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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Gleichwellen-Funknetzvorrichtung
und eine Anpassungseinrichtung für eine Funkzelleneinrichtung
einer Gleichwellen-Funknetzvorrichtung.
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Stand der Technik
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Ein
Gleichwellennetz besteht aus mehreren räumlich über
ein zusammenhängendes Gebiet verteilten Sendeanlagen, welche
synchron zueinander und unter Nutzung derselben Sendefrequenzen
idente Informationen ausstrahlen. Hierdurch können größere,
zusammenhängende Bereiche versorgt werden, als es aufgrund
des Geländes mit nur einem Sender möglich wäre.
Zudem können so Frequenzkapazitäten eingespart
werden, da alle Sender das gleiche Frequenzband benutzen. Die knappe
Ressource von Funkfrequenzen wird dadurch besser genutzt. Typische
Gleichwellennetze werden beim digitalen terrestrischen Fernsehen
(DVB-T) oder digitalen Hörfunk (DAB) eingesetzt. Gleichwellennetze werden
insbesondere im Bereich der Behörden und Organisationen
mit Sicherheitsaufgaben (BOS) wie dem BOS-Funk eingesetzt. Der BOS-Funk
ist ein nichtöffentlicher mobiler analoger UKW-Landfunkdienst,
der von staatlichen Organisationen wie Polizei, THW, Feuerwehren,
Rettungsdienst und vergleichbaren Bedarfsträgern. Hierfür
werden in der Regel Funkfrequenzen im 4-, 2- und 0.7-Meter Band genutzt.
In jüngster Zeit werden vermehrt digitale Übertragungstechniken
eingesetzt, die dem TETRA-Standard (terrestrial trunked radio – digitaler
Bündelfunk) entsprechen
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Eine
bekannte Gleichwellen-Funknetzvorrichtung umfasst eine Steuereinrichtung
und mindestens eine erste und eine zweite Funkzelleneinrichtung
zur Gleichwellen-Funkkommunikation, wobei jede Funkzelleneinrichtung über
eine Kommunikationsverbindung in steuernder Kommunikation mit der Steuereinrichtung
zur synchronisierten Abstrahlung mindestens eines von zumindest
einer Funkzelleneinrichtung empfangenen Empfangssignals eines Endgeräts
als Sendesignal steht.
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Eine
gattungsgemäße Gleichwellen-Funknetzvorrichtung
ist bereits aus der
DE 10
2009 042 790 bekannt. Insbesondere in Gebäuden,
aber auch in flächig ausgedehnten Gebieten, wie beispielsweise
großen Industrieanlagen, Stadtbezirken etc., können
außerhalb der Anlage befindliche Funkzelleneinrichtungen
nur schwer bis in alle Winkel des interessierenden Gebiets, beispielsweise
des Gebäudeinneren, einstrahlen, da dicke Außenwände
oder Kellerbereiche eine ausreichende Funkwellenverteilung verhindern.
Aus diesem Grund werden Funknetzvorrichtungen, die auf einer Gleichwellen-Abstrahltechnik
beruhen, in den Gebäuden oder Anlagen fest oder transportabel
installiert, um eine Kommunikation zwischen im Gebäude
befindlichen Personen mit Endgeräten und außerhalb
des Gebäudes befindlichen Kommunikationspartnern zu ermöglichen.
Bei herkömmlich verwendeten analogen BOS-Funkversorgungsnetzen
werden sogenannte Gebäudefunkanlagen zum Einsatz gebracht.
Hierzu wird eine Mastereinheit als zentrale Steuereinrichtung mit
zumindest zwei Funkzelleneinrichtungen, die auch als Funk-Repeatereinrichtungen
bezeichnet werden können, über eine analoge Leitung,
insbesondere eine 4-Draht-Leitung, verbunden, um analoge NF-Signale,
die von zumindest einer der Funkzelleneinrichtungen HF-seitig empfangen
wurde, an die Steuereinrichtung weiterzuleiten. Die Steuereinrichtung ihrerseits
verteilt das qualitativ höchstwertige Empfangssignal als
Sendesignal zur synchronisierten Gleichwellenabstrahlung an alle
angeschlossenen Funkzelleneinrichtungen. Innerhalb der Gleichwellenarchitektur,
d. h. gleicher Funkfrequenz für die gesamte Kommunikation,
werden synchron zueinander und unter Nutzung derselben Sendefrequenz
identische Informationen ausgestrahlt. Das Ziel ist die Versorgung
eines großen zusammenhängenden Bereichs, das größer
ist als das von einer einzelnen Funkzelleneinrichtung zu versorgende
Gebiet.
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Damit
eine Gleichwellen-Kommunikation etabliert werden kann, gelten physikalische
Einschränkungen, wobei beispielsweise Auswirkungen aufgrund
von Interferenzen durch zusätzliche technische Maßnahmen
kompensiert werden müssen. Hierzu ist es insbesondere wichtig,
dass alle Sender zeitgleich die gleiche Information mit einer hohen Frequenz-
und Phasentreue synchron abstrahlen, um eine flächendeckende
Gleichwellenversorgung zu erreichen. Bisher wurden analog arbeitende Gleichwellennetze,
beispielsweise auf Flughäfen oder räumlich weit
ausgedehnten Industrieanlagen eingesetzt, die analoge NF-Signale
in analoge HF-Signale zur Gleichwellenabstrahlung umformen können.
In jüngster Zeit gibt es, wie in der oben erwähnten
DE 10 2009 042 790 vorgeschlagen,
Bestrebungen, gleichwohl TERTA-basierte digitale Modulationsverfahren
für eine Gleichwellenfunkversorgung einzusetzen, wobei
zur synchronisierten Abstrahlung weiterhin analog kodierte niederfrequente
Signale zwischen den einzelnen Funkzelleneinrichtungen und der Steuereinrichtung
ausgetauscht werden können, um die vorhandene Infrastruktur
zu nutzen.
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Wesentlich
für ein stabiles Gleichwellennetz ist eine Identität
des Abstrahlverhaltens der einzelnen Funkzelleneinrichtungen und
eine Synchronisierung sowohl der abzustrahlenden Signale im NF-Bereich
als auch im HF-Bereich, wobei möglichst geringe Phasenunterschiede
der abzustrahlenden HF-Signale erreicht werden sollen, sowie Amplituden-
und Laufzeitunterschiede möglichst gering gehalten werden
sollen. Hierzu ist es bekannt, dass Laufzeitunterschiede der abzustrahlenden
Signale zwischen Steuereinrichtung und den einzelnen Funkzelleneinrichtungen
durch Laufzeitverzögerungsglieder in der Steuereinrichtung
korrigiert werden können. Allerdings ergeben sich insbesondere
bei Altanlagen, die auf einem analogen Gleichwellenprinzip beruhen,
die Probleme, dass bei Austausch einzelner Funkzelleneinrichtungen
durch moderne Funkzelleneinrichtungen eine Inkompatibilität
zwischen dem Abstrahlverhalten gegenüber den übrigen
herkömmlichen Funkzelleneinrichtungen auftritt. So wird
beim Austausch einzelner Anlagen einer bestehenden Gleichwellen-Funknetzvorrichtung
aufgrund unterschiedlicher Laufzeiten, Phasenversatz und unterschiedlicher breitbandiger
Amplitudenverstärkung eine qualitativ hochwertige Gleichwellenabstrahlung
erschwert.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anpassungseinrichtung für
eine Funkzelleneinrichtung einer Gleichwellen-Funknetzvorrichtung
sowie eine Gleichwellen-Funknetzvorrichtung vorzuschlagen, bei der
Funkzelleneinrichtungen verschiedener Bauart und verschiedener technischer
Auslegungen in einer Gleichwellen-Funknetzvorrichtung eingesetzt
werden können, um eine hochsynchrone und stabile Gleichwellen-Funknetzversorgung
sowohl im analogen als auch im digitalen Abstrahlungsverfahren bereitzustellen.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Anpassungseinrichtung nach Anspruch 1 und
eine Gleichwellen-Funknetzvorrichtung nach Anspruch 12 gelöst. Vorteilhafte
Weiterentwicklungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird
eine Anpassungseinrichtung für eine Funkzelleneinrichtung
einer Gleichwellen-Funknetzvorrichtung vorgeschlagen, die eine Steuereinrichtung
und mindestens eine erste und eine zweite Funkzelleneinrichtung
zur Gleichwellen-Funkkommunikation umfasst, wobei jede Funkzelleneinrichtung über
eine Kommunikationsverbindung in steuernder Kommunikation mit der
Steuereinrichtung zur synchronisierten Abstrahlung zumindest eines
von mindestens einer Funkzelleneinrichtung empfangenen Empfangssignals
eines Endgeräts als Sendesignal steht. Die Anpassungseinrichtung
ist hierzu in die Kommunikationsverbindung zwischen der Steuereinrichtung
und zumindest der ersten Funkzelleneinrichtung einschaltbar. Die
Anpassungseinrichtung ist ausgelegt, eine einstellbare Signalanpassung
des Sendesignals zur Gleichwellen-Funkabstrahlung durch die erste
Funkzelleneinrichtung in Bezug auf die zweite Funkzelleneinrichtung
vorzunehmen. Mit anderen Worten betrifft die Erfindung eine Anpassungseinrichtung,
die in einer Gleichwellen-Funknetzvorrichtung in die Kommunikationsverbindung
zwischen Steuereinrichtung und einer oder mehrerer Funkzelleneinrichtungen
eingeschaltet werden kann, und die eine Anpassung der abzustrahlenden
niederfrequenten Signale, die zwischen Funkzelleneinrichtung und
Steuereinrichtung ausgetauscht werden, vornehmen kann, so dass eine
hochfrequente Gleichwellenabstrahlung ermöglicht werden
kann. Die Anpassungseinrichtung kann ausgelegt werden, analoge oder
digitale abzustrahlende Signale anzupassen. Hierzu können
beispielsweise Laufzeitunterschiede bei verschieden langen Laufzeiten
der abzustrahlenden Signale ausgeglichen, oder Phasen-, Frequenz-
oder Amplitudenunterschiede vermindert werden. Insbesondere eignet sich
die Erfindung dazu, verschiedenartige Funkzelleneinrichtungen in
einer gemeinsamen Gleichwellen-Funkzellenvorrichtung zur synchronen
Gleichwellenabstrahlung zueinander anzupassen. Ein Schwerpunkt liegt
auf der Anpassung von Frequenz und Phase der abzustrahlenden HF-Signale,
so dass die eingehenden NF-Signale dergestalt manipuliert werden,
dass eine phasen- und frequenzsynchrone HF-Gleichwellenabstrahlung
der verschiedenen Funkzelleneinrichtungen erreicht werden kann.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterentwicklung kann die Anpassungseinrichtung zur
Signalanpassung des NF-Sendesignals zur Gleichwellen-Funkabstrahlung
der ersten Funkzelleneinrichtung in Bezug auf eine bauartverschiedene
zweite Funkzelleneinrichtung ausgelegt sein. So kann beispielsweise
eine bestehende Gleichwellen-Funkzellenvorrichtung, die beispielsweise
eine AEG-Teleregent-Funkzelleneinrichtungen umfasst, durch den Anbau
oder Austausch von Funkzelleneinrichtungen durch moderne KaiTec-BTS-2010-Funkzelleneinrichtungen
erweitert oder in Stand gesetzt werden. Da die BTS-2010-Funkzelleneinrichtungen
gegenüber der Teleregent-Funkzelleneinrichtung verbesserte HF-Abstrahlcharakteristiken
in Bezug auf Laufzeit, breitbandige Amplitudenverstärkung
und weiteren HF-Kenngrößen aufweist, ermöglicht
die Anpassungseinrichtung eine Manipulation der abzustrahlenden
NF-Signale dergestalt, dass eine kohärente Gleichwellenabstrahlung
aller heterogenen Funkzelleneinrichtungen im HF-Bereich erreicht
werden kann.
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Grundsätzlich
kann die Anpassungseinrichtung an einer beliebigen Stelle innerhalb
der Kommunikationsverbindung zwischen Steuereinrichtung und Funkzelleneinrichtung
eingeschaltet werden. So ist es durchaus denkbar, dass die Anpassungseinrichtung
für jede Funkzelleneinrichtung in der Steuereinrichtung
angeordnet ist. Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung
kann die Anpassungseinrichtung am Ende der Kommunikationsverbindung
in räumlicher Nähe zur Funkzelleneinrichtung eingeschaltet werden,
an dem die Funkzelleneinrichtung angeschlossen ist. Dabei kann die
Anpassungseinrichtung in oder an der Funkzelleneinrichtung selbst
angeordnet werden, um die bis dort aufgelaufenen Laufzeitunterschiede
oder individuellen Pegelanpassungen und Phasenunterschiede unmittelbar
an der Funkzelleneinrichtung anzupassen, so dass werksseitig bereits
eine angepasste Funkzelleneinrichtung mit Anpassungseinrichtung
bereitgestellt werden kann.
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Es
ist darauf hinzuweisen, dass bei dem Einsatz von zwei oder mehreren
gemischten Typen von Funkzelleneinrichtungen jeweils nur die Funkzelleneinrichtungen
mit Anpassungseinrichtungen ausgestattet werden müssen,
die sich von der Mehrzahl der bereits vorhandenen Funkzelleneinrichtungen
unterscheiden. Hiermit kann die Zahl der Anpassungseinrichtungen
erheblich gesenkt und damit Kosten vermindert werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung kann die Kommunikationsverbindung eine
NF-Kommunikationsverbindung sein, die insbesondere für eine
analoge Sprachsignalübertragung ausgelegt ist, und die
Anpassungseinrichtung kann zur Signalanpassung von NF-Signalen ausgelegt
sein. Grundsätzlich kann die Anpassungseinrichtung sowohl analoge
als auch digitale NF-Signale anpassen. Insbesondere eignet sich
die Anpassungseinrichtung zur Anpassung von analogen NF-Sprachsignalen, wobei
herkömmliche analoge Baugruppen zur Anpassung der Sprachsignale,
beispielsweise zur frequenzabhängigen Amplitudenverstärkung
mittels Equalizer, zur Beschränkung der Frequenzbandbreite
oder zur Anpassung von Phasen- oder Laufzeitunterschieden eingesetzt
werden können.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung kann die Anpassungseinrichtung eine
einstellbare Phasenanpassungseinheit für eine individuelle
Phasenlagenanpassung und/oder eine einstellbare Amplitudenanpassungseinheit
zur individuellen Amplitudenanpassung des Sendesignals umfassen.
Die einstellbare Phasenanpassungseinheit dient dazu, die Phasen
der ausgesendeten HF-Signale zweier oder mehrerer benachbarter Funkzelleneinrichtungen
anzupassen, und etwaige Laufzeitunterschiede oder Nichtlinearitäten
im Übertragungskanal auszugleichen. Des Weiteren kann die
Anpassungseinrichtung eine einstellbare Amplitudenanpassungseinheit
zur Amplitudenanpassung des abzustrahlenden Signals aufweisen, wobei
die Amplituden für bestimmte Frequenzbereiche angepasst
werden können, so dass eine Equalizer-Funktion bereitgestellt
werden kann, um das Sprachsignal über den gesamten Frequenzbereich
so anzupassen, dass eine qualitativ hochwertige und unverzerrte
Gleichwellenabstrahlung im HF-Bereich möglich ist. Insbesondere
im Falle von digital modulierten HF-Signalen, beispielsweise in
einer TETRA-Gleichwellen-Funknetzvorrichtung, ist eine identische
Darstellung der analogen Eingangssignale in die TETRA-Funkzelleneinrichtung
extrem wichtig, da hieraus eine identische digitale Kodierung der
abzustrahlenden HF-Signale resultiert. Im Falle unterschiedlicher
analoger Eingangssignale werden verschiedene abzustrahlende digitale
Ausgangssignale kodiert, so dass eine Gleichwellenabstrahlung kaum
mehr möglich sein wird. Aus diesem Grund müssen
Phasen- und Amplitudenanpassungen vorgenommen werden, falls Abweichungen
zwischen den Abstrahlverhalten der verschiedenen Funkzelleneinrichtungen
existieren.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung kann die Anpassungseinrichtung eine
Laufzeitanpassungseinheit für eine Laufzeitanpassung des
Sendesignals umfassen. Laufzeitunterschiede können insbesondere
durch verschiedene Längen der Kommunikationsverbindung
zwischen Steuereinrichtung und Funkzelleneinrichtung verursacht
werden, jedoch können auch unterschiedliche Laufzeiten
innerhalb der Funkzelleneinrichtungen oder der Steuereinrichtung
von der Einspeisung des NF-Signals bis zur Abstrahlung des HF-Signals
in Erscheinung treten. Zur grundsätzlichen Anpassung der
Laufzeitunterschiede können innerhalb der Steuereinrichtung
unterschiedlich verzögert abzustrahlende NF-Signale über die
Kommunikationsverbindung bereitgestellt werden. Darüber
hinaus können beispielsweise, wenn auf Austausch der bestehenden
Steuereinrichtung verzichtet wird, die einzelnen Anpassungseinrichtungen
der Funkzelleneinrichtungen eine Korrektur der Laufzeitunterschiede
vornehmen, um eine kohärente Abstrahlung im HF-Bereich
zu ermöglichen.
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Bei
der Gleichwellenabstrahlung wird gefordert, dass die Trägersignale
der Funkzelleneinrichtungen die nahezu gleiche Frequenz und Phase
aufweisen. Hierzu ist es erforderlich, dass die HF-Oszillatoren
zur Erzeugung des HF-Abstrahlsignals synchron und möglichst
phasentreu zueinander arbeiten. Insbesondere bei heterogenen Funkzelleneinrichtungen
innerhalb der Gleichwellen-Funknetzvorrichtung können erhebliche
Unterschiede der Referenzoszillatoren der einzelnen Funkzelleneinrichtungen
eine Gleichwellenabstrahlung negativ beeinflussen. Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die Anpassungseinrichtung
einen hochstabilen Referenzoszillator, insbesondere einen Ofenoszillator
zur Anpassung und/oder Synchronisation des HF-Sendeträgersignals
der ersten Funkzelleneinrichtung gegenüber der zweiten
Funkzelleneinrichtung umfasst. Insbesondere, wenn der Referenzoszillator
identisch mit dem in der zweiten Funkzelleneinrichtung verwendeten
Referenzoszillator ausgelegt ist, kann eine hochstabile phasen-
und -frequenztreue Abstrahlung des HF-Gleichwellensignals erreicht
werden. Der Einsatz eines Ofenoszillators, der auf einer Temperatur
gehalten wird, bei der keine thermischen Unterschiede im Betriebsverhalten
auftreten können, ermöglicht die Bereitstellung eines
temperaturunempfindlichen Referenzoszillators, bei dem unbeeinflusst
von Temperaturunterschieden eine hohe Phasen- und Frequenzgenauigkeit
erreicht werden kann.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterentwicklung kann die Anpassungseinrichtung das
angepasste Sendesignal unmittelbar in die Sendeeinheit der ersten
Funkzelleneinrichtung einleiten. Mit anderen Worten kann die Anpassungseinrichtung
das Sendesignal nicht über übliche NF-Buchseneingänge
in die Funkzelleneinrichtung einspeisen, sondern unmittelbar in
den Sende-Empfangsblock, beispielsweise am Eingang des Frequenzoszillators
einkoppeln, so dass insbesondere verzerrende Bauteile der Funkzelleneinrichtung
umgangen werden können. Hierzu ist ein Eingriff in die
Architektur der bestehenden Funkzelleneinrichtung notwendig, um
die Qualität der abzustrahlenden HF-Signale zu verbessern.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterentwicklung kann die Anpassungseinrichtung eine
programmierbare Steuereinheit umfassen, die das Verhalten der Phasenanpassungseinheit,
der Amplitudenanpassungseinheit, der Laufzeitanpassungseinheit und/oder
des Referenzoszillators steuern und überwachen kann, wobei
die Steuereinrichtung ein Datenkommunikationsinterface umfassen
kann. Eine programmierbare Steuereinheit ermöglicht in
Verbindung mit einem Datenkommunikationsinterface eine externe Einstellung
der Anpassungsparameter der Anpassungseinrichtung, um diese individuell
an die gegebenen Verhältnisse, beispielsweise Leitungslänge
der Kommunikationsverbindung, gewünschter Frequenzversatz,
Phasenversatz, Amplitudenanpassung etc., anzupassen. Diese Anpassung
kann über das Datenkommunikationsinterface von einer entfernten
Stelle, beispielsweise von der Steuereinheit aus, vorgenommen werden,
und kann beispielsweise von Zeit zu Zeit geändert bzw.
adaptiv angepasst werden. Hierzu sind beispielsweise Routinemessungen
denkbar, auf Basis deren Ergebnisse eine Feinabstimmung der Anpassungseinrichtungen
vorgenommen werden können
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung des vorgenannten Ausführungsbeispiels
kann das Datenkommunikationsinterface zum Softwareupdate, zur Einstellung
von Signalanpassungsparametern und zur Signalisierung von Betriebszuständen
und Störungsmeldungen ausgelegt sein, wobei bevorzugt das
Datenkommunikationsinterface Ein- und Ausgabedaten über
die Kommunikationsverbindung moduliert mit der Steuereinrichtung
austauschen kann. Durch eine Powerline-ähnliche Modulation
von Steuerdaten über die Kommunikationsverbindung zur Steuereinrichtung,
die derart modulierte Daten empfangen bzw. aussenden kann, können
zentral von der Steuereinrichtung ausgehend die Anpassungseinrichtungen
der einzelnen Funkzelleneinrichtungen angepasst und abgefragt werden.
So können beispielsweise bei der erstmaligen Inbetriebnahme
einer heterogenen Gleichwellen-Funknetzvorrichtung zentral die einzelnen
Parameter der Anpassungseinrichtung verändert werden, so
dass die Inbetriebnahmezeit erheblich verkürzt werden kann.
Des Weiteren können Störmeldungen, die durch das
Datenkommunikationsinterface weitergeleitet werden können,
zentral ausgewertet werden. Ein zusätzlicher Verkabelungsaufwand
ist nicht notwendig, da die bereits vorhandenen Signalleitungen
zur Datenübertragung genutzt werden können.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung kann die Anpassungseinrichtung in einem
19''-Gehäuse-Rack (19 Zoll) angeordnet sein. Ein 19''-Gehäuse-Rack
entspricht einem Industriestandard, dem auch die Gehäuseform
der meisten Funkzelleneinrichtungen, wie beispielsweise Teleregent-10
oder BTS-2010 entsprechen. Durch Anordnung der Anpassungseinrichtung
in einem 19''-Gehäuse-Rack kann dieses gemeinsam mit der
Funkzelleneinrichtung in einem Rackschrank angeordnet werden, wobei
in den meisten Fällen bei bestehenden Funkzelleneinrichtungen
genügend Platz für den Einschub einer Anpassungseinrichtung
vorhanden ist.
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Gemäß eines
nebengeordneten Aspekts der Erfindung wird eine Gleichwellen-Funknetzvorrichtung
vorgeschlagen, in der eine Steuereinrichtung und mindestens eine
erste und eine zweite Funkzelleneinrichtung zur Gleichwellen-Funkkommunikation umfasst
sind, wobei jede Funkzelleneinrichtung über eine Kommunikationsverbindung
in steuernder Kommunikation mit der Steuereinrichtung zur synchronisierten
Abstrahlung mindestens eines von mindestens einer Funkzelleneinrichtung
empfangenen Empfangssignals eines Endgeräts als Sendesignal
steht. Zumindest eine Anpassungseinrichtung nach einem der vorgenannten
Ausführungsbeispiele ist in eine Kommunikationsverbindung
zwischen der Steuereinrichtung und zumindest einer ersten Funkzelleneinrichtung
eingeschaltet. Die Anpassungseinrichtung ist ausgelegt, eine einstellbare
Signalanpassung des Sendesignals zur Gleichwellen-Funkabstrahlung durch
die erste Funkzelleneinrichtung in Bezug auf die zweite Funkzelleneinrichtung
vorzunehmen. Mit anderen Worten betrifft die Gleichwellen-Funknetzvorrichtung
eine Anordnung einer Anpassungseinrichtung in mindestens einer Kommunikationsverbindung
zwischen der Steuereinrichtung und einer Funkzelleneinrichtung,
so dass die Funkzelleneinrichtung zur Gleichwellenabstrahlung gegenüber
den benachbarten innerhalb der Gleichwellen-Funknetzvorrichtung
umfassten Funknetzeinrichtungen angepasst werden kann.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung kann die steuernde Kommunikationsverbindung
eingerichtet sein, analog kodierte Sende- und Empfangssignale zwischen
Funkzelleneinrichtung und Steuereinrichtung zur synchronisierten
Abstrahlung des empfangenen digitalen Empfangssignals auszutauschen,
insbesondere kann die steuernde Kommunikationsverbindung eine Drahtleitung,
insbesondere eine 4-Draht-Leitung sein, und die Anpassungseinrichtung
kann ausgelegt sein, zumindest eine Phasen- und/oder Amplitudenanpassung
des analogen Sendesignals vorzunehmen. Insbesondere im Falle einer
digitalen Gleichwellen-Funknetzvorrichtung, bei der Empfang und
Aussenden im HF-Bereich digital kodiert, beispielsweise auf Basis
eines TETRA-Standards erfolgt, wird vorgeschlagen, für
die Synchronisation des auszustrahlenden Signals analog kodierte NF-Sende-
und Empfangssignale zwischen Funkzelleneinrichtung und Steuereinrichtung
auszutauschen, wobei eine Identität der auszustrahlenden analogen
NF-Sendesignale erreicht werden muss, um identisch digital kodierte
HF-Sendesignale auszustrahlen. Hierbei kann eine bestehende Infrastruktur,
in der Funkzelleneinrichtungen und Steuereinrichtungen mittels Drahtleitungen,
insbesondere 4-Draht-Leitungen miteinander verbunden sind, vorteilhaft
ausgenutzt werden, und die Anpassungseinrichtung kann dazu dienen,
zumindest Phasen und Amplituden über der Frequenz des auszustrahlenden Sendesignals
so zu korrigieren, dass identisch digital kodierte Sendesignale
ausgestrahlt werden können.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung kann die Funkzelleneinrichtung mindestens
einen TETRA-DMO-Repeater und mindestens eine A/D-Wandlungs-Steuereinheit
zur wechselseitigen A/D-Wandlung der Sende- und Empfangssignale
umfassen, so dass im HF-Bereich ein digital kodiertes Sendesignal
als Gleichwellensignal ausgesendet werden kann. Demgemäß schlägt
dieses Ausführungsbeispiel eine digital kodierte Gleichwellen-Funknetzvorrichtung
vor, bei der in der Kommunikation zwischen Steuereinrichtung und
den Funkzelleneinrichtungen analog kodierte Signale, beispielsweise
Sprachsignale, ausgetauscht und phasen- und frequenztreu synchronisiert
werden, und im HF-Bereich idente digital kodierte TETRA-Signale
ausgesendet bzw. empfangen werden können. In diesem Fall
kann beispielsweise eine bisher analog konzipierte Gleichwellen-Funknetzvorrichtung
ohne großen Aufwand in eine digital kodierte Gleichwellen-Funknetzvorrichtung
umgewandelt werden, bei der die interne Synchronisation basierend
auf einer analogen Infrastruktur erfolgt, bei der die Anpassungseinrichtung
eine idente digital kodierte HF-Sendeabstrahlung ermöglicht.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung kann zumindest die erste Funkzelleneinrichtung
von der zweiten Funkzelleneinrichtung bauartverschieden sein, wobei
die Anpassungseinrichtung ausgelegt sein kann, das Sendesignal zumindest
der ersten Funkzelleneinrichtung zur Gleichwellenabstrahlung gegenüber
dem Sendesignal der zweiten Funkzelleneinrichtung anzupassen. Somit
schlägt dieses Ausführungsbeispiel vor, dass zumindest
zwei oder mehrere verschiedene Funkzelleneinrichtungen, die bauartverschieden
sind, innerhalb einer Gleichwellen-Funknetzvorrichtung an eine Steuereinrichtung angeschlossen
werden können, wobei die Anpassungseinrichtung dafür
sorgt, dass eine HF-Gleichwellenabstrahlung aller beteiligten Funkzelleneinrichtungen
gewährleistet werden kann.
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Zeichnungen
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Weitere
Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der vorliegenden
Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die
Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination.
Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise
auch einzeln betrachtet zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es
zeigen:
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1 schematisch
eine Gleichwellen-Funknetzvorrichtung des Stands der Technik;
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2 ein
Feldstärke-Abstrahlungsdiagramm benachbarter Funkzelleneinrichtungen
einer Gleichwellen-Funknetzvorrichtung;
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3 Modulationsverzerrungen
beim Empfang von Sendesignalen benachbarter Funkzelleneinrichtungen
einer Gleichwellen-Funknetzvorrichtung;
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4 schematisch
eine Messanordnung zur Bestimmung von Modulationsverzerrungen benachbarter
Funkzelleneinrichtungen;
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5 Laufzeit- und Amplituden/Frequenzverzerrungen
zweier Funkzelleneinrichtungen verschiedener Bauart;
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6 Signalverläufe beim parallelen
Betrieb zweier unterschiedlicher Funkzelleneinrichtungen mit dem
in 4 dargestellten Messaufbau;
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7 ein erstes und ein zweites Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Anpassungseinrichtung;
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8 ein
erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Gleichwellen-Funknetzvorrichtung;
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9 schematisch
ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Gleichwellen-Funknetzvorrichtung;
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10 eine
digital modulierende TETRA-Funkzelleneinrichtung mit angekoppelter
Anpassungseinrichtung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung;
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11 einen
Messaufbau zur Bestimmung von Modulationsverzerrungen bei Anwendung
einer erfindungsgemäßen Anpassungseinrichtung;
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12 verschiedenfrequente Signalverläufe beim
Betrieb zweier bauartverschiedener Funkzelleneinrichtungen unter
Anwendung einer erfindungsgemäßen Anpassungseinrichtung
zur synchronisierten Abstrahlung.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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In
den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen
Bezugszeichen beziffert.
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1 zeigt
eine aus dem Stand der Technik bekannte Gleichwellen-Funknetzvorrichtung 10 zur Versorgung
und Aufrechterhaltung einer Funkkommunikation innerhalb eines Gebäudes
zwischen mehreren Endgeräten 20. Hierzu sind an
einer Steuereinrichtung 16, die als Master bezeichnet wird,
mittels 4-Draht-Leitungen 18, 42, die eine steuernde Kommunikation
von Steuereinrichtung und Funkzelleneinrichtung 12 ermöglichen,
drei Funkzelleneinrichtungen 12 angeschlossen. Diese Funkzelleneinrichtungen
können beispielsweise als analoge DMO-Repeater ausgeführt
sein und ein Antennennetzwerk 58 zum Empfang und zur synchronisierten Abstrahlung
von Gleichwellen-Sendesignalen 22 von bzw. zum Endgerät 20 umfassen.
Wird über das Antennennetzwerk 58 zumindest einer
Funkzelleneinrichtung 12 ein Signal des Endgeräts 20 empfangen, so
wird dieses über den DMO-Repeater 12 und die 4-Draht-Steuerleitungen 18, 42 an
die Steuereinrichtung 16 übermittelt. Diese wertet
Empfangsfeldstärke und Qualität des analogen NF-Signals
aus und wählt diejenige Funkzelleneinrichtung 12,
die das qualitativ hochwertigste Empfangssignal liefert, als Empfangsfunkzelle
aus. Qualitativ hochwertig bedeutet in diesem Zusammenhang einen
hohen Signal-Rauschabstand und geringst mögliche Störungen
der Sprachkommunikation, die nach einem aus dem Stand der Technik
bekannten Verfahren bestimmt werden können. Anschließend übermittelt
die Steuereinrichtung 16 das empfangene Signal als abzustrahlendes NF-Sendesignal
synchronisiert an alle angeschlossenen Funkzelleneinrichtungen 12,
damit diese dem Gleichwellenprinzip folgend eine synchrone Abstrahlung über
das Antennennetzwerk 58 vornehmen. Im Ergebnis können
bei Einsatz identischer Funkzelleneinrichtungen 12 Laufzeit,
Frequenz und Phasen synchronisierte HF-Sendesignale 22 in
den gesamten Senderaum der Gleichwellen-Funknetzvorrichtung 10 abgestrahlt
und von mehreren Endgeräten 20 empfangen werden.
Die aus dem Stand der Technik bekannte Gleichwellen-Funknetzvorrichtung 10 beruht
auf dem Prinzip identischer Funkzelleneinrichtungen 12,
bei denen eine hohe Frequenz und Phasentreue gegeben ist, so dass
störenden Interferenzen unterdrückt werden können.
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In
einer Gleichwellen-Funknetzvorrichtung kann im empfangsschlechtesten
Fall eine Demodulation eines NF-Signals über einen HF-Empfänger
bei gleichzeitigem Empfang von zwei oder mehreren Funkzelleneinrichtungen
mit gleichem Empfangspegel auftreten. Dieser Fall bildet den ungünstigsten Empfangszustand
eines Empfängers in einem Gleichwellennetz und tritt insbesondere
dann auf, wenn der Empfänger bzw. das Endgerät 20 gleiche Abstände
zwischen zwei oder mehreren Funkzelleneinrichtungen 12 haben.
Wie der Begriff Gleichwelle bereits aussagt, werden in einer Gleichwellen-Funknetzvorrichtung 10 mehrere
Funkzelleneinrichtungen im TX-Minusbetrieb (Transmit-Betrieb – Sendebetrieb)
auf einer nahezu identischen Sendefrequenz gleichzeitig betrieben.
Dabei ist bekannt, dass die HF-Sendefrequenzen um drei bis fünf
Hertz gegeneinander variieren, um in den HF-Überlappungsgebieten
keine feststehenden Feldstärkeüberhöhungen bzw.
Auslöschungen zu erhalten. Ein solcher Frequenzversatz
kann auch in Gebäudesystemen verwendet werden, bei denen
sich die Sendebereiche von zwei oder mehreren Funkzelleneinrichtungen überlappen.
Allerdings kommt es bei weit verzweigten und großen Gleichwellen-Funknetzvorrichtungen durchaus
vor, dass in mehreren Bereichen mehr als zwei Sender mit einer Feldstärkedifferenz
von etwa 8 Dezibel überlappend empfangen werden. In diesem Fall
ist es vorteilhaft, die Sendefrequenz ohne Frequenzversatz möglichst
frequenzidentisch, d. h. kohärent, auszustrahlen. Innerhalb
einer Gleichwellen-Funknetzvorrichtung tritt ein sogenannter HF-Unterdrückungseffekt – auch „Capture-Effekt” genannt auf.
Dieser Unterdrückungseffekt sorgt dafür, dass
an Orten großer Feldstärkeunterschiede zweier
Funkzelleneinrichtungen, die größer als 8 dB sind,
der schwächere Sender vollständig unterdrückt
wird. In diesen Unterdrückungsbereichen ist somit ein einwandfreier
Gleichwellenfunkempfang möglich.
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2 zeigt
die Ausdehnung eines Überlappungsbereichs zweier Funkzelleneinrichtungen,
die sich auf einer hindernisfreien Ebene befinden. In den beiden
Seitenbereichen in der Nähe von Sender 1 oder von Sender
2, in denen Feldstärkedifferenzen größer
als 8 dB zwischen den Empfangsfeldstärken der beiden Sender
(Funkzelleneinrichtungen) empfangen werden, tritt der Capture-Effekt
auf, so dass ein einzelner Sender störungsfrei empfangen
werden kann. Im Überlappungsgebiet, in dem die Feldstärken
der beiden Sender mit einer kleineren Differenz als 8 dB empfangen
werden, treten Interferenzen, d. h. Störungen, beim Empfang
auf, die sehr harte Phasensprünge des empfangenen Signals
nach sich ziehen. Je geringer die Phasendifferenz und der Frequenzversatz
der Trägersignale zueinander sind, umso geringer fallen
diese Störungen aus. In allen Fällen treten allerdings
Klirrgeräusche auf, deren Maß als Klirrfaktor
bezeichnet wird. Die Modulationsinhalte von Gleichwellen-Sendern
müssen sehr genau übereinstimmen, da ansonsten
ein Capture-Effekt nicht greifen kann, und es zu ähnlichen
Störungen wie bei Trägerfrequenzunterschieden
kommen kann. Bei Abweichungen in Hub oder Phase oder beidem treten
harte Phasensprünge auf, so dass selbst in den Bereichen,
in denen ein hoher Feldstärkeunterschied herrscht, starke
Störgeräusche auftreten.
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So
zeigt 3 verschiedene Modulationsverzerrungen beim Durchgang
durch eine 145° bis 180°-Trägerphasendifferenz ΔφHF, eines HF-Signals zweier sich gegenseitig
störender Funkzelleneinrichtungen nahezu gleicher Sendeleistung.
Auf der linken Seite von 3 wird angenommen, dass ein Feldstärkeunterschied
von 1 dB beim Empfang eines 1-KHz-NF-Sinussignals zwischen zwei
Funkzelleneinrichtungen auftritt. Beträgt der Phasenunterschied mehr
als 145°, so treten starke Verzerrungen auf, die sich beim
Annähern einer Phasendifferenz von 180° verstärken.
Auf der rechten Seite werden beide Sender mit gleicher Feldstärke
empfangen, die Amplitudendifferenz beträgt 0 dB, jedoch
liegt eine Phasendifferenz im NF-Bereich von 20 μs vor,
d. h. das NF-Signal des einen Senders eilt gegenüber dem NF-Signal
des zweiten Senders um 20 μs hinterher. Auch hier treten
bei zunehmender Phasendifferenz harte Phasenfehler auf, die ein
Klirren im Empfangs-NF-Signal nach sich ziehen. Um dennoch akzeptable
Empfangsverhältnisse gewährleisten zu können,
wird in einer Gleichwellen-Funknetzvorrichtung gefordert, dass die
Amplitudendifferenzen kleiner 1 dB bei NF-Signalfrequenzbereichen
von 300 bis 3000 Hz betragen, und die Laufzeitdifferenzen der NF-Signale
der verschiedenen Funkzelleneinrichtungen nicht mehr als 50 μs
ausmachen dürfen.
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In
der 4 ist schematisch eine Messanordnung zur Messung
der Beeinflussung benachbarter Funkzelleneinrichtungen 12, 14 bei
gleichzeitigem Empfang durch ein Endgerät 54 mit
Auswerteeinheit 56 (Oszilloskop) dargestellt. Ein Signalgenerator 48 erzeugt
beispielsweise ein sinusförmiges NF-Signal, das über
eine Kommunikationsverbindung 18, 42 als NF-Signal
in zwei Funkzelleneinrichtungen 12, 14 eingegeben
wird. Der HF-Sendeausgang (TX-HF), der typischerweise an ein Antennennetzwerk
angeschlossen ist, wird über Dämpfungsglieder 50 geführt,
die den Einfluss einer Luftstrecke nachbilden. Weisen beide Dämpfungsglieder 50 die
gleiche Dämpfung auf, so ergibt das resultierende Summensignal
das vorgenannte „Worst-Case-Szenario”, bei dem
ein Empfänger gleich starke Empfangssignale beider Funkzelleneinrichtungen 12, 14 empfängt.
Die beiden HF-Ausgänge werden in einem Antennenkoppler 52 zusammengeführt,
und als HF-Empfangssignal an einen HF-Messempfänger 54 überführt. Dieser
wandelt das empfangene Signal beider Funkzelleneinrichtungen 12, 14 in
ein NF-Signal um, das auf dem Oszilloskop 56 dargestellt
ist.
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5a und 5b zeigen
exemplarisch eine Versuchsauswertung eines Laufzeit- und Breitband-Amplitudenverstärkungsunterschieds,
die mittels einer Messanordnung nach 4 bei Verwendung
einer Teleregent-10-Anlage als eine erste Funkzelleneinrichtung 12 und
einer BTS-2010-Funkzelleneinrichtung als zweite Funkzelleneinrichtung 14 aufgenommen
wird. So zeigt 5a die Laufzeitunterschiede über
der Frequenz bei Signaleinspeisung in den NF-Eingangskanal der Teleregent-10
und der BTS-2010 sowie bei Direkteinspeisung in den Sende-/Empfangsblock
(SE) der Teleregent-10. Deutlich ist zu erkennen, dass bei einer
Einspeisung in die beiden verschiedenen Funkzelleneinrichtungen über NF-Eingänge
ein hoher Laufzeitunterschied zwischen der Teleregent-10 und der
BTS-2010 auftritt, so dass bei gleichzeitigem Betrieb beider Funkzelleneinrichtungen
in einem Gleichwellen-Funknetz hohe Klirrfaktoren und Störgeräusche
im empfangenen Signal zu erwarten sind.
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5b zeigt
die frequenzabhängige Amplitudendämpfung eines
auszustrahlenden Signals der beiden vorgenannten Funkzelleneinrichtungen,
d. h. der Teleregent-10 und der BTS-2010. Deutlich ist zu erkennen,
dass bei NF-Signalen jenseits von 3 KHz eine hohe Dämpfung
der Teleregent-10-Abstrahlleistung gegenüber der BTS-2010
auftritt, so dass hohe Amplitudenverzerrungen im Falle von breitbandigen und
somit hohe Störgeräusche beim parallelen Gleichwellenbetrieb
der beiden Anlagen in einer Gleichwellen-Funknetzvorrichtung zu
erwarten sind.
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Die 6a bis 6c zeigen
das Oszilloskopbild der in 4 dargestellten
Messanordnung, wobei in 6a zwei
identische BTS-2010-Funkzelleneinrichtungen beim Betrieb an einem
1 KHz-NF-Signal dargestellt sind. Es treten nur geringe Phasenunterschiede
auf, die charakteristischen Bauteilunterschieden der einzelnen Funkzelleneinrichtungen
geschuldet sind, so dass bei gleichen Empfangsstärkeverhältnissen
ein sehr gut zu empfangendes Signal demoduliert werden kann. In 6b ist ein
gemischter Einsatz einer BTS-2010 mit einer Teleregent-10-Funkzelleneinrichtung
dargestellt, wobei gleiche HF-Pegel beider Funkzelleneinrichtungen
am Antenneneingang des HF-Messempfängers 54 anliegen.
Das Signal ist völlig verzerrt und daher zum Empfang nicht
geeignet. Im Falle der 6c ist eine 3 dB-HF-Pegeldifferenz
der beiden Sender im gemischten Betrieb der Funkzelleneinrichtungen
eingestellt, wobei sich dennoch starke Verzerrungen der beiden empfangenen
Signale ergeben, so dass ein kaum verständliches Sprachsignal
die Folge wäre. Somit zeigen die in 5 und 6 dargestellten Messergebnisse, dass ein
gemischter Betrieb beider Anlagen in einer nach dem Stand der Technik
bekannten Gleichwellen-Funknetzvorrichtung, beispielsweise einer
Funknetzvorrichtung nach 1, nicht möglich ist,
da hohe Verzerrungen zu erwarten sind, und zumindest im Überlappungsbereich
der Empfangsgebiete zweier benachbarter Funkzelleneinrichtungen kein
verständliches Signal mehr empfangen werden kann.
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In
der 7 sind zwei Ausführungsbeispiele einer
erfindungsgemäßen Anpassungseinrichtung 26 dargestellt,
die zur Anpassung bauartverschiedener Funkzelleneinrichtungen innerhalb
einer Gleichwellen-Funknetzvorrichtung 10 dienen können,
um einen ungestörten Gleichwellenbetrieb gemischter Funkzelleneinrichtungen
zu ermöglichen. Die Anpassungseinrichtung 26 der 7a umfasst
eine Phasenanpassungseinheit 28 und eine Amplitudenanpassungseinheit 30.
Das abzustrahlende NF-Signal wird über eine Kommunikationsverbindung 18,
die beispielsweise als 4-Draht-Leitung 42 ausgelegt sein kann,
in die Amplituden- und Phasenanpassungseinheiten 28, 30 gegeben,
wobei Phasenunterschiede der Signale gegenüber benachbarten
Signalen und Amplitudenverzerrungen über der Frequenz ausgeglichen
werden, so dass die Sende-/Empfangseinheit ein angepasstes NF-Signal
erhält, das in ein HF-Signal zur Gleichwellenabstrahlung
umgewandelt werden kann. Hierzu sind Phasen- und Amplitudenanpassungseinheit 28, 30 derart
ausgelegt, dass im HF-Bereich frequenzsynchrone und phasensynchrone
Gleichfrequenzen abgestrahlt werden können. Zur Einstellung
der Amplitudenanpassungseinheit 30 und der Phasenanpassungseinheit 28 dient
eine Steuereinheit 36, die mittels eines Datenkommunikationsinterface 38 eingestellt
und programmiert werden kann. Die Steuereinheit 36 kann
des Weiteren Statusdaten der Funkzelleneinrichtungen 12, 14 über den
Line-In/Line-Out-Ausgang der Funkzelleneinrichtungen 12, 14 abfragen
bzw. Steuersignale an die Funkzelleneinrichtungen 12, 14 weitergeben,
und empfangene Statusdaten über das Datenkommunikationsinterface 38 an
eine angeschlossene Steuereinrichtung 16 der Gleichwellen-Funknetzvorrichtung beispielsweise über
eine Datenverbindung weiterleiten.
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7b zeigt
aufbauend auf die Anpassungseinrichtung nach 7a ein
weiteres Ausführungsbeispiel 26, das neben einer
Phasenanpassungseinheit 28 und einer Amplitudenanpassungseinheit 30 eine
Laufzeitanpassungseinheit 32 umfasst. Das auszustrahlende
NF-Signal wird durch die Kommunikationsverbindung 18, die
als 4-Draht-Leitung 42 ausgelegt ist, in die Anpassungseinrichtung 26 eingespeist,
wobei die Laufzeitanpassungseinheit 32 Laufzeitunterschiede
innerhalb der Funkzelleneinrichtungen 12, 14 abhängig
von der Leitungslänge und Signalverarbeitungszeit der Funkzelleneinrichtung 12 kompensieren
kann. Hieran schließt sich eine Korrektur der Amplitudenverstärkung über
der Frequenz durch die Amplitudenanpassungseinheit 30 und
eine Phasenkorrektur durch die Phasenanpassungseinheit 28 an.
Ein auf diese Weise korrigiertes NF-Signal wird in die Funkzelleneinrichtungen 12, 14 NF-seitig
eingespeist, beispielsweise über den NF-Eingang oder direkt
in den Sende-/Empfangsblock unter Umgehung der analogen Eingangsbauteile.
Des Weiteren umfasst die Anpassungseinrichtung 26 ebenfalls
eine Steuereinheit 36, die über ein Kommunikationsinterface 38 verfügt,
das eine Modulation von Steuersignalen und Eingabesignalen auf der
4-Draht-Leitung 42 vornehmen kann. Somit können
Daten zwischen Steuereinrichtung 16 und Anpassungseinrichtung 26 mittels
der 4-Draht-Leitung 42 ausgetauscht werden und die Steuereinheit 36 kann
von einer entfernten Stelle aus angepasst werden, wobei auszusendenden
NF-Signale an die jeweilige Funkzelleneinrichtungen 12, 14 von
einer zentralen Stelle aus individuell angepasst werden können.
Schließlich umfasst die Anpassungseinrichtung einen Referenzoszillator 34,
der eine hochgenaue Oszillatorschwingung zur Erzeugung einer HF-Ausgangsfrequenz
bereitstellt, so dass die Funkzelleneinrichtung 12 frequenzkohärent
mit benachbarten Funkzelleneinrichtungen 12 ausstrahlen
kann. Der hochstabile Referenzoszillator 34 kann vorteilhafterweise
ein Ofenoszillator sein, der identisch mit dem in den benachbarten
Funkzelleneinrichtungen eingesetzten Oszillatoren aufgebaut sein
kann, und der die Funktion des internen Oszillators der Funkzelleneinrichtung 12, 14 ersetzen
kann. Die Ausgangsschwingung des Referenzoszillators 34 wird
ebenfalls an die Funkzelleneinrichtung ausgegeben und ein Steuerbus
kann die Funkzelleneinrichtungen über das Line-In/Line-Out-Interface
der Funkzelleneinrichtung steuern und Statusmeldungen an die Steuereinrichtung 36 der
Anpassungseinrichtung 40 weitergeben.
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8 zeigt
ein Ausführungsbeispiel einer Gleichwellen-Funknetzvorrichtung,
in der drei Funkzelleneinrichtungen 12, 14 angeordnet
sind. Jede Funkzelleneinrichtung umfasst ein Antennennetzwerk 58 und
ist mittels einer 4-Draht-Leitung 18, 42 an eine
Steuereinrichtung 16 angeschlossen. Zwei der drei Funkzelleneinrichtungen 14 müssen
baugleich sein und können direkt ohne Anpassung an die Steuereinrichtung 16 angeschlossen
werden. Die dritte Funkzelleneinrichtung vom Typ B 12 unterscheidet
sich bauteilbedingt von den beiden vorhandenen Funkzelleneinrichtungen 14 und
kann über eine Anpassungseinrichtung 26 NF-seitig
derart angepasst werden, dass eine frequenzkohärente Abstrahlung
eines Gleichwellensignals ermöglicht ist.
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In 9 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Gleichwellen-Funknetzvorrichtung
dargestellt, in der drei verschiedene Arten von Funkzelleneinrichtungen 14, 12 Typ
A, Typ B und Typ C, in einer Gleichwellen-Funknetzvorrichtung angeordnet
sind. Zur Anpassung der verschiedenen Funkzelleneinrichtungen Typ
B und Typ C und der in Mehrzahl vorhandenen Funkzelleneinrichtungen
Typ A sind zwei Anpassungseinrichtungen 26 in der Kommunikationsverbindung 18 zwischen
Steuereinrichtung 16 und Funkzelleneinrichtung 12 angeordnet,
die eine Anpassung der NF-Signale zur Ausstrahlung der Gleichwellen-Sendesignale
ermöglichen. Eine solche Gleichwellen-Funkzellenvorrichtung 10 kann
sowohl analoge als auch digitale Signale aussenden, wobei auf den
Kommunikationsverbindungen analoge NF-Signale zwischen Steuereinrichtung 16 und Funkzelleneinrichtung 12, 14 ausgetauscht
werden. Gerade beim Einsatz digitaler Funkzelleneinrichtungen 12, 14,
die zur digital kodierten Ausstrahlung von analogen NF-Signalen
ausgelegt sind, ist es äußerst wichtig, die gleiche
Qualität von NF-Funksignalen ohne Frequenz-Amplituden oder
Phasenversatz in den Eingang der Funkzelleneinrichtung 12, 14 einzuspeisen.
Hierzu können die Anpassungseinrichtungen 26 derart
die NF-Signale beeinflussen, um unter Berücksichtigung
der Eigenart der Funkzelleneinrichtungen eine frequenzkohärente
Ausstrahlung des HF-Signals zu ermöglichen.
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In
der 10 ist schematisch eine Funkzellenvorrichtung 12, 14 dargestellt,
die zur digitalen Aussendung von analogen NF-Signalen geeignet ist. Die
Funkzelleneinrichtung 12, 14 umfasst ein Antennennetzwerk 58 sowie
einen herkömmlichen TETRA-DMO-Repeater 44, der
auf einer digitalen Eingangsseite mit einem A/D-D/A-Wandler und
Steuereinheit 46 verbunden ist. Die A/D-D/A-Wandler und Steuereinheit 46 wandeln
analoge NF-Signale, die zur Aussendung bestimmt sind, in digitale
Signale um, und geben sie an den TETRA-DMO-Repeater zur HF-kodierten
Abstrahlung über das Antennennetzwerk 58 weiter.
Empfangene digitale Signale über das Antennennetzwerk 58 werden
in digitale Signale durch den DMO-Repeater 44 gewandelt,
und an den A/D-D/A-Wandler 46 übergeben, der daraus analoge
NF-Signale wandelt, die an eine Steuereinrichtung 16 weitergegeben
werden. Zur Anpassung an benachbarte digitale Funkzelleneinrichtungen kann
eine Anpassungseinrichtung 26 in der analoge NF-Kommunikationsverbindung 18 zwischen
Steuereinrichtung 16 und Funkzelleneinrichtung 12, 14 eingeschaltet
werden. Diese hat die Aufgabe, ein perfekt identisches analoges
NF-Signal an die digitale Funkzelleneinrichtung bereitzustellen,
so dass die digitale Kodierung des NF-Signals identisch in allen
Funkzelleneinrichtungen der Gleichwellenfunknetzvorrichtung erfolgt,
so dass eine Gleichwellenabstrahlung digital kodierter HF-Signale
möglich ist.
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In 11 ist
analog zur Messschaltung der 4 eine Prinzipskizze
einer Messschaltung dargestellt, bei der der Betrieb zweier verschiedener
Funkzelleneinrichtungen 12, 14 gemessen werden
kann, wobei die Bauartverschiedenheit der beiden Funkzelleneinrichtungen
durch eine Anpassungseinrichtung 26 kompensiert werden
kann. Ein Signalgenerator 48 erzeugt ein sinusförmiges
Signal, das über eine analoge NF-Leitung 18, 42 an
die beiden Funkzelleneinrichtungen 12, 14 geleitet
wird. Zum Ausgleich der unterschiedlichen Laufzeiten, Amplituden
und Phasenverhalten der ersten Funkzelleneinrichtung 12 wird
das NF-Signal mittels der Anpassungseinrichtung 26 derart
verändert, dass eine gleichartige Gleichwellenabstrahlung
der auszusendenden Signale in der HF-TX-Ausgangsleitung der beiden
Funkzelleneinrichtungen bereitgestellt werden kann. Die beiden TX-HF-Ausgangsleitungen
werden über Dämpfungsglieder 50, die
die Auswirkungen einer Luftstrecke simulieren und einen Antennenkoppler 52 auf
eine gemeinsame Koaxialleitung gegeben, wobei ein HF-Messempfänger 54 die
HF-Signale in analoge NF-Signal umwandelt, die auf dem Oszilloskop 56 dargestellt
werden können.
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In
den 12c bis 12c werden überlappend
ausgesendete und NF-modulierte Signale der beiden Funkzelleneinrichtungen 12, 14 bei
400 Hz, 1000 Hz und 2500 Hz dargestellt. Die Überlappung der
beiden NF-Signale zeigt deutlich, dass eine Gleichwellenabstrahlung
unterschiedlicher Funkzelleneinrichtungen in einer einzigen Gleichwellen-Funknetzvorrichtung
möglich ist, wobei eine hohe Qualität des auszusendenden
HF-Signals erreicht werden kann.
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Zusammenfassend
bleibt festzustellen, dass die Anpassungseinrichtung eine Amplituden-
und Phasenlagenanpassung zumindest bei einer bauartverschiedenen
Funknetzeinrichtung gegenüber bereits bestehenden Funknetzeinrichtungen,
beispielsweise bei Nachrüstung einer Gleichwellen-Funknetzvorrichtung,
ermöglicht. Ein Line-Interface stellt NF-Schnittstellen
in Richtung Sende-/Empfangsblock bereit, so dass ein NF-Equalizer
in einer Drahtverbindung zur zentralen Steuerungseinrichtung angeschlossen
werden kann. In vielen Fällen kann eine Gruppenlaufzeitanpassung
oder Korrektur innerhalb der zentralen Steuereinrichtung, beispielsweise
einer KaiTec ZST-2010, stattfinden. In dieser kann sich ein mikroprozessorgesteuertes
Controllerboard zur Laufzeitkorrektur befinden. Der NF-Signalweg
kann im Sendefall über dieses Controllerboard geführt
werden und die Laufzeit um die entsprechenden Faktoren korrigiert
werden, die im Mikroprozessor hinterlegt werden können.
Die Anbindung der Funkzelleneinrichtungen an die zentrale Steuerungseinrichtung KaiTec
ZST-2010 erfolgt beispielsweise über eine 4-Draht-Leitung.
Ein Referenzoszillator ermöglicht ein Ersetzen eines Oszillators
auf Seiten der bauartverschiedenen Funkzelleneinrichtungen, beispielsweise
der Teleregent-10. Daher kann der Originaloszillator durch einen
extrem hochstabilen Ofenoszillator ersetzt werden. Dieser besitzt
die selben Temperatur- oder Frequenzdrifteigenschaften wie die in
den bereits bestehenden Funkzelleneinrichtungen eingesetzten Ofenoszillatoren,
beispielsweise KaiTec BTS-2010 Funkzelleneinrichtungen. Somit kann
eine negative Beeinflussung des Sendesignals minimiert werden. Unterschiedliche
Signallaufzeiten, Phasenlagen oder Amplituden können durch
zusätzliche Baugruppen, beispielsweise Anpassungseinrichtungen,
oder innerhalb der Steuereinrichtung kompensiert werden. Aufgrund
unterschiedlicher Frequenzdrifts verschiedenartiger Funkzelleneinrichtungen kann
durch den Einsatz eines Referenzoszillators, der direkt an den Sende-/Empfangsblock
der betroffenen Funkzelleneinrichtungen angekoppelt wird, eine hohe
Qualität der auszusendenden Gleichwellen erreicht werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102009042790 [0004, 0005]