DE60035968T2

DE60035968T2 - Drahtloses Innenraumsystem mit aktivem Reflektor

Info

Publication number: DE60035968T2
Application number: DE2000635968
Authority: DE
Inventors: Gerald Oberschmidt; Veselin Brankovic; Dragan Krupezevic; Tino Konschak; Thomas Dölle
Original assignee: Sony Deutschland GmbH
Current assignee: Sony Deutschland GmbH
Priority date: 2000-06-05
Filing date: 2000-06-05
Publication date: 2008-05-15
Anticipated expiration: 2020-06-06
Also published as: EP1162764A1; US20020034958A1; ES2288818T3; JP2002033691A; ATE370558T1; EP1830488A1; DE60035968D1; EP1162764B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein drahtloses Übertragungssystem mit hoher Datenübertragungsrate für Innenanwendungen, das in dem oberen Mikrowellen-, mm-Wellen-Bereich und/oder im Infrarotbereich betrieben ist.
Mit steigender Anzahl digital gesteuerter elektrischer und elektronischer Vorrichtungen und der Möglichkeit eine große Vielfalt von tragbarer oder handgehaltener elektronischer Ausrüstung wie z.B. Palmtop's oder jüngst entwickelter zellularer Telefone in ein persönliches Bedienzentrum zu verwandeln, ist ein wachsender Bedarf an preiswerten drahtlosen Übertragungssystemen mit hoher Datenübertragungsrate zum Verbinden mobiler elektronischer Ausrüstung verschiedener Zweckbestimmung wie PC, Drucker, TV-Empfänger, VCR, digitaler Kameras oder anderer nichtstationärer Ausrüstung untereinander entstanden.
Die drahtlosen Übertragungssysteme mit hoher Datenübertragungsrate für Innenanwendungen erfordern große Bandbreiten, die in dem infraroten Bereich, bei hohen Mikrowellen und im mm-Bereich verfügbar sind, wie z.B. in Bereichen von 15 GHz durchgehend bis 60 GHz und bei höheren Frequenzen. Bei Hochfrequenzen ist generell eine Sichtlinienverbindung zwischen einem Sender und einem Empfänger erforderlich, aber sie ist oft schwer einzurichten, wenn sich Menschen herum bewegen, wodurch sie den Verbindungsweg durchqueren oder wenn zukünftige Änderungen der Umgebung und/oder die Anordnung der Endgerätestationen berücksichtigt sein müssen. oder wenn die Endgeräte selbst mobil sind. In Haus- oder Büroumgebungen impliziert der kostensparender Ansatz zum untereinander Verbinden elektronischer Ausrüstung den Verzicht auf jeglichen Installationsaufwand, welchen das Konfigurieren einer Breitband-Kabelinfrastruktur zum Untereinander-Verbinden der Basisstationen mit einer Hauptverarbeitungseinheit mit sich bringt. Um eine hohe Signal-Abschwächung am Rand der Empfangszone, welche die Systemleistung gefährdet, zu vermeiden, muss die Sendecharakteristik der verbindenden Vorrichtung die physikalische Abschwächung des Signals kompensieren, die mit dem Abstand zwischen Sender und Empfänger wächst.
Das Problem, eine Sichtlinienverbindung für die Ausbreitung des Hochfrequenzsignals sicherzustellen ist nach dem Stand der Technik entweder durch Hochplatzieren des RF-Zwischenverstärkers, bei Innenraumumgebung unter der Decke, über den mobilen Einheiten oder durch Einrichten einer Kette von RF-Zwischenverstärkern gelöst, um das Signal um die Hindernisse herum zuführen. Eine andere Vorgehensweise ist wie in US 5,603,080 die Umsetzung des Signals zu niedrigeren Frequenzen, welche keine Sichtlinienverbindung erfordern und dann die Rückumsetzung des Signals zur Originalfrequenz, bevor es zu der mobilen Einheit weiter übertragen ist.
Bekannte drahtlose Datenübertragungssysteme bieten, wie in der US 5,812,933 und in US 5,890,055 offenbart, eine Funkverbindung zwischen mobilen Endgerätestationen und einer Basisstation, welche als eine Netzübergangsschnittstelle für die Kommunikation zwischen dem festen und kabellosen Netzwerk funktioniert. Der Hauptnachteil dieser Systeme ist, dass sie kostengünstige Basisbandverarbeitungseinheiten erfordern, welche von einer Breitbandkabelinfrastruktur zum Verbinden zwischen ihnen selbst und mit einer Hauptverarbeitungseinheit abhängig sind. Dasselbe gilt für das in EP 0833 404 A2 offenbarte Innenraum-Kommunikationssystem, bei dem ein aktiver Zwischenverstärker eine indirekte Sichtlinie zwischen drahtlosen Telefonen und deren jeweiligen Basisstationen zum Erweitern dessen Reichweite innerhalb eines Gebäudes einrichtet.
WO 89/06459 offenbart ein optisches drahtloses Datenkommunikationssystem mit einer Vielzahl von Endgeräten und einigen optischen Zwischenverstärkern. Hierbei hat jeder der Zwischenverstärker interne Elemente zum Unterdrücken der Rückübertragung eines empfangenen Signals zurück zu dem Zwischenverstärker, von welchem das empfangene Signal übertragen worden ist. Zusätzlich weist jeder Zwischenverstärker Basisbandverarbeitungsfunktionalität auf.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen aktiven Reflektor bereitzustellen, welcher bei niedrigen Kosten hergestellt sein kann und welcher so einfach wie möglich ist, um den Instandhaltungsbedarf zu reduzieren, wobei zusätzlich Multipfadeffekte reduziert werden.
Die obige Aufgabe ist durch einen aktiven Reflektor gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 erreicht. Die vorliegende Erfindung ist ferner auf ein drahtloses Datenkommunikationssystem nach Anspruch 12 gerichtet, das zumindest einen aktiven Reflektor nach vorliegender Erfindung aufweist.
Der aktive Reflektor nach vorliegender Erfindung arbeitet hauptsächlich wie ein Spiegel für Hochfrequenzsignale, der eine indirekte Sichtlinie zur direkten Datenübertragung zwischen den Endgeräten innerhalb einer Zelle bereitstellt. Deswegen ist keine kostenintensive Basisbandverarbeitungseinheit und/oder Breitbandkabelinfrastruktur erforderlich, sodass eine einfache und preiswerte Innenraumkommunikation ermöglicht ist. Eine spezifische Polarisation der Antennen reduziert die Multipfadeffekte.
Vorteilhafte Merkmale der vorliegenden Erfindung sind in Unteransprüchen definiert.
Die von den mobilen Endgeräten empfangenen Signale sind vorteilhafterweise vor einer Rückübertragung verarbeitet. Die Signalverarbeitung besteht hauptsächlich aus einer Verstärkung in einem Verstärkerblock zum Redzieren des Risikos einer unterbrochenen Kommunikationsverbindung, wobei der Verstärkerblock aus mehreren Unter-Verstärkerblöcken aufgebaut sein kann, jeder von welchen ausgeschaltet sein kann, um ein Mittel zur einfachen automatischen Verstärkersteuerung bereitzustellen. Eine optionale Filtereinheit wird das Originalsignal wiederherstellen.
Aktive Reflektoren können auch auf die Art arbeiten, die Frequenz zu skalieren. In diesem Fall ist das System als ein Frequenzteiler-Duplexsystem (FDD) konfiguriert.
Um schwache Signale für mobile Endgeräte, die an den entfernten Rändern der Reichweite des aktiven Reflektors lokalisiert sind, zu vermeiden, und/oder dass die Signalleistung für Richtungen verschwendet ist, wo keine Endgeräte existieren, und/oder dass die Signale andere aktive Reflektoren stören, sind die Antennen des aktiven Reflektors vorzugsweise verteilte Sektor-Antennen mit einem gleichförmigen Sendeleistungsabdeckungsmuster. Spezifische Polarisationszusammensetzungen reduzieren Multipfadeffekte.
Die Signalverarbeitungseinheit des aktiven Reflektors kann zusätzlich eine Frequenzübertragungseinheit aufweisen, sodass die Frequenz oder der Kanal des empfangenen Signals geändert ist, bevor es übertragen ist. Das ermöglicht eine bessere Unterscheidung zwischen Eingang und Ausgang und verhindert somit geschlossene Rückkopplungsschleifen in der Schaltung des aktiven Reflektors.
Weiterhin können aktive Reflektoren mit zusätzlichen Mitteln zur Kommunikation untereinander ausgestattet sein, um Daten aus dem Bereichsabschnitt eines ersten aktiven Reflektors zum Bereichsabschnitt des zweiten aktiven Reflektors zu beitragen. Vorzugsweise ist eine stiftstrahlartige Verbindung zum Reduzieren der Interferenzstörungen verwendet.
Zur einfachen Konfiguration und Verfügbarkeit elektrischer Leistungsversorgung ist der aktive Filter vorzugsweise an den Positionen der Leuchten lokalisiert und direkt an deren Stromversorgung angeschlossen. Als ein Hauptvorteil der höheren Frequenzen wachst nicht nur die verfügbare Bandbreite, die geometrische Größe der Antennen ist als ein zweiter Vorteil infolge kleinerer Wellenlänge verkleinert, wodurch die Realisierung einer Vorrichtung mit akzeptablen Dimensionen ermöglicht ist, die in einem Innenraumsystem künstlichen Lichts integriert sein kann.
In der nachfolgenden Beschreibung ist die vorliegende Erfindung mittels vorteilhafter Ausgestaltungen mit Bezug auf die jeweiligen Zeichnungen beschrieben, wobei
1 das Szenario des vorgeschlagenen Innenraum-Kommunikationssystems mit hoher Datenübertragungsrate zeigt,
2 ein Blockdiagramm der Funktionsblöcke des aktiven Reflektors ist,
3 zeigt die Funktionsblöcke eines aktiven Reflektors mit einer gemeinsamen Antenne, die in FDD-Modus arbeitet,
4 vergegenwärtigt das ideale Sendemuster der Rx-/Tx-Antennen des aktiven Reflektors, das ein einheitliches Zellenabdeckungsmuster bietet,
5 stellt die geometrische Konfiguration für ein Beispiel,
6 zeigt ein Blockdiagramm der Funktionseinheit eines aktiven Reflektors mit erweiterter Funktionalität, und
7 zeigt den aktiven Reflektor nach vorliegender Erfindung, der in einem gewöhnlichen Gegenstand zum Bereitstellen von künstlichem Licht in Innenraumumgebungen integriert ist.
In den Zeichnungen sind den gleichen Elementen gleiche Bezugszeichen zugeordnet.
Ein Beispiel des vorgeschlagenen Innenraum-Kommunikationssystems mit hoher Datenübertragungsrate, das einen aktiven Reflektor 10 nach vorliegender Erfindung einsetzt, ist in 1 zu sehen. Der aktive Reflektor enthält einen Empfängerabschnitt 11 zum Empfangen der Signale von einem ersten mobilen Endgerät 13 und einen Übertragungsabschnitt 12 zum Übertragen der empfangenen Signale zu einem zweiten mobilen Endgerät 14 auf einem Rundstrahl-Weg. Für dieses System ist keine Basisbandverarbeitung erforderlich. Diese Konfiguration gestattet jedem mobilen Endgerät einen direkten Zugang zu jedem anderen mobilen Endgerät innerhalb der Reichweite des aktiven Reflektors 10. Der aktive Reflektor richtet eine Kommunikationsverbindung sogar dann ein, wenn es keine direkte Sichtlinienverbindung zwischen den zwei mobilen Endgeräten gibt, welche für eine Funkverbindung bei sehr hohen, für eine Datenkommunikation mit hohen Übertragungsraten erforderlichen Frequenzen erforderlich ist.
Der aktive Reflektor 10 beeinflusst keineswegs die logische Konfiguration des Datenkommunikationssystems, er leitet lediglich die Signale von einem Datenendgerät zum anderen Datenendgerät, welche infolge möglicher Hindernisse innerhalb des Kommunikationspfades nicht direkt kommunizieren können. Der aktive Reflektor 10 ist an einer Position im Raum platziert, die eine Sichtlinienverbindung zu jedem mobilen Endgerät mit hoher Datenübertragungsrate des Systems gewährleistet.
Vorzugsweise ist der aktive Reflektor 10 über den mobilen Endgeräten 13, 14 angebracht, besonders vorteilhaft an der Decke eines Büros oder eines Raums in einer häuslichen Umgebung.
Weil der aktive Reflektor 10 als ein drahtloser Vermittler zwischen den verbundenen mobilen Endgeräten 13, 14 arbeitet, ist er mit einer Ausnahme, an eine externe Stromversorgung angeschlossen zu sein, vollkommen autonom. Vorteilhafterweise ist eine Stromversorgung 17 des Innenraumsystems der künstlichen Beleuchtung als Stromanschluss für den aktiven Reflektor 10 verwendet. Dadurch ist kein zusätzlicher Aufwand erforderlich, den aktiven Reflektor 10 in Betrieb zu nehmen.
In der bevorzugten Ausgestaltung sind alle mobilen Elektronikausrüstungsendgeräte mit einer drahtlosen Übertragungseinheit ausgerüstet, die mit Millimeterwellen oder im Infrarotbereich arbeitet. Die sendenden Vorrichtungen des Übertragungsgerätes als auch seine empfangenden Vorrichtungen sollten eine Sendecharakteristik haben, welche nur die obere Halbebene, nämlich die Decke, ausleuchten, wo vorzugsweise eine höhere Antennenrichtwirkung anzunehmen ist. Das derartige Antennen mit einem hohen Gewinn aufweisende System kann Probleme der Multipfadausbreitung reduzieren. Um den mobilen Endgeräten den Zugang zu einer stationären Hochgeschwindigkeits-Datenverarbeitungseinrichtung zu gewähren, kann eine Basisstation, ein Hub oder ein universeller häuslicher Switch als ein Endgerät 19 innerhalb eines solchen Kommunikationssystems benutzt sein, um einen optionalen Ein-/Ausgabeport zu einem Basisfestnetz bereitzustellen.
Ein Blockdiagramm der Komponente einer bevorzugten Ausführung eines aktiven Reflektors ist in 2 gezeigt. Die Signale von den mobilen Endgeräten sind durch eine Antenne 23 erfasst und in der Empfängereinheit 11 verarbeitet. Vor dem Weiterleiten zu der Übertragungseinheit 12 sind die Signale in der Signalverarbeitungseinheit 15 verstärkt und gefiltert worden. Die Signalverarbeitungseinheit 15 enthält einen Verstärkerblock 20 und eine Filtereinheit 22, wobei die Signale vor der Übergabe an die Übertragungseinheit des aktiven Reflektors gefiltert und schließlich zurück zu den mobilen Endgeräten 13, 14 durch die Antennen 24 gesendet sind.
In diesem Beispiel ist der Verstärkerblock 20 ein Zusammenbau von N Unterverstärkerblöcken 21, wobei entweder ein oder eine Zusammensetzung von Unterverstärkerblöcken ausgeschaltet sein können, um die Gesamtverstärkung an vorliegende Bedingungen anzupassen.
Anstatt getrennte Antennen für die Empfängereinheit und die Sendeeinheit zu benutzen. schlägt eine andere Ausführung der Erfindung eine gemeinsame Antenne zum Empfangen und Senden der Signale vor. Die von einer gemeinsamen Antenne 31 empfangenen Signale sind zu dem Transceiver 30 geleitet und nacheinander in der Verarbeitungseinheit 15 verarbeitet. Ein lokaler Oszillator 32 steuert den Frequenzteilerduplex und die Signale können mit der gleichen Antenne übertragen und empfangen sein. Die verarbeiteten Signale sind schließlich wieder zum Transceiver 30 geleitet und zurück zu den Endgerätestationen 13, 14 über die gemeinsame Antenne 31 übertragen.
Die Effektivität und Leistung des Systems wird durch Sendecharakteristiken der Tx- und Rx-Antenne des aktiven Reflektors 10 entscheidend beeinflusst. In der nachfolgend beschriebenen speziellen Ausführung der Erfindung sind die Vorteile einer einheitlichen Leistungsabdeckung hervorgehoben und, weil die Zuverlässigkeit des Kommunikationssystems nicht nur durch aufgeteilte Sendemuster bestimmt ist, sondern auch durch die Polarisation der Tx- und Rx-Antennen, werden verschiedene Zusammensetzungen aus beiden betrachtet.
Ein konstanter Lichtstärkefluss der Zelle, die ein durch den aktiven Zwischenverstärker abgedeckter Abschnitt ist, impliziert, dass das normierte Strahlungscharakteristik-Muster G(θ) der aktiven Tx- und Rx-Zwischenverstärkerantennen die Freiraumabschwächung ideal kompensiert, da es mit dem Abstand D zwischen dem Zwischenverstärker und dem Endgerät verknüpft ist. 4 zeigt schematisch das ideale Sendemuster der Antenne Rx der Empfängereinheit und der Antenne Tx der Übertragungseinheit des Reflektors zum Bereitstellen eines einheitlichen Abdeckmusters, was bedeutet, dass die gesamte mobile Endgeräteausrüstung, die in gleicher Höhe positioniert ist, ungefähr die gleiche Signalstärke empfängt. Der Abstand zwischen den zwei Antennen sollte als vernachlässigbar im Vergleich mit den Abmessungen der Zelle zu betrachten sein.
Deswegen ist das Sendemuster einer der Antennen als das gemeinsame Sendemuster des aktiven Reflektors im Ganzen zu betrachten. Idealerweise ist, wenn ein mobiles oder tragbares Endgerät eine hochverstärkende Antenne ist, welche direkt zum aktiven Reflektorbereich ausgerichtet ist, sollte sich die Strahlungscharakteristik-Verstärkung des idealen Sendemusters mit der Gleichung (1) ändern.
Das Maximum des Sendemusters tritt bei θ = θ_max und das Minimum bei θ = 0 (siehe
4) auf. Eine grobe Abschätzung des G(θ_max) ist in 4 gegeben, wobei der maximale Richtfaktor für ein ideales sec² θ Muster als eine Funktion von entsprechend der Gleichung (1) kalkuliert ist. Idealerweise gibt es keine Ausstrahlung für den Fall, wenn θ kleiner als θ_max ist, was bedeutet, dass der Zwischenverstärker den Betrieb einer zweiten Vorrichtung, die in einem spezifischen Abstand in gleicher Höhe platziert ist, nicht stören wird. Im Nachfolgenden sind Lösungen für ein 60 GHz-System des vorgeschlagenen drahtlosen Innenraumsystems mit einem aktiven Reflektor angegeben. Die Antennenverstärkung an den mobilen Endgeräten ist für die Berechnungen angenommen 20 dB zu sein, was nicht zu viel ist, um nicht eine zu gute Ausrichtung voraussetzen zu müssen. Die Antennenverstärkung an dem aktiven Reflektor ist angenommen 2 dB für die Antenne des Empfängers als auch für das Übertragungsgerät zu sein.
In einem ersten Beispiel hat die Antenne des mobilen Endgerätes eine lineare Polarisationscharakteristik und auch die Antenne des aktiven Reflektors zeigt eine lineare Polarisationscharakteristik. Mit dieser speziellen Konstellation ist keine spezifische Eliminierung der Multipfadeffekte gewonnen und die Verstärkung des Verstärkerblocks ist infolge der Kopplung zwischen dem Rx- und Tx-Zweig des aktiven Reflektors eingeschränkt.
In einem zweiten Beispiel hat die Antenne des mobilen Endgerätes eine zirkulare Polarisationscharakteristik mit einer spezifischen Rotation. Die Empfänger- und Sendeantenne des aktiven Reflektors (wenn verschieden) sind auch mit der gleichen Rotation zirkular polarisiert. In diesem Fall sind die an den Gegenständen oder Wänden reflektierten Signale, die an dem Empfänger des gleichen Endgerätes oder an einem anderen Endgerät ankommen, zusätzlich abgeschwächt, was Multipfadeffekte reduziert. Zweitens ist keine Polarisationsausrichtung der Antenne des mobilen Endgerätes zum Zwischenverstärker erforderlich, was keine zusätzliche Verluste verursacht.
In einem dritten Beispiel haben die Empfängerantennen der mobilen Endgeräte eine lineare Polarisationscharakteristik und Sendeantennen der mobilen Endgeräte haben lineare Polarisationscharakteristik, die orthogonal zu der der Empfängerantennen ist. Die Empfängerantenne des aktiven Reflektors hat die gleiche Polarisation wie die Sendeantenne einer mobilen Endgerätestation, während die Sendeantenne des aktiven Reflektors die gleiche Polarisation wie die Empfängerantenne eines mobilen Endgerätes aufweist. Mit diesem Beispiel sind die von einem der Endgeräte stammende und von Gegenständen oder Wänden zu beliebigen von den Endgeräten reflektierten Signale abgeschwächt, wodurch die Multipfadeffekte reduziert sind.

In einem vierten Beispiel zeigt die Antenne der mobilen Endgeräte eine lineare Polarisationscharakteristik, während die Empfängerantenne des aktiven Reflektors unter Polarisation in einer Rotationsrichtung betrieben ist und die Sendeantenne des aktiven Reflektors eine Polarisation in entgegen gesetzter Rotationsrichtung zeigt. Mit diesem Beispiel ist keine Polarisationsausrichtung bei einem Aufwand von 3dB + 3dB Verlust erforderlich und wenn es mehrere aktive Reflektoren gibt, stören sie einander nicht.

Realisierbarer Endgeräte-Tx-Leistungspegel, vorher	10 dBm
Antenne
Endgeräte-Empfänger-Rauschfaktor	10 dB
Rauschfaktor des Zwischenverstärkers	7 dB
Zwischenverstärker-Verstärkerblock	Stelle ausreichende Leistungsversorgung an dem Eingang der Antenne des aktiven Zwischenverstärkers Tx unter Beachtung der Kompensation des Rauschfaktors der aktiven Vorrichtung. Merke, dass es theoretisch nicht erforderlich ist, eine Verstärkersteuerung zu haben, wenn Antennen von einem einheitlichen Abdeckungstyp verwendet sind.
Kanal-Bandbreite	160 MHz
Implementations-Bandbreite/Nichtausbreitungsverluste	10 dB für Einzelträger und 13 dB für OFDM-Träger
Höhe des aktiven Zwischenverstärkers	3 m
Höhe des Endgerätes (elektronische Ausrüstungsantenne)	1 m

Tabelle 1. Parameter des realistischen Basissystems des in Fig. 1 vorgeschlagenen Systems.

Als ein Beispiel für die Berechnung des Verbindungs-Budgets werden wir eine direkte Untereinanderverbindung zwischen zwei mobilen Endgeräten (siehe 5) vergleichen. Die Parameter für die nachstehenden Berechnungen sind in der obigen Tabelle 1 angegeben, wobei die Einheit für alle verwendeten Abstände angenommen ist, ein Meter zu sein.
Die Leistungsbilanz für eine direkte Verbindung ist L1' = (3 + 3 + C – 20 log(R))dB (2)
Die für die obige Gleichung verwendeten Antennen der mobilen Endgerätestationen sind rundstrahlartig mit einer Verstärkung von 3dBi. Das ist nötig, da die hochverstärkenden Antennen für diesen Vorgang sehr mühsam oder sogar unmöglich zu benutzen sind, wenn mehr als zwei mobile Endgerätestationen verwendet sind.
Für die indirekte Verbindung über einen aktiven Zwischenverstärker erhalten wir LR = (20 + 20 + 2 + 2 + 2(C – 10log(R2/4 + H2))dB (3)
Hierbei ist C eine von der Wellenlänge abhängige Konstante:
Für ein 60-GHz-System ist C = –57 dB. Mit diesem Wert wird die Gesamtabschwächung für R = 10 m und H = 3 m in einem 60-GHz-System zu LD = –71 dB LR = (–101 + G)dBfür eine perfekte Sichtlinie in allen Fällen geschätzt. Mit einer Reflektorverstärkung G = 30 dB, die technisch ohne jegliche Probleme möglich ist, ermöglicht das vorgeschlagene System mit dem aktiven Reflektor eine sehr viel sicherere Verbindung ohne jegliche Opferung des Verbindungs-Budgets. In einem Direktverbindungs-Szenario ist die Wahrscheinlichkeit einer unterbrochenen Verbindung im Vergleich mit einer Systemkonfiguration mit einem aktiven Reflektor viel höher.
Die Systemverarbeitungseinheit 15 des aktiven Reflektors 10 kann zusätzlich auch eine Frequenzumsetzungseinheit aufweisen, welche die Frequenz des empfangenen Signals zu einer anderen Frequenz ändert und die Signale bei geänderter Frequenz zu den mobilen Endgeräten überträgt. Das ermöglicht eine bessere Unterscheidung zwischen Ein- und Ausgang und verhindert somit Rückkopplungsschleifen in den Reflektorschaltungen. Dementsprechend empfangen die Transceiver der mobilen Endgeräte und übertragen dann jeweils mit zwei verschiedenen Frequenzen oder Kanälen. Der aktive Reflektor 10 kann dann optional auch mit einer dritten Antenne für eine direkte Kommunikation mit einem zweiten aktiven Reflektor ausgerüstet sein.
6 zeigt die Funktionsblöcke eines aktiven Reflektors mit erweiterter Funktionalität, wobei zusätzlich die Stiftstrahlantennen Tx 61 eine Datenkommunikation zwischen diesem ersten und zweitem aktiven Reflektor ermöglichen. Die von dem zweiten aktiven Reflektor übertragene Daten sind durch die optionale Stiftstrahlantenne Tx empfangen und die Trägerfrequenz des Signals ist optional geändert 60. Diese Signale sind nacheinander mit den von den mobilen Endgeräten innerhalb der Reichweite dieses ersten aktiven Reflektors empfangenen Signalen kombiniert, dann ist das zusammengesetzte Signal verarbeitet und zu den mobilen Endgeräten innerhalb der Reichweite dieses ersten aktiven Reflektors verteilt als auch zu dem zweiten aktiven Reflektor zurück übertragen, wo es auch zu den mobilen Endgeräten innerhalb der Reichweite des zweiten aktiven Reflektors verteilt wird.
Einer der Vorteile der vorgeschlagenen Lösung ist, dass kein zusätzlicher Installationsaufwand erforderlich ist. Der aktive Reflektor kann an die immer vorhandenen Stromversorgungen 17 des künstlichen Beleuchtungssystems an der Decke in Büros oder in häuslicher Umgebung angeschlossen sein. Dank der kleinen physikalischen Abmessungen der Vorrichtung selbst kann der Zwischenverstärker einfach in gewöhnliche, in den künstlichen Beleuchtungssystemen 70 in Innenraum-Umgebungen genutzte Gegenstände integriert werden, wie es in 7 gezeigt ist. Die Integration des aktiven Reflektors in einem Gehäuse der künstlichen Beleuchtung macht ihn unsichtbar für die in dem Büro arbeitenden Menschen und stört die Erscheinungsvorzüge der Innenausstattung nicht.
Um die Leistung des Systems zu erhöhen, können zusätzliche aktive Reflektoren abseits von dem ersten aktiven Reflektor in gleicher Höhe positioniert sein, sodass Änderungen innerhalb des Umgebungssystems, z.B. Umstellen von Möbeln oder durch das Büro bewegende Personen keine Unterbrechung einer der Datenverbindungen verursachen werden.

Claims

Aktiver Reflektor (10) zum Verwenden in drahtlosen Innenraum-Kommunikationssystemen, aufweisend ein Empfängermittel (11) zum Empfangen von Signalen von einem ersten mobilen Endgerät (13) und ein Übertragungsmittel (12) zum Übertragen der empfangenen Signale zu einem zweiten mobilen Endgerät (14) auf einem Rundstrahl-Weg, so dass eine direkte Kommunikation bei hohen Datenübertragungsraten zwischen den mobilen Endgeräten in einer Innenraumumgebung ermöglicht ist, wobei der aktive Reflektor angepasst ist über den mobilen Endgeräten in der Innenraumumgebung eingebaut zu werden, um im Wesentlichen eine Sichtlinienverbindung zwischen dem aktiven Reflektor und jedem mobilen Endgerät sicherzustellen, wobei der aktive Reflektor (10) keine Basisbandverarbeitung aufweist und die logische Konfiguration des drahtlosen Innenraum-Datenkommunikationssystems nicht beeinflusst, und wobei der aktive Reflektor (10) eine erste Antenne (23) aufweist, die an das Empfängermittel (11) angeschlossen ist, und eine zweite Antenne (24), die an das Übertragungsmittel (12) angeschlossen ist, wobei erste und zweite Antenne zirkular polarisierte Antennen mit der gleichen Polarisationsrichtung sind.
Aktiver Reflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der aktive Reflektor zwischen dem Empfängermittel und dem Übertragungsmittel ein Mittel (15) zum Verarbeiten empfangener Signale aufweist.
Aktiver Reflektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Signalverarbeitungsmittel zumindest einen Verstärkerblock (20) zwischen dem Empfängermittel und dem Übertragungsmittel aufweist.
Aktiver Reflektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkerblock mehr als einen Unterverstärkerblock (21) aufweist, wobei zumindest einer der Unterverstärkerblöcke ausgeschaltet werden kann.
Aktiver Reflektor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch ein Signalfiltermittel (22) zum Filtern der empfangenen Signale oder der empfangenen und verstärkten Signale.
Aktiver Reflektor nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Signalverarbeiten ein Frequenzumsetzungsmittel (60) zum Ändern der empfangenen Signalfrequenz zu einer anderen Frequenz und zum Übertragen des Signals mit der geänderten Frequenz zu den mobilen Endgeräten aufweist.
Aktiver Reflektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine gemeinsame Antenne (31), die mit dem Empfängermittel und dem Übertragungsmittel verbunden ist.
Aktiver Reflektor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Antenne ein einheitliches Sendeabdeckungsmuster (40) haben.
Aktiver Reflektor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch ein Mittel (61) zur Datenkommunikation mit zumindest einem weiteren aktiven Reflektor.
Aktiver Reflektor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der aktive Reflektor angepasst ist durch eine Stromversorgung (17) einer Innenraumlampe mit Strom versorgt zu werden.
Aktiver Reflektor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der aktive Reflektor angepasst ist in eine gewöhnliche Lampe (70) integriert zu werden.
Drahtloses Datenkommunikationssystem für eine direkte Kommunikation zwischen mobilen Endgeräten in einer Innenraumumgebung, gekennzeichnet durch zumindest einen aktiven Reflektor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, und zumindest zwei mobile Endgeräte (13, 14) mit Transceivern zur direkten drahtlosen Kommunikation mittels des aktiven Reflektors.
Drahtloses Datenkommunikationssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennen mit den Transceiver der mobilen Endgeräte (18) verbunden sind.
Drahtloses Datenkommunikationssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennen der Transceiver der mobilen Endgeräte Antennen mit einem hohem Gewinn sind.
Drahtloses Datenkommunikationssystem nach einem der Ansprüche 12 bis 14, gekennzeichnet durch zumindest einen weiteren aktiven Reflektor.
Drahtloses Datenkommunikationssystem nach einem der Ansprüche 12 bis 15, gekennzeichnet durch zumindest zwei aktive Zwischenverstärker, die Antennen nach Anspruch 12 zur Signalkommunikation von und zu einem ersten aktiven Reflektor zu und von einem zweiten aktiven Reflektor aufweisen.