DE102009022158A1

DE102009022158A1 - Antenneneinrichtung, insbesondere für eine Mobilfunkanlage, mit mehreren zugeordneten Funktionseinheiten

Info

Publication number: DE102009022158A1
Application number: DE102009022158A
Authority: DE
Inventors: Burkhard Mann; Johann Schmid
Original assignee: Kathrein Werke KG
Current assignee: Kathrein SE
Priority date: 2009-05-20
Filing date: 2009-05-20
Publication date: 2010-11-25
Also published as: US20120062356A1; CN102415206B; HK1165168A1; WO2010133352A1; KR20120022780A; US8981894B2; CN102415206A; EP2401891B1; ES2471542T3; KR101637239B1; EP2401891A1

Abstract

Eine verbesserte Antenneneinrichtung zeichnet sich durch folgende zusätzliche Merkmale aus: - dass jede Funktionseinheit (21, 121) über den Kommunikationsbus (23) bidirektional mit der Fernsteuereinheit (RC) kommunizieren kann, - die Konfiguration, die Steuerung und/oder die Abfrage einer oder mehrerer Funktionseinheiten (21, 121) erfolgt über den gemeinsamen Kommunikationsbus (23), - die Kommunikation zur Fernsteuereinheit (RC) übernimmt jeweils die adressierte Funktionseinheit (21, 121), und - es ist ferner ein interner Kommunikations- und/oder Signalisierungsbus (25) zum Austausch von Informationen und/oder Aktionszuständen zwischen den angeschlossenen Funktionseinheiten (21, 121) vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antenneneinrichtung, insbesondere für eine Mobilfunkanlage, mit mehreren zugeordneten Funktionseinheiten nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Mobilfunkantennen werden mehr und mehr mit fern steuerbaren oder fern abfragbaren Funktionen ausgestattet. In der Vergangenheit wurde dies durch optional extern montierbare Geräte oder Funktionsgruppen realisiert. Bekannte Anwendungen dieser Art sind die Steuerung des Down-Tilt einer Antenne, auch Remote Electrical Tilt (RET) genannt, oder die Überwachung und Steuerung eines Tower Mounted Amplifier (TMA) usw.
Funktionen neueren Datums sind die Erfassung von Antennen-Parametern wie die Azimuth-Ausrichtung, die mechanische Neigung, die Steuerung der Keulenbreite (Beamwidth), die Erfassung von Temperaturdaten, von mechanischen Lageveränderungen sowie die Erfassung der Geodaten der Antenne.
Jeder dieser Funktionen wird durch eine eigene Funktionseinheit oder eine Kombination von Funktionseinheiten realisiert. Je nach Antennenausführung werden diese Funktionseinheiten teilweise oder vollständig mit in der Antenne integriert. Dabei eröffnen sich Möglichkeiten, dass gleichartige Anforderungen an die Funktionseinheiten hinsichtlich Kommunikation, Datenverwaltung und Funktionsumfang kombiniert werden.
Aus der US 2008/0291116 A1 wie aber auch aus der US 2009/0040106 A1 sind Lösungen für die Steuerung mehrerer Funktionseinheiten in einem Gerät oder einer Antenne bekannt geworden, die jeweils einen ersten oder sog. Master-Controller umfassen, worüber in den Antenneneinheiten sog. Sub-Controller oder Slaves gesteuert werden. Der Master ist dabei mit einer entsprechenden Schnittstelle versehen, worüber eine kabelgebundene Verbindung zur externen Fernsteuereinheit besteht. Der nach außen hin, also zur Fernsteuereinheit (Remote Controller) sichtbare Master übernimmt dabei die Kommunikation mit den jeweiligen Slave-Funktionseinheiten, die in der Antenneneinrichtung untergebracht bzw. bei der Antenneneinrichtung zugeschaltet sind. Dabei kann der Master über einen antennengeräteinternen Kommunikationsbus die jeweiligen Kommandos an die jeweilige Slavefunktion weiterleiten. Die von einer Slavefunktion, also einer antenneninternen oder antennennahe untergebrachten Funktionseinheit erhaltenen Antwortsignale werden über den Master-Controller an den basisstationsseitigen Controller zurückgegeben, der auch als externe Fernsteuereinheit bezeichnet wird. Da nach außen für die externe Fernersteuereinheit nur der Master sichtbar ist, kann dieser durch einen einmaligen Adressiervorgang adressiert werden. Über Subadressen kann der Master die daran angeschlossenen individuellen Funktionseinheiten (Slaves) verwalten.
Aus der Erläuterung geht hervor, dass die Kommunikation der externen Fernsteuereinheit (Base Station Controller) mit den Slave-Einheiten (antenneninterne bzw. antennennahe Funktionseinheiten) immer über den Master-Controller erfolgt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, eine verbesserte Antenneneinrichtung zu schaffen, d. h. eine Antenne mit integrierten und/oder zugeordneten bzw. daran angeschlossenen internen Funktionseinheiten, die über eine antennenferne externe Funktionseinheit ansteuerbar sind.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung baut darauf auf, dass zwischen der externen Fernersteuereinheit (Remote Controller) und den antennennah bzw. den in der Antenne integrierten Funktionseinheiten eine Verbindung über einen direkten Kommunikationsbus eingerichtet ist, beispielsweise über eine Schnittstelle (z. B. eine RS-485-Schnittstelle) oder über ein Modem.
Die Erfindung weist eine Reihe von Vorteilen gegenüber dem Stand der Technik auf.
So lässt sich im Rahmen der Erfindung der Initialisie rungsvorgang vereinfachen, indem die Vergabe der für die Kommunikation notwendigen Adressen optimiert wird. Mit einem einzigen Adressierungsvorgang, der Zuweisung der sogenannten Basis-Adresse, werden alle Funktionseinheiten adressiert und dann über individuelle Sub-Adressen, die fest vorgegeben der Unterscheidung und Adressierung der Funktionseinheiten innerhalb der Antenneneinrichtung dienen, unter Berücksichtigung eines möglichen Offset (auf enspäter noch eingegangen wird) angesprochen. Dies ist auch für in Kette geschaltene Antenneneinrichtungen möglich.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass eine Lösung aufgezeigt wird, bei der jede Funktionseinheit direkt und gleichberechtigt durch die Fernsteuereinheit ansprechbar ist. Die Fernsteuereinheit kann direkt über eine standardisierte Kommunikationsschnittstelle auf die einzelnen Funktionseinheiten zugreifen. Es entsteht ein sogenanntes Parallelprozessing und es wird vermieden nur über den Master zuzugreifen, der sich dann als Nadelöhr erweist.
Mit dem Ziel der Erweiterbarkeit der Kommunikationsstruktur durch in Kette hinzu geschalteter weiterer einzelner Funktionseinheiten oder Antenneneinrichtungen und der Möglichkeit der Kommunikation untereinander, direkt oder über einen Interface-Modul, eröffnet sich über die Mehrfachnutzung von Funktionseinheiten die Möglichkeit Kosten zu sparen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen im Einzelnen:
1: eine schematische Ansicht einer Mobilfunk- Antennenanlage mit einer Basisstation;
2: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Antenneneinrichtung mit einer spezifischen Kommunikationsstruktur zwischen einer fernsteuerbaren Einheit und den in der Antenneneinrichtung integriert oder dazu zugeschaltet vorgesehenen Funktionseinheiten;
3: eine schematische Darstellung eines typischen Kommunikationsablaufs zwischen einer fernsteuerbaren Einheit und zwei Funktionseinheiten;
4: ein zu 2 abweichendes erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel einet Antenneneinrichtung mit einem Shared Memory-Bereich;
5: ein nochmals abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antenneneinrichtung mit Ports, die nach einer Wired-Or Verknüpfung miteinander verbunden sind sowie geschlossen und geöffnet werden können, um darüber eine Synchronisation zwischen den Funktionseinheiten abzuwickeln;
6: ein weiteres abgewandeltes Ausführungsbeispiel mit zusätzlich vorgesehenen Unter-Funktionseinheiten, die über eine Schnittstelle mit einer Funktionseinheit kommunizieren können;
7: ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer extern zuschaltbaren Funktionseinheit;
8: ein weiteres erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel, bei welchem mehrere Antenneneinrichtungen über ihren externen Kommunikationsbus zusammenschaltbar sind; und
9: ein weiteres auf 8 aufbauendes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel, bei dem die weiteren zugeschalteten Antenneneinrichtungen über den gemeinsamen externen Kommunikationsbus lediglich mit einer fernsteuerbaren Einheit kommunizieren und darüber gesteuert werden.
In 1 ist eine Anordnung einer Mobilfunkstation gezeigt. Die zugehörige Mobilfunk-Basisstation BS umfasst einen Remote Controller RC, der nachfolgend teilweise auch aus Fernsteuereinheit RC bezeichnet wird. Dieser Remote Controller übernimmt im Wesentlichen alle Basisband-Funktionen einer Basisstation. Ferner ist in 1 schematisch ein Antennenmast 3 sowie eine im oberen Bereich des Antennenmastes 3 montierte Antenneneinrichtung ANT beispielsweise mit einem oder mehreren Antennenarrays eingezeichnet.
Zwischen der Fernsteuereinheit RC und der Antenneneinrichtung ANT verlaufen im gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Leitungen, nämlich eine Hauptleitung 7, die vorzugsweise aus einem Glasfaserkabel 7' besteht. Über diese Hauptleitung 7 werden in der Regel die Sende- und Empfangssignale sowie die Steuersignale für die in der Anten neneinheit ANT untergebrachten Funktionseinheiten (oder dort zugeschalteten Funktionseinheiten) übertragen. Übertragen wird also über die Hauptleitung 7 die Nutz- und Kontrolldaten. Daneben verläuft zwischen der Fernsteuereinheit RC und der Antenne ANT auch noch eine weitere Leitung 9, über welche beispielsweise eine Gleichstromversorgung für die in oder an der Antenne ANT vorgesehenen Komponenten und Funktionseinheiten möglich ist. Anstelle eines Glasfaserkabels kann natürlich auch in der Regel für jede Polarisation ein separates Speisekabel vorgesehen sein, worüber die entsprechende Kommunikation zwischen der Fernsteuereinheit RC un der Antenne ANT verläuft und worüber auch ein Gleichspannungsanteil (DC-Anteil) übertragen und beispielsweise über eine Bias-Tee-Schaltung ein- bzw. ausgekoppelt werden kann.
Anhand von 2 ist nunmehr in schematischer Detaildarstellung ein in 1 allgemein gezeigtes Antennensystem, welches nachfolgend teilweise auch als Antenneneinrichtung bezeichnet wird, mit einem externen Kommunikationsbus 23 (Kommunikationskanal) zur Herstellung einer Verschaltung zwischen der externen Fernsteuereinheit RC und den Funktionseinheiten 21 zum einen sowie ein weiterer interner Kommunikationsbus 25 (Signalisierungskanal) zum anderen zur Signalisierung und zum Datenaustausch zwischen den Funktionseinheiten wiedergegeben.
In dieser Anordnung ist mit ANT wiederum die Antennenanordnung allgemein mit einer Vielzahl von Strahler-Elementen oder -Einrichtungen 19 gezeigt, die vorzugsweise in zwei senkrecht zueinander stehenden Polarisationsebenen strahlen. Diese können bevorzugt in einem Winkel von +45° bzw. –45° gegenüber der Horizontalen oder Vertikalen aus gerichtet sein, wie dies für Antenneneinrichtungen nach dem Stand der Technik bekannt ist. Bei der Darstellung gemäß 2 sind die vorstehend erwähnten Strahler-Elemente oder Strahler-Einrichtungen 19 nicht weiter angedeutet. In 1 können diese Strahler in schematischer Form strichliert entnommen werden, die in den beiden senkrecht zueinander stehenden Polarisationen strahlen bzw. empfangen. Es wird insoweit häufig auch von einer X-Polarisation gesprochen. Beim Ausführungsbeispiel gemäß 2 wie auch bei den folgenden Ausführungsbeispielen sind diese Strahlereinrichtungen 19 bei der bezeichneten Antenne ANT nicht weiter angedeutet.
Diese Antenneneinrichtung umfasst neben den Strahlereinrichtungen 19 eine Vielzahl von in der Antenne integrierten oder antennennah zugeschalteten Antennen-Funktionseinheiten 21, die über den erwähnten Kommunikationsbus 23 (Kommunikationskanal 23) mit der antennenfernen, üblicherweise in der sog. Basisstation untergebrachten Base Station Controller verbunden sind, der, wie erwähnt, auch als externe Fernsteuereinheit RC (Remote Controller) bezeichnet wird.
Mit anderen Worten ist im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß 2 zu entnehmen, dass sich der Kommunikationsbus 23 in einen ersten und zweiten externen Kommunikationsbus 23.1 gliedert, wobei sich der erste externe Kommunikationsbus 23.1 auf der Übertragungsstrecke zwischen der Fernsteuereinheit RC und der Antenneneinheit ANT erstreckt, und beispielsweise an einem Übergang 31 an der Antenneneinrichtung ANT in den weiteren externen Kommunikationsbus 23.2 übergeht, der innerhalb der Antenneneinrichtung ANT vorgesehen ist und dort zu den in der Anten neneinrichtung integriert untergebrachten oder dort zugeschalteten Funktionseinheiten 21 führt. Mit anderen Worten kann der basisstationsseitige externe Kommunikationsbus 23.1 direkt in den antennenseitigen externen Kommunikationsbus 23.2 übergehen, wobei an diesem Übergang 31 auch eine Schnittstelle 31' ausgebildet oder beispielsweise ein Modem vorgesehen sein kann.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind sechs interne Funktionseinheiten 21 vorgesehen, nämlich

DAD:: eine Neigungs-Einrichtung (Declination Antenna Device)
RET: eine fernsteuerbare Steuereinheit zur Einstellung des Absenkwinkels der Antenne (down-tilt-Winkels)
GLS:: ein geographischer Orts-Sensor zur Detektion der geostationären Positionen der Antenne (Geographical Location Sensor)
AAS:: eine Funktionseinheit zur Azimut-Ausrichtung der Antenne (Antenna Alignement Sensor)
TMA: ein antennenseitig montierter Antennenverstärker (Tower Mounted Amplifier)
IAD: eine Funktionseinheit zur Synchronisation und zum gegenseitigen Datenaustausch der Funktionseinheiten untereinander.

Mit anderen Worten werden bevorzugt mehrere unterschiedliche Funktionen für die Antenne, in der Regel separate Funktionseinheiten 21 oder Kombinationen von Funktionseinheiten vorgesehen. Wie erwähnt, werden je nach Antennenausführung diese Funktionseinheiten teilweise oder vollständig in der Antenne ANT integriert untergebracht oder sind antennennah zuschaltbar. Dabei eröffnet sich die Möglichkeit, dass gleichartige Anforderungen an die Funktionseinheiten hinsichtlich Kommunikation, Datenverwaltung und Funktionsumfang kombiniert werden.
Wie an sich bekannt ist, kann das Kommunikationsprotokoll zwischen der externen Fernsteuereinheit und den antennennahen Funktionseinheiten auf dem Standard der Gremien AISG und/oder 3GPP für die Steuerung der angeschlossenen Antennengeräte (Antenna Line Products ALD) basieren. Entsprechend diesen Standards ist die Kommunikation in drei Schichten eingeteilt, nämlich Layer 1, Layer 2 und Layer 7. Diese Schichten oder Layer bedeuten:

a) Layer 1: stellt die physikalische Verbindungsebene dar. Diese ist zum einen definiert für einen seriellen Bus basierend auf dem Schnittstellen-Standard RS485 und zum anderen für die Übertragung über das Feeder Cable unter Verwendung des Modulationsverfahrens On-Off-Keying. Für beide Übertragungsverfahren ist hinsichtlich Stromversorgung das Einschaltverhalten und die Leistungsaufnahme für den jeweiligen Anwendungsfall definiert.
b) Layer 2: stellt die Datenverbindungsschicht dar. Basierend auf der HDLC Spezifikation wird die Kommunikationsklasse UNC1,15,1 TWA (Two-Way-Alternativ) verwendet. Es ist definiert welche UNC Kommandos Anwendung finden, wie die für die Kommunikation notwendige Adressvergabe erfolgt und wie die HDLC-Parameter Window-Size und Infor mation-Field-Length festgelegt werden. Ein Master, in der Regel der Base Station Controller, leitet die Kommunikation ein, adressiert den jeweiligen Slave und dieser generiert den jeweiligen Antwortframe zum Master. Dies kann eine Layer 2 oder eine eine Layer 7 Kommunikation sein.
c) Layer 7: stellt die Kommandos für die jeweilige Funktionseinheit dar. Die Kommandos sind eingeteilt in allgemeine und für alle Funktionseinheiten geltende Kommandos, den Common Procedure Set, und spezifischen der jeweiligen Anwendung bzw. Funktionseinheit zugeordneten Kommandos.

Nach dem Einschalten der Stromversorgung (Power On) wird vom Base Station Controller (Fernsteuereinheit RC) ermittelt, welche Funktionseinheiten sich am gemeinsamen Bus 23 befinden und jeder Funktionseinheit 21 wird eine Kommunikationsadresse zugewiesen. Dieser Vorgang ist relativ aufwändig, da jede Funktionseinheit 21 über ein Bus-Scan Verfahren eindeutig identifizierbar sein muss, und erst dann die eigentliche Adressierung erfolgen kann. Diese Kommunikation findet auf der Ebene Layer 2 mittels XID Frames statt.
Nach der Adressierung wird die Funktionseinheit mittels dem Layer 2 Frame SNRM (Set Normal Response Mode) in den Connected State versetzt und anschließend können Layer 7 Kommandos und Antworten übertragen werden.
Wird ein Kommando auf Layer 7 übertragen, so wird dafür der I-Frame (Instruction Frame) als Befehlsfolge verwendet. Entweder kann die Funktionseinheit sofort mit einem I-Frame antworten oder je nach Funktion ist es möglich, dass für die Bearbeitung und die Bereitstellung der Layer 7 Antwort eine gewisse Zeit benötigt wird.
Der Remote Controller RC fragt zyklisch in einer Polling Loop auf Layer 2, mittels des Befehls bzw. der Abfrage RR-Frame (Receiver Ready), alle Funktionseinheiten ab. Die Funktionseinheiten können entweder ebenso mit einem RR-Frame ihre Empfangsbereitschaft signalisieren oder mit einem anstehenden I-Frame die Antwort auf ein Layer 7 Kommando abliefern. Die Beantwortung der Polling Frames signalisiert dem Base Station Controller die Kommunikationsbereitschaft, bzw. holt so anstehende Antworten ab, die auch eigenständig von der Funktionseinheit – im Fall der Alarm Signalisierung – erzeugt werden können.
Eine Reihe von Informationen, die auf Ebene Layer 7 mittels des ”Common Procedure Set” ausgetauscht werden, sind redundant in den einzelnen Funktionseinheiten verfügbar. Dies rührt daher, dass jede Funktionseinheit 21 eigenständig realisiert werden kann. Im Falle der Integration in eine Antenne ist es notwendig Vorsorge hinsichtlich Inkonsistenz dieser redundanten Daten zu treffen, da diese über mehrere Wege abfragbar und änderbar sind.
Aus der Darstellung gemäß 2 geht bereits hervor, dass an dem erwähnten antennenseitigen externen Kommunikationsbus 23.2 also dem antennenseitigen Abschnitt des gesamten externen Kommunikationsbusses 23 alle Funktionseinheiten 21 gleichberechtigt eingeschaltet sind, so dass jede Funktionseinheit 21 alle Kommandos empfangen kann und die externe Fernsteuereinheit RC direkt mit jeder Funktionseinheit 21 kommunizieren kann. Jedes Funktionsmodul 21 kann dabei die aktive Rolle übernehmen und die Kommuni kation mit der Fernsteuereinheit abwickeln.
Obgleich zur Synchronisation und zum gegenseitigen Datenaustausch grundsätzlich jede Funktionseinheit 21 dienen kann, ist hierfür in dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 bevorzugt die zusätzliche Einheit IAD vorgesehen.
Dieser Funktionseinheit IAD wird im gezeigten Ausführungsbeispiel die Aufgabe der grundsätzlichen Layer 2 Kommunikation zugeordnet. Die anwendungsbezogene Layer 7 Kommunikation wird dagegen von jeder Funktionseinheit 21 selbst übernommen. D. h., dass im Falle einer Layer 7 Kommunikation die gesamte Kommunikation von der jeweiligen Funktionseinheit selbst übernommen wird, einschließlich der Layer 2 Kommunikation (Layer 2 Frames). Über den in 2 zusätzlich vorgesehenen internen Signalisierungskanal 25, über den alle Funktionseinheiten 21 in Verbindung stehen, können die einzelnen Funktionseinheiten 21 Aktivitäten und Statusänderungen synchronisieren, Informationen von redundanten Daten austauschen etc.
Bezüglich des Funktionsaufbaus nach 2 ist eine Variante gezeigt, bei der eine Verschaltung des externen Kommunikationsbusses (Kommunikationskanals) 23 zu den einzelnen, gleichberechtigten Funktionseinheiten 21 zu ersehen ist. Jede Funktionseinheit 21 kann das Kommando der externen Fernsteuereinheit RC empfangen und kann die aktive Rolle übernehmen, um die Layer 7 Kommunikation mit der Fernsteuereinheit RC abzuwickeln.
Zur Synchronisation und zum gegenseitigen Datenaustausch sind die internen Funktionseinheiten 21 über einen Multi-Master-Kommunikationsbus (Signalisierungsbus) 25 mitein ander verschaltet, also einem internen Kommunikationsbus 25.
Die Funktionalität der generellen Layer 2 Kommunikation mit dem RC kann einer Funktionseinheit zugeordnet werden. In diesem Beispiel ist diese Funktion dem IAD zugeordnet. Das IAD übernimmt die Bearbeitung von Layer 2 Kommandos sowie auch die Aufbereitung der Layer 2 Antworten.
Die Synchronisation und Abstimmung der Zuständigkeit zur Kommandoaufbereitung Layer 2 bzw. Layer 7 zwischen IAD und einem der anderen Funktionseinheiten kann

i) zum einen über den internen Kommunikationsbus 25 (d. h. den internen Kommunikationskanal 25, der nachfolgend teilweise auch als Signalisierungsbus oder Signalisierungskanal 25 bezeichnet wird) erfolgen, und
ii) zum anderen ist dies auch über eine zeitliche Zuordnung der Antwort Aufbereitung für IAD und Funktionseinheit möglich. Bei dieser Art der zeitlichen Synchronisation wird die Layer 2 Antwort durch das IAD erst nach einem definierten Zeitintervall bereitgestellt, allerdings unter der Bedingung, dass nicht im davor liegenden Zeitintervall die Layer 7 Antwort durch eine Funktionseinheit übernommen wurde.

Die Synchronisation ist notwendig im Fall eines Layer 2 Polling des RC hinsichtlich vorliegender Layer 7 Kommandos der Funktionseinheiten.
In 3 ist ein typischer Kommunikationsablauf zwischen der Fernsteuereinheit RC zum einen und einer Funktionsein heit 21, beispielsweise in Form der Funktionseinheit RET bzw. der Funktionseinheit IAD dargestellt.
Dabei ist in 3 die Aufteilung der Layer 2 und Layer 7 Kommunikation wiedergegeben, und zwar in der zeitlichen Abfolge von oben nach unten.
In der Regel wird die Kommunikation von der Fernsteuereinheit RC mit einem I-Frame, also einem sog. Instruction Frame (Instruktionssignal) auf der Schicht ”Layer 7” eingeleitet. Über die Basis- und Sub-Adresse wird die Funktionseinheit 21, hier die Funktionseinheit RET bzw. IAD adressiert. Die RET-Funktionseinheit 21 bearbeitet das Kommando und die Bearbeitung überschreitet in diesem Falle das Antwortzeitfenster.
In diesem Fall übernimmt die Funktionseinheit IAD die für diesen Fall vorgesehene Layer 2 Antwort. Sobald die RET-Funktionseinheit 21 die Bearbeitung abgeschlossen hat und die Layer 7 Antwort aufbereitet hat, wird mit dem nächsten RR-Frame (also einem Signal, dass der Empfänger bereit ist – Receiver Ready) von der Fernsteuereinheit RC die Layer 7 Antwort von der RET-Funktionseinheit 21 übernommen.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist ferner mit dem Bezugszeichen 31 der Übergang von dem auf der Übertragungsstrecke zwischen der Fernsteuereinheit RC und der Antenneneinheit ANT vorgesehenen externen Kommunikationsbus 23.1 zum antennenseitigen externen Kommunikationsbus 23.2 dargestellt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind dabei die beiden vorstehend genannten externen Kommunikationsbusse 23.1 und 23.2 direkt miteinander verbunden, gehen also ineinander über.
Abweichend dazu kann hier aber auch am Übergang 31 eine Schnittstelle 31' vorgesehen sein, beispielsweise in Form der Schnittstellen-Standards RS-485, der für die digitale leitungsgebundene, differentielle oder auch serielle Datenübertragung geeignet ist. Möglich ist aber auch die Verwendung eines Modems etc. Auch andere Abwandlungen sind hier denkbar.
Nachfolgend wird auf das Ausführungsbeispiel gemäß 4 Bezug genommen, in welchem ein anderes Beispiel für die Realisierung des internen Signalisierungskanals 25 gezeigt ist.
4 zeigt ein Shared Memory SM zur Synchronisation und zum gegenseitigen Datenaustausch der Funktionseinheiten unter einander. Auch redundante gemeinsame Daten können in diesem Shared Memory SM abgelegt werden und über eine der Funktionseinheiten abgefragt werden. Mit anderen Worten wird also der interne Kommunikationsbus, d. h. der sog. Signalisierungsbus in diesem Fall durch das Shared Memory SM, also der Speichereinrichtung SM gebildet, der den mehreren Funktionseinheiten gemeinsam zusteht.
Das erwähnte Shared Memory SM bzw. ein Bereich davon kann zusätzlich auch zur Ablage redundanter Daten dienen, die einzelnen Funktionseinheiten 21 zugeordnet sind. Dies reduziert den gesamten Speicherbedarf und trägt zur Effizienzerhöhung insgesamt bei.
Nachfolgend wird auf das Ausführungsbeispiel gemäß 5 Bezug genommen.
5 zeigt die Verschaltung von Open Collector Ports 25a der Funktionseinheiten 21 zur Synchronisation und zum gegenseitigen Informationsaustausch der Funktionseinheiten untereinander. Den einzelnen Funktionszuständen kann je eine Open-Collector-Leitung zugeordnet werden. Durch die Open-Collector-Verschaltung entsteht je Leitung eine verdrahtete ODER Verknüpfung (Wired-Or), die in beliebiger Hinsicht genutzt werden kann, z. B. dass alle Funktionseinheiten die Zuweisung der Basis Adresse registriert haben.
Nachfolgend wird auf das Ausführungsbeispiel gemäß 6 Bezug genommen, in welchem gezeigt ist, dass die Antenne ANT auch noch über untergeordnete Funktionseinheiten, sog. Sub-Funktionseinheiten 121 verfügt. Diese Sub-Funktionseinheiten 121 sind beispielsweise einer bestimmten Funktionseinheit 21 zugeordnet. Die betreffende Funktionseinheit 21 kann z. B. über ein dieser Funktionseinheit zugeordnetes Interface 131 (Schnittstelle) die Sub-Funktionseinheiten 121 steuern und mit diesen kommunizieren. Zusätzliche derartige Sub-Funktionseinheiten 121 können auch anderen Funktionseinheiten 121 zugeordnet und über separate Schnittstellen angesteuert werden.
Anhand von 7 ist eine Antenneneinrichtung mit mehreren Funktionseinheiten und angeschalteter externer Funktionseinheit 121 gezeigt. Die externe Funktionseinheit 121 ist ebenso mit dem externen Kommunikationsbus 23, 23.2 und mit dem internen Synchronisationskanal 25 verbunden. Die entsprechenden Schnittstelleneinrichtungen 231 mit einer Schnittstelle 231' für den Kommunikationsbus 23, 23.2 sowie einer Schnittstelle 231'' für den Signalisierungs- bzw. internen Synchronisationskanal 25 sind in 7 eingezeichnet.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 7 ist lediglich eine einzige externe Funktionseinheit 121 gezeigt, beispielsweise die Funktionseinheit RET, wie sie anhand von 2 bereits beschrieben wurde. Ebenso können aber andere Funktionseinheiten oder mehrere derartige Funktionseinheiten extern angeschlossen sein.
Schließlich wird auf eine weitere abgewandelte Variante gemäß 8 Bezug genommen, welche ein Antennensystem mit in Reihe verschalteten einzelnen Antenneneinrichtungen zeigt.
Die drei Antennensysteme ANT1, ANT2 und ANT3 gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 8 sind gleich, identisch oder ähnlich aufgebaut, weisen jeweils eine in der Antenneneinheit ANT1, ANT2 bzw. ANT3 integriert untergebrachte Kommunikationsbus-Struktur 23.1 auf, die Teil des sog. ”externen Kommunikationsbusses 23” ist sowie die zugehörigen internen Funktionseinheiten 21, wie sie anhand der vorausgegangenen Ausführungsbeispiele bereits erläutert wurden.
Darüber hinaus weisen diese Antennensysteme jeweils ein Interface, also eine externe Schnittstelleneinrichtung 231 auf, worüber die einzelnen internen Kommunikationsbus-Strukturen 23 der Antennensysteme zusammengeschaltet sind bzw. zusammenschaltbar sind, d. h beliebig verkettet werden können. Von daher können auch weitere Antennensysteme hinzugeschaltet werden, so dass mit anderen Worten mehrere Antennensysteme bezüglich ihres sog. externen Kommunikationsbusses 23 in Reihe verschaltet sind. Bei einer entsprechenden Busstruktur muss aber eine Verschaltung nicht zwingend in Reihe erfolgen. Auch sich verzweigende Bus strukturen sind möglich und zulässig.
Schließlich ist in 9 dargestellt, dass alle Antennensysteme zusätzlich eine Schnittstelleneinrichtung 31' umfassen, worüber der jeweilige übertragungsstreckenseitige externe Kommunikationsbus 23.1 und der antennenseitige externe Kommunikationsbus 23.2 miteinander verbunden oder aber auch voneinander getrennt werden können. Grundsätzlich ist über die jeweilige erwähnte Schnittstelle 31' das betreffende Antennensystem mit der externen Fernsteuereinheit RC verbunden.
Der antennenseitige externe Kommunikationsbus 23.2 kann an einem oder mehreren zusätzlichen Ports (Schnittstellen 231) herausgeführt sein, so dass die Verbindung mehrerer Antenneneinheiten ANT oder auch das Anschalten einer oder mehrerer externer einzelner Funktionseinheiten 121 möglich ist (ähnlich wie in 7 dargestellt).
Während des Einschaltvorganges können an dieses Port angeschlossene Antennen oder Funktionseinheiten gegenseitig identifiziert und Adressbereiche oder ein Offset für die internen Subadressen vereinbart werden. Dies ermöglicht die Kommunikation mit gleichartigen Antennensystemen über den gleichen Kommunikationskanal unter Beibehaltung der optimierten Adressierung.
Der Kommunikationskanal zur jeweiligen externen Fernsteuereinheit ist in diesem Zeitraum deaktiviert oder es wird ”Busy” bzw. ”Not Ready” signalisiert, weil die entsprechende Verbindung zwischen der zugehörigen Fernsteuereinheit RC und der zugehörigen Antenne ANT zumindest temporär unterbrochen ist.
Die durch die Zusammenschaltung zusätzlichen Funktionsysteme ANT2, ANT3 usw. zu einem bestehenden Antennensystem ANT1 in die gemeinsame externe Kommunikationsbus-Struktur 23 eingebundenen zusätzlichen Funktionseinheiten 21 (die durch die zugeschalteten Antennensysteme ANT2, ANT3 usw. hinzugekommen sind) können beispielsweise der ersten Fernsteuereinheit RC, die zur ersten Antenneneinrichtung ANT1 gehört, als zusätzliche Funktionseinheit mitgeteilt werden, und zwar mit den jeweiligen Sub-Adress-Bereichen. Dies eröffnet die Möglichkeit, dass nur einmal vorhandene Funktionseinheiten von mehreren externen Fernsteuereinheiten genutzt werden können. Dazu ist ein Ab- und Zuschalten der externen Funktionseinheiten als auch der externen fernsteuerbaren Schnittstellen 31' bzw. 231 vorgesehen.
Der gesamte Aufbau kann so sein, dass bei mehreren zusammengeschalteten Antennensystem nach einer definierten und/oder vorgebbaren Zeit (also nach dem Power-On der Kommunikationsbus 23 zur Fernsteuereinheit bezüglich weiterer zugeschalteter Antennensysteme abgeschaltet wird und die Detektion der angeschalteten weiteren Antennesysteme beispielsweise nur über eine verbleibende Kommunikationsbus-Struktur 23 zu einer aktiv verbleibenden Fernsteuereinheit RC durchgeführt wird.
Dabei kann nach der Detektion der externen Antennensysteme auch ein Offset für den Sub-Adressbereich bezüglich der in den anderen zugeschalteten Antennensystemen integriert vorgesehenen Funktionseinheiten 21 übergeben werden, so dass über ein primäres Antennensystem mit einer zugehörigen Fernsteuereinheit RC auch die externen Funktionseinheiten 21 der zugeschalteten Antennensysteme ANT2, ANT3 mit verwaltet werden können, wie dies in 9 darge stellt ist.
Die An- und Abschaltung des externen Kommunikationsbusses kann dabei in Abhängigkeit der adressierten Sub-Adresse erfolgen. Die notwendige Adresse für die Kommunikation zwischen der Fernsteuereinheit RC kann dabei aus einer Basis-Adresse und einer internen Sub-Adresse bestehen, wobei die Basisadresse durch Vorbelegung fest vergeben ist und/oder mittels einer Hardware eingestellt werden kann, beispielsweise mittels DIP-Schalter. Auch der oben erwähnte Offset für die internen Sub-Adressen für die Funktionseinheiten der zugeschalteten Antennensysteme ANT2, ANT3 kann beispielsweise durch Vorbelegung fest vorgegeben werden.
Anhand von 8 und 9 ist gezeigt, dass die mehreren Antennensysteme ANT1 bis ANT3 über einen realen Kommunikationsbus 23 direkt miteinander verschaltet sind. Teilweise oder grundsätzlich können die einen oder mehreren zusätzlichen Antennensysteme ANT2 und ANT3 beispielsweise mit dem ersten Antennensystem ANT1 auch über eine Funkverbindung miteinander verbunden sein, so dass der externe Kommunikationsbus zum Teil auch über eine Funkstrecke mit realisiert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 2008/0291116 A1 [0005]
- US 2009/0040106 A1 [0005]

Claims

Antennensystem mit den folgenden Merkmalen: – mit einer oder mehreren Strahlereinrichtungen, mit mehreren Funktionseinheiten (21, 121) zur Überwachung, Messung und Steuerung von Parametern der Antenneneinrichtung (ANT), – wobei die Funktionseinheiten (21, 121) über einen gemeinsamen externen Kommunikationsbus (23) miteinander verbunden sind und dieser Kommunikationsbus (23) direkt oder über eine Schnittstelle (31, 31') mit einer externen Fernsteuereinheit (RC) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass jede Funktionsseinheit (21, 121) über den Kommunikationsbus (23) bidirektional mit der Fernsteuereinheit (RC) kommunizieren kann, – die Konfiguration, die Steuerung und/oder die Abfrage einer oder mehrerer Funktionseinheiten (21, 121) erfolgt über den gemeinsamen Kommunikationsbus (23), – die Kommunikation zur Fernsteuereinheit (RC) übernimmt jeweils die adressierte Funktionseinheit (21, 121), und – es ist ferner ein interner Kommunikations- und/oder Signalisierungsbus (25) zum Austausch von Informationen und/oder Aktionszuständen zwischen den angeschlossenen Funktionseinheiten (21, 121) vorgesehen.
Antenneneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass die notwendige Adresse für die Kommunikation zwischen der Fernsteuereinheit (RC) aus einer Basis-Adresse und einer internen Sub-Adresse besteht, und – dass die Zuweisung der Basisadresse durch die Fernsteuereinheit (RC) mittels eines einzigen Adressierungsvorganges für mehrere oder alle Funktionseinheiten (21, 121) wirksam ist.
Antenneneinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufgabe der Adressentgegennahme und der Bestätigung der Adresse einer beliebigen Funktionseinheit (21, IAD) zugewiesen wird.
Antenneneinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuweisung der Basisadresse durch jede Funktionseinheit (21, 121) von den anderen Funktionseinheiten (21, 121) selbstständig mitgehört und über den internen Kommunikations- und/oder Signalisierungsbus (25) quittiert wird.
Antenneneinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Information der Basisadresse über den internen Kommunikations- und/oder Signalisierungsbus (25) in anderen Funktionseinheiten (21, 121), insbesondere jeder anderen Funktionseinheit (21, 121) mitgeteilt wird.
Antenneneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sub-, Teil- oder Unter-Adressenbereich über einen Offset zu einem anderem Adressbereich hin verschiebbar ist.
Antenneneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenneneinrichtung so aufgebaut ist, dass die Funktionseinheit (21, 121), die eine Kommunikation mit der Fernsteuereinheit (RC) übernimmt, den anderen Funktionseinheiten (21, 121) die Kommunikationsbearbeitung über den internen Kommunikations- und/oder Signalisierungsbus (25) signalisiert.
Antenneneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der interne Kommunikations- und/oder Signalisierungsbus (25) einen Shared-Memory Speicherbereich (SM) umfasst oder daraus besteht.
Antenneneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der interne Kommunikations- und/oder Signalisierungsbus (25) über 1 bis N verdrahtete ”ODER”-Leitungen (45) realisiert ist und jeder Leitung (45) eine Funktion zugeordnet ist, wobei N eine ganze natürliche Zahl darstellt.
Antenneneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kommunikations- und/oder Signalisierungsbus (25) aus einem vom externen Kommunikationsbus (23; 23.1, 23.2) getrennten, nach außen nicht sichtbaren internen Multi-Master-Kommunikationsbus (25; 25.1) aufgebaut ist oder diesen umfasst.
Antenneneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der externe Kommunikationsbus (23; 23.2) aus der Antenneneinrichtung (ANT, ANT1) herausgeführt und über eine Schnittstelle (231; 231') vorzugsweise in Form eines Steckverbinders mit einer weiteren Antenneneinrichtung (ANT2, ANT3) verkettet ist.
Antenneneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationsverbindung bzw. der externe Kommunikationsbus (23) zwischen dem von der Fernsteuereinheit (RC) kommenden externen Kommunikationsbus (23; 23.1) und dem antennenseitigen externen Kommunikationsbus (23; 23.2) vorzugsweise über eine schaltbare Schnittstelle (31; 31') zuschaltbar bzw. voneinander trennbar ist.
Antenneneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Antenneneinrichtungen (ANT1, ANT2, ANT3), d. h. deren externe Kommunikationsbus-Einrichungen (23; 23.1, 23.2) über eine Funkverbindung verbunden sind.
Antenneneinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in einer definierten und/oder vorgebbaren Zeit nach der Zuschaltung der Leistungsversorgung und/oder der Inbetriebnahme der Antenne (ANT; ANT1, ANT2, ANT3) eine oder einige der bezüglich ihres externen Kommunikationsbusses (23) zusammengeschalteten Antenneneinrichtungen (ANT1, ANT2, ANT3) von der zugehörigen Fernsteuereinheit (RC) abgeschaltet ist bzw. sind und die Detektion zur Ermittlung abgeschalteter weiterer Antenneneinrichtungen (ANT; ANT1, ANT2, ANT3) erfolgt.
Antenneneinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, wobei nach der Detektion einer weiteren externen Antenneneinrichtung (ANT2, ANT3) ein Offset für den Sub-Adressbereich bezüglich der den weiteren Antenneneinrichtungen (ANT2, ANT3) vorgesehenen Funktionseinheiten (21) von einer ersten Antenneneinrichtung (ANT1) an eine weitere Antenneneinrichtung (ANT2, ANT3) übergeben wird und die externen Funktionseinheiten (21), die in den zugeschalteten externen Antenneneinrichtungen (ANT2, ANT3) integriert untergebracht oder dort zugeschaltet sind, über die der ersten Antenneneinrichtung (ANT, ANT1) zugeschalteten externen Funktionseinheit (RC) mit verwaltet werden.
Antenneneinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die An- und Abschaltung des externen Kommunikationsbusses (25) in Abhängigkeit der adressierten Sub-Adresse für die zugeschalteten Funktionseinheiten (21) der zugeschalteten Antenneneinrichtungen (ANT2, ANT3) erfolgt.
Antenneneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die notwendige Adresse für die Kommunikation zwischen der Fernsteuereinheit (RC) aus einer Basis-Adresse und einer internen Sub-Adresse besteht und die Basisadresse durch Vorbelegung fest vergeben ist.
Antenneneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die notwendige Adresse für die Kommunikation zwischen der Fernsteuereinheit aus einer Basis-Adresse und einer internen Sub-Adresse besteht, – und die Basisadresse mittels einer Hardware einstellbar ist, beispielsweise mittels DIP-Schalter.
Antenneneinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Offset für die internen Sub-Adressen durch Vorbelegung fest vergeben ist.
Antenneneinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Offset für die internen Sub-Adressen mittels einer Hardware einstellbar ist, beispielsweise mittels DIP-Schalter.
Antenneneinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass redundante Daten, die einzelnen Funktionseinheiten (21) zugeordnet sind, ebenfalls in dem Shared Memory (SM) gespeichert sind.
Antenneneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Antenneneinrichtung (ANT1, ANT2, ANT3) vorgesehene Funktionseinheiten (21), die in einer anderen Antenneneinrichtung (ANT1, ANT2, ANT3) nicht vorhanden sind, von dieser Antenneneinrichtung (ANT1, ANT2, ANT3) bzw. den zugehörigen Fernsteuereinheiten (RC) mit nutzbar sind.