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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Empfangssystem entsprechend den Merkmalen
des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Es
ist bekannt, dass die Empfangsqualität einer in oder an einem Kraftfahrzeug
angebrachten Antenne außer
durch die örtliche,
z. T. von der Topographie des Geländes abhängige Feldstärke des
gerade empfangenen Senders auch durch von dem Fahrzeug selbst ausgehende
Einflüsse,
wie z. B. das Ein- und Ausschalten bestimmter Steuergeräte, die
Besetzung des Fahrzeugs, den Öffnungszustand
der Scheiben, die Größe und Art
der Zuladung, den Neigungswinkel des Fahrzeugs etc., sowie durch äußere Einflüsse, wie
Temperatur, Luftfeuchtigkeit etc., bestimmt werden. Nach Maßgabe der
momentanen Gesamtheit dieser Bedingungen kann das Empfangsverhalten
einer Antenne unterschiedlich sein. Störungen infolge dieser Bedingungen
treten beispielsweise in der Form auf, dass eine Antenne keinen
ausreichenden oder einen gestörten
Pegel aufweist. Insbesondere bei Mehrantennenanordnungen mit Antennen-Diversity
kann es zu häufigen
Schaltvorgängen
eines Diversity-Moduls kommen, welche mit störenden Schaltgeräuschen verbunden
sind. In Abhängigkeit
von der Anzahl der benutzten Antennen kann dieses Problem mittels
eines Scanning Diversity, bei welchem ein Umschalten auf die nächste Antenne,
deren momentane Empfangsqualität
eines Mindeststandard aufweist, nicht hinreichend gelöst werden.
Denn es kommen u. U. viele der Antennen einer solchen Mehrantennenanordnung
aufgrund der genannten Bedingungen wegen zu erwartender Störungen zumindest
momentan nicht in Betracht.
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Mit
diesen bekannten Techniken wird somit zahlreichen, von dem Fahrzeug
ausgehenden, das Empfangsverhalten der Antennen beeinflussenden Bedingungen
nicht oder nicht hinreichend Rechnung getragen. Vor dem Hintergrund
dieser Bedingungen ist das schnelle Auffinden einer ungestörten, dekorrelierten
Antenne von großer
Bedeutung.
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Es
ist somit die Aufgabe der Erfindung, ein Empfangssystem der eingangs
bezeichneten Art mit Hinblick auf eine verbesserte Berücksichtigung
von den Betrieb des Fahrzeugs beschreibenden Parametern auszugestalten.
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Gelöst ist diese
Aufgabe bei einem solchen Empfangssystem durch die Merkmale des
Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.
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Anwendungsgebiet
ist nach den Merkmalen des Anspruchs 1 im einfachsten Fall ein Empfangssystem
mit einer für
den Empfang im FM-Bereich bestimmten Mehrantennenanordnung, welche
mit einem Empfänger
in Verbindung steht, wobei ein Diversity-Modul für die Auswahl der das jeweils
qualitativ beste Empfangssignal führenden Antenne vorgesehen
ist. Erfindungsgemäß ist eine
erste Schaltmatrix vorgesehen, welche mit einer Schnittstelle in
Verbindung steht, über
welche im weitesten Sinne solche Betriebsdaten des Fahrzeugs in
das Empfangssystem einführbar
sind, die für
das Empfangsverhalten der Antennen von Bedeutung sind, so dass anhand dieser
Daten eine Vorauswahl aus der Gruppe der insgesamt zur Verfügung stehenden
Antennen getroffen werden kann und für das Diversity-Modul Umschaltmöglichkeiten
lediglich im Umfang der auf diese Weise ausgewählten Antennen gegeben sind.
Vorausgesetzt wird hierbei, dass anhand der momentanen Betriebsdatenkonstellation
erkennbar ist, das ein Empfang über
eine bestimmte oder auch mehrere Antennen entweder gestört oder
mit einem ausreichenden Pegel nicht möglich ist. Dadurch, dass lediglich
eine Teilmenge der insgesamt vorhandenen Antennen zur Verfügung stehen,
aus denen das Diversity-Modul wenigstens eine auswählt und
zu dem Empfänger
durchschaltet, entstehen weniger durch einen Antennenwechsel verursachte
Schaltgeräusche,
so dass die Empfangsqualität
insgesamt verbessert wird.
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Das
Diversity-Modul kann zum Durchschalten lediglich einer Antenne zu
dem Empfänger
eingerichtet sein – es
kommt jedoch auch eine Zusammenfassung von zwei oder mehr Antennen
in einem Summierungspunkt in Betracht, soweit dies mit Hinblick auf
die Phasenlage der zu summierenden Signale und einen erreichbaren
Signal/Stör-Abstand
sinnvoll erscheint.
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Gemäß den Merkmalen
des Anspruchs 2 ist in die Mehrantennenanordnung des Empfangssystems
eine weitere, für
den Empfang im AM-Bereich bestimmte Gruppe von Antennen einbezogen.
Für diese
Gruppe ist eine zweite Schaltmatrix vorgesehen, welche ebenfalls
mit der genannten, der Einführung
von Betriebsdaten des Fahrzeugs dienenden Schnittstelle in Verbindung
steht. Diese zweite Schaltmatrix ist ebenfalls zur Auswahl einer
oder mehrerer der im AM-Bereich zur Verfügung stehenden Antennen eingerichtet
sowie zum Durchschalten zu dem Empfänger.
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Die
zum Einführen
von Betriebsdaten des Fahrzeugs bestimmte Schnittstelle kann nach
den Merkmalen des Anspruchs 3 zumindest zur Verbindung mit herkömmlichen
Kfz-Bussystemen, wie CAN und/oder MOST, eingerichtet sein. In Anbetracht
der Viel-zahl der sich auf das Empfangsverhalten der Antennen auswirkenden
Einflussgrößen kommt
jedoch an dieser Stelle auch ein Einführen weiterer, insbesondere
die Umgebungsbedingungen beschreibender Daten in Betracht. Ohne
Anspruch auf Vollständigkeit
seien an dieser Stelle genannt: die Geschwindigkeit des Fahrzeugs,
dessen Lenkgeschwindigkeit, die Motordrehzahl, der Öffnungszustand
des Kofferraumdeckels, die Zuladung, die über eine Personenerkennung
festgestellte Anzahl an Personen auf den Sitzen, die Temperatur,
die Luftfeuchtigkeit, der Neigungswinkel des Fahrzeugs, die Modulationsart des
Empfängers,
die Nutzung einer Telefonanlage, die GPS-Daten, das Einschalten
von Steuergeräten, z.
B. eines elektrischen Fensterhebers, einer Klimaanlage, eines beweglichen
Fahrzeugdaches, das Aufstellen von drei Sitzreihen usw. Sämtliche
dieser Daten können
erfasst und in der Schaltmatrix im Sinne einer Vorselektion der
Antennen genutzt werden.
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Die
Merkmale der Ansprüche
4 bis 6 sind auf eine beispielhafte schaltungstechnische Umsetzung des
Konzepts einer Vorselektion von Antennen der Mehrantennenanordnung
gerichtet. Die Funktion der ersten Schaltmatrix besteht hiernach
in der Ansteuerung eines der jeweiligen Antenne des FM-Bereiches eigenen
Schaltkreises zum Zweck der Ausübung
einer Auswahlfunktion, wobei im Zusammenwirken mit dem Diversity-Modul
ein Durchschalten zumindest einer Antenne zu dem Empfänger bewirkt
wird. Die Funktion der zweiten Schaltmatrix besteht in der Auswahl
wenigstens einer Antenne des AM-Bereiches und deren Durchschalten
zu dem Empfänger,
wobei die erste und die zweite Schaltmatrix diese Schaltfunktionen
in Ab hängigkeit
von den über
die genannte Schnittstelle in das Empfangssystem eingeführten Daten
des Fahrzeugs und der Umgebung ausüben.
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Gemäß den Merkmalen
des Anspruchs 7 sind in die Mehrantennenanordnung des Empfangssystems
weitere, für
die Telekommunikation bestimmte Antennen einbezogen, die über die
zweite Schaltmatrix eingeschaltet werden und von deren Sende- und
Empfangsbetrieb Einflüsse
auf das Empfangsverhalten der übrigen
Antennen ausgehen, die bei der vorstehend erwähnten Vorselektion zu berücksichtigen
sind.
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Praktisch
können
die erste und die zweite Schaltmatrix als Speicherbausteine ausgebildet
sein, in denen der Einfluss der den Betrieb des Fahrzeugs und der
Umgebung beschreibenden Parameter tabellarisch dargestellt ist – in Betracht
kommen an dieser Stelle jedoch auch Mikroprozessoren, welche eine
quantitativ genauere, insbesondere differenziertere Berücksichtigung
einzelner Parameter ermöglichen.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfigur
näher erläutert werden.
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Mit 1a, 2a, 3a,
..., na ist eine erste, für
den Empfang von Rundfunksignalen im FM-Bereich eingerichtete Gruppe Antennen
einer Mehrantennenanordnung bezeichnet, die in einem Fahrzeug eingebaut
ist und die über
einen gemeinsamen, durch ein Diversity-Modul 4 betätigbaren
Schalter 5 und einen Verstärker 6 mit einem Empfänger 7 in
Verbindung steht.
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Mit 1b, 2b ist
eine zweite für
den Empfang von Rundfunksignalen im AM-Bereich eingerichtete Gruppe
Antennen der Mehrantennenanordnung bezeichnet, die in dem Fahrzeug
eingebaut ist und die über
einen gemeinsamen Schalter 8 mit dem Empfänger 7 in
Verbindung steht.
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Mit 1c, 2c ist
schließlich
eine dritte Gruppe von Antennen bezeichnet, die über einen gemeinsamen Schalter 9 mit
einer Schnittstelle 10 in Verbindung steht, welche zum Anschluss
eines Endgerätes der
Telekommunikation, z. B. eines Telefons, Telefax usw., eingerichtet
ist. Diese Antennen werden zum Empfang und zum Senden benutzt.
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Mit 11 ist
eine erste Schaltmatrix bezeichnet, welche über Leitungen 12, 13, 14, 15 mit
unmittelbar den Antennen der genannten ersten Gruppe zugeordneten
Schaltkreisen 16, 17, 18, 19 in
Verbindung steht. Diese Schaltkreise dienen der Übertragung des über die
jeweilige Antenne 1a, 2a, 3a, ... na
empfangenen HF-Signales über
Leitungen 20, 21, 22, 23 zu
dem Schalter 5. Sie dienen ferner der Herstellung oder
der Unterbrechung einer für
diese Signale durchgängigen
Verbindung zwischen der jeweiligen Antenne und dem Schalter 5.
Die Pfeile auf den Leitungen 12 bis 15 und 20 bis 23 deuten
die Richtung der jeweiligen Informationsübertragung an.
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Das
Diversity-Modul 4 steht zur Steuerung des Schalters 5 mit
diesem über
eine Leitung 24 in Verbindung. Es steht ferner über eine
Leitung 25 mit der Schaltmatrix 11 in Verbindung.
Das Diversity-Modul 4 ist ferner in an sich bekannter Weise über eine Leitung 26 mit
dem Empfänger 7 verbunden,
welche der Übertragung
eines im Empfänger
auf die ZF-Frequenz heruntergemischten HF-Signales zwecks Auswertung
dient, wobei nach Maßgabe
des Ergebnisses dieser Auswertung in einer im folgenden noch zu beschreibenden
Weise eine Umschaltung auf eine andere Antenne oder eine Gruppe
von Antennen eingeleitet wird.
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Mit 27 ist
eine zweite Schaltmatrix bezeichnet, die über Leitungen 28, 29 mit
unmittelbar den Antennen der zweiten Gruppe zugeordneten Schaltkreisen 30, 31 in
Verbindung steht. Diese Schaltkreise 30, 31 dienen
der Übertragung
des über
die jeweilige Antenne 1b, 2b empfangenen HF-Signales über Leitungen 32, 33 zu
dem Schalter 8. Sie dienen ferner der Herstellung oder
der Unterbrechung einer für diese
Signale durchgängigen
Verbindung zwischen der jeweiligen Antenne und dem Schalter 8.
Die Pfeile auf den Leitungen 28, 29, 32, 33 deuten
die Richtung der jeweiligen Informationsübertragung an.
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Mit 24 ist
eine Schnittstelle bezeichnet, die zur Herstellung einer Verbindung
mit KFz-Bussystemen,
wie z. B. CAN (Controller Area Network), MOST (Media Oriented System
Transport) etc., eingerichtet ist. Wesentlich ist, dass über diese
Schnittstelle 24 sämtliche
Daten bzw. Informationen der Schaltmatrix 27 für den AM-Bereich
und der Schaltmatrix 11 für den FM-Bereich zugeleitet
werden, die für
die Empfangsbedingungen der Antennen der zweiten Gruppe von Bedeutung
sind. Diese Schnittstelle 34 kann auch zum Einführen weiterer,
die äußere Umgebung des
Fahrzeugs beschreibender Daten benutzt werden, soweit diese von
Bedeutung für
das Empfangsverhalten der Antennen sind.
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Die
Schaltmatrix 27 steht ferner über Leitungen 35, 36 mit
den Schaltern 9, 8 in Verbindung.
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Wesentlich
für die
Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Empfangssystems
ist, dass in Abhängigkeit
von der Gesamtheit der über
die Schnittstelle 34 eingeführten, den momentanen Betriebszustand
des Fahrzeugs beschreibenden Informationen mittels der Schaltmatrizen 11, 27 eine
Vorauswahl aus den insgesamt für
den FM- und AM-Empfang
zur Verfügung
stehenden Antennen der Mehrantennenanordnung durchgeführt wird.
Dies bedeutet, dass durch Ansteuerung der Schaltkreise 16 bis 19 und 30, 31 über die
Leitungen 12 bis 15 und 28, 29 die Antennen
mit den Schaltern 5, 8 verbunden werden, die nach
Maßgabe
der durch die genannten Informationen gesetzten Bedingungen für einen
Empfang überhaupt
infrage kommen. Praktisch kann die Ansteuerung der Schaltkreise über die
genannten Leitungen durch einen Schaltimpuls oder über ein HF-Signal
erfolgen.
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Für den FM-Empfang
und das in diesen involvierte Diversity-Modul 4 bedeutet
dies, dass eine Auswahl lediglich aus einem Teil der insgesamt für den FM-Empfang
zur Verfügung
stehenden Antennen zu treffen ist, so dass sich weniger Störungen infolge
von Schaltgeräuschen
ergeben. Ein Diversity-System nach Art eines Scanning-Diversity
ist auf diese Weise auch bei einer relativ großen Anzahl Antennen nicht überfordert.
Umgekehrt bietet eine große
Anzahl Antennen differenziertere Möglichkeiten, auf wechselnde
Empfangsbedingungen zu reagieren.
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Im
AM-Bereich, in dem ein Diversity-Betrieb infolge der nicht optimalen
Auswertung der empfangenen Signale im NF-Bereich nicht möglich ist,
kann über
die Schaltma trix 27 in Abhängigkeit lediglich von den über die
Schnittstelle 34 übertragenen
Informationen eine oder auch mehrere der vorhandenen AM-Antennen
ausgewählt
werden. Die Abwicklung des Schaltvorgangs über die Leitungen 28, 29 kann in
gleicher Weise wie diejenige über
die Leitungen 12 bis 15 erfolgen.
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Eine
Schaltfunktion erfüllt
die Schaltmatrix 27 über
die Leitung 35 auch in Verbindung mit den Antennen 1c, 2c,
welche über
die Leitungen 37, 38 und den Schalter 9 mit
der Schnittstelle 10 verbindbar sind.
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Der
funktionale Zusammenhang zwischen den über die Schnittstelle 34 in
das Empfangssystem eingeführten
Bedingungen und den von diesen abgeleiteten, das Empfangsverhalten
der einzelnen Antennen beschreibenden Einflüssen kann in den Schaltmatrizen
tabellarisch niedergelegt sein oder auch analytisch in einem Algorithmus
definiert sein, der eine gewichtete Berücksichtigung einzelner Einflussgrößen ermöglicht.
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- 1a
- Antenne
- 1b
- Antenne
- 1c
- Antenne
- 2a
- Antenne
- 2b
- Antenne
- 2c
- Antenne
- 3a
- Antenne
- na
- Antenne
- 4
- Diversity-Modul
- 5
- Schalter
- 6
- Verstärker
- 7
- Empfänger
- 8
- Schalter
- 9
- Schalter
- 10
- Schnittstelle
- 11
- Schaltmatrix
(1)
- 12
- Leitung
- 13
- Leitung
- 14
- Leitung
- 15
- Leitung
- 16
- Schaltkreis
- 17
- Schaltkreis
- 18
- Schaltkreis
- 19
- Schaltkreis
- 20
- Leitung
- 21
- Leitung
- 22
- Leitung
- 23
- Leitung
- 24
- Leitung
- 25
- Leitung
- 26
- Leitung
- 27
- Schaltmatrix
(2)
- 28
- Leitung
- 29
- Leitung
- 30
- Schaltkreis
- 31
- Schaltkreis
- 32
- Leitung
- 33
- Leitung
- 34
- Schnittstelle
- 35
- Leitung
- 36
- Leitung
- 37
- Leitung
- 38
- Leitung