WO2013000752A1

WO2013000752A1 - Kommunikationssystem mit mehreren antennen für den mobilen betrieb

Info

Publication number: WO2013000752A1
Application number: PCT/EP2012/061606
Authority: WO
Inventors: Detlef Wilke; Christian Heuer
Original assignee: Delphi Technologies, Inc.
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2012-06-18
Publication date: 2013-01-03
Also published as: WO2013000752A9; GB201111137D0

Abstract

Ein Kommunikationssystem, bestehend aus n Antennen, wovon mindestens n-1 Antennen sowohl für den Empfangs- als auch Sendebetrieb eingesetzt werden können, wobei das Kommunikationssystem eine Optimierung durchführen kann um einerseits temporär ungenutzte Antennen fallweise für ein MIMO System zu nutzen bzw. zu verhindern, dass sich sendende Dienste und empfangende Dienste auf benachbarten Antennen negativ beeinflussen, andererseits in der Lage ist, Kommunikationsdienste und Antennen zu priorisieren, sodass es nicht möglich ist, dass eine Antenne, die gerade einen Dienst empfängt gleichzeitig von einem anderen Dienst zur Sendung benutzt werden kann.

Description

Kommunikationssystem mit mehreren Antennen für den mobilen Betrieb

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet von

Kommunikationssystemen mit mehreren Antennen, die sowohl für den Empfang und auch für den Sendebetrieb im mobilen Einsatz, wie z.B. in Fahrzeugen oder Smartphones bzw. Mobilfunk, geeignet sind.

Hintergrund der Erfindung

Für die Vielzahl verschiedener Dienste, die mit mobilen

Kommunikationssystemen empfangen werden können, werden verschiedene Antennen gebraucht. Einige Dienste (z.B. TV, GPS, SDARS, ältere Wlan Versionen, Bluetooth...) benötigen lediglich eine Antennenstruktur zum

Empfang eines Signals oder haben zwar mehrere Strukturen (Antennen) zur Verfügung, nutzen aber zu einem Zeitpunkt nur diejenige, die gerade den besten Empfang bietet (Diversity). Gewöhnlich sind Antennen für diese Dienste nicht dazu bestimmt, als Sendeantenne zu fungieren.

Weitere Beispiele für Dienste, die lediglich empfangen, sind GPS- oder Rundfunkempfang .

Durch die Entwicklung auf dem Gebiet der Kommunikation sind zusätzliche Dienste dazugekommen, die über den Empfangsbetrieb hinaus auch senden können müssen.

Anfänglich waren das Mobilfunkdienste, aber mittlerweile ist auch mobiler Internetempfang sowie WLAN, V2V (Vehicle to Vehicle) und V2I (Vehicle to infrastructure) sowie aktuell LTE (Abkürzung für den UMTS Nachfolger„Long Term Evolution) dazugekommen.

Diese Dienste bedienen sich mehrerer Antennen für den Sende- und Empfangsfall. In der Nachrichtentechnik bezeichnet man solche Systeme als MIMO (Multiple Input Multiple Output) Systeme.

Der Begriff an sich weist schon auf die Nutzung mehrerer Antennen für den Sende- und Empfangsfall hin. Im Mindestfall sollen zwei Antennen auf der Senderseite und zwei Antennen auf der Empfängerseite zur Verfügung stehen. Dabei ist zu beachten, dass eine Antenne gleichzeitig sendet und empfängt. Ein Dienst, der mit einer Antenne im Sende- und Empfangsfall auskommen muss, heisst der obigen Erklärung gemäss SISO (Single Input Single Output)

Ein mobiles Kommunikationssystem ist von seinem Platz her begrenzt, was die Anzahl von Antennen angeht. Das gilt insbesondere für die Platinen und Gehäuse vonSmartphones, aber auch für den zur Verfügung stehenden Raum in einem Fahrzeug.

Es gibt in Fahrzeugen nur bestimmte Stellen, an denen Antennen angebracht werden können. Aus stilistische Gründen sollen diese möglichst wenig zu sehen sein, was sich aber manchmal aus empfangstechnischen Gründen nicht realisieren lässt.

Kleine Module auf den Fahrzeugdächern, wegen ihrer charakteristische Form auch„Fin"- Antennen oder„Shark-Fins" genannt werden zur Plazierung von Antennen verwendet.. Innerhalb eines solchen Moduls sind allerdings der Anzahl der verwendeten Antennen geometrische, elektrische und physikalische Grenzen gesetzt, sodass andere Stellen an oder innerhalb der Karosserie genutzt werden müssen um Antennenstrukturen unterzubringen. Beispiel hierfür ist die Heckscheibenheizung die in nahezu jedem Fahrzeug verbaut ist und als

Antennenstruktur dienen kann.

Auch in den Seitenscheiben werden Leiterstrukturen verbaut, optisch sind diese recht unauffällig, was dem Designgedanken zugute kommt, genauso wie in den Gehäusen von Aussenspiegeln, in Heckspoilern und Stossfängern Antennen verbaut werden. Dennoch ist es, gerade bei einem System mit„voller Ausstattung" (Radio, Mobiltelefon, TV, GPS, Internet, WLAN, SD ARS etc.) nicht möglich, für jeden Dienst die optimale Anzahl von Antennen (bei

Phasendiversity beispielsweise nutzt selbst ein Dienst der eigentlich nur empfängt mehrere Antennen zur Empfangsoptimierung) bereitzustellen.

In den meisten Fällen ist es aber so, dass nicht jeder Dienst zu jeder Zeit aktiv ist und somit nicht jede Antenne auch benutzt wird.. Daher ist es durchaus möglich, eine Nutzungsoptimierung der verschiedenen Antennen vorzunehmen. Im Falle, dass ein Dienst aktiv ist, der MIMO benutzt, kann

beispielsweise eine im Augenblick unbenutzte Antenne dazu genutzt werden um als eine zusätzliche Antenne des MIMO Systems zu fungieren.

Nun ist es aber so, dass sich einige Dienste untereinander beeinflussen können. Die Frequenzbänder einiger der benutzten Dienste liegen eng beieinander bzw. überlappen sich sogar. So würde eine GPS Antenne, die in Nachbarschaft zu einer LTE Antenne sitzt und die gerade, in dem Frequenzband in dem GPS empfangen wird, sendet, kein brauchbares Signal mehr liefern, da einfach die Sendeleistung der LTE Antenne das schwache Signal an der GPS Antenne überdeckt, („gestörte" Antenne). Dies ist ein besonderes Problem in den USA. Auf dem schon erwähnten Dachmodul liegen LTE Antennen in direkter Nachbarschaft zu LTE Antennen. Eines der LTE Bänder liegt genau in dem Bereich der auch für das GPS System benutzt wird. Sendet die LTE Antenne aber in einem anderen Band, welches vom GPS Band„entfernt" ist, kann dieser Betrieb durchaus funktionieren. Sollte andererseits beispielsweise zur Zeit kein GPS Empfang nötig sein (keine Navigation etc.) kann die LTE Antenne trotzdem auf dem Band des GPS Empfangs senden da keine Gefahr besteht, dass die Navigation gestört wird.. Generell kann also das Problem auftreten, dass ein sendender Dienst den Empfang auf einer anderen Antenne des Fahrzeugs stört.

Eine weitere Form der Beeinträchtigung tritt dann auf, wenn ein Dienst wie beispielsweise TV empfangen wird und diese Antenne auch noch einem anderen Dienst zugeordnet ist.

In diesem Fall ist ohne weitere Massnahmen ein paralleler Sende- /Empfangsbetrieb Sendebetrieb an der Antenne nicht möglich, weil der sendende Dienst den TV Empfang verhindern würde. Zwischen die Antennen und die Eingangsstufen bzw. Sender der Endgeräte werden geeignete

Schaltvorrichtungen gebaut, wobei dies nicht als ein normaler Schalter zu verstehen ist. Die im Folgenden genannten„Schaltvorrichtungen" können beliebige Elemente (elektronisch, mechanisch, passiv, aktiv) aufweisen, die dazu geeignet sind, ein HF Signal so zu beeinflussen, dass eine Störung an irgendeiner Antenne verhindert wird. Weiter können zu diesen Elementen auch

Filterschaltungen gehören.

Zusammenfassung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es demnach, die Nutzung der im System vorhandenen Antennen zu optimieren. Das geschieht nicht nur im Hinblick darauf, ungenutzte Antennen als Strahler für MIMO Systeme zu verwenden, sondern auch unter dem Gesichtspunkt, ob sich Antennen gegenseitig stören. Im Folgenden wird die Erfindung am Beispiel eines Kommunikationssystems für den Einsatz in einem Fahrzeug beschrieben, da in diesem Fall die Menge der Dienste, gerade für hochausgestattete Fahrzeuge, sehr hoch sein kann und die Probleme sehr offensichtlich zutage treten.

Alle Ausführungsformen sind beispielhaft für den MIMO Betrieb beim Dienst LTE beschrieben, gelten aber selbstverständlich für alle Dienste, die zum Senden und Empfangen den Mehrantennenbetrieb (MIMO) benutzen. Weiterhin gelten alle Ausführungen unbeschränkt für andere mobile Empfangssysteme wie beispielsweise Smartphone, Tablet PC's o.ä.

Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 Diese Abbildung zeigt die Heckansicht eines Fahrzeugs mit mehreren Antennen

Fig. 2: Diese Abbildung zeigt eine erste Ausführung der vorliegenden

Erfindung

Fig. 3 : Diese Abbildung zeigt eine weitere Ausführungsform gemäss der vorliegenden Erfindung

Fig. 4: Diese Abbildung zeigt eine weitere Ausführungsform gemäss der vorliegenden Erfindung Fig. 5 : Diese Abbildung zeigt eine weitere Ausführungsform gemäss der vorliegenden Erfindung

Fig. 6. Diese Abbildung zeigt eine weitere Ausführungsform gemäss der vorliegenden Erfindung

Fig. 7: Skizze eines Dachantennenmoduls mit Antennen) für verschiedene Funkdienste.

Fig. 8 : Ein Antennenmodul mit mehreren Antennen und gemäss einer weiteren Ausführung

Fig.9 Antennenmodul mit zuschaltbaren Sperrkreisen gemäss einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 10 Antennenmodul mit schaltbaren Bandsperren für eine Antenne. gemäss einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung

Fig. 11 Antennenmodul mit schaltbaren Dämpfungsgliedern gemäss einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung

Liste der Bezugszeichen:

Fig.l :

11, l la-d Antennen

13 Heckscheibe

Fig.2:

21 Antenne/Antennenanschluss

22 Bandpässe

23 Schaltelemente

25 Verstärker

26 Schaltvorrichtung (komplett) Fig.3:

31 Antenne/Antennenanschluss

32 Bandpässe

33, 332a, 33b Schaltelemente

34 Verbindung zur KontroUeinheit

35 Verstärker

36 Schaltvorrichtung (komplett)

Fig. 4:

41 Antenne/Antennenanschluss

42 Bandpässe

43 Schaltelemente

44 Verbindungen zur KontroUeinheit

45 Verstärker

46 Schaltvorrichtung (komplett)

Fig. 5:

51 Antenne/Antennenanschluss

52 Bandpässe

53 Schaltelemente

54 Verbindungen zur KontroUeinheit

55 Verstärker

56 Schaltvorrichtung (komplett)

Fig. 6

61 Antenne/Antennenanschluss

62 Bandpässe

63 Schaltelement (hier: Zirkulator)

65 Verstärker

66 Schaltvorrichtung (komplett) Fig. 8:

81a, b, c, d Antenne/Antennenanschluss 82 Bandpässe

83, 83a Schaltelement

84 Verbindungen zur KontroUeinheit 85 Verstärker

86 Schaltvorrichtung (komplett)

Fig. 9:

91 Antenne/Antennenanschluss

92 Bandsperren

93a-f Schaltelemente

94 Verbindungen zur KontroUeinheit 95 Verstärker

96 Schaltvorrichtung (komplett)

Fig. 10:

101 Antenne/Antennenanschluss

102 Bandpässe

103, 103a-n Schaltelement (hier: Zirkulator)

104 Verbindungen zur KontroUeinheit

105 Verstärker

106 Schaltvorrichtung (komplett)

Fig. 11 :

111 Antenne/Antennenanschluss

112 Dämpfungsglieder

113a-n Schaltelemente

114 Verbindungen zur KontroUeinheit

115 Verstärker 116 Schaltvorrichtung (komplett)

117 Detektionsschaltung für Schaltzustand

Liste der Abkürzungen:

V2V: Vehicle to vehicle

V2I: Vehicle to infrastructure

LTE: Long Term Evolution

UMTS: Universal Mobile Telecommunications System

GPS: Global Positioning System

SDARS: Satellite Digital Audio Radio Services

MIMI Multiple Input Multiple Output

SISO Single Input Single Output

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Ein Empfangssystem wie es im Gebrauch ist, zeigt die Fig. 1. Man erkennt die skizzierte Heckansicht eines Fahrzeugs mit Heckscheibe (13) und einem Dachantennenmodul (11).

In der Hechscheibenheizung sind mehrere Antennenstrukturen (1 la-e) sichtbar. Diese Antennenstrukturen dienen zum Empfang von TV Signalen, sichtbar an der Bezeichnung„TV". Eine der Strukturen (I Ia) ist zusätzlich zum TV Empfang noch einem zweiten Dienst„LTE" zugeordnet.

Im Antennenmodul (11) sitzen ebenfalls Antennen für verschiedene Dienste (GPS, GSM, UMTS...) unter anderem auch eine weitere Antenne für LTE. Um einen MIMO Dienst wie LTE wie vorgesehen zu betreiben, sind mehrere Antennen für den Sendebetrieb und den Empfangsbetrieb nötig.

Es steckt also eine der Antennen im Dachmodul, die zweite wird von einer Antennenstruktur in der Heckscheibe gebildet.

Eine erste Ausführungsform (Fig. 2) ordnet einer Antenne (21) permanent zwei Dienste zu. Die in dieser Fig. gezeigte Ansicht entspricht dem Element (I Ia) aus Fig.l

Im gezeigten Fall wird die Antenne (21) als eine TV Antenne (TV1) und einem MIMO benutzenden Dienst (LTE) zugeordnet. Die Bezeichnung LTE2 gibt in diesem Fall an, dass es sich um die zweite Antenne des besagten Dienstes handelt.

Wie gesagt, ist es ohne geeignete Maßnahme kaum möglich, dass eine Antenne, die sowohl vom LTE Dienst genutzt werden kann und ebenso TV Signale empfängt, gleichzeitig während des Empfangs eines TV Signals im LTE Band sendet, ohne TV zu beeinflussen. Beide Dienste liegen im

gleichen/benachbarten Frequenzband allerdings ist die vom LTE Modem erbrachte Sendeleistung um vieles höher als die Leistung des empfangenen TV Signals. Eine Trennung durch Filter und Sperren ist auf Grund der Nähe der genutzten Bänder sehr schwierig und mit Verlusten behaftet. Es existieren zwar (Fig. 1) mehrere TV Antennen, die durch Diversity den TV Empfang optimieren, wenn aber gerade auf der TV Antenne, die vom Diversity System als zur Zeit optimale Empfangsantenne ausgewählt ist eine Sendung im LTE Band erfolgen soll, , bricht der TV Empfang an diesem Empfänger zusammen, da die Sendeleistung des Modems den TV Eingang „verstopft"

Das Problem wird durch eine Schaltvorrichtung (23) hier bestehend aus einem Lastwiderstand und zwei Bandpässen (22) gelöst, die sich hinter der Antenne (21) befinden. Ein Bandpass (22) in der Leitung zum TV Empfänger um bevorzugt nur den Frequenzbereich des TV Signals durchzulassen und einen Bandpass (22) in der Leitung zum LTE Modem, mit der Bandbreite des LTE Signals.

Der Lastwiderstand ist so gestaltet, dass er für das Signal des Senders einen Abschluss bildet.. Der Verstärker (25) ist in dieser Anordnung insofern wichtig, da er übriggebliebene Reste des Sendesignals in Richtung der Antenne (21) durch seine hohe Rückdämpfung entkoppelt.

Vorteil der Anordnung ist, dass zumindest ein gleichzeitiger TV Empfang und der Empfang des LTE Dienstes (MIMO) möglich ist. Zum Senden ist die MIMO/LTE Antenne dagegen permanent geblockt. Die

Ausführungsformen der LTE Modems der ersten Genration sind ohnehin im Sendepfad ohne MIMO ausgführt. Der Lastwiderstand„verbraucht" die Leistung des Senders. D.h. der Sender kann senden, aber das Signal, bzw. der Rest von dem was nach dem Lastwiderstand noch übrig ist, kommt nicht weiter als bis zum Verstärker (25) der in dieser Richtung (zur Antenne (21) hin) eine hohe Entkopplung bietet. Das Sendesignal wird sozusagen auf„passive" Weise weggeschaltet, es ist also keine spezielle Kontrolleinrichtung nötig.Eine

Abwandlung der gerade beschriebenen Ausführungsform ist in Fig. 6 gezeigt. Hier besteht das Schaltelement aus einem Zirkulator (63) und einem

Lastwiderstand. Der Zirkulator (63) ist mit einem Anschluss über einen

Lastwiderstand mit Masse verbunden. Ein Signal vom Sender kommend wird in dieser Richtung an den Lastwiderstand weitergeleitet und gegen Masse „verbraucht". Ein von der Antenne (61) kommendes Eingangssignal wird dagegen unbeeinflusst weitergeleitet. Auch hier ist also ein TV Empfang bei gleichzeitigem Empfang des LTE (MIMO) Signals gegeben. Auch diese

Anordnung benötigt keine eigene Kontrollvorrichtung. Die Eigenart eines Zirkulators ist es, ein Signal ohne weitere Steuerung von aussen nur in eine Richtung weiterzuleiten. Daher wird auch diese sozusagen„passive" Anordnung als Schaltvorrichtung bezeichnet.

Eine zweite Ausführungsform bei der Zuordnung von zwei Diensten auf eine Antenne (31) ist in Fig. 3 gezeigt. Im Gegensatz zur Ausführungsform in Fig. 2, ist diese Ausführungsform durch einen aktiven Betrieb gekennzeichnet. Aktiv heisst hier, dass die Aktivierung oder Deaktivierung der Schaltelemente durch eine Kontrolleinheit gesteuert ist, die gemäss des Zustandes des

Gesamtsystems entscheidet, welches Schaltelement (33, 33a, 33b) der

Schaltvorrichtung (36) aktiviert wird.

Wie in Fig. 2 ist der Antenne (31) der TV- und ein MIMO Dienst (z.B. LTE) zugeordnet. Schalt Vorrichtung (36), bestehend aus Schaltelementen (33, 33a, 33b) und Bandpässen (32) schaltet die Antenne (31) entweder auf den einen Dienst (TV) oder den zweiten Dienst (LTE) auf. zu. In der Zeichnung umfasst die Schaltvorrichtung (36) den gepunktet umrandeten Bereich. Die

Schaltelemente (33, 33a, 33b) der Schaltvorrichtung (36) werden über die Eingänge (34) („to control unit") angesteuert. Die (nicht gezeigte)

Kontrollvorrichtung steuert anhand des Zustandes des gesamten Systems die Schaltelemente. Die im inneren der Schaltvorrichtung (36) gezeigten

Schaltelemente (33, 33a, 33b) können beliebige geeignete elektromechanische oder elektronische Schaltelemente sein. Im Falle, dass nur TV betrieb gefordert ist, kann über Schaltvorrichtung (36) der LTE Zweig ganz von der Antenne (31) abgekoppelt werden. Ist kein TV Betrieb angefordert, kann der Zweig der den TV Receiver versorgt, über (33 a) ganz abgetrennt werden, sodass die Antenne vollständig für MIMO Betrieb in Sende- und Empfangsrichtung genutzt werden kann. In diesem Fall ist bis auf (33b) jedes Schaltelement (33a, 33c). der Schaltvorrichtung (36) offen

Ist der TV Betrieb aktiv und ein Dienst wird angefordert, der MIMO nutzt, gibt es mehrere Möglichkeiten der Reaktion. Der TV Dienst kann weggeschaltet werden, sodass die LTE Antenne ungehindert senden und empfangen kann. Ein Abschalten des TV Dienstes wird sicherlich im

Allgemeinen nicht gemacht werden, da es für den Insassen im Fahrzeug eine Komforteinbusse ist, wenn einfach der TV Empfang weggeschaltet wird. Die Ausführungsform gestattet auch einen Parallelbetrieb, wobei allerdings im Falle das TV aktiv ist, der LTE Dienst diese Antenne (31) nur als Empfangsantenne nutzen kann.

Einige mögliche Fälle sind in Tabelle X erfasst

Die nächste Ausführungsform entsprechend Fig. 4 trennt über die Schaltvorrichtung (46) den TV Zweig von der Antenne (41) ab. In der Zeichnung umfasst die Schaltvorrichtung (46) den gepunktet umrandeten Bereich. Die Schaltvorrichtung wird über die Eingänge („to control unit") angesteuert. Die im inneren der Schaltvorrichtung gezeigten Schaltelemente können geeignete elektromechanische Elemente oder elektronische

Schaltelemente sein. Diese Ausführungsform ist durch einen aktiven Betrieb gekennzeichnet. Aktiv heisst hier, dass die Aktivierung oder Deaktivierung der Schaltelemente durch eine Kontrolleinheit (nicht gezeichnet) gesteuert ist, die gemäss des Zustandes des Gesamtsystems entscheidet, welches Schaltelement (43) der Schaltvorrichtung (46) aktiviert wird.

Ein gleichzeitiger Betrieb von MIMO Service und TV Empfang ist in dieser Ausführungsform nicht vorgesehen. Es erfolgt eine eindeutige

Priorisierung auf MIMO Dienst. Ist dieser Dienst, was der Schaltvorrichtung über den Anschluss (44) der (nicht gezeigten) Kontrolleinheit mitgeteilt wird aktiv, trennt Schaltelement (43) den TV zweig von der Antenne (41) ab.

Eine weitere Ausführungsform wie in Fig. 5 gezeigt realisiert eine fallweise Bandbegrenzung. Wie bei den vorherigen Ausführungsformen sind beide Dienste an Antenne (51) gekoppelt. In der Zeichnung umfasst die

Schaltvorrichtung (56) den gepunktet umrandeten Bereich. Die

Schaltvorrichtung wird über die Eingänge („to control unit") angesteuert. Die im inneren der Schaltvorrichtung gezeigten Schaltelemente können geeignete elektromechanische Elemente oder elektronische Schaltelemente sein.

Schaltvorrichtung (56) tritt in Aktion, wenn TV-Dienst empfangen wird und das LTE Modem aktiv wird. Die Schaltvorrichtung (56) aktiviert mittels eines Schaltelementes (53) einen Bandpass, (52), der genau den Frequenzbereich ausblendet, den das LTE Modem nicht benutzen darf. Der Befehl dazu kommt von einer Kommunikationseinrichtung (nicht gezeichnet) über die

Datenverbindung 54. So kann der TV Empfänger nicht mit dem LTE Signal übersteuert werden. Das LTE Modem hat die Option auf ein anderes, nicht gesperrtes Band umzuschalten

In Fig. 7 erkennt man skizzenhaft einen möglichen inneren Aufbau eines gebräuchlichen Dachantennenmoduls. Auf kleinstem Raum teilen sich zwei LTE/MIMO Antennen (Ant.l/Ant.2) den Raum mit Antennen für z.B. SDARS und GPS. Diese Konfiguration ist nur Beispielhaft, da je nach Ausstattung des Empfangssystems entsprechend andere Antennen für unterschiedliche Dienste enthalten sein können. Insbesondere ist es nicht zwangsläufig notwendig, dass zwei MIMO Antennen im Dachmodul enthalten sind.

Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform die sich beispielsweise auf die Antennenanordnung in einem Dachmodul für Fahrzeuge bezieht.

Eine Anzahl Antennen (81) von denen zwei für ein MIMO System vorgesehen sind (81b, d), hier beispielhaft für den LTE. Wenn sich auf dem Modul eine SD ARS Antenne befindet, der SD ARS Empfang aktiv ist und eine LTE Antenne sendet, wird diejenige LTE Antenne deaktiviert (hier 81b) die im potentiell störenden Frequenzbereich sendet. Dies geschieht durch die in der Schaltvorrichtung (86) enthaltenen Schaltelemente (83, 83a, b) Der Befehl dazu kommt von einer Kommunikationseinrichtung (nicht gezeichnet) über die Datenverbindung 84. In der Zeichnung umfasst die Schaltvorrichtung (86) den gepunktet umrandeten Bereich. Die Schaltvorrichtung wird über die Eingänge (84) („to control unit") angesteuert. Die im inneren der Schaltvorrichtung gezeigten Schaltelemente (83) können geeignete elektromechanische Elemente oder elektronische Schaltelemente sein.

Eine nächste Ausführungsform, wie beispielhaft in Fig. 9 gezeigt, benutzt bei der gleichen Antennenkonfiguration wie in Fig. 8 Bandsperren (92), die mit Schaltelementen (93a-f) in den Signalwege zu den MIMO-Antennen (91) aktiviert/deakti viert werden können. Die Entscheidung, welche

Bandbeschränkungen aktiviert/deakti viert werden, kann durch eine

Kontrollvorrichtung (nicht gezeichnet) geschehen, die entsprechend den

Schaltzuständen der beteiligten Endgeräte (Receiver, Modems,

Navigationssysteme etc..) reagiert. Die beteiligten Endgeräte stehen dabei in einer kommunikativen Verbindung, beispielsweise über ein Bussystem oder andere Datenübermittlungseinrichtungen und teilen den augenblicklichen Zustand der Kontrollvorrichtung mit. Die Kontrollvorrichtung enthält vorzugsweise eine Datenverarbeitungseinheit und ruft aus einem Speicherbereich die Zuordnungen der aktivierung/deaktivierung der Bandbeschränkungen ab und gibt sie an die Steuervorrichtung 96 weiter, die dann die eigentliche Aktivierung/Deaktivierung vornimmt. Bei einer kleinen Anzahl an Antennen ist die mögliche Anzahl an Kombinationen übersichtlich. Diese Kombinationen können in Testreihen für den jeweiligen Einsatzfall ermittelt und die entsprechenden Daten in einem

Festwertspeicher (ROM, EEPROM, Flashrom) abgelegt werden.

Beispielsweise kommt eine solche Beschränkung zum Tragen, wenn SDARS, GPS DAB parallel mit LTE benutzt werden. Eines der LTE Bänder beispielsweise besitzt den gleichen Frequenzbereich wie GPS, was im Falle der Sendung über LTE den GPS Empfang im gleichen Band unmöglich macht.

Entsprechend einer weiteren Ausführung (Fig. 10) besitzt ein

Antennenmodul nur eine LTE Antenne (101). Die Schaltelemente (103) aktivieren/deaktivieren Bandsperren, die im Signalpfad zu dieser Antenne (101c) angebracht sind. Je nach benutztem Dienst (GPS, SDARS etc.) wird die entsprechende Bandsperre aktiviert. Eine entsprechende Bandsperre (102) sperrt z.B. den Bereich 1,5-1,6 GHz und blendet damit den Bereich des GPS aus, welches im gleichen Band empfängt. Eine andere Sperre im Bereich 692 Mhz- 1000MHz blendet TV aus; von 2,32GHz-2,34GHz wird der SDARS Bereich gesperrt.

Sperren für jeden beliebigen Frequenzbereich die in den benutzten Bändern der Sender von MIMO Diensten liegen, können so durch Zuschalten über die Schaltelemente 102 realisiert werden.

Diese fallweise Bandsperre zwingt den sendenden Dienst eine alternative Frequenz zu suchen, wenn verfügbar. Eine sendende LTE Antenne stört somit keinen anderen Dienst.

Die Schaltvorrichtung (103, 103a-n) wird über eine Kontrollvorrichtung (hier nicht eingezeichnet), angesteuert, die von den angeschlossenen Endgeräten (Receiver, GPS, etc.) einen Status erhält. Das kann realisiert werden, indem die Endgeräte an einem Datenbus oder einem anderen Datenübertragungsweg hängen und mit der Kontrollvorrichtung kommunizieren. Die

Kontrollvorrichtung wiederum ist mit der Schaltvorrichtung kommunikativ verbunden (104), sodass sie entsprechend der von der Kommunikationsvorrichtung gelieferten Daten die Bandsperren (102) mittels der Schaltelemente (102) aktiviert bzw. deaktiviert.

Eine weitere Ausführungsform wie in Fig. 11 gezeigt, erlaubt die Möglichkeit, die Sendeleistung der von den Modems abgegebenen Signale fallweise anzupassen. Auch in diesem Beispiel besitzt das Modul nur eine Antenne (111) die einem MIMO Betrieb zugeteilt werden kann. Diese

Anpassung der Sendeleistung geschieht durch Abschwächungsglieder

(Dämpfungsglieder) (112) die Bestandteil der Steuervorrichtung (116) sind und über die Schaltelemente (113a-n) aktiviert werden. Die Aktivierung erfolgt aktiv durch Steuersignale von der Kontrolleinheit (nicht gezeichnet) die über

Anschluss (114) der Steuervorrichtung mitgeteilt werden.

Je nach den Empfangs-/Sendebedingungen ist es nicht nötig, eine Antenne (111) komplett wegzuschalten, wenn die Gefahr besteht, dass sie eine andere Übertragung stört.

Im Fall, dass eine empfangende Antenne (GPS, SDARS etc..) ein sehr starkes Signal empfängt, eine benachbarte sendende Antenne (für MIMO/ SISO Betrieb) dagegen mit einer geringen Sendeleistung auskommt, ist es nicht nötig, diese MIMO Antenne (111) komplett zu deaktivieren. Der Hauptaugenmerk dieser Erfindung liegt darin, dass die Antennennutzung optimiert werden soll. Also kann auch im beschriebenen Fall die Sendeantenne (111) weiter dem MIMO/SISO System zugeteilt bleiben, es sendet aber mit geringerer

Sendeleistung.

Die Empfangsverhältnisse werden mit hinlänglich bekannten Methoden ausgewertet und situationsbedingt, je besser das Empfangssignal an der einen Antenne, z.B. Wlan, GPS, SDARS ist, desto weniger Dämpfungsglieder (112) werden über die Schaltelemente (113a-n) hinzugeschaltet.

Die Schaltvorrichtung verfügt über eine Kommunikationsmöglichkeit zu der Kontrolleinrichtung und der Messeinrichtung falls diese in der

entsprechenden Ausführungsform benötigt werden. Die Modems für die MIMO Datendienste bieten teilweise die

Möglichkeit, das Ausblenden einzelner Frequenzbänder intern vorzunehmen, sodass in diesen Fällen die Schaltvorrichtung nur dazu benutzt wird, einer Antenne einen Dienst zuzuordnen. Die Optimierung wird durch die

Kontrollvorrichtung vorgenommen, die die Informationen bezüglich

Ausblendung von Frequenzbereichen oder Unterdrückung der Sendung auf einem bestimmten Ausgangsport an die Hardware weitergibt.

Alle Komponenten des Systems sind mit einer Daten- /Kommunikationsverbindung untereinander in der Lage Statusinformationen auszutauschen.

Eine nicht in den Abbildungen gezeigte Ausführungsform benutzt zum Erreichen einer optimalen Nutzung des Kommunikationssystems und aller seiner Antennen die Schaltvorrichtung zusammen mit der Kontrollvorrichtung und der Meßvorrichtung. Alle genannten Komponenten sind kommunikativ

untereinander verbunden und stehen in Kommunikation zu allen verwendeten Endgeräten (Navigationssystem, Multimediasysteme, Internet etc.) Dadurch wird detektiert, welcher Dienst von welchem Endgerät angefordert wird. Ein

Navigationssystem wird zum Beispiel die GPS Antenne belegen, TV benötigt wiederum Antennen für den TV Dienst. Wenn eine Datenverbindung (UMTS, LTE, V2V, V2I etc.) angefordert ist, werden entsprechende Antennen den MIMO System zugeordnet. Die Messeinrichtung stellt durch bekannte Methoden die Qualität der Empfangssignale (Feldstärke etc.) an jeder einzelnen Antenne fest.

Alle Antennen sind dabei frei konfigurierbar mit der Schalteinrichtung verbunden, die damit frei jedem Dienst eine beliebige Antenne zuordnen kann. Dazu besitzt die Schaltvorrichtung für HF Signale geeignete Schaltelemente die eine zuverlässige Umschaltung von HF Signalen sicherstellen können. Die Zuordnung ist abhängig vom Ergebnis der Qualitätsprüfung der Signale durch die Meß Vorrichtung. Die Messeinrichtung kann als unabhängiges Modul existieren oder in eines der vorhandenen Module integriert sein. Ebenso kann die Kontrolleinrichtung in eines der vorhandenen Module integriert sein. Eine Kommunikation zwischen den Modulen findet über eine Datenverbindung statt. Dazu besitzt jedes Modul (Schaltvorrichtung, Kontrollvorrichtung,

Messeinrichtung) eine Schnittstelle die dazu geeignet ist, Daten zwischen den einzelnen Modulen auszutauschen.

Als Erweiterung ist es möglich, anstatt Signale auszublenden oder zu dämpfen, die Richtcharakteristik der Sende- und Empfangsantennen

situationsabhängig so zu ändern, dass eine optimale Sendung bzw. Empfang auf möglichst allen Antennen erreicht wird. Besonders für Dienste die MIMO benutzen bedeutet das optimierte Empfangs- /Sendeverhältnisse.

Claims

Ansprüche

1. Kommunikationssystem für den mobilen Betrieb bestehend aus n Antennen (l l, 21, 31, 41, 51, 61, 81 , 91 , 101 , 11 1), wobei von den n Antennen (11, 21, 31, 41, 51, 61, 81 , 91 , 101 , 11 1) mindestens (n-1) Antennen (11, 21, 31, 41, 51, 61, 81, 91, 101, 11 1) sowohl für den Sende- als auch den

Empfangsbetrieb eingesetzt werden können gekennzeichnet durch

eine Schaltvorrichtung (26, 36, 46, 56, 66, 86, 96, 106, 1 16) die so konfiguriert ist, dass sie Signaleingänge für die Signale der verschiedenen Dienste besitzt und Ausgänge zu den Antennen (11, 21, 31, 41, 51, 61, 81, 91, 101, 111) des genannten Kommunikationssystems hat wobei die genannte Schaltvorrichtung (26, 36, 46, 56, 66, 86, 96, 106, 116) den Signalfluss eines sendenden Dienstes zur Antenne (11, 21, 31, 41 , 51, 61, 81, 91 , 101 , 111) durch Schaltelemente (23, 33, 43, 53, 63, 83, 93, 103, 113) so steuert, dass keine Beeinflussung des Empfangs auf gleicher oder benachbarter Antenne geschieht.

2. Kommunikationssystem gemäss Anspruch 1 wobei die Schaltelemente (23, 33, 43, 53, 63, 83, 93, 103, 1 13) der genannten Schaltvorrichtung (26, 36, 46, 56, 66, 86, 96, 106, 116) aus frequenzbeeinflussenden, aktive und/oder passive Bauelementen und/oder Baugruppen bestehen kann.

3. Kommunikationssystem nach Anspruch 1 , wobei genannte

Schaltvorrichtung (26, 36, 46, 56, 66, 86, 96, 106, 1 16) die Nutzung der angeschlossenen Antennen (11, 21, 31, 41, 51, 61, 81, 91, 101, 1 11) so optimiert, dass alle zur Benutzung möglichen Antennen (11, 21, 31, 41, 51, 61, 81, 91, 101, 111) einem aktiven Dienst zugeteilt werden

4. Kommunikationssystem nach Anspruch 1 , wobei alle im System enthaltenen Antennen (11, 21, 31, 41, 51, 61, 81, 91 , 101, 1 11) mit der

Schaltvorrichtung (26, 36, 46, 56, 66, 86, 96, 106, 1 16) verbunden sind, dergestalt, dass eine freie Zuordnung von j eder Antenne (11, 21, 31, 41, 51, 61, 81, 91, 101, 111) zu jedem Funkdienst gewährleistet ist.

5. Kommunikationssystem nach Anspruch 1, wobei die Schaltvorrichtung (26, 36, 46, 56, 66, 86, 96, 106, 116) eine Kommunikationsschnittstelle (34, 44, 54, 84, 94, 104, 1 14) enthält.

6. Kommunikationssystem nach Anspruch 1 , wobei das System zusätzlich eine Kontrolleinrichtung enthält, wobei die genannte Kontrolleinrichtung eine Datenverarbeitungseinheit (CPU, Statemaschine) und Speichermöglichkeit für Daten aufweist und die Kontrolleinrichtung den Systemzustand der

angeschlossenen Endgeräte (Modem, Receiver etc.) erfassen kann.

7. Kommunikationssystem nach Anspruch 1, wobei das System zusätzlich eine Messeinrichtung enthält, wobei genannte Messeinrichtung so konfiguriert ist, dass sie die Signalqualität an jeder einzelnen Antenne (11, 21, 31, 41, 51, 61, 81, 91, 101, 111) bestimmen kann

8. Kommunikationssystem nach Anspruch 5 und 6, wobei genannte Kontrolleinrichtung eine Datenverbindung zur Schaltvorrichtung (26, 36, 46, 56, 66, 86, 96, 106, 116) aufweist und wobei die genannte Schaltvorrichtung (26, 36, 46, 56, 66, 86, 96, 106, 116) entsprechend der Daten des Systemzustands der durch die Kontrolleinrichtung übermittelt wird, eine MIMO Antenne aktiviert oder deaktiviert

9. Kommunikationssystem nach Anspruch 5 und 6, wobei genannte Kontrolleinrichtung eine Datenverbindung zur Schaltvorrichtung (26, 36, 46, 56, 66, 86, 96, 106, 116) aufweist und wobei die genannte Schaltvorrichtung (26, 36, 46, 56, 66, 86, 96, 106, 1 16) entsprechend der Daten des Systemzustands der Kontrolleinrichtung die MIMO Antennen durch Aktivierung/Deaktivierung von frequenzabhängigen Bauelementen im Frequenzband beschränkt, sodass das Frequenzband eines empfangenen Dienstes nicht mit dem eines auf einer anderen Antenne (11, 21, 31, 41, 51, 61, 81, 91, 101, 1 11) sendenden Dienstes übereinstimmt

10. Kommunikationssystem nach Anspruch 5 und 6, wobei genannte Kontrolleinrichtung eine Datenverbindung zur Schaltvorrichtung (26, 36, 46, 56, 66, 86, 96, 106, 116) aufweist und wobei die genannte Schaltvorrichtung (26, 36, 46, 56, 66, 86, 96, 106, 1 16) entsprechend der Daten des Systemzustands der durch die Kontrolleinrichtung übermittelt wird, die Sendeleistung der MIMO Antennen durch Aktivierung/Deaktivierung von Dämpfungsgliedern reduziert.

11. Kommunikationssystem nach Anspruch 2 , wobei die Schaltfunktion der Schaltvorrichtung (26) dadurch realisiert ist, dass der Verstärker (25) ein vom LTE Modem kommendes Sendesignal in Rückwärtsrichtung abblockt und nicht bis zur Antenne (21) durchlässt

12. Kommunikationssystem nach Anspruch 2 , wobei die Schaltfunktion der Schalt Vorrichtung (66) durch einen Zirkulator (63) realisiert ist, der ein vom LTE Modem kommendes Sendesignal nicht bis zur Antenne (61) weiterleitet.

13. Kommunikationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schaltvorrichtung (26, 36, 46, 56, 66, 86, 96, 106, 116) Bandpässe, Bandsperren und/oder für HF Aufgaben geeignete Schalter enthalten kann, und wobei die Kontrolleinrichtung über eine Datenverbindung mit der

Schalteinrichtung verbunden ist und so konfiguriert ist, dass sie mit den über die Datenverbindung übertragenen Daten die jeweiligen Schaltfunktionen in der Schaltvorrichtung aktivieren kann.

14. Kommunikationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Messeinrichtung über eine Datenverbindung mit der

Kontrolleinrichtung verbunden ist und wobei die Messeinrichtung so konfiguriert ist, dass sie eine Signalqualität an den Antennen (11, 21, 31, 41, 51, 61, 81, 91, 101, 111) erfassen kann und diese Informationen über die Datenverbindung an die Kontrolleinrichtung übergeben kann, wobei die genannte Kontrolleinrichtung die in der Schaltvorrichtung (26, 36, 46, 56, 66, 86, 96, 106, 1 16) enthaltenen Schaltelemente (23, 33, 43, 53, 63, 83, 93, 103, 1 13) entsprechend aktiviert.

15. Kommunikationssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei Messvorrichtung und/oder Kontrolleinrichtung in die Schaltvorrichtung integriert sein können.