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I. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Datenkommunikation. Insbesondere
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein neues und verbessertes
Pilotreferenz-Übertragungsschema
zur Verwendung in einem Drahtloskommunikationssystem.
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II. Beschreibung verwandter Techniken
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In
einem Drahtloskommunikationssystem wird oft eine Pilotreferenz von
einer Sendequelle zu einem Empfangsgerät gesendet, um der Empfangsvorrichtung
dabei zu helfen, eine Anzahl von Funktionen auszuführen. Die
Pilotreferenz ist typischerweise ein vorbestimmtes Datenmuster,
das auf eine bekannte Art und Weise verarbeitet wird (d.h. abgedeckt
und gespreizt). Die Pilotreferenz kann bei der empfangenden Vorrichtung
verwendet werden, um die Qualität
der Übertragungsverbindung
zu schätzen,
die empfangenen Übertragungen
kohärent
zu demodulieren und andere Funktionen auszuführen.
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Ein
Drahtloskommunikationssystem, wie z.B. ein Codemultiplex-Vielfachzugriffs-
bzw. CDMA-System (CDMA = code division multiple access) oder ein
Zeitmultiplex-Vielfachzugriffs- bzw. TDMA-System (TDMA = time division
multiple access), d.h. ein GSM-System (GSM = Global System for Mobile
Communications), was typischerweise eine Anzahl von Basisstationen
beinhaltet, die zu einer Anzahl von entfernten Terminals senden.
Jede Basisstation ist konstruiert um einen vorbestimmten Abdeckungsbereich
abzudecken, und sendet an die entfernten Terminals innerhalb des
Abdeckungsbereichs. Für
Systeme, in denen benachbarte Basisstationen auf demselben Frequenzband
senden um die spektrale Effizienz zu verbessern, wie z.B. viele
CDMA-basierte Systeme, stellen die Übertragungen von jeder Basisstation
als Interferenz gegenüber Übertragung
von benachbarten Basisstationen dar, und möglicherweise auch gegenüber eigener Übertragungen
aufgrund von Mehr wegeausbreitung. Diese Interferenz verschlechtert
die Qualität
der Übertragungen,
empfangen bei einem entfernten Terminal, und zwar inklusive der
Pilotübertragung.
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Für das herkömmliche
IS-95 CDMA-System wird eine Pilotreferenz kontinuierlich auf einem
dedizierten Pilotkanal mit einem bestimmten (relativ niedrigen)
Sendeleistungspegel kontinuierlich gesendet. Das entfernte Terminal
empfängt
und verarbeitet das Vorwärtsverbindungssignal
um den Pilotkanal zu isolieren und verarbeitet weiter den Pilotkanal
um die Pilotreferenz wieder zu gewinnen. Die Interferenz von solch
anderen Übertragungen
kann die Qualität
der empfangenen Pilotreferenz beeinflussen. Diese Interferenz ist
schlimmer, wenn die Orthogonalität
zwischen dem Pilotkanal und den Verkehrskanälen, verwendet für die Datenübertragungen,
verloren geht, z.B. aufgrund von Mehrweg bzw. Mehrwegübertragungen.
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Alternativ
offenbart die
US 5,920,551 das Senden
von Bursts von Piloten über
eine Rückwärtsverbindung
von einer Vielzahl von entfernten Terminals zu einer Basisstation.
Diese Bursts von Piloten werden zu der Basisstation innerhalb vorbestimmter Zeitschlitze
gesendet um es der Basisstation zu erlauben, die Kanalstruktur der
Rückwärtsverbindung zu
bestimmen.
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Das
Pilotreferenz-Übertragungsschema,
das für
das IS-95 CDMA-System
verwendet wird, ist adäquat
für Sprachkommunikation,
da die Datenrate gering ist, was es dem entfernten Terminal erlaubt, mehr
Zeit zum Verarbeiten der Pilotreferenz zu besitzen. Für ein Hochgeschwindigkeits-Datenübertragungssystem
jedoch, in dem die Verbindungsbedingung genau innerhalb einer kurzen
Zeitperiode geschätzt
werden muss, ist diese kontinuierliche Niedrigpegel-Pilotreferenz
nicht adäquat.
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Wie
ersichtlich ist, ist ein Pilotreferenz-Übertragungsschema, das eine
hochqualitative Pilotreferenz an die entfernten Terminals vorsehen
kann, und es einem Remote bzw. entfernten Terminal erlaubt schnell
und genau die Verbindungsbedingung zu schätzen, im hohen Maße wünschenswert.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Mehrere
Aspekte der Erfindung sehen ein Verfahren zum Senden jeweils in
einem Drahtloskommunikationssystem, einem Zugriffspunkt und einem
Zugriffsterminal zur Verwendung in einem Drahtloskommunikationssystem,
ein Verfahren zum Empfangen in einem Zugriffsterminal, und einem Drahtloskommunikationssystem
gemäß Ansprüchen 1,
16, 20, 22 bzw. 24 vor.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sehen ein neues und verbessertes Pilotreferenz-Übertragungsschema
mit verschiedenen Vorteilen gegenüber herkömmlichen Schemata vor, und
es ist gut geeignet für
Hochdatenraten-Drahtloskommunikationssysteme.
In einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung werden um den Interferenzbetrag von Übertragungen
von benachbarten Übertragungsquellen
(d.h. Zugriffspunkten oder Basisstationen) während des Pilotintervalls zu
maximieren und somit den Interferenzbetrag von nicht übertragenden
Quellen während
des Datenintervalls zu minimieren, die Pilotreferenzen in Bursts
zu vorbestimmten Zeitintervallen gesendet und die Pilotbursts von
den Zugriffspunkten sind synchronisiert. Die Übertragung von Pilotbursts von
den Zugriffspunkten zu denselben vorbestimmten Zeitintervallen resultiert
in Maximalinterferenzbeiträgen
von nicht-sendenden benachbarten Zugriffspunkten, was eine zuverlässige Schätzung eines schlimmsten
bzw. Worst Case C/I ermöglicht,
und es weiterhin den empfangenden Geräten (d.h. Zugriffsterminals
oder entfernte Terminals) erlaubt einfach die Bursts als Pilotreferenz
zu erkennen.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
der Erfindung sendet jeder Zugriffspunkt die Pilotbursts mit oder
nahe bei seinem maximalen Sendeleistungspegel, wenn überhaupt,
und keine benutzerspezifischen Daten werden während den Pilotbursts gesendet.
Im Ergebnis werden die Pilotbursts bei den Zugriffsterminals nur
in der Gegenwart von Piloten von anderen Zugriffspunkten empfangen
und sind nicht beeinflusst durch andere Datenübertragungen. Mit diesem Pilotreferenzübertragungsschema
müssen
die Zugriffsterminals nicht den Effekt von Datenübertragungen subtrahieren,
da diese nicht während der
Pilotbursts auftreten. Dies resultiert in einem Signal-zu-Rausch-Verhältnis für die Pilotreferenz,
das das minimale Signal-zu-Rausch-Verhältnis
während der
Datenübertragung
von dem Zugriffspunkt darstellt. Dies hilft in einer schnellen und
zuverlässigen Schätzung einer "Worst-Case"-Träger-zu-Interferenz (C/I
= carrier to interference).
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Ein
spezifisches Ausführungsbeispiel
der Erfindung sieht ein Verfahren zum Senden von Pilotreferenzen
von einer Anzahl von Übertragungsquellen (d.h.
Zugriffspunkten oder Basisstationen) vor. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel
werden eine oder mehrere Signale anzeigend für eine Zeitreferenz für das Kommunikationssystem
bei jeder Sendequelle empfangen. Die Zeitreferenz kann hergeleitet
werden von einer GPS-Satellitenkonstellation (GPS = Global Positioning
System). Pilotbursts für
eine Pilotreferenz werden bei jeder Sendequelle (auf eine Art und
Weise die unten beschrieben ist) generiert und gesendet. Die Pilotbursts
von den Übertragungs- bzw.
Sendequellen sind in Synchronisation mit der Systemzeitreferenz
und zeitlich zu dem Zeitpunkt der Übertragung ausgerichtet.
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Die
Pilotbursts können
zu vorbestimmten Zeitintervallen generiert und gesendet werden.
Um die Interferenz von Datenübertragungen
zu minimieren, können
die Pilotbursts mit oder nahe bei dem maximalen Sendeleistungspegel
der Übertragungsquelle
und bei Nichtvorhandensein einer jeglichen Datenübertragung gesendet werden.
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Andere
Aspekte, Ausführungsbeispiele
und Merkmale der Erfindung werden in größerem Detail unten beschrieben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Merkmale, die grundlegende Natur und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden offensichtlicher aus der unten angeführten detaillierten Beschreibung,
wenn diese zusammen mit den Zeichnungen gesehen wird, in denen gleiche
Bezugszeichen entsprechendes durchgängig identifizieren, und wobei
die Figuren Folgendes darstellen:
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1 ist
ein Diagramm eines Drahtloskommunikationssystems, das eine Anzahl
von Benutzern unterstützt
und Pilotreferenzen sendet;
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2A ist
ein Diagramm eines Pilotreferenz-Übertragungsschemas gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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2B und 2C sind
Diagramme eines Ausführungsbeispiels
eines Aktiv-Schlitzformats bzw.
eines Leerlauf-Schlitzformats für
die Übertragung
von einem Zugriffspunkt;
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2D ist
ein Diagramm eines Schlitzformats, definiert durch ein HDR-System und das verwendet
werden kann um das Pilotreferenz-Übertragungsschema
der vorliegenden Erfindung zu implementieren;
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3 ist
ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels
eines Kommunikationssystems, das eine spezifische Implementierung
des Systems, gezeigt in der 1 ist und
das das Pilotreferenz-Übertragungsschema
der vorliegenden Erfindung implementieren kann;
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4 ist
ein vereinfachtes Blockdiagramm eines spezifischen Ausführungsbeispiels
eines Zugriffspunktes; und
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5 ist
ein vereinfachtes Blockdiagramm eines spezifischen Ausführungsbeispiels
eines Zugriffsterminals.
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Detaillierte Beschreibung
der spezifischen Ausführungsbeispiele
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1 ist
ein Diagramm eines Drahtloskommunikationssystems 100, das
eine Anzahl von Benutzern unterstützt und Pilotreferenzen sendet.
Das System 100 sieht Kommunikation an einer Anzahl von
Zellen 102a bis 102g vor, wobei jede Zelle 102 versorgt
wird durch einen entsprechenden Zugriffspunkt 104 (worauf
im Folgenden auch als Basisstation Bezug genommen wird). Verschiedene
Zugriffsterminals 106 (auf die ebenfalls auch als entfernte Termi nals
oder Mobilstationen Bezug genommen wird) sind über das System hinweg verteilt.
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In
einem Ausführungsbeispiel
kann jedes Zugriffsterminal
106 mit einem Zugriffspunkt
104 auf der
Vorwärtsverbindung
zu einem gegebenen Zeitpunkt kommunizieren und kann mit einem oder
mehreren Zugriffspunkten auf der Rückwärtsverbindung in Abhängigkeit
davon ob das Zugriffsterminal in einem Softhandoff bzw. in einer
weichen Übergabe
ist, kommunizieren. Die Vorwärtsverbindung
(d.h. downlink bzw. Abwärtsverbindung)
bezieht sich auf Übertragung
von dem Zugriffspunkt zu dem Zugriffsterminal und die Rückwärtsverbindung
(d.h. uplink bzw. Aufwärtsverbindung)
bezieht sich auf Übertragung von
dem Zugriffsterminal zu dem Zugriffspunkt. Das System
100 kann
konstruiert sein, um konform zu sein gemäß einem bestimmten CDMA-Standard oder Konstruktion,
wie z.B. der HDR-Konstruktion (HDR = High Data Rate bzw. Hochdatenrate),
was in dem zuvor erwähnten
US-Patent Anmeldungs-Serien-Nr. 08/963,386 beschrieben
ist.
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In 1 zeigt
eine durchgezogene Linie mit einem Pfeil, benutzerspezifische Datenübertragung (bzw.
einfach "Datenübertragung") von einem Zugriffspunkt
zu einem Zugriffsterminal auf. Eine gestrichelte Linie mit einem
Pfeil zeigt an, dass das Zugriffsterminal die Pilotreferenz und
andere Signalisierung (kollektiv mit "Pilot" bezeichnet) empfängt, jedoch nicht benutzerspezifische
Datenübertragung von
dem Zugriffspunkt. Wie in der 1 gezeigt, sendet
der Zugriffspunkt 104a Daten zu dem Zugriffsterminal 106a auf
der Vorwärtsverbindung,
Zugriffspunkt 104b sendet Daten zu dem Zugriffsterminal 106b,
Basisstation 104c sendet Daten zu dem Zugriffsterminal 106c usw.
Die Aufwärtskommunikation ist
aus Gründen
der Einfachheit in der 1 nicht dargestellt.
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Wie
oben angemerkt, können
die Pilotreferenzen, die von den Zugriffspunkten gesendet werden,
für eine
Anzahl von Funktionen verwendet werden. Für das HDR-System werden die
Pilotreferenzen verwendet um die Verbindungsbedingungen zu schätzen und
um den bestimmten Zugriffspunkt mit der besten Verbindung zu dem
Zugriffsterminal zu bestimmen. Die Pilotreferenz wird ebenfalls
verwendet um die höchste
Datenrate zu bestimmen, die von der besten Verbindung unterstützt wird.
Für das HDR-System
wäre ein
Pilotreferenz-Übertragungsschema,
das es dem Zugriffsterminal schnell und genau erlaubt die Qualität der Pilotreferenzen
zu schätzen,
im hohen Maße
wünschenswert
und kann eine verbesserte Systemperformance vorsehen.
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Wie
in der 1 gezeigt, kann ein Zugriffsterminal Übertragung
von einer Anzahl von Zugriffspunkten empfangen. Zum Beispiel empfängt das
Zugriffsterminal 106b gleichzeitig Daten- und Pilotübertragungen
vom Zugriffspunkt 104b und Pilotübertragungen von Zugriffspunkten 104a und 104d.
Für CDMA-basierte
Systeme, wie z.B. das HDR-System, treten Übertragungen von benachbarten
Zugriffspunkten über
dasselbe Frequenzband auf. Somit agiert jede Übertragung von jedem Zugriffspunkt
als Interferenz zu anderen Übertragungen
von diesem Zugriffspunkt und benachbarten Zugriffspunkten.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung werden die Pilotreferenzen in Bursts zu vorbestimmten
Intervallen gesendet um genau den maximalen Betrag der Interferenz
von Übertragungen
von benachbarten Zugriffspunkten zu schätzen, und die Pilotbursts von den
Zugriffspunkten sind synchronisiert. Die Übertragung von Pilotbursts
von den Zugriffspunkten zu denselben vorbestimmten Zeitintervallen
resultiert in maximalen Interferenzbeiträgen von nicht-sendenden benachbarten
Zugriffspunkten, was eine zuverlässige
Schätzung
eines Worst-Case-Träger-zu-Interferenz-
bzw. C/I-Verhältnisses
ermöglicht
(C/I = carrier-to-interference). Die Übertragung von Pilotbursts zu
den vorbestimmten Zeitintervallen erlaubt weiterhin den Zugriffsterminals
einfach die Bursts als Pilotreferenz zu erkennen.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung sendet jeder Zugriffspunkt die Pilotbursts
mit oder in der Nähe
des eigenen Sendeleistungspegels, wenn überhaupt, und keine benutzerspezifischen Daten
werden während
der Pilotbursts gesendet. Als Ergebnis hiervon werden die Pilotbursts
bei den Zugriffs terminals nur in der Gegenwart von Piloten von anderen
Zugriffspunkten empfangen, und werden nicht von anderen Datenübertragungen
beeinträchtigt.
Mit diesem Pilotreferenzübertragungsschema müssen die
Zugriffsterminals nicht den Effekt von Datenübertragungen subtrahieren,
da diese nicht während
der Pilotbursts auftreten, was im Allgemeinen für das herkömmliche IS-95 CDMA-System der Fall ist.
Dies resultiert in einer genauen Schätzung der Signalstärke eines
gegebenen Piloten, sowie der maximalen Interferenzleistung von anderen
Basisstationen, was in einer zuverlässigen Schätzung des Worst Case C/I resultiert.
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Jedes
Zugriffsterminal verarbeitet die Pilotreferenzen von Zugriffspunkten
und bestimmt die Verbindungsbedingungen zu diesen Zugriffspunkten, basierend
auf den empfangenen Pilotbursts. Für das HDR-System bestimmt das Zugriffsterminal
den Zugriffspunkt mit der besten Signalqualität, und zwar basierend auf den
empfangenen Pilotreferenzen, und bestimmt weiterhin die höchste Datenrate,
die von dem besten Zugriffspunkt unterstützt wird. Das Zugriffsterminal
kann dann nach einer Datenübertragung
mit der höchsten
unterstützten
Datenrate von diesen bestem Zugriffspunkt anfragen.
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2A ist
ein Diagramm eines Pilotreferenz-Übertragungsschemas gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung. 2A zeigt die Übertragung
von Pilotreferenzen von einer Anzahl von Zugriffspunkten. In diesem
Ausführungsbeispiel
werden die Pilotreferenzen in Bursts von einer bestimmten Breite
(W = width) zu bestimmten Zeitintervallen (TINT)
gesendet. Wie in 2A angezeigt, ist das Timing
der Zugriffspunkte synchronisiert, so dass die Pilotbursts ungefähr zum Zeitpunkt
ihrer Übertragung ausgerichtet
sind. In diesem Übertragungsschema können die
Pilotreferenzen von den Zugriffspunkten bei einem Zugriffsterminal
ungefähr
zum selben Zeitpunkt bei einem Zugriffsterminal empfangen werden, wobei
ein Timing Skew bzw. eine Timing-Verzerrung zwischen
den Zugriffspunkten aufgrund von Differenzen in Übertragungsverzögerungen
und anderen Faktoren auftritt.
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Somit,
wie in 2 gezeigt, können die
Pilotbursts von benachbarten Zugriffspunkten zu vorbestimmten Zeitintervallen
gesendet und synchronisiert werden um den Interferenzbetrag von
Datenübertragungen
zu reduzieren. Diese Synchronisation von Pilotübertragungen von benachbarten
Zugriffspunkten kann erreicht werden auf einer Art und Weise, die
im Detail unten beschrieben wird.
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In
einem Ausführungsbeispiel
können
die Pilotreferenzen von benachbarten Zugriffspunkten voneinander
unterschieden werden durch Spreizen der Pilotdaten von jedem Zugriffspunkt
mit einer Pseudorausch- bzw. PN-Sequenz
(PN = pseudo noise) mit einem unterschiedlichen Versatz (was in
dem HDR-System implementiert ist).
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Bei
dem Zugriffsterminal kann die Pilotreferenz von einem ausgewählten Zugriffspunkt
durch Verarbeiten des empfangenen Signals komplementär zu einer
Art und Weise, die bei dem Zugriffspunkt ausgeführt wird, wiedererlangt werden.
Das Verarbeiten bei dem Zugriffsterminal kann Folgendes beinhalten:
(1) Korrelieren der empfangenen Samples bzw. Abtastungen mit dem
Pilotdatenmuster für
die Pilotreferenz, die wiedererlangt wird, (2) Freilegen der Abtastungen
mit demselben orthogonalen Code, der für den Pilot bei dem ausgewählten Zugriffspunkt verwendet
wurde, (3) Entspreizen der Abtastungen mit derselben PN-Sequenz
bei demselben Zeitversatz oder einer Kombination hiervon. Diese
komplementäre
Verarbeitung gewinnt die Pilotreferenz von dem ausgewählten Zugriffspunkt
wieder und entfernt die Pilotreferenzen von anderen Zugriffspunkten.
Typischerweise bleiben nur kleine Restbeträge von ungewünschten
Pilotreferenzen nach der komplementären Verarbeitung und zwar im
Allgemeinen aufgrund von Verlusten in der Orthogonalität in den Kombinationsverbindungen,
was z.B. durch Mehrwegeausbreitung bewirkt wird.
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2B ist
ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels
eines Schlitzformats für
die Übertragung
von einem Zugriffspunkt und was das Pilotreferenz-Übertragungsschema der Erfindung
unterstützt. Das
Schlitzformat wird vor teilhafterweise in dem HDR-System verwendet.
Andere Schlitzformate können
ebenfalls verwendet werden, und liegen innerhalb des Schutzumfangs
der Erfindung.
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Wie
in 2B gezeigt, ist die Übertragung von dem Zugriffspunkt
in Schlitze aufgeteilt, wobei jeder Schlitz einen bestimmten Zeitintervall
entspricht, und eine bestimmte Anzahl von Chips beinhaltet. Für das HDR-System hat jeder
Schlitz eine Dauer von 1,67 msec und beinhaltet 2048 Chips. In dem
spezifischen Ausführungsbeispiel,
das in der 2B gezeigt ist, beinhaltet jeder
Schlitz zwei Pilotbursts, und zwar ein Pilotburst für jeden
Halbschlitz und wobei jeder Pilotburst in der Mitte des Halbschlitzes,
in den er gehört,
angeordnet ist. In einem Ausführungsbeispiel werden
keine benutzerspezifischen Daten und andere Signalisierung während der
Zeit übertragen,
in der die Pilotbursts übertragen
werden. Benutzerspezifische Daten und andere Signalisierung können in
den verbleibenden Zeitintervallen in dem Schlitz übertragen
werden, der nicht durch die Pilotbursts belegt ist.
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2B zeigt
eine aktive Übertragung
bzw. Sendung von benutzerspezifischen Daten für alle Schlitze in der gezeigten
Zeitperiode. Wie ebenfalls in 2B dargestellt,
werden die Pilotbursts mit oder ungefähr mit dem maximalen Sendeleistungspegel des
Zugriffspunktes gesendet. Der hohe Leistungspegel erlaubt es den
Zugriffsterminals schnell und genau die Qualität der Pilotreferenz von dem
Zugriffspunkt zu schätzen.
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2C ist
ein Diagramm einer Übertragung von
einem Zugriffspunkt, in dem einige der Schlitze idle bzw. leer sind
(d.h. keine Übertragung
von benutzerspezifischen Daten). Ein Leerlaufschlitz kann auftreten,
wenn keine Daten zu einem Zugriffsterminal in der Zelle zu senden
sind. In dem in der 2C gezeigten Ausführungsbeispiel
werden die Pilotbursts immer noch für jeden Leerlaufschlitz gesendet,
so dass die Zugriffsterminals damit fortfahren können, die Verbindungsbedingungen
zu schätzen
und Übertragung
von dem bestversorgenden Zugriffspunkt (d.h. dem Zugriffspunkt mit
der besten Verbindung) beantragen können, wenn ein Datenübertragung nachfolgend
er wünscht
ist. Wie in 2C angezeigt, werden die Pilotbursts
von den Leerlaufschlitzen gesendet mit oder in der Nähe des maximalen
Sendeleistungspegels des Zugriffspunktes und zu denselben vorbestimmten
Zeitintervallen als ob die Schlitze aktiv wären.
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2D ist
ein Diagramm eines Schlitzformats, das durch das HDR-System definiert
ist und welches verwendet werden kann um das Pilotreferenz-Übertragungsschema
der vorliegenden Erfindung zu implementieren. In dem spezifischen
Ausführungsbeispiel,
das in der 2D gezeigt ist, ist jeder aktive
Schlitz in zwei Halbschlitze unterteilt, wobei jeder Halbschlitz
zwei Datenpartitionen 212, getrennt durch einen Pilotburst 214,
aufweist. Die Datenpartitionen 212 können verwendet werden um benutzerspezifische
Daten und Signalisierung zu senden, und Pilotbursts 214 können verwendet
werden um die Pilotreferenz zu senden.
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Der
erste (d.h. linke) Halbschlitz beinhaltet Datenpartionen 212a und 212b,
getrennt durch Pilotburst 214a, und der zweite (d.h. rechte)
Halbschlitz beinhaltet Datenpartitionen 212c und 212d,
getrennt durch Pilotburst 214b. Die Breite eines jeden
Pilotbursts kann ausgewählt
werden, basierend auf verschiedenen Faktoren, wie z.B. der Energiebetrag, der
wünschenswerter
Weise in jedem Burst gesendet werden soll, der maximale Sendeleistungspegel
von dem Zugriffspunkt, die gewünschte
Empfangsqualität für den Pilotburst,
die erwarteten Worst-Case-Verbindungsbedingungen, den Betrag an
Overhead, der für die
Pilotreferenz zugeordnet ist, usw. Für einen bestimmten maximalen
Sendeleistungspegel entspricht ein breiterer Pilotburst einer höher qualitativen
Empfangspilotreferenz, jedoch mehr Overhead. In einem spezifischen
Ausführungsbeispiel
(und wie in dem HDR-System implementiert) weist jeder Pilotburst
96 Chips eines bestimmten Datenmusters (z.B. nur Nullen-Daten („0")) auf.
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In
dem Ausführungsbeispiel,
das in der 2D gezeigt ist, beinhaltet der
zweite Halbschlitz weiterhin zwei Signalisierungsbursts 216a und 216b, platziert
auf beiden Seiten des Pilotbursts 214b, und zwar verwendet
zum Implementieren eines Signalisierungskanals. Der Signalisierungskanal
kann verwendet werden z.B. zum Senden von Rückwärts-Leistungssteuerungsbzw.
RPC-Informationen (RPC = reverse power control), wenn der Schlitz
aktiv ist und Medien-Zugriffs-Steuerung bzw. MAC-Information, wenn
der Schlitz im Leerlauf ist (MAC = Media Access Control). Die RPC-Information
wird verwendet um die Zugriffsterminals anzuweisen, ihre Sendeleistung
entweder nach oben oder nach unten anzupassen um die gewünschte Signalqualität bei dem
empfangenen Zugriffspunkt zu erreichen.
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Wie
in der unteren Hälfte
der 2D gezeigt, ist jeder Leerlaufschlitz ebenfalls
unterteilt in zwei Halbschlitze und jeder Halbschlitz beinhaltet
außerdem
einen Pilotburst 214, derselben Breite (z.B. 96 Chips)
und angeordnet in derselben Position in dem Halbschlitz wie in dem
aktiven Schlitz. Die Pilotbursts für den Leerlaufschlitz sind
somit im Wesentlichen ununterscheidbar von den Pilotbursts für den aktiven
Schlitz.
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In
dem Ausführungsbeispiel
gezeigt in 2D, sind zwei Ränder (skirts) 218a und 218b auf beiden
Seiten des Pilotbursts 214a in dem ersten Halbschlitz des
Leerlaufschlitzes angeordnet, und zwei Signalisierungsbursts 220a und 220b sind
auf beiden Seiten des Pilotbursts 214b in dem zweiten Halbschlitz
angeordnet. Die Ränder 218a und 218b weisen
Pilotdaten oder andere Daten (z.B. Pseudo-Zufallsdaten) auf, und
werden verwendet um eine Übergangsperiode
zwischen keiner Übertragung
und einer Pilotübertragung
und von einer Pilotübertragung
zu keiner Übertragung
vorzusehen. Diese Übergangsperiode
erlaubt es der Pilotreferenz ihren eingeschwungenen Wert zu erreichen
oder ihn fast zu erreichen, und zwar für die Dauer des (z.B. 96 Chip)
Pilotbursts. Wenn ein MAC-Kanal oder ein anderer Kanal immer gesendet
wird (mit derselben Leistung wie der Pilot) um den Pilotburst herum,
dann werden Leerlaufränder
nicht nötig
sein.
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Die
Breite eines jeden Randes 118 kann ausgewählt werden,
basierend auf der Gesamtschrittantwort der (analog und digital)
Filter, die verwendet werden um die Daten und den Piloten vor der Übertragung
zu filtern. In dem Ausführungsbeispiel,
das in der 2D gezeigt ist, hat jeder Rand
eine Dauer von 64 Chips. Wenn zusätzliche Zeit benötigt wird
für die
Pilotreferenz ihren eingeschwungenen Wert zu erreichen, können die
Ränder 218 verbreitert
werden und zusätzliche
Ränder
können
ebenfalls um Signalisierungsbursts 220a und 220b in
dem zweiten Halbschlitz platziert werden.
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3 ist
ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels
eines Kommunikationssystems 100a, was eine spezifische
Implementierung des Systems 100 in 1 ist, und
das das Pilotreferenz-Übertragungsschema
der Erfindung unterstützt.
Wie in 3 dargestellt, kann eine Anzahl von Zugriffspunkten 104 an
eine Anzahl von Konsolidierungsroutern 130 gekoppelt sein
und mit diesen kommunizieren. Jeder Zugriffspunkt 104 koppelt
an einen oder mehrere Router 130 über eine Hochgeschwindigkeits-Kommunikationsverbindung
(z.B. T1/E1, Ethernet oder andere Verbindungen). Um Redundanz vorzusehen
und Zuverlässigkeit
zu verbessern, kann jeder Zugriffspunkt 120 an zwei oder
mehrere Router 130 gekoppelt sein, und jeder Router 130 kann
parallel mit anderen Routern gekoppelt sein. Jeder Router 130 lenkt
Verkehr zwischen den Zugriffspunkten, an die er koppelt, und andere
Netzwerkelemente und Netzwerke, an die er koppelt, z.B. das Internet.
Router 130 koppeln weiterhin ein (z.B. IP over Ethernet) Netzwerk 134,
das weiterhin an einen Modempoolcontroller 140 und an eine
Anzahl von Servern 150 koppelt.
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Der
Modempoolcontroller 140 sieht eine analoge Funktionalität vor, wie
das Basisstationssteuerelement (BSC = base station controller) und ein
Besucherortsregister (Visitor Location Register = VLR) in einem
IS-41 Netzwerk, und kann einen oder mehrere Zugriffspunkte 104 unterstützen. Modempoolcontroller 140 schließt das Funkverbindungsprotokoll
(Radio Link Protocol = RLP) ab, das Folgendes enthält: Benutzerverkehr,
Steuerung der Luftschnittstellenverbindung, für jeden verbundenen Benutzer während sich
der Benutzer durch das System bewegt, transportiert zugriffsterminal-spezifische
Nachrichten, und sieht MAC-Funktionen vor, wie z.B. Synchronisation
der rückwärtsverbindungs-äußeren Schleifenleistungsteuerung.
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Modempoolcontroller 140 führt weiterhin
viele der Funktionen aus, die typischerweise von einem herkömmlichen
BSC für
eine Sitzung ausgeführt
werden, wie z.B. Sitzungssteuerung, Verbindungssteuerung, Auswahlfunktionen
und Protokollstapelunterstützung.
In einem Ausführungsbeispiel,
und zwar für eine
bestimmte Sitzung zwischen einem Zugriffsterminal und System 100a,
hat nur ein (d.h. der "Anker") Modempoolcontroller 140 die
Steuerung der Sitzung zu einem bestimmten Zeitpunkt.
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Die
Server 150 unterstützen
den Betrieb des Systems 100a und können z.B. außerdem einen Operating
Administration, Maintenance and Provisioning bzw. OAM&P-Server 150a beinhalten,
der verwendet wird zur Konfiguration und zum Managen des Systems 100a,
sowie ein Domän-Namenssystem-Server bzw. DNS-Server 150b,
der Domännamen
in IP-Adressen übersetzt
und einen DHCPs-Server (DHCP = Dynamic Host Configuration Protocol) 150c der
IP-Adressen an Zugriffsterminals zuweist, wenn sie benötigt werden,
und zwar je nach Bedarf.
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Diese
Elemente des Systems
100a sind in größerem Detail in der zuvor zitierten
US-Patent Anmeldung mit der Serien-Nr.
09/575,073 beschrieben.
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Zugriffspunkt
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4 ist
ein Blockdiagramm eines spezifischen Ausführungsbeispiels eines Zugriffspunktes 104x,
der eine der Zugriffspunkte in 1 ist. In
diesem Ausführungsbeispiel
beinhaltet Zugriffspunkt 104x eine Haupteinheit 410,
gekoppelt an eine Anzahl von HF-Transceivermodulen 420 und
einen GPS-Empfänger 430.
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Die
Haupteinheit 410 beinhaltet ein Netzwerkinterface 412,
einen Controller 416 und eine Anzahl von Modempooltransceivern
(MPTs) 418 (drei MPTs sind in 4 gezeigt).
Jedes MPT 418 führt
Datenverarbeitung aus, und unterstützt einen jeweiligen Sektor
einer Zelle. Auf dem Vorwärtspfad
empfangen MPT 418 (z.B. IP) Pakete von der Backhaul-Verbindung über Netzwerkinterface 412 und
verarbeitet die Pakete um ein moduliertes HF-Signal, geeignet für die Übertragung, zu generieren.
Jedes MPT 418 koppelt weiterhin an ein jeweiliges HF-Transceivermodul 420,
das das HF-Signal konditioniert und benutzt weiterhin eine Schnittstelle
mit einer zugeordneten Antenne. Netzwerkinterface 412 sieht
die Protokolle und Transporte vor zur Bildung einer Schnittstelle
mit Zugriffspunkt 104x mit dem externen Netzwerk (z.B. Router 130 in 3).
Controller 416 führt
die Funkverbindungs-Controllerfunktionen
aus, wie z.B. Anrufverarbeitung, Auswahlverarbeitung und weiteres.
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Jedes
MPT 418 kann weiterhin konstruiert sein um die Pilotreferenz
für Zugriffspunkt 104x zu generieren.
Für viele
CDMA-basierte Systeme wird die Pilotreferenz für einen Zugriffspunkt typischerweise
generiert, basierend auf einem bestimmten Pilotdatenmuster (z.B.
eine nur Nullen-"0"-Sequenz für. die IS-95-
und HDR-Systeme). Die Pilotdaten werden dann mit einem bestimmten
Orthogonalcode, zugewiesen für
den Pilot (z.B. eine Walshabdeckung für Null-"0" für die IS-95-
und HDR-Systeme), abgedeckt. Die abgedeckten Daten (was eine Sequenz von
nur Nullen darstellt, wenn eine Pilotdatensequenz von nur Nullen
und eine Walshabdeckung von Null verwendet wird) werden dann mit
einer bestimmten PN-Sequenz, die dem Zugriffspunkt zugewiesen ist,
gespreizt.
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Wie
in 4 dargestellt, kann der Zugriffspunkt 104x weiterhin
einen GPS-Empfänger 430 beinhalten,
der Synchronisation mit der GPS-Satellitenkonstellation
vorsieht. Der GPS-Empfänger 430 empfängt eine
oder mehrere Signale von der GPS-Satellitenkonstellation und verarbeitet
die empfangenen Signale um Timinginformation von der GPS-Satellitenkonstellation
wieder zu erlangen. Die wiedererlangte Timinginformation wird dann
an das Steuerelement bzw. Controller 416 geliefert, und kann
verwendet werden um die interne Uhr bzw. Takt des Zugriffspunktes 104x mit
dem Timing der GPS-Satellitenkonstellation
zu synchronisieren. Diese Timingsynchronisation kann erreicht werden
auf eine Art und Weise wie in dem Fachgebiet bekannt ist.
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Unter
Verwendung der GPS-Satellitenkonstellation um die Timinginformation
vorzusehen, kann die Timingreferenz für alle Zugriffspunkte in dem Kommunikationssystem
hergeleitet werden von – und
in Synchronisation mit – einer
einzelnen gemeinsamen Quelle. Durch Synchronisation des Timings eines
jeden Zugriffspunktes mit dem Timing der GPS-Satellitenkonstellation
können
benachbarte Zugriffspunkte synchronisiert werden, und ihre Pilotbursts
können
ausgerichtet werden.
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In
dem Fall, dass die Synchronisation mit der GPS-Satellitenkonstellation verloren geht,
kann Zugriffspunkt 104x "freewheel" bzw. freilaufen und Synchronisation
mit anderen Zugriffspunkten für
eine bestimmte Zeitperiode (d.h. sechs Stunden oder mehr) beibehalten.
Diese Synchronisation kann erleichtert werden durch Empfangen von
periodischen Timingsignalen von dem. Modempoolcontroller, und zwar durch
Beibehalten einer genauen Zeitbasis bei dem Zugriffspunkt, oder
durch andere Mechanismen, oder durch eine Kombination hiervon.
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Die
Elemente des Zugriffspunktes
104x sind im weiteren Detail
in der zuvor erwähnten
US-Patentanmeldung mit Serien-Nr.
09/575,073 beschrieben.
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Zugriffsterminal
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5 ist
ein vereinfachtes Blockdiagramm eines spezifischen Ausführungsbeispiels
eines Zugriffsterminals 106x. Zugriffsterminal 106x kann
ein zellulares Telefon, eine Datentransceivereinheit, oder anderes
Gerät oder
Modul sein. Zugriffsterminal 106x beinhaltet eine oder
mehrere Antennen 510, ein HF-Modul 520, einen
Modemblock 530, einen Prozessorkern 540 und eine
Interfaceeinheit 550, die in Serie gekoppelt sind. Prozessorkern 540 koppelt
weiterhin an Statusindikatoren 560.
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In
einem Ausführungsbeispiel
beinhaltet HF-Modul 520 zwei Empfängerketten, die in der Lage sind,
zwei empfangene Signale unabhängig
zu ver arbeiten, und eine Sendekette zum Verarbeiten eines Rückwärtsverbindungssignals.
Die zwei autonomen Empfangsketten erlauben es dem Zugriffsterminal 106,
einen Nutzen aus Empfangsdiversity bzw. -vielseitigkeit der Vorwärtsverbindung
zu ziehen. Jede der Empfangsketten, gekoppelt an eine jeweilige
Antenne, die eines der empfangenen Signale vorsieht. Die Sendekette
teilt sich eine Antenne mit einer der Empfangsketten.
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Modemblock 530 verarbeitet
die Signale auf den Vorwärts-
und Rückwärtsverbindungen.
Auf der Vorwärtsverbindung
empfängt
Modemblock 530 zwei autonome Signale vom HF-Modul 520,
demoduliert und decodiert die empfangenen Signale mit Unterstützung des
Prozessorkerns 540 und leitet die decodierten Daten an
den Prozessorkern 540 zur weiteren Verarbeitung weiter.
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Modemblock
530 verarbeitet
weiterhin die empfangenen Signale um die Pilotreferenzen von den
Zugriffspunkten wieder zu gewinnen. Modemblock
530 typischerweise
digitalisiert die empfangenen Signale um Samples bzw. Abtastungen
zu generieren. Um die Pilotreferenz für einen ausgewählten Zugriffspunkt
wieder zu erlangen, werden die Abtastungen mit einer PN-Sequenz bei dem bestimmten Versatz,
der dem ausgewählten
Zugriffspunkt zugeordnet ist, entspreizt, was die Pilotreferenz
des ausgewählten
Zugriffspunkts isoliert und entfernt die Pilotreferenzen von den
anderen Zugriffspunkten. Die entspreizten Abtastungen werden dann
freigelegt mit der orthogonalen Abdeckung, verwendet bei dem ausgewählten Zugriffspunkt
und weiterhin korreliert mit dem Pilotdatenmuster, das bei dem ausgewählten Zugriffspunkt
verwendet wurde. Wenn die Pilotdaten eine Sequenz von nur Nullen
sind, und die Orthogonalabdeckung Null ist, kann die Pilotreferenz erhalten
werden durch Akkumulieren der entspreizten Abtastungen über die
Breite eines jeden Pilotbursts. Pilotverarbeitung in einem CDMA-basierten System
wird in größerem Detail
in der
US-Patent Nr. 5,764,687 beschrieben,
betitelt "MOBILE
DE-MODULATOR ARCHITECTURE
FOR A SPREAD SPECTUM MULTIPLE AC-CESS
COMMUNICATION SYSTEM",
wobei das Patent dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung
zugewiesen ist und hiermit unter Bezugnahme aufgenommen ist.
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Der
Prozessorkern 540 führt
die Anrufverarbeitung, Modeminitialisierung, Überwachungsfunktionen aus,
und führt
weiterhin die Datenverarbeitung und Handhabungsfunktion für ein Zugriffsterminal 106x aus.
Die Interfaceeinheit 550 sieht eine Zwischenverbindung
zwischen Zugriffsterminal 106x und peripheren Geräten (z.B.
einem Computer) vor. Die Statusindikatoren 560 sehen Anzeigen
für den Betriebsstatus
und Bedingungen des Zugriffsterminals 106x vor.
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Die
Elemente des Zugriffsterminals
106x sind im weiteren Detail
in der zuvor zitierten
US-Patentanmeldung
mit Serien Nr. 09/575,073 beschrieben.
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Die
Elemente der Zugriffspunkte und Zugriffsterminals können auf
verschiedene Art und Weise implementiert werden. Zum Beispiel können diese Elemente
unter Verwendung von einem oder mehreren anwendungsspezifischen
integrierten Schaltkreisen (ASICs = application specific integrated
circuits), Digitalsignalverarbeitern bzw. DSPs, Mikrocontrollern,
Mikroprozessoren oder anderen elektronischen Schaltkreisen, die
konstruiert sind zum Ausführen der
hier beschriebenen Funktionen, oder eine Kombination hiervon, implementiert
sein. Ebenso können einige
der Funktionen, die darin beschrieben sind, mit einem Allzweckprozessor
oder mit einem speziell hierfür
konstruierten Prozessor implementiert werden, der betrieben wird
um Anweisungscodes auszuführen,
die die hier beschriebenen Funktionen erreichen. Somit können die
Elemente der Zugriffspunkte und Zugriffsterminals, die hier beschrieben
sind, unter Verwendung von Hardware, Software oder einer Kombination
hiervon implementiert werden.
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Die
vorhergehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele wird vorgesehen
um es jedem Fachmann zu ermöglichen,
die vorliegende Erfindung herzustellen oder zu verwenden. Verschiedene
Modifikationen dieser Ausführungsbeispiele werden
dem Fachmann leicht offensichtlich, und die hierin beschriebenen
generischen Prinzipien können auf
andere Ausführungsbeispiele
angewendet werden ohne dabei erfinderisch tätig zu werden. Somit sei die
vorliegende Erfindung nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt,
sondern vielmehr sollte ihr der breiteste Schutzumfang, der im Einklang
ist mit den hier offenbarten neuen Merkmalen, zugeordnet werden.