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Gebiet der
Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
allgemein Kommunikationssysteme und insbesondere ein Verfahren und
eine Vorrichtung zum Rücktransport ("backhaul") in einem Kommunikationssystem.
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Hintergrund
der Erfindung
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Zellulare Kommunikationssysteme ermöglichen
eine Kommunikation zwischen entfernten Einheiten und zellularen
Basisstationen. Bei zellularen Kommunikationssystemen kann eine
entfernte Einheit die Verarbeitung von einer Basisstation zu einer anderen
weiterreichen. Dieser Prozess des Weiterreichens der Verarbeitung
eines Rufes wird gewöhnlich
als Umschalten ("handoff") bezeichnet.
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In zellularen Kommunikationssystemen
gibt es zwei Arten des Umschaltens. Das harte Umschalten bezeichnet
einen Prozess, bei dem die Verarbeitung eines Rufes von einer ersten
Basisstation zu einer zweiten Basisstation weitergereicht wird,
die den Ruf besser verarbeiten kann. Das weiche Umschalten bezeichnet
einen Prozess, bei dem eine entfernte Einheit gleichzeitig mit mehreren
Basisstationen kommuniziert. Jede Basisstation empfängt das Nachrichtensignal
von der entfernten Einheit. Die Empfänger der Basisstation demodulieren
das von der entfernten Einheit empfangene Signal und senden die
demodulierten Daten nach der Demodulation zu einer Auswähleinheit.
Die Auswähleinheit
wählt dann
anhand einer, zu jedem Rahmen gehörigen Qualitätsmetrik
den besten Rahmen aus den zu ihr gesendeten Rahmen aus. Die mit
der entfernten Einheit in Verbindung stehenden Basisstationen transportieren
die demodulierten Daten jener entfernten Einheit wieder zurück zu einer
Auswähleinheit,
die anhand der Qualitätsmetrik
den besten Rahmen auswählt,
der von den mit der entfernten Einheit in Verbindung stehenden Basisstationen
empfangen wurde.
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Die Hauptkosten für Mobilfunkbetreiber sind die
Kosten für
die Rücktransportverbindung.
Im vorliegenden Zusammenhang bezeichnet Rücktransport den Transport von
Daten zwischen Geräten
der Kommunikationsinfrastruktur. Ob die Rücktransportverbindungen aus
T1-Verbindungen, Kupferkabeln, Glasfaserkabeln, Koaxialkabeln, Mikrowellenverbindungen
oder anderen Verbindungen bestehen, sind die Kosten im Zusammenhang
mit den Rücktransportverbindungen
zwischen Infrastrukturgeräten ganz
beträchtlich.
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In Zeiten, wo eine entfernte Einheit
mit einer Vielzahl von Basisstationen in Verbindung steht, beispielsweise
während
des weichen Umschaltens, wird ein Rahmen von der entfernten Einheit
gesendet und von allen Basisstationen, die an der Kommunikation mit
weichem Umschalten beteiligt sind, empfangen. Bei den derzeitigen
Kommunikationssystemen wird jede dieser Basisstationen die Daten
demodulieren und die Daten zu anderen zellularen Infrastrukturgeräten senden
bzw. zurücktransportieren.
Jede Basisstation, die diese Daten zurücktransportiert, braucht kostbare
Bandbreite in dem System. Selbst wenn eine Vielzahl von Basisstationen
die Daten empfangen, demodulieren und zurücktransportieren, wird darüberhinaus
nur eine Kopie der Daten von dem zellularen Infrastrukturgerät verwendet.
Die anderen Daten werden verworfen, nachdem sie in kostspieliger
Weise zurücktransportiert
wurden.
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Die WO 96/18277 A offenbart eine
Technik zur Lastregelung, bei der ein Datenblock der besten empfangenen
Qualität
ausgewählt
und übertragen wird.
Die WO 96/18277 A offenbart nicht die Auswahl eines Datenrahmens,
der eine akzeptable Qualität bereitstellt
und die Überlastung
des Systems reduziert.
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Die EP-A-0 797 367 offenbart die
Beendigung der Übertragung,
wenn Qualitätswerte
(z. B. Empfangspegel, Ergebnisse der Fehlererfassung) unter einem
bestimmten vorgeschriebenen Wert liegen. Die EP-A-0 797 367 offenbart
nicht die Auswahl eines Datenrahmens, der eine akzeptable Qualität bereitstellt
und die Überlastung
des Systems reduziert.
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Infolgedessen besteht ein Bedarf
an einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Rücktransport von Daten in einem
Kommunikationssystem, wobei das Verfahren kostengünstiger
und effizienter ist als bekannte Verfahren zum Rücktransport von Daten.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt
ein Kommunikationssystem gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt
ein Blockdiagramm eines zentralen Steuergeräts bzw. eines zentralen Controllers
gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3 zeigt
ein Flussdiagramm zum Bestimmen, welche Basisstationen Rahmen zu
dem zentralen Steuergerät
senden sollen;
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4 zeigt
ein Blockdiagramm von Basisstationen gemäß der bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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5 zeigt
ein Flussdiagramm zum Bestimmen von Qualitätsmetrikzellen in einer Basisstation gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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6 zeigt
ein Flussdiagramm zum Bestimmen der von einer Basisstation zu dem
zentralen Steuergerät
zu sendenden gespeicherten Daten gemäß der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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7 zeigt
einen Abschnitt eines Pakets zum Rücktransport von Qualitätsmetriken
gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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8 zeigt
einen Abschnitt eines Meldepakets gemäß der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Beschreibung
einer bevorzugten Ausführungsform
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Die vorliegende Erfindung stellt
ein Verfahren zum Rücktransport
von Daten in einem Kommunikationssystem be reit. Die vorliegende
Erfindung ist besonders nützlich
in einer Situation, wo eine entfernte Einheit mit einer Vielzahl
von Basisstationen kommuniziert, wie zum Beispiel in einem Szenario mit
weichem Umschalten. Jede der mit der entfernten Einheit in Verbindung
stehenden Basisstationen ermittelt eine zu dem von der entfernten
Einheit empfangenen Datenrahmen gehörige Qualitätsmetrik. Die Basisstationen
senden dann die Qualitätsmetriken
zu einem zentralen Steuergerät
wie zum Beispiel einem Centralized Base Site Controller (CBSC).
Das zentrale Steuergerät
ermittelt einen bevorzugten Datenrahmen aus den von der entfernten
Einheit zu den Basisstationen gesendeten Datenrahmen. Das zentrale
Steuergerät
signalisiert dann der zu dem bevorzugten Datenrahmen gehörigen Basisstation,
den bevorzugten Datenrahmen zu dem zentralen Steuergerät zu senden.
Auf diese Weise wird nur eine der Kopien des Datenrahmens zu dem
zellularen Infrastrukturgerät
zurücktransportiert.
Infolgedessen wird weniger Bandbreite gebraucht, da keine Vielzahl
von Kopien desselben Datenrahmens zurücktransportiert wird.
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Die vorliegende Erfindung wird besser
verständlich
an hand von 1–8. 1 veranschaulicht ein drahtloses Kommunikationssystem
gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Bei der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung arbeitet ein Kommunikationssystem 100 mit
einem Systemprotokoll mit Codemultiplex-Vielfachzugriff (CDMA).
Ein solches Protokoll wird beschrieben in "Personal Station-Base Station Compatibility
Requirements for 1.8 to 2.0 GHz Code Division Multiple Access (CDMA)
Personal Communication Systems" (American
National Standards Institute (ANSI) J-STD-008). Bei alternativen
Ausführungsformen
kann das Kommunikationssystem 100 auch mit anderen Protokollen
für analoge
oder digitale zellulare Kommunikationssysteme arbeiten, wie zum
Beispiel unter anderem den sich entwickelnden 3G-Standards, wie
der CDMA2000-Vision, dem Breitband-CDMA für UMTS, dem Narrowband Advanced
Mobile Phone Service (NAMPS), dem Advanced Mobile Phone Service
CAMPS), dem Global System for Mobile Communications (GSM), dem Personal
Digital Cellular (PDC) oder dem United States Digital Cellular (USDC).
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Das Kommunikationssystem 100 umfasst die
Basisstationen 101-103, die entfernte Einheit 113 und
das zentrale Steuergerät 105.
Bei der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind die Basisstationen 101-103 vorzugsweise "MOTOROLA"-Basisstationen,
und das zentrale Steuergerät 105 ist
vorzugsweise ein Centralized Base Station Controller (CBSC) von
MOTOROLA. Gemäß der Zeichnung
kommuniziert die entfernte Einheit 113 mit den Basisstationen 101-103 über Aufwärts-Nachrichtensignale 119,
und die Basisstationen 101-103 kommunizieren mit der entfernten
Einheit 113 über
Abwärts-Nachrichtensignale 116.
Vorzugsweise überträgt dieselbe
Anzahl von Basisstationen Aufwärts- und
Abwärtssignale.
Bei der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind die Basisstationen 101-103 geeigneterweise
mit dem zentralen Steuergerät 105 verbunden,
und das zentrale Steuergerät 105 ist
geeigneterweise mit einer mobilen Vermittlungseinrichtung (Mobile
Switching Center, MSC) (nicht dargestellt) und letztendlich mit
einem öffentlichen
Telefonnetz (Public Switched Telephone Network, PSTN) (nicht dargestellt)
verbunden. Das zentrale Steuergerät 105 ist außerdem geeigneterweise über ein
Paketdaten-Gateway (PDG) oder dergleichen mit Paketnetzen wie dem
Internet verbunden.
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Der Betrieb des Kommunikationssystems 100 gemäß der vorliegenden
Erfindung findet statt wie folgt. Nach Empfang des Aufwärtsnachrichtensignals 119 wird
das Aufwärtsnachrichtensignal 119 über einen
Empfänger
durch die Basisstationen 101-103 entsprechend abwärtsgewandelt,
entspreizt und demoduliert, um von der entfernten Einheit 113 gesendete
demodulierte Daten zu gewinnen. Die demodulierten Daten bestehen
vorzugsweise aus Rahmen, die eine Länge von 20 Millisekunden haben, wobei
jeder Rahmen mit einer bestimmten Übertragungsgeschwindigkeit übertragen
wird. Anstatt Daten unmittelbar zu dem zentralen Steuergerät 105 zurückzutransportieren,
berechnet jede der Basisstationen 101-103 die zu dem Aufwärtsnachrichtensignal 119 gehörigen Qualitätsmetriken.
Jede der Basisstationen 101-103 überträgt die Qualitätsmetriken
zu dem zentralen Steuergerät 105.
Das zentrale Steuergerät 105 wird
vorzugsweise einen von einer der Basisstationen 101-103 empfangenen
bevorzugten Datenrahmen ermitteln. Das zentrale Steuergerät 105 wird
dann der zu dem bevorzugten Datenrahmen gehörigen Basisstation signalisieren,
den bevorzugten Datenrahmen zu dem zentralen Steuergerät 105 zu senden.
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Infolgedessen wird der Verkehr auf
der Rücktransportverbindung
zwischen dem zentralen Steuergerät 105 und
den Basisstationen 101-103 reduziert, wodurch die für Rahmen,
die entweder redundant oder schlecht sind, verwendete Bandbreite
reduziert wird.
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2 zeigt
ein Blockdiagramm eines zentralen Steuergeräts 105, wie zum Beispiel
in einem CBSC, gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Das zentrale Steuergerät 105 umfasst
einen Switch 202, der bei der bevorzugten Ausführungsform
ein Switch für
einen asyn chronen Übertragungsmodus
(ATM-Switch) ist, wie er in 2 dargestellt
ist. Der Switch 202 kann alternativ eine Durchschaltevermittlung
oder ein Frame-Relay oder ein Internetprotokoll(IP)-Router sein.
Das zentrale Steuergerät 105 umfasst
außerdem
eine Vielzahl von Segmentschnittstellen 201, die auch als
Leitungsschnittstellen bezeichnet werden und sich an die Basisstationen 101-103 anschließen. Die
Segmentschnittstellen 201 können. Bestandteil eines Switch 202 sein.
Die Segmentschnittstellen 201 sind normalerweise plesiochrone
(fast synchrone) DS-1-Schnittstellen wie zum Beispiel T1-Verbindungen,
E1-Verbindungen oder J1-Verbindungen.
Die T1- und J1-Segmentschnittstellen tragen 24 PCM-Sprachpakete
von 64 Kbps bei einer Nenngeschwindigkeit von 1,544 Mbps. Bei der
bevorzugten Ausführungsform
hat jede Basisstation eine Vielzahl von zugehörigen T1-Schnittstellen.
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Das zentrale Steuergerät 105 umfasst
außerdem
eine Vielzahl von Netzelementen 115 und 203–205,
die mit dem Switch 202 verbunden sein können, wie zum Beispiel die
Wählerverteilungseinheit
(SDU) 115, einen Vocoder 203, einen IS95-Signalisierungsprozessor 204 und
ein Paketdaten-Gateway 205.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist der ATM-Switch 202 mit der
Wählerverteilungseinheit 115 verbunden.
In dieser Konfiguration sendet der ATM-Switch 202 Datenpakete
zu der Wählerverteilungseinheit 115.
Bei Verwendung gemäß der vorliegenden
Erfindung empfängt
der ATM-Switch 202 Qualitätsmetriken von den Basisstationen 101-103.
Diese Qualitätsmetriken
betreffen einen Datenrahmen, der von der entfernten Einheit 113 gesendet
wird. Anstatt jeden dieser duplizierten Datenrahmen in Rücktransportpaketen
zu dem zentralen Steuergerät 105 zu
senden, was übermäßige Bandbreite
verbrauchen würde,
sendet jede mit der entfernte Einheit 113 in Verbindung
stehende BTS 101-103 ein Paket, das Qualitätsmetriken
bezüglich
des Datenrahmens enthält.
Ein solches Paket wird nachfolgend in 7 näher dargestellt.
Diese Pakete sind vorzugsweise ATM-Zellen, die jeweils eine Länge von
53 Bytes haben. Daten bzw. Rahmendaten werden zum Rücktransport
als Pakete verpackt.
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Diese Qualitätsmetriken können die
Rahmenlöschrate
(FER), Empfangsenergie und/oder Viterbi-Faltungsdecodierer-Metriken, wie zum
Beispiel die Symbolfehlerrate (SER) oder die Gesamtmetrik (TM),
umfassen. Es versteht sich, dass jede Basisstation 101-103 diese
Qualitätsmetriken
unter Verwendung von weniger als einem Paket senden kann, als wenn
der gesamte Datenrahmen gesendet würde. Außerdem können Qualitätsmetrikdaten von anderen entfernten
Einheiten zu diesen Paketen zusammengepackt werden, um die Anzahl
von Paketen zu minimieren, die gesendet werden müssen, um zusätzliche
Informationen zu dem zentralen Steuergerät 105 zu übermitteln.
Da diese Qualitätsdaten
den zu sendenden Datenrahmen dirigieren, kommt ihnen im Rahmen der
Verkehrsmanagementfunktion eine hohe Priorität zu.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung empfängt
die Wählerverteilungseinheit 115 diese
Qualitätsmetriken
von dem Switch 202. Die Wählerverteilungseinheit 115 sammelt
dann diese Qualitätsmetriken,
bis sie bereit ist, die Qualitätsmetriken
zu verarbeiten. Die Wählerverteilungseinheit 115 wird
versuchen, mit der Verarbeitung der Qualitätsmetriken zu warten, bis sie
alle Qualitätsmetriken
von allen mit der entfernten Einheit 113 in Verbindung
stehenden Basisstationen empfangen hat. Auf diese Weise kann die
Wählerverteilungseinheit 115 eine
vollständige
Wahl treffen, welche Basisstation den besten Datenrahmen zu dem zentralen
Steuergerät 105 senden
sollte.
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Indem man Qualitätsmetriken von den Basisstationen 101-103 zu
der Wählerverteilungseinheit 115 sendet
und die Wählerverteilungseinheit 115 den Rahmen
mit der besten Qualität
wählen
lässt,
wird die Menge der in dem Kommunikationssystem zurücktransportierten
Daten verringert. Dies trifft insbesondere in den Zeiten zu, wo
eine entfernte Einheit Rahmen zu einer Vielzahl von Basisstationen überträgt, wie
zum Beispiel beim weichen Umschalten.
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Die vorliegende Erfindung stellt
auch ein verbessertes Verfahren zum Rücktransport von Daten in einem
Kommunikationssystem bereit, indem der Rücktransport von Rahmen, die
schlechte Daten enthalten, verringert wird. Wenn ein Rahmen mit schlechten
Daten an einer der Basisstationen, mit denen die entfernte Einheit
in Verbindung steht, empfangen wird, werden die Qualitätsmetriken
für diesen Rahmen
niedrig sein. Dies würde
anzeigen, dass der empfangene Rahmen schlecht ist. Bei der bevorzugten
Ausführungsform
werden die Qualitätsmetriken unter
einer vorbestimmten Schwelle liegen und werden anzeigen, dass dies
ein schlechter Rahmen ist. Wenn mit der Rahmenlöschrate (FER) gearbeitet wird,
kann eine schlechte zyklische Redundanzprüfung (CRC) einen schlechten
Rahmen anzeigen. Der Codierer auf dem Sender generiert zusätzliche
Bits, um eindeutige Codes zu schaffen; die der Empfänger prüft. Da dies
ein schlechter Rahmen ist, wird von der Wählerverteilungseinheit 115 ein
Rahmen gewählt, der
bessere Daten und dementsprechend bessere Qualitätsmetriken enthält, um den
Datenrahmen zu dem zentralen Steuergerät 105 zu übertragen.
Wenn. es keine Rahmen mit Qualitätsmetriken über der
vorbestimmten Schwelle gibt, wird die Wählerverteilungseinheit 115 vorzugsweise
keiner Basisstation sagen, den zu der schlechten Qualitätsmetrik
gehörigen
Datenrahmen zu übertragen.
Auf diese Weise werden keine Datenrahmen gesendet, und da alle Datenrahmen
in diesem Szenario schlecht sind, wird Bandbreite auf der Rücktransportinfrastruktur
gespart, indem Datenrahmen, die für das Kommunikationssystem
nutzlos sind, nicht gesendet werden.
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Der ATM-Switch 202 kann
auch mit einem Vocoder 203 verbunden sein. Der Vocoder 203 empfängt Datenrahmen
von den Basisstationen 101-103. Der Vocoder 203 reduziert
die Bitrate, um Sprache von einer Pulsecodemodulation (PCM) mit
nominal 64 Kbps unter Beseitigung der Redundanz zu einer entfernten
Einheit zu übertragen.
In der Gegenrichtung führt
der Vocoder 203 sprachcodierte/-decodierte Rahmen wieder
zu der PCM zurück.
Bei der bevorzugten Ausführungsform
wird der Vocoder 203 nur Datenrahmen empfangen, die Daten
enthalten, die eine Qualitätsmetrik über einer
vorbestimmten Schwelle haben. Auf diese Weise versucht der Vocoder 203 nicht,
Rahmen zu verarbeiten, die als schlecht bekannt sind. Der Vocoder 203 übermittelt die
Datenrahmen zu der Datenschnittstelle 206, die damit verbunden
ist. Die Datenschnittstelle 206 verarbeitet die Rahmen
und sendet die PCM zu einer mobilen Vermittlungseinrichtung (MSC),
die wiederum die Sprache zu einem öffentlichen Telefonnetz (PSTN)
zur Vermittlung zu einem Festnetzteilnehmer senden kann.
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Der ATM-Switch 202 kann
auch mit einem IS95-Signalisierungsprozessor 204 verbunden
sein. Der IS95-Signalisie rungsprozessor 204 führt die Ressourcenzuteilung,
die Rufverarbeitung und die Funktionalität der Mobilitätsverwaltung
unter Verwendung spezieller Kanäle
oder Signalisierungskanäle durch,
die von der Funkschnittstelle bereitgestellt werden, wie zum Beispiel
Synchronisation, Funkruf oder Zugriff. Die vorliegende Erfindung
ermöglicht eine
Minimierung des Rücktransportverkehrs,
indem die Steuer- und Signalisierungsrahmen nur dann zurücktransportiert
werden, wenn dies notwendig ist, eine wesentliche Verbesserung gegenüber dem Stand
der Technik.
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Der ATM-Switch 202 kann
auch mit einem Paketdaten-Gateway 205 verbunden
sein. Bei der in 2 dargestellten
Ausführungsform
ist das Paketdaten-Gateway 205 mit dem Internet verbunden.
Das Paketdaten-Gateway 205 empfängt Pakete von dem ATM-Switch 202 und
führt die
notwendige Verarbeitung durch, um Daten zum Internet zu übermitteln.
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3 zeigt
ein Flussdiagramm, um gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zu bestimmen, welche Basisstationen Rahmen
zu dem zentralen Steuergerät
(CBSC) 105 senden sollen. Das zentrale Steuergerät empfängt (301)
Qualitätsmetriken
von jeder der mit der entfernten Einheit 113 in Verbindung
stehenden Basisstationen. Die Qualitätsmetriken zeigen an, ob ein
Rahmen schlecht ist, und/oder können
die Anzahl von fehlerhaften Bits oder Symbolen schätzen. Diese
Information ist von den Block- und Viterbi-Decodierern erhältlich.
Bei der bevorzugten Ausführungsform
multiplexiert jede Basisstation die Qualitätsmetriken zu einem Rücktransportpaket,
wie in 7 beschrieben, das
zu dem zentralen Steuergerät
gesendet wird und vorzugsweise noch andere Informationen enthält.
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Das zentrale Steuergerät speichert
(303) die Qualitätsmetriken.
Bei der bevorzugten Ausführungsform
wird das zentrale Steuergerät
die Qualitätsmetriken
für jede
Basisstation speichern, die gerade mit einer entfernten Einheit
kommuniziert, wie zum Beispiel beim weichen Umschalten. Das zentrale
Steuergerät
wird vorzugsweise warten, bis es festgestellt hat, dass es alle
Qualitätsmetriken
von allen zu einer entfernten Einheit gehörigen Basisstationen empfangen
hat. Unterschiedliche Verzögerungen
können
auf unterschiedliche Verzögerungen
im Rücktransport
jeder Basisstation zurückzuführen sein,
auf Verarbeitungsverzögerungen
der BTS, auf die Laufzeitverzögerungen
der Aufwärts-Nachrichtensignale 119 und auf
Unterschiede in der Sendeanfangszeit der entfernten Einheit. Wenn
das zentrale Steuergerät
gewartet hat, solange es kann, ohne eine inakzeptable Verzögerung zu
verursachen, dürfte
es alle zu einer Nachricht von einer entfernten Einheit gehörigen Qualitätsmetriken
empfangen haben. Das zentrale Steuergerät fragt die Qualitätsmetriken
für einen
Ruf ab (305). Die zu unterschiedlichen Basisstationen gehörigen Qualitätsmetriken
gelangen infolge unterschiedlicher Verarbeitungs- und Übertragungsverzögerungen
höchst
wahrscheinlich zu unterschiedlichen Zeiten in das zentrale Steuergerät.
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Das zentrale Steuergerät stellt
dann fest (307), ob die Zahl guter Metriken für den gerade
verarbeiteten Ruf gleich null ist. Dies wird der Fall sein, wenn
alle Verbindungen für
diesen Ruf zwischen der entfernten Einheit und allen Basisstationen
gerade schlecht sind, was bei einem schnellen Schwund oder sonstigen
Szenarios passieren kann. Wenn die Zahl guter Metriken für diesen
Ruf null ist, gibt es keine Basisstationen, die einen zu dieser
Qualitätsmet rik
gehörigen
guten Datenrahmen empfangen haben. Infolgedessen wird die Information
von der entfernten Einheit nicht zu dem zentralen Steuergerät gesendet. Das
zentrale Steuergerät
kann mit dem Vocoder 203 kommunizieren und gibt dem Vocoder 203 die
Anweisung, dass der Vocoder 203 nicht erwarten sollte,
zu dieser Zeit Daten zu empfangen, wenn der Rahmentyp Sprache ist.
Wenn die Daten sendende Anwendung verzögerungstolerante Daten sendet,
kann das zentrale Steuergerät
die entfernte Einheit anweisen, die Daten noch einmal zu senden.
Wenn es keine guten Metriken für
diesen Ruf gibt, wird das zentrale Steuergerät zu dem nachfolgend ausführlicher
beschriebenen Entscheidungsblock 317 weitergehen, um festzustellen,
ob alle Rufe verarbeitet wurden.
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Wenn die Zahl guter Metriken für diesen
Ruf nicht null ist, stellt das zentrale Steuergerät fest (309),
ob die Zahl guter Metriken für
diesen Ruf gleich eins ist. Wenn die Zahl guter Qualitätsmetriken für diesen
Ruf eins ist, schließt
das zentrale Steuergerät
daraus, dass nur eine Basisstation einen zu dieser Qualitätsmetrik
gehörigen
Datenrahmen empfangen hat, der gute Daten enthält. In diesem Szenario wird
das zentrale Steuergerät
für die
Basisstation, die den guten Datenrahmen empfangen hat, den Hinweis
setzen (315), die zu der guten Qualitätsmetrik gehörigen Daten
zu senden. Es wird wissen, dass diese Basisstation wegen der guten
Qualitätsmetrik einen
Qualitätsrahmen
dafür empfangen
hat.
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Wenn die Zahl guter Qualitätsmetriken
für diesen
Ruf nicht null ist und nicht eins ist, schließt das zentrale Steuergerät daraus,
dass es eine Vielzahl von Basisstationen gibt, die einen zu dieser
Qualitätsmetrik
gehörigen
Qualitätsrahmen
empfangen haben. Im Stand der Technik würde jede Basisstation, die
einen guten Rahmen empfangen hat, den Rahmen in einem Paket oder
in Paketen zu dem zentralen Steuergerät senden. Dies würde beim
Rücktransport übermäßig viel
Bandbreite verbrauchen, weil schlechte Rahmen oder redundante Rahmen
für denselben
Datenrahmen gesendet werden.
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Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung stellt das zentrale Steuergerät in dem
Fall, wo eine Vielzahl von Segmenten die Fähigkeit haben, das Paket zu übertragen,
fest (311), welches Segment die geringste Last hat. Das zentrale
Steuergerät
setzt dann (313) eine Hinweis für die BTS mit dem Segment,
das gerade die geringste Last hat. Auf diese Weise vermindert die
vorliegende Erfindung nicht nur die Zahl der zu dem zentralen Steuergerät gesendeten
schlechten und redundanten Rahmen, sondern die vorliegende Erfindung
stellt außerdem
ein Verfahren und eine Vorrichtung bereit zum Verteilen des Rücktransports
von Daten durch Verwendung von Kanälen, die das Segment mit der
geringsten Last haben, um Datenrahmen zu senden, die die Basisstation
mit anderen Basisstationen gemeinsam hat, die ein schwereres Segment
haben.
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Das zentrale Steuergerät stellt
dann fest (317), ob das zentrale Steuergerät alle Rufe
verarbeitet hat. Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird das zentrale Steuergerät Qualitätsmetriken für alle Rufe
für den
aktuellen Zeitraum verarbeiten. Falls gewünscht, können einige Ruftypen nicht
die Technik der vorliegenden Erfindung verwenden, sondern vielmehr
Daten unmittelbar von allen Basisstationen senden, soweit vorhanden.
Ein Beispiel wäre
der Fall, wo die Kommunikation nicht in einem Modus mit weichem
Umschalten stattfindet, oder bei Rufen, die eine Mindestlatenzzeit erfordern.
Wenn das zentrale Steuerge rät
nicht alle Rufe verarbeitet hat, wird es zu Schritt 305 zurückkehren
und die Qualitätsmetriken
für einen
anderen Ruf abfragen.
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Wenn das zentrale Steuergerät alle Rufe
verarbeitet hat, stellt das zentrale Steuergerät eine Meldezelle oder – zellen
für jede
Basisstation zusammen (318). Der einzelne Rufabschnitt
der Meldezelle wird nachfolgend in 8 näher veranschaulicht.
Das zentrale Steuergerät
sendet dann (319) die Meldezellen zu jeder Basisstation.
Die Meldezelle zeigt jeder Basisstation an, welche Datenrahmen die
Basisstation zu dem CBSC senden sollte. Bei der bevorzugten Ausführungsform
werden dies die "guten" Rahmen sein, die
unter denselben von der entfernten Einheit 113 gesendeten
Rahmen die beste Qualitätsmetrik
hatten.
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4 zeigt
ein höheres
Blockdiagramm der Basisstationen 101-103 gemäß der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Wie hier gezeigt, umfassen die Basisstationen 101-103 eine
Antenne 401, einen Empfänger 403,
einen Switch-Controller 405, eine Verzögerungsschaltung 407,
einen Switch 409 und einen Paketumsetzer 411. Der
Switch-Controller 405 und die Verzögerungsschaltung 407 können als
Hardware oder Software in den Basisstationen 101-103 verwendet
werden. Der Betrieb der Basisstationen 101-103 erfolgt
wie in 5 und 6 veranschaulicht.
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5 zeigt
ein Flussdiagramm zur Ermittlung von Qualitätsmetrikzellen in einer Basisstation. Die
Basisstation empfängt
(501) Rahmen von der entfernten Einheit 113 an
der Antenne 401. Die Basisstationen speichern (503)
die demodulierten Rahmen in einem in der Basisstation befindlichen
Speicher. Dadurch kann die Übertragung
des Rahmens verzögert
werden, bis das zentrale Steuergerät eine Übertragung der Rahmen für wünschenswert
hält. Die
Basisstation berechnet (505) die Qualitätsmetriken als Teil des Empfangsprozesses.
Diese Metriken betreffen vorzugsweise Ausgänge von CRC-Prüfungen und
Viterbi-Decodierer-Metriken, die auf eine Abweichung des empfangenen
Signals von dem gesendeten hinweisen. Die Basisstation stellt dann
eine Metrikzelle mit der(den) Rufqualitätsmetrik(en) für laufende
Rufe zusammen (507), die gemäß der vorliegenden Erfindung
an dem Controller 405 arbeitet. Die Basisstation sendet
dann (509) die Qualitätsmetrikzelle
zu der Wählerverteilungseinheit 115.
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6 stellt
die Verarbeitung dar, die an einer Basisstation im Anschluss an
die Verarbeitung stattfindet, die gemäß 3 in dem zentralen Steuergerät stattfindet.
Die Basisstation empfängt
(601) einen Hinweis von dem zentralen Steuergerät. Der Hinweis beinhaltet,
welche der gespeicherten Datenrahmen die Basisstation zu dem zentralen
Steuergerät
senden sollte. Diese Verarbeitung findet vorzugsweise in dem Controller 405 statt.
Die Basisstation zerlegt (603) dann die Indikatoren in
dem Controller 405. Durch dieses Zerlegen ergibt sich dann,
welche gespeicherten Datenrahmen zu dem CBSC gesendet werden sollen.
Die Basisstation ruft dann die gespeicherten Rahmen an der Basisstation
ab (605). Bei der bevorzugten Ausführungsform wird die Basisstation
die Datenrahmen abrufen, die zu den bevorzugten Rahmen gehören, die
durch das zentrale Steuergerät
ermittelt wurden, was auf den bevorzugten Qualitätsmetriken basierte. Die Basisstation
sendet dann (607) die Zellen mit den bevorzugten Datenrahmen
als Pakete oder Zellen zu dem zentralen Steuergerät. Konzeptuell
erfolgt dies durch Umschalten des Switch 409 auf die Verzögerungsschaltung 407.
Der ausgewählte
Datenrahmen wird dann zu einer entsprechen den Einheit in dem zentralen
Steuergerät gesendet.
Wenn zum Beispiel der Datenrahmen ein Internetpaket ist, wird er
vorzugsweise zu dem Paketdaten-Gateway gesendet.
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Es versteht sich, dass die obige,
in 4–6 beschriebene
Verarbeitung vorzugsweise an jeder Basisstation 101-103 durchgeführt wird.
Die Verarbeitung geschieht vorzugsweise nur in Zeiten, wo eine entfernte
Einheit mit einer Vielzahl von Basisstationen kommuniziert, beispielsweise
während
einer Zeit des weichen Umschaltens, kann aber alternativ zu jeder
Zeit stattfinden. Wenn die entfernte Einheit mit einer einzelnen
Basisstation kommuniziert, wird das zentrale Steuergerät die Basisstation
anweisen, einen guten Datenrahmen zu senden, wenn die Qualitätsmetrik über einer
vorbestimmten Qualitätsschwelle
liegt, oder wird die Basisstation nicht anweisen, den Datenrahmen
zu senden, wenn die zugehörigen
Qualitätsmetriken
unter eine vorbestimmte Schwelle fallen. Damit stellt die vorliegende
Erfindung eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik dar,
da sie die Menge des Rücktransports
in dem Kommunikationssystem reduzieren wird, indem sie den Rücktransport
von schlechten Datenrahmen eliminiert, insbesondere bei latenztoleranten
Anwendungen.
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Jede Basisstation wird zu dem zentralen Steuergerät jeden
Datenrahmen senden, bei dem das zentrale Steuergerät feststellt,
dass die Qualitätsmetriken
für diesen
Datenrahmen die besten Qualitätsmetriken
für jede
Basisstation sind, die mit der entfernten Einheit in Verbindung
steht. Wenn die Basisstation keinen Hinweis empfängt, dass ein Rahmen gut ist,
wird sie den Rahmen verwerfen und nicht zu dem zentralen Steuergerät senden.
Die Basisstation kann dazu den gespeicherten Datenrahmen in dem
Speicher mit einem neuen Datenrahmen überschreiben, oder die Basisstation
kann den Datenrahmen nach Ablauf eines vorbestimmten Ereignisses, wie
zum Beispiel nach Ablauf eines Zeitgebers oder eines Interrupts,
aus dem Speicher entfernen.
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7 zeigt
einen Abschnitt 700 eines zu einer entfernten Einheit gehörigen Pakets
zum Rücktransport
von Qualitätsmetriken
gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Der Abschnitt 700 des Pakets
zum Rücktransport
von Qualitätsmetriken
umfasst vorzugsweise 3 Bytes. Das erste Byte 701 hat acht
Bits und umfasst die ersten acht Informationsbits, die den Kanal
identifizieren, zu dem der Abschnitt 700 des Pakets zum
Rücktransport
von Qualitätsmetriken
gehört.
Das zweite Byte 702 hat acht Bits und umfasst die letzten
acht Informationsbits, die den Kanal identifizieren, zu dem der
Abschnitt 700 des Pakets zum Rücktransport von Qualitätsmetriken
gehört.
Das erste Byte 701 und das zweite Byte 702 werden,
in Kombination gesehen, einen speziellen entfernten Teilnehmer in
dem Kommunikationssystem eindeutig identifizieren. Das dritte Byte 703 enthält Information über den
Rahmen selbst. Die ersten drei Bits des dritten Byte 703 stellen
den Rahmentyp dar. Einige Beispiele für den Rahmentyp sind Sprachtyp,
Videotyp, Signalisierungstyp und Datentyp. Die nächsten drei Bits geben die
Rahmensequenznummer an. Diese gibt an, auf welchen von ein paar
Rahmen pro entferntem Teilnehmer sich diese Information bezieht.
Die letzten zwei Bits des dritten Byte 703 sind ein Qualitätsindikator.
Bei der bevorzugten Ausführungsform
zeigt ein Wert 00 an, dass der Rahmen schlecht ist, ein Wert 01
zeigt an, dass die Qualität
des Rahmens dürftig ist,
ein Wert 10 zeigt an, dass die Qualität des Rahmens einigermaßen gut
ist, und ein Wert 11 zeigt an, dass die Qualität des Rahmens gut ist. Alternativ könnte das
Bit "Qualität 2" reserviert werden,
während
das Bit "Qualität 1" verwendet werden
könnte, um
anzuzeigen, dass die Qualität
des Rahmens gut oder schlecht ist.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist jedes Rücktransportpaket eine ATM-Zelle,
die 48 Bytes für
Nutzinformation umfasst. Ein Zellkopf von 5 Byte identifiziert die
Zelladresse und kann verwendet werden, um eine Qualitätsmetrikzelle
von der ATM-Zelle zu unterscheiden, wie zum Beispiel eine Zelle,
die Rahmendaten enthält.
Alternativ könnten
Qualitätsmetriken
mit anderen Daten zu einer einzigen Zelle multiplexiert werden.
Da der Kanalqualitätsabschnitt 700 aus
3 Bytes Information besteht, können
bis zu sechzehn Informationskanäle
in einem einzigen Rücktransportrahmen
enthalten sein. Wenn ein Fehlerschutz für die Qualitätsmetriken
gewünscht
wird, können
in der Technik bekannte Verfahren zur Fehlerkorrektur verwendet
werden. Diese Fehlerkorrektur würde
demnach die Anzahl der Kanalqualitätsabschnitte reduzieren, die
in eine ATM-Zelle aufgenommen werden könnten. Diese Aufnahme einer
Vielzahl von Daten über
die Kanalqualität
in einen einzigen Rahmen vermindert außerdem die Rücktransportdaten
in einem Kommunikationssystem.
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8 zeigt
einen Abschnitt 800 eines zu einer entfernten Einheit gehörigen Meldepakets
gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Der Meldeabschnitt 800 für einen einzelnen
Teilnehmer umfasst vorzugsweise drei Bytes. Das erste Byte 801 hat
acht Bits und umfasst die ersten acht Informationsbits, die den
Kanal identifizieren, zu dem das Meldepaket 800 gehört. Das zweite
Byte 802 hat acht Bits und umfasst die letzten acht Infor mationsbits,
die den Kanal identifizieren, zu dem das Meldepaket 800 gehört. Das
erste Byte 801 und das zweite Byte 802 werden,
in Kombination gesehen, einen speziellen entfernten Teilnehmer in dem
Kommunikationssystem eindeutig identifizieren. Das dritte Byte 803 umfasst
Information über
den Rahmen selbst. Die ersten drei Bits des dritten Byte 803 stellen
den Rahmentyp dar. Einige Beispiele für den Rahmentyp sind Sprachtyp,
Videotyp und Datentyp. Die nächsten
drei Bits geben die Rahmensequenznummer an. Diese zeigt an, auf
welchen von ein paar Rahmen pro entferntem Teilnehmer sich diese
Information bezieht. Die letzten zwei Bits des dritten Byte 803 sind
ein Hinweis für
die Basisstation, was die Basisstation mit dem gespeicherten Paket tun
soll. Bei der bevorzugten Ausführungsform
ist das Bit "Hinweis
2" zur späteren Verwendung
reserviert, und das Bit "Hinweis
1" dient dazu, der
Basisstation Anweisungen zu geben. Ein Wert 0 zeigt vorzugsweise
an, dass die Basisstation das zu diesem Paket gehörige gespeicherte
Paket nicht senden sollte, während
ein Wert 1 anzeigt, dass die Basisstation das Paket zu dem zellularen
Infrastrukturgerät
senden sollte. Bei der bevorzugten Ausführungsform sendet das zentrale
Steuergerät
nur einen Hinweis zu einer BTS, wenn die BTS Daten senden soll.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist jedes Rücktransportpaket eine ATM-Zelle,
die 48 Bytes für
Nutzinformation umfasst. Da jeder einzelne Abschnitt 700 zum
Rücktransport
von Kanalqualitätsmetriken
und jeder einzelne Kanalmeldeabschnitt 800 aus 3 Bytes
Information besteht, können
bis zu sechzehn Informationskanäle
in ein einziges Rücktransportpaket
aufgenommen werden. Diese Aufnahme einer Vielzahl von Daten über die
Kanalqua lität
in ein einziges Paket vermindert auch die Rücktransportdaten in einem Kommunikationssystem.
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Die vorliegende Erfindung stellt
also ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Rücktransport von Daten in einem
Kommunikationssystem bereit. Die Bandbreite auf den Rücktransportverbindungen
wird signifikant verringert, indem keine Datenpakete von Basisstationen
zu einem zentralen Steuergerät übertragen
werden, die entweder schlecht oder redundant sind. Mit der vorliegenden
Erfindung wird es kostengünstiger,
für einen
größeren Prozentsatz
der Zeit in einem Modus mit weichem Umschalten zu arbeiten, wodurch
die Zuverlässigkeit
der Übertragungen
erhöht
wird. Durch Aufnahme der Qualitätsmetriken
zu einer Vielzahl von entfernten Einheiten in ein einziges Datenpaket
werden außerdem
zusätzliche Rückübertragungen
reduziert.
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Jede Basisstation berechnet eine
Qualitätsmetrik
für einen
von einer entfernten Einheit gesendeten Datenrahmen. Die Basisstation
sendet dann diese Qualitätsmetrik
zu dem zentralen Steuergerät. Gemäß der vorliegenden
Erfindung können
eine Vielzahl von Qualitätsmetriken
einer entfernten Einheit in einem Paket gesendet werden. In bestimmten
Situationen, wie zum Beispiel beim weichen Umschalten, wird die
entfernte Einheit denselben Datenrahmen zu einer Vielzahl von Basisstationen
senden. Das zentrale Steuergerät
wird die Qualitätsmetriken
von allen Basisstationen sammeln, die den Datenrahmen von der entfernten
Einheit empfangen haben. Das zentrale Steuergerät bestimmt dann, welche der
Basisstationen den Datenrahmen zu dem zentralen Steuergerät senden
sollte. Das zentrale Steuergerät
kann feststellen, welcher Rahmen die beste Qualitätsmetrik hat
und verlangen, dass diese Basisstation den Datenrahmen zu dem zentralen Steuergerät sendet. Wenn
zwei oder mehr Basisstationen dieselbe Qualitätsmetrik für dieselben Daten haben, oder
wenn die Qualitätsmetriken
eine vorbestimmte Schwelle überschreiten,
kann das zentrale Steuergerät
eine bevorzugte Basisstation anweisen, die Daten zu senden, oder
kann prüfen,
welche der Basisstationen, die gute Daten haben, gerade das Segment
mit der geringsten Last hat.
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Auf diese Weise wird nicht nur die
Bandbreite des Verkehrs auf den Rücktransportverbindungen minimiert,
sondern der Verkehr wird gleichmäßiger über die
Basisstationen verteilt.
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Bei einer alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine vorbestimmte Basisstation in
dem Kommunikationssystem jeden von einer entfernten Einheit empfangenen
Rahmen zurücktransportieren.
Weitere mit der entfernten Einheit 113 in Verbindung stehende
Basisstationen werden Rahmen nur auf Anforderung durch das zentrale Steuergerät zurücktransportieren.
Auf diese Weise wird der Rücktransportverkehr
dadurch reduziert, dass nicht eine Vielzahl von Basisstationen jeden empfangenen
Rahmen zurücktransportieren
müssen,
doch wird die Genauigkeit erhöht,
indem die Übertragung
redundanter Rahmen bei Bedarf erleichtert wird.
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Diese Erfindung wurde nun an bestimmten Beispielen
derselben beschrieben, doch soll sie nicht auf die obige Beschreibung
beschränkt
sein, sondern nur auf das in den nun folgenden Ansprüchen dargelegte
Maß.