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FACHGEBIET DER ERFINDUNG:
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine stationäre
Funkstation gemäß dem Oberbegriff
des beigefügten
Patentanspruchs 1.
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Im einzelnen betrifft die vorliegende
Erfindung eine Funkstation, die eine Basisstation für ein drahtloses
Telekommunikationssystem zur Telekommunikation zu/von mobilen Funkeinheiten
aufbaut, welche innerhalb des Versorgungsbereiches der Station liegen.
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Bei der drahtlosen Telekommunikation
kann die Signalstärke
in großem
Maße zwischen
verschiedenen Standorten einer Empfängerantenne variieren. Diese
sehr lokale Variation stammt von einer Überblendung, die durch Mehrfachausbreitung
hervorgerufen wird, welche wiederum von Reflexionen in der Umgebung
herrührt.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG:
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Es ist bekannt, dieses Problem durch
den sogenannten Diversity-Empfang zu lösen. Heutzutage gibt es hauptsächlich zwei
verschiedene Arten des Diversity-Empfanges, und es ist bekannt,
in ein und dem selben System entweder die sogenannte Raum-Diversity
oder die sogenannte Polarisations-Diversity zu verwenden. Der Begriff
der Raum-Diversity bedeutet, dass zwei oder mehrere Empfängerantennen
bei einer geeigneten Entfernung voneinander derart angeordnet sind,
dass die unterschiedlichen Antennen nicht durch Überblendung aufgrund Mehrfachausbreitung
zur gleichen Zeit beeinflusst werden; siehe beispielsweise die
EP 0 517 196 A2 .
Der Begriff Polarisations-Diversity bedeutet, dass Funksignale sowohl
mit horizontaler als auch mit vertikaler Polarisation empfangen
werden, und zwar entweder von ein und derselben Antenne mit zwei
Zubringern, ein Zubringer für
jede Polarisation, oder von zwei Antennen, wobei die Überblendung
aufgrund der unterschiedlichen Polarisation nicht zu der gleichen
Zeit bei den jeweiligen Zubringern oder Antennen auftritt.
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Die Antennen sind mit einer gemeinsamen Einheit
gekoppelt, die eine Einrichtung zum Auswählen des stärksten Signals zu dieser Zeit
darstellt, oder die eine Einrichtung zum Kombinieren von Signalen darstellt,
um das bestmöglichste
Signal-zu-Rausch-Verhältnis
zu erzielen. Es gibt eine Vielzahl von wohlbekannten Algorithmen
zum Auswählen/Kombinieren
der Signale, wie beispielsweise MAC.
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Die Diversity-Verstärkung, d.
h. die Sensitivität
des Empfängers,
wächst
mit der Anzahl der unabhängigen
Kanäle
an, aus welchem Grund es erstrebenswert ist, eine große Anzahl
von Antennen anzuordnen. Ein Nachteil bei den bis jetzt bekannten
Lösungen
liegt darin, dass sie einen hohen Platzbedarf benötigen und
dass diese sehr kostenaufwendig sind. Bei der Raum-Diversity müssen nämlich die
Antennen eine bestimmte minimale Anzahl von Wellenlängen voneinander
angeordnet sein. Selbst bei der Polarisations-Diversity besteht
ein erhöhter
Platzbedarf. Da die Einheiten häufig
bei Plätzen
installiert werden, die in einer Höhe angeordnet sind und die von
daher schwierig zu erreichen sind, stellen die Kosten zur Installation
einen sehr hohen Anteil der gesamten Systemkosten dar, und sie sind
proportional zu der Anzahl der notwendigen Einheiten.
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Zur gleichen Zeit, wenn große Probleme
in hoch eingerichteten Bereichen aufgrund der Mehrfachausbreitung
entstehen können,
gibt es sowohl ökonomische
als auch ästhetische
Gründe,
die es erstrebenswert machen, die Anzahl der Antennen und Funkeinheiten
zu minimieren.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG:
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
liegt darin, eine Funkstation herzustellen, mit welcher die Mißstände der
Mehrfachausbreitung zur gleichen Zeit gelindert werden, wenn die
Anzahl der Antenneneinheiten/Funkeinheiten begrenzt ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Funkstation gemäß der vorliegenden
Erfindung gelöst,
wobei die kennzeichnenden Merkmale dieser in dem beigefügten Patentanspruch
1 definiert sind.
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Durch das Kombinieren von der Raum-Diversity
sowie der Polarisations-Diversity kann selbst mit zwei Antennen,
die in Paaren, in Modulen, zusammen mit zusätzlichen Antenneneinheiten/Funkeinheiten
expandiert (aufgebaut) sein können,
eine bemerkenswerte Diversity-Verstärkung erzielt werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die Erfindung wird nun detaillierter
mittels einer Ausführungsform
und unter Hinzunahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben,
in welchen:
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1 schematisch
ein Beispiel einer Basisstation zeigt, die gemäß der Erfindung aus einer Anzahl
von Einheiten aufgebaut ist,
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2 und 3 ein Beispiel der mechanischen
Konstruktion einer Einheit zeigen, die in der Basisstation enthalten
ist,
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4 und 5 ein Beispiel von einem
Anordnungsplatz der Einheit auf einem Fundament (Basis) zeigen;
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6 ein
Beispiel der Art und Weise der Installation während der Montage der Einheiten
zeigt, während,
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7 eine
alternative Installation der Einheiten zeigt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN:
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1 zeigt
schematisch den Aufbau einer Basisstation oder einer zellularen
Station, die in einem drahtlosen Funkkommunikationssystem jeweils zur
Kommunikation zu und von mobilen Telekommunikationseinheiten, sogenannten
Mobiltelefonen, enthalten ist. Die Basisstation kommuniziert auch
mit dem festen, drahtgebundenen Telekommunikationsnetzwerk und bildet
die Verbindung zwischen einem Mobiltelefonsystem und dem festen
Telefonsystem aus. Die Basisstation ist aus einer Anzahl von Einheiten 1 bis 4 aufgebaut,
die in dem dargestellten Beispiel vier Stück entspricht, die jedoch abhängig von den
jeweiligen Anforderungen von einer bis vielen Einheiten variieren
kann. Zur gleichen Zeit liegt von daher auch ein Bestreben vor,
eine Erweiterung der Basisstation gemäß den lokalen Anforderungen
zuzulassen, wenn es gewünscht
ist, dass die zellulare Station soweit wie möglich raumsparend ist. Die
Signalstärke
des eintreffenden Funksignals kann abhängig von den lokalen Bedingungen
und mit resultierender Mehrfachausbreitung von einem Punkt im Raum zu
einem anderen Punkt variieren. Indem die Einheiten in separaten
Modulen aufgebaut werden, kann eine Basisstation in einer modularen Weise
erweitert werden, wodurch die erforderliche Sensitivität durch Komplementierung
mit einer gewünschten
Anzahl von Einheiten erzielt werden kann. Jede Einheit 1 bis 4 weist
zumindest eine Antenne auf, in dem dargestellten Beispiel zwei Antennen 5, 6,
während
zumindest eine der Einheiten eine Empfängereinheit 7 und eine Übertragungseinheit 8 darstellt.
Wenn jede Einheit mit einer Übertragungseinheit
versehen ist, wird ein entsprechender Grad der aufgebauten Übertragungsleistung
erreicht, wenn die Sensitivität
erweitert wird. In der Empfängereinheit 7 sind
Einrichtungen für
den Diversity-Empfang enthalten, d. h. Einheiten zum Auswählen oder
zum Kombinieren des Eingangssignals von entsprechenden Antennen 5, 6 mit einem
an sich bekannten Berechnungsverfahren in der Gestalt von beispielsweise
Software zum Steuern eines Mikroprozessors, um das stärkste Signal
zu dieser Zeit auszuwählen,
oder zum Kombinieren beider Signale derart, dass das bestmögliche Signal-zu-Rausch-Verhältnis erzielt
wird. Aus diesem Grund sind die Einheiten 1 bis 4 physikalisch
bei einer gegenseitig abhängigen
Entfernung angeordnet. Mit Hilfe dieser physikalischen, gegenseitig
abhängigen
Entfernung zwischen den Einheiten kann die sogenannte Raum-Diversity
verwendet werden. Erfindungsgemäß sind beide
Antennen 5, 6 ebenso derart angeordnet, um eintreffende
Signale mit horizontaler sowie vertikaler Polarisation zu empfangen.
Dieses tritt entweder aufgrund jeder Antenne 5, 6 auf,
die mit Zubringern für
horizontale sowie vertikale Polarisation versehen sind, oder die
jeweilige Antenne ist mit Zubringern zur horizontalen Polarisation
oder zur vertikalen Polarisation vorgesehen. Auf diese Weise ist
jede der Einheiten 2, 3, 4 mit einer
einzelnen Antenne für
jene Polarisation versehen, die mit Antennen in anderen Einheiten
Raum-Diversity liefert. Auf diese Weise werden gemäß der Erfindung
Raum-Diversity sowie Polarisations-Diversity kombiniert, wodurch
durch Beibehalten einer minimalen Anzahl von Antennen ein merkbarer Zuwachs
der Sensitivität
erzielt werden kann. Es sollte von daher sichergestellt werden,
dass die Einheiten 1 bis 4 bei einer minimalen,
gegenseitigen Entfernung zu jener Einheit angeordnet sind, bei welcher
Raum-Diversity erzeugt werden muss, wobei die Entfernung beispielsweise
2λ sein
kann, wobei λ die
Wellenlänge
des ausgesandten Signals ist. Jedoch ist die Entfernung abhängig von
einer Vielzahl von verschiedenen Faktoren, wie etwa der Beschaffenheit
der Umgebung, und sie kann von daher variieren.
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Zusätzlich ist jede Empfängereinheit 7, 9, 10, 11 mit
N Eingängen
a bis g versehen, die zur Verbindung mit jeder der entsprechenden
Eingänge
in jeder zusätzlichen
Empfängereinheit
beabsichtigt sind, die zum Erweitern der Basisstation mit der ersten
Einheit verbunden werden muss. Diese Einrichtung zum Diversity-Empfang,
die von einem an sich bekannten Diversity-Algorithmus Gebrauch machen
kann, ist von daher vorbereitet, N Verbindungen für N zusätzliche
Einheiten, 2, 3, 4 anzunehmen, die mit
der ersten Einheit 1 verbunden werden können. Im Prinzip können sämtliche
der Einheiten identisch sein, um eine rationale modulare Erweiterung
einer Basisstation zuzulassen, jedoch können beispielsweise die Ergänzungseinheiten
oder bestimmte von diesen mit Übertragungseinheiten 12, 13, 14 versehen
sein, die eine höhere
Leistung aufweisen, um dadurch eine Flexibilität bei dem Bedarf der Erweiterung
bereitzustellen, oder es können
beispielsweise nach links heraus Übertragungseinheiten versehen
sein, wenn nur eine Erhöhung
der Empfangssensitivität
von Interesse ist. Alternativ hierzu können sich die Erweiterungseinheiten
nur aus Antennen zusammensetzen, wobei jeden von ihnen mit ihrem
eigenen Eingang der Eingänge
a bis g in der Grundeinheit 1 verbunden ist.
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Die Einheiten können auf verschiedene Art und
Weisen kombiniert werden, beispielsweise können sämtliche der Erweiterungseinheiten 2, 3, 4 mit der
ersten Einheit 1 verbunden sein, wobei die Einheit 2 über ihren
Eingang a mit dem Eingang a der ersten Einheit verbunden ist, wobei
die dritte Einheit 3 über
ihren Eingang b mit dem Eingang b der ersten Einheit verbunden ist,
etc.. In jeder der Einheiten sind von daher Antennen mit Polarisations-Diversity
enthalten, und sie können
mit jeder der anderen Einheiten Raum-Diversity erzeugen.
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2 und 3 zeigen ein Beispiel der
mechanischen Konstruktion einer Funkeinheit 1. Jede Funkeinheit 1 ist
beispielsweise als ein relativ flacher, aufrecht stehender Körper mit
einem Gehäuse 15 aufgebaut,
wobei eine Seite 16 hiervon und möglicherweise auch die entgegengesetzte
Seite 17 hiervon aus einem Material, wie etwa einem geeigneten Plastikmaterial,
hergestellt sind, welches Funkwellen der entsprechenden Art hindurchläßt. Auf
diese Weise können
in jeder Einheit 1 beide Antennen 5, 6 innerhalb
des Gehäuses
angeordnet sein, welches dadurch die gesamte Einheit vor externen
Beeinflussungen mechanisch und umgebungsbedingt schützt. Das
Gehäuse 15 ist
mit Befestigungseinrichtungen 18, 19 versehen,
die in dem dargestellten Beispiel jeweils am Kopfende und am Boden
angeordnet sind, um eine einfache und schnelle Montage an eine Befestigungsklammer 20 zu
gestatten, die in 4 und 5 in einem Beispiel gezeigt
ist. Die Befestigungsklammer 20 in dem dargestellten Beispiel
ist als ein U-förmiger
Bügel mit
einem unteren Arm und einem oberen Arm 21, 22 ausgebildet,
und zwar mit Befestigungseinrichtungen 23, 24 die
ausgebildet sind, um mit den Befestigungseinrichtungen 18, 19 an
der Einheit 1 in Eingriff zu stehen. Die obere Befestigungseinrichtung
an der Einheit 1 kann beispielsweise als eine oder mehrere
Haken ausgebildet sein, um ein Profil an dem oberen Arm 22 der Befestigungsklammer
zu umgreifen. In einer entsprechenden Weise können die Vorsprünge 19 an
dem unteren Ende der Funkeinheit mit einem Kanal bzw. mit einer
Nut in Eingriff stehen, welcher bzw. welche die untere Befestigungseinrichtung
an der Befestigungsklammer 20 ausbildet. Die Befestigungsklammer 20 ist
wiederum mit einer Befestigungseinrichtung 25, 26 in
der Gestalt von beispielsweise durch Löcher in der Klammer hindurchlaufende
Schrauben versehen, um die Einheit an ein Fundament, beispielsweise
an einen Pfeiler oder eine Wand, festzuschrauben.
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6 zeigt
eine abgeänderte
Befestigungsklammer 27, die auf dem gleichen Befestigungsprinzip
wie die Klammer gemäß 4 basiert, und die das Montieren
ganz ohne die Verwendung von Werkzeugen gestattet, wobei dieses
in der Figur sichtbar ist. Die Einheit 1 wird einfach mit
Hilfe ihrer oberen Befestigungseinrichtung 18 montiert,
die von unten in den oberen Arm 22 der Befestigungseinrichtung 24 eingedrückt wird,
wobei die Einheit von oben mit ihrer unteren Befestigungseinrichtung 19 derart
nach unten bewegt wird, dass die Einheit in der Nut 23 in
dem Arm 21 einrastet. Die Befestigungsklammer gemäß 5 ist zum Befestigen von
zumindest zwei Einheiten 1, 2 ausgelegt, wenn
jedoch die Arme länger
gemacht werden, kann eine höhere
Anzahl befestigt werden. Alternativ hierzu kann eine Vielzahl von
Armen in einer Reihe oder in einer anderen Weise in einem bestimmten
Muster angeordnet sein.
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7 zeigt
zusätzlich
eine alternative Befestigungsanordnung, um eine Anzahl von Einheiten 1, 2, 3 an
einem Fundament zu befestigen, welches in dem dargestellten Beispiel
durch einen Pfosten bzw. Pfeiler 28 begründet wird.
In dieser Ausführungsform sind
die Arme 29 der Klammer T-förmig, wobei die Funkeinheiten
von dem Fundament auf Distanz gehalten werden können, und wobei die Funkeinheiten von
diesem Fundament nach außen
hin ausgerichtet sein können.
Die gleiche Klammer kann ebenso für ebene Fundamente verwendet
werden, wobei die Funkeinheiten in Reihen angeordnet werden können.
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Sämtliche
Montage-Alternativen haben gemeinsam, dass die Befestigungsanordnungen
für die Einheiten
eine bestimmte und genaue Selektion der Position von jeder Einheit
zulassen, und zwar sowohl relativ zu den Umgebungen als solche als
auch zueinander, so dass die Antennen in den Einheiten relativ zu
anderen Einheiten eine geeignet ausgewählte Position aufweisen. Auf
diese Art und Weise wird die Erweiterung ohne den Bedarf hinsichtlich
genauer Entfernungsmessung immer dann bewerkstelligt, wenn eine
Erweiterung auftritt, und es wird Platz gespart, da jede Einheit
für doppelten
Diversity-Empfang
zusammen mit zumindest einer anderen Einheit, beispielsweise Raum-Diversity
sowie Polarisations-Diversity, ausgerüstet ist, wobei ästhetische
Ansprüche
ebenso erfüllt
werden. Da weniger Einheiten für
einen bestimmten Pegel der Sensitivität erforderlich sind, müssen Hausfassaden
und dergleichen nicht vollgebaut werden.
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Die Erfindung ist nicht auf die obig
beschriebenen Ausführungsformen
und die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsformen beschränkt, statt dessen
kann sie innerhalb des Schutzumfangs der angefügten Patentansprüche verändert werden.
Beispielsweise können
mehr als zwei Antennen für
jede Einheit verwendet werden. Jede Einheit kann ebenso mehr als
eine Empfängereinheit
aufweisen. Selbst wenn es nicht notwendig ist, können Antennen in den verschiedenen
Einheiten in bevorzugter Weise identisch hinsichtlich ihres Antennendiagramms,
d. h. ihrer richtungsabhängigen
Sensitivität,
sein.