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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Verringerung von in einem Empfangssignal einer Empfangsantenne durch ein Sendesignal einer räumlich eng benachbarten Sendeantenne hervorgerufenen Störungen.
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Besonders bei Anwendungen in Fahrzeugen besteht häufig die Problematik, dass Sende- und Empfangsantennen für verschiedene funkbasierte Dienste räumlich eng zueinander angeordnet sind. Dabei kann das Sendesignal einer Sendeantenne im Empfangssignal einer Empfangsantenne erheblich stören. Ein Beispiel hierfür sind eine in oder an einem Fahrzeug angeordnete Empfangsantenne für digitale Satellitenradiofrequenzen (XM, SIRIUS, SDARS = Sattelite Digital Audio Radio Services) und eine räumlich eng benachbart dazu angeordnete Sendeantenne für zum Beispiel auf WLAN oder WIMAX basierende Dienste. Dabei werden digitale Satellitenradiofrequenzen im Frequenzbereich von 2,3240 GHz bis 2,3450 GHz empfangen, WLAN b, g Kanäle senden beispielsweise im Frequenzbereich von 2,4000 GHz bis 2,4835 GHz. Sendet die Sendeantenne einer WLAN-Anordnung Daten, können die Empfangsfrequenzen eines beispielhaften SDARS-Empfängers durch Seitenbänder der WLAN-Kanäle gestört werden (zum Beispiel durch Übersteuerung eines üblicherweise sehr empfindlichen Eingangsverstärkers der SDARS-Anordnung).
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Ein voneinander unabhängiger, gleichzeitiger Betrieb beispielsweise eines SDARS-Satellitenempfängers und einer auf WLAN basierenden Datenübertragungsanordnung führt daher zu unerwünschten Störungen beim SDARS-Empfang. Ähnliche Probleme können auch bei enger räumlicher Anordnung von mehreren sich gegenseitig beeinflussenden WLAN-Antennen oder WLAN- und WIMAX-Antennen auftreten. Eine Verringerung solcher Störungen durch zum Beispiel Hochfrequenzfilterung in einem SDARS-Vorverstärker ist bei der Anwendung in Fahrzeugen aus Kostengründen und auf Grund des geringen zur Verfügung stehenden Bauraums nur eingeschränkt möglich. Eine solche Filterung würde darüber hinaus die vorgegebene Charakteristik des Eingangsverstärkers des Signalempfangspfades unerwünscht verändern.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verringerung von in einem Empfangssignal einer Empfangsantenne durch ein Sendesignal einer räumlich eng benachbarten Sendeantenne hervorgerufenen Störungen anzugeben, bei dem die genannten Nachteile vermieden werden.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 beziehungsweise durch eine Anordnung nach Anspruch 9. Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch ein Verfahren zur Verringerung von in einem Empfangssignal einer Empfangsantenne durch ein Sendesignal mit zeitlich stochastisch verteilten Sendedaten einer räumlich eng benachbarten Sendeantenne hervorgerufenen Störungen, bei dem das Aussenden des Sendesignals der Sendeantenne wiederkehrend für eine jeweilige Zeitdauer deaktiviert wird derart, dass die durch das Auftreten des Sendesignals hervorgerufenen Störungen des Empfangssignals durch eine Fehlerkorrektur für das Empfangssignal vollständig korrigiert werden.
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Die erfindungsgemäße Anordnung umfasst eine Empfangsantenne zum Empfang von Empfangssignalen, eine räumlich eng zur Empfangsantenne benachbarten Sendeantenne zur Aussendung eines Sendesignals mit zeitlich stochastisch verteilten Sendedaten, eine zur Ansteuerung der Sendeantenne mit dieser verbundene Sendeeinheit, eine mit der Empfangsantenne verbundene Empfangseinheit, eine Fehlerkorrektureinheit, und eine Steuerschaltung, wobei die Steuerschaltung das Aussenden des Sendesignals wiederkehrend jeweils für eine jeweilige Zeitdauer deaktiviert derart, dass die beim Auftreten des Sendesignals hervorgerufene Störungen des Empfangssignals durch die Fehlerkorrektureinheit für das Empfangssignal vollständig korrigiert werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren der Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Es zeigt:
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1 in einem Blockdiagramm und einem Zeitdiagramm einen ersten beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens;
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2 in einem Blockdiagramm und einem Zeitdiagramm einen zweiten beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens;
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3 in einem Blockdiagramm und einem Zeitdiagramm einen dritten beispielhaften des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
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4 in einem Blockdiagramm eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß 3.
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1 zeigt in einem Blockdiagramm und einem Zeitdiagramm einen beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens. Eine in 1 gezeigte Anordnung umfasst eine Empfangsantenne 1 und eine räumlich nahe dazu angeordnete Sendeantenne 3, eine mit der Empfangsantenne 1 verbundene Empfangseinheit 8 und eine Fehlerkorrektureinheit 14, die beispielhaft in die Empfangseinheit 8 integriert ist. Weiterhin ist in 1 eine mit der Sendeantenne 3 verbundene Sendeeinheit 7 vorgesehen, die auch als Sende- und Empfangseinheit ausgebildet sein kann, wenn die Antenne 3 auch zum Empfang von Signalen dient, sowie eine Steuerschaltung 6.
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Dabei bewirkt die Fehlerkorrektureinheit 14, dass zum Beispiel durch Störungen hervorgerufene Ausfälle beim Empfangssignal bis zu einem bestimmten Maß korrigiert werden. Dies bedeutet, dass die Empfangsausfälle einer bestimmten maximalen anteiligen Zeitdauer einer vorgegebenen Zeitdauer korrigiert werden können, wie zum Beispiel Empfangsausfälle, die anteilig für die Dauer von maximal 25% der vorgegebenen Zeitdauer auftreten.
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Erfindungsgemäß wird die üblicherweise bereits in einer Empfangseinheit wie etwa der Empfangseinheit 8 vorhandene Fehlerkorrektur 14 genutzt, wobei das Aussenden des Sendesignals in seinem Zeitverlauf so aktiviert beziehungsweise deaktiviert wird, dass die maximale Korrekturfähigkeit der Fehlerkorrektur 14 nicht überschritten wird. In einem ersten, in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird dazu durch die Steuerschaltung 6 ein Steuersignal 5 erzeugt, das das Sendesignal 2 der Sendeantenne 3 periodisch jeweils für eine bestimmte maximale anteilige Zeitdauer 9 (zum Beispiel 25%) einer vorgegebenen Zeitdauer 10 aktiviert. Dabei entspricht die bestimmte maximale anteilige Zeitdauer 9 derjenigen Zeitdauer, für die die Fehlerkorrektur 14 Empfangsausfälle des Empfangssignals der Empfangsantenne 1 gerade noch korrigieren kann. Für die verbleibende Zeitdauer 11 wird das Aussenden des Sendesignals 2 dabei deaktiviert. Das Steuersignal 5 steuert somit die Koexistenz von Sende- und Empfangsperioden und kann zum Beispiel ein entsprechend ausgebildetes pulsweitenmoduliertes Signal sein.
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Dabei können in einem Sendesignal 2 tatsächlich gesendete Daten nicht nur kontinuierlich vorliegen, sondern zum Beispiel zeitlich stochastisch verteilt auftreten, wie dies üblicherweise bei WLAN-Datenübertragungen der Fall ist. Ein Beispiel dafür ist das gesendete Datensignal einer WLAN-Datenübertragung, wie es beispielhaft durch den Verlauf der Kurve 4 in 1 dargestellt ist. Ein hoher Pegel der Kurve 4 bedeutet dabei, dass WLAN-Daten im Sendesignal 2 vorliegen, ein niedriger Pegel zeigt an, dass zu diesem Zeitpunkt keine WLAN-Daten im Sendesignal 2 vorliegen. Aus dem beschriebenen Verlauf der Kurven 4 und 5 ergibt sich der gemäß Kurve 2 dargestellte Verlauf tatsächlich gesendeter WLAN-Daten. Dies entspricht einer Pulsweitenmodulation der gesendeten WLAN Daten.
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Dabei ist zu ersehen, dass von der ersten Datenfolge der WLAN-Daten (siehe hohe Pegel Kurve 4) nur ein jeweils geringer Anteil zu Beginn (t1 bis t2) und am Ende (t3 bis t4) der Datenfolge tatsächlich gesendet wird, da das Aussenden des Sendesignals 2 über einen großen Bereich der Datenfolge deaktiviert ist (siehe Signalanteil 11 der Kurve 5 mit hohem Pegel, t2 bis t3). Demgegenüber wird von der zweiten WLAN-Datenfolge (siehe Kurve 4) ein Anteil gesendet (siehe Kurve 2, t5 bis t6), der der maximalen anteiligen Zeitdauer 9 der vorgegebenen Zeitdauer 10 entspricht (siehe Kurve 2 und zeitliches Auftreten der maximalen anteiligen Zeitdauer 9 in Kurve 5).
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Auf Grund der stochastischen zeitlichen Verteilung der WLAN-Daten im Sendesignal 2 ergibt sich also ein stark schwankender Anteil der gemäß dem Verfahren nach 1 tatsächlich gesendeten WLAN-Daten, wenn die vollständige Fehlerkorrektur des Empfangssignals der Empfangsantenne 1 sichergestellt wird. Bei der Betrachtung wird davon ausgegangen, dass das Empfangssignal der Empfangsantenne 1 ein kontinuierliches Empfangssignal ist, wie zum Beispiel das Signal eines digitalen Satellitenradios (SDARS). Bedingt durch den stark schwankenden Anteil der tatsächlich gesendeten WLAN-Daten müssen einzelne Datenpakete gemäß WLAN-Spezifikation erneut übertragen (ausgesendet) werden und die Datenübertragungsgeschwindigkeit verringert sich. Weitere, in den nachfolgenden Figuren dargestellte Ausführungsbeispiele des Verfahrens zielen darauf ab, diese Verringerung der Datenübertragungsgeschwindigkeit zu minimieren.
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Das Ausführungsbeispiel nach 2 umfasst wiederum eine Empfangsantenne 1 und eine räumlich nahe dazu angeordnete Sendeantenne 3, eine mit der Empfangsantenne 1 verbundene Empfangseinheit 8 und eine Fehlerkorrektureinheit 14, die beispielhaft in die Empfangseinheit 8 integriert ist. Weiterhin zeigt 2 eine mit der Sendeantenne 3 verbundene Sendeeinheit 7, die auch als Sende- und Empfangseinheit ausgebildet sein kann, wenn die Antenne 3 auch zum Empfang von Signalen dient, sowie eine Steuerschaltung 6.
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Zusätzlich zur Ausführungsform gemäß 1 wird einen Regelkreis bildend der Steuerschaltung 6 die Information zur Verfügung gestellt, wann im Sendesignal 2 tatsächlich Sendedaten 4 vorliegen (siehe hohe Pegel der Kurve 4 in 1 und 2). Dabei versetzt die Steuerschaltung 6 das Sendesignal 2 zum Beispiel in einen aktiven Zustand (siehe niedriger Pegel Kurve 5) der zunächst beibehalten wird, bis im Sendesignal 2 Sendedaten 4 vorliegen (Zeitpunkt t7). Ab diesem Zeitpunkt wird das Sendesignal 2 dann weiterhin für die maximale anteilige Zeitdauer 9 (t7 bis t8) im aktiven Zustand belassen und darauf folgend wird das Aussenden des Sendesignals 2 für die verbleibende Zeitdauer 11 (siehe hoher Pegel Kurve 5) der vorgegebenen Zeitdauer 10 deaktiviert, um die Bedingungen der Fehlerkorrektur 14 zu erfüllen. Im Gegensatz zur Ausführungsform gemäß 1 wird beim Verfahren gemäß 2 das tatsächliche Auftreten stochastisch verteilter Sendedaten 4 im Sendesignal 2 berücksichtigt, um eine verbesserte Datenübertragung des Sendesignals 2 zu erreichen.
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Als Alternative kann die Steuerschaltung 6 das Sendesignal 2 auch jeweils nur dann für die maximale anteilige Zeitdauer 9 aktivieren, sobald Sendedaten 4 im Sendesignal 2 vorliegen und nachfolgend das Aussenden des Sendesignals 2 für die verbleibende Zeitdauer 11 der vorgegebenen Zeitdauer 10 deaktivieren.
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3 zeigt in einem Blockdiagramm und einem Zeitdiagramm ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens mit wiederum einer Empfangsantenne 1 und einer räumlich nahe dazu angeordnete Sendeantenne 3, einer mit der Empfangsantenne 1 verbundenen Empfangseinheit 8 und einer Fehlerkorrektureinheit 14, die beispielhaft in die Empfangseinheit 8 integriert ist. Weiterhin ist eine mit der Sendeantenne 3 verbundene Sendeeinheit 7, die auch als Sende- und Empfangseinheit ausgebildet sein kann, wenn die Antenne 3 auch zum Empfang von Signalen dienen soll, sowie eine Steuerschaltung 6 vorgesehen.
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Zusätzlich zur Information, wann im Sendesignal 2 tatsächlich Sendedaten 4 vorliegen (hoher Pegel Kurve 4), wird der Steuerschaltung 6 über ein Signal 13 in dieser Ausführungsform die Information zur Verfügung gestellt, wann die mit der Empfangsantenne 1 verbundene Empfangseinheit 8 eine zu geringe Empfangsqualität und/oder Fehlerkorrektur-Reserve feststellt. Dies ist im gezeigten Beispiel zum Zeitpunkt t11 der Fall, wenn die in 3 gezeigte Kurve 13 einen durch 12 bezeichneten hohen Pegel aufweist. Dabei wird durch die Steuerschaltung 6 das Aussenden des Sendesignals 2 nach einer erfolgten Aktivierung bereits dann (Zeitpunkt t11) wieder deaktiviert, wenn die mit der Empfangsantenne 1 verbundene Empfangseinheit 8 eine zu geringe Empfangsqualität und/oder Fehlerkorrektur-Reserve (siehe 12 in Kurve 13) feststellt. Damit wird nicht nur die theoretisch mögliche Korrektur der Fehlerkorrektureinheit 14 berücksichtigt, sondern auch die tatsächliche Empfangsqualität des Signals der Empfangsantenne 1. Dabei sind in der Fehlerkorrektureinheit 14 Daten zur Fehlerkorrektur gespeichert. Im Fall von Störungen durch andere Sendesignale oder im Fall von Empfangshindernissen wie Unterführungen, Bäumen usw. werden diese Daten „aufgebraucht” und nach Beendigung der Störung wieder „aufgefüllt”. Ist das Empfangssignal für eine bestimmte Zeitdauer sehr schwach, ist dieses Auffüllen während dieser Zeitdauer nicht möglich. Beide Informationen (Empfangsqualität und Speicherstatus) werden verwendet, um die in 3 gezeigte Kurve 13 zu bilden.
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4 zeigt in einem Blockschaltbild ein Beispiel für eine Implementierung des Verfahrens zum Beispiel in oder an einem Fahrzeug. Die in 4 gezeigte Anordnung umfasst eine Empfangsantenne 1 und eine räumlich nahe dazu angeordnete Sende-/Empfangsantenne 3, eine mit der Empfangsantenne 1 verbundene SDARS-Empfangseinheit 8 mit einer Fehlerkorrektureinheit 14, die beispielhaft in die Empfangseinheit 8 integriert ist. Weiterhin ist eine mit der Sendeantenne 3 verbundene WLAN-Sende-/Empfangseinheit 7 mit Sende- und Empfangssteuerung 17, eine Signalerzeugungseinheit 18, ein Signalinvertierer 19, eine Signalerzeugungseinheit 20, eine Addiereinheit 21, ein Register 22, ein digitaler Komparator 23 sowie zwei Hochfrequenzumschalter 15 und 16 vorgesehen.
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Über den Hochfrequenzumschalter 16 wird die Sende-/Empfangsantenne 3 zum Senden mit dem Sendesignal 2 der WLAN-Sende-/Empfangseinheit 7 oder zum Empfang von Signalen mit einer in der WLAN-Sende-/Empfangseinheit 7 integrierten Empfangsanordnung verbunden, wobei in der Zeichnung der Schaltzustand gezeigt ist, in dem die Sende-/Empfangsantenne 3 zum Senden verbunden ist. Die hier der besseren Übersichtlichkeit halber gezeigte einfache Ausführungsform einer Aktivierung bzw. Deaktivierung des Sende- und/oder Empfangssignals mittels Schalter am Ausgang bzw. Eingang der WLAN-Sende-/Empfangseinheit 7 kann jedoch durch jede beliebige Art der Aktivierung bzw. Deaktivierung ersetzt werden wie beispielsweise das Versetzen in einen Ruhe- oder Idle-Modus oder gar das Abschalten entsprechender Schaltungsteile insbesondere dann auch zusätzlich zum Zwecke der Stromersparnis. Über den Hochfrequenzumschalter 15 wird die Empfangsantenne 1 jeweils für den Zeitraum von der SDARS-Empfangseinheit 8 getrennt, für den die Sende-/Empfangsantenne 3 zum Senden verbunden ist (siehe 4), so dass Störsignale der Sende-/Empfangsantenne 3 keine unerwünschte Abregelung der Empfindlichkeit eines Eingangsverstärkers der SDARS-Empfangseinheit 8 zur Folge haben können. Zum Zweck der entsprechenden Steuerung sind die Hochfrequenzumschalter 15 und 16 mit der Sende- und Empfangssteuerung 17 der WLAN-Sende-/Empfangseinheit 7 verbunden. Die Sende- und Empfangssteuerung 17 erzeugt dazu ein entsprechendes Statussignal 25, das den Sendebetrieb anzeigt.
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Dieses Statussignal 25 wird auch zur Ansteuerung der Steuerschaltung 6 verwendet. Die Steuerschaltung 6 weist die Signalerzeugungseinheit 18, den Signalinvertierer 19, die Signalerzeugungseinheit 20, die Addiereinheit 21, das Register 22 und den digitalen Komparator 23 auf. Die Steuerschaltung wird über ein Abtasttaktsignal 24 periodisch angesteuert, um das Statussignal 25 beziehungsweise die daraus gebildeten Daten zu verarbeiten. Dazu sind die Signalerzeugungseinheit 18 und die Signalerzeugungseinheit 20 mit vorgeschaltetem Signalinvertierer 19 mit dem Statussignal 25 der Sende- und Empfangssteuerung 17 verbunden.
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Zeigt das Statussignal 25 einen aktiven Sendebetrieb der Sende-/Empfangsantenne 3 der WLAN-Sende-/Empfangseinheit 7 an, wird in der Signalerzeugungseinheit 18 ein das Taktverhältnis des WLAN-Signals definierender Wert +n erzeugt und an die Addiereinheit 21 ausgegeben. Zeigt das Statussignal 25 einen nicht aktiven Sendebetrieb, also einen Empfangsbetrieb der Sende-/Empfangsantenne 3 der WLAN-Sende-/Empfangseinheit 7 an, wird die Signalerzeugungseinheit 20 durch den Signalinvertierer 19 angesteuert und gibt einen Wert –1 an die Addiereinheit 21 aus. Als drittes Eingangssignal erhält die Addiereinheit 21 den aktuell im Register 22 gespeicherten Wert. Dieser Vorgang wird für jedes Abtasttaktsignal 24 wiederholt. Dabei ist die Addiereinheit 21 so eingerichtet, dass ein Überlauf kleiner als Null und ein Überlauf größer als ein vorgegebener Maximalwert verhindert werden. Dabei gilt: ergibt sich eine Summe kleiner als Null wird die Summe auf Null gesetzt, ergibt sich eine Summe größer als der vorgegebene Maximalwert, wird die Summe auf den vorgegebenen Maximalwert des Zählers gesetzt. Das jeweilige Ergebnis der Addiereinheit 21 im jeweiligen Abtastzyklus wird im Register 22 zwischengespeichert. Das Taktverhältnis zwischen aktivem und inaktivem WLAN-Sendebetrieb ergibt sich dabei zu: WLANinaktiv/WLANaktiv = 1/(n + 1)
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Für die durch das Abtasttaktsignal 24 erzeugte Abtastfrequenz gilt dabei, dass diese größer sein muss als (2/minimale Dauer der Sendedaten). Der digitale Komparator 23 vergleicht den aktuellen Wert des Registers 22 mit dem vorgegebenen Wert 10 für das zu betrachtende Zeitintervall, auf das die prozentuale Zeitdauer für den Sendebetrieb der WLAN-Sende-/Empfangseinheit 7 bezogen ist und steuert als Ergebnis die WLAN-Sendefreigabe über das Steuersignal 5.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Empfangsantenne
- 2
- Sendesignal
- 3
- Sendeantenne
- 4
- zeitlicher Verlauf Sendedaten
- 5
- Steuersignal
- 6
- Steuerschaltung
- 7
- Sende-/Empfangseinheit
- 8
- Empfangseinheit
- 9
- Maximale anteilige Zeitdauer
- 10
- Vorgegebene Zeitdauer
- 11
- Verbleibende Zeitdauer
- 12
- Zu geringe Empfangsqualität
- 13
- Statussignal Empfangsqualität
- 14
- Fehlerkorrektureinheit
- 15
- Hochfrequenzumschalter
- 16
- Hochfrequenzumschalter
- 17
- Sende-/Empfangssteuerung
- 18
- Signalerzeugungseinheit
- 19
- Signalinvertierer
- 20
- Signalerzeugungseinheit
- 21
- Addiereinheit
- 22
- Register
- 23
- Digitaler Komparator
- 24
- Abtasttaktsignal
- 25
- Statussignal
- t
- Zeit
- tn
- Zeitpunkt n
