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Die Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein solches Kommunikationssystem ist beispielsweise aus der
DE 10 2013 002 227 B4 bekannt. Es ermöglicht eine Kommunikation mit hoher Bandbreite und Störsicherheit zwischen einem entlang einer vorbestimmten Bewegungsbahn geführten Fahrzeug und einer ortsfesten Station. An einem Fahrzeug ist jeweils eine Antenne so angeordnet, dass sie durch einen Schlitz in den Hohlraum eines Hohlleiters hineinragt und elektromagnetische Wellen, die sich entlang des Hohlleiters ausbreiten, empfangen und/oder aussenden kann, während sich das Fahrzeug bewegt. An einem Ende des Hohlleiters ist eine entsprechende Antenne einer ortsfesten Station angeordnet.
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Bei einem Kommunikationssystem dieser Art besteht ein Bedarf an einer hohen Datenrate, insbesondere deshalb, weil damit die Bewegung eines oder mehrerer Fahrzeuge von der ortsfesten Station aus gesteuert werden soll und diese Steuerung teilweise sicherheitskritisch ist. So muss beispielsweise gewährleistet sein, dass ein Steuerbefehl zum Anhalten vor einem Hindernis ein Fahrzeug innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls zuverlässig erreicht, damit eine Kollision mit dem Hindernis vermieden werden kann. Eine hohe Datenrate kann durch den Einsatz von Systemkomponenten mit entsprechend großer Bandbreite erzielt werden, was jedoch mit entsprechenden Kosten verbunden ist, soweit solche Komponenten auf dem Markt verfügbar sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein gattungsgemäßes Kommunikationssystem eine zweckmäßige und kostengünstige Möglichkeit zur Erzielung einer hohen Datenrate aufzuzeigen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Kommunikationssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß sind bei einem Kommunikationssystem zur Kommunikation zwischen einem entlang einer vorbestimmten Bewegungsbahn geführten Fahrzeug und einer ortsfesten Station unter Verwendung eines sich parallel zu der Bewegungsbahn des Fahrzeugs erstreckenden Schlitzhohlleiters, in den mindestens eine mit einer Sende- und Empfangseinrichtung des Fahrzeugs verbundene Antenne und mindestens eine mit einer Sende- und Empfangseinrichtung der ortsfesten Station verbundene Antenne hineinragen, wobei die Antenne des Fahrzeugs während der Bewegung des Fahrzeugs in Längsrichtung des Schlitzes bewegt wird, an der ortsfesten Station und an dem Fahrzeug jeweils mindestens zwei separate Sende- und Empfangseinrichtungen für jeweils mindestens einen Übertragungskanal vorgesehen und die Sende- und Empfangseinrichtungen sind jeweils über mindestens einen Koppler mit mindestens einer gemeinsamen Antenne verbunden, über welche jeweils die Signale aller Übertragungskanäle abgestrahlt und empfangen werden.
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Eine Erhöhung der Datenrate wird somit durch die Bereitstellung von mindestens zwei verschiedenen Übertragungskanälen erreicht, für welche der Schlitzhohlleiter als gemeinsames Übertragungsmedium benutzt wird. Mindestens ein zusätzlicher Übertragungskanal wird durch den Einsatz einer zusätzlichen Sende- und Empfangseinrichtung bereitgestellt. Um weiterhin mit nur einer Antenne senden und empfangen zu können, werden die Signale der verschiedenen Kanäle mittels mindestens eines Kopplers auf dem Weg zur Antenne zusammengeführt bzw. in der umgekehrten Übertragungsrichtung mittels besagten Kopplers den Sende- und Empfangseinrichtungen gleichzeitig zugeführt.
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Dies ermöglicht aber nicht nur eine entsprechend höhere Datenrate, sondern im Vergleich zu Verwendung einer einkanaligen Sende- und Empfangseinrichtung höherer Bandbreite vereinfacht sich hierdurch auch der Austausch von Nachrichten unterschiedlicher Kategorien. So können beispielsweise Nachrichten je nach Inhalt und/oder Priorität in einfacher Weise verschiedenen Kanälen zugeordnet und von verschiedenen Sende- und Empfangseinrichtungen übertragen werden, wodurch sich sowohl die Aufbereitung von Nachrichten auf der Senderseite, als auch deren Verarbeitung auf der Empfängerseite vereinfacht. Außerdem ergibt sich die Möglichkeit, dass jeweils verschiedene Systemkomponenten sowohl auf der Seite der ortsfesten Station, als auch auf der Seite des Fahrzeugs gleichzeitig, aber unabhängig voneinander über verschiedene Sende- und Empfangseinrichtungen miteinander kommunizieren können.
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Die Verwendung von mehr als einer einzigen Sende- und Empfangseinrichtung schafft darüber hinaus eine teilweise Redundanz der Hardware, die eine Aufrechterhaltung der Kommunikation auch bei einem Ausfall einer der Sende- und Empfangseinrichtungen, die als aktive Systemkomponenten eine höhere Ausfallwahrscheinlichkeit als passive Systemkomponenten haben, ermöglicht. Diese teilweise Redundanz der Hardware kann auch zu einer redundanten Datenübertragung benutzt werden, d.h. es kann dieselbe Nachricht gleichzeitig mittels verschiedener Sende- und Empfangseinrichtungen auf verschiedenen Kanälen übertragen werden, um die Zuverlässigkeit der Datenübertragung zu erhöhen. In diesem Fall wird zugunsten der Zuverlässigkeit auf eine Erhöhung der Datenrate verzichtet.
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Zweckmäßigerweise ist der Koppler ein reziprokes Dreitor, welches einen ersten und einen zweiten Anschluss jeweils mit einem dritten Anschluss koppelt. Wenn von dem ersten und dem zweiten Anschluss aus Signalpfade zu verschiedenen Sende- und Empfangseinrichtungen führen, die unabhängig voneinander senden und empfangen sollen, dann ist es zweckmäßig, wenn der Koppler den ersten und den zweiten Anschluss voneinander entkoppelt. Es kann sich nämlich eine Sende- und Empfangseinrichtung im Sendebetrieb befinden, während die andere im Empfangsbetrieb ist. Bei einer zu geringen Dämpfung zwischen diesen Anschlüssen des Kopplers würde dies zu einer Störung des Empfangsbetriebs führen. Eine geeignete Ausführungsform eines solchen Kopplers ist ein Wilkinson-Koppler. Ein solcher zeichnet sich durch geringe Verluste zwischen den miteinander zu koppelnden Anschlüssen und eine hohe Dämpfung zwischen den voneinander zu entkoppelnden Anschlüssen aus und kann mit einfachen Mitteln realisiert werden.
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Für lange Übertragungsstrecken ist es zur Erzielung einer ausreichenden Reichweite der Kommunikation von Vorteil, dass der Schlitzhohlleiter aus zwei voneinander separaten Abschnitten besteht, die sich von einem Ort aus, an dem ihre Enden einander benachbart angeordnet sind, in entgegengesetzte Richtungen erstrecken, und dass für jeden Abschnitt des Schlitzhohlleiters eine eigene in den jeweiligen Abschnitt hineinragende Antenne der ortsfesten Station vorgesehen ist. Hierdurch kann die maximale Gesamtlänge der Übertragungsstrecke deutlich erhöht werden.
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Die Antennen der ortsfesten Station sind vorzugsweise an den einander benachbarten Enden der separaten Abschnitte angeordnet, die sich zweckmäßigerweise in der Mitte der Übertragungsstrecke befinden. Durch diese Anordnung kann deren maximale Gesamtlänge auf das Doppelte der maximalen Länge jedes einzelnen Abschnitts erhöht werden kann. Letztere wird durch die Dämpfung eines Signals bei der Ausbreitung in dem Schlitzhohlleiter begrenzt.
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Wenn der Schlitzhohlleiter aus zwei separaten Abschnitten besteht und an der ortsfesten Station zwei Antennen verwendet werden sollen, besteht eine vorteilhafte Konfiguration darin, dass zwei Koppler in Form reziproker Dreitore so in Serie geschaltet sind, dass der erste und zweite Anschluss des ersten Kopplers jeweils mit einer der Sende- und Empfangseinrichtungen, der erste und zweite Anschluss des zweiten Kopplers jeweils mit einer der Antennen und die dritten Anschlüsse beider Koppler miteinander verbunden sind. Gegenüber einer Anordnung mit nur einer Antenne wird somit außer der zweiten Antenne als weitere Systemkomponente lediglich noch ein weiterer Koppler der gleichen Art, wie er bei der Variante mit nur einer Antenne bereits vorhanden ist, benötigt, um die Erweiterung auf den Betrieb mit zwei Antennen zu bewerkstelligen.
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Bei einer solchen Konfiguration ist es von Vorteil, wenn der erste Koppler seinen ersten und zweiten Anschluss mit seinem dritten Anschluss koppelt und seinen ersten und zweiten Anschluss voneinander entkoppelt, und der zweite Koppler alle drei seiner Anschlüsse miteinander koppelt. Während nämlich der erste Koppler mit zwei verschiedenen Sende- und Empfangseinrichtungen verbunden ist, die sich bei gleichzeitigem Betrieb nicht gegenseitig stören sollen, ist der zweite Koppler mit zwei Antennen in verschiedenen Abschnitten des Schlitzhohlleiters verbunden, die für die Nachrichtenübertragung nicht voneinander getrennt sein sollen, sondern ein durchgängiges Übertragungsmedium bilden sollen. Eine Entkopplung zwischen zweien der drei Anschlüsse des zweiten Kopplers ist daher unerwünscht. Geeignete Ausführungsformen des zweiten Kopplers sind ein Tapper oder ein reaktiver Leistungsteiler. Diese Beide sind reziproke Dreitore, die alle drei ihrer Anschlüsse miteinander koppeln, wie es für die hier vorliegende Anwendung erwünscht ist, wobei die Einfügedämpfungen zwischen verschiedenen Paaren von Anschlüssen nicht die gleichen sind und auch nicht zu sein brauchen.
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Wenn der Schlitzhohlleiter aus zwei separaten Abschnitten besteht, ist es von Vorteil, dass an dem Fahrzeug zwei Antennen in Fahrtrichtung hintereinander in einem vorbestimmten Abstand zueinander angeordnet sind, dass das Fahrzeug zwei Sende- und Empfangseinrichtungen für jeweils mindestens zwei verschiedene Übertragungskanäle aufweist, und dass zwischen den zwei Antennen und den zwei Sende- und Empfangseinrichtungen zwei Koppler in Form reziproker Dreitore, die einen ersten und einen zweiten Anschluss jeweils mit einem dritten Anschluss koppeln und den ersten und den zweiten Anschluss voneinander entkoppeln, so parallelgeschaltet sind, dass der ersten Anschluss jedes Kopplers jeweils mit der ersten Sende- und Empfangseinrichtung, der zweiten Anschluss jedes Kopplers jeweils mit der zweiten Sende- und Empfangseinrichtung und der dritte Anschluss jedes Koppler jeweils mit einer der Antennen verbunden sind. Hierdurch kann jede Sende- und Empfangseinrichtung des Fahrzeugs unabhängig von der jeweils anderen über jede Antenne des Fahrzeugs senden und empfangen.
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Wenn der Schlitzhohlleiter aus zwei durch eine Lücke voneinander getrennten Abschnitten besteht, ist der Abstand der Antennen an dem Fahrzeug vorzugsweise mindestens um so viel größer als die Weite der Lücke, dass stets zumindest eine der Antennen in einem der beiden Abschnitte des Schlitzhohlleiters in einer sende- und empfangsbereiten Position ist. Hierdurch kann beim Überfahren einer Lücke zwischen den zwei Abschnitten des Schlitzhohlleiters eine Unterbrechung der Kommunikation vermieden werden.
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Optional kann zwischen die Sende- und Empfangseinrichtungen der ortfesten Station und/oder des Fahrzeugs und den ihr zugeordneten Anschluss eines Kopplers jeweils ein Dämpfungsglied geschaltet werden, um die von einer Antenne abgestrahlte Leistung bei gegebener Leistung eines Senders auf einen gewünschten Wert zu reduzieren oder die von einer Antenne empfangene Leistung vor der Einspeisung in einen Empfänger auf einen gewünschten Wert zu reduzieren. Darüber hinaus kann durch solche Dämpfungsglieder auch die Restleistung reduziert werden, die unerwünscht zwischen denjenigen Anschlüssen eines Kopplers fließt, die der Koppler eigentlich voneinander entkoppeln soll.
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Eine bevorzugte Lösung zur den Trennung der verschiedenen Übertragungskanäle ist deren Zuordnung zu verschiedenen Frequenzbändern. Die verschiedenen Übertragungskanäle können auch jeweils aus mindestens zwei miteinander gebündelten Übertragungskanälen einer mehrkanaligen Sende- und Empfangseinrichtung bestehen.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt
- 1 eine schematische Querschnittsansicht eines Schlitzhohlleiters mit einer in ihn hineinragenden Antenne,
- 2 eine schematische Längsschnittansicht eines Schlitzhohlleiters nach 1 mit einem Blockschaltbild der weiteren Komponenten einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems,
- 3 eine schematische Längsschnittansicht eines Schlitzhohlleiters nach 1 mit einem Blockschaltbild der weiteren Komponenten einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems,
- 4 ein Blockschaltbild der an einer ortsfesten Station angeordneten Komponenten einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems.
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1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Schlitzhohlleiters 1, wie er in einem Kommunikationssystem zur Kommunikation zwischen einem entlang einer vorbestimmten Bewegungsbahn geführten Fahrzeug 4 und einer ortsfesten Station 5 und/oder zwischen mehreren solchen Fahrzeugen untereinander im Stand der Technik verwendet wird. Durch den Schlitz 2 ragt eine Antenne 3 eines Fahrzeugs in den Schlitzhohlleiter 1 hinein, um elektromagnetische Wellen, die sich längs des Schlitzhohlleiters 1 ausbreiten, abzustrahlen und zu empfangen. Wenn sich das Fahrzeug entlang seiner vorbestimmten Bewegungsbahn bewegt, dann bewegt sich die Antenne 3 zusammen mit diesem in Längsrichtung des Schlitzhohlleiters 1. Das Fahrzeug 4 kann insbesondere durch Schienen entlang einer vorgesehenen Fahrstrecke geführt sein.
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Wie 2 zeigt, ragt eine Antenne 6 der ortsfesten Station 5 ebenfalls in den Schlitzhohlleiter 1 hinein. Sie ist über einen Koppler 7 und optionale Dämpfungsglieder 8 und 9 mit zwei Sende- und Empfangseinrichtungen 10 und 11, nachfolgend Transceiver 10 und 11 genannt, verbunden. Die Antenne 6 der ortsfesten Station 5 könnte auch wie die Antenne 3 des Fahrzeugs 4 durch den Schlitz 2 in den Schlitzhohlleiter 1 hineinragen, muss es aber nicht, da sie nicht bewegbar sein muss. Die Transceiver 10 und 11 sind mit einer Steuereinrichtung 12 der ortsfesten Station 5 verbunden, die das gesamte Transportsystem, welches auch mehrere Fahrzeuge 4 beinhalten kann, steuert und/oder seinen Betrieb beispielsweise anhand von Videosignalen und Statusmeldungen überwacht. Die Steuereinrichtung 8 kann eine steuernde Funktion ausüben, muss es aber nicht, sondern kann auch ausschließlich dem Zweck der Überwachung des Betriebs dienen. Zu diesem Zweck findet eine ständige bidirektionale Datenkommunikation zwischen der Steuereinrichtung 8 der ortsfesten Station 5 und einer Steuereinrichtung 13 des Fahrzeugs 4 über den Schlitzhohlleiter 1 als Übertragungsstrecke statt.
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Wie 2 weiterhin zeigt, ist die Antenne 3 des Fahrzeugs 4 ebenfalls über einen Koppler 14 und optionale Dämpfungsglieder 15 und 16 mit zwei Sende- und Empfangseinrichtungen 17 und 18, nachfolgend Transceiver 17 und 18 genannt, verbunden. Die Transceiver 17 und 18 sind mit der Steuereinrichtung 13 des Fahrzeugs 4 verbunden, welche die Bewegung und andere Funktionen des Fahrzeugs 4 steuert. Die Komponenten des an Bord des Fahrzeugs angeordneten Teils des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems und deren Schaltungstopologie entsprechen somit dem in der ortsfesten Station 5 angeordneten Teil.
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Es muss aber keineswegs jeweils nur eine einzige Steuereinrichtung 12 bzw. 13 an der ortsfesten Station 5 bzw. an dem Fahrzeug 4 als jeweilige Nachrichtenquelle bzw. -senke vorgesehen sein, sondern sowohl die Transceiver 10 und 11 der ortsfesten Station 5, als auch die Transceiver 17 und 18 des Fahrzeugs 4 könnten jeweils mit zwei voneinander separaten Nachrichtenquellen bzw. -senken verbunden sein, die gleichzeitig, aber unabhängig voneinander kommunizieren können sollen. Eine solche gleichzeitige und unabhängige Kommunikation zwischen mindestens zwei Paaren von Nachrichtenquellen und -senken über einen einzigen Schlitzhohlleiter wird durch die Erfindung ohne weiteres ermöglicht. Insbesondere könnten in dieser Konfiguration auch gleichzeitig Nachrichten in entgegengesetzten Richtungen übertragen werden, also beispielsweise eine Nachricht von dem Transceiver 10 der ortsfesten Station 5 zu dem Transceiver 17 des Fahrzeugs 4 und gleichzeitig eine andere Nachricht von dem Transceiver 18 des Fahrzeugs 4 zu dem Transceiver 11 der ortsfesten Station 5.
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Die Transceiver 10 und 11 der ortsfesten Station 5 arbeiten auf verschiedenen Kanälen, d.h. Frequenzbereichen des Frequenzbandes, für welches der Schlitzhohlleiter 1 als Übertragungsstrecke geeignet ist. Gleiches gilt auch für die Transceiver 17 und 18 des Fahrzeugs, wobei die Transceiver 10 und 17 und die Transceiver 11 und 18 jeweils auf demselben Kanal arbeiten. Durch die gleichzeitige Verwendung von zwei jeweils auf verschiedenen Kanälen arbeitenden Transceivern sowohl in der ortsfesten Station 5, als auch an Bord des Fahrzeugs 4 ergibt sich im Vergleich zur Verwendung jeweils nur eines einzigen Transceivers eine Verdopplung der maximal übertragbaren Datenrate.
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Um zur Abstrahlung und zum Empfang der Signale sowohl in der ortsfesten Station 5, als auch an Bord des Fahrzeugs 4 jeweils nur eine einzige Antenne 6 bzw. 3 zu benötigen, ist jeweils ein Koppler 7 bzw. 14 vorgesehen. Der Koppler 7 der ortsfesten Station weist 3 Anschlüsse auf. An einem von diesen ist die Antenne 6 der ortsfesten Station 5 angeschlossen. An jedem der beiden anderen Anschlüsse ist jeweils einer der Transceiver 10 und 11 angeschlossen, wobei optional zwischen dem Koppler 7 und den Transceivern 10 und 11 jeweils ein Dämpfungsglied 8 bzw. 9 zwischengeschaltet sein kann. Der Koppler 7 ist richtungsselektiv, d.h. er koppelt jeden der Anschlüsse, an denen die Transceiver 10 und 11 angeschlossen sind, symmetrisch mit dem Anschluss, an dem die Antenne 6 angeschlossen ist, und entkoppelt die beiden Anschlüsse, an denen die Transceiver 10 und 11 angeschlossen sind, voneinander. Er wirkt somit für Empfangssignale als Splitter, d.h. er verteilt die von der Antenne empfangene Signalleistung annähernd gleichmäßig auf die beiden Transceiver 10 und 11 und wirkt für Sendesignale der Transceiver 10 und 11 als Combiner, d.h. er führt sie gemeinsam der einzigen Antenne 6 zu. Dasselbe gilt sinngemäß für die Funktion des Kopplers 14 des Fahrzeugs 4 hinsichtlich der dortigen Antenne 3 und der dortigen Transceiver 17 und 18.
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Eine geeignete Bauart eines Kopplers 7 oder 14 ist diejenige eines Wilkinson-Teilers, der im wesentlichen aus zwei Leitungen von jeweils einem Viertel der Wellenlänge der Mittenfrequenz des zu übertragenden Frequenzbandes zwischen dem Antennenanschluss und jedem der beiden anderen Anschlüsse sowie einem Absorptionswiderstand zwischen den beiden anderen Anschlüssen besteht. Diese Bauart eines Kopplers 7 oder 14 ist kostengünstig in Leiterplatten- oder Hybridtechnik realisierbar.
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Die Steuereinrichtung 12 der ortsfesten Station 5 ist mit beiden dortigen Transceivern 10 und 11 verbunden und die Steuereinrichtung 13 des Fahrzeugs 4 ist mit beiden dortigen Transceivern 17 und 18 verbunden. Den Steuereinrichtungen 12 und 13 stehen somit für ihre Kommunikation zwei Kanäle und damit insgesamt eine deutlich größere Bandbreite zur Verfügung. Dies ermöglicht nicht nur eine entsprechend höhere Datenrate, sondern im Vergleich zu Verwendung eines einzigen Transceivers höherer Bandbreite vereinfacht sich hierdurch auch der Austausch von Nachrichten unterschiedlicher Kategorien. So können beispielsweise Nachrichten je nach Inhalt und/oder Priorität auf die beiden verschiedenen Kanäle verteilt werden, wodurch sich die Verarbeitung von Nachrichten vereinfacht. Bei einer solchen Verteilung von Daten unterschiedlicher Kategorien auf verschiedene Kanäle können die Bandbreiten der Kanäle bedarfsgemäß unterschiedlich sein. Beispielweise kann ein Videosignal auf einem Kanal mit einer Bandbreite von 40MHz und Steuerdaten können auf einem Kanal mit einer Bandbreite von 20MHz übertragen werden.
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Darüber hinaus wird durch die jeweils zwei Transceiver 10 und 11 bzw. 17 und 18 und ggf. die jeweils zwei zugeordneten Dämpfungsglieder 8 und 9 bzw. 15 und 16 eine teilweise Redundanz der Hardware geschaffen. Beim Ausfall eines Transceivers und/oder Dämpfungsgliedes kann die gesamte Kommunikation über den jeweils noch funktionstüchtigen Teil des Kommunikationssystems abgewickelt werden, wodurch ein Totalausfall des Kommunikationssystems vermieden wird und sich somit dessen Zuverlässigkeit erhöht. Dies ist insbesondere für die Transceiver 10 und 11 bzw. 17 und 18 von Bedeutung, da diese als aktive Komponenten eine größere Ausfallwahrscheinlichkeit haben als passive Komponenten wie die Antennen 3 und 6, die Koppler 7 und 14 und die Dämpfungsglieder 8, 9, 15 und 16. Es kann aber auch eine einzige Nachricht gleichzeitig über beide Transceiver 10 und 11 bzw. 17 und 18 übertragen werden, um die Zuverlässigkeit der Übertragung zu erhöhen.
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Wie zuvor bereits erwähnt könnte es sowohl an der ortsfesten Station 5, als auch an Bord des Fahrzeugs 4 anstelle nur einer Steuereinrichtung 12 bzw. 13 jeweils zwei voneinander unabhängige Einheiten geben, die mit einem der Transceiver 10 und 11 bzw. 17 und 18 verbunden sind und als Quellen bzw. Senken der von den Transceivern 10 und 11 bzw. 17 und 18 abgegebenen bzw. empfangenen Nachrichten fungieren.
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Eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kommunikationssystems zeigt 3. Diese Ausführungsform ist für Transportsysteme großer Länge vorgesehen, bei denen zur Erzielung einer ausreichenden Reichweite der Kommunikation die ortsfeste Station 105 nicht an einem Ende, sondern in Richtung der Mitte der Transportstrecke versetzt oder unmittelbar in deren Mitte angeordnet ist und der Schlitzhohlleiter 101A, 101B aus mindestens zwei verschiedenen Abschnitten 101A und 101B besteht, die durch eine als Dehnungsfuge für eine thermische Längenänderung fungierende Lücke 119 voreinander getrennt sind. Es sind zwei separate Antennen 106A und 106B vorgesehen, die jeweils einem der verschiedenen Abschnitte 101A bzw. 101B des Schlitzhohlleiters 101A, 101B zugeordnet sind und mit einer gemeinsamen Steuereinrichtung 112 der ortsfesten Station 105 verbunden sind. Hierzu sind zwei Koppler 107 und 120 vorgesehen, wobei die Bauart des Kopplers 107 dieselbe ist wie diejenige des Kopplers 7 der ersten Ausführungsform. Die ersten beiden Anschlüsse des ersten Kopplers 107 sind mit den Transceivern 110 und 111 ebenso über optionale Dämpfungsglieder 108 bzw. 109 verbunden wie die entsprechenden Anschlüsse des Kopplers 7 der ersten Ausführungsform mit den dortigen Transceivern 10 und 11.
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Der zweite Koppler 120 kann von anderer Bauart sein, da an ihn nicht die gleichen Anforderungen hinsichtlich der Entkopplung von zweien seiner drei Anschlüsse bestehen wie an den Koppler 107. Im Gegenteil kann es sogar erwünscht sein, dass dieser zweite Koppler 120 eine möglichst geringe Dämpfung zwischen allen drei seiner Anschlüsse hat, um die beiden Antennen 106A und 106B nicht nur mit dem ersten Koppler 107 zu koppeln, sondern auch miteinander, um die von einem Fahrzeug 104 in einem der beiden Abschnitte 101A oder 101B des Schlitzhohlleiters 101 gesendeten Signale für ein anderes Fahrzeug 104, welches sich in dem jeweils anderen Anschnitt 101B bzw. 101A befindet, empfangbar zu machen, um damit die Vermeidung von Kollisionen zwischen Sendesignalen verschiedener Fahrzeuge 104 zu ermöglichen. Eine hierfür geeignete Art von Koppler ist ein Tapper.
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An dem dritten Anschluss des Kopplers 107 ist jedoch nicht eine einzelne Antenne angeschlossen, sondern der dritte Anschluss des zweiten Kopplers 120. An den ersten beiden Anschlüssen des zweiten Kopplers 120 sind die Antennen 106A und 106B angeschlossen. Diese werden durch den zweiten Koppler 120 voneinander entkoppelt und jeweils mit dem dritten Anschluss gekoppelt. Durch diese Schaltung werden die von beiden Antennen 106A und 106B empfangenen Signale zunächst durch den zweiten Koppler 120 zusammengeführt und anschließend wird das kombinierte Signal durch den ersten Koppler 107 unter gleichmäßiger Aufteilung seiner Leistung beiden Transceivern 110 und 111 zugeführt. In der umgekehrten Richtung werden die von beiden Transceivern 110 und 111 abgegebenen Sendesignale zunächst durch den ersten Koppler 107 zusammengeführt und anschließend wird das kombinierte Signal durch den zweiten Koppler 120 unter gleichmäßiger Aufteilung seiner Leistung beiden Antennen 106A und 106B zur Abstrahlung zugeführt.
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Auf diese Weise werden die Sendesignale beider Transceiver 110 und 111 gleichermaßen in beide Abschnitte 101A und 101B des Schlitzhohlleiters 101A, 101B abgestrahlt und die aus beiden Abschnitten 101A und 101B des Schlitzhohlleiters 101A, 101B von den Antennen 106A und 106B empfangenen Signale werden beiden Transceivern 110 und 111 zugeführt. Die Lücke 119 zwischen den Abschnitten 101A und 101B des Schlitzhohlleiters 101A, 101B befindet sich vorzugsweise in der Mitte der Fahrstrecke des Transportsystems und die Antennen 106A und 106B sind nahe der Lücke 119 angeordnet, wodurch sich die maximale Reichweite der Kommunikation im Vergleich zur Anordnung einer einzigen Antenne an einem Ende eines einzigen Schlitzhohlleiters verdoppelt.
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Die beiden Antennen 103A und 103B des Fahrzeugs 104 sind in dessen Fahrtrichtung soweit gegeneinander versetzt, dass an einer Lücke 119 zwischen zwei Abschnitten 101A und 101B des Schlitzhohlleiters 101A, 101B eine Antenne 103A in den einen Abschnitt 101A und die andere Antenne 103B in den anderen Abschnitt 101B des Schlitzhohlleiters 101A, 101B hineinragt. Hierdurch wird eine Unterbrechung der Kommunikation vermieden, wenn das Fahrzeug 104 über eine Lücke 119 zwischen zwei verschiedenen Abschnitten 101A und 101B des Schlitzhohlleiters 101A, 101B fährt, insbesondere auch dann, wenn sich eine Antenne 101A oder 101B im Bereich der Lücke 119 befindet und daher kein Signal mehr über diese Antenne 101A oder 101B übertragen werden kann.
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An Bord des Fahrzeugs 104 sind zwei Transceiver 117 und 118 vorgesehen, die auf denselben Kanälen arbeiten wie die Transceiver 110 und 111 der ortsfesten Station, so dass jedem Transceiver 110 und 111 der ortsfesten Station ein Transceiver 117 bzw. 118 des Fahrzeugs 104 zugeordnet ist. Die Transceiver 117 und 118 haben jeweils zwei Anschlüsse für bis zu jeweils einer Antenne führende Signalpfade. Von dem ersten dieser Anschlüsse führt jeweils ein Signalpfad zu der ersten Antenne 103A und von dem zweiten dieser Anschlüsse führt jeweils ein Signalpfad zu der zweiten Antenne 103B, so dass jeder Transceiver 117 und 118 mit jeder der Antennen 103A und 103B verbunden ist.
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Um dies zu bewerkstelligen, sind die Antennen 103A und 103B jeweils mit einem dritten Anschluss eines Kopplers 114A bzw. 114B verbunden, der von der gleichen Bauart ist wie der Koppler 107 der ortsfesten Station 105. Der erste Anschluss jedes dieser Koppler 114A und 114B ist über ein optionales Dämpfungsglied 115A bzw. 115B mit jeweils einem Anschluss des ersten Transceivers 117 verbunden. Der zweite Anschluss jedes dieser Koppler 114A und 114B ist über ein optionales Dämpfungsglied 116A bzw. 116B mit jeweils einem Anschluss des zweiten Transceivers 118 verbunden. Die Koppler 114A und 114B koppeln jeweils ihren ersten und ihren zweiten Anschluss mit ihrem dritten Anschluss und entkoppeln jeweils ihren ersten und zweiten Anschluss voneinander. Somit besteht jederzeit ein durchgängiger Signalpfad zwischen jedem Transceiver 110 und 111 der ortsfesten Station 105 zu dem ihm jeweils zugeordneten Transceiver 117 bzw. 118 des Fahrzeugs 104, insbesondere auch dann, wenn das Fahrzeug 104 die Lücke 119 zwischen den Schlitzhohlleiterabschnitten 101A und 101B überfährt und sich eine der beiden Antennen 103A oder 103B des Fahrzeugs 104 im Bereich der Lücke 119 befindet.
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Es ist auch möglich, dass die Reichweite der Kommunikation mit einer Schaltungsanordnung der ortsfesten Station 5 entsprechend der ersten Ausführungsform von 2, die nur eine einzige Antenne 6 und einen einzigen Koppler 7 aufweist, ausreichend ist, jedoch zum Ausgleich einer thermischen Längenänderung ein aus zwei separaten Abschnitten 101A und 101B mit einer als Dehnungsfuge fungierenden Lücke 119 bestehender Schlitzhohlleiter 101A, 101B benötigt wird. In diesem Fall sind an den einander zugewandten Enden der verschiedenen Abschnitte 101A bzw. 101B des Schlitzhohlleiters 101A, 101B an der Lücke 119 Antennen angeordnet, die durch ein flexibles Leiterstück verbunden sind. Durch diese Anordnung passiver Elemente erfolgt eine Signalübertragung zwischen den verschiedenen Abschnitten 101A bzw. 101B des Schlitzhohlleiters 101A, 101B. Aufgrund des Vorhandenseins der Lücke 119 werden jedoch auch in diesem Fall an Bord des Fahrzeugs 104 zwei Antennen 103A und 103B in Längsrichtung hintereinander und ein fahrzeugseitiger Teil des Kommunikationssystems entsprechend der zweiten Ausführungsform von 3 benötigt, wenn beim Überfahren der Lücke 119 eine unterbrechungsfreie Kommunikation gewährleistet werden soll.
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Das Blockschaltbild des in bzw. an einer ortsfesten Station 205 angeordneten Teils einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kommunikationssystems zeigt 4. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform nach 2 dadurch, dass die zwei Transceiver 210 und 211, mit denen die Steuereinrichtung 212 der ortsfesten Station 205 verbunden ist, jeweils zwei separate Anschlüsse für Antennen aufweisen, die verschiedenen Kanälen zugeordnet sind. Derartige zweikanalige Transceiver 210 bzw. 211 mit zwei Antennenanschlüssen sind als solche bekannt. Jeder der zwei Antennenanschlüsse ist über zunächst über einen ersten Koppler 221 bzw. 222 mit einem optionalen Dämpfungsglied 208 bzw. 209 und anschließend mit einem ersten bzw. zweiten Eingang eines Kopplers 207 verbunden, der von derselben Bauart ist wie der Koppler 7 der ersten Ausführungsform. An dem dritten Anschluss des Kopplers 207 ist eine Antenne 206 angeschlossen. Die Konfiguration gemäß 4 kann nicht nur auf der Seite der ortsfesten Station, sondern auch spiegelbildlich auf der Seite des Fahrzeugs verwendet werden, d.h. sie kann die in 1 gezeigte fahrzeugseitige Konfiguration ersetzen.
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Die Kopplung der beiden Antennenanschlüsse der Transceiver 210 und 211 durch die Koppler 221 und 222 bewirkt eine Bündelung der beiden Kanäle jedes einzelnen der Transceiver 210 und 211 zu jeweils einem Kanal doppelter Bandbreite, der somit die doppelte Datenrate eines einzelnen Kanals ermöglicht. Diese Kanalbündelung ist als solche bekannt und nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Es soll mit diesem Ausführungsbeispiel nur aufgezeigt werden, werden, dass die erfindungsgemäße Kopplung verschiedener Sende- und Empfangseinrichtungen mit einer gemeinsamen Schlitzhohlleiter-Antenne auch auf bereits gebündelte Kanäle solcher Sende- und Empfangseinrichtungen angewendet werden kann. Analog zur ersten Ausführungsform von 1 kann die Konfiguration gemäß 4 auch fahrzeugseitig eingesetzt werden.
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Die Konfiguration gemäß 4 kann auch auf eine Ausführungsform mit zwei Antennen angewandt werden. So kann bei der zweiten Ausführungsform nach 3 derjenige Teil des Kommunikationssystems, welcher aus der Steuereinrichtung 112, den Transceivern 110 und 111, den Dämpfungsgliedern 108 und 109 sowie dem Koppler 107 besteht, durch die Konfiguration von 4 mit Ausnahme der dortigen Antenne 206 ersetzt werden. Anstelle der Antenne 206 ist in diesem Fall an den Koppler 207 der Koppler 120 angeschlossen und an dessen anderen beiden Anschlüssen sind die Antennen 106A und 106B angeschlossen.
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Fahrzeugseitig werden in diesem Fall zwei Transceiver mit jeweils vier Antennenanschlüssen benötigt, die über insgesamt vier den Kopplern 221 und 222 entsprechende Koppler, vier optionale Dämpfungsglieder und zwei dem Koppler 207 entsprechende Koppler mit den zwei Antennen des Fahrzeugs verbunden wären, wobei sich die Verbindungen zwischen den antennenseitigen Kopplern und den optionalen Dämpfungsgliedern bzw. den optionalen transceiverseitigen Dämpfungsgliedern analog zu der fahrzeugseitigen Konfiguration von 3 teilweise überkreuzen, um einen Signalpfad zwischen jeder der beiden Antennen und jeweils zwei Antennenanschlüssen jedes Transceivers bereitzustellen.
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In den vorausgehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind zwei einkanalige Transceiver oder zwei zweikanalige Transceiver jeweils mit Kanalbündelung vorgesehen. Dies ist nicht als eine Beschränkung der Erfindung auf zwei Kanäle zu verstehen. Vielmehr umfasst die Erfindung auch Konfigurationen mit mehr als zwei Kanälen. So könnte beispielsweise ein dreikanaliges System durch den Einsatz von jeweils drei Transceivern in der ortsfesten Station und in dem Fahrzeug in Kombination mit Kopplern in Form reziproker Viertore, die jeweils eines der Tore mit den drei anderen koppeln und die drei anderen voneinander entkoppeln, realisiert werden. Hierfür kommen insbesondere Wilkinson-Koppler mit vier Anschlüssen in Frage. Für ein Kommunikationssystem mit vier Kanälen könnten jeweils vier Transceiver in der ortsfesten Station und in dem Fahrzeug vorgesehen werden und es könnten drei Koppler mit jeweils drei Anschlüssen, wie sie in den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen vorkommen, in zwei Stufen kaskadiert zusammengeschaltet werden, um ein Signal von einem Eingang auf vier Ausgänge aufzuteilen bzw. in der umgekehrten Richtung Signale von vier Eingängen auf einen Ausgang zusammenzuführen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013002227 B4 [0002]
