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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 Abhängigkeit 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 Schaltmatrix 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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Bezugszeichenliste
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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