DE19605374A1 - Funkverfahren und Vorrichtung zur Durchführung des Funkverfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Funkverfahren, insbesondere für Mobilfunktelefone mit einer Basisstation, bei dem wenigstens eine Sende-/Empfangsvorrichtung der Basissta­ tion über eine Antennenanlage Radiowellen in einer Sende-/Empfangskeule ausstrahlt bzw. empfängt.

Bei bekannten Funkverfahren, insbesondere bei Mobilfunk­ verfahren, kommunizieren die Mobilfunktelefone jeweils über stationäre Sende- und Empfangseinrichtungen, den Basisstationen, welche untereinander über Leitungen ver­ bunden sind. Um gleichzeitig sprechen und hören zu können, müssen auf der Funkstrecke zwischen Mobilfunkte­ lefon und Basisstation gleichzeitig zwei Sprechkanäle belegt werden, sogenannte Duplexsprechkanäle. Diese sind ein Sprechkanal auf der Strecke von dem Mobilfunk­ telefon zur Basisstation, Uplink genannt, und ein Sprechkanal für die Strecke von der Basisstation zum Mobiltelefon, Downlink genannt. Für mehrere Teilnehmer wird bei dem Frequenzmultiplex-Verfahren jedem eine eigene Trägerfrequenz bzw. ein eigenes Frequenzband als Sprechkanal zugeordnet. Jede Trägerfrequenz kann mit­ tels des Zeitmultiplexverfahrens weiter mehrfach ge­ nutzt werden. Bei dem derzeit in Europa genutzten GSM-Standard (Global System for Mobile Communication) ste­ hen innerhalb einer Gesamtbreite von 25 MHz für den Uplink und weiteren 25 MHz für den Downlink jeweils 124 Trägerfrequenzkanäle einer Bandbreite von 200 kHz zur Verfügung und jeder Trägerfrequenzkanal verfügt über 8 Zeitschlitze. Die Gesamtzahl der so zur Verfügung ste­ henden Duplexkanäle von beispielsweise 992 Duplexkanä­ len im GSM-System deckt den Bedarf jedoch nicht. Eine bekannte Maßnahme zur besseren Nutzung der zur Verfü­ gung stehenden Kanäle besteht in der wiederholten Ver­ wendung von Trägerfrequenzen. Hierzu ist der Versor­ gungsbereich geeignet in Funkzellen aufgeteilt und ist jeder Funkzelle eine Basisstation zugeordnet. Liegen Funkzellen soweit auseinander, daß die gegenseitigen Störpegel, Gleichkanal-Interferenzen, unter einer gege­ benen Schwelle liegen, können diese Funkzellen gleiche Trägerfrequenzen benutzen. Es hat sich gezeigt, daß der Pegel der einer Funkzelle zugehörigen Signale einer Trägerfrequenz etwa um den Faktor 8 bzw. in der Strah­ lungsdichte um den Faktor 64, entsprechend 18 dB, höher sein muß als der Pegel der Signale (Gleichkanal-Interfe­ renzen) der übrigen Funkzellen, welche die gleiche Trägerfrequenz benutzen. Daraus folgt, daß unmittelbar aneinander angrenzende Funkzellen nicht die gleichen Trägerfrequenzen benutzen können. Man kommt so zu einem System von Funkzellen, bei dem das System der benachbar­ ten Zellen zwar auf alle zur Verfügung stehende Träger­ frequenzen zurückgreift, jedoch wird keine Trägerfre­ quenz von diesen benachbarten Zellen zweimal benutzt. Außerhalb des Systems sind dann die Trägerfrequenzen in weiteren Funkzellen wiederverwendbar. Weist ein solches System 7 benachbarte Zellen auf, vergleiche auch Fig. 2, kann jede einzelne Funkzelle nur einen Anteil der insgesamt zur Verfügung stehenden Trägerfrequenzen nutzen, bei dem angegebenen Beispiel nur jede achte Trägerfrequenz, vergleiche auch Fig. 3. Hierdurch wird die Zahl der Duplexkanäle pro Funkzelle aus dem Produkt der Gesamtzahl der Trägerfrequenzen und der Zeitschlit­ ze, geteilt durch die Anzahl der benachbarten Zellen be­ stimmt. Beim genannten Beispiel kommt man beim GSM-Sy­ stem somit auf 124×8/7 = ca. 136 Duplexkanäle pro Funkzelle. Für eine weitere Kapazitätserhöhung können durch eine Sektorierung der Funkzelle auch innerhalb einer Funkzelle Trägerfrequenzen mehrfach genutzt wer­ den. Bei einer Empfangsantenne ist die am Antennenein­ gang, dem Antennentor, verfügbare Spannung U von der Einfallsrichtung einer einfallenden ebenen elektromagne­ tischen Welle abhängig. Diese Abhängigkeit vom vertika­ len und horizontalen Einfallswinkel wird als vertikale bzw. horizontale Richtcharakteristik der Antenne be­ zeichnet. Benutzt man die Antenne als Sendeantenne, so gibt die selbe Richtcharakteristik die Richtungsabhän­ gigkeit der abgestrahlten Wellen an. Im einfachsten Fall ist solch eine Richtcharakteristik eine omnidirektionale, d. h. Abstrahlung und Empfang der Antenne sind für alle Richtungen gleich. In einem sol­ chen Fall können Trägerfrequenzen innerhalb einer Funk­ zelle nicht mehrfach benutzt werden. Deshalb wird, um in einer Funkzelle Trägerfrequenzen mehrfach nutzen zu können, diese in 3 bis 8 Sektoren aufgeteilt und wird jeder Sektor über die Keule einer separaten Richtanten­ ne oder eine Gruppenantenne versorgt. Deren horizontale Richtcharakteristiken sind derart gestaltet, daß sie möglichst nur diesen betreffenden Sektor mit Sende-/Emp­ fangskeulen überdecken, d. h. nur hier elektromagneti­ sche Wellen abstrahlen bzw. empfangen. Dementsprechend weist beispielsweise eine Gruppenantenne wenigstens eine der Sektorenzahl entsprechende Anzahl von Einzel­ strahlern auf, die über ein Hochfrequenznetzwerk, dem Keulenformungsnetzwerk, derartig verbunden sind, daß durch geeignete Interferenzen Sende-/Empfangskeulen mit verschiedenen Richtcharakteristiken entstehen. Die Gesamtheit der Sende-/Empfangskeulen bildet ein Cluster aus. Damit es zu keinem Übersprechen zwischen den ver­ schiedenen Sende-/Empfangskeulen kommt, sind die Richt­ charakteristiken nicht unabhängig voneinander wählbar, sondern sollten bevorzugt zueinander orthogonal stehen. Das heißt im Sendefall dürfen die Felder der verschie­ denen Antennentore nicht miteinander Leistung umsetzen.

In Fig. 7 sind im Polardiagramm 4 Sende-/Empfangskeulen unterschiedlicher Richtcharakteristiken dargestellt, welche 4 Antennentoren von 4 separaten Richtantennen oder einer Gruppenantenne mit 4 Eingängen zugehörig sind. Jede Keule versorgt einen Sektor und die Sektoren müssen im Regelfall alle Verbindungswinkel zu Mobiltele­ fonen lückenlos überdecken. Um eine gleichgute Versor­ gung innerhalb der Sektoren zu gewährleisten, sollte die Richtcharakteristik über den Sektor gegenüber der jeweiligen Hauptstrahlrichtung, der Richtung des Maxi­ mums der jeweiligen Richtcharakteristik, nicht stark abfallen. Bei dem in Fig. 7 gezeigten Sektor über den Bereich von -45° bis 45° sollte sich der Wert der Richtcharakteristik im Randbereich nahe ± 45° nicht allzu stark von demjenigen der Hauptstrahlrichtung bei 0° unterscheiden. Falls die im betrachteten Sektor verwendeten Trägerfrequenzen auch in einem anderen Sektor (Gleichkanalsektor) verwendet werden sollen, muß die Richtcharakteristik des betrachteten Sektors im Winkelbereich des Gleichkanalsektors genügend abgefal­ len sein. Ein solcher Abfall soll typischerweise ampli­ tudenmäßig mehr als den Faktor 10 betragen. Daraus folgt, daß in unmittelbar aneinander grenzenden Sekto­ ren nicht die gleichen Trägerfrequenzen verwenden wer­ den können, da die Verbindungsrichtungen unmittelbar diesseits und jenseits der Sektorengrenze von der Richt­ charakteristik gleichbehandelt werden. Infolgedessen können im günstigsten Fall bei dem bekannten Prinzip der Sektorisierung die Frequenzen in etwa jedem zweiten Sektor beispielsweise in einem Sektor von -135° bis -225°, vergl. Fig. 7, wiederverwendet werden. Damit erhält man im Fall der Gleichverteilung der Teilnehmer auf alle horizontalen Richtungen etwa ein um die Hälfte der Anzahl der Richtcharakteristiken höhere Anzahl von Duplexkanälen, im Fall von 4 Sektoren also doppelt soviele Duplexkanäle gegenüber einer omnidirektionalen Ausstrahlung. Einer beliebigen Erhöhung der Duplexkanal­ zahl durch weitere Erhöhung der Anzahl der Richtcharak­ teristiken und einer damit einhergehenden Verringerung der Keulenbreite der Sende-/Empfangskeulen ist durch die Verteilung der Verbindungsrichtung zu den einzelnen Mobiltelefonen auf einen Winkelbereich der Breite Δα eine Grenze gesetzt, vergl. Fig. 1. Dieser Winkelbe­ reich beruht darauf, daß ein Signal von einem Mobiltele­ fon auf verschiedenen Wegen z. B. durch Reflexion und Beugung an verschiedenen Hindernissen wie Gebäuden, topologischen Inhomogenitäten etc. zur Basisstation gelangt, vergl. Fig. 1. Somit gehören im allgemeinen zu einem Mobilfunktelefon an einem gegebenen Ort eine Reihe von Verbindungsrichtungen, welche Einfallsrichtun­ gen der zugehörigen auf die Basisstation auftreffenden Wellen bzw. Abstrahlrichtungen der das Mobilfunktelefon erreichenden Wellen darstellen. Diese Einfallsrichtun­ gen bzw. Abstrahlrichtungen um einen mittleren Win­ kel α, der mittleren Verbindungsrichtung, liegen in dem Winkelbereich der Breite Δα. Hierdurch bedingt sollte der Öffnungswinkel der Sende-/Empfangskeule über den einzelnen Sektoren den Winkel Δα nicht wesentlich unterschreiten. Dieses gegenüber omnidirektionalen Charakteristiken bereits verbesserte Funkverfahren kann deshalb auch nur die Hälfte der möglichen Duplexkanäle für jeden Sektor zur Verfügung stellen. Diese Zahl wird in der Regel jedoch nicht erreicht. Die Verbindung zu Funktelefonen auf Sektorengrenzen erfolgt über einen Teil der Richtcharakteristik, bei der das Signal gegen­ über dem Maximum bereits wesentlich abgefallen ist. Dies muß bei einer Uplink-Verbindung durch eine an sich unerwünschte Erhöhung der Sendeleistung des Mobilfunkte­ lefones und Downlink durch eine Erhöhung der Sende­ leistung der Basisstation ausgeglichen werden. Damit wird die Wahrscheinlichkeit eines unerlaubt hohen Gleichkanal-Störpegels auch in den jeweils übernächsten Sektoren so hoch, daß die angenommene Erhöhung der Zahl der Duplexkanäle nicht erreicht wird. Ein weiteres Problem der bekannten Funkverfahren besteht darin, daß man zum Rande der Sektoren einen erheblichen Signalab­ fall in Kauf nehmen muß. Für eine Richtcharakteristik, welche innerhalb des zu versorgenden Sektors nahezu konstant ist und außerhalb des Sektors stark abfällt, benötigt man eine Antenne, deren horizontale Linearab­ messung größenordnungsmäßig etwa dem keulenanzahlfachen der Betriebswellenlänge entspricht. Daraus folgt z. B. für das D-Netz mit einer Betriebsfrequenz um 900 MHz bei 4 Sektoren eine erforderliche Querabmessung von ca. 1,3 Metern. Da jedoch für die Antenne eine horizontale Linearabmessung von nur ca. 20 bis 30 cm, größenord­ nungsmäßig in einer Wellenlänge, angestrebt wird, muß der angesprochene Signalabfall zum Rande der Sektoren hin in Kauf genommen werden.

Es besteht jedoch nach wie vor der Bedarf, die Zahl der zur Verfügung stehenden Duplexsprechkanäle und damit der Zahl gleichzeitig telefonierender Teilnehmer, also die Kapazität, wesentlich zu erhöhen. Wegen der Knapp­ heit der verfügbaren Frequenzbänder muß dieses Ziel jedoch erreicht werden, ohne die von den Mobilfunkdien­ sten belegte Frequenzbandbreite zu erhöhen. Hierbei wird weiterhin angestrebt, die erforderliche Sendelei­ stung der Mobilfunktelefone und der Basisstationen zu reduzieren. Hiermit möchte man zum einen den Pegel der elektromagnetischen Strahlung aus Gründen der elektroma­ gnetischen Verträglichkeit mit anderen technischen Systemen und aus Vorsorge vor einer gesundheitliche Gefährdung senken. Des weiteren macht eine Erniedrigung der Sendeleistung der von Hand getragenen Mobilfunktele­ fone, Handies, eine Verlängerung der Betriebsdauer ohne Nachladung der Batterien möglich.

Diese technische Problematik ist durch das Funkverfah­ ren nach Anspruch 1 und die Vorrichtung zur Durchfüh­ rung dieses Verfahrens nach Anspruch 13 gelöst. Bei dem Verfahren ist darauf abgestellt, daß die Sende-/Empfangs­ keule mit der Frequenz veränderliche horizonta­ le Richtcharakteristiken aufweist. Durch geeignete schaltungstechnische Maßnahmen kann erreicht werden, daß in Abhängigkeit der Frequenz diese Richtcharakteri­ stiken horizontal schwenken und somit jedem Mobiltele­ fon durch geeignete Wahl der Trägerfrequenz bzw. Träger­ frequenzen optimale Richtcharakteristiken zugeordnet werden können. Durch diese Maßnahme wird zum einen die Zahl der möglichen Sprechkanäle pro Funkzelle gegenüber den bekannten Prinzipien bei der Sektorierung von Funk­ zellen erhöht und kann darüber hinaus die notwendige Sendeleistung von Mobilfunktelefonen und Basisstationen erniedrigt werden. Hierbei wird derart vorgegangen, daß einer ersten Trägerfrequenz bzw. einem ersten Frequenz­ band als Sprechkanal eine erste horizontale Richt­ charakteristik der Sende-/Empfangskeule zugeordnet ist und daß einer zweiten Trägerfrequenz bzw. einem zweiten Frequenzband als Sprechkanal eine zweite horizontale Richtcharakteristik der Sende-/Empfangskeule zugeordnet ist. Entsprechendes gilt für weitere Trägerfrequenzen. Hierdurch wird jedem zur Verfügung stehende Sprechkanal eine ganz spezielle horizontale Richtcharakteristik innerhalb der gleichen Sende-/Empfangskeule zugeordnet. Da die Trägerfrequenzen zueinander einen gewissen Fre­ quenzabstand benötigen und innerhalb von Frequenzbän­ dern liegen, ist bei Wechsel der Trägerfrequenzen bzw. der Frequenzbänder als Sprechkanäle vorgesehen, daß auch die Richtcharakteristiken innerhalb der Sende-/Empfangs­ keule sprunghaft gewechselt werden. Hierdurch ist der Vergleich mit einer Wendeltreppe angebracht, wonach von einer Mittelstütze, der Basisstation, Trep­ penstufen gleichsam als Richtcharakteristiken abragen, wobei der vertikale Abstand der einzelnen Treppenstufen dem Frequenzabstand der Trägerfrequenzen gleichsam entspricht. Den Wechsel der Richtcharakteristiken ver­ sinnbildlicht die Wendelung der Treppe. Ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäßen Funkverfahrens, bei dem eine Basisstation ein Cluster von Sende-/Empfangskeulen für eine Versorgung von horizontal angeordneten Sekto­ ren aufweist, liegt darin, daß allen Sende-/Empfangskeu­ len gleiche Trägerfrequenzen bzw. Frequenzbänder als Sprechkanäle zugeordnet sind. Durch diese Maßnahme wird die Anzahl der Sprechkanäle gegenüber den bekannten sektoralen Verfahren zumindest verdoppelt. Dies ist insbesondere dadurch erreicht, daß nicht wie bisher eine Keule für den Satz zugeordneter Frequenzen eine feste frequenzunabhängige Richtcharakteristik aufweist, sondern daß innerhalb der Keule Richtcharakteristiken in Abhängigkeit der Trägerfrequenzen bzw. Sprechkanäle ausgebildet werden. Hierbei wird bevorzugt so vorgegan­ gen, daß bei einem Cluster einer ersten Trägerfrequenz oder einem ersten Frequenzband als Sprechkanal horizon­ tale Richtcharakteristiken der Sende-/Empfangskeulen zugeordnet sind, daß einer zweiten Trägerfrequenz bzw. einem zweiten Frequenzband weitere horizontale Richtcha­ rakteristiken der Sende-/Empfangskeulen zugeordnet sind und daß die weiteren horizontalen Richtcharakteristiken über den ganzen Clusters richtungsgleich gegenüber den der ersten Trägerfrequenz zugeordneten Richtcharakteri­ stiken gedreht sind. Hierbei können die den einzelnen Trägerfrequenzen zugeordneten Richtcharakteristiken aus den eingangs erwähnten Gründen insbesondere aufeinander senkrechtstehen. Bei einer derartigen Zuordnung von Trägerfrequenzen und Richtcharakteristiken wiederholt sich die Reihenfolge der Zuordnung der Richtcharakteri­ stiken über den Sektoren. Dabei ist weiter vorgesehen, daß jeder horizontale Sektor durch trägerfrequenzabhän­ gige horizontale Richtcharakteristiken der zugehörigen Sende-/Empfangskeule lückenlos abgedeckt ist. Hierbei kann vorgesehen sein, daß einzelnen, bevorzugt benach­ barten Trägerfrequenzen in Umfangsrichtung nebeneinan­ derliegende Richtcharakteristiken innerhalb einer Sen­ de-/Empfangskeule zugeordnet sind, wobei die Richtcha­ rakteristiken nebeneinanderliegende Subsektoren zur Sende-/Empfangssignalgewinnung ausbilden. Bevorzugt wird jedoch, daß sich die einzelnen, bevorzugt benach­ barten Trägerfrequenzen zugeordneten Richtcharakteristi­ ken innerhalb einer Sende-/Empfangskeule in Umfangsrich­ tung überlappen, wobei jedoch nur schmale, in Umfangs­ richtung nebeneinander und innerhalb jeder Charakteri­ stik liegende Subsektoren zur Sende-/Empfangssignalgewin­ nung herangezogen werden. Hierdurch ist ein großer Signalabstand gewahrt und ist in vorteilhafter Weise damit auch ein guter Funkkontakt an den Grenzen der Subsektoren gegeben. Die Öffnungswinkel der Subsektoren sind im wesentlichen durch durch die Mehrwegausbreitung der Funkwellen eines Funktelefones zur Basisstation hervorgerufenen Winkelbreiten Δα bestimmt. Weiter ist in Ausgestaltung vorgesehen, daß die Reihenfolge der Zuordnung von Trägerfrequenzen und Richtcharakteristi­ ken in Umfangsrichtung in allen Sektoren gleichermaßen festgelegt ist. D.h., daß die Aufteilung der Sektoren in Subsektoren und deren Trägerfrequenzzuordnung glei­ chermaßen erfolgt derart, daß sich die Abfolge der Richtcharakteristiken in den Sektoren nicht ändert und insbesondere dann lediglich eine Verdrehung um die als "Achse" dienende Basisstation die Sektoren unterschei­ det, wenn die Sektoren und und Subsektoren gleiche Öffnungswinkel jeweils aufweisen. Durch diese Maßnahme ist sichergestellt, daß an Sektorengrenzen gleiche Frequenzen mit zugehörigem Richtcharakteristiken nicht aufeinander treffen. Dies wird insbesondere auch dann erreicht, wenn die Richtcharakteristiken einer und bevorzugt aller übrigen Trägerfrequenzen durch eine Verdrehung um ein Vielfaches des Winkels 360°/m ausein­ ander hervorgehen, wobei m die Anzahl der Sektoren darstellt. Infolge rotieren die Richtcharakteristiken über den Winkel frequenzproportional. Für die Verbin­ dung von Mobilfunktelefon zur Basisstation als auch für die Verbindung von der Basisstation zum Funktelefon werden Trägerfrequenzen so ausgewählt, daß die zu die­ sen Trägerfrequenzen gehörigen Richtcharakteristiken im Sinne bestimmter Kriterien optimal sind. Dazu ist vorge­ sehen, daß die zur Kommunikation zwischen Basisstation und Mobilfunktelefon benutzten Trägerfrequenzen aus einer Reihe von Testverbindungen wechselnder Trägerfre­ quenzen und/oder wechselnder Richtcharakteristiken nach den Kriterien der Minimierung der Gleichkanalinterferen­ zen und/oder Maximierung der Stärke des erwünschten Signals ausgewählt werden. Beim Gesprächsaufbau beginnt das Mobilfunktelefon mit einem Testsignal auf einer beliebigen Trägerfrequenz. Da die zu dieser beliebigen Frequenz gehörige Richtcharakteristik nicht optimal an den Verbindungswinkelbereich dieses Teilnehmers ange­ paßt ist, überschreiten im allgemeinen an mehr als an einem der Antennentore bzw. in mehr als in einer Emp­ fangskeule der Basisstation die Empfangssignale eine gegebene Schwelle. Bei einem Vergleich der von diesem Mobilfunktelefon an den verschiedenen Toren bzw. in den verschiedenen Richtcharakteristiken dieser Trägerfre­ quenz hervorgerufenen Empfangssignale wird im allgemei­ nen kein einziges dieser Signale alle anderen um einen ausreichenden Faktor in der Leistung, beispielsweise 18 dB, übertreffen. Durch systematisches Verändern der Trägerfrequenz sucht sich das Mobilfunktelefon eine Trägerfrequenz mit zugehöriger Richtcharakteristik, bei der das Signal die übrigen Signale ausreichend stark übertrifft. Diese Trägerfrequenz mit zugehöriger Richt­ charakteristik wird dann dem Teilnehmer zugeordnet. In vorteilhafter Weise ist dieses Verfahren mit dem als Frequenzsprungverfahren bekannten kompatibel, welches zur Reduzierung von Fading-Erscheinungen verwendet wird. Hierfür wird jeder Hauptstrahlrichtung ein Satz von mehr als einer Trägerfrequenz zugeordnet und es kann während des Gespräches innerhalb diese Satzes von Trägerfrequenzen gewechselt werden. Das erfindungs­ gemäße Verfahren zum Suchen der optimalen Trägerfre­ quenz kann auch auf die Suche des optimalen Satzes von Trägerfrequenzen erweitert werden. Darüber hinaus ist ferner vorgesehen, daß die Basisstation in zeitlichen Abständen ein Testsignal wechselnder Trägerfrequenz über die Sendekeulen eines Clusters aus sendet und durch Vergleich der zugehörigen Empfangssignale am Mobilfunk­ telefon die optimale Richtcharakteristik und zugehörige Trägerfrequenz ermittelt werden. Um den möglichen Orts­ veränderungen des Mobilfunktelefons während der Ge­ sprächesdauer Rechnung zu tragen, wird so in geeignet gewählten Zeitabständen die optimale Wahl der Trägerfre­ quenz bzw. der Trägerfrequenzen überprüft und gegebenen­ falls korrigiert. Für die Downlink-Verbindung erfolgt die Wahl der optimalen Trägerfrequenz bzw. Trägerfre­ quenzen auf ähnliche Weise. Zunächst kann die aus dem Uplink gewonnene Information über die optimale Wahl der Hauptstrahlrichtung bei einem Empfang an der Basisstati­ on als erste Näherung für die Wahl der Hauptstrahlrich­ tung beim Senden benutzt werden. Darüber hinaus kann ein Testsignal wechselnder Trägerfrequenz zeitlich hintereinander über die verschiedenen Sende-/Empfangs­ keulen der Basisstation abgestrahlt werden und durch Vergleiche der zugehörigen Empfangssignale am Funktele­ fon die optimale Sende-/Empfangskeule und die zugehöri­ ge optimale Trägerfrequenz ermittelt werden. Zur Durch­ führung des Funkverfahrens ist eine Vorrichtung nach An­ spruch 13 mit einer Sende-/Empfangsvorrichtung und einer Antennenanlage zum Abstrahlen bzw. zum Empfangen von Radiowellen in wenigstens einer Sende-/Empfangskeu­ le über einem horizontalen Sektor vorgesehen. Hierbei ist darauf abgestellt, daß die Vorrichtung nach der Erfindung wenigstens ein Rotationsnetzwerk aufweist, welches trägerfrequenzabhängig unterschiedliche Richt­ charakteristiken der wenigstens einen Sende-/Empfangskeu­ le über dem Sektor festlegt. Der horizontale Öffnungs­ winkel dieses Sektors kann dabei bis zu 360° betragen, was einem Rundumstrahler mit nur einer Sende-/ Empfangskeule entspricht. Dieses Rotationsnetzwerk ver­ schiebt gleichsam die Richtcharakteristik trägerfre­ quenzabhängig innerhalb der zugehörigen Sende-/Empfangs­ keule. Im wesentlichen Unterschied zum sektoralen Funk­ verfahren nach dem Stande der Technik mit festen, fre­ quenzunabhängigen Richtcharakteristiken der Keulen ändert sich nun in Abhängigkeit der Trägerfrequenz die Richtcharakteristik ein und derselben Keule. Sind Cluster von Sende-/Empfangskeulen, welche von einem Keulenformungsnetzwerk erzeugt werden und welche von einer Richtantennenanlage, insbesondere einer Gruppen-Richt­ antenne, sektoral abgestrahlt bzw. empfangen wer­ den, bei einer Basisstation mit Sende-/Empfangsvorrich­ tungen vorgesehen, sind nach der Erfindung den durch das Keulenformungsnetzwerk gebildeten Sende-/Empfangskeu­ len gleiche Trägerfrequenzen zugeordnet. Hierdurch wird jeder Sektor mit allen zur Verfügung stehenden Träger­ frequenzen versorgt. Die Anzahl der Sprechkanäle ist, wie eingangs erwähnt, erhöht. Das wenigstens eine Rota­ tionsnetzwerk legt dann trägerfrequenzabhängig die unterschiedlichen Richtcharakteristiken jeder der sekt­ oral ausgerichteten Sende-/Empfangskeulen über den Sektoren fest. Dabei ist weiter vorgesehen, daß das Rotationsnetzwerk einer ersten Trägerfrequenz eine erste Richtcharakteristik jeder Sende-/Empfangskeule des Clusters zuordnet und einer zweiten Trägerfrequenz eine zweite Richtcharakteristik jeder Sende-/Empfangskeu­ le des Clusters zuordnet, wobei die Richtcharakteristi­ ken richtungsgleich über den Cluster gedreht werden. Hierdurch entstehen an den sektoralen Übergängen - sowohl bei den Sektoren selbst als auch bei den Subsek­ toren - keine sich funktionsmäßig überlappenden Berei­ che gleicher Frequenz. Um ein sektorales Senden bzw. Empfangen zu ermöglichen, ist eine Antennenanlage mit sektoral ausgerichteten Abstrahlelementen vorgesehen, dem erfindungsgemäß ein frequenzunabhängiges Anpas­ sungs- und Entkopplungsnetzwerk zugeordnet ist, welches die durch das wenigstens eine Rotationsnetzwerk vorgege­ bene trägerfrequenzabhängige Änderung der Richtcharakte­ ristiken in eine Stromverteilung in den Abstrahlelemen­ ten der Antennenanlage umsetzt. Hierbei ist bevorzugt so vorgegangen, daß das Anpassungs- und Entkopplungsne­ tzwerk über einen Eingang verfügt, dessen Eingangssi­ gnal reflexionsfrei auf alle sektoralen Abstrahlelemen­ te derart verteilt wird, daß der Strom über den horizon­ talen Abstrahlwinkel Θ des Clusters konstante Amplitu­ de und Phase aufweist, so daß sich eine horizontale, insbesondere bei einer rundum ausstrahlenden bzw. emp­ fangenden Basisstation eine omnidirektionale Richtcha­ rakteristik E(g) (Θ) = const. ergibt. Bei weiteren Eingängen werden deren Eingangssignale ebenfalls refle­ xionsfrei auf alle sektoralen Abstrahlelemente derart verteilt, daß der Strom sich über den horizontalen Abstrahlwinkel Θ amplituden- und phasenmäßig derart ändert, so daß sich eine winkelharmonische horizontale Richtcharakteristik E(Sn) (Θ) α sin(nΘ) ergibt. Bei weiteren Eingängen werden gleichfalls deren Eingangssi­ gnale reflexionsfrei auf alle sektoralen Abstrahlelemen­ te verteilt, jedoch derart, daß der Strom sich über den horizontalen Abstrahlwinkel amplituden- und phasenmäßig derart ändert, so daß sich eine winkelharmonische hori­ zontale Richtcharakteristik E(Cn)(Θ) α cos(nΘ) er­ gibt, wobei n = 1, . . N die Anzahl der Winkelharmoni­ schen beschreibt. Im Empfangsfall kombiniert das glei­ che Anpassung- und Entkopplungsnetzwerk die Signale, für die sich wegen der Reziprozität die gleichen Richt­ charakteristiken wie für den Sendefall ergeben. Es sei bemerkt, daß die Eingänge des Anpassungs- und Entkopp­ lungsnetzwerk zu frequenzunabhängigen, winkelharmoni­ schen Richtcharakteristiken unterschiedlicher Ordnung gehören. Die Amplitude, d. h. die betragsmäßige Größe der Eingangssignale des Anpassungs- und Entkopplungsnetz­ werkes werden durch das wenigstens eine Rotationsnetz­ werk bestimmt, das dem Anpassungs- und Entkopp­ lungsnetz-werk vorgeschaltet ist und das dessen träger­ frequenzunabhängige winkelharmonische Richtcharakteri­ stiken in trägerfrequenzabhängige winkelharmonische Richtcharakteristiken transformiert. Damit kann dieses in jeder Keule trägerfrequenzabhängige, vorgebbare Richtcharakteristiken ausbilden. Technisch ausgeführt wird ein solches Rotationsnetzwerk bevorzugt mit Lauf­ zeitgliedern, welche bei einer Änderung der Trägerfre­ quenz eines Signales dessen Phase derart ändern, daß die zugehörige Richtcharakteristik wechselt. Hierdurch wird die Frequenzabhängigkeit bestimmt. Dies wird insbe­ sondere durch wenigstens ein Rotationsnetzwerk er­ reicht, welches über einen Eingang verfügt, dessen Ansteuerung durch das Keulenformungsnetzwerk in Verbin­ dung mit dem Anpassungs- und Entkopplungsnetzwerk zu einer über den Abstrahlwinkel Θ des Clusters konstan­ ten, bei einer rundum ausstrahlenden Basisstation zu einer omnidirektionalen Richtcharakteristik führt, welches weiter über Eingänge verfügt, deren Ansteuerung durch das Keulenformungsneztwerk in Verbindung mit dem Anpassungs- und Entkopplungsnetzwerk zu einer mit der Frequenz rotierenden winkelharmonischen Richtcharak­ teristik E(ai)(Θ) α cos [i(Θ-Θ_o(f))] führt, und welches über Eingänge verfügt, deren Ansteuerung durch das Keulenformungsnetzwerk in Verbindung mit der Anpassungs- und Entkopplungsnetzwerk zu einer mit der Frequenz rotierenden winkelharmonischen Richtcharak­ teristik der Form E(bi)(Θ) α sin [i(Θ-Θ_o(f))] führt, wobei gilt, Θ_o α f mit mit der Frequenz f und i = 1, 2 . . . Bevorzugt ist eine Phasenverschiebung der Form Θ_o = πfT mit der Gruppenlaufzeit T des Lauf­ zeitgliedes. Die Verzögerung eines Signals in den Lauf­ zeitgliedern erfolgt durch dessen Umsetzung in optische Wellen und/oder akustischer Wellen, deren Ausbreitungs­ geschwindigkeit gegenüber elektromagnetischen Wellen erheblich geringer ist. Bei den hier interessierenden Frequenzen können jedoch bevorzugt elektromagnetische Resonatoren benutzt werden. Das wenigstens eine Rotati­ onsnetzwerk und das Keulenformungsnetzwerk können so­ wohl in dem Hochfrequenzteil der Basisstation betrieben werden als auch im Zwischenfrequenzteil der Sende-/Emp­ fangsvorrichtung. Darüber hinaus kann letztlich vorgese­ hen sein, das Rotationsnetzwerk und Keulenformungsnetz­ werk in Form digitaler Prozessoren auszubilden.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläu­ tert, in der im wesentlichen prinzipiell das erfindungs­ gemäße Verfahren dem bisher bekannten Verfahren gegen­ überstellt wird und in der durch Prinzipschaltbilder die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens darge­ stellt ist. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 in Draufsicht eine Funkzelle,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Zellstruktur eines Mobilfunknetzes,

Fig. 3 die Zuordnung der zur Verfügung stehenden Frequenzkanäle zu den einzelnen Funkzellen gemäß Fig. 2,

Fig. 4 die Richtcharakteristiken bei der konventionel­ len Art der Sektorisierung mit 4 Sektoren,

Fig. 5 eine theoretische Aufteilung der Sektoren gemäß Fig. 4 in Subsektoren,

Fig. 6 die Überdeckung einzelner Sektoren mit träger­ frequenzabhängig geänderten Richtcharakteristi­ ken, nach der Erfindung,

Fig. 7 korrespondierend mit Fig. 4 die konventionelle Versorgung von 4 Sektoren durch ein Keulen­ cluster mit 4 Einzelkeulen, die über den Um­ fangswinkel Θ gleiche frequenzunabhängige Richtcharakteristiken aufweisen,

Fig. 8 korrespondierend mit Fig. 6 die erfindungsgemä­ ße Versorgung von 4 Sektoren durch ein Keulen­ cluster mit 4 Keulen, deren jeweilige Richtcha­ rakteristik in Abhängigkeit der Frequenz in horizontaler Richtung schwenken,

Fig. 9 korrespondierend mit Fig. 8 die Frequenz-Sek­ tor-Zuordnung am Beispiel von 4 Antennentoren und 6 Frequenzkanälen,

Fig. 10 im Vergleich zu Fig. 9 und korrespondierend mit Fig. 7 die Frequenz-Sektor-Zuordnung konven­ tioneller Art,

Fig. 11 den typischen Aufbau einer Gruppen-Antenne,

Fig. 12 bis 20 die Stromverteilung in einer Gruppen-Antenne gem. Fig. 11 nach dem erfindungsgemäßen Verfah­ ren,

Fig. 21 das Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens,

Fig. 22 in schematischer Darstellung ein Rotationsnetz­ werk nach der Erfindung,

Fig. 23 und 24 die Ausbildung von Laufzeitgliedern in einem Rotationsnetzwerk nach Fig. 22, und

Fig. 25 schematisch den Aufbau eines Keulenformungs­ netzwerkes für ein Keulencluster von 4 Keulen.

Fig. 1 zeigt in Draufsicht auf eine Funkzelle Tr1 eine Basisstation 1, welche mit einem Mobilfunktelefon 2 in Funkkontakt steht.

Die Basisstation 1 bildet den Ursprung eines gewillkürten kartesischen Koordinatensystems x, y. Von der x-Achse ausgehend, im Gegenuhrzeigersinn (mathema­ tisch positiv), zählt der Umfangswinkel Θ. Die Funkzel­ le Tr1 ist eingebunden in eine Zellstruktur eines Mobil­ funknetzes gem. Fig. 2. Dort weist jede Funkzelle Tr1 sechs benachbarte Funkzellen Tr2 bis Tr7 auf, welche insgesamt ein System darstellen, das auf alle zur Verfü­ gung stehende Trägerfrequenzen Tf gemäß Fig. 3 zurück­ greifen kann. Aus den eingangs erläuterten Gründen können benachbarte Funkzellen Tr1 bis Tr7 nicht die gleichen Trägerfrequenzen verwenden, so daß zwar die sieben Funkzellen Tr1 bis Tr7 eines Systems jeweils auf sämtliche zur Verfügung stehende Trägerfrequenzen Tf1 bis Tf7 fortfolgend zurückgreifen können, diese zur Verfügung stehenden Frequenzen sind jedoch auf die einzelnen Funkzellen Tr derart zu verteilen, daß benach­ barte Funkzellen Tr1 bis Tr7 nicht über gleiche Frequen­ zen verfügen. Dies wird in den Fig. 2 und 3 durch über­ einstimmende Schraffuren der Funkzellen Tr und der Trä­ gerfrequenzen Tf angedeutet.

Um die einer Funkzelle Tr1 zur Verfügung stehenden Trä­ gerfrequenzen mehrfach zu nutzen, wird nach dem Stand der Technik der von einer Basisstation 1 zu versorgende Bereich in Sektoren aufgeteilt, beispielsweise gemäß den Fig. 4, 7 und 10 in 4 Sektoren, jeweils einen Öff­ nungswinkel von 90° überdeckend und, bezogen auf das Koordinatensystem x, y in Fig. 1, von -45° bis +45°, 45° bis 135°, 135° bis 225° und 225° bis 315° entspre­ chend -135° bis -45° reichend. Jeder dieser Sektoren wird gemäß Fig. 7 von einer Sende/Empfangskeule 4 bis 7 überdeckt, die gemeinsam entsprechend Fig. 1 ein Cluster 3 bilden, in dem die Keulen 4 bis 7 mit denen, die durch durchgezogene Linien repräsentiert sind, übereinstimmen. Bei diesem herkömmlichen Prinzip gehö­ ren zu 4 Antennentoren die 4 frequenzunabhängigen Richt­ charakteristiken 4 bis 7, welche die zugehörigen Sekto­ ren versorgen. Wegen der Überlappung der Richtcharakte­ ristiken 4 bis 7, vergleiche Fig. 4, können die jeder Funkzelle zur Verfügung stehenden Trägerfrequenzen, beispielsweise f1 bis f6, in benachbarten Sektoren nicht wiederverwendet werden, so daß im Beispielsfall, die Tore 4 und 6, 5 und 7 bzw. die Richtcharakteristi­ ken 4 und 6, 5 und 7 die gleichen Trägerfrequenzen f1 und f3 respektive f2 und f4 aufweisen. Eine solche Zuordnung geht auch aus Fig. 10 hervor, die deutlich die feste Frequenz-Sektor-Zuordnung zeigt. Senkrecht untereinander angeordnet sind dort die verschiedenen Frequenzbereiche f1 bis f6. Waagerecht nebeneinander angeordnet sind die 4 Sektoren, respektive Winkelberei­ che. Die Schraffur zeigt die Zugehörigkeit der Frequenz­ gruppen zu den einzelnen Antennentoren bzw. Richtcharak­ teristiken 4 bis 7. Bei der Versorgung jedes einzelnen Sektors ist hier jede zweite Trägerfrequenz, in vertika­ ler Richtung gesehen, ausgelassen worden, da eine Fre­ quenzwiederverwendung in benachbarten Sektoren insbeson­ dere aus Gründen der Überlappung der Richtcharakteristi­ ken, vergl. auch Fig. 4, nicht möglich ist.

Fig. 4 zeigt über den Umfangswinkel Θ aufgetragen jeweils für einen Sektor eine normierte Richtcharakteri­ stik 4 bis 7, in der beispielsweise die Empfangsspan­ nung U in normierter Form U_max./U in logarithmischer Darstellung aufgetragen ist. An den Grenze der Sekto­ ren, dargestellt durch die schraffierten Bereiche, ist der Wert der Empfangsspannung U noch nicht auf ein ausreichendes Maß, beispielsweise U_max./U = 1/10, vergl. die untere waagerechte gestrichelte Linie, abge­ fallen. Durch diese Überlappung der Charakteristiken 4 bis 7 an den Sektorengrenzen käme es bei einer Wieder­ verwendung gleicher Frequenzen in benachbarten Sektoren zu einem unerlaubten Übersprechen.

Zur Erläuterung der Erfindung wird, ausgehend von Fig. 4, zunächst angenommen, daß die Verbindungsrichtungen zu einem Mobilfunktelefon 2 der Funkzelle Tr1 auf schma­ le Winkelbereiche, Subsektoren, in der Nähe der m Haupt­ strahlrichtungen bei -90°, 0°, 90° und 180°, hier also mit m = 4, mit einem Subsektoröffnungswinkel γ von klei­ ner als 360°/m beschränkt sind. Durch diese Maßnahme wird der Überlappungsbereich zwischen den jeweils be­ nachbarten Charakteristiken durch kein Funktelefon benutzt, vergl. Fig. 5, und könnte folglich die gleiche Trägerfrequenz an jedem Antennentor bzw. in jeder Richt­ charakteristik wiederverwendet werden. Die Trägerfre­ quenzen werden also pro Funkzelle m - mal und nicht nur m/2 - mal wiederverwendet werden. Eine solche Überle­ gung ist allerdings für den allgemeinen Betriebsfall nicht zulässig, da so ganze Winkelbereiche nicht ver­ sorgt würden.

Hier setzt nun die Erfindung an, durch geeignete schal­ tungstechnische Maßnahmen zu erreichen, daß die Richt­ charakteristik einer jeden der m-Antennen bzw. Antennen­ tore von Trägerfrequenz zu Trägerfrequenz horizontal schwenkt, so daß letztlich der gesamte Abstrahlbereich hier von Θ = 360° der Basisstation 1 versorgt wird. Dies wird anhand der Fig. 1, 6, 8 und 9 im weiteren näher erläutert.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Erfindung werden gleichfalls 4 Sektoren von jeweils einem Öffnungswinkel von 90° versorgt. Jeder Sektor wird von einer einer Sende-/Empfangseinrichtung zugeordneten Sende-/Empfangs­ keule überstrichen, welche sich, zwangsläufig, an den Sektorengrenzen überlappen, vergl. hierzu Fig. 6. Jede dieser vier Sende-/Empfangskeulen 11, 15, 16, 17 weist jedoch für die ihr zugeordneten Trägerfrequenzen keine einheitliche Richtcharakteristik mehr auf. Fig. 6 zeigt beispielhaft 3 über den Umfangswinkel unterschiedliche Richtcharakteristiken jeweils einer von insgesamt vier Keulen, denen unterschiedliche Frequenzen zugeordnet sind, vergl. auch die Fig. 8 und 9. Ausgenutzt werden diese Richtcharakteristiken jedoch nur in den schmalen Subsektoren der Winkelbreite γ, hier von einer Winkel­ breite γ* = 30°. Diese ausgenutzten Bereiche decken den gesamten Sektor von 90° ab. Lückenlos anschließend werden die übrigen Sektoren gleichfalls versorgt.

Gegenüber dem Stand der Technik, hier vergleichend ausgehend von "Rand"-Werten U_max./U = 1/10 sich ent­ sprechender Richtcharakteristiken, ist damit zwischen dem von einer Sende-/Empfangskeule überstrichenen Be­ reich und dem für das Funkverfahren zur Auswertung herangezogenen Bereich zu differenzieren.

Bei dem Cluster 3 gem. Fig. 1 sind in starker Linienfüh­ rung die durchgezogene Charakteristik 8, die strichpunk­ tierte Charakteristik 9 und die gestrichelte Charakteri­ stik 10 einer einzigen Sende-/Empfangskeule 11 zugeord­ net, welche einen Winkelbereich von 45° Θ 205° überdeckt. Für eine Auswertung herangezogen wird durch die Einführung von Subsektoren eine Winkelbreite von γ = 30° jedoch nur der Bereich 75° Θ 175°, vergl. auch Fig. 9, aus der ferner die Frequenzzuord­ nung der Subsektoren hervorgeht. So wird von der Richt­ charakteristik 8 nur der Subsektor 75° Θ 105° ausgewertet, der die Frequenz f1 zugeordnet ist, von der Richtcharakteristik 9 nur der Subsektor 105° Θ 135°, der die Frequenz f2 zugeordnet ist, und von der Richtcharakteristik 10 nur der Subsektor 135° Θ 165°, der die Frequenz f3 zugeordnet ist. Diesen Richtcharakteristiken 8, 9, 10 und Subsektoren sind gleichfalls fakultativ hier durch entsprechend dazwischenliegende Trägerfrequenzen beabstandet "dar­ überliegende" Frequenzen f4, f5 und f6 gleichfalls zuge­ ordnet, vergl. auch Fig. 8.

In Fig. 8 ist nochmals nach Art einer Tabelle die Trä­ gerfrequenz-Richtcharakteristik-Keulenzuordnung eines Clusters 3 mit vier Keulen 11, 15, 16, 17 gezeigt. Spalten­ weise sind die zu den Keulen gehörigen, frequenzabhängi­ gen Richtcharakteristiken, gleichsam von der Basisstati­ on 1 ausgehend, über Grund aufgetragen. Mit dargestellt sind die zur Übertragung ausgenutzten Subsektoren, welche lückenlos aneinanderstoßen, während sich die Richtcharakteristiken innerhalb jeder Keule überlappen, welche gleichsam miteinander an den Sektorengrenzen verzahnt sind. Mit dieser in Fig. 8 gezeigten Keulen- bzw. Charakteristikendarstellung korrespondiert auch die Fig. 1, in der der zur Auswertung herangezogenen Subsektor des Öffnungswinkels γ* = 30° der Charakteristik 8 beispielhaft dargestellt ist.

Die Hauptstrahlrichtungen 12, 13, 14 der Richtcharakteri­ stiken 8, 9, 10 mit den zugeordneten Trägerfrequenzen f1, f2 und f3 ff. sind gegeneinander trägerfrequenzabhän­ gig um jeweils einen festen Winkel von 30° innerhalb der Keule 11 verschwenkt. Entsprechendes gilt für die übrigen Sektoren. Hierdurch verschieben sich die Subsek­ toren von Trägerfrequenz zu Trägerfrequenz und es kann für ein Mobilfunktelefon 2 immer durch geeignete Wahl der Trägerfrequenz erreicht werden, daß die zugehörigen Verbindungsrichtungen in einen Subsektor fallen, wie dies durch den Pfeil in Fig. 8 angedeutet ist. Die dem Subsektor zugehörige Richtcharakteristik 22, vergl. auch Fig. 1, stellt eine optimale Verbindung sicher.

Beim Ausführungsbeispiel greift jede Sende-/Empfangskeu­ le 11, 15 bis 17 auf sämtliche zur Verfügung stehenden Trägerfrequenzen, z. B. f1 bis f6, der Funkzelle Tr1 zurück. Innerhalb der den Cluster 3 bildenden Sen­ de-/Empfangskeulen ist jeder Trägerfrequenz f1 bis f6 eine horizontale Richtcharakteristik gemäß Fig. 8 der­ art zugeordnet, daß über den ganzen Cluster 3 bzw. über den Umfangswinkel des zu versorgenden Bereiches hinweg die Richtcharakteristiken der Frequenzen f1, f2, f3 bzw. f4, f5, f6 richtungsgleich gegeneinander verdreht sind. Damit erfolgt die Versorgung der Subsektoren innerhalb jedes Sektors über verschiedene Frequenzkanä­ le, wodurch in Verbindung mit der Auswertung nur in Subsektoren das Überlappungsproblem des konventionellen Systems überwunden ist.

Da an jedem Antennentor alle Frequenzkanäle verwendet werden, führt dies zu einer Verdoppelung der benutzba­ ren Frequenzkanäle innerhalb einer Funkzelle. Darüber hinaus ist bei dem Verfahren nach der Erfindung die Hauptstrahlrichtung unter Berücksichtigung der eingangs erläuterten Mehrwegausbreitung, vergl. auch Fig. 1, immer optimal auf das jeweilige Mobilfunktelefon 2 ausgerichtet, vergl. hierzu auch die Pfeile in Fig. 7 und 8. Dadurch ist es möglich, die erforderliche Sende­ leistung von Mobilfunktelefon 2 und Basisstation 1 herabzusetzen.

Für die Durchführung des Funkverfahrens nach der Erfin­ dung wird eine Antennenanlage benötigt, über welche m sektoral Sende-/Empfangskeulen abgestrahlt bzw. empfan­ gen werden können. Solche Antennenanlagen können als Gruppenantenne gemäß Fig. 11 beispielsweise ausgeführt sein. Die Strahlerelemente können, wie dort angedeutet, Halbwellendipole sein. Aber auch Mikrostreifenleitungs­ antennen oder andere bekannte Strahlerelementtypen sind durchaus verwendbar. Aus den einzelnen Strahlerelemen­ ten sind übereinander angeordnete Zeilen gebildet. Durch geeignete elektrische Verbindung der übereinander angeordneter Strahlerelemente läßt sich eine gewünschte Vertikalcharakteristik realisieren, die hier jedoch weiter nicht von Interesse ist. Diese in vertikaler Richtung verbundenen Strahlerelemente bilden Spalten aus, welche jeweils über einen gemeinsamen Strahleran­ schluß verfügen. In dem in Fig. 11 gezeigten Beispiel einer Gruppenantenne sind q = 8 Spalten- bzw. Strahler­ anschlüsse, durchnumeriert mit 31 bis 38, vorgesehen. Unmittelbar mit den q = 8 Strahleranschlüssen verbunden ist ein frequenzunabhängiges Anpassungs- und Entkopp­ lungsnetzwerk 39, dessen Tore zu einer frequenzunabhän­ gigen omnidirektionalen und weiteren frequenzunabhängi­ gen winkelharmonischen Richtcharakteristiken und den zugehörigen Stromverteilungen in den Abstrahlelementen der Antennenanlage gehören, vergl. hierzu die Fig. 12 bis 20. Das Anpassungs- und Entkoppelungsnetzwerk 39, vergl. auch Fig. 21, weist P = 2N_max. + 1 Eingänge auf, wobei m < P < q gelten muß, hier mit P = 5 Eingän­ gen g, S1, S2, C1, C2. Im Sendebetrieb wird das in den Eingang g eingespeiste Signal reflexionsfrei so auf die einzelnen Antennenspalten 31 bis 38 verteilt, daß alle q = 8 Strahlerelemente/Spalten gleichstark und gleich­ phasig angeregt werden. Dies führt zu der Stromvertei­ lung gemäß Fig. 12, wo schematisiert in einem Horizon­ talschnitt durch die Gruppenantenne nach Fig. 11 die einzelnen Spalten 31 bis 38 mit einem im Bezugszeit­ punkt aus der Zeichenebene heraus fließenden, positiven Strom, versinnbildlicht durch die Punkte, beaufschlagt sind. Hierdurch kommt es zu einer horizontalen omnidir­ ektionalen Richtcharakteristik E(g)(Θ) = const. Eine sinusförmige Stromaufteilung über den abgewickelten Umfang der Richtantenne liefern die Eingänge Sn mit n = 1, 2, N_max.. Die Eingangssignale dieser Eingänge, hier mit n = 1 und n = 2, werden gleichfalls reflexionsfrei auf die q-Strahlerelemente/-spalten verteilt und zwar so, daß die Strom sich von Spalte zu Spalte amplituden- und phasenmäßig derartig ändert, daß für die betreffen­ de Richtcharakteristik E(Sn)(Θ) α sin(nΘ) gilt. Diese Stromverteilung zeigen die Fig. 15, 19 für n = 1 und n = 2 entsprechend Fig. 12 in einem Horizontal­ schnitt durch die Gruppenantenne gem. Fig. 11 mit dis­ kret verteilten acht Antennenspalten 31 bis 38. Hierbei stellen Kreuze einen im Bezugszeitpunkt in die Zeichen­ ebene hineinfließender negativen Strom dar. Über den abgewickelten Umfang der Gruppenantenne des Kreisdurch­ messers D bzw. des hierzu korrespondierenden Winkels Θ, vergl. Fig. 13, ist die idealisierte Stromverteilung einer Gruppenantenne mit unendlich vielen Spalten - nicht maßstabgerecht - in den Fig. 16 und 20 gezeigt. Analog zeigen die Eingänge Cn, n = 1, 2, . . . N_max. eine Horizontalcharakteristik E(Cn)(Θ) α cos (nΘ), vergl. hierzu Fig. 13 und 14 für n = 1 und die Fig. 17 und 18 für n = 2. Im Idealfall läßt sich durch geeignete Wahl der Amplituden und der Zahl N_max. über den Umfang einer Richtungsantenne nach Art einer Fourier-Kombinati­ on jede beliebige Richtcharakteristik verwirklichen.

Im Empfangsfall kombiniert das Anpassungs- und Entkop­ pelungsnetzwerk 39 die Signale, welche an den Strahler­ ausschlüssen 31 bis 38 auftreten zu Signale an den Ein­ gängen g, Sn, Cn. Wegen der Reziprozität ergeben sich dabei im Empfangsfall die gleichen Richtcharakteristi­ ken wie für den Sendefall. Die P = 5 Eingänge g, Sn, Cn des Anpassungs- und Entkoppelungsnetzwerkes gehören also zu frequenzunabhängigen winkelharmonischen Richt­ charakteristiken unterschiedlicher Ordnung.

Fig. 21 zeigt ferner, daß an die P = 5 Eingänge g, Sn, Cn des Entkoppelungs- und Anpassungsnetzwerkes 39 Sen­ de-/Empfangsweichen (T/R Weichen) angeschlossen sind. Diese dienen zur Trennung zwischen Sende- und Empfangs­ zweig 40, 41 aufgrund verschiedener Frequenzlagen.

Wesentlicher Baustein innerhalb des Antennennetzwerkes gem. Fig. 21 ist wenigstens ein Rotationsnetzwerk, welches trägerfrequenzabhängig unterschiedliche Richt­ charakteristiken in jeder der sektoral ausgerichteten Sende-/Empfangskeulen über dem Sektor festlegt. In Fig. 21 sind sowohl für den Sende- wie auch den Empfangs­ zweig 40,41 jeweils ein solches Rotationsnetzwerk 42, 43 vorgesehen. Es verfügen beide Rotationsnetzwerke 42, 43 entsprechend der Anzahl m der Sektoren über 4 Eingänge, welche mit S0, Sa1, Sb1 und Sa2 im Sendezweig 41 und mit E0, Ea1, Eb1 und Ea2 im Empfangszweig 42 bezeichnet sind. Die Rotationsnetzwerke 42, 43 detailliert in Fig. 22 gezeigt, sind gleichartig ausgeführt. Im wesentli­ chen bestehen die Rotationsnetzwerke 42, 43 aus Laufzeit­ gliedern L, 2L sowie schaffiert angedeutet aus 90°-Hybrid-Kopplern 44. Das Dreieck 45 symbolisiert einen reflexionsfreien Abschluß. In Zusammenwirkung mit dem gesamten Antennennetzwerk erhält man bei der Beaufschla­ gung des Eingangs S0 des Rotationsnetzwerkes 42 ledig­ lich eine über den Umfangswinkel konstante, hier omnidirektionale Richtcharakteristik. Bei der Beauf­ schlagung der Eingänge Sa1, Sa2, . . erhält man mit der Frequenz rotierende winkelharmonische Richtcharakteri­ stiken der Form E(ai)(Θ) α cos [i(Θ-Θ_o(f))].

Entsprechend erhält man bei Ansteuerung der Eingänge Sb1, Sb2, . . . Richtcharakteristiken in der Form E(bi)(Θ) α sin [i(Θ-Θ_o(f))] mit i = 1, 2 . . . und Θ_o = πfT und mit der Gruppenlaufzeit T des Laufzeit­ gliedes der effektiven Länge L.

Im Empfangsfall ergeben sich aufgrund der bereits ange­ sprochenen Reziprozität die gleichen Richtcharakteristi­ ken. Die angesprochenen wesentlichen Komponenten des Rotationsnetzwerkes 41 bzw. 42 sind zunächst die Lauf­ zeitglieder mit den Gruppenlaufzeiten T und 2T entspre­ chend einer effektiven Länge L bzw. 2L. Eine typische Größenordnung für den Abstand zweier benachbarter Fre­ quenzkanäle in einer Funkzelle beträgt 1 MHz. Damit sich die Richtcharakteristiken bei Veränderung der Frequenzen um 1 MHz um beispielsweise 30° verdrehen, muß das Laufzeitglied der effektiven Länge L bei dieser Frequenzänderung eine Änderung der elektrischen Phase um 60° produzieren. Dies bedeutet eine Gruppenlaufzeit von ca. T = 167 ns. Bei einer gesamten Betriebsbandbrei­ te von typischerweise 20 MHz werden also typischerweise Laufzeiten im Bereich von 150 ns bis 300 ns benötigt. Ausbilden lassen sich derartige Laufzeitglieder durch die Verwendung elektrischer Leitungen, z. B. von Koaxial­ leitungen, bei einer Leitungslänge in einer Größenord­ nung von 60 m. Hierdurch ergeben sich sehr voluminöse Laufzeitglieder mit hoher Einfügungsdämpfung. Geeigne­ ter erscheint die Verwendung von Bauelementen, welche mittels akustischer Oberflächenwellen die Laufzeit verzögern. Hierbei wird die elektromagnetische Welle zunächst in eine akustische Oberflächenwelle umgesetzt und anschließend wieder in eine elektromagnetische Welle umgewandelt. Da die Ausbreitungsgeschwindigkeit der akustischen Oberflächenwellen nur etwa 1000 m/s im Gegensatz zu 30 000 km/s für elektromagnetische Wellen im freien Raum beträgt, kann man die oben angegebenen Laufzeiten mit sehr kleinen Bauteilen realisieren. Eine alternative Möglichkeit besteht in der Umsetzung der hochfrequenten elektromagnetischen Signale, d. h. von Trägerfrequenzen z. B. im 900 MHz-Bereich im D-Netz, in optische Signale mit Hilfe von Laserdioden und der Benutzung eines Lichtwellenleiters als Verzögerungslei­ tung. Anschließend erfolgt eine Rückwandlung der opti­ schen Signale wieder in hochfrequente Signale. Hierbei ist die notwendige Länge des Lichtwellenleiters zwar in der gleichen Größenordnung wie die einer elektrischen Leitung für die Verzögerung des Hochfrequenzsignales, jedoch sind der Volumenbedarf und die Dämpfung wesent­ lich geringer.

Bevorzugt wird jedoch der Einsatz von Laufzeitgliedern L, 2L auf der Basis elektromagnetischer Resonatoren, vergl. Fig. 23, 24, deren Einsatz dadurch ermöglicht wird, daß die relativ hohen Gruppenlaufzeit nur in einem schmalen Frequenzband benötigt wird. Fig. 23 zeigt beispielhaft die Ausführungsform eines Laufzeit­ gliedes mit einem 90°-Hybriden 46 und zwei Resonatoren 47, 48. Fig. 24 zeigt eine alternative Ausführungsform mit einem Resonator 49 mit zwei orthogonalen Schwin­ gungstypen und einem Hybriden 50. Wird bei dem Tor 51 des 90°-Hybriden 46 gemäß Fig. 23 eine Welle einge­ speist, so treten an den beiden rechten Ausgängen 52, 53 Wellen gleicher Amplitude, aber mit einer Phasenver­ schiebung von 90° aus. An diesen beiden Ausgängen sind die Leitungsresonatoren 47, 48 kapazitiv angekoppelt. Für Frequenzen in der unmittelbaren Nähe der Resonanz­ frequenzen bewirken die Resonatoren 47, 48 einen Reflexi­ onsfaktor von -1, dagegen für weiter von der Resonanz entfernte Frequenzen einen Reflexionsfaktor von +1.

Diese reflektierten Wellen treten aufgrund der Eigen­ schaft des 90°-Hybriden am zweiten Eingang 54 wieder aus. Damit wirkt die Struktur zwischen dem oberen 51 und dem unteren Eingang 54 wie ein frequenzabhängiges Laufzeitglied. Bei Resonatoren hoher Güte lassen sich auf diese Weise Laufzeiten in der obengenannten Größen­ ordnung ermöglichen. Die Fig. 24 zeigt ein gegenüber Fig. 23 dahingehend modifiziertes Laufzeitglied, daß anstelle zweier Einzelresonatoren ein Resonator 49 benutzt wird, der zwei entkoppelte Resonanzen gleicher Frequenz aufweist.

Zur Ausbildung eines Clusters 3 von mehren Richtkeulen, bedarf es sogenannter Keulungsformungsnetzwerke 55 bzw. 56. Ein solches ist in Fig. 25 schematisiert dargestellt und besteht aus Hybrid-Kopplern 57 und Leitungsstücken geeigneter Länge. Bei dem beispielhaft betrachteten Fall des Keulen-Clusters 3 mit 4 Keulen ist ein entsprechendes Keulenformungsnetzwerk 55 für den Sendezweig 40 mit Eingängen Sk1 bis Sk4 und ein Keulenformungsnetzwerk 56 für den Empfangszweig 41 mit den Ausgängen Ek1 bis Ek4 dort gezeigt. Beaufschlagt werden die Eingänge Sk1 bis Sk4 durch eine Funkvorrich­ tung 57, während die Ausgänge Ek1 bis Ek4 zu einer Empfangsvorrichtung 58 geführt sind. Im übrigen sind, bis auf die verwendeten Trägerfrequenzen und daran nötige Anpassungen, die Netzwerke 42, 43 bzw. 55, 56 aufgrund der Reziprozität gleich ausgeführt.

Die hier beschriebene Anordnung ist nicht die einzig mögliche, es ist vielmehr eine Reihe weiterer Modifika­ tionen möglich. So können beispielsweise im Empfangs­ zweig die Signale hinter den Sende-/Empfangs-Weichen über eine Bank von Mischern in einen niedrigeren Fre­ quenzbereich (Zwischenfrequenzbereich) umgesetzt wer­ den. Auch die Funktion des Rotationsnetzwerkes und des Keulenformungsnetzwerkes können im Zwischenfrequenzbe­ reich ausgeführt werden. Des weiteren ist es möglich, die Signale zunächst im Zwischenfrequenzbereich über Analog-Digital-Wandler zu digitalisieren und die Funkti­ onen des Rotationsnetzwerkes und des Keulenformungsnetz­ werkes können durch eine geeignete digitale Signalverar­ beitung erreicht werden.

Alle offenbarten Merkmale sind erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird auch der Offenba­ rungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunter­ lagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterla­ gen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.

Claims (25)

1. Funkverfahren, insbesondere für Mobilfunktelefone mit einer Basisstation, bei dem wenigstens eine Sen­ de-/Empfangsvorrichtung der Basisstation über eine Antennenanlage Radiowellen in einer Sende-/Empfangskeu­ le ausstrahlt bzw. empfängt, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende-/Empfangskeule (11) mit der Frequenz veränderliche horizontale Richtcharakteristiken (8, 9, 10) aufweist.

2. Funkverfahren nach Anspruch 1 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß einer ersten Träger­ frequenz (f1) eine erste horizontale Richtcharakteri­ stik (8) und daß einer zweiten Trägerfrequenz (f2) eine zweite horizontale Richtcharakteristik (9) der Sen­ de-/Empfangskeule (11) zugeordnet ist.

3. Funkverfahren nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß mit Wechsel der Trägerfrequenz (f1, f2, f3) auch die Richtcharakteristiken (8, 9, 10) innerhalb der Sende-/Empfangskeule (11) sprunghaft gewechselt werden.

4. Funkverfahren nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, bei dem eine Basisstation ein Cluster von Sende-/Empfangskeulen für eine Versorgung von horizontal angeordneten Sektoren aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß allen Sende-/ Empfangskeulen (11, 15, 16, 17) gleiche Trägerfrequenzen (f1 bis f6) zugeordnet sind.

5. Funkverfahren nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Cluster (3) einer ersten Trägerfrequenz (f1) horizontale Richtcharakteristiken (8, 18, 21, 24) der Sende-/Empfangskeulen (11, 15, 16, 17) zugeordnet sind, daß einer zweiten Trägerfrequenz (f2) weitere horizontale Richtcharakteristiken (9, 19, 22, 25) der Sende-/Empfangskeulen (11, 15, 16, 17) zugeordnet sind und daß die weiteren horizontalen Richtcharakteristiken (9, 19, 22, 25) über den ganzen Cluster (3) richtungs­ gleich gegenüber den der ersten Trägerfrequenz (f1) zugeordneten Richtcharakteristiken (8, 18, 21, 24) gedreht sind.

6. Funkverfahren nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß jeder horizontale Sektor durch trägerfrequenzabhängige horizontale Richtcharakteristi­ ken (8, 9, 10) der zugehörigen Sende-/Empfangskeule (11) lückenlos abgedeckt ist.

7. Funkverfahren nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß einzelnen, bevorzugt benachbarten Trägerfrequenzen (f1, f2, f3) in Umfangsrichtung nebenein­ anderliegende Richtcharakteristiken (8, 9, 10) innerhalb einer Sende-/Empfangskeule (11) zugeordnet sind, wobei die Richtcharakteristiken (8, 9, 10) nebeneinanderliegen­ de Subsektoren zur Sende-/Empfangssignalgewinnung aus­ bilden.

8. Funkverfahren nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß sich die einzelnen, bevorzugt be­ nachbarten Trägerfrequenzen (f1, f2, f3) zugeordneten Richtcharakteristiken (8, 9, 10) innerhalb einer Sen­ de-/Empfangskeule in Umfangsrichtung überlappen, wobei jedoch nur schmale, in Umfangsrichtung nebeneinander und innerhalb jeder Charakteristik (8, 9, 10) liegende Subsektoren zur Sende-/Empfangssignalgewinnung (U) herangezogen werden.

9. Funkverfahren nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenfolge der Zuordnung von Trägerfrequenzen (f1, f2, f3) und Richtcharakteristiken (8, 9, 10) in Umfangsrichtung in allen Sektoren gleicher­ maßen festgelegt ist.

10. Funkverfahren nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtcharakteristiken (8, 18, 21, 24) einer Trägerfrequenz (f1) durch eine Ver­ drehung um ein Vielfaches des Winkels 360°/m auseinan­ der hervorgehen, wobei m die Anzahl der Sektoren dar­ stellt.

11. Funkverfahren nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Kommunikation zwischen Basisstation (1) und Mobilfunktelefon (2) benutzten Trägerfrequenzen (f2, f5) aus einer Reihe von Testverbin­ dungen wechselnder Trägerfrequenzen und/oder wechseln­ der Richtcharakteristiken nach dem Kriterium der größ­ ten Signalstärke und/oder kleinstmöglichen Gleichkanal­ interferenz ausgewählt werden.

12. Funkverfahren nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisstation (1) in zeitlichen Abständen ein Testsignal wechselnder Trägerfrequenz über die Sendekeulen (11, 15, 16, 17) eines Clusters aus­ sendet und durch Vergleich der zugehörigen Empfangs­ signale am Mobilfunktelefon (2) die optimale Richtcha­ rakteristik (23) und zugehörige Trägerfrequenz (f3, f6) ermittelt werden.

13. Vorrichtung zur Durchführung eines Funkverfahrens, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, mit einer Sende-/Empfangsvorrichtung und einer Antennenanlage zum Abstrahlen bzw. zum Empfangen von Radiowellen in wenigstens einer Sende-/Empfangskeu­ le über einen horizontalen Sektor, gekennzeichnet durch wenigstens ein Rotationsnetzwerk (42, 43), welches trä­ gerfrequenzabhängig unterschiedliche Richtcharakteristi­ ken (8, 9, 10) der wenigstens einen Sende-/Empfangskeule (11) über dem Sektor festlegt.

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, mit Sende- und Empfangsvorrichtung, mit einem Keulenformungsnetz­ werk zur Erzeugung eines Clusters von Sende-/Empfangs­ keulen, welche von einer Richtantennenanlage sektoral abgestrahlt bzw. empfangen werden, dadurch gekennzeich­ net, daß den durch das Keulenformungsnetzwerk (55, 56) gebildeten Sende-/Empfangskeulen (11, 15, 16, 17) gleiche Trägerfrequenzen (f1 bis f6) zugeordnet sind.

15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeich­ net durch wenigstens ein Rotationsnetzwerk (42, 43), welches trägerfrequenzabhängig unterschiedliche Richt­ charakteristiken (8-10; 18-26) jeder der sektoral ausge­ richteten Sende-/Empfangskeulen (11, 15, 16, 17) über den Sektoren festlegt.

16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß das Rotationsnetzwerk (42, 43) einer ersten Trägerfrequenz (f1) eine erste Richtcharak­ teristik (8, 18, 21, 24) jeder Sende-/Empfangskeule (11, 15, 16, 17) des Clusters (3) zuordnet und einer zwei­ ten Trägerfrequenz (f2) eine zweite Richtcharakteristik (9, 19, 22, 25) jeder Sende-/Empfangskeule (11, 15, 16, 17) des Clusters (3) zuordnet, wobei die Richtcharakteristi­ ken richtungsgleich über den Cluster gedreht werden.

17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherge­ hende Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeich­ net durch ein der Antennenanlage mit sektoral ausgerich­ teten Abstrahlelementen (31-38) zugeordnetes, frequenz­ unabhängiges Anpassungs- und Entkopplungsnetzwerk (39), welches die durch das wenigstens eine Rotationsnetzwerk (42, 43) vorgegebenen trägerfrequenzabhängige Änderungen der Richtcharakteristiken in eine Stromverteilung in den Abstrahlelementen (31-38) der Antennenanlage um­ setzt.

18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeich­ net durch ein Anpassungs- und Entkopplungsnetzwerk (39), welches über einen Eingang (g) verfügt, dessen Eingangssignal reflexionsfrei auf alle sektoral Ab­ strahlelemente (31-38) verteilt wird derart, daß der Strom über den horizontalen Abstrahlwinkel Θ des Clusters (3) konstante Amplitude und Phase aufweist, so daß sich eine omnidirektionale horizontale Richtcharak­ teristik E(g)(Θ) = const. ergibt, welches über Ein­ gänge (Sn) verfügt, deren Eingangssignale reflexions­ frei auf alle sektoralen Abstrahlelemente (31-38) ver­ teilt wird derart, daß der Strom sich über den horizon­ talen Abstrahlwinkel amplituden- und phasenmäßig derart ändert, so daß sich eine winkelharmonisch horizontale Richtcharakteristik E(Sn)(Θ) α sin(nΘ) ergibt, und welches über Eingänge (Cn) verfügt, deren Eingangs­ signale reflexionsfrei auf alle sektoralen Abstrahlele­ mente (31-38) verteilt wird derart, daß der Strom sich über den horizontalen Abstrahlwinkel amplituden- und phasenmäßig derart ändert, so daß sich eine winkelharmo­ nische horizontale Richtcharakteristik E(Cn)(Θ) α cos(nΘ) ergibt, wobei n = 1, 2 . . . N die Anzahl der Winkelharmonischen beschreibt.

19. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch wenigstens ein Rotationsnetzwerk (42, 43), das dem Anpassungs- und Entkopplungsnetzwerk (39) vorgeschaltet ist, und das dessen trägerfrequenzunabhängige winkelhar­ monische Richtcharakteristiken in trägerfrequenzabhängi­ ge winkelharmonische Richtcharakteristiken transfor­ miert.

20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeich­ net durch wenigstens ein Rotationsnetzwerk (42, 43) mit Laufzeitgliedern (L, 2L), welche bei einer Änderung der Trägerfrequenz (f1-f3) eines Signales dessen Phase derart ändern, daß die zugehörige Richtcharakteristik (8, 9, 10) wechselt.

21. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeich­ net durch wenigstens ein Rotationsnetzwerk (42, 43), welches über einen Eingang (S0) verfügt, dessen Ansteue­ rung durch das Keulenformungsnetzwerk (55) in Verbin­ dung mit dem Anpassungs- und Entkopplungsnetzwerk (39) zu einer über den Abstrahlwinkel Θ des Clusters (3) konstanten Richtcharakteristik führt, welches über Eingänge (Sa1) verfügt, deren Ansteuerung durch das Keulenformungsnetzwerk (39) in Verbindung mit dem An­ passungs- und Entkopplungsnetzwerk (39) zu einer mit der Frequenz rotierenden winkelharmonischen Richtcharak­ teristik der Form E(ai)(Θ) α cos [i(Θ-Θ_o(f))] führt und welches über Eingänge verfügt, deren Ansteue­ rung durch das Keulenformungsnetzwerk in Verbindung mit dem Anpassungs- und Entkopplungsnetzwerk zu einer mit der Frequenz rotierenden winkelharmonischen Richtcharak­ teristik der Form E(bi)(Θ) α sin [i(Θ-Θ_o(f))] führt, wobei Θ_o α f, mit der Frequenz f und i = 1, 2 . . ., gilt.

22. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeich­ net durch eine Phasenverschiebung Θ_o = πfT, mit der Gruppenlaufzeit T des Laufzeitgliedes (L).

23. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufzeitglieder (L, 2L) die Signale durch deren Umsetzung in optische und/oder akustische Wellen und/oder mittels elektromagnetischer Resonatoren (47) verzögern.

24. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das wenigstens eine Rotationsnetzwerk und das Keulenformungsnetzwerk im Zwischenfrequenzbereich der Sende-/Empfangsvorrichtung arbeiten.

25. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Rotationsnetz­ werk und/oder das Keulenformungsnetzwerk in Form digita­ ler Prozessoren ausgebildet sind.