömmliches
zellulares Kommunikationssystem umfaßt eine Anzahl von Zellenstandorten
oder Basisstationen, die geographisch verteilt sind, um die Übertragung
und den Empfang von Kommunikationssignalen zu und von den Mobileinheiten
oder drahtlosen Einheiten zu unterstützen. Jede Basisstation bearbeitet
Sprachkommunikationen über
eine Zelle und der gesamte Versorgungsbereich für das zellulare Kommunikationssystem
ist durch die Verbindung von Zellen für alle Basisstationen definiert,
wobei sich die Versorgungsbereiche für Basisstationen in der Nähe in einigem
Maß überlappen,
um (womöglich)
eine zusammenhängende
Kommunikationsversorgung innerhalb der äußeren Grenzen des Versorgungsbereichs
des Systems sicherzustellen.
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Mit
steigendem Bedarf an drahtlosen Diensten können Verfahren zur Steigerung
der Kapazität des
Zellularsystems benutzt werden. Beispielsweise kann ein hierarchisches
oder überlagertes
Zellularsystem benutzt werden, wo ein Netzwerk oder eine Schicht
von Zellen kleinerer Größe über dem
Netzwerk oder der Schicht größerer Zellen
installiert ist. Verwendung der kleineren Zellen steigert die Kapazität durch
Erhöhen
der Anzahl von den geographischen Bereich versorgenden Funkkanälen. In
einem hierarchischen Zellularsystem wird der Hauptteil des Verkehrs
auf dem Netzwerk oder den Schichten kleinerer Zellen versorgt, aber
wenn sich die drahtlose Einheit schnell bewegt und dadurch zahl reiche
Weiterschaltungen im Netzwerk kleinerer Zellen erfordert, wird die
drahtlose Einheit auf das Netzwerk oder die Schicht größerer Zellen
plaziert.
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EP-A-0701382
bezieht sich allgemein auf ein Steuerungsverfahren für ein zellulares
Kommunikationssystem, das durch Mobileinheiten eingesammelte Mobilitäts- und
Fernmeldeverkehrsstatistiken zur Bereitstellung von Steuerung der
Zellularkommunikation benutzt. Insbesondere verarbeiten oder sammeln die
Mobileinheiten Statistiken und übertragen
dann die Summenstatistiken zu einer Mikrozellen- oder Makrozellen-Basisstation.
Die durch die Mobileinheit überwachten
Statistiken umfassen Zellenaufenthaltszeit. Die Summenstatistiken
werden von Basisstationen der Mikrozellen oder Makrozellen zur Zuweisung neuer
Verbindungen und Weiterschaltung von Verbindungen zu einer Mikrozelle
oder Makrozelle, zur Priorisierung von Verbindungsbearbeitung im
zellularen Kommunikationssystem und zur Zuweisung kundenspezifischer
Kundenversorgungsbereiche für
die Mobileinheiten benutzt. Die Verarbeitung und Einsammlung der
Statistiken in den Mobileinheiten erfordert Bearbeitungsleistung,
die anderswie zur Bereitstellung zusätzlicher Funktionalität und Signalverarbeitung
durch die Mobileinheiten benutzt werden könnte. Weiterhin erfordert diese
Verarbeitung zusätzlichen
Batteriestrom und verkürzt
dadurch das Leben einer aufgeladenen Mobileinheitenbatterie (z.B.
weniger Gesprächszeit).
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EP-A-0660635
bezieht sich allgemein auf ein Weiterschaltungsverfahren in mobilen
Kommunikationssystemen. Insbesondere wird die Größe einer bestimmten, einer
Mobileinheit zuzuweisenden Funkzone auf Grundlage der Anzahl von
Weiterschaltungen in den Mobileinheiten ausgewählt. Die Mobilvermittlungsstelle
mißt die
Anzahl von Weiterschaltungen in jeder der Mobileinheiten und weist
während
einer Mobileinheit-Weiterschaltung eine Weiterschaltungszielfunkzone
auf Grundlage des gemes senen Werts der Anzahl von Weiterschaltungen
zu. Zum Definieren der Funkzonen werden vorbestimmte Schwellwerte
benutzt.
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EP-A-0692920
bezieht sich allgemein auf ein Steuerungsverfahren zum Auswählen und
Neuauswählen
von Zellen in einem mehrschichtigen zellularen Mobilfunknetz. Insbesondere
wird die Neuauswahl von Zellen während
einer vorbestimmten Zeitverzögerung
auf Grundlage der Summenzählung
der Anzahl von in der Schicht während
dieser Zeitverzögerung
neu ausgewählten
Zellen durchgeführt.
Insbesondere wird die Summenzahl zur Bestimmung der Neuauswahl mit
zwei Schwellwerten verglichen. Von der Mobilstation wird der Vergleich
zur Auswahl der Schicht benutzt, in der die Zellen die für die Geschwindigkeit
der Mobilstation zutreffendste Größe aufweisen.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren nach Anspruch
1 bereitgestellt.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System zur Weiterschaltung
zwischen Schichten nach Anspruch 12 bereitgestellt.
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Um
hierarchische Zellenschichten vorteilhaft zu nutzen, bestimmt ein
System zur Weiterschaltung zwischen Schichten eine Zellenschicht
zur Versorgung einer drahtlosen Einheit zumindest als Funktion der
Zeit, für
die sich die drahtlose Einheit in einer Zelle oder einer Menge von
Zellen einer Zellenschicht aufhält.
Beispielsweise wird als Funktion der Zeitdauer, für die sich
die drahtlose Einheit in der Zelle oder der Menge von Zellen für eine erste
Zellenschicht aufhält,
eine Bestimmung getroffen, ob die drahtlose Einheit durch eine Zelle
oder Menge von Zellen einer zweiten Zellenschicht versorgt werden
sollte. Dabei werden sich mit höheren
Geschwindigkeiten bewegende drahtlose Einheiten, die oft in einer
Schicht (in Schichten) kleinerer Zellen weitergeschaltet werden, durch
eine Schicht (Schichten) größerer Zellen
versorgt. So kann das hierarchische zellulare Kommunikationssystem
eine durch die Schicht(en) kleinerer Zellen bereitgestellte erhöhte Kapazität aufweisen und
dabei die Anzahl von Weiterschaltungen verringern, die bei den sich
schneller bewegenden drahtlosen Einheiten in der (den) Schicht(en)
kleinerer Zellen stattfinden würden.
Bei gewissen Ausführungsformen
startet ein Zeitgeber, wenn sich die drahtlose Einheit mit einer
Zelle in einer ersten Schicht verbindet und der Zeitgeber hält an, wenn
sich die drahtlose Einheit von der Zelle abtrennt. In Abhängigkeit
von der Zeitdauer, für
die sich die drahtlose Einheit in der Zelle der ersten Schicht befindet,
oder einer Funktion derselben, bestimmt das System zur Weiterschaltung zwischen
Schichten, ob die drahtlose Einheit durch eine andere Zellenschicht
versorgt werden sollte. Beispielsweise kann das Netz einen Zeitgeberwert(e) oder
eine Funktion desselben mit Schwellwert(en) vergleichen, die so
gewählt
werden, daß die
Häufigkeit
von Weiterschaltungen auf jeder Zellenschicht unter einem gewissen
Niveau liegt.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Weitere
Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen
der nachfolgenden ausführlichen
Beschreibung und bei Bezugnahme auf die Zeichnungen offenbar werden.
In den Zeichnungen zeigt:
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1 ein
allgemeines Diagramm eines hierarchischen zellularen Kommunikationssystems,
bei dem das die vorliegende Erfindung verwirklichende System zur
Weiterschaltung zwischen Schichten benutzt werden kann; und
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2 ein
allgemeines Flußdiagramm
für eine
Ausführungsform
eines die vorliegende Erfindung verwirk lichenden Systems zur Weiterschaltung zwischen
Schichten.
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BESCHREIBUNG
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Beispielhafte
Ausführungsformen
des Systems zur Steuerung der Weiterschaltung zwischen Schichten
werden bezüglich
eines hierarchischen Zellularsystems beschrieben, bei dem Zellenschichten
von Zellen unterschiedlicher Größe mindestens Teilen
des gleichen geographischen Versorgungsbereichs überlagert sind.
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1 zeigt
ein Diagramm eines Teils eines hierarchischen zellularen Kommunikationssystems 10,
das einen drahtlosen Kommunikationsdienst für eine Anzahl drahtloser Einheiten
bzw. Mobileinheiten 12a–c bereitstellt, die sich im
geographischen Versorgungsbereich des Systems 10 befinden.
Das durch das zellulare Kommunikationssystem versorgte geographische
Gebiet ist in räumlich
getrennte, „Zellen" genannte, Bereiche
eingeteilt. Im geographischen Versorgungsbereich des hierarchischen
Systems 10 wird die drahtlose Einheit 12a durch
eine Makrozellenschicht 14a von Makrozelle(n) 16 über einen
Zellenstandort bzw. einer Basisstation 24 versorgt. Der
Makrozellenschicht 14a ist eine Mikrozellenschicht 14b von
Mikrozellen 18a–g überlagert.
Die Mikrozellenschicht 14b stellt über Zellenstandorte bzw. Basisstationen 26a–g Dienst
für drahtlose
Einheiten in mindestens einem Teil des gleichen geographischen Versorgungsbereichs
bereit, der durch die Makrozellenschicht 14a versorgt wird.
Beispielsweise wird die drahtlose Einheit 12b durch die
Mikrozellenschicht 14b über
die Basisstation 26a in der Mikrozelle 18a versorgt.
Der Mikrozellenschicht 14b ist schließlich eine Pikozellenschicht 14c von
Pikozellen 20a–w überlagert,
die über
Zellenstandorte bzw. Basisstationen 28a–w Dienst für drahtlose Einheiten in mindestens
einem Teil des gleichen geographischen Versorgungsbereichs bereitstellt,
der durch die Mikrozellenschicht 14b versorgt wird. Beispielsweise wird
die drahtlose Einheit 12c durch die Pikozellenschicht 14c über die
Basisstation 28a in der Mikrozelle 20a versorgt.
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Eine
Basisstation umfaßt
die Funkgeräte
und Antennen, die von der Basisstation zum Kommunizieren mit den
drahtlosen Einheiten in der entsprechenden Zelle benutzt werden.
Die Basisstation und eine drahtlose Einheit übermitteln Sprache und/oder Daten über eine
Abwärtsstrecke
und eine Aufwärtsstrecke,
wobei die Abwärtsstrecke
Kommunikationssignale über
mindestens einen Abwärtskanal
von der Basisstation zur drahtlosen Einheit führt und die Aufwärtsstrecke
Kommunikationssignale auf mindestens einem Aufwärtskanal von der drahtlosen
Einheit zur Basisstation führt.
Es gibt viele verschiedene Anordnungen zum Definieren von Abwärts- und
Aufwärtskanälen für ein zellulares
Telefonsystem einschließlich
von TDMA (Time Division Multiple Access)-, FDMA (Frequency Division
Multiple Access bzw. AMPS)- und CDMA (Code Division Multiple Access)-Anordnungen.
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Die
Basisstation umfaßt
auch die Sendeeinrichtung, die die Basisstation zum Kommunizieren mit
einer Mobilvermittlungsstelle (MSC – Mobile Switching Center) 30 benutzt.
Die Mobilvermittlungsstelle 30 ist unter anderem für die Herstellung
und Aufrechterhaltung von Verbindungen zwischen den drahtlosen Einheiten,
Verbindungen zwischen einer drahtlosen Einheit und einer Drahteinheit
(z.B. Drahteinheit 32) über
ein mit der MSC 30 verbundenes öffentliches Wählnetz (PSTN – Public
Switched Telephone Network) 34 und Verbindungen zwischen
den drahtlosen Einheiten und einem Paketdatennetz 36 verantwortlich.
Bei gewissen Ausführungsformen
ist die MSC 30 mit einer Mehrzahl von Basisstationen verbunden,
die in dem gesamten, durch die MSC 30 versorgten geographischen
Gebiet verstreut liegen, und mit dem PSTN 34 und/oder dem
Paketdatennetz (PDN) 36 wie beispielsweise dem Internet.
Die MSC 30 ist mit mehreren Datenbanken verbunden einschließlich eines
Heimatregisters (HLR – Home
Location Register) 38, das Teilnehmerinformationen und
Standortinformationen für
alle drahtlosen Einheiten enthält,
die sich im geographischen Gebiet der MSC 30 aufhalten.
Eine typische Basisstation umfaßt eine
Basisstationssteuerung (BSC – Base
Station Controller), die die Funkressourcen für die Basisstation verwaltet
und Informationen zur MSC weiterleitet. Je nach Ausführungsform
kann die BSC eine getrennte Basisstationssteuerung (BSC) 40 sein,
die mit mehreren Basisstationen in einer Zellenschicht oder in unterschiedlichen
Zellenschichten verbunden ist, die die Funkressourcen für die Basisstationen verwaltet
und Informationen zur MSC 30 weiterleitet. Zusätzlich kann
je nach Ausführungsform
eine getrennte MSC 42 unterschiedliche Zellenschichten
in der hierarchischen Zellenstruktur bearbeiten.
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Innerhalb
einer Zellenschicht in einem hierarchischen Zellularsystem mit TDMA
oder AMPS wird, wenn eine drahtlose Einheit schlechte Sprach-/Datengüte erfährt und
beinah abgeworfen wird, die drahtlose Einheit zu einem anderen Zellenstandort
oder einer anderen Basisstation in der Zellenschicht weitergeschaltet,
die die Verbindung besser versorgen kann. Die MSC 30 schaltet
eine Verbindung in Echtzeit zwischen Basisstationen um, sowie sich
die drahtlose Einheit 12 zwischen Zellen bewegt, was als
eine harte Weiterschaltung bezeichnet wird. Bei CDMA-Kommunikationen
sucht die drahtlose Einheit nach Pilotsignalen von Basisstationen
auf einer aktiven Menge, einer in Frage kommenden Menge und einer
Nachbarmenge. Die aktive Menge ist die Menge von Basisstationen, über die
aktive Kommunikationen hergestellt werden. Die Nachbarmenge ist
die eine aktive Basisstation umgebende Menge von Basisstationen
mit einiger Wahrscheinlichkeit, eine genügend starke Signalstärke aufzuweisen,
um Kommunikationen herzustellen, und die in Frage kommende Menge
ist eine Menge von Basisstationen mit einer Pilotsignalstärke von
genügender Höhe, um Kommunikation
mit der drahtlosen Einheit mit einer der aktiven Menge nahekommenden
Wahrscheinlichkeit herzustellen.
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Von
der drahtlosen Einheit werden die Signalstärken der Pilotsignale gemessen
und die Pilotsignalmessungen in einer Pilotstärkenmessungsnachricht (PSMM – Pilot
Strength Measurement Message) über
eine bedienende Basisstation für
das drahtlose Kommunikationssystem bereitgestellt. Die drahtlose Einheit
bestimmt auf Grundlage der Pilotsignalstärkenmessungen, welche Basisstationen
sich in der in Frage kommenden Menge befinden. Die drahtlose Einheit
sendet die Pilotsignalmessungen für die in Frage kommenden und
aktiven Basisstationen in der PSMM. Wenn ein Pilotsignal einer Basisstation
in der Nachbarmenge einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet,
wird die Basisstation der in Frage kommenden Menge hinzugefügt. Wenn
die drahtlose Einheit einen Piloten mit genügender Stärke erkennt, der einer Basisstation
in der in Frage kommenden Menge zugeordnet ist, bestimmt das drahtlose
Kommunikationssystem, ob die aktive Menge zu aktualisieren ist und
ein Verkehrskanal von der Basisstation zur drahtlosen Einheit zuzuweisen
ist. Die drahtlose Einheit wird als in sanfter Weiterschaltung befindlich
bezeichnet, wenn ihr Verkehrskanäle
von mehr als einer Basisstation zugewiesen werden. Eine Weiterschaltung
kann sich darauf beziehen, wann die Basisstation(en) in der aktiven
Menge und/oder in ausgewählten
oder gegenwärtigen
Zellenschicht(en) sich ändern
oder sich auf eine gewisse Weise ändern.
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Im
hierarchischen Zellularsystem der 1 kann jede
Zellenschicht 14a–c
unabhängig
von den anderen Zellenschichten 14a–c arbeiten. Wenn beispielsweise
das hierarchische Zellularsystem 10 TDMA oder AMPS benutzt,
kann jede Zellenschicht 14a–c ihre eigene Menge von Frequenzen
mit ihrem eigenen Frequenzwiederverwendungs plan benutzen. Bei CDMA-Kommunikationen
werden unterschiedliche Kanäle
durch unterschiedliche Spreizfolgen unterschieden, die zum Codieren
unterschiedlicher, auf Sprache basierender Ströme benutzt werden, die dann
zur gleichzeitigen Übertragung
auf die gleiche Trägerfrequenz
auf moduliert werden können.
Von einem Empfänger
kann ein bestimmter, auf Sprache basierender Strom unter Verwendung
der entsprechenden Spreizfolge zum Decodieren des empfangenen Signals
aus einem empfangenen Signal wiedergewonnen werden. Wenn das hierarchische
Zellularsystem 10 CDMA-Kommunikationen benutzt, kann jede
Zellenschicht 14a–c
eine unterschiedliche Trägerfrequenz
benutzen, wie beispielsweise Träger
A für die
Makrozellenschicht 14a, Träger B für die Mikrozellenschicht 14b und
Träger
C für die
Pikozellenschicht 14c. Bei alternativen Ausführungsformen
könnten
unterschiedliche Zellenschichten unterschiedliche Anordnungen zum
Definieren von Kommunikationskanälen
benutzen. Beispielsweise könnte
die Zellenschicht 14a AMPS benutzen, während die Zellenschicht 14b CDMA
benutzen könnte.
Je nach Ausführungsform
könnte
sich eine drahtlose Einheit in sanfter Weiterschaltung mit Basisstationen
unterschiedlicher Zellenschichten 14a–c befinden.
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Das
hierarchische Zellularsystem erhöht
seine Kapazität,
indem es die Anzahl von den geographischen Bereich versorgenden
Funkkanälen
erhöht. Bei
einem hierarchischen Zellularsystem mit Frequenzwiederverwendung
wie beispielsweise bei TDMA, GSM oder AMPS werden die Frequenzen
zwischen den unterschiedlichen Zellenschichten aufgeteilt. Die Gesamtverkehrsdichte
ist größer, da
1) der Überlagerungsbereich
(Schicht(en) kleinerer Zellen) dicht ist und 2) der Überlagerungsbereich
eine verhältnismäßig höhere Wiederverwendung
als der Unterlagerungsbereich (Schicht(en) größerer Zellen) aufweist. Des
weiteren kann (können)
die schicht(en) kleinerer Zellen aufgrund von örtlichen Bedingungen wie beispielsweise
Gebäuden
eine bessere Frequenzwiederverwendung als die Schicht(en) größerer Zellen
aufweisen, und durch die niedrige/gerichtete Mikrozellenleistung
wird das Gleichkanalstörungsproblem
verringert. Bei einem CDMA-System erhöht sich auch die Verkehrsdichte,
aber diese Erhöhung
beruht auf der höheren
Zellendichte und nicht typischerweise auf der Frequenzwiederverwendung.
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Wenn
eine drahtlose Einheit auf das hierarchische Zellensystem zuzugreifen
versucht, wird eine Anfangsbestimmung getroffen, welche Zellenschicht
eine drahtlose Einheit versorgen soll. Diese Bestimmung kann auf
verschiedene Weisen getroffen werden. Die Anfangszellenschicht kann
auf Grundlage vorherigen Nutzungsmusters für die drahtlose Einheit, des
Verkehrsaufkommens der unterschiedlichen Schichten, unter Verwendung
einer vorbestimmten Schicht und/oder bei Diensteinrichtung hergestellt
werden. Beispielsweise kann eine drahtlose Einheit mit einer Vorgeschichte
der Weiterschaltung zu Makrozellenschichten anfänglich in eine Makrozellenschicht
gesetzt werden. Als Alternative kann eine Schicht mit den kleinsten,
den größten oder
mittelgroßen
Zellen als Vorgabe-Zugangsschicht ausgewählt werden, oder die Vorgabe-Zugangsschicht
könnte
von Eigenschaften der bestimmten drahtlosen Einheit und/oder der
verschiedenen Schichten abhängig
sein. Beispielsweise könnten
drahtlose Einheiten, die neue Technologie oder gewisse Kommunikationssysteme
benutzen können,
auf Schichten mit kleineren Zellen zugreifen, während drahtlose Einheiten eines älteren Modells auf
Schichten mit größeren Zellen
zugreifen können.
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Sobald
die drahtlose Einheit Zugang zum hierarchischen Zellularsystem hat,
bestimmt das System zur Weiterschaltung zwischen Schichten, ob es
eine schichtinterne Weiterschaltung durchführen soll, sowie die drahtlose
Einheit den geographischen Durchsorgungsbereich durchfährt. Schneller
Verkehr sollte auf einer Schicht größerer Zellen stattfinden, und
langsamerer Verkehr sollte auf einer Schicht kleinerer Zellen stattfinden.
Wenn schneller Verkehr auf eine Schicht kleinerer Zellen gelangt,
kann die drahtlose Einheit abgeworfen werden, da die schichtinternen
Weiterschaltungen beim Durchfahren der kleinen Zellen durch die
drahtlose Einheit nicht schnell genug stattfinden kann. Wenn umgekehrt
langsamer Verkehr auf eine Schicht größerer Zellen gelangt, wird die
durch die Schichten kleinerer Zellen bereitgestellte erhöhte Kapazität verschwendet.
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Demnach
müssen
die drahtlosen Einheiten, um die hierarchische zellulare Struktur
vorteilhaft zu nutzen, in Abhängigkeit
von der Fahrgeschwindigkeit zur zutreffenden Zellenschicht geleitet
werden. Beispielsweise würde
eine drahtlose Einheit 12a auf einer Landstraße auf der
Makroschicht 14a bleiben, aber bei Ausfahren aus der Landstraße und Einfahren
in einen Stadtbereich zur Mikroschicht 14b weitergeschaltet
werden. Demgegenüber
könnte
die zur Landstraße
zurückkehrende
drahtlose Einheit 12a nicht auf der Mikroschicht 14b bleiben,
da die Geschwindigkeit der drahtlosen Einheit Weiterschaltungen
zwischen Mikrozellen (zellenschichtinterne Weiterschaltungen) bestenfalls
schwierig machen würde.
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Im
hierarchischen Zellularsystem 10 sollte der Verkehr zum
Pikozellularnetz bzw. der Pikozellenschicht 14c geleitet
werden, um die erhöhte
Kapazität
des Pikozellularnetzes voll auszunutzen. Wenn sich jedoch die drahtlose
Einheit mit einer Geschwindigkeit bewegt, die zahlreiche Weiterschaltungen
im Pikozellularnetz erfordert und dadurch erhöhte Verarbeitung und möglicherweise
abgeworfene Verbindungen erfordert, kann die drahtlose Einheit auf
das Mikrozellularnetz bzw. die Mikrozellenschicht 14b gesetzt
werden. Wenn sich die drahtlose Einheit schnell bewegt und zahlreiche
Weiterschaltungen im Mikrozellularnetz 14b erfordert, kann
die drahtlose Einheit auf das Makrozellularnetz bzw. die Makrozellenschicht 14a gesetzt
werden.
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Vom
System zur Weiterschaltung zwischen Schichten wird die Zeitdauer
einer drahtlosen Einheit in einer Zelle oder Menge von Zellen einer
ersten Schicht und/oder die Zeitintervalle zwischen gewissen Änderungen
in der Zelle oder Menge von die drahtlose Einheit versorgende Zellen überwacht und/oder
darauf reagiert. Von drahtlosen Einheiten, die sich lange in der
(den) Zelle(n) der ersten Schicht aufhalten, kann angenommen werden,
daß sie
langsamer fahren. Wenn dieses der Fall ist, dann kann eine Weiterschaltung
zwischen Zellenschichten durchgeführt werden, um die drahtlose
Einheit zu einer oberen Zellenschicht mit kleineren Zellen wie beispielsweise
die Mikrozellenschicht 14b oder die Pikozellenschicht 14c zu
leiten, je nach Ausführungsform und/oder
ob sich die drahtlose Einheit vor der Weiterschaltung zwischen Schichten
in der Makrozellenschicht 14a oder der Mikrozellenschicht 14b befindet. Von
drahtlosen Einheiten, die sich kurze Zeit in der (den) Zelle(n)
der ersten Schicht aufhalten, kann angenommen werden, daß sie schneller
fahren, und das hierarchische Zellularsystem führt je nach Ausführungsform
und/oder ob sich die drahtlose Einheit vor der Weiterschaltung zwischen
Zellen in der Mikrozellenschicht 14b oder der Pikozellenschicht 14c befindet,
eine Weiterschaltung zwischen Zellen zu einer niedrigeren Zellenschicht
größerer Zellen
wie beispielsweise der Mikrozellenschicht 14b bzw. der Makrozellenschicht 14a durch.
Je nach Ausführungsform
könnte
das System zur Weiterschaltung zwischen Schichten mehrere Schwellwerte
aufweisen, die eine Weiterschaltung zwischen Schichten zwischen
der Makroschicht 14a und der Pikozellenschicht 14c ermöglichen
könnten.
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2 zeigt
ein allgemeines Flußdiagramm einer
Ausführungsform
des Systems zur Weiterschaltung zwischen Schichten oder eines Teils
desselben, das dazu benutzt werden könnte, eine drahtlose Einheit
in einer ersten Zellenschicht wie beispielsweise der Mikrozellenschicht 14b in
dem in 1 beschriebenen hierarchischen Zellularsystem
zu einer zweiten Zellenschicht zu leiten. Unterschiedliche Ausführungsformen
des Systems zur Weiterschaltung zwischen Schichten können für unterschiedliche
Schichten in einem hierarchischen Zellularsystem mit mindestens
zwei Schichten benutzt werden, die für jede Schicht eine unterschiedliche
Weiterschaltungsbestimmung treffen und/oder zusätzliche Schwellwert(e), unterschiedliche
Schwellwerte oder Weisen zur Bestimmung von Zeitgeberwerten benutzen.
Am Block 50 wird von einer drahtlosen Einheit unter Verwendung
einer Zelle einer ausgewählten
Zellenschicht eine Verbindung eingeleitet oder angeschlossen. Die
ausgewählte
Zellenschicht kann zufallsmäßig gewählt werden
(beispielsweise mit Gewichtungen, die den Verhältnissen der verschiedenen
Geschwindigkeiten entsprechen), die Schicht mit dem geringsten Verkehr,
die niedrigste Schicht (wie beispielsweise die Makroschicht 14a in
der 1), jede Zwischenschicht(en) (wie beispielsweise
die Mikrozellenschicht 14b der 1), die
höchste
Schicht (wie beispielsweise die Pikozellenschicht 14c der 1),
oder wie oben erwähnt
auf Grundlage der bestimmten drahtlosen Einheit (beispielsweise
aufgrund einer Schichtnutzungsvorgeschichte oder einer bei Diensteinrichtung
getroffenen Entscheidung) oder des geographischen Versorgungsbereichs.
In Abhängigkeit
von dem durch das hierarchische Zellularsystem benutzten Vielfachzugriffsystem
würde die Einleitung/das
Anschließen
einer Verbindung durch die Zelle der ausgewählten Zellenschicht wie durch ein
herkömmliches
Zellularsystem durchgeführt
fortschreiten zusammen mit zusätzlicher
Verarbeitung durch das System oder die drahtlose Einheit zum Vermeiden
der Auswahl von Basisstationen in anderen oder gewissen Zellenschichten,
wie es der Fachmann verstehen würde.
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Sobald
die drahtlose Einheit eine Verbindung durch das hierarchische Zellularsystem
einleitet/anschließt
(eine Verbindung mit einer Zelle der ausgewählten Zellenschicht herstellt),
wird im Block 52 ein Netzzeitgeber gestartet. Der Zeitgeber
mißt die
Dauer des Gesprächs
durch die gegenwärtige
Zelle der ausgewählten
Schicht. Im Fall von Spreizspektrum- oder CDMA-Systemen wie beispielsweise
IS-95, CDMA2000, UMTS (Universal Mobile Telecommunications Service)
könnte
dies einer gegenwärtigen Menge
von Zellen in der aktiven Menge für die ausgewählte Zellenschicht
und/oder in einer unterschiedlichen Zellenschicht(en), mit der (den)
sich die drahtlose Einheit in sanfter Weiterschaltung befindet, entsprechen.
Als Alternative könnte
der Zeitgeber oder die Zeitgeber entsprechend (einer) bestimmten Zelle(n)
oder einer Menge von Zellen dann starten, wenn alle, ein Hauptteil
von Zellen oder irgendeine der Zellen, die sich in der aktiven Menge
und/oder in der ausgewählten
oder gegenwärtigen
Zellenschicht befinden, durch neue Zelle(n) in der aktiven Menge und/oder
in der ausgewählten
oder gegenwärtigen Zellenschicht
ersetzt werden. Im Block 54 schreitet das Gespräch fort,
bis das System zur Weiterschaltung zwischen Schichten am Block 56 bestimmt,
ob eine schichtinterne Weiterschaltungsauslösung eingetreten ist. Je nach
Ausführungsform
kann eine schichtinterne Weiterschaltungsauslösung eintreten, wenn eine harte
Weiterschaltung zu einer unterschiedlichen Basisstation eintritt
oder eintreten soll. Als Alternative kann je nach Ausführungsform
eine Weiterschaltungsauslösung
für die
Zwecke des Systems zur Weiterschaltung zwischen Schichten dann eintreten,
wenn sich die aktive Menge und/oder alle, ein Hauptteil oder irgendwelche
Zellen in der ausgewählten
oder gegenwärtigen
Zellenschicht ändern oder ändern sollen,
beispielsweise wenn sich die gesamte aktive Menge (oder andere Mengen),
ein Hauptteil der aktiven Menge (oder anderer Mengen) oder irgendein
Teil der aktiven Menge (oder andere Mengen) ändert. Je nach Ausführungsform
kann die aktive Menge (oder andere Mengen) Basisstationen in unterschiedlichen
oder nur der gleichen Zellenschicht einschließen.
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Wenn
keine Weiterschaltungsauslösung
eintritt, bestimmt das System zur Weiterschaltung zwischen Schichten
am Block 58, ob der Zeitgeber für die gegenwärtige Schicht
höher als
ein Zeitgeberschwellwert wie beispielsweise threshold_up liegt. Wenn
nicht, dann schreitet die Verbindung im Block 54 weiter.
Wenn ja, dann ist die drahtlose Einheit nicht für eine Zeitdauer weitergeschaltet
worden, von der das System bestimmt hat, daß sie eine Weiterschaltung
zwischen Schichten am Block 60 zu einer Schicht kleinerer
Zellen auslösen
sollte. Beispielsweise wird je nach Ausführungsform und/oder ob die gegenwärtige oder
ausgewählte
Zellenschicht die Makrozellenschicht 14a (1)
oder die Mikrozellenschicht 14b ist, vom System zur Weiterschaltung
zwischen Schichten die drahtlose Einheit zur Mikrozellenschicht 14b (1)
oder Pikozellenschicht 14c (1) weitergeschaltet.
Nach der Weiterschaltung zwischen Schichten wird der Netzzeitgeber
am Block 52 neu gestartet. Wenn sich die drahtlose Einheit
gegenwärtig
in der obersten Schicht wie beispielsweise der Pikozellenschicht 14c befindet,
bleibt die drahtlose Einheit in der obersten Schicht.
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Wenn
das System zur Weiterschaltung zwischen Schichten im Block 56 das
Auftreten einer Weiterschaltungsauslösung bestimmt, wird der Zeitgeber
im Block 62 angehalten und der Zeitgeberwert wird mit einem
ersten Schwellwert wie beispielsweise threshold_up im Block 66 für die gegenwärtige Schicht
verglichen. Wenn der Zeitgeber größer gleich dem ersten Schwellwert
ist, bewegt sich die drahtlose Einheit und ist in der Zelle eine
Zeitlang gewesen, von der vom System bestimmt worden ist, daß sie eine
Weiterschaltung zwischen Schichten am Block 60 zu einer
Schicht kleinerer Zellen auslösen
sollte. Beispielsweise wird je nach Ausführungsform und/oder ob die
gegenwärtige
Zellenschicht die Makrozellenschicht 14a (1)
oder die Mikrozellenschicht 14b ist, vom System zur Weiterschaltung
zwischen Schichten die drahtlose Einheit zur Mikrozellenschicht 14b (1)
oder Pikozellenschicht 14c (1) weitergeschaltet.
Nach der Weiterschaltung zwischen Schichten wird der Netzzeitgeber
im Block 52 neu gestartet. Wenn sich die drahtlose Einheit
gegenwärtig
in der obersten Schicht wie beispielsweise der Pikozellenschicht 14c befindet,
muß die
drahtlose Einheit in der obersten Schicht bleiben. Bei dieser Ausführungsform
kann der Entscheidungsblock 66 mit dem Block 58 redundant
sein, wenn der Zeitgeberschwellwert der gleiche wie der erste Schwellwert ist
und/oder der Zeitgeber und die Zeitgeberwerte auf die gleiche Weise
bestimmt werden. Dabei kann je nach Ausführungsform der Block 66 entfernt
werden und der Block 62 könnte zum Block 68 fortschreiten.
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Wenn
der Zeitgeberwert weniger als der erste Schwellwert ist (oder nach
einer Weiterschaltungsauslösung
am Block 56 ohne Auslösung
des Zeitgeberschwellwerts bei 58 je nach Ausführungsform), vergleicht das
System zur Weiterschaltung zwischen Schichten den Zeitgeberwert
mit einem zweiten Schwellwert wie beispielsweise threshold_down
für die
gegenwärtige
Zellenschicht am Block 68. Wenn der Zeitgeberwert weniger
als der zweite Schwellwert ist, bewegt sich die drahtlose Einheit
schnell und die Weiterschaltung zwischen den Zellen der gegenwärtigen Schicht
findet zu schnell statt. Dementsprechend wird durch das System zur
Weiterschaltung zwischen Schichten am Block 70 eine Weiterschaltung
zwischen Schichten zu einer niedrigeren Schicht größerer Zellen
ausgelöst.
Beispielsweise wird je nach Ausführungsform
und/oder ob die gegenwärtige
Zellenschicht die Pikozellenschicht 14c (1)
oder die Mikrozellenschicht 14b ist, durch das System zur
Weiterschaltung zwischen Schichten die drahtlose Einheit zur Mikrozellenschicht 14b (1)
oder der Makrozellenschicht 14a (1) weitergeschaltet.
Wenn sich die drahtlose Einheit gegenwärtig in der niedrigsten Schicht
wie beispielsweise der Makrozellenschicht 14a befindet,
muß die
drahtlose Einheit in der niedrigsten Schicht bleiben. Nach der Weiterschaltung
zwischen Schichten wird der Netzzeitgeber in Block 52 neu
gestartet.
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Wenn
der Zeitgeberwert größer gleich
dem zweiten Schwellwert ist, bewegt sich die drahtlose Einheit mit
einer Geschwindigkeit, bei der die drahtlose Einheit mit einer annehmbaren
Geschwindigkeit zwischen den Zellen der gegenwärtigen Schicht weiterschaltet.
Dementsprechend wird die drahtlose Einheit durch das System zur
Weiterschaltung zwischen Schichten im Block 72 in der gegenwärtigen Schicht gehalten.
Der Zeitgeberwert kann die Zeitdauer sein, für die die drahtlose Einheit
durch eine Zelle in der ersten Schicht versorgt wird, ehe sie zu
einer anderen Zelle in der ersten Schicht weitergeschaltet wird, und
der Zeitgeberwert wird nach jeder Weiterschaltungauslösung mit
Schwellwerten verglichen. Der mit den Schwellwerten in Blöcken 66 und 68 verglichene Zeitgeberwert
könnte
jedoch als Funktion vorheriger Zeitdauern zwischen schichtinternen
Weiterschaltungen der drahtlosen Einheit berechnete Zeitgeberwerte
sein, beispielsweise ein Durchschnittswert oder gewichteter Durchschnittswert
gemessener Zeitdauern zwischen schichtinternen Weiterschaltungen über mehrere
schichtinterne Weiterschaltungen oder vorherige Zeitgeberereignisse
oder unter Verwendung von IIR-Filterung (Infinite Impulse Response). Nach
Erhalt dieser Informationen wird vom System eine Entscheidung in
Abhängigkeit
von ihrem (ihren) Zeitgeberwert(en) getroffen, der (die) Aktivität der drahtlosen
Einheit in vorherigen Zellen wiederspiegelt (wiederspiegeln), um
die drahtlose Einheit zu einer geeigneteren Schicht umzuleiten oder
in der gegenwärtigen
Schicht zu bleiben.
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Wie
oben erwähnt
können
die Zeitgeberwerte als Funktion der vorherigen Zeitgeberwerte über eine
Anzahl von schichtinternen Weiterschaltungen berechnet werden. Dabei
kann der Zeitgeberwert, der dazu benutzt wird, die Bestimmung zur
Weiterschaltung zwischen Schichten in Blöcken 66 und 68 zu
treffen, nach jeder schichtinternen Weiterschaltung oder nach einer
Anzahl von schichtinternen Weiterschaltungen berechnet oder aktualisiert
werden. Die Bestimmung der Weiterschaltung zwischen Schichten in
Blöcken 66 und 68 kann
auch je nach Ausführungsform
nach jeder Weiterschaltungsauslösung
und/oder nach einer Anzahl von schichtinternen Weiterschaltungen
getroffen werden. Wenn keine schichtinterne Weiterschaltung eintritt,
während
der Zeitgeberschwellwert im Block 68 überschritten wird, kann das
System zur Weiterschaltung zwischen Schichten eine Weiterschaltung
zwischen Schichten zu einer Schicht kleinerer Zellen durchführen.
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So
stellt das System zur Weiterschaltung zwischen Schichten für ein hierarchisches
Zellensystem erhöhte
Kapazität
bereit, indem es Weiterschaltungen zu den kleineren Zellen in den
oberen Schichten des hierarchischen Zellensystems leitet, wenn die
drahtlose Einheit nicht häufig
genug in Zellen einer gegenwärtigen
Zellenschicht weitergeschaltet wird, beispielsweise bei langsamer
Fahrt. Wenn die drahtlose Einheit schnell in den Zellen einer gegenwärtigen Schicht
weitergeschaltet wird, beispielsweise wenn die drahtlose Einheit
mit hoher Geschwindigkeit fährt,
kann das System zur Weiterschaltung zwischen Schichten die drahtlose
Einheit zu einer Schicht größerer Zellen
weiterschalten, um die Anzahl von schichtinternen Weiterschaltungen
für die drahtlose
Einheit zu verringern. Bei der oben beschriebenen Ausführungsform
ist beschrieben, daß sich
die größeren Zellen
in unteren Schichten und die kleineren Zellen in oberen Schichten
befinden, aber es könnte
eine andere Ausdrucksweise benutzt werden, wo beschrieben wird,
daß die
oberen Schichten die größeren Zellen
aufweisen und die unteren Schichten die kleineren Zellen aufweisen.
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Zusätzlich zu
den oben beschriebenen Ausführungsformen
kann das System zur Weiterschaltung zwischen Schichten für ein hierarchisches
Zellularsystem mit unterschiedlichen Zellularsystemen und Konfigurationen
benutzt werden, bei denen Bestandteile weggelassen und/oder hinzugefügt werden
und/oder Variationen oder Teile des beschriebenen Systems oder gegenwärtiger Zellularsysteme benutzt
werden. Beispielsweise sobald das System zur Weiterschaltung zwischen
Zellen bestimmt, daß eine
Weiterschaltung zwischen Schichten für eine drahtlose Einheit durchzuführen ist.
Die Weiterschaltung zwischen Schichten kann ähnlich einer Weiterschaltung
zwischen Systemen durchgeführt
werden, so wie sie in dem als TIA/EIA-41-D identifizierten Standard
mit dem Titel „Cellular
Radiotelecommunications Intersystem Operations" (Operationen zwischen Systemen in der
Zellularfunkkommunikation) Dezember 1997 („IS-41") oder Entwicklungen derselben beschrieben
ist, und/oder als eine systeminterne Weiterschaltung, so wie sie
in dem als IS-136 bekannten TDMA-Standard (Time Division Multiple
Access), dem als IS-95 bekannten CDMA-Standard (Code Division Multiple
Access) oder Entwicklungen der dritten Generation (3G) desselben
oder dem durch das ETSI (European Telecommunications Standard Institute)
definierten GSM-Netz
(Global System for Mobiles) oder UMTS-Entwicklungen desselben (Universal Mobile
Telecommunications Service) beschrieben ist. Es sind verschiedene
Weisen zur Durchführung
der Weiterschaltungen zwischen Schichten möglich, die einem gewöhnlichen
Fachmann verständlich
sein würden.
Weiterhin ist eine Ausführungsform
des Systems zur Weiterschaltung zwischen Schichten unter Bezugnahme
auf ein Spreizspektrumsystem wie beispielsweise ein CDMA- oder UMTS-System
für die
Schichten des hierarchischen Zellensystems beschrieben worden. Unterschiedliche Vielfachzugriffssysteme
wie beispielsweise FDMA, TDMA, CDMA oder GSM oder unterschiedliche
Kommunikationssysteme oder Entwicklungen derselben sind für die verschiedenen
Schichten möglich.
Beispielsweise könnte
eine untere Schicht mit einem TDMA- oder CDMA-System betrieben werden,
während
eine obere Schicht mit einer 3G-Entwicklung dieser betrieben werden
könnte, oder
eine untere Schicht könnte
unter Verwendung eines GSM-Systems
betrieben werden, während eine
obere Schicht eine UMTS-Entwicklung desselben benutzt.
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Es
versteht sich, daß verschiedene
Schreibweisen, Referenzen und Charakterisierungen der verschiedenen
Architekturblöcke
benutzt werden können.
Beispielsweise kann das System zur Weiterschaltung zwischen Schichten
in einem hierarchischen Zellularsystem mit einer Mehrzahl von Zellenschichten
von Zellen unterschiedlicher Größe zwischen
Schichten benutzt werden. Das System zur Weiterschaltung zwischen
Schichten oder Teile desselben können
an der drahtlosen Einheit, der (den) Basisstation(en), der (den)
Basisstationssteuerung(en), der (den) MSC, der (den) HLR, einem
Besucherregister (VLR – Visitor
Location Register), einer Autorisierungszentrale (AC – Authentication
Center) oder einem anderen Untersystem des hierarchischen Zellularsystems
durchgeführt
werden. Zusätzlich
ist eine Ausführungsform
des Systems zur Weiterschaltung zwischen Schichten bezüglich einer
gegenwärtigen
Schicht für
die drahtlose Einheit in dem hierarchischen Zellularsystem beschrieben
worden. Je nach Ausführungsform
könnte
sich die drahtlose Einheit in sanfter Weiterschaltung mit Zellen
unterschiedlicher Zellenschichten befinden. Unterschiedliche Zeitgeber
und/oder Zeitgeberwerte können
benutzt werden, die den unterschiedlichen Basisstationen (Zellen)
und/oder Zellenschichten entsprechen. Zeitgeber und/oder Zeitgeberwert(e)
entsprechend der (den) ausgewählten
Zellenschicht(en) könnten zur
Bestimmung von Weiterschaltungen zwischen Schichten zu Zelle(n)
einer anderen Zellenschicht von mindestens der (den) Zelle(n) der
ausgewählten Schicht(en)
benutzt werden, während
Basisstation(en) in unterschiedlichen Zellenschicht(en) in der aktiven
Menge bleiben können
oder nicht.
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Bei
der oben beschriebenen Ausführungsform
wird die Bestimmung, ob eine Weiterschaltung zwischen Schichten
durchzuführen
ist, bei jeder schichtinternen Weiterschaltung durchgeführt. Je nach
Ausführungsform
kann das System zur Weiterschaltung zwischen Schichten eine schichtinterne Weiterschaltungsbestimmung
nach einer oder einer Anzahl von schichtinternen Weiterschaltungen
auf Grundlage des Zeitgebers oder der Zeitgeberwerte treffen. Der
Zeitgeber oder die Zeitgeberwerte können eine Funktion der Zeitdauer
sein, für
die die drahtlose Einheit durch eine Zelle(n) in einer Zellenschicht
bedient wird, bevor sie zu anderen Zelle(n) in der Zellenschicht
weitergeschaltet wird, wie beispielsweise Durchschnittswerte, gewichtete
Durchschnittswerte oder als Funktion von Zeitgeberwerten über eine
Anzahl von schichtinternen Weiterschaltungen. Der Zeitgeber oder
Zeitgeberwert kann die durch gegenwärtige Zelle(n) in einer gegenwärtigen oder
ausgewählten
Zellenschicht(en) bediente Zeitdauer sein. Bei gewissen Ausführungsformen
bezieht sich Zeitgeber auf die durch (eine) gegenwärtige Zelle(n)
bediente Zeitdauer, und Zeitgeberwerte bezieht sich auf Funktionen
der Zeitdauer, für
die die drahtlose Einheit durch eine gegenwärtige Zelle(n) bedient wird,
worin die Zeitdauer eingeschlossen ist, für die die drahtlose Einheit
durch eine gegenwärtige Zelle(n)
bedient wird.
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Das
System zur Weiterschaltung zwischen Zellen kann unterschiedliche
Schwellwert(e) für
die unterschiedlichen Schichten nutzen und das beschriebene Flußdiagramm
kann sich für
unterschiedliche Schichten unterschieden und/oder das System zur
Weiterschaltung zwischen Schichten könnte jedes Mal, wenn eine Bestimmung
getroffen wird, ob eine Weiterschaltung zwischen Schichten durchzuführen ist,
eine Anzeige der gegenwärtigen
Schicht für
die drahtlose Einheit benutzen. Dementsprechend kann sich je nach
der Ausführungsform
des Systems zur Weiterschaltung zwischen Schichten die Bestimmung
des Zeitgebes und/oder anderer Werte, des (der) benutzten Schwellwerts
(Schwellwerte) und die Bestimmung, ob eine Weiterschaltung zwischen Schichten
durchzuführen
ist, in Abhängigkeit
von der (den) Zellenschicht(en) ändern,
wie es ein gewöhnlicher
Fachmann anhand der vorliegenden Offenbarung verstehen würde. Es
versteht sich, daß das
System zur Weiterschaltung zwischen Schichten und Teile desselben
in Verarbeitungsschaltungen wie beispielsweise anwendungsspezifischen
integrierten Schaltungen, softwaregesteuerten Verarbeitungsschaltungen,
programmierbaren Logikvorrichtungen, Firmware, Hardware oder sonstigen
Anordnungen diskreter Bauteile implementiert werden können, wie es
ein gewöhnlicher
Fachmann anhand der vorliegenden Offenbarung verstehen würde. Was
beschrieben worden ist, ist nur für die Anwendung der Grundsätze der
vorliegenden Erfindung beispielhaft. Der Fachmann wird leicht erkennen,
daß diese
und verschiedene andere Abänderungen,
Anordnungen und Verfahren an der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden
können,
ohne die hier dargestellten beschriebenen beispielhaften Anwendungen
genau zu befolgen und ohne aus dem Rahmen der durch die beiliegenden
Ansprüche
definierten vorliegenden Erfindung abzuweichen.