DE102015207782A1

DE102015207782A1 - Antennenanordnung und Verfahren zum Betreiben einer Antennenanordnung

Info

Publication number: DE102015207782A1
Application number: DE102015207782.9A
Authority: DE
Inventors: Martin Opitz; Andrei Botoaca; Michael Schmeisser
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2015-04-28
Filing date: 2015-04-28
Publication date: 2016-11-03

Abstract

Ein Verfahren zum Betreiben einer Antennenanordnung mit wenigstens zwei Antennen (731, 732) und einer Umschalteinheit (72) zum Umschalten zwischen den wenigstens zwei Antennen (731, 732) zum Senden und/oder Empfangen weist das Wechseln der Antennenanordnung in einen Betriebszustand (30, 31, 32, 33, 34) auf sowie das Umschalten zwischen einer ersten Antenne (731) und einer zweiten Antenne (732), wenn für eine vorgegebene Zeitdauer keine Sende- und/oder Empfangsaktivität durchgeführt wurde und kein Wechsel der Antennenanordnung in einen anderen Betriebszustand stattgefunden hat.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung und ein Verfahren zum Betreiben einer Antennenanordnung, insbesondere ein Verfahren zum Umschalten zwischen Antennen in einem Mehrantennensystem.
Aufgrund der steigenden Vernetzung sind Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, heutzutage mit einer Vielzahl von Antennen ausgestattet. Nicht nur der Radioempfang erfolgt über im Fahrzeug vorhandene Antennen. Auch Mobilfunkgeräte (insbes. Smartphones) oder Fahrzeugschlüssel können beispielsweise mit dem Fahrzeug kommunizieren oder auch verschiedene Fahrzeuge miteinander, um nur wenige Beispiele zu nennen.
Die Funkübertragung erfolgt dabei zunehmend bei höheren Frequenzen mit entsprechend geringeren Wellenlängen (λ = c/f). Die Wellenlängen werden, insbesondere relativ zu den (gleichbleibenden) Fahrzeugabmessungen, immer kleiner, wodurch im Fahrzeug vermehrt Reflexionen und Mehrwegausbreitungen auftreten können. Damit verbunden sind Ausbreitungseffekte wie beispielsweise konstruktive/destruktive Interferenz oder Signalschwunderscheinungen (Fading). Beispielsweise bei im Fahrzeug verbauten Antennen kann dadurch das Strahlungsdiagramm beeinflusst werden. Dadurch ergibt sich eine zunehmend ungleichmäßige (anisotrope) Charakteristik der Reichweite um das Fahrzeug. Eine möglichst richtungsunabhängige (isotrope) Charakteristik der Reichweite ist jedoch wünschenswert, wobei stark winkelabhängige Einbrüche der Reichweite vermieden werden sollten.
Auch durch umstehende Fahrzeuge (z.B. auf Parkplätzen oder in Parkhäusern) oder Gebäude können Reflexionen und Mehrwegausbreitungen verursacht und die Reichweite eingeschränkt werden. Mit kleiner werdenden Wellenlängen nehmen zudem auch die Beugungseffekte ab, d.h. es können zunehmend Abschattungseffekte auftreten. Dadurch erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, dass beispielsweise umstehende im Ausbreitungspfad befindliche Fahrzeuge die Qualität der Funkverbindung beeinträchtigen. Durch Reflexionen und Mehrwegeausbreitungen kann zudem beispielsweise auch die Polarisation der Funkverbindung beeinflusst und dadurch die Reichweite reduziert werden.
Um Einschränkungen in der Funkverbindung zu vermeiden sind so genannte Antennendiversitätsverfahren bekannt. Antennendiversität bezeichnet die Verwendung mehrerer Antennen auf Sender und/oder Empfängerseite. Die Verwendung mehrerer Sende- oder Empfangsantennen erhöht beispielsweise die Wahrscheinlichkeit, dass über mindestens eine Kombination aus Sende- und Empfangsantenne eine Funkübertragung möglich bzw. optimal ist. Dabei sind Verfahren bekannt, bei welchen jeder der Empfangsantennen ein eigener Empfänger zugeordnet ist (bzw. jeder Sendeantenne ein eigener Sender). Die Empfangsantennen versuchen dabei simultan das Signal zu empfangen. Aus Kosten- sowie Platzgründen ist jedoch eine Lösung mit lediglich einem Empfänger (bzw. Sender) zu bevorzugen, welchem das Empfangssignal mehrerer Antennen, wahlweise kontrolliert durch eine Steuerungseinheit, zugeführt wird. Dabei kann die Steuerungseinheit, beispielsweise in Abhängigkeit von der Qualität der verschiedenen Antennensignale, diejenige Antenne auswählen, mit welcher der beste Empfang möglich ist.
Eine Antenne kann jedoch beispielsweise auch unabhängig von aktuell vorliegenden Übertragungsbedingungen für die Übertragung ausgewählt werden. Dabei kann eine Antenne beispielsweise aufgrund einer Vorschrift ausgewählt werden und eine Übertragung gestartet werden. Schlägt ein Übertragungsversuch fehl, wird eine andere Antenne ausgewählt und der Übertragungsversuch wiederholt.
Eine Umschaltung zwischen zwei Antennen sollte jedoch zu bestimmten Zeitpunkten, beispielsweise während eine Übertragungs- bzw. Empfangsaktion läuft, nicht durchgeführt werden, um die Übertragung nicht zu stören.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Antennensystem sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Antennensystems bereitzustellen, bei welchen die Übertragung durch die Umschaltung nicht gestört wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, eine Antennenanordnung gemäß Anspruch 6 und ein Fahrzeug gemäß Anspruch 12 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.
Ein Verfahren zum Betreiben einer Antennenanordnung mit wenigstens zwei Antennen und einer Umschalteinheit zum Umschalten zwischen den wenigstens zwei Antennen zum Senden und/oder Empfangen weist auf: Wechseln der Antennenanordnung in einen Betriebszustand und Umschalten zwischen einer ersten Antenne und einer zweiten Antenne, wenn für eine vorgegebene Zeitdauer keine Sende- und/oder Empfangsaktivität durchgeführt wurde und kein Wechsel der Antennenanordnung in einen anderen Betriebszustand stattgefunden hat.
Indem eine Antennen-Umschaltung nur zu solchen Zeitpunkten erfolgt, zu welchen keine Sende- und/oder Empfangsaktivität stattfindet, wird verhindert, dass Sende- und/oder Empfangsaktivitäten durch die Antennen-Umschaltung gestört werden.
Das Verfahren kann weiterhin das Beobachten wenigstens eines Indikationssignals aufweisen, wobei das wenigstens eine Indikationssignal dazu ausgebildet ist, Sende- und/oder Empfangsaktivitäten der Antennenanordnung anzuzeigen und wobei zwischen einer ersten Antenne und einer zweiten Antenne umgeschaltet wird, wenn für eine vorgegebene Zeitdauer kein Indikationssignal detektiert wurde.
Die Beobachtung eines Indikationssignals ist in solchen Fällen vorteilhaft, in welchen nicht direkt auf die Sicherungsschicht zugegriffen werden kann und Beginn und Ende von Sende- und/oder Empfangsaktivitäten nicht direkt bekannt sind.
Das Verfahren kann weiterhin das Setzen eines Umschalt-Indikationssignals aufweisen, wenn eine Antennen-Umschaltung erfolgt. Dadurch kann die Umschaltung getriggert und angezeigt werden.
In einem Betriebszustand wechseln sich Zeiträume während welchen Sende- und/oder Empfangsaktivitäten stattfinden können mit Zeiträumen in welchen keine Sende- und/oder Empfangsaktivitäten stattfinden ab, wobei ein Zeitraum während welchem Sende- und/oder Empfangsaktivitäten stattfinden können und ein darauf folgender Zeitraum in welchem keine Sende- und/oder Empfangsaktivitäten stattfinden einen Kommunikationszyklus bilden. Eine Antennen-Umschaltung kann beispielsweise erst mit dem Beginn eines neuen Kommunikationszyklus durchgeführt werden. Dies kann vorteilhaft sein, wenn eine sofortige Umschaltung nicht erwünscht ist.
Der Wechsel der Antennenanordnung in einen Betriebszustand kann das Einstellen von für den Betriebszustand relevanten Parametern aufweisen und ein Umschalten zwischen einer ersten Antenne und einer zweiten Antenne kann beispielsweise nur dann erfolgen, wenn für die vorgegebene Zeitdauer keine Änderung der relevanten Parameter erfolgt ist. Auf diese Weise kann zusätzlich sichergestellt werden, dass keine laufenden Übertragungen gestört werden.
Eine Antennenanordnung weist wenigstens zwei Antennen auf, die dazu ausgebildet sind, Signale zu senden und/oder zu empfangen. Die Antennenanordnung weist weiterhin eine Umschalteinheit, die dazu ausgebildet ist zwischen den wenigstens zwei Antennen zum Senden und/oder Empfangen umzuschalten, einen Übertragungs-Baustein mit wenigstens einer Schicht eines Protokollstapels und einen Controller auf, wobei der Übertragungs-Baustein verschiedene Betriebszustände annehmen kann und der Controller dazu ausgebildet ist, zwischen den wenigstens zwei Antennen umzuschalten, wenn für eine vorgegebene Zeitdauer keine Sende- und/oder Empfangsaktivität durchgeführt wurde und kein Wechsel des Übertragungs-Bausteins in einen anderen Betriebszustand stattgefunden hat.
Eine Steuerung der wenigstens einen Schicht kann dabei dazu ausgebildet sein, wenigstens ein Indikationssignal bereitzustellen, wobei das wenigstens eine Indikationssignal dazu ausgebildet ist, Sende- und/oder Empfangsaktivitäten der Antennenanordnung anzuzeigen. Die Beobachtung eines Indikationssignals ist in solchen Fällen vorteilhaft, in welchen nicht direkt auf die Sicherungsschicht zugegriffen werden kann und Beginn und Ende von Sende- und/oder Empfangsaktivitäten nicht direkt bekannt sind.
Der Controller kann weiterhin dazu ausgebildet sein, das wenigstens eine Indikationssignal zu beobachten und zwischen den wenigstens zwei Antennen umzuschalten, wenn für eine vorgegebene Zeitdauer kein Indikationssignal detektiert wurde. Dadurch kann sichergestellt werden, dass zum Zeitpunkt der Umschaltung keine Sende- und/oder Empfangsaktivitäten mehr durchgeführt werden.
Die Antennenanordnung kann weiterhin einen Logik-Block aufweisen, der dazu ausgebildet ist, eine Antennen-Umschaltung zu verhindern, solange ein Indikationssignal anliegt. Der Logik-Block kann dabei beispielsweise ein NOR-Gatter oder ein taktflankengesteuertes XOR-Gatter aufweisen. Auf diese Weise können nicht nur die möglichen Zeitpunkte für eine Umschaltung detektiert werden, sondern weiterhin eine Umschaltung während laufender Sende- und/oder Empfangsaktivitäten verhindert werden.
Ein Fahrzeug weist eine Antennenanordnung mit wenigstens zwei Antennen auf, wobei die Antennen dazu ausgebildet sind, Signale zu senden und/oder zu empfangen. Die Antennenanordnung weist eine Umschalteinheit auf, die dazu ausgebildet ist zwischen den wenigstens zwei Antennen zum Senden und/oder Empfangen umzuschalten. Die Antennenanordnung weist weiterhin einen Übertragungs-Baustein mit wenigstens einer Schicht eines Protokollstapels und einen Controller auf, wobei der Übertragungs-Baustein verschiedene Betriebszustände annehmen kann und der Controller dazu ausgebildet ist, zwischen den wenigstens zwei Antennen umzuschalten, wenn für eine vorgegebene Zeitdauer keine Sende- und/oder Empfangsaktivität durchgeführt wurde und kein Wechsel des Übertragungs-Bausteins in einen anderen Betriebszustand stattgefunden hat.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Es zeigt:
1 in einem Blockschaltbild schematisch einen Sender und einen Empfänger mit jeweils mehreren Antennen,
2 in einem Blockschaltbild schematisch einen Sender/Empfänger mit einer Steuereinheit zum Umschalten zwischen den Antennen,
3 anhand eines Zustandsdiagramms die Funktion der Link Layer-Steuerung gemäß Bluetooth Low Energy Spezifikation,
4 beispielhaft den Verlauf von Sende-/Empfangsaktivitäten über der Zeit,
5 in einem Ablaufdiagramm beispielhaft ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung,
6 beispielhaft den Verlauf eines Sende-/Empfangssignals und eines entsprechenden Indikationssignals über der Zeit,
7 in einem Blockschaltbild eine Schaltung zum Verhindern einer Antennen-Umschaltung während einer Sende-/Empfangsaktion,
8 in einem Blockschaltbild eine Schaltung zum Festlegen eines Zeitpunktes für die Antennen-Umschaltung,
9 in einem Blockschaltbild ein Beispiel für eine Antennenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung,
10 beispielhaft den Verlauf von Signalen während eines ersten Betriebszustandes der Link Layer-Steuerung über der Zeit,
11 ein weiteres Beispiel für den Verlauf von Signalen während eines ersten Betriebszustandes der Link Layer-Steuerung über der Zeit,
12 beispielhaft den Verlauf von Signalen während eines zweiten Betriebszustandes der Link Layer-Steuerung über der Zeit, und
13 beispielhaft den Verlauf von Signalen während eines dritten Betriebszustandes der Link Layer-Steuerung über der Zeit.
1 zeigt in einem Blockschaltbild einen Sender 11 und einen Empfänger 12. Der Sender 11 weist eine Mehrzahl an Antennen 211, ..., 21n auf und ist dazu ausgebildet, Signale auszusenden. Der Empfänger 12 weist ebenfalls eine Mehrzahl an Antennen 221, ..., 22n auf und ist dazu ausgebildet, Signale zu empfangen. Sowohl der Sender 11, als auch der Empfänger 12 können jedoch auch als Transceiver ausgebildet sein, der sowohl Signale senden, als auch empfangen kann. Häufig ist für die Empfangs- bzw. Sendeantenne sowie die Funksignalausbreitung (Signalübertragung) Reziprozität (Umkehrbarkeit) gegeben. In einem solchen Fall verhalten sich Hin- und Rückstrecke der Funkverbindung identisch. Es ist in einem solchen Fall unerheblich, auf welcher Seite der Funkübertragung ein Antennendiversitätsverfahren eingesetzt wird.
Der Sender 11 kann beispielsweise in einem Fahrzeug und der Empfänger 12 in einem Mobilfunkgerät oder Fahrzeugschlüssel angeordnet sein, oder anders herum. Die Verwendung mehrerer Antennen sowohl auf Seiten des Senders 11 als auch auf Seiten des Empfängers 12 ist dabei lediglich ein Beispiel. Es ist beispielsweise möglich, dass auf einer Seite (z.B. im Fahrzeug) mehrere Antennen angeordnet sind, während die andere Seite (z.B. Mobilfunkgerät oder Fahrzeugschlüssel) lediglich eine Antenne aufweist. Beide Seiten können dabei Transceiver aufweisen, so dass beide Seiten sowohl Signale senden als auch empfangen können.
Da die Funkübertragung bei zunehmend höheren Frequenzen mit entsprechend geringeren Wellenlängen (λ = c/f) erfolgt, werden die Wellenlängen relativ zu den (gleichbleibenden) Fahrzeugabmessungen immer kleiner, wodurch im Fahrzeug vermehrt Reflexionen und Mehrwegausbreitungen auftreten können. Damit verbunden sind Ausbreitungseffekte wie beispielsweise konstruktive/destruktive Interferenz oder Signalschwunderscheinungen (Fading). Beispielsweise bei im Fahrzeug verbauten Antennen kann dadurch das Strahlungsdiagramm beeinflusst werden. Dadurch ergibt sich eine zunehmend ungleichmäßige (anisotrope) Charakteristik der Reichweite um das Fahrzeug. Eine möglichst richtungsunabhängige (isotrope) Charakteristik der Reichweite ist jedoch wünschenswert, wobei stark winkelabhängige Einbrüche der Reichweite vermieden werden sollten.
Auch durch umstehende Fahrzeuge (z.B. auf Parkplätzen oder in Parkhäusern) oder Gebäude können Reflexionen und Mehrwegausbreitungen verursacht und die Reichweite eingeschränkt werden. Mit kleiner werdenden Wellenlängen relativ zu den Fahrzeugabmessungen nehmen zudem auch die Beugungseffekte ab, d.h. es können zunehmend Abschattungseffekte auftreten. Dadurch erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, dass beispielsweise umstehende im Ausbreitungspfad befindliche Fahrzeuge die Qualität der Funkverbindung beeinträchtigen. Durch Reflexionen und Mehrwegeausbreitungen kann zudem beispielsweise auch die Polarisation der Funkverbindung beeinflusst und dadurch die Reichweite reduziert werden.
Um Einschränkungen in der Funkverbindung zu vermeiden sind so genannte Antennendiversitätsverfahren bekannt. Hierfür sind in einem Sender (Sendediversität) und/oder einem Empfänger (Empfangsdiversität) mehrere Antennen vorgesehen. Die Verwendung mehrerer Empfangsantennen 221, ..., 22n mit unterschiedlichen Eigenschaften (z.B. Richtdiagramm, Ausrichtung, Polarisation, etc.) erhöht beispielsweise die Wahrscheinlichkeit, dass mit mindestens einer der Antennen 221, ..., 22n ein optimaler Empfang möglich ist.
Wie in 2 am Beispiel des Senders 11 dargestellt, kann dieser eine Steuereinheit 13 aufweisen, die dazu ausgebildet ist, eine Antenne 211, ..., 21n für die Übertragung auszuwählen. Eine solche Steuereinheit 13 zur Auswahl einer Antenne 211, ..., 21n kann auch entsprechend im Empfänger 12 vorgesehen werden. Dabei kann beispielsweise jeweils nur eine Antenne 211, ..., 21n für die Übertragung ausgewählt werden, es ist jedoch auch möglich mehr als eine Antenne 211, ..., 21n gleichzeitig für eine Übertragung auszuwählen. Die Auswahl der Antenne 211, ..., 21n kann dabei auf verschiedene Art und Weise erfolgen.
Bei Verwendung mehrerer Antennen im Empfänger 12, kann beispielsweise eine RSSI-Messung durchgeführt werden (RSSI = Received Signal Strength Indication) und somit die Empfangsfeldstärke bestimmt werden. Auf Seiten des Senders 11 kann beispielsweise ein Test durchgeführt werden, ob eine Datenübertragung mit einer bestimmten Antenne 211, ..., 21n möglich ist. Eine Antenne 211, ..., 21n wird somit anhand vorherrschender Übertragungsbedingungen ausgewählt. Dies wird oft auch als „Antenna Selecting“ bezeichnet.
Eine Antenne 211, ..., 21n (bzw. 221, ..., 22n) kann (sende- und empfangsseitig) jedoch beispielsweise auch unabhängig von aktuell vorliegenden Übertragungsbedingungen für die Übertragung ausgewählt werden. Dabei kann eine Antenne 211, ..., 21n aufgrund einer bestimmten Vorschrift für einen Übertragungsversuch ausgewählt werden. Schlägt der Übertragungsversuch fehl, wird eine andere Antenne 211, ..., 21n ausgewählt und der Übertragungsversuch wiederholt. Dies wird oft auch als „Antenna Switching“ bezeichnet. Möglich sind jedoch auch Verfahren, welche eine Kombination aus „Antenna Selecting“ und „Antenna Switching“ darstellen.
Um eine Übertragung nicht zu stören, sollte eine Antennen-Umschaltung jedoch nicht während einer laufenden Übertragung stattfinden. Es kann dabei auch vorteilhaft sein, wenn nach einem eigenen Sendevorgang eine Antwort des Empfängers abgewartet wird, bevor eine andere Antenne 211, ..., 21n für eine nächste Übertragung ausgewählt wird.
Kommunikationsprotokolle, welche die Kommunikation zwischen zwei Geräten definieren, sind typischerweise in einzelnen Schichten organisiert, welche zusammen den Protokollstapel bilden. Die unterste Schicht (Bitübertragungsschicht, engl. Physical Layer) stellt dabei meist mechanische, elektrische und weitere funktionale Hilfsmittel zur Verfügung, um physische Verbindungen zu aktivieren bzw. deaktivieren, sie aufrechtzuerhalten und Bits darüber zu übertragen. Die oberste Schicht (Anwendungsschicht, engl. Application Layer) stellt Funktionen für die Anwendungen zur Verfügung. Auf dieser Ebene findet beispielsweise die Dateneingabe und -ausgabe statt. Für den Aufbau und die Verwaltung von Verbindungen zwischen Geräten ist insbesondere die Link Layer Steuerung (Link Manager) in der Sicherungsschicht (engl. Data Link Layer) verantwortlich. Die Sicherungsschicht stellt direkt oberhalb der Bitübertragungsschicht die zweitunterste Schicht dar.
Die Link Layer Steuerung kann in der Regel verschiedene Zustände annehmen. Die Link Layer Steuerung und deren Zustände unterscheiden sich dabei von Funkstandard zu Funkstandard. Im Folgenden werden anhand des Zustandsdiagramms in 3 beispielhaft die Zustände der Bluetooth Low Energy (BLE) Spezifikation beschrieben. Zur Übertragung von Daten wird häufig die Funktechnologie Bluetooth verwendet. Dabei sind verschiedene Bluetooth-Spezifikationen (Core Specifications) bekannt, welche die Funktionsweise sowie die Anwendungsfälle der jeweiligen Version beschreiben. Bluetooth Low Energy (BLE) ermöglicht eine sehr stromsparende Verbindung insbesondere zwischen kleinen Geräten.
Die Link Layer Steuerung kann zunächst einen Standby-Zustand 30 annehmen. Befindet sich die Link Layer Steuerung im Standby-Zustand 30 werden keine Daten gesendet oder empfangen. Der Standby-Zustand kann von jedem anderen Zustand aus erreicht werden. Im so genannten Advertising-Zustand 31 werden Datenpakete (Advertising Channel Packets) gesendet. Ein anderes Gerät, welches ein solches Datenpaket empfängt kann daraufhin eine Antwort senden. Im Advertising-Zustand 31 werden somit nicht nur Datenpakete gesendet, sondern es wird auch auf Antwort von anderen Geräten gewartet. Auf eine Antwort kann entsprechend reagiert werden. Ein Gerät, welches sich im Advertising-Zustand 31 befindet wird häufig auch als Advertiser bezeichnet. Der Advertising-Zustand 31 kann nur aus dem Standby-Zustand 30 heraus erreicht werden.
Im Scanning-Zustand 32 hört das entsprechende Gerät, ob ein anderes Gerät Advertising Channel Packets aussendet. Ein Gerät, welches sich im Scanning-Zustand 32 befindet wird auch als Scanner bezeichnet. Der Scanning-Zustand 32 kann nur vom Standby-Zustand 30 aus erreicht werden.
Ein Gerät, welches sich im Initiating-Zustand 33 befindet hört, ob ein bestimmtes anderes Gerät Advertising Channel Packets aussendet und antwortet auf diese, um eine Verbindung mit dem anderen Gerät aufzubauen. Ein Gerät, welches sich im Initiating-Zustand 33 befindet wird auch als Initiator bezeichnet. Der Initiating-Zustand 33 kann ebenfalls nur aus dem Standby-Zustand 30 heraus erreicht werden.
Der Connection-Zustand 34 kann sowohl vom Advertising-Zustand 31 als auch vom Initiating-Zustand 33 aus erreicht werden. Ein Gerät, welches eine Verbindung zu einem anderen Gerät hergestellt hat, befindet sich im Connection-Zustand 34. Im Connection-Zustand 34 nimmt eines der beiden Geräte die Rolle des Masters und das andere Gerät die Rolle des Slaves ein.
Die Applikations-Software eines Gerätes versetzt die Sicherungsschicht aus dem Standby-Zustand 30 in die Zustände Advertising 31, Scanning 32 oder Initiating 33. Der Wechsel aus den Zuständen Advertising 31 und Initiating 33 in den Connection-Zustand 34 geschieht jedoch automatisch. Über den Wechsel in den Connection-Zustand 34 wird die Applikations-Software informiert. Der genaue zeitliche Ablauf der Kommunikation ist der Applikations-Software jedoch nicht bekannt. Die Link Layer Steuerung ist in den meisten Geräten nicht zugänglich, das heißt sie ist von einem Nutzer nicht adaptierbar. Daher werden die Zeitpunkte an welchen keine Sende-/Empfangsaktion stattfindet und somit eine Antennen-Umschaltung stattfinden kann erfindungsgemäß indirekt ermittelt. Dies wird im Folgenden anhand eines Beispiels näher erläutert.
Grundsätzlich gibt es Zeiträume in welchen Sende-/Empfangsaktionen stattfinden können und somit keine Antennen-Umschaltung durchgeführt werden sollte. An einen solchen Zeitraum schließt sich jedoch ein Zeitraum an, während welchem keine Sende-/Empfangsaktionen stattfinden und somit eine Antennen-Umschaltung stattfinden kann. Dies ist beispielhaft in 4 dargestellt. Ein erster Zeitraum beginnt dabei zum Zeitpunkt t1 und endet zum Zeitpunkt t2. Während dieses Zeitraums können Sende-/Empfangsaktivitäten stattfinden. Während eines darauf folgenden Zeitraums, welcher zum Zeitpunkt t2 beginnt und zum Zeitpunkt t3 endet, finden keine Sende-/Empfangsaktivitäten statt. Somit kann in dem zweiten Zeitraum eine Antennen-Umschaltung stattfinden, ohne eine Übertragung zu stören. Die beiden Zeiträume zusammen bilden einen Kommunikations-Zyklus. Zum Zeitpunkt t3 beginnt mit einer neuen Sende-/Empfangsaktion ein neuer Zyklus. Sende-/Empfangsaktionen finden meist in regelmäßigen Abständen statt. Sind die Zeitpunkte, zu welchen eine Übertragung stattfinden kann bekannt, kann die Antennen-Umschaltung entsprechend gesteuert werden.
Es muss dabei jedoch nicht zwangsläufig über den gesamten Übertragungszeitraum t1–t2 (bzw. t3–t4) auch tatsächlich eine Übertragung stattfinden. Es ist auch möglich, dass innerhalb dieses Zeitraumes t1–t2 weitere Zeiträume auftreten, während welchen keine Übertragung stattfindet (in 4 dargestellt durch die gestrichelten Linien). Diese weiteren Zeiträume sind im Vergleich zu dem zweiten Zeitraum t2–t3 (bzw. t4–tx) jedoch verhältnismäßig kurz. Wird detektiert, dass für eine bestimmte Zeitdauer keine Sende-/Empfangsaktivitäten stattgefunden haben, kann daraus geschlossen werden, dass die Übertragung für diesen Kommunikations-Zyklus abgeschlossen ist.
Grundsätzlich bestehen verschiedene Möglichkeiten die Zeiträume zu ermitteln, während welchen keine Sende-/Empfangsaktionen stattfinden.
In manchen Applikationen ist es einem Nutzer möglich, direkt auf die Sicherungsschicht zuzugreifen. Die Zeitpunkte zu welchen Sende-/Empfangsaktionen stattfinden sind in einem solchen Fall bekannt. Somit können die Zeitpunkte für eine Antennen-Umschaltung direkt anhand dieses Wissens bestimmt werden. Insbesondere kann eine Antennen-Umschaltung direkt aus der Sicherungsschicht heraus gesteuert werden.
Die Sicherungsschicht kann beispielsweise in Software auf einem Controller realisiert werden. Das bedeutet, dass die Bitübertragungsschicht durch diesen Controller gesteuert wird. Dem Controller mit der Sicherungsschicht sind somit die exakten Zeitpunkte von Sende-/Empfangsaktionen bekannt. Die Zeitpunkte zu welchen eine Antennen-Umschaltung erfolgen kann können somit wiederum direkt festgelegt werden. Der Controller könnte ein entsprechendes Signal ausgeben, welches eine Antennen-Umschaltung auslöst.
In der Regel zeigt ein Indikationssignal an, ob zu einem bestimmten Zeitpunkt eine Übertragung stattfindet. Das heißt, es wird beispielsweise immer dann ein Indikationssignal ausgegeben, wenn eine Übertragung stattfindet. Ist eine direkte Detektion der Zeitpunkte von Sende-/Empfangsaktionen nicht möglich, da beispielsweise auf die Sicherungsschicht nicht zugegriffen werden kann, kann beispielsweise durch Beobachtung dieses Indikationssignals indirekt darauf geschlossen werden, ob zu einem bestimmten Zeitpunkt eine Übertragung stattfindet oder nicht. Auf die Sicherungsschicht kann beispielsweise in solchen Fällen durch einen Nutzer nicht zugegriffen werden, wenn die Sicherungsschicht in Hardware implementiert ist. Weiterhin ist es möglich, dass die Sicherungsschicht zwar in Software auf einem Controller realisiert ist, sich aber in einem geschützten Softwarebereich befindet und nicht adaptiert werden kann. Eine Adaptierung der Sicherungsschicht kann beispielsweise aus Zertifizierungsgründen nicht erwünscht sein.
Ein solches Verfahren zum Bestimmen eines Zeitpunktes für die Antennen-Umschaltung mittels Beobachtung des Indikationssignals wird im Folgenden beispielhaft anhand des Ablaufdiagramms in 5 beschrieben. In einem ersten Schritt können dabei zunächst die für einen Betriebszustand relevanten Parameter definiert werden (Schritt 401). Die relevanten Parameter können beispielsweise die zeitlichen Abstände aufweisen, in welchen eine Kommunikation (bzw. ein Kommunikationsversuch) durchgeführt wird. Anschließend kann durch die Applikations-Software der gewünschte Betriebszustand eingestellt werden (Schritt 402). In einigen Betriebszuständen können, wie oben beschrieben, Sende- und/oder Empfangsaktionen stattfinden. Nach dem Wechsel in einen Betriebszustand beginnt die Beobachtung des Indikationssignals (Schritt 403). Werden während der Beobachtung die Parameter geändert (Schritt 404), so können diese übernommen (Schritt 409) und die Beobachtung erneut begonnen werden (Schritt 403). Andernfalls kann die laufende Beobachtung fortgeführt werden, solange keine Änderung der Parameter stattfindet. Eine Änderung der Parameter kann erfolgen, auch wenn sich der Betriebszustand nicht ändert. Es kann jedoch auch während der Beobachtung eine Änderung des Betriebszustandes erfolgen (Schritt 405). In diesem Fall können die Parameter des neuen Betriebszustandes übernommen werden (Schritt 409) und die Beobachtung erneut begonnen werden (Schritt 403).
Ändern sich die Parameter und der Betriebszustand während einer laufenden Beobachtung nicht und hat für eine vorgegebene Zeitdauer keine Übertragung stattgefunden (kein Indikationssignal für die vorgegebene Zeitdauer) (Schritt 406), kann eine Antennen-Umschaltung erfolgen (Schritt 408). Die Umschaltung kann sofort durchgeführt werden. Die Umschaltung kann jedoch auch zu einem späteren Zeitpunkt, jedoch vor dem Beginn eines neuen Kommunikations-Zyklus erfolgen. Optional kann vor der Umschaltung ein entsprechendes Umschalt-Indikationssignal bereitgestellt werden, welches die Antennen-Umschaltung anzeigt (Schritt 407). Wird vor Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer ein Indikationssignal, und somit eine Übertragung, detektiert, beginnt die Beobachtung von neuem (Schritt 403).
Es muss jedoch nicht in jedem Kommunikations-Zyklus eine Umschaltung erfolgen. Es ist auch möglich, dass eine Umschaltung erst nach zwei oder mehr Kommunikations-Zyklen erfolgt.
Das Indikationssignal kann beispielsweise ein digitales Logiksignal sein. Weist der Sender 11 bzw. der Empfänger 12 (oder Transceiver) eine integrierte Schaltung auf (engl. integrated circuit, IC), kann das Indikationssignal an einem Ausgang dieses ICs ausgegeben werden. Der Ausgang kann beispielsweise ein GPIO-Pin (Allzweckeingabe/-ausgabe, engl. General Purpose Input/Output) sein.
Wie in 6 dargestellt, kann das Indikationssignal die Sende- oder Empfangsaktion bereits vor Beginn der Sende- oder Empfangsaktion anzeigen. So kann das Indikationssignal bereits zu einem Zeitpunkt t5 beginnen, während die Sende- oder Empfangsaktion erst zu einem späteren Zeitpunkt t6 beginnt. Das Indikationssignal kann weiterhin auch erst zu einem Zeitpunkt t8 enden, zu welchem die Sende- oder Empfangsaktion bereits abgeschlossen ist (Ende der Sende- oder Empfangsaktion z.B. zum Zeitpunkt t7). Es ist andererseits jedoch auch möglich, dass das Indikationssignal erst beginnt, wenn eine Sende- oder Empfangsaktion bereits begonnen hat. Es sollte vorteilhafterweise jedoch während jedes Übertragungszeitraumes (t1–t2, bzw. t3–t4 in 4) eine wahrnehmbare Indikation stattfinden, damit Übertragungszeiträume von Zeiträumen ohne Übertragungsaktivitäten unterschieden werden können.
In den dargestellten Beispielen zeigt ein erster Zustand (High-Pegel) des Indikationssignals eine Sende- oder Empfangsaktion an. Ein zweiter Zustand (Low-Pegel) zeigt an, dass gerade keine Sende- oder Empfangsaktion stattfindet. Dies ist jedoch nur ein Beispiel. Es ist ebenfalls möglich, dass ein Low-Pegel eine Sende- oder Empfangsaktion anzeigt. In diesem Fall würde das Indikationssignal einen High-Pegel aufweisen, wenn gerade keine Sende- oder Empfangsaktion stattfindet.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, Zeiträume zu bestimmen, während welchen eine Antennen-Umschaltung erfolgen kann. Es ist jedoch weiterhin auch möglich, eine Antennen-Umschaltung während Sende- oder Empfangsaktionen zu verhindern. In 7 ist in einem Blockschaltbild ein Beispiel für eine Schaltung dargestellt, mit welcher eine Umschaltung während Sende- oder Empfangsaktionen verhindert werden kann. Dabei wird zum Anzeigen einer Empfangsaktion ein Empfangsindikationssignal SRx und zum Anzeigen einer Sendeaktion ein Sendeindikationssignal STx ausgegeben. Jedes dieser Signale SRx, STx liegt an einem Eingang eines NOR-Gatters 51 an. Am Ausgang des NOR-Gatters 51 liegt immer dann eine logische „1“ an, wenn weder das Empfangsindikationssignal SRx noch das Sendeindikationssignal STx anliegen, also keine Sende- oder Empfangsaktivitäten stattfinden.
Der Ausgang des NOR-Gatters 51 ist mit dem Enable-Eingang E eines transparenten D-Flipflops 52 verbunden. Nur wenn der Enable-Eingang E des Flipflops 52 aktiv ist (eine logische „1“ anliegt), folgt der Ausgang Q dem Pegel, der an dem zweiten Eingang D anliegt. Am zweiten Eingang D liegt ein Umschaltsignal SA an, welches eine Antennen-Umschaltung triggert. Somit erfolgt eine Antennen-Umschaltung nur dann, wenn weder das Empfangsindikationssignal SRx noch das Sendeindikationssignal STx anliegt. Solange nur eines der beiden Signale SRx, STx anliegt, wird eine Antennen-Umschaltung verhindert. Eine Antennen-Umschaltung erfolgt in diesem Fall sobald keine Sende- und Empfangsaktionen mehr ausgeführt werden.
Es ist auch möglich nur entweder Sendeaktionen oder nur Empfangsaktionen zu betrachten. Wird beispielsweise nur das Sendeindikationssignal betrachtet, wird eine Antennen-Umschaltung nur während aktiver Sendeaktionen verhindert. Empfangsaktionen bleiben in einem solchen Fall außer Betracht. Die Betrachtung von Sende- und Empfangsaktionen oder nur Sende- oder Empfangsaktionen sind dabei lediglich Beispiele. Es ist auch jede andere logische Verknüpfung der Signale möglich, mit welcher eine Antennen-Umschaltung während aktiver Sende- und/oder Empfangsaktionen verhindert werden kann.
Es ist auch möglich, eine Antennen-Umschaltung erst zu Beginn eines neuen Kommunikations-Zyklus auszuführen, direkt bevor eine neue Übertragung gestartet wird. Hierfür kann beispielsweise eine Anordnung wie sie in dem Blockschaltbild in 8 dargestellt ist vorgesehen werden. Die Anordnung weist hierfür ein taktflankengesteuertes XOR-Gatter 6 auf. An einem ersten Eingang In1 des taktflankengesteuerten XOR-Gatters 6 liegt dabei das Umschaltsignal SA an, welches eine Antennen-Umschaltung triggert. Beispielsweise kann das Umschaltsignal einen ersten Wert annehmen (z.B. SA = 0), wenn keine Umschaltung erfolgen soll, und kann einen zweiten Wert annehmen (z.B. SA = 1) wenn eine Umschaltung erfolgen soll. Auf einen zweiten Eingang In2 wird das Ausgangssignal Out des taktflankengesteuerten XOR-Gatters 6 zurückgeführt. An einem dritten Eingang CLK liegen die Indikationssignale SRx, STx an. Das am ersten Eingang In1 anliegende Umschaltsignal SA wird bei einer derartigen Schaltung erst bei der nächsten Taktflanke des Signals am dritten Eingang CLK wirksam, das heißt, wenn das Empfangsindikationssignal SRx und/oder das Sendeindikationssignal STx das nächste Mal anliegt.
Die Verwendung eines taktflankengesteuerten XOR-Gatters ist dabei lediglich ein Beispiel. Es kann jegliche andere geeignete Anordnung verwendet werden, um die Antennen-Umschaltung zu verzögern.
Anstatt sowohl das Empfangsindikationssignal SRx als auch das Sendeindikationssignal STx zu betrachten, kann auch lediglich eines der beiden Signale betrachtet werden um den Zeitpunkt einer Antennen-Umschaltung zu bestimmen.
In 9 ist in einem Blockschaltbild ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Antennenanordnung dargestellt. Die Anordnung weist wenigstens zwei Antennen 731, 732 auf. Eine Umschalteinheit 72 ist dazu ausgebildet, zwischen den Antennen 731, 732 umzuschalten, das heißt, eine der Antennen 731, 732 für die Übertragung auszuwählen. Ein Übertragungs-Baustein 71 (bzw. Empfangs- oder Sende-Baustein) ist mit der Umschalteinheit 72 verbunden. Der Übertragungs-Baustein 71 kann beispielsweise einen internen Controller 711 aufweisen, der dazu ausgebildet ist, verschiedene Funktionen auszuführen. Der interne Controller 711 ist jedoch optional und kann beispielsweise auch als externer Controller ausgeführt sein. Der Übertragungs-Baustein 71 weist weiterhin Schichten eines Protokollstapels auf. In dem Beispiel in 9 sind dies die beiden untersten Schichten, nämlich die Bitübertragungsschicht 713 und die darüber liegende Sicherungsschicht 712. Die Sicherungsschicht 712, bzw. die Link Layer-Steuerung, kann dabei in Hardware (fest verdrahtet) ausgebildet und mit dem Controller 711 verbunden sein. Die Sicherungsschicht 712 kann jedoch auch in Software auf dem Controller 711 implementiert sein. Dies ist in 9 durch die gestrichelten Linien angedeutet. Anstatt zwei Schichten kann der Übertragungs-Baustein 71 auch mehr oder weniger Schichten (z.B. nur die Bitübertragungsschicht 713) des Protokollstapels aufweisen.
Ein Umschaltsignal SA kann vom Übertragungs-Baustein 71 entweder direkt an die Umschalteinheit 72 ausgegeben werden, oder über einen Logik-Block 75. Der Logik-Block 75 kann beispielsweise eine Anordnung wie in den 7 oder 8 dargestellt aufweisen, um eine Umschaltung während einer Übertragungsaktivität zu verhindern. Das Bestimmen möglicher Umschaltzeitpunkte kann dabei im Controller 711 des Übertragungs-Bausteins 71 erfolgen. Es ist jedoch auch möglich, dass die Bestimmung möglicher Umschaltzeitpunkte in einem externen Controller 74 (optional) durchgeführt wird.
Ist die Sicherungsschicht in Software auf dem Controller 711 (bzw. 74) realisiert und wird somit die Bitübertragungsschicht durch den Controller 711 (bzw. 74) gesteuert, können dem Controller die exakten Zeitpunkte von Sende-/Empfangsaktionen bekannt sein. Die Zeitpunkte zu welchen eine Antennen-Umschaltung erfolgen kann können in diesem Fall direkt bestimmt werden, bzw. sind bekannt. Der Controller 711 (bzw. 74) könnte ein entsprechendes Signal an die Umschalteinheit 71 ausgeben, welches eine Antennen-Umschaltung auslöst. Die Umschalteinheit 72 kann hierbei beispielsweise auch in den Übertragungsbaustein 71 integriert werden.
In 10 ist beispielhaft der Verlauf von Signalen während des Advertising-Zustands der Link Layer-Steuerung über der Zeit dargestellt. Befindet sich die Sicherungsschicht im Advertising-Zustand werden periodisch Datenpakete (Advertising Channel Packets) D1–D6 gesendet, was durch ein Sendeindikationssignal STx entsprechend angezeigt wird. So wird während eines Advertising-Events TA, welches in 10 vom Zeitpunkt t11 bis zum Zeitpunkt t16‘ andauert, eine Abfolge von drei Datenpakten D1–D3 versendet. Dies ist jedoch lediglich ein Beispiel. Es können in einem Advertising-Event TA auch mehr oder weniger Datenpakete Dx versendet werden. Auf das Advertising-Event TA folgt eine Ruhe-Phase TA‘, während welcher keine Sendeaktionen stattfinden. Anschließend werden während des nächsten Advertising-Events TA weitere Datenpakete D4–D6 versendet. Nach dem Versenden eines Datenpaketes D1–D6 wartet das Gerät, ob es eine Antwort R1–R6 eines anderen Gerätes erhält. Hierfür geht der Übertragungs-Baustein 71 in den Empfangszustand. Der Empfangszustand kann durch Ausgabe eines entsprechenden Empfangsindikationssignals SRx angezeigt werden. Während der Ruhe-Phase TA‘ werden keine Antworten empfangen. Während der Ruhe-Phase TA‘ finden somit weder Sende- noch Empfangsaktionen statt. In der Ruhe-Phase TA‘ können somit Antennen-Umschaltungen durchgeführt werden, ohne eine Übertragung zu stören.
An eine Ruhe-Phase TA’ kann sich optional eine Delay-Phase TB anschließen. Während dieser Delay-Phase TB finden weder Sende- und/oder Empfangsaktionen, noch Antennen-Umschaltungen statt. Die Dauer einer solchen Delay-Phase TB kann pseudozufällig gewählt werden. Die Delay-Phase TB ist eine zusätzliche Wartezeit, welche einen Kommunikations-Zyklus abschließen kann.
Ein Indikationssignal STx, SRx zeigt entsprechend eine laufende Übertragung an. Wird für eine bestimmte Zeitdauer kein Indikationssignal STx, SRx detektiert, kann daraus geschlossen werden, dass die Übertragung für den aktuellen Kommunikations-Zyklus abgeschlossen ist. Im Advertising-Zustand wird ein Kommunikations-Zyklus durch ein Advertising-Event TA gefolgt von einer Ruhe-Phase TA‘ (und optional einer Delay-Phase TB) gebildet.
Der zeitliche Abstand zwischen zwei ausgesendeten Datenpaketen D1–D3 bzw. D4–D6 kann beispielsweise weniger als 10ms betragen. Wird beispielsweise für einen Zeitraum von mehreren 10ms keine Übertragungsaktion detektiert, kann daraus geschlossen werden, dass die Übertragung für diesen Kommunikations-Zyklus abgeschlossen ist. Daraufhin kann eine Antennen-Umschaltung erfolgen, so dass beispielsweise zwei aufeinanderfolgende Advertising-Events TA durch verschiedene Antennen ausgeführt werden.
Die Bestimmung der Ruhe-Phase TA‘ im Advertising-Zustand anhand von Indikationssignalen STx, SRx ist dabei lediglich ein Beispiel. Wie bereits weiter oben beschrieben können Beginn und Ende von Übertragungsaktionen auch bekannt sein (z.B. bei Zugriff auf die Sicherungsschicht). Eine Beobachtung der Indikationssignale STx, SRx ist in solchen Fällen nicht erforderlich. Um eine laufende Übertragung nicht zu stören sollte vorteilhafterweise eine Umschaltung jedoch auch in solchen Fällen nur während der (bekannten) Ruhe-Phase TA‘ erfolgen.
Um eine Antennen-Umschaltung während einer Übertragungsaktion auszuschließen, können beispielsweise auf die steigende Flanke eines Empfangsindikationssignals SRx Interrupts generiert werden. Dies ist beispielhaft in 11 dargestellt. Tritt ein Interrupt auf, beginnt eine Verzögerungszeit TD zu laufen, während welcher keine Antennen-Umschaltung erfolgt. Diese Verzögerungszeit TD kann lang genug gewählt werden um sicherzustellen, dass keine Übertragungsaktionen mehr ausgeführt werden. Nach Ablauf der Verzögerungszeit TD kann dann eine Antennen-Umschaltung erfolgen (z.B. zum Zeitpunkt t61).
Wird aus dem Advertising-Zustand heraus eine Verbindung zu einem anderen Gerät aufgebaut, findet also ein Wechsel in den Connection-Zustand statt, wird dieser Zustandswechsel der Applikations-Software mitgeteilt. Da die Applikations-Software eine bestimmte Zeit benötigt um diese Nachricht zu verarbeiten, kann die Verzögerungszeit TD lang genug gewählt werden, um eine Umschaltung während der Verarbeitung zu verhindern. Fände während der Verzögerungszeit TD ein Zustandswechsel statt, würde die Beobachtung der Indikationssignale STx, SRx im neuen Zustand erneut beginnen. Die Verzögerungszeit TD könnte jeweils von dem Zeitpunkt des letzten Interrupts bestimmt werden. Werden während eines Advertising-Events TA mehrere Interrupts erzeugt (in 11 zu den Zeitpunkten t11‘, t13‘ und t15‘), beginnt die Verzögerungszeit TD mit jedem Interrupt von neuem zu laufen. Eine mögliche Antennen-Umschaltung kann mit jedem detektierten Interrupt somit erst zu einem entsprechend späteren Zeitpunkt durchgeführt werden (in 11 zu den Zeitpunkten t61, t62 bzw. t63). Wird während eines Advertising-Events TA dabei kein Interrupt detektiert, wird eine Antennen-Umschaltung beispielsweise frühestens während des darauffolgenden Advertising-Events TA durchgeführt. Das Vorsehen einer Delay-Phase TB ist auch bei diesem Beispiel optional.
In 12 ist beispielhaft der Verlauf von Signalen während des Scanning-Zustands der Link Layer-Steuerung über der Zeit dargestellt. Im Scanning-Zustand hört das entsprechende Gerät in regelmäßigen Abständen, ob ein anderes Gerät Advertising Channel Packets aussendet. Ein Scanning-Intervall TH (t34–t36) unterteilt sich dabei in ein Scanning-Fenster TF (t34–t35), während welchem möglicherweise Daten empfangen werden, und ein Ruhe-Fenster TG (t35–t36), während welchem keine Daten empfangen werden. Eine Antennen-Umschaltung kann somit während dem Ruhe-Fenster TG erfolgen, ohne eine Übertragung zu stören. An ein Ruhe-Fenster TG schließt sich ein nächstes Scanning-Fenster TF an (t36–t37), welches den Beginn eines neuen Scanning-Intervalls TH darstellt. Die Scanning-Fenster TF können dabei entweder direkt bekannt sein oder durch Beobachtung der Indikationssignale bestimmt werden.
In 13 ist beispielhaft der Verlauf von Signalen während des Connection-Zustands der Link Layer-Steuerung über der Zeit dargestellt. Im Connection-Zustand befinden sich Geräte, welche eine Verbindung zu einem anderen Gerät hergestellt haben. Dabei nimmt eines der beiden Geräte die Rolle des Masters und das andere Gerät die Rolle des Slaves ein. Während sich ein Gerät im Connection-Zustand befindet führt es in regelmäßigen Abständen Connection-Events TJ durch. Dabei sendet der Master zunächst eine Nachricht Tx1, welche durch den Slave empfangen wird (Rx1). Anschließend antwortet der Slave (Tx2). Diese Antwort wird vom Master wiederum empfangen (Rx2). Während eines Connection-Events TJ können von Master und Slave jedoch auch mehr als die in 13 dargestellten Sende- und/oder Empfangsaktionen ausgetauscht werden. Es folgt anschließend ein Zeitintervall, während welchem keine Übertragung stattfindet. Zusammen bilden diese zwei Zeitintervalle ein Connection-Intervall TI. Der Slave muss nicht während jedem Connection-Event versuchen eine Nachricht Tx1 des Masters zu empfangen oder darauf zu antworten. Es besteht auch die Möglichkeit, dass der Slave für einen bestimmten Nichtantwort-Zeitraum TK nicht auf die Nachrichten des Masters reagiert. Erst wenn der Master für einen längeren Zeitraum TL keine Antwort vom Slave empfängt, gilt die Verbindung als beendet.
Eine Antennen-Umschaltung kann in solchen Zeitintervallen stattfinden, in welchen keine Übertragungsaktivität von Master und/oder Slave ausgeführt wird. Diese Zeitintervalle können entweder direkt bekannt sein oder durch Beobachtung der Indikationssignale bestimmt werden.
Fehlgeschlagene Connection-Events TJ führen bei BLE nicht zwangsläufig zu einem Abbruch der Verbindung. Daher ist es möglich auch im Fall einer bestehenden BLE-Verbindung die Antennen-Umschaltung vorteilhaft zu integrieren.
Für die Übertragung werden entsprechend der BLE-Spezifikation wechselnde Funkkanäle verwendet. Beispielsweise wird im Scanning-Zustand von Scanning-Intervall TH zu Scanning-Intervall TH auf verschiedenen Funkkanälen getestet, ob das Signal eines Advertisers empfangen wird. Auch im Connection-Zustand werden beispielsweise die Connection-Events TJ auf verschiedenen wechselnden Kanälen durchgeführt.
Ist die Kommunikation beispielsweise wegen aktuell vorliegender Mehrwegeausbreitungseffekte oder wegen eines Störsignals auf einem bestimmten Funkkanal nicht möglich, können weitere Kommunikationsversuche beispielsweise auf anderen alternativen Funkkanälen unternommen werden.
Der BLE-Kommunikationsablauf ist also grundsätzlich darauf ausgelegt, dass eine Kommunikation nicht in jedem Zyklus möglich ist. Eine Antennen-Umschaltung fügt sich somit zwischen den beschriebenen Kommunikations-Intervallen ergänzend in den Kommunikationsablauf ein.
Die Erfindung wurde oben stehend am Beispiel von Bluetooth Low Energy näher beschrieben. Selbstverständlich können das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Antennenanordnung auch bei jeglichem anderen bekannten Kommunikationsprotokoll entsprechend angewendet werden.
Bezugszeichenliste

11: Sender
12: Empfänger
13: Steuereinheit
211, ..., 21n: Antennen
221, ..., 22n: Antennen
30–34: Betriebszustände
51: NOR-Gatter
52: Flipflop
6: XOR-Gatter
71: Übertragungs-Baustein
72: Umschalteinheit
74: externer Controller
75: Logik-Block
711: Controller
712: Sicherungsschicht
713: Bitübertragungsschicht
731: erste Antenne
732: zweite Antenne
E: Enable-Eingang
D: zweiter Eingang
Q: Ausgang
In1: erster Eingang
In2: zweiter Eingang
CLK: dritter Eingang
Out: Ausgang
STx: Sendeindikationssignal
SRx: Empfangsindikationssignal
SA: Umschaltsignal
D1–D6: Datenpakete
TA: Advertising-Event
TA’: Ruhe-Phase
TB: Delay-Phase
TD: Verzögerungszeit
TF: Scanning-Fenster
TG: Ruhe-Fenster
TH: Scanning-Intervall
TI: Connection-Intervall
TJ: Connection-Event
TK: Nichtantwort-Zeitraum

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Antennenanordnung mit wenigstens zwei Antennen (731, 732) und einer Umschalteinheit (72) zum Umschalten zwischen den wenigstens zwei Antennen (731, 732) zum Senden und/oder Empfangen, wobei das Verfahren aufweist: Wechseln der Antennenanordnung in einen Betriebszustand (30, 31, 32, 33, 34); Umschalten zwischen einer ersten Antenne (731) und einer zweiten Antenne (732), wenn für eine vorgegebene Zeitdauer keine Sende- und/oder Empfangsaktivität durchgeführt wurde und kein Wechsel der Antennenanordnung in einen anderen Betriebszustand stattgefunden hat.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin aufweist: Beobachten wenigstens eines Indikationssignals (STx, SRx), wobei das wenigstens eine Indikationssignal (STx, SRx) dazu ausgebildet ist, Sende- und/oder Empfangsaktivitäten der Antennenanordnung anzuzeigen; wobei zwischen einer ersten Antenne (731) und einer zweiten Antenne (732) umgeschaltet wird, wenn für eine vorgegebene Zeitdauer kein Indikationssignal (STx, SRx) detektiert wurde.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, das weiterhin aufweist: Setzen eines Umschalt-Indikationssignals, wenn eine Antennen-Umschaltung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei sich in dem Betriebszustand (30, 31, 32, 33, 34) Zeiträume während welchen Sende- und/oder Empfangsaktivitäten stattfinden können mit Zeiträumen in welchen keine Sende- und/oder Empfangsaktivitäten stattfinden abwechseln, wobei ein Zeitraum während welchem Sende- und/oder Empfangsaktivitäten stattfinden können und ein darauf folgender Zeitraum in welchem keine Sende- und/oder Empfangsaktivitäten stattfinden einen Kommunikationszyklus bilden und wobei eine Antennen-Umschaltung erst mit dem Beginn eines neuen Kommunikationszyklus durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Wechsel der Antennenanordnung in einen Betriebszustand (30, 31, 32, 33, 34) das Einstellen von für den Betriebszustand (30, 31, 32, 33, 34) relevanten Parametern aufweist; und ein Umschalten zwischen einer ersten Antenne (731) und einer zweiten Antenne (732) nur dann erfolgt, wenn für die vorgegebene Zeitdauer keine Änderung der relevanten Parameter erfolgt ist.
Antennenanordnung mit wenigstens zwei Antennen (731, 732), die dazu ausgebildet sind, Signale zu senden und/oder zu empfangen; einer Umschalteinheit (72), die dazu ausgebildet ist zwischen den wenigstens zwei Antennen (731, 732) zum Senden und/oder Empfangen umzuschalten; einem Übertragungs-Baustein (71) mit wenigstens einer Schicht (712) eines Protokollstapels; und einem Controller (711, 74), wobei der Übertragungs-Baustein (71) verschiedene Betriebszustände (30, 31, 32, 33, 34) annehmen kann, der Controller (711) dazu ausgebildet ist, zwischen den wenigstens zwei Antennen (731, 732) umzuschalten, wenn für eine vorgegebene Zeitdauer keine Sende- und/oder Empfangsaktivität durchgeführt wurde und kein Wechsel des Übertragungs-Bausteins (71) in einen anderen Betriebszustand stattgefunden hat.
Antennenanordnung nach Anspruch 6, wobei eine Steuerung der wenigstens einen Schicht (712) dazu ausgebildet ist, wenigstens ein Indikationssignal (STx, SRx) bereitzustellen, wobei das wenigstens eine Indikationssignal (STx, SRx) dazu ausgebildet ist, Sende- und/oder Empfangsaktivitäten der Antennenanordnung anzuzeigen.
Antennenanordnung nach Anspruch 7, wobei der Controller (711) weiterhin dazu ausgebildet ist, das wenigstens eine Indikationssignal (STx, SRx) zu beobachten und zwischen den wenigstens zwei Antennen (731, 732) umzuschalten, wenn für eine vorgegebene Zeitdauer kein Indikationssignal (STx, SRx) detektiert wurde.
Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 8, die weiterhin einen Logik-Block (75) aufweist, der dazu ausgebildet ist, eine Antennen-Umschaltung zu vorgebbaren Zeitpunkten auszulösen.
Antennenanordnung nach Anspruch 9, wobei der Logik-Block (75) ein NOR-Gatter (51) aufweist.
Antennenanordnung nach Anspruch 9, wobei der Logik-Block (75) ein taktflankengesteuertes XOR-Gatter (6) aufweist.
Fahrzeug mit einer Antennenanordnung mit wenigstens zwei Antennen (731, 732), die dazu ausgebildet sind, Signale zu senden und/oder zu empfangen; einer Umschalteinheit (72), die dazu ausgebildet ist zwischen den wenigstens zwei Antennen (731, 732) zum Senden und/oder Empfangen umzuschalten; einem Übertragungs-Baustein (71) mit wenigstens einer Schicht (712) eines Protokollstapels, und einem Controller (711, 74), wobei der Übertragungs-Baustein (71) verschiedene Betriebszustände (30, 31, 32, 33, 34) annehmen kann, der Controller (711) dazu ausgebildet ist, zwischen den wenigstens zwei Antennen (731, 732) umzuschalten, wenn für eine vorgegebene Zeitdauer keine Sende- und/oder Empfangsaktivität durchgeführt wurde und kein Wechsel des Übertragungs-Bausteins (71) in einen anderen Betriebszustand stattgefunden hat.