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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
folgende Erfindung betrifft allgemein ein Mobilfunk-Kommunikationssystem
und insbesondere ein Verfahren zur Zellsuche unter Verwendung von
PN-Codes beim Einschalten.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Im
Allgemeinen verwendet ein Mobilkommunikationssystem eine zellulare
Konfiguration, um viele Benutzer durch begrenzte Funkfrequenz-(RF)-Ressourcen
zu unterstützen.
Dass heißt,
der Servicebereich für die
Funkkommunikation ist in mehrere kleine Zonen oder Zellen unterteilt
und die RF-Ressourcen werden pro Zelle zugeteilt. 1 zeigt
eine ideale Zellenkonfiguration, wie sie in einem typischen Mobilkommunikationssystem
verwendet wird. Bei einem mobilen Kommunikationssystem mit einer
solchen Zellkonfiguration ist es notwendig, die Position einer Mobilstation
(oder eines zellularen Terminals) zu erfassen, um einen Verbindungsaufbau
für die
Mobilstation zu ermöglichen,
für die
diese als Anrufziel betrachtet wird. Das Verfahren zum Erfassen
der Position der Mobilstation wird als „Positionsregistrierung" bezeichnet. Die
Positionsregistrierung kann allgemein in eine Einschaltpositionsregistrierung,
eine Ausschaltpositionsregistrierung, eine zeitbasierte Positionsregistrierung,
eine entfernungsbasierte Positionsregistrierung, eine Parameteränderungspositionsregistrierung,
eine befehlsbasierte Positionsregistrierung, eine implizite Positionsregistrierung
und eine Anrufkanalpositionsregistrierung unterteilt werden.
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Eine
Ausschaltpositionsregistrierung wird durchgeführt, wenn der Benutzer der
Mobilstation einen Leistungsschalter ausschaltet. Dabei wird allerdings
die Leistungsversorgung der Mobilstation nicht tatsächlich unterbrochen,
bis die Ausschaltpositionsregistrierung vollendet ist. Außerdem führt die
Mobilstation die Ausschaltpositionsregistrierung solange nicht durch,
bis die vorliegende Position registriert wurde. In einem Leistungsabschaltzustand
kann gegebenenfalls, falls die Mobilstation außerhalb einer effektiven Ent fernung
in ihrer gegenwärtigen
registrierten Position angeordnet ist, nicht ordnungsgemäß durchgeführt werden.
Falls die Ausschaltpositionsregistrierung noch korrekt durchgeführt wird,
auch wenn sie unsicher ist, besteht die Möglichkeit, dass eine Mobilschaltzentrale
an einem nicht notwendigen Rufen der Mobilstation gehindert ist.
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Eine
Einschaltpositionsregistrierung wird durchgeführt, wenn der Benutzer den
Leistungsschalter der Mobilstation einschaltet. Für eine Einschaltpositionsregistrierung
hält die
Mobilstation einen Leistungseinschalt-/Initialisierungstimer aufrecht,
und steuert diesen und versucht keine Verbindung zum Zweck der Positionsregistrierung,
während
der Timer aktiviert ist. Weiterhin, um Auftreten von stetigen Positionsregistrierungen
auf Grund des wiederholten Einschalten/Ausschalten des Leistungsschalters
der Mobilstation für
eine kurze Zeit zu verhindern, beginnt die Positionsregistrierungsprozedur
nach einem Ablauf von beispielsweise 20 Sekunden.
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Zur
Positionsregistrierung bestimmt die Mobilstation eine zu registrierende
benachbarte Zelle und sendet eine Registrierungsnachricht einschließlich einer
Positionsregistrierungsinformation zu einer Basisstation für die bestimmte
benachbarte Zelle über
einen Zugriffskanal. Die Registrierungsnachricht ist eine aktuelle
Positionsregistrierungsnachricht, welche Informationen über einen
Positionsregistrierungstypen, einen Schlitzperiodenindex, eine Mobilstationsprotokolupdatenummer,
einen Mobilstationsklassenanzeiger und einen Anrufsindikator aufweist.
Beim Empfang der Registrierungsnachricht sendet die Basisstation
Informationen über
das System und Netzwerk und eine Systemparameternachricht einschließlich Positionsregistrierung,
eine Abmeldung (oder Übergabe)
und Leistungssteuerparameter zur mobilen Station über einen
Anrufkanal.
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Die
Mobilstation führt
eine PN-(Pseudo Zufall)-Code-Synchronisierungstätigkeit zur Suche einer benachbarten
Zelle vor Durchführen
der Einschaltpositionsregistrierung anschließend an das Einschalten des Leistungsschalters
durch. Die PN-Code-Synchronisierungstätigkeit
umfasst zwei Schritte: eine Synchronisierungsakquisitionsschritt
und einen Synchronisierungstrackingschritt. In dem Synchronisierungsakquisitionsschritt
werden ein empfangenes PN-Signal und ein lokal erzeugtes PN-Signal
justiert, um in den Bereich eines Chips oder weniger zu fallen.
Weiterhin werden in dem Synchronisierungstrackingschritt die beiden
PN-Signale feinjustiert, so dass deren Phasen zueinander passen.
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3 zeigt
ein Flussdiagram zur Darstellung einer bekannten PN-Code-Suchprozedur
in einer Mobilstation. Eine Beschreibung erfolgt im folgenden für das bekannte
PN-Code-Suchverfahren
unter Bezugnahme auf die 1 und 3.
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Eine
Mobilstation stellt im Schritt 310 fest, ob eine Leistungsausschaltanforderung
von einem Benutzer empfangen wurde. Ist dies erfolgt, führt die
Mobilstation die Ausschaltpositionsregistrierung im Schritt 312 durch.
Nach Vollendung dieser Ausschaltpositionierregistrierung stellt
die Mobilstation im Schritt 314 fest, ob eine Leistungseinschaltanforderung
von dem Benutzer empfangen wurde. Ist dies erfolgt, sucht die Mobilstation
eine Zellgruppe, in der sie sich gegenwärtig befindet, unter Verwendung
eines empfangenen Spreizspektrumsignals im Schritt 316.
Nach der Zellgruppensuche sucht im Schritt 318 die Mobilstation
sequentiell PN-Codes für
benachbarte entsprechende Zellen in einer vorbestimmten Reihenfolge.
Bei Akquirierung einer PN-Code-Synchronisierung für eine spezifische
Zelle in dem Zellsuchverfahren, führt die Mobilstation eine Einschaltpositionsregistrierung
im Schritt 320 zur Selbstregistrierung bei der synchronisationsaquirierten
Zelle.
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Im
folgenden wird unter Bezugnahme zur 1 eine detaillierte
Beschreibung gegeben, in welcher Weise die Mobilstation die PN-Codes
der entsprechenden Zellen sucht. Es wird angenommen, dass die Mobilstation
mit einer Zellengruppe synchronisiert ist, zu der sie gegenwärtig gehört.
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Wenn
die Mobilstation bei der Position BP nach 1 eingeschaltet
wird, nachdem ein Ausschalten bei der Position AP erfolgte,
wird die Mobilstation anfänglich
einen PN-Code (PNKA) für die Zelle suchen, bei der
sie ausgeschaltet wurde, d. h. die Zelle „A". Nach der anfänglichen PN-Code-Suche sucht
die Mobilstation die PN-Codes in vorbestimmter Reihenfolge, beispielsweise
PNKB, PNKC, PNKD, PNKE, PNKF und PNKG. Bei
diesem PN-Code-Suchverfahren
vergleicht die Mobilstation für
entsprechende Zellen jeweils eindeutig zugeordnete PN-Codes mit
PN-Codes, die in einem Synchronisationsrahmen enthalten sind, den
die Mobilstation von der Basisstation empfangen hat. Dies dient
zur Suche eines PN-Codes mit der höchsten Empfangsleistung, d.h.
die Mobilsstation hat eine Zelle (oder eine Basisstation) erfasst,
von der es einen Dienst empfangen will.
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Mit
anderen Worten, bei Erfassung der Einschaltanforderung sucht die
Mobilstation zuerst eine Zellgruppe und sucht dann sequenziell die
PN-Codes für
die entsprechenden Zellen in dieser Zellgruppe in vorbestimmter
Reihenfolge.
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Bei
einem solchen PN-Code-Suchverfahren wird eine Anrufeinstellzeit
anwachsen, wenn der Benutzer sich zu einer Zelle bewegt, die die
letzte in der Zellenliste ist, die in der vorbestimmten Reihenfolge
abgesucht werden. Bewegt sich die Mobilstation beispielsweise zu
einer Zelle G unter Verwendung des PN-Codes PNKG, sucht
die Mobilstation unnötiger
Weise die PN-Codes PNKB, PNKC,
PNKD, PNKE und PNKF, wodurch Suchzeit für unpassende PN-Codes verschwendet
wird. Dies erhöht
unvermeidlich die Anrufeinstellzeit.
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EP-A2-0837617
zeigt einen bestimmten Betätigungsmodus
einer Mobilstation hinsichtlich einer Veränderung einer Qualität eines
Signals. Die Mobilstation kann eine periphere Zellsuche durchführen und
die Größe der Änderung
von RSSI im Empfangsbandsignal feststellen. Würde eine solche Änderung
als groß festgestellt,
wird eine solche periphere Zellsuche durchgeführt, und es wird zu einem weichen Übergabezustand mit
der passenden Basisstation rübergeschaltet.
Die entsprechenden Änderungen
des RSSI-Ausgangs
vom empfangenen Signalpegel werden vielfach innerhalb einer Periode
einer peripheren Zellsuche durchgeführt.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur
schnellen Suche einer Zelle unter Verwendung eines PN-Codes in einer
mobilen Station bereitzustellen.
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Weiterhin
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur schnellen
Suche einer Zelle unter Verwendung eines PN-Codes in einer mobilen
Station bereitzustellen, welches die empfangenen Leistungspegel
von benachbarten Zellen verwendet, welche zur Durchführung einer Übergabe
gemessen werden.
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Gemäß der Erfindung
wird ein Zellsuchverfahren für
ein mobiles Kommunikationssystem gemäß des unabhängigen Patentanspruchs 1 bereitgestellt.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
sind durch den Gegenstand der Abhängigen Ansprüche bestimmt.
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Beschreibung
der Figuren
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Obige
und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden offensichtlich durch die folgende Detailbeschreibung in Verbindung
mit den beigefügten
Figuren.
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Es
zeigen:
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1 ein
Diagram zur Darstellung einer idealen Zellkonfiguration, wie sie
bei einem bekannten Mobilkommunikationssystem verwendet wird;
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2 ein
Blockdiagram zur Darstellung einer bekannten Empfangskonfiguration
für eine
Mobilstation, die PN-Codes sucht;
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3 ein
Ablaufdiagram zur Darstellung eines Verfahrens zum Suchen von PN-Codes
in einer Mobilstation für
ein bekanntes Mobilkommunikationssystem, und
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4 ein
Ablaufdiagram zur Darstellung eines Verfahrens zum Suchen von PN-Codes
in einer Mobilstation für
ein Mobilkommunikationssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Detailbeschreibung
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme der
beigefügten
Figuren erläutert.
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Im
Allgemeinen weist ein Empfänger
in einer Mobilstation einen PN-Synchronisationsaquirierungsblock,
einen PN-Synchronisationsfolgeblock, einen Träger wiederherstellungs-/folgeblock
und einen Spreiz-/Demodulationsblock nach 2 auf.
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Gemäß dieser
Figur sucht ein PN-Signal Erfassungsteil 210 Phasen von
empfangenen Spreizspektrumsignalen zur Bestimmung eines Wertes,
der die höchste
Korrelation mit einem empfangenen PN-Signal aufweist. Ein PN-Signalfolgeteil 212 synchronisiert
eine Phase des erfassten Wertes mit einer Phase eines PN-Signals
für das
erfasste Spreizspektrumsignal unter Verwendung eines geschlossenen
Regelkreises. Ein Trägerwie derherstell-/-folgeteil 214 extrahiert
einen Träger
von dem empfangenen Spreizspetrumsignal. Ein Aufspreiz-/Demodulationsteil 216 führt eine
Demodulations-/Aufspreiztätigkeit
unter Verwendung des Trägerausgangs
von dem Trägerwiederherstell-/folgeteil 214 und
der PN-Signalausgabe des PN-Signalfolgeteils 212 durch,
um einen Datenschätzwert
von dem Spreizspektrumsignal zu erhalten. Träger und PN-Signalausgabe des
Trägerwiederherstell-/folgeteils 214 und
des PN-Signalfolgeteils 212 werden verwendet, um die gegenseitige
Funktionen zu unterstützen,
wie durch die gestrichelten Linien dargestellt. Dies wird bezeichnet
als „Entscheidungsgerichtete
Trägerwiederherstellung
und – Synchronisation". Auch wenn nicht
in 2 dargestellt, ist im allgemeinen ein Bandpassfilter
vorhanden, welches den Träger
als Mittelfrequenz verwendet, welches in der vorangehenden Stufe
des Empfängers
zur Filterung des Spreizspektrumsignals dient, um Rauschen und Störsignale
zu entfernen. Weiterhin, auch wenn in der Zeichnung nicht dargestellt,
weist das Ausführungsbeispiel
einen Speicher zur Abspeicherung von PN-Information in Verbindung
mit den Leistungspegeln benachbarter Zellen auf.
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Bei
einer beispielhaften Ausführungsform
führt ein
nach 2 aufgebauter Empfänger eine PN-Codesuchtätigkeit
gemäß einer
Prozedur nach 4 durch. Kurzgesagt, weist die
Prozedur nach 4 einen ersten Schritt auf,
bei dem die Empfangsleistungspegel entsprechender benachbarter Zellen
bei Erfassung einer Ausschaltanforderung gemessen und die gemessenen
Leistungspegelwerte gespeichert werden. Die Prozedur weist einen
zweiten Schritt auf, in dem eine Zellgruppe bei Empfang einer folgenden
Leistungseinschaltanforderung durchsucht wird und das sequentielle
Durchsuchen der entsprechend benachbarten Zellen in der Reihenfolge
der abgespeicherten Leistungspegel erfolgt, wenn die gesuchte Zellgruppe
dem Leistungspegel der gemessenen Zellgruppe entspricht.
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Jetzt
wird eine Detailbeschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 2 und 4 gegeben.
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Eine
Mobilstation erfasst im Schritt 410, ob eine Ausschaltanforderung
von einem Benutzer empfangen wurde. Der Benutzer kann eine solche
Ausschaltanforderung durch Betätigen
eines Leistungsschalters durchführen.
Bei Erfassen der Leistungsausschaltanforderung misst die Mobilstation
Leistungswerte benachbarter Basisstationen (d. h. benachbarte Zellen)
durch Durchführen
einer Ausschaltpositionsregistierung, und speichert die gemessenen
Leistungspegelwerte in einer Speichertabelle eines internen Flashspeichers
durch Zuordnen von Priorität
gemäß gemessener
Leistungspegelwerte ab. Nach Abspeicherung erfolgt dann ein Ausschalten
der Leistungsversorgung im Schritt 412. Die Mobilstation
speichert ebenfalls in der Speichertabelle PN-Informationen zur
Benennung der Zellgruppe, der die gemessenen Spannungspegel zugeordnet sind.
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Tabelle
1 zeigt eine Speichertabelle in einem internen Flashspeicher, in
dem die gemessenen und empfangenen Leistungswerte unter Bezugnahme
auf eine ideale Zellkonfiguration auf
1 gespeichert
wurden. Tabelle
1
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Auch
wenn eine Beschreibung unter Bezugnahme auf einen Fall erfolgt,
in dem die Mobilstation die Empfangleistung der entsprechenden benachbarten
Zellen bei Erfassung einer Leistungsausschaltanforderung von einem
Benutzer (Schritte 410 und 412) durchführt, ist
es ebenfalls möglich,
die in der Speichertabelle abzuspeichernden Daten unter Verwendung
der Empfangsleistungspegel zu bestimmen, die für eine Übergabe gemessen wurden. Im
Allgemeinen überwacht
eine Mobilstation periodisch die Empfangsleistungspegel der benachbarten
Zellen, um eine Übergabe
zwischen Basisstation während
eines Anrufs durchzuführen.
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Erfolgt
ein Ausschalten während
einer Übergabe,
kann die Mobilstation nicht den Anrufservice zur Verfügung stellen.
In diesem Zustand wird der Leistungsverbrauch minimiert. In dem
minimalen Leistungsverbrauchszustand wird die Mobilstation, selbst
wenn sie den Anrufservice nicht mehr zur Verfügung stellt, minimale Betätigungsleistung
verbrauchen. Ähnlicherweise
wird für
die Tätigkeiten
gemäß vorliegender
Erfindung eine Minimalleistung verbraucht, selbst wenn ausgeschaltet
ist.
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In
dem ausgeschalteten Zustand bestimmt die Mobilstation im Schritt 414,
ob eine Einschaltanforderung von einem Benutzer empfangen wurde.
Dabei kann der Benutzer diese Einschaltanforderung durch Betätigen eines
Leistungsschalters einer Tastatur der Mobilstation durchführen. Bei
Erfassen der Einschaltanforderung sucht die Mobilstation eine Zellgruppe
im Schritt 416 und ermittelt, ob die gesuchte Zellgruppe
identisch zu der Zellgruppe ist, die in den Schritten 410 und 412 in
der Speichertabelle abgespeichert wurde. Die in dieser Speichertabelle
abgespeicherte Zellgruppe ist diejenige, bei der die Mobilstation
zum Abschaltzeitpunkt positioniert war. Daher, wenn im Schritt 416 festgestellt
wird, dass die gesuchte Zellgruppe identisch zur abgespeicherten
Zellgruppe ist, bedeutet dies, dass die Mobilstation von dem Zeitpunkt
des Ausschaltens bis zum Einschalten in der gleichen Zellgruppe
verblieben ist. Ist andererseits die gesuchte Zellgruppe nicht identisch zur
abgespeicherten Zellgruppe, so bedeutet dies, dass die Mobilstation
die registrierte Zellgruppe nach Abschalten verlassen hat.
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Auch
wenn in 4 nicht dargestellt, wird die
Mobilstation, wenn im Schritt 416 festgestellt wird, dass die
gesuchte Zellgruppe nicht identisch zur abgespeicherten Zellgruppe
ist, eine Suchtätigkeit
für einen
existierenden PN-Code durchführen.
Wird allerdings im Schritt 416 festgestellt, dass die gesuchte
Zellgruppe identisch zur abgespeicherten Zellgruppe ist, wird das
Verfahren im Schritt 418 fortgesetzt, wo die Mobilstation PN-Codes gemäß der Prioritäten sucht,
die in der Speichertabelle im Zusammenhang mit den entsprechenden Zellen
der Zellgruppe abgespeichert wurden. Im Falle der Speichertabelle
nach 1 werden die PN-Codes in folgender Reihenfolge
durchsucht: PNKA, PNKE,
PNKC, PNKD, PNKG, PNKF und PNKB.
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Die
in den Schritten 416 und 418 durchgeführte Suchtätigkeit
ist die gleiche wie bei der im Zusammenhang mit 2 beschriebenen
Tätigkeit.
Weiterhin ist die Suchtätigkeit
im Stand der Technik bekannt, so dass hier auf eine Detailbeschreibung
verzichtet wird.
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Nach
Erreichen einer Synchronisation mit einem PN-Code für eine Basisstation
durch die PN-Code-Suche in den Schritten 416 und 418 führt die
Mobilstation eine Einschaltpositionierregistrierung mit einer Basisstation
(d. h. einer Zelle) entsprechend zum synchronisieraquirierten PN-Code
im Schritt 420 durch. Mit anderen Worten, die Mobilstation
hat für
eine spezifische Basisstation eine Zellensynchronisierung erreicht.
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Im
Folgenden wird ein neues PN-Code-Suchverfahren unter Bezugnahme
auf einen Fall beschrieben, bei dem die Mobilstation in einer Position
AP ausgeschaltet und in einer Position BP während
einer Bewegung von einer A-Zelle zu einer E-Zelle nach 1 eingeschaltet
wird. Hierin wird angenommen, dass die Mobilstation die Speichertabelle
nach 1 für
den Fall eines Abschaltens bei der Position AP aufweist.
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In 1 ist
die Mobilstation bei einer Basisstation registriert, die die PNKA-Zelle versorgt. Die Empfangsleistung der
E-Zelle wächst
an, wenn sich die Mobilstation zur E-Zelle bewegt, welche den PN-Code PNKE verwendet. Die Mobilstation kann ein Anwachsen
der Empfangsleistung durch Messen der Empfangsleistung beim Handoff
erfassen. Eine Ausschaltanforderung tritt auf, wenn der Benutzer
den Leistungsschalter der Position A ausschaltet. Wenn dies geschieht,
führt die
Mobilstation eine Ausschaltpositionierregistrierung durch, und unterbricht
die Leistungsversorgung, die für
einen Anruf erforderlich ist.
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In
der Zwischenzeit speichert die Mobilstation die Zellgruppe und die
Empfangsleistungspegel der benachbarten Zellen in der Zellgruppe
zum Abschaltzeitpunkt in der in 1 dargestellten
Speichertabelle. Die Empfangsleistungspegel können in der Speichertabelle
unter Verwendung entweder der Empfangsleistungspegel, die bei Durchführung eines
Ausschaltens oder der Empfangpegel gespeichert werden, die zur Durchführung einer
Ausschaltlokalisierregistrierung durchgeführt wurden. Nach Tabelle 1
ergibt sich, dass die Empfangsleistungspegel gemessen an Position
AP in der Reihenfolge PNKA,
PNKE, PNKC, PNKD, PNKG, PNKF und PNKB vorliegen.
Beispielsweise wird eine höhere
Priorität
der A-Zelle zugeordnet, selbst wenn der Empfangsleistungspegel der
E-Zelle höher als
der Empfangsleistungspegel der A-Zelle ist, da die A-Zelle die zuletzt
registrierte Zelle ist.
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Schaltet
der Benutzer anschließend
den Leistungsschalter ein, um eine Einschaltanforderung bei der Position
BP zu machen, führt die Mobilstation die PN-Code-Suche
durch. Bei Einschalten vergleicht die Mobilstation einen PN-Code
für ein
Spreizspektrumsignal, das zum Einschaltzeitpunkt empfangen wurde,
mit einen der in der Speichertabelle abgespeicherten PN-Codes, um
festzustellen, ob diese identisch sind. Wird festgestellt, dass
die PN-Codes identisch sind, sucht die Mobilstation die PN-Codes
für benachbarte
Basisstationen in der Reihenfolge PNKA,
PNKE, PNKC, PNKD, PNKG, PNKF und PNKB gemäß den in
der Speichertabelle nach Tabelle 1 abgespeicherten Empfangsleistungspegeln.
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Wie
oben beschrieben, führt
die neue Mobilstation beim Einschalten die PN-Code-Suche beginnend mit
einem PN-Code für
eine Zelle durch, die eine höchste
Wahrscheinlichkeit hat, dass die Mobilstation dort lokalisiert ist.
Auf diese Weise besteht die Möglichkeit,
die PN-Code-Suchzeit der Mobilstation zu reduzieren und dadurch
einen schnellen Anrufaufbau zu garantieren.
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Zusammengefasst
misst die neue Mobilstation Empfangsleistungspegel der entsprechenden
benachbarten Zellen zum Abschaltzeitpunkt und zum Einschaltzeitpunkt,
führt die
PN-Synchronisierungstätigkeit
gemäß der gemessenen
Empfangsleistungspegel durch, wodurch sich die folgenden Vorteile
ergeben:
- (1) Reduzieren der PN-Synchronisationszeit,
wodurch sich ein schneller Anrufservice ergibt, und
- (2) Reduzieren der Anrufeinstellzeit, wodurch sich die Anrufkosten
senken.
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Auch
wenn die Erfindung dargestellt und unter Bezugnahme auf ein bestimmtes
Ausführungsbeispiel beschrieben
wurde, ist es doch für
Fachleute offensichtlich, dass verschiedene Änderungen in Form und Detail durchführbar sind,
ohne dass den Schutzumfang der Erfindung verlassen wird, wie er
durch die beigefügten Ansprüche bestimmt
ist.