CN107438953B - 用于将蜂窝无线终端设备无线耦合到外部天线结构的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于将蜂窝无线终端设备无线耦合到至少一个第一外部天线、特别是外部车载天线的系统，所述系统包括：用于无线耦合到所述蜂窝无线终端设备的天线结构的耦合结构，所述耦合结构包括至少两个连接部；以及连接单元，所述连接单元根据耦合质量将第一外部天线连接到所述耦合结构的所述至少两个连接部之一上。所述连接单元在蜂窝无线终端设备的正常通信期间和/或连续地和/或同时对两个连接部来评估蜂窝无线终端设备的天线结构与耦合结构的至少两个连接部之间的耦合质量。

Description

用于将蜂窝无线终端设备无线耦合到外部天线结构的系统
技术领域
本发明涉及一种将蜂窝无线终端设备无线耦合到具有至少一个第一外部天线的至少一个外部天线结构的系统。在这方面，根据本发明的系统特别用于将蜂窝无线终端设备耦合到外部车载天线结构。
背景技术
为了避免由车体造成的蜂窝无线信号的衰减，车辆通常配备有外部车载天线结构。它可以例如布置在车顶，且因此相较于在车辆内工作的蜂窝无线终端设备的天线结构而言具有实质上更好的发送和接收性能。
为了使蜂窝无线终端设备连接到外部车载天线结构，一些蜂窝无线终端设备配备有天线输出，其能通过相应的插入式连接而连接到车辆自身天线系统的天线电缆。但是，只有很少的较新代蜂窝无线终端设备具有这样的天线连接。这样的连接必须由人工建立，对于用户来说更不实际。
在这方面，已知用于将蜂窝无线终端设备无线耦合到外部天线结构的系统。它们通常具有用于无线耦合到蜂窝无线终端设备的天线结构的耦合结构。在这方面，该耦合结构通常布置在用于蜂窝无线终端设备的接收器的区域中，并且无线耦合到蜂窝无线终端设备的天线结构，使得无线蜂窝终端设备的发送信号能被转发到外部天线、且由外部天线接收的信号能被转发到蜂窝无线终端设备的天线结构。
在大部分已知系统中，耦合结构具有其自身的连接部，该连接部通过天线、且可选地通过用来补偿电缆损耗和耦合损耗的补偿器而连接到外部天线。例如从DE 10 2012 112266 B3、DE 10 2010 019 904 A1、DE 10 2007 039 879 A1和EP 2 011 243 B1已知相应的系统。但是，这种耦合结构不能为每种蜂窝无线终端设备都提供理想的耦合。一方面，这是因为天线通常布置在不同蜂窝无线设备的不同位置处。因此，不能针对某种特定的天线结构来优化耦合结构。如果用于蜂窝无线终端设备的接收器也不能特别地适用于各种不同的蜂窝无线终端设备类型，则蜂窝无线终端设备在接收器中的精确定位更是未知的。
因此，从DE 10 2007 044 294 B4已知一种具有多个天线且因而具有多个连接部的耦合结构。在这方面，该系统具有将这多个天线之一连接到外部天线的连接单元。在启动在蜂窝无线网络中的通信之前，连接单元就开始无线地联系蜂窝无线终端设备并指示其发送正弦信号。连接单元在这些信号的发送期间连续地测量耦合结构中各个天线的耦合度，并将耦合度存储在缓冲存储器中，从而最终将具有最佳耦合度的那个天线耦合到外部天线。一旦建立起连接，就启动无线移动网络中的通信。
但是，本发明的发明者已经意识到这样的过程不能总保证从蜂窝无线终端设备到外部天线的理想耦合。因此，本发明的目的在于提供一种改进的用于将蜂窝无线终端设备无线耦合到至少一个外部天线结构的系统。
发明内容
根据本发明的目的由根据以下第一方面和第二方面的系统来获得。
根据第一方面，本发明包括一种用于将蜂窝无线终端设备无线耦合到具有至少一个第一外部天线的外部天线结构的系统，所述系统特别是用于耦合到外部车载天线结构。在这方面，所述系统包括用于无线耦合到所述蜂窝无线终端设备的天线结构的耦合结构，其中所述耦合结构具有至少两个连接部。耦合结构在这方面特别地用于无线耦合到蜂窝无线终端设备的蜂窝无线天线结构和/或所述外部天线结构是蜂窝无线天线结构。所述系统还包括连接单元，所述连接单元根据耦合质量将所述第一外部天线连接到所述耦合结构的至少两个连接部中的一个上。在这方面，根据本发明提供为，所述连接单元在所述蜂窝无线终端设备的正常通信操作期间和/或连续地和/或同时对两个连接部评估在所述蜂窝无线终端设备的所述天线结构与所述耦合结构的所述至少两个连接部之间的耦合质量。
在这方面，本发明考虑到现代蜂窝无线终端设备、特别是智能电话的天线结构通常包括多个天线。它们例如布置在蜂窝无线终端设备附近的不同位置处。在这方面，对于所支持的诸如全球移动通信系统(GSM)、通用移动通信系统(UMTS)和/或长期演进(LTE)的蜂窝无线服务而言，可以设置相应不同的、空间上分离的天线。因此，根据蜂窝无线终端设备工作在哪种蜂窝无线服务中来使用不同的天线。还可导致不同的频率依赖性。
因此，在蜂窝无线终端设备的正常通信操作期间，即在蜂窝无线终端设备在蜂窝无线网络中通信时，根据本发明的对耦合质量的评估允许相对于现有技术中已知的启动通信之前的测试模式而言具有显著更实际的对耦合质量的评估。此外，在蜂窝无线终端设备的正常通信操作期间进行耦合质量的评估的显著优点在于，蜂窝无线终端设备不必要单独地用来发送测试信号。因此，根据本发明的连接单元能在不与蜂窝无线终端设备进行任何类型的通信的情况下进行工作，并且因此可以以实质上更简单的方式来设计连接单元。
根据本发明的对耦合质量的连续评估的优点在于，可以意识到并考虑到耦合质量的变化，其中该变化例如是由以下情况导致的：操作在不同的蜂窝无线服务或不同频率中，或蜂窝无线终端设备相对于耦合结构而言具有位移。
在这方面，根据本发明的对耦合质量的连续评估可实现为，例如在时间上连续的多个点处或在连续的时间段中进行耦合质量的评估。因此，不需要持续地进行连续评估，而是可以有选择性的或具有中断的进行连续评估。
因此，可在可能的实施例中提供为，仅当所施加的信号满足预定义的条件时、并特别地当至少一个所施加的信号超过最小信号电平阈值时，进行耦合质量的评估。
但是，在可替选的实施例中，在至少连续的一定时间段，且进一步优选地在整个操作上进行连续评估。
通过根据本发明的对两个连接部都进行连续评估，保证了在相同的外部条件下对两个连接部都进行耦合质量的评估，使得例如基于蜂窝无线协议或基于外部影响的在信号强度中的波动不会被错误地理解成改变了耦合条件。
在这方面，刚才所讨论的根据本发明第一方面三种情况中的每一种根据本发明可以自身独立使用且不需要其它两种情况。但是，特别优选地，可以组合使用这些情况中至少两种情况，且进一步地可以同时使用所有这三种情况。
在第二方面中，本发明包括一种用将蜂窝无线终端设备(10)无线耦合到具有至少一个外部天线(110)的外部天线结构(110,120)、特别是到外部车载天线结构的系统。在这方面，所述系统具有无线耦合到所述蜂窝无线终端设备(10)的天线结构(11,12,13)的耦合结构(25)，其中所述耦合结构(25)具有至少两个连接部(21，22)。在这方面，耦合结构特别地用于无线耦合到蜂窝无线终端设备的蜂窝无线天线结构和/或所述外部天线结构是蜂窝无线天线结构。所述系统还包括将所述耦合结构(25)连接到所述外部天线结构(110,120)的连接单元(90)。在这方面，根据本发明提供为，所述耦合结构(25)的所述至少两个连接部(21,22)可通过所述连接单元(90)而连接到所述外部天线结构的所述第一外部天线(110)和至少一个第二外部天线(120)。
在这方面，本发明的第二方面考虑了诸如车载天线结构的外部天线结构也可以具有两个单独的天线以及现代蜂窝无线终端设备的天线结构通常也具有多个天线。现在根据本发明的第二方面允许耦合结构的两个连接部连接到外部天线结构的这种第一和第二外部天线上。因此，可以同时使用用于蜂窝无线网络中通信的天线，从而例如提供多输入多输出(MIMO)功能。
在这方面，耦合结构的至少两个连接部优选地彼此分离地经由连接单元可连接到外部天线结构的第一外部天线和第二外部天线。第一外部天线和第二外部天线可以特别地是外部天线结构(特别是外部车载天线结构)的主天线和辅助天线。因此，从耦合结构相应的一个连接部到相应的外部天线的分开连接使得可以具有MIMO功能。在这方面，第一外部天线可以经由其中一个连接部而耦合到蜂窝无线终端设备的第一天线，且第二外部天线可以经由耦合结构的第二连接部而连接到蜂窝无线终端设备的第二天线上。
在这方面，可以彼此独立地使用本发明的第一和第二方面，且可以彼此独立地要求本发明的第一和第二方面。
在这方面，特别地可以完全独立于第二方面的使用来使用第一方面，特别是当仅有一个第一外部天线时。即便存在两个外部元件，也可以设计连接元件，使得这些天线中相应的仅一个天线连接到耦合结构的连接部之一。
以同样的方式，也可以不评估耦合质量或使用对耦合质量的评估来使用第二方面，但是该评估没必要根据第一方面来进行。
然而，在根据本发明的特别简单的实施例中，根据第二方面的连接单元可以特别简单地提供在耦合结构的第一连接部与第一外部天线之间的固定连接以及在耦合结构的第二连接部与第二外部天线之间的固定连接，且因此，根据第二方面连接单元可以例如被配置为两条分开的连接线。
但是，根据第二方面的连接单元优选地评估连接部的耦合质量，并且根据该耦合质量将第一和第二外部天线连接到耦合结构的第一和第二连接部。如上所述，耦合质量的评估没有必要根据第一方面来进行。但是，耦合质量的评估特别优选地根据第一方面来进行，即在蜂窝无线终端设备的正常通信操作期间和/或连续地和/或同时针对两个连接部。
下面将详细描述可以在根据本发明的第一方面的系统中和在根据本发明的第二方面的系统中使用的本发明的有利实施例。
可以使用具有任何所需外部天线结构的本发明。如果外部天线结构具有第一外部天线和第二外部天线，则它们可以都布置在一个组件中，例如在顶部天线中，或者可以空间上分离地布置在两个组件中，例如其中一个天线在顶部天线中而另一个天线在外部后视镜中。因此，外部天线结构可以是分布式天线结构。
还可以使用具有任何所需蜂窝无线终端设备的本发明。在这方面，蜂窝无线终端设备可以特别地是便携式蜂窝无线终端设备、特别是诸如智能电话的蜂窝电话。
大多数具有根据本发明的具有至少两个连接部的耦合结构的变型实施例是可能的。在这方面，它可以特别地是连续的耦合结构，但是也可以具有空间上分离的连接部。在这方面，在耦合结构的不同位置引入或解耦信号提供了在耦合到蜂窝无线终端设备的天线结构时的相当不同的耦合质量。在其它可能实施例中，相比而言，耦合结构具有分开的和/或空间上分离的耦合元件，每个耦合元件具有至少一个连接部。
在耦合结构的特定实施例中也可以设想许多可能的实施例。因此可以使用线型结构，例如可以是非谐振和谐振两者。例如它们可以是微带线。它们可以布置在耦合面的内部和/或耦合面的边缘。也可以设想在平面中的扩展耦合结构，例如平面双极天线或缝隙天线。诸如PIFA或patch的三维结构也是可能的。在这方面，连接到连接部的耦合结构的元件可以是空间上分离的或连续的。
根据本发明的连接单元优选地设计成使得其评估耦合结构的至少两个连接部的耦合质量，并将耦合结构中具有较好耦合质量的连接部连接到第一外部天线。如果在这过程中设置有主外部天线和辅助外部天线，则连接单元将耦合结构中具有较好耦合质量的连接部连接到主外部天线。如果在此耦合结构具有多于两个的连接部，则具有最佳耦合质量的连接部优选地连接到第一外部天线。
此外还提供为，连接单元将具有较差耦合质量的至少一个连接部连接到阻抗和/或第二外部天线。从耦合结构的连接部到阻抗的连接允许连续评估对应连接部的耦合质量。在这方面，阻抗优选地具有与第一外部天线的阻抗相同的阻抗值，特别是在20欧姆到70欧姆之间，优选地在30欧姆到60欧姆之间。到第二外部天线的连接允许针对蜂窝无线终端设备的改进的蜂窝无线连接以及MIMIO功能。此外还允许对耦合质量的进一步评估。阻抗优选地是连接单元的部件。
如果在此只有一个第一外部天线，则耦合结构中除了具有最佳耦合质量的连接部外的其它所有连接部都优选地连接到阻抗。
如果存在第二外部天线且如果耦合结构具有多于两个的连接部，则第二外部天线优选地连接到耦合结构中具有第二最佳耦合质量的连接部或连接到满足MIMO标准的连接部，该满足MIMO标准的连接部相对于耦合结构中已经连接到第一外部天线的第一连接部而言特别地提供最佳MIMO功能。从技术角度来看，具有第二最佳耦合质量的连接部没有必要为MIMO功能传送最佳性能。因此可以设想，根据连接到第一信号路径的具有最佳耦合质量的连接部，将耦合结构的连接部预定义地关联到第二外部天线。例如，该连接部可以总是具有最大空间距离的连接部(相对于相应的所关联的耦合区域)，以用作具有最佳耦合质量的连接部。该固定的关联可以通过逻辑电路或查找表的形式来实现。
根据本发明的在优选实施例中的系统的连接单元具有评估单元，其评估耦合结构的第一和第二连接部到蜂窝无线终端设备的天线结构的耦合质量并控制切换单元。切换单元根据耦合质量将第一外部天线连接到耦合结构的至少两个连接部之一上。如上所述，切换单元优选地将耦合结构中具有较好耦合质量的连接部连接到第一外部天线。如果设置有第二外部天线，则切换单元优选地将具有较差耦合质量的连接部连接到第二外部天线。如果没有提供第二外部天线，则切换单元优选地将具有较差耦合质量的连接部连接到阻抗。
连接单元可以为耦合结构的至少两个连接部的每条信号路径包括一个解耦元件。通过解耦元件，信号从相应的信号路径中解耦并被提供给评估单元。结构元件可以例如是定向耦合器或电阻耦合器。在这方面，耦合衰减优选地在10dB到20dB之间，例如15dB。在这方面，至少两个连接部的信号路径优选地从连接单元的连接部延伸到切换单元，其中耦合元件优选地布置在连接单元的连接部和切换单元之间。
评估单元优选地具有经由解耦元件而连接到信号路径的至少两个输入端。评估单元则优选地始终连接到信号路径。即便耦合结构具有多于两个的连接部，连接单元也可以为每个连接部具有单独的信号路径，和/或评估单元可以为每个连接部具有单独的输入端。单独的输入端优选地经由解耦元件而连接到相应的信号路径。
根据本发明的评估单元可以包括比较器和/或比较逻辑。在这方面，比较器可以特别地比较各个连接部的耦合质量，且根据哪个连接部具有较好的耦合质量而输出相应的切换信号到切换单元。
比较逻辑可以实现为微处理器。比较逻辑优选地包括至少一个能感测信号路径中信号电平的模拟-数字转换器。比较逻辑为此目的优选地具有连接到电平检测器的输出端的至少两个输入端。
在可能的实施例中，比较逻辑可以为每个输入端或每条信号路径包括单独的模拟-数字转换器。在可替选的实施例中，比较逻辑可以包括与多个输入端或多条信号路径关联的并交替地感测施加到那里的信号的模拟-数字转换器。但是，交替的感测优选地进行得特别之快，使得在本发明中不会同时进行对各个信号路径的耦合质量的评估，即，相较于外部干扰的时间行为而言，可以忽略时间延迟。
优选地基于多个采样的平均值处理来进行耦合质量的评估。如果使用与多个输入端或信号路径相关联的模拟-数字转换器，则优选地进行感测使得相对于间歇地接收到的第一输入端或信号路径而言，相应的多个采样进入到平均值处理中，且相对于第二输入端或信号路径而言，多个采样进入到平均值处理中。
如果使用比较逻辑，则也可以实现更复杂的切换过程，例如能防止太频繁切换的两点式切换。特别地仅当耦合质量差超过最小值时才发生切换。
优选地基于各个信号的信号电平来进行根据本发明的对耦合质量的评估。这种基于信号电平的评估允许评估单元的特别简单的设计，这是因为没有必要进行对通信信号的特别具体的评估。在这方面，评估单元优选地为每条信号路径具有一个电平检测器。在这方面，电平检测器的信号优选地被提供给比较器和/或比较逻辑，且在那里彼此进行比较。
在可能的实施例中，评估单元具有中断控制，通过该中断控制，仅仅当超过最小电平阈值时才进行耦合质量的评估。优选地当由微处理器数字化地进行耦合质量的评估时，使用这种中断控制。通过中断控制，可以降低微处理器的计算负担。
针对至少一个信号的信号电平可以特别地与最小电平阈值进行比较，其中当仅超过最小电平阈值时才由中断控制触发评估过程。针对每条信号路径的信号电平优选地与最小电平阈值进行比较，其中当超过至少一条信号路径的最小电平阈值时，由中断控制触发评估过程。用来控制终端控制的比较器可以特别地为每条信号路径而设置。
最小电平阈值可以设置在优选的实施例中。
连接单元特别是评估单元还可以被配置为使得根据蜂窝无线终端设备的发送信号来进行耦合质量的评估。
在这方面，本发明考虑了现代蜂窝无线终端设备例如具有用于LTE标准的主天线和辅助天线的情况，其中，主天线用于发送和接收两者，而辅助天线仅用于接收。因此，相较于蜂窝无线终端设备的辅助天线的耦合而言，从蜂窝无线终端设备的主天线到第一外部天线的耦合对于蜂窝无线终端设备的操作来说显得更为重要。由于根据蜂窝无线终端设备的发送信号来进行根据本发明的耦合质量的评估，因此保证了耦合结构中具有到蜂窝无线终端设备的主天线的最佳耦合的连接部能连接到第一外部天线。
一方面，这在仅具有一个第一外部天线(SISO)的操作中具有优点，这是因为在这种情况下保证了蜂窝无线终端设备的主天线连接到了具有高耦合质量的唯一外部天线上。但是，这个过程在仅具有第一外部天线和第二外部天线(MIMO)的操作中也具有优点，这是因为在这种情况下保证了蜂窝无线终端设备的主天线连接到了具有高耦合质量的主外部天线上，其中同时还建立了在蜂窝无线终端设备的第二天线和第二外部天线之间的连接。
连接单元还被配置为使得根据蜂窝无线终端设备的蜂窝无线发送信号来进行耦合质量的评估。在这方面，可以在耦合质量的评估中不考虑用于其它通信服务(例如无线局域网(WLAN)服务和/或蓝牙服务)的蜂窝无线终端设备的不同的发送信号。
在根据本发明的优选实施例中，对于耦合质量的评估不考虑特定的频率范围。
在这方面，特别不考虑WLAN的频率范围和/或蓝牙的频率范围。在这方面，本发明的发明者已经意识到，相对较强蜂窝无线终端设备的WLAN发送信号和/或蓝牙发送信号会干扰从蜂窝无线终端设备的蜂窝无线天线结构到耦合结构的耦合质量的评估，且因此其不应该被考虑在评估之中。
在本发明的另一实施例中，可以不考虑蜂窝无线信号的接收频率范围。由此保证了在评估中仅考虑蜂窝无线终端设备的发送信号。但是，由于蜂窝无线终端设备的接收信号通常显著弱于发送信号，因此，没必要为每种应用都对接收频率范围进行滤波。
在这方面，优选地从信号中滤波相应的频率范围。优选地为滤波至少一个特定的频率范围来设置至少一个相应的滤波器。它可以特别的是WLAN滤波器和/或蓝牙滤波器。在这方面，滤波器优选地与评估单元的每个输入端和/或每条信号路径相关联。在这方面，相应的滤波器可以特别地设置在耦合元件之间的信号逻辑中，或在解耦元件和电平检测器之间。在这方面，它优选地是陷波滤波器。
在本发明的优选实施例中，根据在特定时间间隔上确定的耦合质量，通过连接单元来进行切换判定。可以通过该时间间隔的大小来预定义连接单元的动态行为。如果使用根据本发明的电平检测器，则可以经由电平检测器的速度来简单地预定义时间间隔。
由于根据在时间间隔上的耦合质量的确定来进行切换判定，因此保证了在时间上运行更快的过程不会触发任何切换判定。在这方面，优选地将时间间隔选择为使得，对不是基于耦合质量的而是基于通信协议具体细节信号电平的变化不进行考虑。
在这方面，优选地在时间间隔上进行平均值处理和/或最大值处理。这种平均值处理和/或最大值处理可以例如由所使用的电平检测器的模拟设计来实现。可以特别在一定的时间常数上进行积分。但是，平均值处理和/或最大值处理也可以数字化实现。
在这方面，优选地基于在1ms到500ms之间的时间间隔上的耦合质量的评估来进行切换判定。时间间隔优选地在15ms和100ms之间。由此可以特别防止由于通信协议的信号电平的变化所导致的不想要的切换判定。相反地，连接单元仍然会非常迅速地对耦合质量中的实际变化作出反应。
在这方面，优选地将时间间隔选择为使得，其在时分复用的情况下包括蜂窝无线终端设备的发送信号和接收信号两者。由此可以保证，通常显著较强的发送信号确定连接单元的切换行为，并且接收信号对此没有任何影响。由此保证了根据蜂窝无线终端设备的发送信号来进行耦合质量的评估。
在这方面，优选地在蜂窝无线终端设备的多个突发脉冲和/或子帧和/或帧上进行耦合质量的评估。该控制例如可以在多个突发脉冲和/或子帧和/或帧上对用于此的信号进行积分。
根据本发明的系统还可以包括布置信号路径中的连接单元和第一和/或第二外部天线之间的补偿器。该补偿器用于补偿耦合损耗和在耦合结构和外部天线之间的信号线路的损耗。
如果设置有第一外部天线和第二外部天线，则补偿器优选地具有第一信号路径和第二信号路径。在这方面，信号处理和/或补偿优选地发生在第一信号路径和第二信号路径中。在这方面，发送增益优选地为从蜂窝无线终端设备到外部天线而仅发生在一条信号路径中，且优选地发生在通过连接单元连接到蜂窝无线终端设备的主天线上的信号路径中。
根据本发明的系统还包括用于蜂窝无线终端设备的支撑部和/或接收器，其中，耦合结构布置在支撑部和/或接收器的区域中。支撑部和/或接收器可以包括另外的耦合结构和/或功能元件，例如用于无线充电(wirelss power charging,WPC)或近距离通信(NFC)的功能元件。在这方面，这些功能元件对根据本发明的各个连接部的耦合质量产生影响。但是，可以通过本发明考虑到并补偿这种影响，这是因为总是那个当前具有最佳耦合质量的连接部被连接到第一外部天线。
在这方面，支撑部和/或接收器优选地被配置为使得蜂窝无线终端设备可以至少自由地布置在特定区域中。由于蜂窝无线终端设备仅需要简单地布置到支撑部和/或接收器的任何所需位置，因此，可以为用户获得特别简单的操作。在这方面，不需要特别地进行从支撑部和/或接收器到不同蜂窝无线终端设备类型的适配。根据蜂窝无线终端设备的位置和类型，可以得到从蜂窝无线终端设备的天线结构到耦合结构的不同布置。但是，这里也可以通过根据本发明的对耦合质量的评估来保证从蜂窝无线终端设备的天线结构到耦合结构进而到外部天线的良好耦合。
支撑部和/或接收器优选地具有防滑的耦合面，以防止蜂窝无线终端设备的滑动。但是，蜂窝无线终端设备相对于耦合结构的相对移动也可以由本发明进行补偿。
根据本发明的连接单元可以形成具有耦合结构的组件。该组件在这方面特别地可连接到支撑部和/或接收器，且可以特别地可安装到相应壳体之上或之内。
除了根据本发明的系统，本发明还包括用于这些系统的相应的连接单元。连接单元在这方面特别地设计成根据已经详述的根据本发明的系统。
根据本发明的第一方面，连接单元在这方面被配置为使得，其根据耦合质量将第一外部天线连接到耦合结构的至少两个连接部之一上。在这方面，连接单元在蜂窝无线终端设备的正常通信期间和/或连续地和/或同时对两个连接部来评估蜂窝无线终端设备的天线结构和耦合结构的至少两个连接部之间的耦合质量。
根据本发明的第二方面的连接单元被配置为使得，其将具有至少两个连接部的耦合结构连接到外部天线结构。在这方面，根据本发明还提供为，耦合结构的至少两个连接部通过连接单元而可连接到外部天线结构的至少一个第一外部天线和至少一个第二外部天线。在这方面，耦合结构的两个连接部优选地经由连接单元彼此分开地可连接到外部天线结构的第一外部天线和第二外部天线。
在这方面，连接单元优选地被配置成其根据以上详述的根据本发明的系统。在这方面，连接单元特别包括评估单元和切换单元。连接单元还包括与各个信号路径相关联的解耦元件。还可以设置电平检测器和/或滤波器和/或比较器和/或比较逻辑。如果连接单元被配置成其将至少一个连接部连接到阻抗，则阻抗优选地形成为是根据本发明的连接单元的一部分。
根据本发明的连接单元优选地至少具有一个第一连接部和一个第二连接部，用于连接到耦合结构的至少两个连接部。连接单元还优选地具有用于连接到第一外部天线的至少一个第三连接部。在第一实施例中，在这方面，连接单元仅具有这样的用于连接到第一外部天线的第三连接部。在第二实施例中，相比而言，连接部至少具有一个第三连接部和一个第四连接部，用于连接到至少一个第一外部天线和第二外部天线。当连接单元形成为具有耦合结构的组件时，可以特别地例如通过焊接连接来设置连接单元的第一连接部和第二连接部。相比而言，连接到第一和/或第二天线的第三和/或第四连接部优选地被配置为插入式连接，特别是相应的插座。
在本发明的可能实施例中，连接单元可形成单独的组件。它可以特别地布置在耦合结构和外部天线之间的任意所需位置。但是，连接单元可以优选地形成为具有耦合结构的组件，和/或与耦合结构一起被集成到用于蜂窝无线终端设备的支撑部和/或接收器中。为此，在耦合结构和连接单元之间的信号路径保持很短。可能的补偿器要么形成为与连接单元分离的组件，要么形成为集成在组件中。
本发明还包括独立于上述系统和连接单元的一种用于将蜂窝无线终端设备的天线结构耦合到至少一个外部天线的方法。在这方面，通过具有至少两个连接部的耦合结构来无线耦合蜂窝无线终端设备的天线结构，其中根据耦合质量将第一外部天线结构连接到耦合结构的至少两个连接部之一上。
在这方面，根据本发明的第一方面还提供为，在蜂窝无线终端设备的正常通信期间和/或连续地和/或同时对两个连接部来评估蜂窝无线终端设备的天线结构与耦合结构的至少两个连接部之间的耦合质量。
根据第二方面还提供为，耦合结构的至少两个连接部连接到外部天线结构的至少一个第一外部天线和一个第二外部天线。
在这方面，根据本发明的方法具有与上面详述的根据本发明的系统相同的优点。
优选地如同上面的详述方式那样来执行方法。此外优选地当使用上述系统和/或连接单元时，执行根据本发明的方法。
附图说明
现在将参考实施例以及附图更详细地描述本发明。
这里示出了：
图1：根据本发明的系统的第一实施例的示意图；
图2：可以经由根据本发明的系统而进行耦合的蜂窝无线终端设备的示意图；
图3：耦合结构的两个连接部根据频率的耦合质量的示意图；
图4是根据本发明的第一实施例的系统中的连接单元的第一变型的示意性电路图；
图5：示出了具有示例性信号变化的图4所示的实施例；
图6：是根据本发明的第一实施例的系统中的连接单元的第二变型的示意性电路图；
图7：是根据本发明的第一实施例的系统中的连接单元的第三变型的示意性电路图；
图8：示出了根据本发明的系统的第二实施例的示意图；
图9：是根据本发明的第二实施例的系统中的连接单元的第一变型的示意性电路图；
图10：是根据本发明的第二实施例的系统中的连接单元的第二变型的示意性电路图；
图11：是根据本发明的第二实施例的系统中的连接单元的第三变型的示意性电路图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的用于将蜂窝无线终端设备10无线耦合到第一外部蜂窝无线天线50的系统的第一实施例。该系统包括用于无线耦合到蜂窝无线终端设备10的蜂窝无线天线结构(图1中没有更详细示出)的耦合结构25。耦合结构25和外部蜂窝无线天线50之间的连接通过连接单元30进行。
在这方面，耦合结构具有连接到连接单元30的第一连接部31和第二连接部32的第一连接部21和第二连接部22。在这方面，连接单元具有连接到外部天线50的第三连接部33。在本实施例中，耦合结构25和连接单元形成一个组件。用于外部天线50的连接部33形成为用于连接天线电缆的插座。
在本实施例中，还在连接单元30的输出端33和外部天线50之间设置有补偿器40。然而，补偿器只是可选的。
在这里，外部天线50是外部车载天线。这样的外部车载天线布置在例如机动车辆顶部的区域中，并提供改进的蜂窝无线接收。在这方面，具有耦合结构25和连接单元30的根据本发明的系统提供从外部天线50到蜂窝无线终端设备10的内部天线结构的无线耦合。
在图1所示的实施例中，耦合结构具有两个空间上分离的耦合元件23和24，它们经由第一连接部21和第二连接部22连接到连接单元30。然而，可替选地，耦合结构也可以是具有布置在不同空间位置的两个单独连接部的连续耦合结构。对于耦合结构而言，多样化的配置也是可能的。例如可以使用诸如诸如微带线的线路结构。在这方面，线路结构可以是非谐振的或谐振的。线路结构可以布置在耦合面的内部区域和/或耦合面的边缘。可替代地或额外地，可在平面中使用诸如平面双极天线或缝隙天线的扩展天线结构。同样也可以使用诸如平面倒F天线(PIFA)和贴片天线的三维结构。
在这方面，耦合结构25布置在耦合面20的区域中。在这方面，天线结构特别地设置在用于蜂窝无线终端设备10的接收器或支撑部的区域中。在这方面，接收器或支撑部可以例如仅是机动车辆乘客舱中仪表盘和传动装置的区域中的水平面或接收器，在这方面，它优选地能在耦合面20的区域中的任意位置处被布置在支撑部上或发射箱中。此外，优选地也可以不为特定的蜂窝无线类型对发射箱或接收器作特定设计。但是，本实施例意味着蜂窝无线终端设备10在耦合面20上的位置可以有所不同，且根据蜂窝无线终端设备的类型和特定的布置位置而相对于耦合结构25的位置不同。并且，由于蜂窝无线终端设备的滑动或移动，蜂窝无线终端设备10在耦合面20上的位置也会在行程中发生变化。
在这方面，图2中示出了在蜂窝无线终端设备10中的一种关于蜂窝无线天线11到13的典型布置。在这方面，蜂窝无线天线11到13通常布置在蜂窝无线终端设备的背面的边缘区域或其邻近位置。在这方面，现代蜂窝无线终端设备、特别是智能电话具有多个天线结构。在这方面，为各自不同的所支持的蜂窝无线服务(例如GSM、UMTS和LTE)来设置不同的天线。此外，还能为单种蜂窝无线服务来设置多个天线。在图2所示的示例中，在这方面设置用于GSM和UMTS两者的主天线12。此外设置用于LTE的单独的主天线13。此外设置用于LTE的辅助天线11以支持LTE的MIMO功能。在这方面，通常使用用于LTE的主天线13以用于发送(上行链路)和接收(下行链路)。不同的是，辅助天线11仅用于接收(下行链路)。因此，蜂窝无线终端设备的天线相对于耦合结构的定位影响各个天线到耦合结构的耦合。
除了发现耦合结构25的两个连接部与蜂窝无线终端设备之间的耦合衰减对位置具有依赖性，还发现其对频率的依赖性。在这方面，图3中示出了对于第一连接部21和第二连接部22而言，耦合衰减K依赖于频率F的示例性变化。频率依赖性可以特别地基于以下事实：为不同的蜂窝无线服务且因此为不同的蜂窝无线频率而使用不用的天线，因此不同的天线相对于耦合元件而言具有不同的空间位置。从图3中可以看出，在这方面，在对于第一连接部21的第一、左边区域中耦合衰减较低，而在对于第二连接部22的第二、右边区域中耦合衰减较低。
取决于蜂窝无线终端设备相对于耦合结构的位置，并且取决于正在哪个频率范围内使用蜂窝无线终端设备的哪些天线，耦合结构的第一连接部和耦合结构的第二连接部可以具有到蜂窝无线终端设备的有源天线的更好耦合。
因此，根据本发明的连接单元来评估从耦合结构25的连接部21和22到蜂窝无线终端设备10的天线结构的耦合质量，并且根据耦合质量将这两个连接部中的一个连接到外部天线50。
根据本发明的第一方面，在这方面，通过比较蜂窝无线终端设备的发送信号(上行链路)的相应功率来执行对所有连接部的耦合衰减或耦合质量的连续评估。因此，在蜂窝无线终端设备的正常蜂窝无线通信操作期间，连续地且针对所有连接部同时执行评估。因此，本发明允许从连接部到外部天线的动态适配，以改变蜂窝无线终端设备10和耦合结构25之间的耦合条件。
在这方面，图4示出了具有这种功能的根据本发明的这种连接单元的可能实施例的第一变型。
图4的下部区域示意性地示出了具有两个连接部21和22的耦合结构20连接到连接单元30的连接部31和32上。外部天线50(未示出)可以连接到连接单元30的第三连接部33。在这方面，第一输入端31和第二输入端32各自通过信号路径61和62连接到切换单元67，切换单元67根据耦合质量将两条信号路径中之一、因而将耦合结构的两个连接部21和22中之一连接到第三连接部33，也就是因此连接到外部天线50。未连接到第三连接部33的另一信号路径被连接到阻抗68。
为了评估耦合质量，从信号路径中解耦相应的测量信号。为此，相应地在信号路径61和62中分别设置相应的解耦元件64和64'。在这方面，例如可以使用定向耦合器或电阻耦合器来作为解耦元件64和64'，。在这方面，可以根据应用和配置来选择耦合衰减，例如15db。
通过耦合元件解耦的测量信号分别被提供到电平检测器65和65'，通过该检测器评估相应的功率。电平检测器65和65'的输出端连接到比较器66的输入端，比较器66通过比较信号电平来确定具有较高功率且因此具有较高耦合质量的信号路径，并将相应的切换信号输出到切换单元67。然后将具有较好耦合质量的连接部连接到第三连接部33、然后再连接到外部天线50，而具有较差耦合质量的信号路径连接到阻抗68。
在本实施例中，设置具有正好两个连接部的耦合结构。然而，本发明也可以使用具有多于两个连接部的耦合结构。在这种情况下，连接单元优选地针对耦合结构的每个连接部具有一个连接部和一条对应的信号路径，且以相同的方式通过每条信号路径的功率来对耦合质量进行评估。在这方面，具有最佳耦合质量的信号路径连接到连接部33，并且所有其它连接部相应地连接到阻抗。在这方面，阻抗68优选地对应于外部天线的阻抗。
在图4中，WLAN和/或蓝牙陷波滤波器63和63'作为可选元件设置在信号路径61和62中。它们过滤掉蜂窝无线终端设备的相对较强的WLAN信号和/或蓝牙信号，使得仅针对蜂窝无线信号进行耦合质量的评估。WLAN和/或蓝牙陷波滤波器63和63'也可以布置在从解耦元件64和64'分支的测量信号路径中，而不设置在信号路径61和62中。
在这方面，根据本发明的连接单元使得针对蜂窝无线终端设备的发送信号(上行链路)来进行对耦合质量的评估。如上已经示出，当前使用用于LTE的下行链路和上行链路两者的主天线，而不同的是辅助天线仅用于下行链路。因此，对于蜂窝无线终端设备的主天线而言，较低的耦合衰减或较高的耦合质量对稳定的通信起决定性作用。由于仅通过所述主天线从蜂窝无线终端设备发送发送信号，因此在这方面可以通过这些发送信号来确定到蜂窝无线终端设备的主天线的耦合。
在这方面，蜂窝无线终端设备的发送信号通常比接收信号强，使得在连接单元具有相应较慢的时间行为时，无论如何切换判定都基于发送信号来进行。然而，可选地，也可以另外使用用于接收频率范围的滤波器，然后，将它们优选地布置在测量信号路径中的解耦元件64和64'与电平检测器65和65'之间。
在这方面，可以通过电平检测器的速度来设置连接单元的动态行为。在这方面，优选地将速度选择为，使得不考虑仅基于所用蜂窝无线协议的信号电平的变化。相反，速度应该高到使得耦合质量的实际变化能导致很快地切换到具有较好耦合质量的连接部。
参考图5来说明这方面的问题，其中详细示出了理论信号变化，其中没有电平检测器的相应时间常数。在这方面，在第一电平检测器65和比较器66之间的连接线71区域中的电平变化U_PD1和在第二电平检测器65'和比较器66之间的连接线72区域中的电平变化U_PD2表示了当蜂窝无线终端设备工作在时分复用的服务(例如GSM或时分复用LTE(TD-LTE))中时的可能的电平变化。在这方面，假定从耦合结构20的第一连接部21到用于发送的蜂窝无线终端设备的主天线的耦合质量优于第二连接部22的耦合质量。
在这方面，分别由80和81来标记信号的上行链路阶段和下行链路阶段。在这方面，与第一连接部21关联的信号U_PD1在上行链路阶段的区域中显著强于第二连接部22的相应信号U_PD2。然而，由于噪声、外部蜂窝无线信号和/或干扰的影响，会在下行链路阶段81期间呈现相反的情况，从而在区域81中信号U_PD2强于信号U_PD1。如果仅出于图5中图示的目的，使用没有在一定时间窗上对其进行评估的信号来用于切换判定，则在在第一连接部21和第二连接部22之间的上行阶段80和下行阶段81之间进行切换，如图5所示，可以从比较器66和切换单元67之间的控制线73的区域中看到相应的切换信号U_diff。
然而，应该避免在上行链路阶段和下行链路阶段之间的这种切换。这通过连接单元的相对较慢的时间行为来实现，即，连接单元不会对时分复用中的快速电平变化作出反应。连接单元特别地能在通信协议中的多个突发脉冲和/或子帧和/或帧上进行积分，且因此能独立于突发脉冲/子帧而工作。在当前的时分复用(突发脉冲在0.6ms到1ms之间，子帧在4.7ms到10ms之间)中，在这方面，可以选择范围在1ms到500ms(优选地在15ms到100ms)之间的时间常数。为此目的，因此能选择电平检测器的时间行为。
此外，比较器可以具有一定的滞后，以避免太频繁的切换。可替选地或额外地，也可以想到两点式的切换。
图6示出了可以在图1所示的实施例中使用的连接单元30的第二变型。图6所示实施例中的连接部31-33、信号路径61和62、滤波器63和63'、解耦元件64和64'、电平检测器65和65'、切换单元67、和阻抗68对应于图4和图5所示的第一变型中的情况。因此将参考以上描述的关于这些部件的设计。
但是，在图6所示的变型中，不再由比较器而是由微控制器130来评估耦合质量。使用这种微控制器允许相对于评估标准的更大的自由度。
微控制器130具有用于从信号路径61和62解耦的信号的各自输入端131和131'。为此，设置电平检测器65和65'，其输出端分别连接到微控制器130的各自输入端131或131'。
微控制器130具有至少一个模拟-数字转换器，其感测施加到输入端131和131'的信号。优选地在多个采样上进行平均值处理，优选地在2到20个、更优选地在2到8个采样中进行平均值处理。然后将平均值用于比较各个信号路径的耦合质量和用于切换单元67的相应控制。
在第一实施例变型中，对于每个信号输入端(即对于每条信号路径)，微控制器130具有单独的模拟-数字转换器。然而，在第二实施例变型中，微控制器也可以仅使用一个模拟-数字转换器来工作，该转换器交替地产生施加到多个输入端的信号的采样。因此可减少技术上的切换耗力。在各个连接部上的采样优选地在如此窄的时间间隔上产生，使得这些采样可以被认为是与外部干扰同时发生的。优选地使至少两个采样进入到用于各个连接部的平均值处理中，且在它们的记录之间在另一个不同的连接部上使用另一个采样。这也确保了同时性。
在所示的实施例中，微控制器130另外具有分别经由比较器电路134和134'控制的中断输入端133和133'。通过使用中断，可以省去对电平值的永久采样，从而因此可以降低微控制器的计算负担。为此，定义了最小电平阈值，从该阈值开始执行对耦合结构的连接部的电平评估。例如，如果蜂窝无线终端设备接收在下行链路中的数据，但在上行链路中没有流量，则从外部接收到的干扰信号不会对系统行为产生影响，这是因为这些干扰信号低于比较器阈值。
比较器134和134'分别将从电平检测器65和65'接收的信号电平与最小电平阈值进行比较，并且当超过最小电平阈值时在中断输入端133和133'触发中断。在这方面，在本实施例中，即使只触发了一个中断，也已经发生了对电平值的感测。
在本实施例中，作为比较值呈现在比较器134和134'的最小电平阈值由微控制器预先定义。由于微控制器产生最小电平阈值，因此可灵活设置最小电平阈值。在本实施例中，这通过将比较值传送给比较器134和134'的脉冲宽度调制(PWM)输出端132和132'来实现。在本实施例中，低通滤波器135和135'布置在PWM输出端132和132'与比较器134和134'的比较器输入端之间。
使用微控制器提供了灵活编程标准的可能性，以用于选择到耦合结构的最佳连接。
在可能的实施例中，可以实现滞后。为了避免当耦合结构的至少两个连接部具有相似的耦合质量时发生永久切换操作，可以预定义所需的电平差，仅从该电平差才开始执行到相应的更好连接部的切换。
此外，如上所述，在触发中断的情况下，可以在多个采样上对由模拟-数字转换器确定的值进行平均值处理，以减少干扰影响。因此，仅基于平均值来评估耦合连接部。
在图6所示的第二种变型中，比较器134和134'被设计为单独的部件。在图7所示的第三种变型中，不同的是，比较器的功能直接在微控制器140中实现。因此，图7中所示的第三变型以与上述图1所示的第二变型完全相同的方式工作。
I以下将示出根据图6或图7所示的本发明的连接单元30和方法实施例的变型的示例性系统行为：
-蜂窝无线终端设备在上行链路中发送信号，其中第一耦合连接部以例如4dB优于第二耦合连接部22。
-(至少一个)电平检测器65、65'的值超过最小电平阈值，以用于由比较器电路134、134'触发中断。
-通过微控制器130和140的一个或多个模拟-数字转换器分别在微控制器的输入端131、131'处执行电平检测器65、65'对电平值的感测。在这方面，对每个模拟-数字转换器或针对与各个连接部相关联的采样来进行平均值处理。在这方面，平均值处理可以包括1到20个之间的采样，通常为大约4个采样。现在将对两个平均值进行相互比较，以确定具有最佳耦合质量的连接部。在这方面，微控制器确定第一连接部21处的电平以4dB高于第二连接部22处电平。现将该电平差与预定义的滞后比较，即与最小所需电平差比较。
-如果电平差大于预定义的滞后，则如果连接部21不再处于激活状态，耦合连接部21将连接到输出端33。如果具有较好耦合质量的连接部21已经是激活状态，则不进行切换操作。
-现在此将中断输入端133和133'切换到激活状态。
在实现本发明第一方面的图1所示的实施例中，仅设置单个外部天线50，该外部天线50根据耦合质量经由连接单元连接到耦合结构的至少两个连接部中之一上。
相比而言，图8示出了实现本发明的第二方面的第二实施例，其中连接单元90建立起耦合结构25的第一和第二连接部21和22与第一和第二外部蜂窝无线天线110和120之间的连接。
关于耦合结构和/或接收器和/或支撑部的设计，在这方面，其以与第一实施例上述具体描述相同的方式适用于第二实施例。在这方面，与第一实施例的连接单元30相似，第二实施例的连接单元90具有连接到耦合结构25的第一连接部21的第一连接部91和连接到耦合结构的第二连接部22的第二连接部92。因此，在这个程度上，第二实施例也对应于第一实施例。
然而，第二实施例的连接单元90具有用于连接到第一外部天线110的第三连接部93和用于连接到第二外部天线120的第四连接部94。在这方面，第二实施例考虑到诸如例如汽车天线的外部天线结构也可以具有主天线和辅助天线以支持诸如LTE的蜂窝无线服务的MIMO功能。因此，第一外部天线110可以特别地是主外部天线，并且第二外部天线可以是辅助外部天线。
连接单元90被设计成使得两个外部天线110和120分别连接到耦合结构25的两个连接部21和22中的一个。为此，评估两个连接部各自的耦合质量，其中在上行链路中具有较好耦合质量的连接部与第一外部天线110连接，且耦合结构中在上行链路中具有较差耦合质量的连接部与辅助天线120连接。因此，确保了在下行链路和上行链路中都有稳定的通信，这是因为相对于蜂窝无线终端设备的主天线而言具有最小耦合衰减的相应连接部连接到了主外部天线。通过另外一个连接部的连接，即至少将蜂窝无线终端设备的辅助天线耦合到辅助外部天线的连接，能得到具有高功率的良好MIMO功能。由于耦合结构的两个连接部和智能电话中的两个MIMO天线之间的耦合(幅度和相位)不同，还可以特别地得到具有高功率的MIMO功能。
第二实施例也可以实现本发明的第一方面。在这方面，特别地，可以通过与上述详细描述的第一实施例相同的方式来进行耦合质量的评估和切换，因此在这方面可参考上述说明。
图9中示出了第二实施例的这种连接单元90的第一变型的电路图。因此，在这方面，以与第一实施例相同的方式所设置的元件具有相同的附图标记。关于这些元件，参照上述说明。
在这方面，特别地再次设置两条信号路径61和62，它们与耦合结构20的连接部21和22相关联并且通向切换单元95。提供到电平检测器65和65'的测量信号又通过解耦元件64和64'从这些信号路径中解耦。电平检测器的信号被提供到比较器66，比较器66向切换单元95输出切换信号。关于这些部件，其操作在第二实施例中与在第一实施例中相同。
相比而言，切换单元95具有与相应的信号路径61和62相关联的两个切换元件96和97，并且这两条信号路径分别建立到第三连接部93或到第四连接部94的连接，从而建立到第一外部天线110或第二外部天线120的连接。在这方面，切换元件96和97互相连接并连接到比较器66的输出，使得当第一切换元件96将第一信号路径61连接到第四连接部94时，第二切换元件97建立起第二信号路径62到第三连接部93的连接，反之亦然。这在本实施例中是通过如下来实现的：比较器66的输出经由切换线路98直接连接到第一切换元件96，而在到第二切换元件97的连接中设置逻辑反相器。
在这种情况下，通过比较信号路径中的相应功率，这里也在耦合结构的两个连接部上进行对耦合衰减的连续评估，并且因此根据耦合质量进行对连接部的动态选择。这里又使用上行链路信号以用于评估，其以与第一实施例中相同的方式完成。可选地，这里也可以在信号路径中设置WLAN和/或蓝牙陷波滤波器63，并且可选地，在测量信号线路中设置用于接收信号的滤波器。
图10和图11示出了图9中所示连接单元90的实施例的第二和第三变型，该连接单元也用在本发明的第二实施例中。关于连接部91到94、信号路径61和62、滤波器63和63'，解耦元件64和64'、具有切换元件96和97的切换单元95、以及电平检测器65和65'，根据第二和第三变型的连接单元90对应于图9所示的变型。因此关于相应的部件，可参考上述说明。
然而，与图9所示的第一变型不同，不使用比较器66来评估耦合质量和控制切换单元95，而是如图6和7所示的第一实施例的变型那样采用微控制器150和160。
关于输入端131至133和131'至133'，到电平检测器65、65'以及到比较器134、134'的连接，图10所示的第二实施例的第二变型的微控制器150对应于图6所示的第一实施例的第二变型的微控制器130。因此，在这方面可完全参考上述说明。
微控制器130和微控制器150之间的唯一区别在于：微控制器150具有两个输出端154和154'，以用于控制切换单元95的两个切换元件96和97。在这方面，在图10中第二变型中以与图9中第一变型相同的方式来控制这两个切换元件96和97。基于对耦合质量的评估，具有较好耦合质量的信号路径特别地连接到用于主天线的连接部93，且具有较差耦合质量的信号路径连接到用于辅助天线的连接部94。
这里，当如上面详述的图6中第一实施例的第二变型那样，使用平均值处理和/或滞后时，也可以进行切换判决。
图11又示出了功能上等同于图10中第二变型的第三变型，其中比较器134和134'的功能已经集成到了微控制器160中。
如图8中所详细示出，可选地能设置MIMO补偿器100。由于仅需要在一条路径中进行上行链路的功率补偿，因此根据本发明，MIMO补偿器可以而具有特别简单的结构。根据本发明，这通过以下事实而得到保证：蜂窝无线终端设备的上行链路信号总是通过连接部93而连接到主外部天线110。
在这方面，本发明的第一方面的优点在于，可以使用具有小的技术构造耗力和小的功耗的简单设计的电路。在这方面，对耦合结构的所有连接部进行永久的同时的评估，且因此实现对最佳连接部的动态选择。因此，可以根据所使用的相应服务和频率范围来选择最佳的连接部。在这方面，耦合质量的评估是作为实际蜂窝无线网络中通信的一部分来进行的，从而不需要上游测试模式以及连接单元和蜂窝无线终端设备之间的通信。此外，关于蜂窝无线终端设备相对于耦合结构的定位而言，还提高了位置和方向的独立性。
如果根据本发明的第二方面设置了一个主外部天线和一个辅助外部天线，则耦合结构的两个连接部和无线蜂窝终端设备中的两个MIMO天线之间的不同耦合(幅度和相位)以及与主外部天线和辅助外部天线的分别连接会产生具有高功率的MIMO功能。
如果这里也使用第一方面，则同样通过动态选择确保了能动态地选择到蜂窝无线终端设备的主天线具有最佳耦合的连接部，并使该连接部连接到车辆的外部天线，其中所述主天线具有上行链路功能和下行链路功能。
此外，可选设置的MIMO补偿器可以具有特别简单的结构。

Claims (55)

1.一种用于将蜂窝无线终端设备(10)无线耦合到具有至少一个第一外部天线(50)的外部天线结构的系统，
所述系统具有用于无线耦合到所述蜂窝无线终端设备(10)的天线结构(11,12,13)的耦合结构(25)，其中所述耦合结构(25)具有至少两个连接部，
所述系统还具有连接单元(30)，所述连接单元根据耦合质量将所述第一外部天线(50)连接到所述耦合结构(25)的所述至少两个连接部(21,22)中之一，
其特征在于，
其中所述连接单元(30)在所述蜂窝无线终端设备(10)的正常通信操作期间和/或连续地和/或同时对两个连接部(21,22)评估在所述蜂窝无线终端设备(10)的所述天线结构(11,12,13)与所述耦合结构(25)的所述至少两个连接部(21,22)之间的所述耦合质量，其中所述连接单元(30)将具有较差的耦合质量的至少一个连接部(21,22)连接到阻抗。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述连接单元(30)将所述耦合结构(25)的具有较好耦合质量的连接部(21,22)连接到所述第一外部天线(50)。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述连接单元(30)具有评估单元(65,65',66)，所述评估单元评估所述耦合结构(25)的第一连接部(21)和第二连接部(22)到所述蜂窝无线终端设备(10)的所述天线结构(11,12,13)的耦合质量，且控制切换单元(67)根据所述耦合质量将所述第一外部天线(50)连接到所述耦合结构(25)的所述至少两个连接部(21，22)之一。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述连接单元(30)针对所述耦合结构(25)的所述至少两个连接部(21,22)的每条信号路径(61,62)包括解耦元件(64,64')，其中通过所述解耦元件从相应的信号路径(61,62)中解耦信号并将所述信号提供给所述评估单元(65,65',66)。
5.根据权利要求3所述的系统，其中所述评估单元(65,65',66)包括比较器(66)和/或比较逻辑；和/或其中对所述耦合质量的评估是参照信号的信号电平而进行的；和/或其中所述评估单元具有中断控制，通过所述中断控制，仅当超过最小电平阈值时才评估所述耦合质量。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述连接单元(30)被配置为使得参照所述蜂窝无线终端设备的发送信号来对所述耦合质量进行评估。
7.根据权利要求3所述的系统，其中对所述耦合质量的评估不考虑特定的频率范围。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，参照在一定时间间隔上所确定的耦合质量来进行切换判定。
9.根据权利要求1所述的系统，包括布置在所述连接单元(30)和所述第一外部天线(50)之间的信号路径中的补偿器(40)。
10.根据权利要求1所述的系统，其中所述耦合结构(25)布置在用于蜂窝无线终端设备(10)的支撑部和/或接收器的区域中。
11.根据权利要求1所述的系统，其中所述外部天线结构是外部车载天线结构。
12.根据权利要求4所述的系统，其中所述评估单元(65,65',66)具有经由所述解耦元件(64,64')而连接到所述信号路径(61,62)的至少两个输入端。
13.根据权利要求5所述的系统，其中所述评估单元(65,65',66)针对每条信号路径包括电平检测器(65,65')。
14.根据权利要求5所述的系统，其中所述最小电平阈值是可设置的。
15.根据权利要求6所述的系统，其中所述发送信号是蜂窝无线发送信号。
16.根据权利要求7所述的系统，其中所述特定的频率范围包括无线局域网(WLAN)的频率范围和/或接收频率范围。
17.根据权利要求7所述的系统，其中设置至少一个相应的滤波器(63,63')。
18.根据权利要求17所述的系统，其中所述滤波器(63,63')还与所述评估单元(65,65',66)的每个输入端相关联。
19.根据权利要求8所述的系统，其中，
在所述时间间隔内进行平均值处理和/或最大值处理；和/或
参照在1ms到500ms的时间间隔内所评估的耦合质量来进行切换判定；和/或
所述时间间隔包括在时分复用情况下的发送信号(80)和接收信号(81)两者。
20.根据权利要求19所述的系统，其中参照在15ms到100ms的时间间隔内所评估的耦合质量来进行切换判定。
21.根据权利要求19所述的系统，其中在所述时间间隔包括在时分复用情况下的发送信号(80)和接收信号(81)两者的情况下，所述连接单元(30)在所述信号的多个突发脉冲和/或子帧和/或帧上评估所述耦合质量。
22.根据权利要求21所述的系统，其中所述连接单元(30)针对所述多个突发脉冲和/或子帧和/或帧来对所述信号进行积分。
23.根据权利要求10所述的系统，其中在所述支撑部和/或接收器的区域中设置另外的耦合结构和/或功能元件，和/或其中所述蜂窝无线终端设备(10)能够至少在某一特定区域(20)内自由布置。
24.一种用于根据权利要求1至23中任一项所述的系统的连接单元(30)，具有用于连接到所述耦合结构(25)的所述至少两个连接部(21,22)的至少一个第一连接部和至少一个第二连接部(31,32)以及用于连接到所述第一外部天线(50)的至少一个第三连接部(33)，所述连接单元(30)根据耦合质量将所述第一外部天线(50)连接到所述耦合结构(25)的所述至少两个连接部(21,22)中之一，其中所述连接单元(30)在所述蜂窝无线终端设备(10)的正常通信操作期间和/或连续地和/或同时对两个连接部(21,22)评估在所述蜂窝无线终端设备(10)的所述天线结构(11,12,13)与所述耦合结构(25)的所述至少两个连接部(21,22)之间的所述耦合质量，其中所述连接单元(30)将具有较差的耦合质量的至少一个连接部(21,22)连接到阻抗。
25.根据权利要求24所述的连接单元(30)，其中所述连接单元(30)形成为单独的组件或形成为具有所述耦合结构(25)的组件。
26.一种用于将蜂窝无线终端设备(10)的天线结构(11,12,13)耦合到至少一个第一外部天线(50)的方法，所述方法使用根据权利要求1至23中任一项所述的系统或使用根据权利要求24或25所述的连接单元(30)，
其中通过具有至少两个连接部(21,22)的耦合结构(25)来进行到所述蜂窝无线终端设备(10)的所述天线结构(11,12,13)的无线耦合；
且其中根据所述耦合质量将所述第一外部天线(50)连接到所述耦合结构(25)的所述至少两个连接部(21,22)中之一上，
其特征在于，
在所述蜂窝无线终端设备(10)的正常通信操作期间和/或连续地和/或同时对两个连接部(21,22)评估在所述蜂窝无线终端设备(10)的所述天线结构(11,12,13)与所述耦合结构(25)的所述至少两个连接部(21,22)之间的耦合质量，其中所述连接单元(30)将具有较差的耦合质量的至少一个连接部(21,22)连接到阻抗。
27.一种用于将蜂窝无线终端设备(10)无线耦合到具有至少一个第一外部天线(110)的外部天线结构(110,120)的系统，
所述系统具有用于无线耦合到所述蜂窝无线终端设备(10)的天线结构(11,12,13)的耦合结构(25)，其中所述耦合结构(25)具有至少两个连接部(21,22)；
所述系统还具有将所述耦合结构(25)连接到所述外部天线结构(110,120)的连接单元(90)，
其特征在于，
所述耦合结构(25)的所述至少两个连接部(21,22)可通过所述连接单元(90)而连接到所述外部天线结构的所述第一外部天线(110)和至少一个第二外部天线(120)，
其中，所述耦合结构(25)的所述至少两个连接部(21,22)能够经由所述连接单元(90)彼此单独地连接到所述外部天线结构的所述第一外部天线(110)和所述第二外部天线(120)，并且所述连接单元评估所述连接部的耦合质量，并且根据所述耦合质量将所述第一外部天线和所述第二外部天线连接到所述耦合结构的第一连接部和第二连接部。
28.根据权利要求27所述的系统，其中所述连接单元在所述蜂窝无线终端设备(10)的正常通信操作期间和/或连续地和/或同时对所有连接部评估所述连接部的耦合质量。
29.根据权利要求27所述的系统，其中所述连接单元(90)将所述耦合结构(25)的具有较好耦合质量的连接部(21,22)连接到所述第一外部天线(110)。
30.根据权利要求27所述的系统，其中所述连接单元(90)具有评估单元(65,65',66)，所述评估单元评估所述耦合结构(25)的所述第一连接部(21)和所述第二连接部(22)到所述蜂窝无线终端设备(10)的所述天线结构(11,12,13)的耦合质量，且控制切换单元(95)根据所述耦合质量将所述第一外部天线(110)连接到所述耦合结构(25)的所述至少两个连接部(21，22)之一。
31.根据权利要求30所述的系统，其中所述连接单元(90)针对所述耦合结构(25)的所述至少两个连接部(21,22)的每条信号路径(61,62)包括解耦元件(64,64')，其中通过所述解耦元件从相应的信号路径(61,62)中解耦信号并将所述信号提供给所述评估单元(65,65',66)。
32.根据权利要求30所述的系统，其中所述评估单元(65,65',66)包括比较器(66)和/或比较逻辑；和/或其中对所述耦合质量的评估是参照信号的信号电平而进行的；和/或其中所述评估单元具有中断控制，通过所述中断控制，仅当超过最小电平阈值时才评估所述耦合质量。
33.根据权利要求27所述的系统，其中，所述连接单元(90)被配置为使得参照所述蜂窝无线终端设备的发送信号来对所述耦合质量进行评估。
34.根据权利要求30所述的系统，其中对所述耦合质量的评估不考虑特定的频率范围。
35.根据权利要求27所述的系统，其中，参照在一定时间间隔上所确定的耦合质量来进行切换判定。
36.根据权利要求27所述的系统，包括布置在所述连接单元(90)和所述第一外部天线(110)和所述第二外部天线(120)之间的信号路径中的补偿器(100)。
37.根据权利要求27所述的系统，其中所述耦合结构(25)布置在用于蜂窝无线终端设备(10)的支撑部和/或接收器的区域中。
38.根据权利要求27所述的系统，其中所述外部天线结构是外部车载天线结构。
39.根据权利要求31所述的系统，其中所述评估单元(65,65',66)具有经由所述解耦元件(64,64')而连接到所述信号路径(61,62)的至少两个输入端。
40.根据权利要求32所述的系统，其中所述评估单元(65,65',66)针对每条信号路径包括电平检测器(65,65')。
41.根据权利要求32所述的系统，其中所述最小电平阈值是可设置的。
42.根据权利要求33所述的系统，其中所述发送信号是蜂窝无线发送信号。
43.根据权利要求34所述的系统，其中所述特定的频率范围包括无线局域网(WLAN)的频率范围和/或接收频率范围。
44.根据权利要求34所述的系统，其中设置至少一个相应的滤波器(63,63')。
45.根据权利要求44所述的系统，其中所述滤波器(63,63')还与所述评估单元(65,65',66)的每个输入端相关联。
46.根据权利要求35所述的系统，其中，
在所述时间间隔内进行平均值处理和/或最大值处理；和/或
参照在1ms到500ms的时间间隔内所评估的耦合质量来进行切换判定；和/或
所述时间间隔包括在时分复用情况下的发送信号(80)和接收信号(81)两者。
47.根据权利要求46所述的系统，其中参照在15ms到100ms的时间间隔内所评估的耦合质量来进行切换判定。
48.根据权利要求46所述的系统，其中在所述时间间隔包括在时分复用情况下的发送信号(80)和接收信号(81)两者的情况下，所述连接单元(90)在所述信号的多个突发脉冲和/或子帧和/或帧上评估所述耦合质量。
49.根据权利要求48所述的系统，其中所述连接单元(90)针对所述多个突发脉冲和/或子帧和/或帧来对所述信号进行积分。
50.根据权利要求36所述的系统，其中在具有第一外部天线和第二外部天线(110,120)的情况下，所述补偿器(100)具有第一信号路径和第二信号路径。
51.根据权利要求50所述的系统，其中发射增益仅发生在一条信号路径中。
52.根据权利要求37所述的系统，其中在所述支撑部和/或接收器的区域中设置另外的耦合结构和/或功能元件，和/或其中所述蜂窝无线终端设备(10)能够至少在某一特定区域(20)内自由布置。
53.一种用于根据权利要求27至52中任一项所述的系统的连接单元(90)，具有用于连接到所述耦合结构(25)的所述至少两个连接部(21,22)的至少一个第一连接部和至少一个第二连接部(91,92)以及用于连接到所述第一外部天线(100)的至少一个第三连接部(93)和用于连接到所述第二外部天线(120)的至少一个第四连接部(94)，其中所述耦合结构(25)的所述至少两个连接部(21,22)能够经由所述连接单元(90)彼此单独地连接到所述外部天线结构的所述第一外部天线(110)和所述第二外部天线(120)，并且其中所述连接单元评估所述连接部的耦合质量，并且根据所述耦合质量将所述第一外部天线和所述第二外部天线连接到所述耦合结构的第一连接部和第二连接部。
54.根据权利要求53所述的连接单元(90)，其中所述连接单元(90)形成为单独的组件或形成为具有所述耦合结构(25)的组件。
55.一种用于将蜂窝无线终端设备(10)的天线结构(11,12,13)耦合到具有至少一个第一外部天线(110)的外部天线结构(110,120)的方法，所述方法使用根据权利要求27至52中任一项所述的系统或使用根据权利要求53或54所述的连接单元(90)，
其中通过具有至少两个连接部(21,22)的耦合结构(25)来进行到所述蜂窝无线终端设备(10)的所述天线结构(11,12,13)的无线耦合；
其特征在于，
其中所述耦合结构(25)的所述至少两个连接部(21,22)连接到所述外部天线结构的至少一个第一外部天线(110)和第二外部天线(120)上，
其中，所述耦合结构(25)的所述至少两个连接部(21,22)能够经由所述连接单元(90)彼此单独地连接到所述外部天线结构的所述第一外部天线(110)和所述第二外部天线(120)，并且所述连接单元评估所述连接部的耦合质量，并且根据所述耦合质量将所述第一外部天线和所述第二外部天线连接到所述耦合结构的第一连接部和第二连接部。
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