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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der
Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft zellulare Telekommunikationssysteme, und besonders
ein Verfahren und Gerät
zum adaptiven Nachweisen der Präsenz
einer Mobilfunkstation während
der Weitergabe in einem zellularen Telekommunikationssystem.
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Historie des
Standes der Technik
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In
einem zellularen Mobilfunk-Telekommunikationssystem kommuniziert
der Benutzer einer Mobilfunkstation mit dem System durch eine Funk-Schnittstelle,
während
er sich im geographischen Versorgungsgebiet des Systems umherbewegt.
Die Funk-Schnittstelle zwischen der Mobilfunkstation und dem System
ist dadurch realisiert, dass die Basisstationen verteilt über dem
Versorgungsgebiet des Systems bereitgestellt werden, wobei jede zur
Funkkommunikationen mit den Mobilfunkstationen, die mit dem System
betrieben werden, fähig
ist. In einem typischen Mobilfunk-Telekommunikationssystem steuert jede
Basisstation des Systems Kommunikationen innerhalb eines bestimmten
geographischen Versorgungsgebiets, das idealer Weise durch eine
hexagonale Form, die als Zelle bezeichnet wird, gebildet wird, und
eine Mobilfunkstation, die innerhalb einer bestimmten Zellen angeordnet
ist, kommuniziert mit der Basisstation, die diese Zelle steuert. Wenn
ein Ruf von einem Benutzer einer Mobilfunkstation veranlasst wird,
oder von dem System für
eine Mobilfunkstation empfangen wird, wird der Ruf auf Funkkanälen aufgebaut,
die der Basisstation zugeordnet sind, die die Zelle, in der sich
die Mobilfunkstation befindet, steuert. Wenn sich die Mobilfunkstation von
der ursprünglichen
Zelle, in der der Ruf aufgebaut wurde, wegbewegt, und die Signalstärke auf den
Funkkanälen
der ursprünglichen
Zelle nachlässt, wird
das System die Übertragung
des Rufs an Funkkanäle
einer Basisstation bewirken, die eine Nachbarzelle steuern, in die
sich die Mobilfunkstation hineinbewegt. Da der Benutzer der Mobilfunkstation sich
weiter durch das System bewegt, kann die Steuerung des Rufs von
der Nachbarzelle zu einer anderen Zelle übertragen werden. Diese Übertragung
des Rufs von Zelle zu Zelle wird Übergabe oder Weitergabe genannt.
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Weitergabe
kann nur dann effektiv sein, wenn der Ruf an Funkkanäle übertragen
wird, die eine ausreichende Signalstärke für Zweiweg-Kommunikationen bereitstellen.
Dies erfordert eine genügend
große
Signalstärke
bei sowohl dem Empfänger der
Mobilfunkstation, als auch dem Empfänger der Basisstation, an die
die Weitergabe stattfindet. Die Signale müssen auch genügend stark
in Bezug auf Rauschen oder Störung
sein, die in dem Netzwerk vorkommt. Für eine effektive Weitergabe
ist es notwendig, dass irgendein Signalstärke- oder Störungspegel-Messprozess verwendet
wird, um zu bestimmen, welche der Nachbarzellen für die Weitergabe ausgewählt werden
soll. Bei bestehenden Systemen wird der Messprozess dadurch ausgeführt, dass
entweder Messungen bei den Empfängern
der benachbarten Basisstationen an Signalen, die von der Mobilfunkstation übertragen
werden, durchgeführt
werden, oder dadurch, dass Messungen bei dem Empfänger der
Mobilfunkstation an Signalen, die von den benachbarten Basisstationen übertragen
werden, gemacht werden. Das letztere Verfahren erfordert, dass die
Mobilfunkstation ein Teil des Messprozesses ist, der verwendet wird,
um eine Zelle für
die Weitergabe auszuwählen.
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Bei
den bis zum heutigen Tag gängigsten zellularen
Telekommunikationssystemen wird der Zeitmultiplex-Signalübertragungsmodus
(TDMA) verwendet. Bei TDMA werden Kommunikationen zwischen einer
Basisstation und einer einzelnen Mobilfunkstation auf Funkkanälen übertragen,
die auch für Kommunikationen
zwischen der gleichen Basisstation und anderen Mobilfunkstationen
verwendet werden können.
Die Kommunikationen werden durch Daten oder digitalisierte Sprachsignale
durchgeführt, die
als Signalfolgen in Zeitschlitzen übertragen werden, die auf Funkkanälen zeitgemultiplext
sind. Jede Mobilfunkstation, die in Kommunikation mit einer Basisstation
steht, ist einem Zeitschlitz auf sowohl dem Rück-Funkkanal, als auch Hin-Funkanälen zugeordnet.
Die zugeordneten Zeitschlitze sind eindeutig für jede Mobilfunkstation, so
dass Kommunikationen zwischen verschiedenen Mobilfunkstationen sich nicht
gegenseitig stören.
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Der
Weitergabeprozess ist als mobilfunk-unterstützte Weitergabe (MAHO) bekannt.
Bei MAHO wird die Weitergabemessung bei der Mobilfunkstation durchgeführt, während der
Zeiten, bei denen die Mobilfunkstation weder in dem zugewiesenen
Rückkanal-Zeitschlitz überträgt, noch
in dem zugewiesenen Hinkanal-Zeitschlitz empfängt. Während der Zeiten zwischen Signalfolgen
in einem permanenten Ruf überwacht
die Mobilfunkstation periodisch die Funkkanäle einer jeden Basisstation,
die sich in unmittelbarer Nähe
befindet. Der Steuerkanal einer jeden benachbarten Basisstation
wird typischerweise als Messkanal verwendet. Für jeden permanenten Ruf sind
die Identitäten
der Messkanäle
in einer Nachbarzellen-Liste, für
diejenige Zelle, in der der Ruf stattfindet, enthalten. Die Nachbarzellen-Liste
für jede
Zelle wird typischerweise an eine Mobilfunkstation übertragen,
wenn sich die Mobilfunkstation in dieser Zelle registriert. Zusätzlich zur
Messung der Messkanäle
der benachbarten Basisstationen misst die Mobilfunkstation auch
die empfangene Signalstärke
auf dem aktuellen Kanal, auf dem der Ruf stattfindet. Die Mobilfunkstation
misst die empfangene Signalstärke
auf diesen Funkkanälen,
und überträgt die Messergebnisse
an die aktuelle Basisstation. Die aktuelle Basisstation leitet dann
diese Messergebnisse an das MSC.
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Wenn
die empfangene Signalstärke
auf dem aktuellen Kanal unter die empfangene Signalstärke auf
einem Messkanal einer benachbarten Zelle abfällt, veranlasst das MSC eine
Weitergabe an diese benachbarte Zelle.
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Ein
MAHO-Prozess wird in Systemen verwendet, die nach dem IS-54B EIA/TIA
Zellular-System Dual-Modus Mobilfunkstations-Basisstations-Kompatibilitäts-Standard
(IS-54B) und dem IS-136 EIA/TIA Zellular-System Dual-Modus Mobilfunkstations-Basisstations-Kompatibilitäts-Standard (IS-136)
arbeiten. Ein IS-136-System ist notwendigerweise ein IS-54B mit
dem Zusatz eines digitalen Steuerkanals. Der MAHO-Prozess kann auch
in dem vorgeschlagenen D-AMTS 1900-System, das eine Ausführung des
IS-136 ist und vom 800 MHz-Bereich bis in den 1900 MHz-Bereich heraufgesetzt
wurde, und in dem japanischen digitalen zellularen Telekommunikationssystem
(PDC) verwendet werden.
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Wenn
MAHO-Messungen auf den Kanal-Frequenzen durchgeführt werden, die in der Nachbarzellen-Liste
der Zelle spezifiziert sind, in der sich eine Mobilfunkstation befindet,
kann Zweikanal-Störung
die Messung beeinflussen. Die Zweikanal-Störung
ergibt sich aus der Wiederverwendung der identischen Frequenzen
bei verschiedenen Basisstationen des Systems. Während Muster der Wiederverwendung
der Frequenzen der Basisstationen so ausgelegt sind, dass nur entfernt
angeordnete Zellen die gleichen Frequenzen wiederverwenden, ist
es möglich,
dass sich Übertragungen
zu einer Mobilfunkstation von anderen als den Basisstationen, die verwendet
wurden um die MAHO-Nachbarzellen-Liste zu erzeugen, wegen RF-Ausbreitungsabnormalitäten oder ähnlichem
stark ausbreiten. Das System kann dann fälschlicherweise feststellen,
dass ein stark empfangener Kanal von einer der Nachbarzellen empfangen
wurde. In diesem Fall werden die störenden Zweikanal-Übertragungen
Messungen verursachen, um anzuzeigen, dass eine Nachbarzelle, die in
der Nachbarzellen-Liste
enthalten ist, der beste Kandidat für eine Weitergabe ist, auch
wenn die Nachbarzelle nicht wirklich ein akzeptabler Kandidat ist.
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Das
Auftreten dieser Effekte von Zweikanal-Störung bei MAHO ist nicht ungewöhnlich.
Bei herkömmlichen
zellularen Systemen wurden verschiedene Verfahren entwickelt, um
die fehlerhafte Wahl von Weitergabe-Kandidaten zu verhindern, die von
Zweikanal-Störung
verursacht wird.
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Zum
Beispiel wird bei dem GSM-System ein Basisstations-Identitätscode (BSIC)
auf allen Steuerkanälen übertragen,
der eindeutig die übertragende Basisstation
innerhalb des Systems identifiziert. Für MAHO-Zwecke aktualisiert
die Mobilfunkstation dauernd eine Liste der sechs stärksten Steuerkanal-Frequenzen
und deren Identitäten.
Diese Liste wird für eine
erneute Auswahl der Zelle in dem Weitergabe-Prozess verwendet.
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Wenn
es notwendig ist, MAHO-Messungen an das System bei GSM zu melden, überträgt die Mobilfunkstation
die Leistungspegelmessungen der sechs stärksten empfangenen Steuerkanalfrequenzen
weiter mit dem den Kanälen
zugehörigen
BSIC, auf den die Signalstärken
gemessen wurden. Deshalb hat bei GSM das System eine Anzeige der
Basisstations-Identität,
die zu den MAHO-Messungen der Messergebnisse gehört, die an die aktuelle Basisstation übertragen
wurden. Dies ermöglicht
eine Bestimmung, die durch das Netzwerk ausgeführt wird, dass die Mobilfunkstation
nicht die Signalstärke eines
Zweikanal-Störers anstatt
der Sollbasisstation gemessen hat.
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Bei
IS-54, IS-136, D-AMTS 1900 und Systemen vom PDC-Typ ist keine Einrichtung
zum Nachweisen vorgesehen, dass eine MAHO-Signalstärkemessung, die auf einer bestimmten
Kanalfrequenz gemacht wurde, wirklich von der Basisstation, mit
der diese bestimmte Kanalfrequenz in der Nachbarzellen-Liste verknüpft ist,
empfangen wurde. Um eine fehlerhafte Auswahl der Sollbasisstation
für Weitergabe
in diesen Systemen zu verhindern, wird deshalb ein Mobilfunkstations-Präsenznachweis
durchgeführt,
in dem das System nachweist, dass die Sollbasisstation für Weitergabe
in der Lage ist, eine Übertragung
von der Mobilfunkstation zu empfangen.
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In
dem Mobilfunkstations-Präsenznachweisprozess
wird die Basisstation angewiesen, eine Frequenz einzustellen, auf
der die Mobilfunkstation überträgt. Dann
weist das System nach, dass die Sollbasisstation die Übertragungen
der Mobilfunkstation empfangen kann. Wenn die Basisstation die Übertragungen
der Mobilfunkstation empfangen kann, wird der Nachweis der Mobilfunkstation
in oder neben der Kandidatenzelle als nachgewiesen betrachtet, und
eine Weitergabe wird versucht. Aber wenn die Basisstation die Übertragungen
der Mobilfunkstation nicht empfängt,
wird keine Weitergabe versucht, und eine andere Sollbasisstation
wird ausgewählt.
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Der
Mobilfunkstations-Präsenznachweisprozess
erfordert entweder einen gesonderten Empfänger, oder ein Sende-Empfangsgerät innerhalb
jeder System-Basisstation. Diese zusätzlichen Schaltungen kosten
zusätzlich
Geld, erfordern zusätzlichen Platz,
und führen
zu erhöhtem
Signalgebungsverkehr innerhalb des zellularen Systems, wodurch die Kapazität für die Betreiber
reduziert wird.
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In
der veröffentlichten
internationalen Patentanmeldung WO 92/17953 sind Systeme und Verfahren
zum Nachweis von Sollkanälen
in einem Funktelefonsystem offenbart. Ein Funktelefonsystem weist die
Trägerwelle/Störung eines
ausgewählten
Sollkanals vor der Weitergabe nach. Der Teilnehmer, der mit einer
Ursprungs-Basisstation auf einem Ursprungskanal kommuniziert, misst
die empfangene Signalstärkeanzeige
(RSSI) eines Sollkanals bei einer Sollbasisstation wenn der Kanal überträgt, und nicht überträgt. Der
Teilnehmer übermittelt
die Messungen an eine Ursprungsbasisstation, die das Verhältnis von
RSSI des übertragenden
Kanals zu dem RSSI des nichtübertragenden
Kanals bestimmt. Wenn das Verhältnis
größer als
ein vorbestimmter Schwellwert ist, überträgt die Ursprungsbasisstation den
Teilnehmer vom Ursprungskanal an den Sollkanal bei der Sollbasisstation.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren und System zum adaptiven
Nachweisen der Präsenz
einer Mobilfunkstation in einem zellularen Mobilfunktelekommunikationssystem
bereit. In dem Verfahren und System wird der Präsenznachweis einer Mobilfunkstation
nicht für
jedes Auftreten von Weitergabe in dem zellularen System durchgeführt, wie
bei herkömmlichen
Systemen. Verglichen mit herkömmlichen
Systemen, bei denen der Präsenznachweis
einer Mobilfunkstation für
jedes Auftreten von Weitergabe durchgeführt wird, reduziert die Erfindung
den Betrag der Weitergaberessourcen des Systems, die notwendig sind,
um einen Präsenznachweis
einer Mobilfunkstation durchzuführen.
Die Erfindung reduziert auch den Signalgebungsverkehr des Systems, der
notwendig ist, um den Präsenznachweis
einer Mobilfunkstation durchzuführen.
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Bei
dem Verfahren und System der Erfindung wird der Präsenznachweis
einer Mobilfunkstation nur für
ausgewählte
Weitergaben zwischen einer ersten Basisstation und einer zweiten
Basisstation durchgeführt,
basierend auf einem Anteil von Präsenznachweisen einer Mobilfunkstation
je angeforderter Weitergabe von der ersten Basisstation an die zweite
Basisstation. Der Anteil der Präsenznachweise
einer Mobilfunkstation wird adaptiv verändert, wenn sich Weitergaben
von der ersten Basisstation und zweiten Basisstation ereignen.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung wird der angeforderte Anteil der Präsenznachweise
einer Mobilfunkstation je angeforderter Weitergabe basierend auf
permanenten Berechnungen der Anteile von erfolglosen Nachweisen
je Nachweisversuch, und der Anteil von erfolglosen Weitergaben je
Weitergabeversuch von der ersten Basisstation an die zweite Basisstation
adaptiv verändert.
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Wenn
mobilfunk-unterstützte
Weitergabemessungen, die gemacht werden, während eine Mobilfunkstation
von einer ersten Basisstation gesteuert wird, anzeigen, dass eine
zweite Basisstation eine Sollbasisstation ist, wird eine Bestimmung
durchgeführt,
ob ein Präsenznachweis
einer Mobilfunkstation für
diese Weitergabe durchgeführt
werden soll. Die Bestimmung wird basierend auf dem Anteil der Präsenznachweisversuche
für eine
Mobilfunkstation je angeforderter Weitergabe von der ersten Basisstation
an die zweite Basisstation durchgeführt. Zum Beispiel kann ein
Präsenznachweis
einer Mobilfunkstation bei einem Anteil beider angeforderter Weitergaben
durchgeführt
werden. Wenn es bestimmt ist, dass ein Präsenznachweis einer Mobilfunkstation durchgeführt werden
soll, wird ein Nachweisversuch durchgeführt. Wenn bestimmt wurde, dass
kein Nachweisversuch einer Mobilfunkstation durchgeführt werden
soll, wird ein Weitergabeversuch ohne einen Nachweis durchgeführt.
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Der
Anteil von erfolglosen Präsenznachweisen
einer Mobilfunkstation je Anzahl eines Nachweisversuchs, und der
Anteil der erfolglosen Weitergaben je Weitergabeversuchen wird auf
einer permanenten Grundlage berechnet, während sich Weitergabeversuche
ereignen. Der Anteil der Präsenznachweise
einer Mobilfunkstation je angeforderter Weitergaben von der ersten
Basisstation an die zweite Basisstation wird auf einer vorbestimmten
Grundlage, die eine Zeitbasis sein kann, oder basierend auf der
Anzahl der angeforderten Weitergaben über einer vorbestimmten Zeitperiode,
aus dem neu berechneten Anteil der erfolglosen Präsenznachweise
einer Mobilfunkstation, und dem neu berechneten Anteil der erfolglosen
Weitergabeversuche neu berechnet.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 zeigt einen Teil eines
zellularen Funkkommunikationssystems des Typs, zu dem die vorliegende
Erfindung allgemein gehört;
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2 zeigt die Zellen des in 1 gezeigten Systems mit
zusätzlichen
Zellen;
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3 zeigt ein Gerät zum Durchführen von adaptiven
Präsenznachweisen
einer Mobilfunkstation gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
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4A–4C sind
graphische Darstellungen, die mögliche
Funktionen zum Bestimmen des Anteils des Präsenznachweises einer Mobilfunkstation
je angeforderter Weitergaben gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung zeigen; und
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5 ist ein Flussdiagramm,
das Prozessschritte zeigt, die bei dem adaptiven Nachweisen der Präsenz einer
Mobilfunkstation gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung durchgeführt
werden.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Mit
Bezug auf 1 wird ein
Teil eines zellularen Funktelekommunikationssystems des Typs gezeigt,
der allgemein zur vorliegenden Erfindung gehört. In 1 kann ein beliebiges geographisches Gebiet
in eine Vielzahl von zusammenhängenden Funkversorgungsgebieten
eingeteilt werden, oder in Zellen Zelle A–Zelle J. Während das System von 1 veranschaulichend nur
zehn Zellen enthaltend zeigt, sollte klar verstanden werden, dass
in der Praxis die Zahl der Zellen viel größer ist.
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Zugehörig zu,
und angeordnet innerhalb jeder Zelle A–Zelle J ist eine Basisstation
vorgesehen, als eine von entsprechend vielen Basisstationen B1–B10. Jede
dieser Basisstationen B1–B10
enthält einen
Sender, einen Empfänger
und einen Basisstations-Controller, die als herkömmlich bekannt sind. In 1 sind die Basisstationen
B1–B10
jeweils veranschaulichend in der Mitte jeder der Zellen A–Zellen
J angeordnet, und mit Antennen mit kugelförmiger Richtcharakteristik
ausgestattet. Aber bei anderen Anordnungen des zellularen Funksystems
können die
Basisstationen B1–B10
nahe der Peripherie angeordnet sein, oder sonst entfernt von der
Mitte der Zellen A–Zellen
J, und können
die Zellen A–Zellen
J mit Funksignalen entweder ungerichtet oder gerichtet versorgen.
Deshalb hat die Darstellung des zellularen Funksystems nach 1 nur den Zweck einer Darstellung,
und ist nicht als Beschränkung
auf die möglichen
Realisierungen des zellularen Funksystems gedacht, innerhalb dessen
die vorliegende Erfindung realisiert ist.
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Mit
weiterem Bezug auf 1 kann
sich eine Vielzahl von Funkstationen M1–M10 innerhalb der Zelle A–Zelle J
befinden. Jede der Funkstationen M1–M10 enthält einen Sender, einen Empfänger und einen
Funkstations-Controller, die als herkömmlich bekannt sind. Wieder
sind nur 10 Funkstationen in 1 gezeigt,
aber es sollte verstanden werden, dass die tatsächliche Zahl der Mobilfunkstationen
in der Praxis viel größer ist,
und immer die Zahl der Basisstationen weit überschreitet. Außerdem sollte
die Anwesenheit oder Abwesenheit der Mobilfunkstationen M1–M10 in
jeder einzelnen Zelle A–Zelle
J als in der Praxis abhängig
von den einzelnen Anforderungen der Mobilfunkstationen M1–M10 verstanden
werden, die von einem Ort in der Zelle zu einem anderen, oder von
einer Zelle zu einer angrenzenden oder benachbarten Zelle, und sogar
von einem zellularen Funksystem, das von einem MSC beliefert wird,
zu einem anderen solchem System herumwandern können, obwohl keine der Mobilfunkstationen
M1–M10
in irgendeiner der Zelle A–Zelle
J festgestellt werden kann.
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Jede
der Mobilfunkstationen M1–M10
ist in der Lage, einen Telefonruf durch eine oder mehrere der Basisstationen
B1–B10
und eine Mobilfunkvermittlungsstelle (MSC) einzuleiten oder zu empfangen.
Eine Mobilfunkvermittlungsstelle (MSC) ist durch Kommunikationsverbindungen,
z. B. durch Kabel, mit jeder der veranschaulichten Basisstationen B1–B10, und
mit dem ortsfesten öffentlichen
Fernsprechnetz (PSTN), das nicht gezeigt ist, oder einem ähnlichen
ortsfesten Netzwerk, das die Einrichtung eines dienstintegrierenden
digitalen Netzwerks (ISDN) enthalten kann, verbunden. Die maßgeblichen
Verbindungen zwischen der Mobilfunkvermittlungsstelle (MSC) und
den Basisstationen B1–B10, oder
zwischen der Mobilfunkvermittlungsstelle (MSC) und dem PSTN oder
ISDN sind nur teilweise in 1 gezeigt,
sind aber dem Fachmann wohlbekannt. Ebenso ist es auch bekannt,
mehr als eine Mobilfunkvermittlungsstelle in einem zellularen Funksystem
einzufügen,
und jede zusätzliche
Mobilfunkvermittlungsstelle mit einer anderen Gruppe von Basisstationen
und mit anderen Mobilfunkvermittlungsstellen über Kabel oder Funkverbindungen
zu verbinden.
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Jedes
MSC kann in einem System die Verwaltung von Kommunikationen zwischen
jeder der Basisstationen B1–B10
und den Mobilfunkstationen M1–M10,
die mit ihm in Kommunikation stehen, steuern. Da sich eine Mobilfunkstation
im System umherbewegt, erfasst die Mobilfunkstation seine Lage innerhalb
des Systems durch die Basisstationen, die das Gebiet, in dem sich
die Mobilfunkstation befindet, steuern. Wenn das Mobilfunkstations-Kommunikationssystem
einen Ruf, der an eine einzelne Mobilfunkstation gerichtet ist,
empfängt,
wird eine Funkruf-Nachricht, die an diese Mobilfunkstation gerichtet ist,
auf Steuerkanälen
derjenigen Basisstationen übertragen,
die das Gebiet, in dem sich die Mobilfunkstation wahrscheinlich
befindet, steuern. Nach Empfang der Funkrufnachricht, die an diese
adressiert ist, sendet die Mobilfunkstation eine Funkrufantwort
an die Basisstation. Der Prozess ist dann eingeleitet, um eine Rufverbindung
zu erzeugen. Das MSC steuert sowohl den Funkruf einer Mobilfunkstation, die
sich wahrscheinlich in dem geographischen Gebiet befindet und von
seinen Basisstationen B1–B10 als
Reaktion auf den Empfang eines Rufs für diese Mobilfunkstation beliefert
wird, als auch die Verwendung von Funkkanälen an eine Mobilfunkstation durch
eine Basisstation nach Empfang einer Funkrufantwort von der Mobilfunkstation,
und die Weitergabe-Kommunikationen mit einer Mobilfunkstation von einer
Basisstation an eine andere als Reaktion auf die Mobilfunkstation,
die sich durch das System von Zelle zu Zelle bewegt, während die
Kommunikation fortschreitet.
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Jeder
Zelle A–Zelle
J ist eine Vielzahl von Sprech- oder Sprachkanälen, und mindestens ein Steuerkanal,
wie ein analoger Steuerkanal (ACCH) oder ein digitaler Steuerkanal
(DCCH) zugewiesen. Der Steuerkanal wird verwendet, um den Betrieb
der Mobilfunkstationen mit Hilfe von Information zu steuern oder
zu überwachen,
die an diese Einheiten übertragen,
oder von diesen empfangen wurden. Solch eine Information kann eine
Rufveranlassung, Funkrufsignale, Funkrufantwortsignale, Ortserfassungssignale
und Sprechkanalzuweisungen enthalten.
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Die
vorliegende Erfindung schließt
die Realisierung eines Verfahrens und Systems zum adaptiven Nachweisen
der Präsenz
einer Mobilfunkstation für
Weitergabe in einem zellularen System ähnlich zu dem, das in 1 gezeigt ist, ein.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung ist das Verfahren und System in einem zellularen System ähnlich zu
dem in 1 gezeigten realisiert,
das gemäß dem IS-136-Standard
arbeitet.
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Mit
Bezug auf 2 werden nun
darin die Zellen Zelle A–Zelle
J (auch in 1 gezeigt)
mit zusätzlichen
benachbarten Zellen Zelle K–Zelle
S gezeigt, die auch einen Teil des gleichen zellularen Systems umfassen.
Jede der Zelle K–Zelle
S kann identisch zur Zelle A–Zelle
J, wie in 1 gezeigt,
aufgebaut sein, mit einer Basisstation (nicht gezeigt), die sich
in jeder Zelle befindet, wobei die Zelle K–Zelle S durch eine oder mehrere
MSCs (nicht gezeigt) gesteuert wird. In 2 befindet sich die Zelle A in der Mitte
der Ansammlung von Zelle B–Zelle
S. Jede der Zelle B–Zelle
S wurde darin mit einer zugehörigen DCCH-Kanalnummer gekennzeichnet.
Die DCCH-Kanalnummerzuweisungen werden herkömmlich für ein zellulares IS-136-System
festgelegt. Aus 2 lässt sich
erkennen, dass Zelle S und Zelle B beide ein DCCH auf Kanal 63 benutzen.
Dies kann verschiedene Gründe
haben, wie z. B., dass der Systembetreiber nur 18 Kanäle für die DCCH-Benutzung
belegt hat.
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Die
Weitergabe kann durch das allgemein spezifizierte Verfahren der
mobilfunk-unterstützten Weitergabe
(MAHO), das Dahlin in US Patent Nr. 5,200,957 zugerechnet wird,
durchgeführt
werden. Während
des Ablaufs für
einen Rufaufbau auf einem digitalen Datenübertragungskanal informiert
die Basisstation die Mobilfunkstation über die Funkkanalfrequenz,
und auch über
einen Zeitschlitz, der den Zeitschlitz bestimmt, der benutzt werden
soll, und über einen
digitalen Sprachfarb-Code (DVCC). Während des Ablaufs des Rufaufbaus
informiert die Basisstation auch die Mobilfunkstation über eine
Vielzahl von DCCH-Kanälen
und die Signalstärke,
die von der Mobilfunkstation für
Weitergabezwecke gemessen werden soll. Diese Vielzahl von DCCH-Kanälen sind
die DCCH-Kanäle
der Zellen, die die Nachbarzellen-Liste umfassen. Da sich eine Mobilfunkstation
zwischen Zelle A–Zelle
S von 2 bewegt, die
zur permanenten Zelle gehört,
wird das System die Steuerung von Rufkommunikationen von Zelle zu
Zelle weitergeben. Abhängig
von der Bewegung der Mobilfunkstation, genauso wie von anderen Gegebenheiten,
wird eine neue Vielzahl von DCCH-Kanälen ausgewählt, und die entsprechende
Nachbarzellen-Liste wird an die Mobilfunkstation von der verantwortlichen
Basisstation während
des Ablaufs der Verbindung übertragen. Während des
Ablaufs der Verbindung misst die Mobilfunkstation die Signalstärke der
Signale auf einer vorgegebenen Vielzahl von DCCH-Kanälen. Die Messungen
werden während
der Zeitschlitze durchgeführt,
die nicht von dem digitalen Datenübertragungskanal verwendet
werden.
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Die
Mobilfunkstation misst auch die Signalstärke auf dem digitalen Datenübertragungskanal, der
für die
hergestellte Verbindung und die Bitfehlerrate auf der hergestellten
Verbindung verwendet wird. Die Mobilfunkstation überträgt die Ergebnisse ihrer Messungen,
vorzugsweise gemittelt, häufig
an die Basisstation.
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Die
Basisstation misst auch die Signalstärke auf dem digitalen Datenübertragungskanal,
der für die
hergestellte Verbindung und die Bitfehlerrate auf der hergestellten
Verbindung verwendet wird. Die Basisstation verarbeitet und analysiert
die Ergebnisse ihrer eigenen Messungen und die Messungen der Mobilfunkstation
für einen
Vergleich mit den Weitergabekriterien. Wenn eine Weitergabe gemäß den Ergebnissen
und Kriterien gewünscht
ist, informiert die Basisstation die Mobilfunkvermittlungsstelle
indem sie eine Weitergabeanforderung sendet, die mindestens eine
Sollbasisstation, die vermutlich dazu geeignet ist, um die Verantwortung
für die
Datenübertragung
zu der Mobilfunkstation zu übernehmen,
angibt. In der Ausführungsform
der Erfindung wird die Mobilfunkvermittlungsstelle über eine
Sollbasisstation informiert. Aber ein Fachmann wird erkennen, dass
es möglich
ist, die Mobilfunkvermittlungsstelle einer Vielzahl von Sollbasisstationen
zu informieren, und dass das MSC eine der Sollbasisstationen basierend auf
Kriterien, wie Rufverkehr innerhalb der Sollbasisstationen, auswählen kann.
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Sobald
die Sollbasisstationen bestimmt worden sind, ist das adaptive Nachweisen
der Präsenz einer
Mobilfunkstation der Erfindung aufgerufen. Jede angeforderte Weitergabe
für eine Sollbasisstation
schließt
mindestens einen der folgenden Schritte ein:
- – Nachweisversuch
(falls als notwendig bestimmt durch den adaptiven Nachweisprozess);
- – Bestimmung
der Nachweisergebnisse (falls Nachweisversuch);
- – Weitergabeversuch
(falls kein Nachweisversuch, oder falls erfolgreicher Nachweisversuch);
- – Bestimmung
der Weitergabeergebnisse (falls Weitergabeversuch).
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Wenn
ein Nachweis versucht wird, fordert die Mobilfunkvermittlungsstelle
die Sollbasisstation auf, die Signalstärke über einen Funkkanal in dem
Zeitschlitz zu messen, der von der Mobilfunkstation für die hergestellte
Verbindung mit der derzeitigen Basisstation verwendet wird. Die
Funkvermittlungsstelle informiert auch die Sollbasisstation über den
digitalen Farbcode, der von der Mobilfunkstation verwendet wird.
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Die
Sollbasisstation stellt einen Empfänger auf den Funkkanal ein,
der von der Mobilfunkvermittlungsstelle angezeigt wird, und verwendet
die Zeitschlitz-Kennung des angezeigten Zeitschlitzes für die Signalfolge-Synchronisation.
Die Sollbasisstation prüft
das Auftreten des digitalen Farbcodes, der von der Mobilfunkvermittlungsstelle
angezeigt wird, und misst die Signalstärke des Signalfolgesignals,
vorausgesetzt, der digitale Farbcode ist richtig. Dann überträgt die Sollbasisstation
die Ergebnisse der Signalstärkemessung
an die Mobilfunkvermittlungsstelle. Die Sollbasisstation informiert
auch die Mobilfunkvermittlungsstelle über das Ergebnis der Prüfung des Auftretens
des digitalen Farbcodes, d. h. ob der digitale Farbcode in der Signalfolge
in dem Zeitschlitz des Funkkanals auftrat.
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Die
Mobilfunkvermittlungsstelle bestimmt, ob Weitergabe an die Sollbasisstation
durchgeführt
werden sollte, d. h. unter Berücksichtigung
der Ergebnisse der Signalstärkemessungen
der Sollbasisstation und anderer Umstände, ob der Nachweis erfolgreich war,
z. B. aufgrund der Verkehrsbelastung.
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Mit
Bezug auf 3 wird nun
darin ein Gerät zum
Durchführen
des adaptiven Präsenznachweises einer
Mobilfunkstation gemäß der Ausführungsform der
Erfindung gezeigt. In der Ausführungsform
der Erfindung, die in 3 gezeigt
ist, wird die Verarbeitung für
den adaptiven Präsenznachweisprozess
einer Mobilfunkstation innerhalb der Mobilfunkvermittlungsstelle
(MSC) durchgeführt. 3 zeigt das Gerät, das einen
Nachweisschaltkreis 300 und einen Datenbestand 320,
der in dem MSC von 1 realisiert
ist, umfasst. Auch gezeigt sind Basisstationen B1, B2 und B5, und
Mobilfunkstationen M2 von 1.
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Der
Datenbestand 320 enthält
eine Vielzahl von Bereichen des adaptiven Präsenznachweises einer Mobilfunkstation 308–318.
Die Bereiche für
den adaptiven Präsenznachweis
einer Mobilfunkstation enthalten eine Anzahl von Weitergabeversuchen (NHoA) Feld 308, eine Anzahl von erfolglosen
Weitergabeversuchen (NHoU) Feld 310,
eine Anzahl von Nachweisversuchen (NVeA)
Feld 312, eine Anzahl von erfolglosen Nachweisversuchen
(NVeU) Feld 314, einen Anteil von
erfolglosen Weitergaben H Feld 316, und einen Anteil von
erfolglosen Nachweisen V Feld 318. Die Datenbasis 320 enthält eine
Vielzahl von Datenbereichen 308–318, einen für jede mögliche Richtung
von Weitergabe zwischen Basisstationen (beliefernde Basisstationen
an die Sollbasisstation) unter der Steuerung des MSC. Zum Beispiel
bilden die Werte x1–x6 von
Spalte 304 (bezeichnet B5–B1) jeweils die Werte der
Datenbereiche 308–318 für Weitergaben
und Nachweise von B5–B1. Ähnlich bilden
jeweils die Werte y1–y6 von Spalte 306 (bezeichnet
B5–B2),
die Werte der Datenbereiche 308–318, für Weitergaben
und Nachweise von B5–B2.
Die Datenbasis 320 enthält
Datenbereiche 308–318 für alle anderen
möglichen
Kombinationen und Richtungen für
Weitergabe zwischen Basisstationen unter der Steuerung des MSC1.
Der Nachweisprozessor und die Datenbasis zum Durchführen des
adaptiven Präsenznachweises
von Mobilfunkstationen zwischen einer Basisstation unter der Steuerung
eines MSC1 und einer Basisstation unter der Steuerung eines anderen
MSC kann in irgend einem separaten MSC angeordnet sein.
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Die
Datenbereiche H 316 für
jede Weitergaberichtung wird berechnet aus:
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Der
Datenbereich V 318 für
jede Nachweisrichtung wird berechnet aus:
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Für jede angeforderte
Weitergabe überwacht der
Nachweisprozessor den Fluss der Weitergabesignale zwischen der Sollbasisstation
und der beliefernden Basisstation. Wenn eine Weitergabeanfrage empfangen
wird, die eine Sollbasisstation anzeigt, wird eine Bestimmung in
dem Nachweisprozessor 300 durchgeführt, ob ein Präsenznachweis
einer Mobilfunkstation durchgeführt
werden soll. Die Bestimmung wird basierend auf einem berechneten
Anteil (V) von Nachweisversuchen je angeforderter Weitergabe von
der beliefernden Zelle an die Sollzelle durchgeführt. V kann aus den Werten
H und U für
die angeforderten Weitergaben von der beliefernden Basisstation
an die Sollbasisstation berechnet werden. V kann als eine Funktion V = f(H, U) berechnet werden.
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Die
Funktion f(H, U) kann vom Systembetreiber frei gewählt werden.
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Mit
Bezug auf 4A, 4B und 4C werden nun darin graphisch Beispiele
möglicher
Funktionen für
f(H, U) gezeigt. In 4A wird
f(H, U) als eine Funktion des Wertes nur des Anteils von erfolglosen Weitergabeversuchen
(H) definiert, wobei U als konstant festgesetzt ist, d. h. f(H,
U) = f(H). Für
eine Ausführungsform,
die diese Funktion verwendet, ist es nur notwendig, die Datenbereiche
NHoA 308 und NHoU 310 zu
erfassen, und nur H 316 für die Datenbasis 320 zu
berechnen. Für
diese Funktion steigt f(H) an, wenn der Anteil von erfolglosen Weitergabeversuchen
H ansteigt, und die Präsenznachweisversuche
der Mobilfunkstation werden bei einem steigenden Anteil durchgeführt. Zum
Beispiel bei H = 0,25 und f(H) = 0,5 wird ein Präsenznachweisversuch für die Mobilfunkstation
für alle
zwei Ereignisse von angeforderter Weitergabe zwischen der beliefernden Basisstation
und Sollbasisstation durchgeführt. Wenn
H = 0,33 ist, dann ist f(H) = 0,66, und zwei Nachweise werden für alle drei
Ereignisse von angeforderter Weitergabe durchgeführt.
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In 4B ist f(H, U) als eine
Funktion des Wertes des Anteils von erfolglosen Nachweisen nur von
U definiert, wobei H als konstant festgesetzt ist, d. h. f(H, U)
= f(U). Für
eine Ausführungsform,
die diese Funktion verwendet, ist es nur notwendig, die Datenbereiche
NVeA 312, NVeU 314 zu
erfassen, und nur U 318 für die Datenbasis 320 zu
berechnen. Für diese
Funktion steigt f(U) an, wenn die Anzahl der erfolglosen Weitergabeversuche
U ansteigt, und der Präsenznachweis
für die
Mobilfunkstation wird bei einem steigenden Anteil durchgeführt. Zum
Beispiel werden, wenn U = 0,5 und f(U) = 0,85 ist, sechzehn Nachweise
für alle
zwanzig Ereignisse von angeforderter Weitergabe für die beliefernde
Basisstation an die Sollbasisstation durchgeführt. Wenn U = 1 und f(U) =
1 ist, wird ein Nachweis für
jede angeforderte Weitergabe durchgeführt.
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In 4C ist f(H, U) als eine
Funktion f(x) definiert, wobei x = 0,5 H + 0,5 U ist. In dieser
Funktion sind die Werte U und H gleichgewichtet, um f(x) zu bestimmen.
Der Wert f(x) bezeichnet den Anteil der Nachweise in einer Art gleich
der beschriebenen für f(H)
oder 4A, und f(U) von 4B.
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Der
Fachmann erkennt, dass die Funktionen, die von dem Gerät von 3 durchgeführt werden,
auch innerhalb von Software realisiert werden können, oder durch unterschiedliche
Kombinationen von Hardware und Software.
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Mit
Bezug auf 5 wird nun
darin ein Flussdiagramm dargestellt, das die Prozessschritte zeigt, die
bei dem adaptiven Präsenznachweis
einer Mobilfunkstation für
eine angeforderte Weitergabe gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung durchgeführt werden.
In der in 4 gezeigten
Ausführungsform wird
eine Funktion V = f(H, U) verwendet, wobei V sowohl von H, als auch
von U abhängt.
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Wenn
eingeleitet, schreitet der Prozess zu dem Wartezustand von Schritt 502 fort.
Der Prozess bleibt in dem Wartezustand bis eine Weitergabeanfragenachricht,
die die Identität
einer Sollbasisstation enthält,
von einer beliefernden Zelle bei Schritt 504 empfangen
wird. Als nächstes
wird bei Schritt 506 einen Bestimmung in dem Nachweisschaltkreis 300 durchgeführt, ob
ein Präsenznachweis
einer Mobilfunkstation von der Sollbasisstation durchgeführt werden
soll. Die Bestimmung wird durch Berechnung von V = f(H, U) aus den
aktuellen Werten von H 316 und U 318 in der Datenbasis 320 durchgeführt.
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Wenn
bei Schritt 506 bestimmt ist, dass der Präsenznachweis
einer Mobilfunkstation nicht durchgeführt werden soll, schreitet
der Prozess zu Schritt 508 fort. Bei Schritt 508 ruft
der Nachweisschaltkreis 300 das MSC auf, um einen Weitergabeversuch
(ohne einen Nachweis) anzufordern, und erhöht NHoA
in der Datenbasis 320. Der Prozess schreitet dann zu dem
Wartezustand bei Schritt 510 fort. Als nächstes wird
bei Schritt 512 eine Anzeige der Ergebnisse der Weitergabeversuche
durch den Nachweisschaltkreis 300 empfangen. Der Prozess
schreitet dann zu Schritt 514 fort, wo eine Bestimmung
durch den Nachweisschaltkreis 300 durchgeführt wird,
ob der Weitergabeversuch erfolgreich war.
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Wenn
bei Schritt 514 bestimmt ist, dass der Weitergabeversuch
erfolglos war, schreitet der Prozess zu Schritt 516 fort.
Bei Schritt 516 erhöht
der Nachweisschaltkreis 300 den Wert für die Anzahl der erfolglosen
Weitergabeversuche (NHoU) von der beliefernden
Basisstation an die Sollbasisstation. Der Prozess schreitet dann
zu Schritt 526 fort. Aber wenn bei Schritt 514 bestimmt
ist, dass der Weitergabeversuch erfolgreich war, schreitet der Prozess
zu Schritt 526 fort, ohne NHoU
zu erhöhen.
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Bei
Schritt 526 wird eine Bestimmung in dem Nachweisschaltkreis 300 durchgeführt, ob
neue Werte für
H und U für
angeforderte Weitergaben von der beliefernden Zelle an die Sollzelle
berechnet werden sollten. Neue Werte von H und U können für jedes Auftreten
von angeforderter Weitergabe, bei dem die Sollzelle als eine Sollzelle
von der beliefernden Zelle bestimmt ist, oder einmal für jede vorbestimmte
Anzahl der Auftritte von angeforderter Weitergabe berechnet werden.
Zum Beispiel können
H und U einmal von zwanzig Malen, in denen die Sollzelle bei einer
angeforderten Weitergabe von der beliefernden Zelle bestimmt wird,
neu berechnet werden. Die Datenbereiche NHoA,
NHoU, NVeA und NVeU können oder
können
nicht in der Datenbasis 320 für jede neue Berechnung von
H und U gelöscht
werden. Die Berechnung von V kann auch als ein Zeitmittelwert durchgeführt werden,
d. h. über
eine vorbestimmte Zeitperiode, wobei die Datenbereiche zu Null zu
Beginn der Zeitperiode gelöscht
werden. Ein Fachmann wird in der Lage sein, einen Schaltkreis, wie
den Nachweisschaltkreis 300, so zu entwerfen, dass er solche
Funktionen durchführt.
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Wenn
bei Schritt 526 bestimm ist, dass neue Werte von H und
U berechnet werden sollen, schreitet der Prozess zu Schritt 528 fort,
und neue Werte von H und U werden von dem Nachweisschaltkreis 300 berechnet,
und in die Datenbasis 320 geschrieben. Der Prozess schreitet
dann zu dem Wartezustand von Schritt 502 zurück. Aber
wenn bei Schritt 526 bestimmt ist, dass neue Werte von
H und U nicht berechnet werden sollen, schreitet der Prozess zu dem
Wartezustand von Schritt 502 zurück, ohne neue Werte von H und
U zu berechnen.
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Wieder
mit Bezug auf den Entscheidungsschritt 506, wenn aber bei
Schritt 506 in dem Nachweisschaltkreis 300 bestimmt
ist, dass ein Präsenznachweis
einer Mobilfunkstation durchgeführt
werden soll, schreitet der Prozess zu Schritt 518 fort.
Bei Schritt 518 ruft der Nachweisschaltkreis 300 das MSC
auf, um einen Nachweisversuch anzufordern, und erhöht NVeA in der Datenbasis 320. Der Prozess schreitet
dann zu dem Wartezustand von Schritt 519 fort. Als nächstes wird
bei Schritt 520 eine Anzeige der Ergebnisse der Nachweisversuche
empfangen. Der Prozess schreitet dann zu Schritt 522 fort,
wo eine Bestimmung in dem Nachweisschaltkreis 300 durchgeführt wird,
ob der Nachweisversuch erfolgreich war.
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Wenn
bei Schritt 522 bestimmt ist, dass der Nachweisversuch
erfolgreich war, schreitet der Prozess zu Schritt 508 fort.
Es werden dann die Schritte 508, 510, 512, 514, 516, 526 und
528 durchgeführt, jeder
wie vorhergehend beschrieben, und der Prozess kehrt zu dem Wartezustand
von Schritt 502 zurück.
Aber wenn bei Schritt 522 bestimmt ist, dass der Nachweis
erfolglos war, schreitet der Prozess zu Schritt 524 fort.
Bei Schritt 524 erhöht
der Nachweisschaltkreis 300 den Wert NVeU für die Nachweise von
der beliefernden Basisstation an die Sollbasisstation. Der Prozess
schreitet dann zu Schritt 526 fort. Die Schritte 526 und 528 werden
dann durchgeführt,
jeder wie vorhergehend beschrieben, und der Prozess kehrt zu dem
Wartezustand von Schritt 502 zurück.
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Es
wird davon ausgegangen, dass der Betrieb und der Aufbau der vorliegenden
Erfindung aus der vorhergehenden Beschreibung ersichtlich wird und Änderungen
und Modifikationen darin gemacht werden können, obwohl die gezeigte Erfindung
als eine einzelne Ausführungsform
gekennzeichnet wurde.
