WO2014177556A1 - Kompensation einer signal-dämpfung bei der übertragung von sendesignalen eines mobilfunkgeräts - Google Patents

Kompensation einer signal-dämpfung bei der übertragung von sendesignalen eines mobilfunkgeräts Download PDF

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WO2014177556A1
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Novero Dabendorf Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a circuit arrangement and a method for compensating a signal attenuation in the transmission of transmission signals of a mobile device.
  • the invention also relates to the compensation of a signal attenuation in the transmission of received signals of the mobile device.
  • Antenna structure to couple devices of a motor vehicle, in particular to an Au .antenne of the motor vehicle.
  • Mobile devices are sent or received via the Au .antenne. This can significantly increase the quality of the radio connection.
  • the invention relates to a circuit arrangement for transmitting transmission and reception signals of a mobile radio device (for example a mobile telephone, a smart phone or an emergency transmitter) used in motor vehicles.
  • a circuit arrangement which in particular has a wireless signal coupling device as described in principle in WO 2007/1 18694 A1, may also be stationary, e.g. in buildings, to be used e.g. to transmit signals via an external antenna to the building in a mobile network or over a mobile radio link and so to improve the transmission quality compared to the exclusive use of the antenna of the mobile device.
  • a circuit arrangement with the already mentioned wireless signal coupling device is the main application of the invention.
  • Coupling device facilitates the handling of mobile devices, since no line connection (ie, in particular a cable connection) must be made to the mobile device to operate it in combination with the circuitry can.
  • no line connection ie, in particular a cable connection
  • it may come through the circuitry or optionally associated additional components to an additional signal attenuation caused by the circuitry and optionally by the additional components becomes.
  • high-frequency lines for transmitting the signals within the circuit arrangement, frequency filters, crossovers, detectors can contribute to the additional signal attenuation.
  • the additional signal attenuation is constant in time, it can be compensated in a simple way by a signal amplifier with a corresponding, constant amplification factor amplifying the signals again and thus compensating for the attenuation. It is in contrast to so-called repeaters, also called converter, not desired to raise the signal level above the level, the signal level directly at the transmitting antenna of the mobile device (with respect to the transmission signals of the device) or directly on the Au ndenne (with respect to the received from the mobile network signals) has. This would be disadvantageous because in the vote of the transmission and
  • Receiving power would intervene, which takes place between the mobile device and a mobile station of the mobile network or the mobile network. Either the vote would be difficult or impaired or it would have to be of the
  • Circuit arrangement itself a vote of these services or signal levels are performed by communication with the mobile device and the mobile station. This would be associated with high circuit complexity.
  • the mobile radio can be placed in different positions and orientations on a support surface in order to bring the transmitting and receiving antenna of the mobile device in the vicinity of an antenna structure of the circuit arrangement, wherein the antenna structure forms at least part of a wireless signal coupling device.
  • the circuitry behaves in combination with the mobile device as well as other factors influencing the transmission of radio signals in mobile radio systems.
  • the influence of the circuit arrangement is not intended, as with some other influencing factors (for example, obstacles to the propagation of radio waves) to disrupt the
  • a signal amplification should take place as at least partial compensation of the additional signal attenuation, which however generally does not compensate the additional signal attenuation to zero, even if this case can occur.
  • Signal gain of the transmission signals in a defined, in particular predetermined range of signal levels to leave unchanged and only to change when limits of the range reached or exceeded or fallen below.
  • Signal amplification of at least one signal amplifier can be set.
  • This attenuator may be continuously adjustable within a range of signal attenuation values.
  • a damping device with discrete, predetermined damping values which are adjustable, is preferred. For example, can be added or turned off by the actuation of switches an attenuator.
  • a damper with discrete, predetermined attenuation values facilitates a digital control, in particular realized by micro-controllers, i. Adjusting the signal attenuation. In principle, however, it is also possible to set both the attenuation of a damping device and the gain of a signal amplifier in order to set the resulting signal amplification.
  • Radio frequency signals are maintained.
  • the mobile station requests e.g. from the mobile device to further reduce the signal level, although this is no longer allowed and possible from the mobile device. Therefore, according to the invention, upon reaching or falling below the lower limit of the signal level, the resulting signal gain of the circuitry is too large in the assumed operating condition. Therefore, according to the invention, upon reaching or falling below the lower limit of the signal level, the resulting signal gain of the circuitry is too large in the assumed operating condition. Therefore, according to the invention, upon reaching or falling below the lower limit of the signal level, the resulting
  • Signal amplification reduced is achieved by setting the signal attenuation of the adjustable attenuator to a greater value than before.
  • Output power of the circuit can be set in the entire range between its maximum value and its minimum value.
  • circuit arrangement Compensating a signal attenuation in the transmission of transmission signals of a mobile device, wherein the circuit arrangement comprises:
  • an adjustable signal level amplifying device comprising at least one
  • Signal amplifier for amplifying the transmission signals with one of the
  • Signal amplifier has generated signal amplification
  • an adjusting device for setting a signal amplification generated by the signal level amplification device
  • a detector arrangement which is designed to detect whether a signal level of the transmission signals of the mobile radio device reaches or exceeds a predetermined upper limit value and whether the signal level reaches or falls below a predetermined lower limit value
  • the detector arrangement and the adjusting device are connected to one another, b) the detector arrangement is designed to cause upon reaching or exceeding the upper limit value the adjusting device, the of the
  • the detector arrangement is designed to cause upon reaching or falling below the lower limit, the adjusting device, the of the
  • the signals are amplified with a signal amplification generated by a signal amplifier
  • the signal gain resulting from an adjustable signal level amplification device comprising at least the signal amplifier is adjusted in dependence on a signal level of the transmission signals of the mobile radio device
  • the signal level amplification device preferably has a damping device.
  • the resulting signal amplification then results from the signal amplification of the signal amplifier minus the attenuation of the damping device.
  • the resulting signal gain in this case is increased by increasing the gain of the
  • the circuit arrangement for compensating for signal attenuation in the transmission of transmission signals of a mobile device therefore has:
  • a signal amplifier for amplifying the signals with one of the
  • a damping means combined with the signal amplifier such that the signals are amplified in accordance with a resulting gain resulting from the signal amplification of the signal amplifier and from a signal attenuation generated by the attenuation means, generated by the attenuation means Signal attenuation is adjustable,
  • a detector arrangement which is designed to detect whether a signal level of the transmission signals of the mobile radio device reaches or exceeds a predetermined upper limit value and whether the signal level reaches or falls below a predetermined lower limit value
  • the detector arrangement and the adjusting device are connected to one another, b) the detector arrangement is designed to cause upon reaching or exceeding the upper limit value the adjusting device, the of the
  • Damping device to increase generated signal attenuation, and c) the detector arrangement is designed to cause upon reaching or falling below the lower limit, the adjusting device, the of the
  • the signals are amplified with a signal amplification generated by a signal amplifier
  • the signals are also attenuated by a damping device, so that the signals corresponding to a resulting gain, which consists of the generated signal amplification of the signal amplifier and one of the
  • the signal attenuation generated by the attenuation device is set as a function of a signal level of the transmission signals of the mobile radio device
  • the reaching or exceeding of the upper limit value for the signal level or the reaching or falling below the lower limit value of the signal level can be detected at different locations with respect to the signal path within the circuit arrangement. It is preferred that the detection of transmission signals of the
  • Mobile device takes place in the signal path between the adjustable damping device and the downstream signal amplifier in the signal amplifier. In any case, it is preferred that the signal level in the detection of transmission signals of the
  • Mobile device is detected in the signal travel direction in front of the signal amplifier.
  • both transmission and reception signals of the mobile radio device are transmitted via the same circuit arrangement and in particular over at least portions of the same high-frequency line of the circuit arrangement and in each case a compensation the additional signal attenuation is to take place, it is preferred to detect the signal level only for transmission signals of the mobile device.
  • the additional signal attenuation is the same for the transmission signals and the reception signals. Therefore, on the basis of the detected signal level or the determination that the upper limit value is reached or exceeded or the lower limit value is reached or undershot, the resulting signal amplification can be set, in the same way for the transmission signals and the reception signals.
  • the circuit arrangement is configured, the resulting
  • the circuit arrangement is designed to increase and decrease the resulting signal amplification in the region of the upper limit value in accordance with a hysteresis.
  • the resulting signal gain depending on the signal level, exhibits the behavior of hysteresis, i. also depends on your previous condition. It is thereby achieved that the resulting signal amplification can remain stable in time within a range of the signal level around the upper limit, i. is not exceeded by a reduction of the resulting signal amplification, the upper limit and therefore increased immediately again, etc.
  • an embodiment of the circuit arrangement is designed to increase and decrease the resulting signal amplification in the region of the upper limit value in accordance with a hysteresis.
  • Circuit arrangement in which the upper limit value is a first upper limit value and the circuit arrangement is designed to increase the resulting signal amplification generated by the signal level amplification device when the detector arrangement detects that the signal level of the transmission signals of the
  • a second predetermined upper limit which is below the first upper limit but above the lower limit (or at several lower limits above all lower limits) is reached, or falls below.
  • the resulting signal gain (eg, step-wise or continuous) is set to its maximum settable value, preferably by setting the damper's signal attenuation to its minimum settable value before the signal level first or first returns to the lower limit after the resulting signal gain was reduced after reaching or exceeding the upper limit value.
  • the largest adjustable value of the resulting signal gain is the largest value to which the tuning device can adjust the signal level enhancement device during operation of the mobile device.
  • the smallest adjustable value of the signal attenuation is the smallest value to which the adjusting device the
  • the signal level enhancement device be set to a base value of the resulting signal gain prior to operation of the mobile device that is less than another possible set value of the resulting signal amplification of the signal level enhancement device.
  • the base value is set, for example, so that from a time constant gain of the signal amplifier and the base value of the damping device results in a basic gain, which is adapted to an expected operating situation of the mobile device.
  • the base value is not changed during operation of the mobile device and thus represents the largest adjustable value of the resulting signal amplification or the smallest adjustable value of the signal attenuation.
  • the circuitry is configured to increase the resulting signal gain generated by the signal level enhancement device when the signal level has exceeded the lower limit again.
  • the circuit arrangement is designed to increase and decrease the resulting signal amplification in the range of the lower limit value corresponding to a hysteresis.
  • the resulting signal gain depending on the signal level, exhibits the behavior of hysteresis, i. also depends on your previous condition. It is thereby achieved that the resulting signal amplification can remain stable in time within a range of the signal level around the lower limit, i. is not undershooted by a reduction of the resulting signal amplification, the lower limit and therefore increased immediately again, etc. Therefore, an embodiment of the
  • Circuit arrangement in which the lower limit value is a first lower limit value and the circuit arrangement is designed to increase the resulting signal amplification generated by the signal level amplification device when the detector arrangement detects that the signal level of the transmission signals of the
  • Mobile device has a second predetermined lower limit, which is above the first However, the lower limit value lies below the upper limit value (or at several upper limit values below all upper limit values), reaches or exceeds it.
  • the resulting signal gain (eg, step-wise or continuous) is set to its maximum settable value, preferably by setting the damper's signal attenuation to its minimum settable value before the signal level first or first returns to the upper limit after the resulting signal amplification was reduced after reaching or falling below the lower limit value.
  • the signal level of the transmission signals sent by a mobile radio device must be within a certain signal level range during operation of the mobile radio device in a mobile radio network, ie must be able to achieve a minimum value and not have a maximum value
  • Circuit arrangement can be configured.
  • additional signal attenuation is used, which is understood to mean that (not yet compensated) signal attenuation with which the transmission signals of the mobile device by the transmission of the signals by means of the
  • Circuit arrangement are attenuated.
  • further components are connected to the circuit arrangement, which are involved in the transmission of the signals and thus also in an attenuation of the signals.
  • the additional signal attenuation is the sum of the signal attenuation brought about by the circuit arrangement and the further components.
  • the signal attenuation is "additional" because it does not occur during operation of a mobile device without the circuit arrangement and without the optionally available further components, in particular when operating a mobile radio device within a motor vehicle but without the circuit arrangement and the optional further components (in particular a high frequency line to one
  • the signal gain and optional signal attenuation of the tunable signal level enhancer are not among the contributions that provide the additional signal attenuation.
  • the maximum value of the additional signal attenuation and the minimum value of the additional signal attenuation are determined and / or determined. In the case of the wireless signal coupling device, for example, at least its minimum contribution to the additional signal attenuation can be determined. Their maximum contribution to additional signal attenuation is generally not limited.
  • the maximum contribution to additional signal attenuation can also be determined. Otherwise, the maximum contribution can be set, so that one more regarding the
  • the additional signal attenuation also includes attenuation components that are related to other components of the system
  • Circuitry and associated parts are due.
  • these attenuation components are constant, i. In particular, they do not depend on the type of mobile device and the arrangement of the mobile device relative to the
  • the smallest adjustable value of the resulting signal amplification is determined in particular in such a way that it lies below the maximum adjustable value of the resulting signal amplification of the signal level amplifying device by the amount of the difference between the maximum value and the minimum value of the additional signal attenuation ,
  • the resulting signal amplification is set by the attenuation of the attenuator signal, the largest adjustable value the signal attenuation in particular so determined and thus predetermined that it is the difference between the maximum value and the minimum value of the additional signal attenuation above the smallest adjustable value of the signal attenuation of the damping device. Furthermore, during the operation of the mobile device and the circuit arrangement, the signal amplification of the time constant constant constant
  • the upper limit of the signal level at the detector array and the upper limit of the detected signal level, respectively, are set so that the upper limit is equal to the signal level present at the signal output of the circuit when the additional signal attenuation is at its maximum value Has.
  • the signal output of the circuit arrangement is the signal output, via which transmission signals of the mobile radio device are transmitted in a mobile radio network, for example to a base station of the mobile radio network.
  • the mobile network-side signal output is formed in particular by a transmitting antenna of the circuit arrangement, wherein the signal attenuation caused by the transmitting antenna in combination with the high-frequency line is taken into account in the additional signal attenuation which is to be compensated.
  • the transmitting antenna With the transmitting antenna z. B.
  • Broadcast signals of the mobile device sent to a base station of a mobile network.
  • the transmitting antenna is also the receiving antenna with which
  • Receive signals of the mobile device are received from the mobile network and are transmitted from there via the high-frequency line to the mobile device.
  • the lower limit of the signal level at the detector array and the lower limit for the detected signal level is set so that the lower
  • Limit is equal to the signal level, which is less the amount of the difference between the maximum value and the minimum value of the additional signal attenuation at the signal output of the circuit arrangement is present when the additional signal attenuation has its minimum value.
  • the lower limit of the signal level is above the amount of the difference between the maximum value and the minimum value of the additional signal attenuation above the minimum value of the permissible signal level for the operation of mobile radio devices.
  • this applies permissible signal levels as mentioned above for the antenna over which the transmission signals are transmitted in the mobile radio network. This antenna is part of the particular
  • the signal level amplifying means (in particular, the circuitry),
  • Damping device be a digital device, the resulting
  • Adjustment can be increased and decreased. This corresponds to one
  • the circuit arrangement may comprise a signal coupling device which is configured to couple transmit signals of a transmitting antenna of the mobile device in a high-frequency line for wired transmission of the transmit signals and preferably also receiving signals via the
  • an embodiment of such a signal coupling device e.g. a handset for a mobile device that holds the mobile device in an upright position, wherein in some of these holders, the position of the mobile device relative to the holder may vary. Even if the position is not variable, some of these holders can hold not only one type of mobile devices but different types. If such a holder has a wireless signal coupling device, in all these cases, the additional signal attenuation, which to a significant extent by the combination (coupling) of the mobile device via the signal coupling device varies with the
  • Circuit arrangement is effected.
  • the circuitry may include a transmit antenna (eg, transmit and receive)
  • the Reception antenna is and / or an external antenna of a motor vehicle is), which is connected via the radio-frequency line to the signal coupling device and the transmission of the mobile device, the transmission signals of the mobile device the signal coupling device are coupled into the high-frequency line and amplified with the resulting gain, are sent.
  • the circuit arrangement may comprise a receiving antenna, which has a
  • High-frequency line is connected to the signal coupling device and are received from the mobile device in the operation of the mobile device receiving signals transmitted from the receiving antenna via the high-frequency line to the signal coupling device and amplified coupled with the resulting amplification amplified by the signal coupling means and wirelessly to the Receiving antenna of the mobile device to be transmitted.
  • the receiving antenna and the transmitting antenna are preferably the same antenna.
  • Receive antenna can be both a single high-frequency line
  • Receive signals can take place in separate line sections.
  • Amplifier separate line sections are exclusively for the transmission signals or the received signals. Alternatively, it is of course possible that the
  • Signal outputs for the transmit and receive signals are different.
  • a common radio-frequency line for transmission signals and reception signals e.g. the signal output for the transmit signals and the signal input for the
  • the circuit arrangement can be configured to be operated in combination with a mobile radio device, the mobile radio signals depending on
  • Mobile radio standard may be in different frequency bands. More generally, the circuit arrangement is particularly suitable to be operated at signal frequencies in different high-frequency bands. For example, At least one frequency band is assigned to the various known mobile radio standards. A universal circuit arrangement for operation in Central Europe, for example, must be suitable for signal frequencies in eight different frequency bands.
  • the circuitry may optionally include parallel signal paths and / or individual circuit components that are suitable or used only for operation in one of the possible frequency bands. Corresponding designs of such circuit arrangements are known per se. With regard to the invention, this means that several signal amplifiers and / or adjustable
  • the signal amplifier it is preferred that it amplify high-frequency signals not only in one frequency band but a plurality of frequency bands, i. during operation of the
  • Circuit arrangement according to various mobile radio standards is usable. This does not necessarily mean that the same signal amplifier for all possible
  • Damping device also preferably applies that it is used for the attenuation of the signal level of signals in different frequency bands and / or according to different mobile radio standards.
  • the gain factor may be slightly dependent on the frequency and therefore vary for the different frequency bands. This can be compensated, for example, by the fact that for operation in a frequency band in which the signal amplification of the signal amplifier is greater than in another frequency band, an attenuator of the adjustable damping device permanently switched on, ie is effective. This attenuator is then not available during operation for the adjustment of the signal attenuation. It may also be useful to different regulations in the various mobile radio standards for the maximum signal level and the minimum signal level of transmitting and / or Receive signals comply with the fact that before or at the beginning of operation, one or more attenuators of the adjustable damping device is turned on (ie effective) or switched off (ie ineffective), for the entire
  • Attenuators of the adjustable damping device remain permanently switched off during the entire operating time according to a specific mobile radio standard, so that the difference between the maximum adjustable during operation signal attenuation and the smallest adjustable signal attenuation can be determined. This difference can be set in the same way to a different value than before, if another mobile device than before in combination with the
  • Circuit arrangement is operated.
  • Coupling device an adjustable damping device, a signal amplifier, a detection device and an adjusting device for adjusting the damping device and a transmitting and
  • FIG. 2 shows an embodiment of a detection device for detecting whether the signal level of a high-frequency signal reaches or exceeds an upper limit value and whether the signal level has a lower limit
  • the detection device in particular being able to be part of the circuit arrangement illustrated in FIG. 1,
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment of a damping device with a plurality of attenuators which can be individually switched on and off by respectively switching off or switching on a switch arranged parallel to the attenuator, wherein the damping device can in particular be part of the circuit arrangement illustrated in FIG.
  • Fig. 4 is a diagram in which on the abscissa values of the transmission power of a
  • Mobile device are plotted and on the ordinate parallel in two Values of the output power at the signal output of a circuit arrangement and values of the signal level of the mobile radio device are plotted on a detection device of the circuit arrangement, wherein in the diagram a family of curves of mutually parallel lines with positive slope is shown, whose family of parameters the additional signal attenuation of the circuit arrangement in Combination with the mobile device is,
  • Fig. 5 is a diagram similar to the diagram in Fig. 4 showing the
  • Fig. 6 is a diagram similar to that in Fig. 5, wherein a hysteresis of
  • Fig. 7 shows a realization of a hysteresis of the resulting signal amplification or the signal level using two upper limit values.
  • the circuit arrangement shown in FIG. 1 has a wireless signal coupling device 3, an adjustable damping device 5, a
  • the circuit arrangement has a reception signal amplifier 8 which is connected to the antenna 13 and the adjustable damping device 5 via a section 6b of the high-frequency line which runs antiparallel to the section 6a of the high-frequency line. Furthermore, a detection device 9 and an adjusting device 1 1 are provided.
  • Detection device 9 is in the embodiment with the section 6a of
  • High-frequency line 6 between the adjustable attenuator 5 and the transmit signal amplifier 7 is connected.
  • the signal level is therefore detected in transmission signals of the mobile device 1 after the signals have been attenuated by the attenuation device 5, but before the signals are amplified by the transmission signal amplifier 7.
  • a signal output of the detection device 9 is connected to a signal input of
  • Adjustment device 1 1 connected. This is e.g. a controller for controlling the
  • the circuit arrangement is coupled via the wireless signal coupling device 3 with a transmitting and receiving antenna (not shown) of the mobile device.
  • This coupling can also be referred to as an air interface.
  • Mobile device 1 but also be used for the transmission of received signals from a mobile network or from a mobile network.
  • the reception signals are received by the antenna 13, supplied to the reception signal amplifier 8, which amplifies them, and then passed to the common transmission and reception signal section 6 of the radio-frequency line. Overall, a detection of the signal level takes place exclusively for the transmission signals (as described above).
  • the detection device 9 can detect the signal level in the section of the radio-frequency line 6a between the transmission signal amplifier 7 and the antenna 13.
  • the signal attenuation caused by the coupling between mobile device 1 and coupling device 3 may have different values, as mentioned above, in particular depending on the position and orientation of mobile device 1 and on the type of mobile device 1. For putting in addition to the above-defined "additional signal attenuation" still caused by the circuit signal attenuation added, but which is usually constant and is the same for the different types of mobile devices, the positions and the orientations.
  • the detection device 9 is connected via its detection signal output to the
  • Adjustment device 1 1 connected. Especially when reaching or exceeding of the upper limit or the achievement or falling below the lower limit
  • a corresponding detection signal from the detection device 9 is output to the adjusting device 1 1, which then adjusts the adjustable damping device 5 accordingly.
  • the adjusting device 1 Preferably, the
  • Detection device 9 permanently or repeatedly, in particular cyclically, a
  • Detection signal which describes the respective state of the signal level.
  • the detection device 9 outputs two such state signals to the adjustment device 11.
  • the one state signal contains the information as to whether the upper limit value has been reached or exceeded (first state) or whether the upper limit value has not been reached (second state of the first state signal).
  • the second state signal also has two states.
  • the first state means that the lower limit has been reached or fallen below.
  • the second state means that this is not the case.
  • the detection device 9 can signal this (for example by the first status signal) to the setting device 11. This will result according to the invention in that the resulting gain is reduced, in particular by increasing the damping device 5 caused
  • the detection device 9 can now be configured such that it only signals an undershooting of the upper limit value to the adjusting device 1 1 (for example, by changing the state of the first state signal) when a second upper limit value which is below the first upper limit value is reached or fallen below.
  • Embodiment will be described with reference to FIG. 7. Accordingly, the hysteresis can be realized around the lower limit.
  • FIG. 2 shows a schematic circuit arrangement for an embodiment of a detection device 19.
  • FIG. 2 represents an implementation which was mentioned above in the description of FIG. 1 as a possible embodiment of the detection device 9.
  • the signal level to be detected is applied to a rectifier 21 of FIG. 2
  • Detection device 19 (left in Fig. 2).
  • the rectifier 21 is with its output for the rectified RF signal is connected both to a first comparator 23 and to a second comparator 25.
  • Both comparators 23, 25 have a further signal input in order in each case to receive a reference signal Ref 1 or Ref2.
  • the reference signals Ref1 and Ref2 correspond to the upper and lower limit values for the signal level, respectively. Therefore, when the signal level reaches or exceeds the upper limit value, the output signal at the output of the first comparator 23 changes in comparison with the state in which the signal level is below the upper limit value. In particular, therefore, at the output of the first comparator 23, the above-mentioned first state signal is applied. Accordingly lies at the exit of the second
  • Comparator 25 e.g. the above-mentioned second state signal.
  • the hysteresis behavior can be achieved by suitable design of the comparators, if appropriate with additional circuitry with further circuit components (not shown).
  • Circuit arrangement can be used, has a plurality of series-connected attenuators 31, 33, 35, 37, wherein the number and damping effect of the attenuators can vary in different embodiments of the damping device.
  • Attenuator 31 shown which has half the damping effect of the next following attenuator 33, etc. Therefore, the attenuator 31 has in the
  • Embodiment 1/8 of the damping effect of the fourth attenuator 37 has half the attenuation effect of the attenuator 37 and the double attenuation effect of the second attenuator 33.
  • a bypass line is respectively arranged, in which a respective attenuator 31 to 37 associated switch 32, 34, 36, 38 is located.
  • the associated attenuator is ineffective, since the bypass line is turned on and therefore parallel to the attenuator can take place a signal transmission, which is undamped.
  • Fig. 3 Not shown in Fig. 3 are corresponding control terminals of the controllable switches 32, 34, 36, 38. About these control terminals, the switches of a
  • Attenuation values in steps of the attenuation effect of the first attenuator 31 (hereinafter, value "1") up to fifteen times, i. up to the value "15”.
  • the value "0" can be set when all the switches 32, 34, 36, 38 are closed.
  • the diagram shown in FIG. 4 shows the input power or the input signal level Pin on the abscissa, the input power Pin being the transmission power of the transmission signals at the transmitting antenna of the mobile radio device in the case of transmission of transmission signals of a mobile device connected to the circuit arrangement.
  • this transmission power Pin is limited by a minimum value Pmin and by a maximum value Pmax in accordance with the regulations of the respective mobile radio standard.
  • the output power Pout of the circuit arrangement is applied to the right, which is connected to a transmission antenna of the circuit arrangement in accordance with the regulations of the mobile radio standard between the minimum value Pmin and the
  • Maximum value Pmax must be.
  • the signal level or the signal power Pdet is applied to the detection device. Since the detected power Pdet is equal to or different from the output power Pout by the signal amplification constant of the signal amplifier, the detected power Pdet and the output power Pout can be plotted in parallel with each other.
  • the upper limit value SWO and the lower limit value SWU are shown. The lower limit value SWU is above the minimum value Pmin of the output power Pout.
  • the total is additional Signal attenuation of the attenuator, including the coupling attenuation, 3 ... 13 dB.
  • the signal attenuation setting range becomes
  • the signal amplification adjustment range for the aforementioned case is selected to be 3 ... 13 dB.
  • the signal amplification adjustment range for the aforementioned case is selected to be 3 ... 13 dB.
  • Maximum value Pmax of the output power Pout corresponds to (here: 20 dBm). Of course, this also applies to all other mobile radio standards.
  • the lower limit value for Pdet is set to 2 dBm when the detected signal level Pdet differs from the signal amplification of the signal amplifier (for example, 13 dB) from the output power Pout. If the signal level of the output power is measured, the lower limit value SWU would be set to 15 dBm.
  • the minimum value Pmin for the output power Pout lies around the value (in this example: 10 dB) below the lower limit value SWU, with which the coupling attenuation can vary. This ensures that a reduction of the input power Pin always leads to a reduction of the output power Pout.
  • the abscissa and the ordinate are scaled the same, ie the distances between the minimum power Pmin and the maximum power Pmax are the same on both axes. Therefore, in the diagram straight lines with the slope 1 at an angle of 45 ° to the abscissa and ordinate. There are several such lines drawn. In the ordinate range between the lower limit value SWU and the upper limit value SWO, some of these characteristics may be continuous without exceeding the limits of the minimum value Pmin or the maximum value Pmax on either the abscissa or the ordinate.
  • Behavior is represented by a dashed line for a characteristic curve.
  • the parameter of the different characteristics is the additional signal attenuation, which has to be compensated.
  • the characteristic curve at the bottom right corresponds to the largest value of the additional signal attenuation.
  • a characteristic is plotted along which the value of the input power equals the value of the output power P out, i. the signal attenuation of the attenuator is e.g. 0 and the
  • Threshold again be increased so that the mobile device and the
  • Signal amplification can be reduced in several small steps. This leads to a particularly stable behavior of the output signal with the output power Pout as a function of the input power Pin.
  • a corresponding behavior can also be generated at the lower limit value SWU.
  • Fig. 5 an enlargement and reduction of the resulting signal gain around the lower limit value SWU is shown.
  • the input power Pin may be reduced, the state of the circuitry being e.g. is described by the second characteristic curve (seen from top left). Due to the reduction of the input power Pin, the state therefore changes in accordance with the arrow running from top right to bottom left, until the lower limit value SWU is reached.
  • This characteristic could not be extended to the minimum value Pmin of the output power Pout without the minimum value Pmin of the input power Pin to
  • Limit value SWU2 which is above the first lower limit value SWU1 but is close to the first lower limit value SWU1 in comparison with the difference between the upper limit value SWO and the first lower limit value SWU1.
  • "Close” means not only with respect to the embodiment of Fig. 6, in particular, that the two lower limit values SWU or, in the corresponding case, the two upper limit values SWO are separated by a level difference smaller than 1/10 of the level difference between the two upper limit or first upper limit and lower limit or first lower limit, preferably even less than 1/20 or more preferably less than 1/50.
  • “near” means in particular that the two upper limit values and / or the two lower limit values are at most 4 dB, preferably at most 3 dB and particularly preferably at most 2 dB apart.
  • the input power Pin is plotted in the abscissa direction
  • the output power Pout and the signal level Pdet are plotted in the ordinate direction.
  • the double-headed line running diagonally from bottom left to top right in the figure represents one of the lines already shown in FIGS. 4 to 6 and within the permissible range of the values for the input power Pin, the output power Pout and the signal level Pdet. For example, if the signal level Pdet increases during operation of the mobile device (eg, because the mobile device is moving away from the base station and therefore transmits with higher transmission power), the signal level Pdet reaches the first upper limit value SW01.
  • the resulting Signal gain is reduced by one step DP (eg by 1 dB). If the input power pin continues to increase, the procedure is repeated: whenever the signal level Pdet reaches the first upper limit value SW01 again, the signal level Pdet and thus also the output power Pout are reduced by the stage DP.
  • This approach is advantageous because it can be prevented in this way that results in a situation in which the additional attenuation is high by increasing the additional attenuation (in particular due to an increase in the coupling attenuation of the above-mentioned coupling device with a slipping of the mobile device) and the mobile tries to increase the transmit power (say, because the mobile is moving away from its base). If, in such a situation, the resulting signal gain is still low, then the first upper limit SW01 may not be reached, i. the maximum possible output power is not reached. In the characteristic field of FIG. 4, this state is represented by the dashed curve on the right in FIG.
  • the resulting signal amplification resumes (in particular due to a rising signal level Pdet and reduction of the resulting signal amplification (in particular by increasing the attenuation) and subsequent drop in the signal level Pdet to the second upper limit value SW02 Gradually) is raised so that it again has the value that they have before reaching the first upper Threshold SW01 had before the signal level Pdet again falls below the second upper limit SW02.
  • the resulting signal gain may be increased even further before the signal level Pdet falls below the second upper limit value SW02 again.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Kompensieren einer Signal- Dämpfung bei der Übertragung von Sendesignalen eines Mobilfunkgeräts (1), wobei die Schaltungsanordnung aufweist: - eine einstellbare Signalpegel-Verstärkungseinrichtung, die zumindest einen Signalverstärker (7) zum Verstärken der Sendesignale mit einer von dem Signalverstärker (7) erzeugten Signal-Verstärkung aufweist, - eine Einsteileinrichtung (11) zur Einstellung einer von der Signalpegel- Verstärkungseinrichtung erzeugten resultierenden Signalverstärkung, - eine Detektoranordnung (9), die ausgestaltet ist zu detektieren, ob ein Signalpegel der Sendesignale des Mobilfunkgeräts (1) einen vorgegebenen oberen Grenzwert (SWO) erreicht oder überschreitet und ob der Signalpegel einen vorgegebenen unteren Grenzwert (SWU) erreicht oder unterschreitet, wobei a) die Detektoranordnung (9) und die Einsteileinrichtung (11) miteinander verbunden sind, b) die Detektoranordnung (9) ausgestaltet ist, bei Erreichen oder Überschreiten des oberen Grenzwertes (SWO) die Einsteileinrichtung (11) zu veranlassen, die von der Signalpegel-Verstärkungseinrichtung erzeugte resultierende Signalverstärkung zu verkleinern, und die Detektoranordnung (9) ausgestaltet ist, bei Erreichen oder Unterschreiten des unteren Grenzwertes (SWU) die Einsteileinrichtung (11) zu veranlassen, die von der Signalpegel- Verstärkungseinrichtung erzeugte resultierende Signalverstärkung zu verkleinern.

Description

Kompensation einer Signal-Dämpfung bei der Übertragung von Sendesignalen eines Mobilfunkgeräts
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren zum Kompensieren einer Signal-Dämpfung bei der Übertragung von Sendesignalen eines Mobilfunkgeräts. Optional betrifft die Erfindung auch die Kompensation einer Signal-Dämpfung bei der Übertragung von Empfangssignalen des Mobilfunkgeräts.
Z.B. aus WO 2007/1 18694 A1 ist es bekannt, ein Mobiltelefon drahtlos über eine
Antennenstruktur an Einrichtungen eines Kraftfahrzeugs anzukoppeln, insbesondere an eine Au ßenantenne des Kraftfahrzeugs. Die Sende- und Empfangssignale des
Mobilfunkgeräts werden über die Au ßenantenne gesendet bzw. empfangen. Dadurch kann die Qualität der Funkverbindung deutlich erhöht werden.
Die Erfindung betrifft insbesondere eine Schaltungsanordnung zum Übertragen von Sende- und Empfangssignalen eines Mobilfunkgeräts (z.B. eines Mobiltelefons, eines Smart-Phones oder eines Notfallsenders), die in Kraftfahrzeugen verwendet wird. Eine Schaltungsanordnung, die insbesondere eine drahtlose Signal-Kopplungseinrichtung wie in WO 2007/1 18694 A1 grundsätzlich beschrieben aufweist, kann jedoch auch stationär, z.B. in Gebäuden, eingesetzt werden, um z.B. über eine Außenantenne an dem Gebäude Signale in einem Mobilfunknetz oder über eine Mobilfunkstrecke zu übertragen und so gegenüber der ausschließlichen Verwendung der Antenne des Mobilfunkgeräts die Übertragungsqualität zu verbessern.
Eine Schaltungsanordnung mit der bereits erwähnten drahtlosen Signal- Kopplungseinrichtung ist der Hauptanwendungsfall der Erfindung. Eine solche
Kopplungseinrichtung erleichtert die Handhabung von Mobilfunkgeräten, da keine Leitungsverbindung (d.h. insbesondere eine Kabelverbindung) zu dem Mobilfunkgerät hergestellt werden muss, um es in Kombination mit der Schaltungsanordnung betreiben zu können. Jedoch auch bei anderen Schaltungsanordnungen zur Übertragung von Sendesignalen von Mobilfunkgeräten, die zusätzlich zu dem Mobilfunkgerät eingesetzt werden, kann es durch die Schaltungsanordnung oder optional damit verbundene zusätzliche Bauteile zu einer zusätzlichen Signal-Dämpfung kommen, die durch die Schaltungsanordnung und optional durch die zusätzlichen Bauteile bewirkt wird. Insbesondere können Hochfrequenzleitungen zur Übertragung der Signale innerhalb der Schaltungsanordnung, Frequenzfilter, Frequenzweichen, Detektoren einen Beitrag zu der zusätzlichen Signaldämpfung bewirken.
Solange die zusätzliche Signaldämpfung zeitlich konstant ist, kann sie auf einfache Weise dadurch kompensiert werden, dass ein Signalverstärker mit entsprechendem, konstantem Verstärkungsfaktor die Signale wieder verstärkt und so die Dämpfung kompensiert. Dabei ist es im Gegensatz zu so genannten Repeatern, auch Umsetzer genannt, nicht erwünscht, den Signalpegel über das Niveau anzuheben, das der Signalpegel unmittelbar an der Sendeantenne des Mobilfunkgeräts (bezüglich der Sendesignale des Geräts) bzw. unmittelbar an der Au ßenantenne (bezüglich der aus dem Mobilfunknetz empfangenen Signale) hat. Dies wäre nachteilig, da in die Abstimmung der Sende- und
Empfangsleistung eingegriffen würde, die zwischen dem Mobilfunkgerät und einer Mobilfunkstation des Mobilfunknetzes oder der Mobilfunkstrecke stattfindet. Entweder würde die Abstimmung erschwert oder beeinträchtigt oder es müsste von der
Schaltungsanordnung selbst eine Abstimmung dieser Leistungen bzw. Signalpegel durch Kommunikation mit dem Mobilfunkgerät und der Mobilfunkstation ausgeführt werden. Dies wäre mit hohem schaltungstechnischem Aufwand verbunden.
Bei der oben erwähnten Art von Schaltungsanordnungen, die in Kombination mit dem jeweiligen Mobilfunkgerät eine je nach Zustand der Kombination unterschiedliche zusätzliche Signal-Dämpfung bewirken, ist das Ziel der möglichst exakten Kompensation der zusätzlichen Signal-Dämpfung nicht mit einer für jeden möglichen Zustand gleichen, konstanten Signalverstärkung erreichbar. Denkbar ist es, die zusätzliche Signal- Dämpfung in jedem der möglichen Zustände der Kombination zu ermitteln und die Signalverstärkung entsprechend einzustellen. Da aber Mobilfunkgeräte wie erwähnt ihre Sendesignale bei variabler Sendeleistung senden, je nach Ergebnis der Abstimmung mit der Mobilfunkstation, ist die Ermittlung der zusätzlichen Signal-Dämpfung nicht möglich oder erfordert wiederum eine Abstimmung mit dem Mobilfunkgerät. Z.B. müsste das Mobilfunkgerät in einem Zeitraum, der der Schaltungsanordnung bekannt ist, ein
Sendesignal mit vorgegebener oder bekannter Sendeleistung senden. Problematisch dabei ist auch, dass sich der Zustand der Kopplung zwischen dem Mobilfunkgerät und der Schaltungsanordnung unvorhergesehen und in unbekannter weise ändern kann, was zu einer Veränderung der zusätzlichen Signal-Dämpfung führt. Z.B. kann das Mobilfunkgerät wie in WO 2007/1 18694 A1 oder in WO 2012/010560 A1 beschrieben, in unterschiedlichen Positionen und Ausrichtungen auf eine Auflagefläche aufgelegt werden, um die Sende- und Empfangsantenne des Mobilfunkgeräts in die Nähe einer Antennenstruktur der Schaltungsanordnung zu bringen, wobei die Antennenstruktur zumindest einen Teil einer drahtlosen Signal-Kopplungseinrichtung bildet. Während des Betriebes des Mobilfunkgeräts werden die Sende- und Empfangssignale
(Hochfrequenzsignale für den Betrieb im Mobilfunknetz) zwischen der Sende- und Empfangsantenne des Mobilfunkgeräts und der Antennenstruktur drahtlos übertragen. Wegen der unterschiedlichen Positionen und Ausrichtungen ist die durch die drahtlose Kopplung bewirkte Signal-Dämpfung unterschiedlich, sodass auch die zusätzliche Signal- Dämpfung insgesamt variiert.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren zum Kompensieren einer Signal-Dämpfung bei der Übertragung von
Sendesignalen eines Mobilfunkgeräts anzugeben, die bei variabler Signal-Dämpfung, die durch die Kombination des Mobilfunkgeräts mit der Schaltungsanordnung bewirkt wird, eine Kompensation der zusätzlichen Signal-Dämpfung zu bewirken, sodass beim Betrieb des Mobilfunkgeräts eine zwischen dem Mobilfunkgerät und einer entfernten
Mobilfunkstation ausgehandelte Einstellung der Signalpegel nicht beeinträchtigt wird.
Es ist eine Erkenntnis der vorliegenden Erfindung, dass sich die Schaltungsanordnung in Kombination mit dem Mobilfunkgerät so wie auch bei anderen Einflussfaktoren bei der Übertragung von Funksignalen in Mobilfunksystemen verhält. Andererseits soll der Einfluss der Schaltungsanordnung aber nicht wie bei manchen anderen Einflussfaktoren (z.B. Hindernissen für die Ausbreitung von Funkwellen) zu einer Störung der
Signalübertragung bis zu einem Abbruch der Funkverbindung führen.
Es soll daher eine Signalverstärkung als zumindest teilweise Kompensation der zusätzlichen Signal-Dämpfung stattfinden, die jedoch die zusätzliche Signaldämpfung im Allgemeinen nicht zu null kompensiert, auch wenn dieser Fall vorkommen kann.
Ein wesentlicher Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die resultierende
Signalverstärkung der Sendesignale in einem definierten, insbesondere vorgegebenen Bereich von Signalpegeln unverändert zu lassen und erst dann zu verändern, wenn Grenzwerte des Bereichs erreicht oder überschritten bzw. unterschritten werden. Durch diese Anpassung wird einerseits erreicht, dass die Abstimmung der Signalpegel zwischen dem Mobilfunkgerät und der Mobilfunkstation nicht beeinträchtigt wird und andererseits Maximalwerte für zulässige Signalpegel nicht oder nicht wesentlich (insbesondere im Rahmen der zulässigen Toleranzen nicht) überschritten werden. Au ßerdem wird erreicht, dass eine Reduktion der Sendeleistung des Mobilfunkgeräts in jedem Fall zu einer Reduktion des Signalpegels bis zum zulässigen Minimalwert des Signalpegels führt, d.h. die Mobilfunkstation und das Mobilfunkgerät auch nahe dem zulässigen Minimalwert die Sendepegel miteinander aushandeln können.
Im Folgenden wird eine konkrete Ausgestaltung beschrieben, bei der die gegebenenfalls erforderliche Anpassung der resultierenden Signalverstärkung durch Einstellung der Signal-Dämpfung einer Dämpfungseinrichtung bewirkt wird. Die oben erwähnten
Grundprinzipien lassen sich jedoch auch in anderer Weise realisieren. Insbesondere kann alternativ oder zusätzlich zu der Einstellung der Signal-Dämpfung unmittelbar die
Signalverstärkung zumindest eines Signalverstärkers eingestellt werden.
Bei Verwendung einer Dämpfungseinrichtung kann die Signalverstärkung eines
Signalverstärkers der Schaltungsanordnung zumindest über einen vorgegebenen
Zeitraum des Betriebes des Mobilfunkgeräts oder während des gesamten
Betriebszeitraums auf einen konstanten Wert eingestellt sein. Dies hat den Vorteil, dass der Signalverstärker auf einfache Weise und kostengünstig hergestellt werden kann. Die resultierende Signalverstärkung ergibt sich dann aus der konstanten Signalverstärkung des Signalverstärkers abzüglich der Signal-Dämpfung einer einstellbaren
Dämpfungseinrichtung. Diese Dämpfungseinrichtung kann innerhalb eines Bereichs von Signal-Dämpfungswerten kontinuierlich einstellbar sein. Bevorzugt wird allerdings eine Dämpfungseinrichtung mit diskreten, vorgegebenen Dämpfungswerten, die einstellbar sind. Z.B. kann durch das Ansteuern von Schaltern ein Dämpfungsglied hinzu- oder abgeschaltet werden. In jedem Fall erleichtert eine Dämpfungseinrichtung mit diskreten, vorgegebenen Dämpfungswerten eine digitale, insbesondere durch MikroController realisierte Steuerung, d.h. Einstellung der Signaldämpfung. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, sowohl die Dämpfung einer Dämpfungseinrichtung als auch die Verstärkung eines Signalverstärkers einzustellen, um die resultierende Signalverstärkung einzustellen.
Unabhängig von der Realisierung der einstellbaren resultierenden Verstärkung wird bei Erreichen oder Überschreiten eines oberen Grenzwertes für den Signalpegel der Mobilfunksignale die resultierende Signalverstärkung verkleinert. Dadurch kann ein Maximalwert für die am Signalausgang der Schaltungsanordnung vorhandenen
Hochfrequenzsignale eingehalten werden.
Eine weitere wesentliche Erkenntnis der Erfindung beruht jedoch darauf, dass auch bei Erreichen oder Unterschreiten eines unteren Grenzwertes des Signalpegels die resultierende Signalverstärkung verkleinert wird. Der Grund hierfür liegt darin, dass (wie oben erwähnt) in einem Signalpegel-Bereich, der im Wesentlichen (mit Ausnahme gegebenenfalls einer Hysterese im Bereich des oberen und des unteren Grenzwertes) zwischen dem unteren und dem oberen Grenzwert des Signalpegels liegt, keine
Veränderung der resultierenden Signalverstärkung ausgeführt wird. Daher kann innerhalb dieses Bereichs ein Mobilfunkbetrieb stattfinden, der aus Sicht des Mobilfunkgeräts und der Mobilfunkstation keine Unterschiede zum Betrieb des Mobilfunkgeräts ohne die Schaltungsanordnung aufweist. Da die momentane zusätzliche Signaldämpfung aber nicht bekannt ist, kann die eingestellte resultierende Signalverstärkung in dem genannten Signalpegelbereich zwischen dem unteren Grenzwert und dem oberen Grenzwert zu groß sein. Versucht das Mobilfunkgerät in einer solchen Betriebssituation den Signalpegel weiter zu reduzieren (z.B. weil Signale mit zu hoher Leistung beim Empfänger der Mobilfunkstation ankommen), dann kann ein Minimalwert des Mobilfunkgeräts oder der Mobilfunkstation für den Sende-Signalpegel bzw. die Sendeleistung schon erreicht worden sein. Ohne die Schaltungsanordnung wäre dies auch nicht erforderlich. Da die resultierende Signalverstärkung der Schaltungsanordnung aber in dem angenommenen Betriebszustand zu groß ist, fordert die Mobilfunkstation z.B. von dem Mobilgerät, den Signalpegel weiter zu reduzieren, obwohl dies von dem Mobilfunkgerät aus gesehen nicht mehr zulässig und möglich ist. Daher wird gemäß der Erfindung bei Erreichen oder Unterschreiten des unteren Grenzwertes für den Signalpegel die resultierende
Signalverstärkung verkleinert. In der bevorzugten Ausführungsform wird dies dadurch erreicht, dass die Signal-Dämpfung der einstellbaren Dämpfungseinrichtung auf einen größeren Wert als zuvor eingestellt wird.
Insbesondere wenn der obere Grenzwert und der untere Grenzwert des Signalpegels entsprechend eingestellt worden sind, kann in allen Betriebssituationen die
Ausgangsleistung der Schaltungsanordnung im gesamten Bereich zwischen ihrem Maximalwert und ihrem Minimalwert eingestellt werden. Die für den Betrieb des
Mobilfunkgeräts geforderte Dynamik wird daher eingehalten. Insbesondere wird Folgendes vorgeschlagen: Eine Schaltungsanordnung zum
Kompensieren einer Signal-Dämpfung bei der Übertragung von Sendesignalen eines Mobilfunkgeräts, wobei die Schaltungsanordnung aufweist:
- eine einstellbare Signalpegel-Verstärkungseinrichtung, die zumindest einen
Signalverstärker zum Verstärken der Sendesignale mit einer von dem
Signalverstärker erzeugten Signal-Verstärkung aufweist,
- eine Einsteileinrichtung zur Einstellung einer von der Signalpegel- Verstärkungseinrichtung erzeugten resultierenden Signalverstärkung,
- eine Detektoranordnung, die ausgestaltet ist zu detektieren, ob ein Signalpegel der Sendesignale des Mobilfunkgeräts einen vorgegebenen oberen Grenzwert erreicht oder überschreitet und ob der Signalpegel einen vorgegebenen unteren Grenzwert erreicht oder unterschreitet,
wobei
a) die Detektoranordnung und die Einsteileinrichtung miteinander verbunden sind, b) die Detektoranordnung ausgestaltet ist, bei Erreichen oder Überschreiten des oberen Grenzwertes die Einsteileinrichtung zu veranlassen, die von der
Signalpegel-Verstärkungseinrichtung erzeugte resultierende Signalverstärkung zu verkleinern, und
c) die Detektoranordnung ausgestaltet ist, bei Erreichen oder Unterschreiten des unteren Grenzwertes die Einsteileinrichtung zu veranlassen, die von der
Signalpegel-Verstärkungseinrichtung erzeugte resultierende Signalverstärkung zu verkleinern.
Ferner wird vorgeschlagen: Ein Verfahren zum Kompensieren einer Signal-Dämpfung bei der Übertragung von Sendesignalen eines Mobilfunkgeräts, wobei:
- die Signale mit einer von einem Signalverstärker erzeugten Signal-Verstärkung verstärkt werden,
- die von einer einstellbaren Signalpegel-Verstärkungseinrichtung, die zumindest den Signalverstärker aufweist, erzeugte resultierende Signalverstärkung abhängig von einem Signalpegel der Sendesignale des Mobilfunkgeräts eingestellt wird,
- detektiert wird, ob der Signalpegel einen vorgegebenen oberen Grenzwert erreicht oder überschreitet und ob der Signalpegel einen vorgegebenen unteren Grenzwert erreicht oder unterschreitet,
wobei a) bei Erreichen oder Überschreiten des oberen Grenzwertes die von der
Signalpegel-Verstärkungseinrichtung erzeugte resultierende Signalverstärkung verkleinert wird, und
b) bei Erreichen oder Unterschreiten des unteren Grenzwertes die von der
Signalpegel-Verstärkungseinrichtung erzeugte resultierende Signalverstärkung verkleinert wird.
Die Signalpegel-Verstärkungseinrichtung weist bevorzugt eine Dämpfungseinrichtung auf. Die resultierende Signalverstärkung ergibt sich dann aus der Signal-Verstärkung des Signalverstärkers abzüglich der Dämpfung der Dämpfungseinrichtung. Insbesondere wird die resultierende Signalverstärkung in diesem Fall vergrößert, indem die von der
Dämpfungseinrichtung erzeugte Signal-Dämpfung verkleinert wird.
Vorzugsweise weist die Schaltungsanordnung zum Kompensieren einer Signal-Dämpfung bei der Übertragung von Sendesignalen eines Mobilfunkgeräts daher auf:
- einen Signalverstärker zum Verstärken der Signale mit einer von dem
Signalverstärker erzeugten Signal-Verstärkung,
- eine Dämpfungseinrichtung, die derart mit dem Signalverstärker kombiniert ist, dass die Signale entsprechend einer resultierenden Verstärkung, die aus der erzeugten Signal-Verstärkung des Signalverstärkers und aus einer von der Dämpfungseinrichtung erzeugten Signal-Dämpfung resultiert, verstärkt werden, wobei die von der Dämpfungseinrichtung erzeugte Signal-Dämpfung einstellbar ist,
- eine Einsteileinrichtung zur Einstellung der von der Dämpfungseinrichtung
erzeugten Signal-Dämpfung,
- eine Detektoranordnung, die ausgestaltet ist zu detektieren, ob ein Signalpegel der Sendesignale des Mobilfunkgeräts einen vorgegebenen oberen Grenzwert erreicht oder überschreitet und ob der Signalpegel einen vorgegebenen unteren Grenzwert erreicht oder unterschreitet,
wobei
a) die Detektoranordnung und die Einsteileinrichtung miteinander verbunden sind, b) die Detektoranordnung ausgestaltet ist, bei Erreichen oder Überschreiten des oberen Grenzwertes die Einsteileinrichtung zu veranlassen, die von der
Dämpfungseinrichtung erzeugte Signal-Dämpfung zu vergrößern, und c) die Detektoranordnung ausgestaltet ist, bei Erreichen oder Unterschreiten des unteren Grenzwertes die Einsteileinrichtung zu veranlassen, die von der
Dämpfungseinrichtung erzeugte Signal-Dämpfung zu vergrößern.
Dem entspricht eine bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens zum Kompensieren einer Signal-Dämpfung bei der Übertragung von Sendesignalen eines Mobilfunkgeräts, wobei:
- die Signale mit einer von einem Signalverstärker erzeugten Signal-Verstärkung verstärkt werden,
- die Signale au ßerdem von einer Dämpfungseinrichtung gedämpft werden, sodass die Signale entsprechend einer resultierenden Verstärkung, die aus der erzeugten Signal-Verstärkung des Signalverstärkers und aus einer von der
Dämpfungseinrichtung erzeugten Signal-Dämpfung resultiert, verstärkt werden,
- die von der Dämpfungseinrichtung erzeugte Signal-Dämpfung abhängig von einem Signalpegel der Sendesignale des Mobilfunkgeräts eingestellt wird,
- detektiert wird, ob der Signalpegel einen vorgegebenen oberen Grenzwert erreicht oder überschreitet und ob der Signalpegel einen vorgegebenen unteren Grenzwert erreicht oder unterschreitet,
wobei
a) bei Erreichen oder Überschreiten des oberen Grenzwertes die von der
Dämpfungseinrichtung erzeugte Signal-Dämpfung vergrößert wird, und
b) bei Erreichen oder Unterschreiten des unteren Grenzwertes die von der
Dämpfungseinrichtung erzeugte Signal-Dämpfung vergrößert wird.
Das Erreichen oder Überschreiten des oberen Grenzwertes für den Signalpegel bzw. das Erreichen oder Unterschreiten des unteren Grenzwertes des Signalpegels kann an verschiedenen Stellen bezüglich des Signalpfades innerhalb der Schaltungsanordnung detektiert werden. Bevorzugt wird, dass die Detektion von Sendesignalen des
Mobilfunkgeräts im Signalpfad zwischen der einstellbaren Dämpfungseinrichtung und dem in Signallaufrichtung nachgeschalteten Signalverstärker stattfindet. In jedem Fall wird es bevorzugt, dass der Signalpegel bei der Detektion von Sendesignalen des
Mobilfunkgeräts in Signallaufrichtung vor dem Signalverstärker detektiert wird.
Wenn über dieselbe Schaltungsanordnung und insbesondere über zumindest Abschnitte derselben Hochfrequenzleitung der Schaltungsanordnung sowohl Sende- als auch Empfangssignale des Mobilfunkgeräts übertragen werden und jeweils eine Kompensation der zusätzlichen Signaldämpfung stattfinden soll, wird es bevorzugt, den Signalpegel lediglich für Sendesignale des Mobilfunkgeräts zu detektieren. In diesem Fall kann angenommen werden, dass die zusätzliche Signaldämpfung für die Sendesignale und die Empfangssignale gleich ist. Daher kann auf Basis des detektierten Signalpegels bzw. der Feststellung, dass der obere Grenzwert erreicht oder überschritten ist oder der untere Grenzwert erreicht oder unterschritten ist, die resultierende Signalverstärkung eingestellt werden, und zwar in gleicher Weise für die Sendesignale und die Empfangssignale. Insbesondere kann sowohl die Übertragung der Sendesignale als auch der
Empfangssignale über denselben Signalpfad der Dämpfungseinrichtung stattfinden.
Vorzugsweise ist die Schaltungsanordnung ausgestaltet, die resultierende
Signalverstärkung der Signalpegel-Verstärkungseinrichtung zu vergrößern, wenn der Signalpegel den oberen Grenzwert wieder unterschritten hat. Insbesondere ist die Schaltungsanordnung ausgestaltet, die resultierende Signalverstärkung im Bereich des oberen Grenzwertes entsprechend einer Hysterese zu vergrößern und zu verkleinern. Somit zeigt die resultierende Signalverstärkung in Abhängigkeit des Signalpegels das Verhalten einer Hysterese, d.h. hängt auch von ihrem vorherigen Zustand ab. Dadurch wird erreicht, dass die resultierende Signalverstärkung in einem Bereich des Signalpegels um den oberen Grenzwert zeitlich stabil bleiben kann, d.h. nicht durch eine Verkleinerung der resultierenden Signalverstärkung den oberen Grenzwert unterschreitet und daher sofort wieder vergrößert wird usw. Bevorzugt wird daher eine Ausgestaltung der
Schaltungsanordnung, bei der der obere Grenzwert ein erster oberer Grenzwert ist und die Schaltungsanordnung ausgestaltet ist, die von der Signalpegel- Verstärkungseinrichtung erzeugte resultierende Signalverstärkung zu vergrößern, wenn die Detektoranordnung detektiert, dass der Signalpegel der Sendesignale des
Mobilfunkgeräts einen zweiten vorgegebenen oberen Grenzwert, der unterhalb des ersten oberen Grenzwertes liegt aber oberhalb des unteren Grenzwertes (oder bei mehreren unteren Grenzwerten oberhalb sämtlicher unterer Grenzwerte) liegt, erreicht oder unterschreitet.
Insbesondere wird die resultierende Signalverstärkung (z. B. schrittweise oder stetig) auf ihren größten einstellbaren Wert eingestellt, vorzugsweise indem die Signal-Dämpfung der Dämpfungseinrichtung auf Ihren kleinsten einstellbaren Wert eingestellt wird, bevor der Signalpegel erstmals oder erstmals wieder den unteren Grenzwert erreicht, nachdem die resultierende Signalverstärkung nach Erreichen oder Überschreiten des oberen Grenzwertes verkleinert wurde.
Der größte einstellbare Wert der resultierenden Signalverstärkung ist derjenige größte Wert, auf den die Einsteileinrichtung die Signalpegel-Verstärkungseinrichtung während des Betriebes des Mobilfunkgeräts einstellen kann. Der kleinste einstellbare Wert der Signal-Dämpfung ist derjenige kleinste Wert, auf den die Einsteileinrichtung die
Dämpfungseinrichtung während des Betriebes des Mobilfunkgeräts einstellen kann. Es ist daher nicht ausgeschlossen, dass die Signalpegel-Verstärkungseinrichtung vor dem Betrieb des Mobilfunkgeräts auf einen Basis-Wert der resultierenden Signalverstärkung eingestellt wird, der kleiner ist als ein anderer möglicher Einstellwert der resultierenden Signalverstärkung der Signalpegel-Verstärkungseinrichtung. Der Basis-Wert wird zum Beispiel eingestellt, damit aus einer zeitlich konstanten Verstärkung des Signalverstärkers und dem Basis-Wert der Dämpfungseinrichtung eine Basis- Verstärkung resultiert, die auf eine erwartete Betriebssituation des Mobilfunkgeräts angepasst ist. Der Basis-Wert wird jedoch während des Betriebes des Mobilfunkgeräts nicht verändert und stellt somit den größten einstellbaren Wert der resultierenden Signalverstärkung bzw. den kleinsten einstellbaren Wert der Signal-Dämpfung dar.
Vorzugsweise ist die Schaltungsanordnung ausgestaltet, die von der Signalpegel- Verstärkungseinrichtung erzeugte resultierende Signalverstärkung zu vergrößern, wenn der Signalpegel den unteren Grenzwert wieder überschritten hat. Insbesondere ist die Schaltungsanordnung ausgestaltet, die resultierende Signalverstärkung im Bereich des unteren Grenzwertes entsprechend einer Hysterese zu vergrößern und zu verkleinern. Somit zeigt die resultierende Signalverstärkung in Abhängigkeit des Signalpegels das Verhalten einer Hysterese, d.h. hängt auch von ihrem vorherigen Zustand ab. Dadurch wird erreicht, dass die resultierende Signalverstärkung in einem Bereich des Signalpegels um den unteren Grenzwert zeitlich stabil bleiben kann, d.h. nicht durch eine Verkleinerung der resultierenden Signalverstärkung den unteren Grenzwert unterschreitet und daher sofort wieder vergrößert wird usw. Bevorzugt wird daher eine Ausgestaltung der
Schaltungsanordnung, bei der der untere Grenzwert ein erster unterer Grenzwert ist und die Schaltungsanordnung ausgestaltet ist, die von der Signalpegel- Verstärkungseinrichtung erzeugte resultierende Signalverstärkung zu vergrößern, wenn die Detektoranordnung detektiert, dass der Signalpegel der Sendesignale des
Mobilfunkgeräts einen zweiten vorgegebenen unteren Grenzwert, der oberhalb des ersten unteren Grenzwertes liegt aber unterhalb des oberen Grenzwertes (oder bei mehreren oberen Grenzwerten unterhalb sämtlicher oberer Grenzwerte) liegt, erreicht oder überschreitet.
Insbesondere wird die resultierende Signalverstärkung (z. B. schrittweise oder stetig) auf ihren größten einstellbaren Wert eingestellt, vorzugsweise indem die Signal-Dämpfung der Dämpfungseinrichtung auf Ihren kleinsten einstellbaren Wert eingestellt wird, bevor der Signalpegel erstmals oder erstmals wieder den oberen Grenzwert erreicht, nachdem die resultierende Signalverstärkung nach Erreichen oder Unterschreiten des unteren Grenzwertes verkleinert wurde.
Üblicherweise ist durch entsprechende Normen vorgegeben, dass der Signalpegel der von einem Mobilfunkgerät gesendeten Sendesignale beim Betrieb des Mobilfunkgeräts in einem Mobilfunknetz innerhalb eines bestimmten Signalpegel-Bereichs liegen muss, das heißt einen Minimalwert erreichen können muss und einen Maximalwert nicht
überschreiten darf. Unter Verwendung dieser Informationen kann die
Schaltungsanordnung konfiguriert werden.
Im Folgenden wird der Begriff einer„zusätzlichen Signal-Dämpfung" gebraucht. Darunter ist diejenige (noch nicht kompensierte) Signal-Dämpfung zu verstehen, mit der die Sendesignale des Mobilfunkgeräts durch die Übertragung der Signale mittels der
Schaltungsanordnung gedämpft werden. Optional sind mit der Schaltungsanordnung weitere Bauteile verbunden, die an der Übertragung der Signale und damit auch an einer Dämpfung der Signale beteiligt sind. In diesem Fall ist die zusätzliche Signal-Dämpfung die Summe der durch die Schaltungsanordnung und die weiteren Bauteile bewirkten Signal-Dämpfung. Die Signal-Dämpfung ist„zusätzlich", weil sie bei einem Betrieb eines Mobilfunkgeräts ohne die Schaltungsanordnung und ohne die optional vorhandenen weiteren Bauteile nicht auftritt. Insbesondere beim Betrieb eines Mobilfunkgeräts innerhalb eines Kraftfahrzeugs wäre aber ohne die Schaltungsanordnung und die optional vorhandenen weiteren Bauteile (insbesondere eine Hochfrequenzleitung zu einer
Außenantenne des Kraftfahrzeugs) mit einer schlechten Übertragungsqualität zu rechnen. Da es sich bei der zusätzlichen Signal-Dämpfung um eine noch nicht kompensierte Dämpfung handelt, gehören die Signalverstärkung und die optionale Signal-Dämpfung der einstellbaren Signalpegel-Verstärkungseinrichtung nicht zu den Anteilen, die die zusätzliche Signal-Dämpfung bewirken. Um eine zusätzliche Signal-Dämpfung, wie sie zum Beispiel bei der Verwendung einer drahtlosen Signal-Kopplungseinrichtung entsteht, zu kompensieren, werden der maximale Wert der zusätzlichen Signal-Dämpfung und der minimale Wert der zusätzlichen Signal- Dämpfung ermittelt und/oder festgelegt. Im Fall der drahtlosen Signal- Kopplungseinrichtung kann zum Beispiel zumindest deren minimaler Beitrag zur zusätzlichen Signal-Dämpfung ermittelt werden. Ihr maximaler Beitrag zur zusätzlichen Signal-Dämpfung ist im Allgemeinen nicht begrenzt. Es gibt jedoch Signal- Kopplungseinrichtungen, bei deren Betrieb sich das gekoppelte Mobilfunkgerät in einem definierten räumlichen Bereich befinden muss, zum Beispiel weil es auf eine begrenzte Auflagefläche der Signal-Kopplungseinrichtung aufgelegt wird. In diesen Fällen kann auch der maximale Beitrag zur zusätzlichen Signal-Dämpfung ermittelt werden. Andernfalls kann der maximale Beitrag festgelegt werden, so dass noch ein hinsichtlich der
Übertragungsqualität brauchbarer Betrieb des Mobilfunkgeräts stattfinden kann.
Im Fall der drahtlosen Signal-Kopplungseinrichtung enthält die zusätzliche Signal- Dämpfung auch Dämpfungsanteile, die auf andere Komponenten der
Schaltungsanordnung und damit verbundene Teile (wie zum Beispiel eine Antenne und eine Hochfrequenzleitung für die Signale) zurückzuführen sind. In der Regel sind diese Dämpfungsanteile jedoch konstant, d.h. sie hängen insbesondere nicht von der Art des Mobilfunkgeräts und der Anordnung des Mobilfunkgeräts relativ zu der
Schaltungsanordnung ab. Bei einer drahtlosen Signal-Kopplungseinrichtung hängt dagegen deren Beitrag zur zusätzlichen Signal-Dämpfung von der Art und Anordnung des Mobilfunkgeräts ab.
Der kleinste während des Betriebes des Mobilfunkgeräts einstellbare Wert der
resultierenden Signalverstärkung der Signalpegel-Verstärkungseinrichtung - im
Folgenden kurz: kleinster einstellbarer Wert der resultierenden Signalverstärkung wird insbesondere so festgelegt und damit vorgegeben, dass er um den Betrag der Differenz zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert der zusätzlichen Signal- Dämpfung unter dem größten einstellbaren Wert der resultierenden Signalverstärkung der Signalpegel-Verstärkungseinrichtung liegt.
Insbesondere in dem Fall, dass die resultierende Signalverstärkung durch die Signal- Dämpfung der Dämpfungseinrichtung eingestellt wird, wird der größte einstellbare Wert der Signal-Dämpfung insbesondere so festgelegt und damit vorgegeben, dass er um die Differenz zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert der zusätzlichen Signal-Dämpfung über dem kleinsten einstellbaren Wert der Signal-Dämpfung der Dämpfungseinrichtung liegt. Ferner wird die während des Betriebes des Mobilfunkgeräts und der Schaltungsanordnung zeitlich konstante Signal-Verstärkung des
Signalverstärkers insbesondere so festgelegt und damit vorgegeben, dass sie dem maximalen Wert der zusätzlichen Signal-Dämpfung entspricht, das heißt die maximale zusätzliche Signal-Dämpfung zu null kompensiert.
Außerdem wird der obere Grenzwert des Signalpegels an der Detektoranordnung bzw. der obere Grenzwert für den detektierten Signalpegel so festgelegt, dass der obere Grenzwert gleich dem Signalpegel ist, der am Signal-Ausgang der Schaltungsanordnung vorhanden ist, wenn die zusätzliche Signal-Dämpfung ihren maximalen Wert hat.
Insbesondere handelt es sich bei dem Signal-Ausgang der Schaltungsanordnung um den Signal-Ausgang, über den Sendesignale des Mobilfunkgeräts in ein Mobilfunknetz ausgesendet werden, zum Beispiel zu einer Basisstation des Mobilfunknetzes.
Der Mobilfunknetz-seitige Signal-Ausgang wird insbesondere durch eine Sendeantenne der Schaltungsanordnung gebildet, wobei die von der Sendeantenne in Kombination mit der Hochfrequenzleitung bewirkte Signal-Dämpfung in der zusätzlichen Signal-Dämpfung berücksichtigt ist, die zu kompensieren ist. Mit der Sendeantenne werden z. B.
Sendesignale des Mobilfunkgeräts zu einer Basisstation eines Mobilfunknetzes gesendet. Üblicher Weise ist die Sendeantenne auch die Empfangsantenne, mit der
Empfangssignale des Mobilfunkgeräts aus dem Mobilfunknetz empfangen werden und von dort über die Hochfrequenzleitung zu dem Mobilfunkgerät übertragen werden.
Ferner wird der untere Grenzwert des Signalpegels an der Detektoranordnung bzw. der untere Grenzwert für den detektierten Signalpegel so festgelegt, dass der untere
Grenzwert gleich dem Signalpegel ist, der abzüglich des Betrages der Differenz zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert der zusätzlichen Signal-Dämpfung am Signal-Ausgang der Schaltungsanordnung vorhanden ist, wenn die zusätzliche Signal- Dämpfung ihren minimalen Wert hat. Mit anderen Worten: der untere Grenzwert des Signalpegels liegt um den Betrag der Differenz zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert der zusätzlichen Signal-Dämpfung über dem Minimalwert des zulässigen Signalpegels für den Betrieb von Mobilfunkgeräten. Im Fall von Sendesignalen gilt dieser zulässige Signalpegel wie oben erwähnt für die Antenne, über die die Sendesignale in das Mobilfunknetz ausgesendet werden. Diese Antenne ist insbesondere Teil der
Schaltungsanordnung.
Wie erwähnt kann die Signalpegel-Verstärkungseinrichtung (insbesondere die
Dämpfungseinrichtung) eine digitale Einrichtung sein, deren resultierende
Signalverstärkung (insbesondere die Signal-Dämpfung) stufenweise durch die
Einsteileinrichtung vergrößert und verkleinert werden kann. Dem entspricht eine
Ausgestaltung des Verfahrens, bei dem die Signalpegel-Verstärkungseinrichtung vorgegebene, diskrete Werte der resultierende Signalverstärkung hat und die
resultierende Signalverstärkung entsprechend von Differenzen der diskreten Werte stufenweise vergrößert und verkleinert wird.
Insbesondere kann die Schaltungsanordnung eine Signal-Kopplungseinrichtung aufweisen, die ausgestaltet ist, Sende-Signale einer Sendeantenne des Mobilfunkgeräts in eine Hochfrequenzleitung zur leitungsgebundenen Übertragung der Sende-Signale einzukoppeln und vorzugsweise auch Empfangs-Signale, die über die
Hochfrequenzleitung zu der Signal-Kopplungseinrichtung übertragen werden, aus der Hochfrequenzleitung auszukoppeln und drahtlos zu einer Empfangsantenne des
Mobilfunkgeräts zu übertragen. Erwähnt wurde bereits, dass die WO 2007/1 18694 A1 Ausführungsbeispiele eine solche Schaltungsanordnung beschreibt. Ein weiteres
Ausführungsbeispiel für eine solche Signal-Kopplungseinrichtung ist aber z.B. ein Halter für ein Mobilfunkgerät, der das Mobilfunkgerät in einer aufrechten Position hält, wobei bei manchen dieser Halter die Position des Mobilfunkgeräts relativ zu dem Halter variieren kann. Selbst wenn die Position nicht variabel ist, können manche dieser Halter nicht nur einen Typ von Mobilfunkgeräten halten, sondern verschiedene Typen. Wenn ein solcher Halter eine drahtlose Signal-Kopplungseinrichtung aufweist, variiert in all diesen Fällen die zusätzliche Signal-Dämpfung, die zu einem wesentlichen Anteil durch die Kombination (Kopplung) des Mobilfunkgeräts über die Signal-Kopplungseinrichtung mit der
Schaltungsanordnung bewirkt wird.
Die Schaltungsanordnung kann eine Sendeantenne (die z. B. eine Sende- und
Empfangsantenne ist und/oder eine Außenantenne eines Kraftfahrzeugs ist) aufweisen, die über die Hochfrequenzleitung mit der Signal-Kopplungseinrichtung verbunden ist und über die beim Betrieb des Mobilfunkgeräts die Sendesignale des Mobilfunkgeräts, die von der Signal-Kopplungseinrichtung in die Hochfrequenzleitung eingekoppelt und mit der resultierenden Verstärkung verstärkt werden, gesendet werden. Zusätzlich kann die Schaltungsanordnung eine Empfangsantenne aufweisen, die über eine
Hochfrequenzleitung mit der Signal-Kopplungseinrichtung verbunden ist und von der beim Betrieb des Mobilfunkgeräts Empfangssignale des Mobilfunkgeräts empfangen werden, die von der Empfangsantenne über die Hochfrequenzleitung zu der Signal- Kopplungseinrichtung übertragen und mit der resultierenden Verstärkung verstärkt von der Signal-Kopplungseinrichtung ausgekoppelt und drahtlos zu der Empfangsantenne des Mobilfunkgeräts übertragen werden. Die Empfangsantenne und die Sendeantenne sind vorzugsweise dieselbe Antenne.
Insbesondere wenn die Antenne der Schaltungsanordnung eine Sende- und
Empfangsantenne ist, kann über eine einzige Hochfrequenzleitung sowohl eine
Übertragung der Sendesignale als auch der Empfangssignale des Mobilfunkgeräts ausgeführt werden. Dies schließt nicht aus, dass in einzelnen Abschnitten des
Signalpfades auch eine getrennte Übertragung der Sendesignale und der
Empfangssignale in separaten Leitungsabschnitten stattfinden kann. Insbesondere sind sowohl der Sendeverstärker als auch ein zusätzlicher Empfangsverstärker zum
Verstärken der Empfangssignale vorhanden, sodass die Leitungsabschnitte der
Verstärker separate Leitungsabschnitte ausschließlich für die Sendesignale bzw. die Empfangssignale sind. Alternativ ist es selbstverständlich möglich, dass die
Schaltungsanordnung einen zwischen Signaleingang und Signalausgang durchgehende Hochfrequenzleitung ausschließlich für Sendesignale aufweist und eine zwischen
Signaleingang und Signalausgang durchgehende Hochfrequenzleitung ausschließlich für Empfangssignale des Mobilfunkgeräts aufweist, wobei die Signaleingänge und
Signalausgänge für die Sende- und Empfangssignale verschieden sind. Bei einer gemeinsamen Hochfrequenzleitung für Sendesignale und Empfangssignale befindet sich z.B. der Signalausgang für die Sendesignale und der Signaleingang für die
Empfangssignale an der Sende- und Empfangsantenne der Schaltungsanordnung, die für die unmittelbare Kommunikation in dem Mobilfunknetz bzw. über die Mobilfunkstrecke dient. Dagegen befinden sich z.B. der Signalausgang für die Empfangssignale und der Signaleingang für die Sendesignale an der drahtlosen Signal-Kopplungseinrichtung, über die die Schaltungsanordnung mit dem Mobilfunkgerät gekoppelt ist. Das Mobilfunkgerät selbst gehört selbstverständlich nicht zu der Schaltungsanordnung. Insbesondere kann die Schaltungsanordnung ausgestaltet sein, in Kombination mit einem Mobilfunkgerät betrieben zu werden, wobei die Mobilfunksignale je nach
Mobilfunkstandard in unterschiedlichen Frequenzbändern liegen können. Allgemeiner formuliert ist die Schaltungsanordnung insbesondere geeignet, bei Signalfrequenzen in unterschiedlichen Hochfrequenzbändern betrieben zu werden. Z.B. ist den verschiedenen bekannten Mobilfunkstandards jeweils zumindest ein Frequenzband zugeordnet. Eine universelle Schaltungsanordnung für den Betrieb in Mitteleuropa muss beispielsweise für Signalfrequenzen in acht verschiedenen Frequenzbändern geeignet sein.
Daher kann die Schaltungsanordnung optional parallele Signalpfade und/oder einzelne Schaltungsbauteile aufweisen, die lediglich für den Betrieb in einem der möglichen Frequenzbänder geeignet sind oder verwendet werden. Entsprechende Gestaltungen von solchen Schaltungsanordnungen sind an sich bekannt. In Bezug auf die Erfindung bedeutet dies, dass mehrere Signalverstärker und/oder einstellbare
Dämpfungseinrichtungen für die verschiedenen Frequenzbänder und/oder die
individuellen Signalpfade vorgesehen sein können. Bevorzugt wird jedoch zumindest für den Signalverstärker, dass er Hochfrequenzsignale nicht nur in einem Frequenzband, sondern mehreren Frequenzbändern verstärkt, d.h. beim Betrieb der
Schaltungsanordnung gemäß verschiedenen Mobilfunkstandards verwendbar ist. Dies bedeutet nicht zwangsläufig, dass derselbe Signalverstärker für alle möglichen
Mobilfunkstandards bzw. Frequenzbänder verwendet wird. Für die einstellbare
Dämpfungseinrichtung gilt ebenfalls vorzugsweise, dass sie für die Dämpfung des Signalpegels von Signalen in verschiedenen Frequenzbändern und/oder gemäß verschiedenen Mobilfunkstandards verwendet wird.
Bei der Verwendung desselben Signalverstärkers für Signale in verschiedenen
Frequenzbändern kann der Verstärkungsfaktor geringfügig von der Frequenz abhängen und daher für die verschiedenen Frequenzbänder variieren. Dies kann beispielsweise dadurch ausgeglichen werden, dass für den Betrieb in einem Frequenzband, in dem die Signalverstärkung des Signalverstärkers größer ist als in einem anderen Frequenzband, ein Dämpfungsglied der einstellbaren Dämpfungseinrichtung permanent eingeschaltet, d.h. wirksam ist. Dieses Dämpfungsglied steht dann während des Betriebes nicht für die Einstellung der Signal-Dämpfung zur Verfügung. Auch kann es zweckmäßig sein, die unterschiedlichen Vorschriften in den verschiedenen Mobilfunkstandards für den maximalen Signalpegel und den minimalen Signalpegel von Sende- und/oder Empfangssignalen dadurch einzuhalten, dass vor oder zu Beginn des Betriebes ein oder mehrere Dämpfungsglieder der einstellbaren Dämpfungseinrichtung eingeschaltet (d.h. wirksam) oder ausgeschaltet (d.h. unwirksam) werden, und zwar für die gesamte
Betriebsdauer gemäß dem jeweiligen Mobilfunkstandard. Auch können einzelne
Dämpfungsglieder der einstellbaren Dämpfungseinrichtung permanent während der gesamten Betriebsdauer gemäß einem bestimmten Mobilfunkstandard ausgeschaltet bleiben, sodass die Differenz zwischen der während des Betriebes größten einstellbaren Signaldämpfung und der kleinsten einstellbaren Signaldämpfung festlegbar ist. Diese Differenz kann in gleicher Weise auch dann auf einen anderen Wert festgelegt werden als zuvor, wenn ein anderes Mobilfunkgerät als zuvor in Kombination mit der
Schaltungsanordnung betrieben wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Schaltungsanordnung mit einer drahtlosen Signal-
Kopplungseinrichtung, einer einstellbaren Dämpfungseinrichtung, einem Signalverstärker, einer Detektionseinrichtung und einer Einsteileinrichtung zur Einstellung der Dämpfungseinrichtung sowie einer Sende- und
Empfangsantenne, wobei die Schaltungsanordnung mit einem Mobilfunkgerät kombiniert ist,
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel für eine Detektionseinrichtung zur Detektion, ob der Signalpegel eines Hochfrequenzsignals einen oberen Grenzwert erreicht oder überschreitet und ob der Signalpegel einen unteren
Grenzwert erreicht oder unterschreitet, wobei die Detektionseinrichtung insbesondere Teil der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung sein kann,
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel für eine Dämpfungseinrichtung mit einer Mehrzahl von Dämpfungsgliedern, die einzeln zuschaltbar und abschaltbar sind, indem jeweils ein parallel zu dem Dämpfungsglied angeordneter Schalter ausgeschaltet oder eingeschaltet wird, wobei die Dämpfungseinrichtung insbesondere Teil der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung sein kann,
Fig. 4 ein Diagramm, bei dem auf der Abszisse Werte der Sendeleistung eines
Mobilfunkgeräts aufgetragen sind und auf der Ordinate parallel in zwei verschiedenen Skalen Werte der Ausgangsleistung am Signalausgang einer Schaltungsanordnung und Werte des Signalpegels des Mobilfunkgeräts an einer Detektionseinrichtung der Schaltungsanordnung aufgetragen sind, wobei ferner in dem Diagramm eine Kurvenschar von parallel zueinander verlaufenden Geraden mit positiver Steigung dargestellt ist, deren Schar Parameter die zusätzliche Signaldämpfung der Schaltungsanordnung in Kombination mit dem Mobilfunkgerät ist,
Fig. 5 ein Diagramm ähnlich wie das Diagramm in Fig. 4 zur Darstellung der
Vergrößerung und Verkleinerung der resultierenden Signalverstärkung bzw. des Signalpegels am Signalausgang der Schaltungsanordnung, bei Unterschreiten des unteren Grenzwertes des Signalpegels und
anschließendem Wieder-Überschreiten des unteren Grenzwertes des Signalpegels,
Fig. 6 ein Diagramm ähnlich dem in Fig. 5, wobei eine Hysterese der
resultierenden Signalverstärkung bzw. des Signalpegels unter Verwendung von zwei unteren Grenzwerten dargestellt ist, und
Fig. 7 eine Realisierung einer Hysterese der resultierenden Signalverstärkung bzw. des Signalpegels unter Verwendung von zwei oberen Grenzwerten.
Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung weist eine drahtlose Signal- Kopplungseinrichtung 3, eine einstellbare Dämpfungseinrichtung 5, einen
Sendesignalverstärker 7 und eine Antenne 13 auf, die in dieser Reihenfolge im Signalpfad für Sendesignal eines Mobilfunkgeräts 1 angeordnet sind. Abschnitte einer
entsprechenden Hochfrequenzleitung der Schaltungsanordnung sind mit den
Bezugszeichen 6 und 6a bezeichnet. Au ßerdem weist die Schaltungsanordnung einen Empfangssignalverstärker 8 auf, der über einen Abschnitt 6b der Hochfrequenzleitung, welcher zu dem Abschnitt 6a der Hochfrequenzleitung antiparallel verläuft, mit der Antenne 13 und der einstellbaren Dämpfungseinrichtung 5 verbunden ist. Ferner sind eine Detektionseinrichtung 9 und eine Einsteileinrichtung 1 1 vorgesehen. Die
Detektionseinrichtung 9 ist in dem Ausführungsbeispiel mit dem Abschnitt 6a der
Hochfrequenzleitung 6 zwischen der einstellbaren Dämpfungseinrichtung 5 und dem Sendesignalverstärker 7 verbunden. Der Signalpegel wird daher bei Sendesignalen des Mobilfunkgeräts 1 detektiert, nachdem die Signale von der Dämpfungseinrichtung 5 gedämpft wurden, aber bevor die Signale von dem Sendesignalverstärker 7 verstärkt werden. Ein Signalausgang der Detektionseinrichtung 9 ist mit einem Signaleingang der
Einsteileinrichtung 1 1 verbunden. Diese ist z.B. eine Steuerung zum Steuern des
Schaltzustandes von Schaltern der einstellbaren Dämpfungseinrichtung 5. Auf ein entsprechendes Ausführungsbeispiel wird noch anhand von Fig. 3 eingegangen.
Die Schaltungsanordnung ist über die drahtlose Signal-Kopplungseinrichtung 3 mit einer Sende- und Empfangsantenne (nicht dargestellt) des Mobilfunkgeräts gekoppelt. Diese Kopplung kann auch als Luftschnittstelle bezeichnet werden. Allerdings können sich zwischen der Antenne des Mobilfunkgeräts 1 und der Signal-Kopplungseinrichtung 3 auch Materialien befinden, die vorzugsweise nicht elektrisch leitend sind.
Aufgrund des Abschnitts 6b mit dem Empfangssignalverstärker 8 kann die
Schaltungsanordnung nicht nur für die Übertragung von Sendesignalen des
Mobilfunkgeräts 1 , sondern auch für die Übertragung von Empfangssignalen aus einem Mobilfunknetz oder von einer Mobilfunkstrecke genutzt werden. Die Empfangssignale werden von der Antenne 13 empfangen, dem Empfangssignalverstärker 8 zugeführt, der sie verstärkt, und dann zu dem für Sende- und Empfangssignale gemeinsamen Abschnitt 6 der Hochfrequenzleitung geleitet. Insgesamt findet eine Detektion des Signalpegels ausschließlich für die Sendesignale statt (wie oben beschrieben).
Modifikationen der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung sind möglich. Z.B. kann die Detektionseinrichtung 9 den Signalpegel in dem Abschnitt der Hochfrequenzleitung 6a zwischen dem Sendesignalverstärker 7 und der Antenne 13 detektieren.
Die durch die Kopplung zwischen Mobilfunkgerät 1 und Kopplungseinrichtung 3 bewirkte Signaldämpfung kann wie oben erwähnt unterschiedliche Werte haben, insbesondere je nach Position und Ausrichtung des Mobilfunkgeräts 1 und je nach Art des Mobilfunkgeräts 1 . Au ßerdem kommt zu der oben definierten "zusätzlichen Signaldämpfung" noch die durch die Schaltungsanordnung bewirkte Signaldämpfung hinzu, die aber in der Regel konstant ist und für die verschiedenen Mobilfunkgerätetypen, die Positionen und die Ausrichtungen gleich ist.
Die Detektionseinrichtung 9 ist über ihren Detektionssignalausgang mit der
Einsteileinrichtung 1 1 verbunden. Insbesondere wenn das Erreichen oder Überschreiten des oberen Grenzwertes oder das Erreichen oder Unterschreiten des unteren
Grenzwertes festgestellt wurde, wird ein entsprechendes Detektionssignal von der Detektionseinrichtung 9 zu der EinStelleinrichtung 1 1 ausgegeben, die die einstellbare Dämpfungseinrichtung 5 dann entsprechend einstellt. Vorzugsweise gibt die
Detektionseinrichtung 9 permanent oder wiederholt, insbesondere zyklisch, ein
Detektionssignal aus, das den jeweiligen Zustand des Signalpegels beschreibt. Die Detektionseinrichtung 9 gibt in besonders bevorzugter Ausgestaltung zwei solche Zustandssignale an die EinStelleinrichtung 1 1 aus. Das eine Zustandssignal enthält die Information, ob der obere Grenzwert erreicht oder überschritten ist (erster Zustand) oder ob der obere Grenzwert nicht erreicht ist (zweiter Zustand des ersten Zustandssignals). Entsprechend hat das zweite Zustandssignal ebenfalls zwei Zustände. Der erste Zustand bedeutet, dass der untere Grenzwert erreicht oder unterschritten ist. Der zweite Zustand bedeutet, dass dies nicht der Fall ist.
Wenn eine Hysterese des Signalpegels erreicht werden soll, kann dies insbesondere durch die Detektionseinrichtung 9 erzielt werden. Wenn z.B. der Signalpegel ansteigt und den oberen Grenzwert erreicht oder überschreitet, kann die Detektionseinrichtung 9 dies (z.B. durch das erste Zustandssignal) an die EinStelleinrichtung 1 1 signalisieren. Dies wird erfindungsgemäß dazu führen, dass die resultierende Verstärkung reduziert wird, insbesondere durch Erhöhung der von der Dämpfungseinrichtung 5 bewirkten
Signaldämpfung. Daher wird der Signalpegel wieder reduziert. Die Detektionseinrichtung 9 kann nun so ausgestaltet sein, dass sie erst dann ein Unterschreiten des oberen Grenzwertes an die EinStelleinrichtung 1 1 signalisiert (beispielsweise durch Änderung des Zustands des ersten Zustandssignals), wenn ein zweiter oberer Grenzwert, der unterhalb des ersten oberen Grenzwertes liegt, erreicht oder unterschritten ist. Ein
Ausführungsbeispiel wird noch anhand von Fig. 7 beschrieben. Entsprechend kann die Hysterese um den unteren Grenzwert realisiert werden.
In Fig. 2 ist eine schematische Schaltungsanordnung für eine Ausführungsform einer Detektionseinrichtung 19 dargestellt.
Insbesondere stellt die Ausgestaltung der Fig. 2 eine Realisierung dar, die oben bei der Beschreibung der Fig. 1 als mögliche Ausgestaltung der Detektionseinrichtung 9 erwähnt wurde. Der zu detektierende Signalpegel liegt an einem Gleichrichter 21 der
Detektionseinrichtung 19 (links in Fig. 2) an. Der Gleichrichter 21 ist mit seinem Ausgang für das gleichgerichtete HF-Signal sowohl mit einem ersten Komparator 23 als auch mit einem zweiten Komparator 25 verbunden. Beide Komparatoren 23, 25 weisen einen weiteren Signaleingang auf, um jeweils ein Referenzsignal Ref 1 bzw. Ref2 zu empfangen. Die Referenzsignale Ref1 und Ref2 entsprechen dem oberen bzw. unteren Grenzwert für den Signalpegel. Erreicht daher der Signalpegel den oberen Grenzwert oder überschreitet diesen, ändert sich das Ausgangssignal am Ausgang des ersten Komparators 23 im Vergleich zu dem Zustand, in dem der Signalpegel unterhalb des oberen Grenzwertes liegt. Insbesondere liegt daher am Ausgang des ersten Komparators 23 das oben erwähnte erste Zustandssignal an. Entsprechend liegt am Ausgang des zweiten
Komparators 25 z.B. das oben erwähnte zweite Zustandssignal an. Das Hysterese- Verhalten kann durch geeignete Ausgestaltung der Komparatoren gegebenenfalls mit zusätzlicher Beschaltung mit weiteren Beschaltungsbauteilen (nicht dargestellt) erzielt werden.
Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Dämpfungseinrichtung 51 , die beispielsweise als Dämpfungseinrichtung 5 in der in Fig. 1 dargestellten
Schaltungsanordnung eingesetzt werden kann, weist eine Mehrzahl von in Reihe zueinander geschalteten Dämpfungsglieder 31 , 33, 35, 37 auf, wobei die Anzahl und Dämpfungswirkung der Dämpfungsglieder bei verschiedenen Ausgestaltungen der Dämpfungseinrichtung variieren kann. Im Ausführungsbeispiel ist ein erstes
Dämpfungsglied 31 dargestellt, das die halbe Dämpfungswirkung des nächstfolgenden Dämpfungsgliedes 33 usw. hat. Daher hat das Dämpfungsglied 31 in dem
Ausführungsbeispiel 1 /8 der Dämpfungswirkung des vierten Dämpfungsglieds 37. Das dritte Dämpfungsglied 35 hat die halbe Dämpfungswirkung des Dämpfungsglieds 37 und die doppelte Dämpfungswirkung des zweiten Dämpfungsglieds 33.
Parallel zu jedem der Dämpfungsglieder 31 -37 ist jeweils eine Bypassleitung angeordnet, in der sich ein dem jeweiligen Dämpfungsglied 31 -37 zugeordneter Schalter 32, 34, 36, 38 befindet. Im eingeschalteten Zustand des jeweiligen Schalters 32-38 ist das zugeordnete Dämpfungsglied unwirksam, da die Bypassleitung durchgeschaltet ist und daher parallel zu dem Dämpfungsglied eine Signalübertragung stattfinden kann, die ungedämpft ist.
Nicht dargestellt in Fig. 3 sind entsprechende Steueranschlüsse der steuerbaren Schalter 32, 34, 36, 38. Über diese Steueranschlüsse können die Schalter von einer
entsprechenden Einsteileinrichtung, z.B. der Einsteileinrichtung 1 1 in Fig. 1 , angesteuert und somit ein- oder ausgeschaltet werden. Es ist somit möglich, die in Fig. 3 dargestellte digitale Dämpfungseinrichtung 51 computerisiert zu steuern und beliebige
Dämpfungswerte in Stufen der Dämpfungswirkung des ersten Dämpfungsglieds 31 (im Folgenden Wert "1 ") bis zum fünfzehnfachen, d.h. bis zum Wert "15", einzustellen.
Außerdem kann der Wert "0" eingestellt werden, wenn sämtliche Schalter 32, 34, 36, 38 geschlossen sind.
Das in Fig. 4 dargestellte Diagramm zeigt auf der Abszisse die Eingangsleistung bzw. den Eingangs-Signalpegel Pin, wobei die Eingangsleistung Pin im Fall der Übertragung von Sendesignalen eines an die Schaltungsanordnung angeschlossenen Mobilfunkgeräts die Sendeleistung der Sendesignale an der Sendeantenne des Mobilfunkgeräts ist. Beim Betrieb des Mobilfunkgeräts in einem Mobilfunknetz ist diese Sendeleistung Pin gemäß den Vorschriften des jeweiligen Mobilfunkstandards durch einen Minimalwert Pmin und durch einen Maximalwert Pmax begrenzt.
In Ordinatenrichtung ist rechts die Ausgangsleistung Pout der Schaltungsanordnung aufgetragen, die an einer Sendeantenne der Schaltungsanordnung entsprechend den Vorschriften des Mobilfunkstandards zwischen dem Minimalwert Pmin und dem
Maximalwert Pmax liegen muss. Links ist in Ordinatenrichtung der Signalpegel bzw. die Signalleistung Pdet an der Detektionseinrichtung aufgetragen. Da die detektierte Leistung Pdet entweder gleich der Ausgangsleistung Pout ist oder sich davon um den konstanten Betrag der Signalverstärkung des Signalverstärkers unterscheidet, können die detektierte Leistung Pdet und die Ausgangsleistung Pout parallel zueinander aufgetragen werden. An der linken Ordinatenachse sind der obere Grenzwert SWO und der untere Grenzwert SWU dargestellt. Der untere Grenzwert SWU liegt oberhalb des Minimalwertes Pmin der Ausgangsleistung Pout.
Bei der Konfiguration der Schaltungsanordnung wird die Information über die minimal mögliche Kopplungsdämpfung zwischen Schaltungsanordnung und Mobilfunkgerät und über die maximal mögliche Kopplungsdämpfung zwischen Mobilfunkgerät und
Schaltungsanordnung verwendet. Im Fall der bevorzugten Ausgestaltung mit der
Dämpfungseinrichtung ist die Differenz zwischen diesen Grenzwerten der
Kopplungsdämpfung gleich der Differenz zwischen der größten einstellbaren
Signaldämpfung der Dämpfungseinrichtung und der kleinsten einstellbaren
Signaldämpfung der Dämpfungseinrichtung. Z.B. beträgt die gesamte zusätzliche Signaldämpfung der Dämpfungseinrichtung, einschließlich der Kopplungsdämpfung, 3 ... 13 dB. In diesem Fall wird der Einstellbereich für die Signaldämpfung der
Dämpfungseinrichtung von 0 ... 10 dB gewählt. Ferner wird die konstante
Signalverstärkung des Signalverstärkers auf den Betrag festgelegt, der dem Maximalwert der zusätzlichen Signaldämpfung entspricht, im Ausführungsbeispiel somit 13 dB. Im Fall einer einstellbaren Signalverstärkung des Sendesignalverstärkers ohne einstellbares Dämpfungsglied wird der Einstellbereich für die Signalverstärkung für den zuvor genannten Fall von 3 ... 13 dB gewählt. Für einen Betrieb gemäß dem Mobilfunkstandard GSM 900 z.B. beträgt der Minimalwert Pmin der Eingangsleistung Pin und der
Ausgangsleistung Pout 5 dBm. Der Maximalwert Pmax der Eingangsleistung Pin und der Ausgangsleistung Pout beträgt 33 dBm. Bei anderen Mobilfunkstandards gelten entsprechend andere Grenzwerte. Bei dem genannten Beispiel des GSM 900 wird der obere Grenzwert SWO für den Signalpegel Pdet auf den Wert gesetzt, der dem
Maximalwert Pmax der Ausgangsleistung Pout entspricht (hier: 20 dBm). Dies gilt selbstverständlich für alle anderen Mobilfunkstandards auch. Der untere Grenzwert für Pdet wird auf den Wert 2 dBm gesetzt, wenn sich der detektierte Signalpegel Pdet um die Signalverstärkung des Signalverstärkers (z.B. 13 dB) von der Ausgangsleistung Pout unterscheidet. Wenn der Signalpegel der Ausgangsleistung gemessen wird, würde der untere Grenzwert SWU auf den Wert 15 dBm gesetzt. Der Minimalwert Pmin für die Ausgangsleistung Pout liegt um den Wert (hier im Beispiel: 10 dB) unter dem unteren Grenzwert SWU, mit dem die Kopplungsdämpfung variieren kann. Dies gewährleistet, dass eine Reduzierung der Eingangsleistung Pin immer zu einer Reduzierung der Ausgangsleistung Pout führt.
In der Darstellung der Fig. 4 und auch der folgenden Fig. 5 und 6 sind die Abszisse und die Ordinaten gleich skaliert, d.h. die Abstände zwischen der Minimalleistung Pmin und der Maximalleistung Pmax sind auf beiden Achsen gleich groß. Daher verlaufen in dem Diagramm Geraden mit der Steigung 1 unter einem Winkel von 45° gegen die Abszisse und Ordinate. Es sind mehrere solche Linien eingezeichnet. In dem Ordinatenbereich zwischen dem unteren Grenzwert SWU und dem oberen Grenzwert SWO können einige dieser Kennlinien durchgehend verlaufen, ohne dass die Grenzen des Minimalwertes Pmin oder des Maximalwertes Pmax entweder auf der Abszisse oder auf der Ordinate überschritten werden. Es gibt jedoch auch einige dieser Kennlinien, die unterhalb des unteren Grenzwertes SWU verlaufen und bei Verlängerung nach oben rechts den Maximalwert Pmax für die Eingangsleistung Pin überschreiten würden, bevor der obere Grenzwert SWO erreicht ist. Für eine dieser Kennlinien ist dieses Verhalten durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Da dieses Verhalten nicht zulässig ist, ist eine Anpassung der resultierenden Signalverstärkung, insbesondere der Signaldämpfung der
Dämpfungseinrichtung, erforderlich.
Entsprechendes gilt für einige Kennlinien, die zwar zwischen dem unteren Grenzwert SWU und dem oberen Grenzwert SWO durchgehen, ohne den durch den Minimalwert Pmin und durch den Maximalwert Pmax begrenzten Bereich auf der Abszisse oder der Ordinate zu verlassen. Diese Kennlinien erreichen aber den oberen Grenzwert SWO und würden bei weiter ansteigender Eingangsleistung Pin den Grenzwert übersteigen, d.h. der Maximalwert Pmax der Ausgangsleistung Pout würde überschritten. Auch dieses
Verhalten ist für eine Kennlinie durch eine gestrichelte Linie dargestellt.
Der Parameter der verschiedenen Kennlinien ist die zusätzliche Signaldämpfung, die es zu kompensieren gilt. Je weiter oben links die Kennlinie verläuft, desto kleiner ist die zusätzliche Signaldämpfung der Schaltungsanordnung einschließlich der
Kopplungsdämpfung. Von den dargestellten Kennlinien entspricht die am weitesten links oben gelegene Kennlinie dem kleinsten möglichen Wert der zusätzlichen
Signaldämpfung. Die am weitesten unten rechts gelegene Kennlinie entspricht dem größten Wert der zusätzlichen Signaldämpfung. Es ist eine Kennlinie eingezeichnet, entlang der der Wert der Eingangsleistung gleich dem Wert der Ausgangsleistung Pout ist, d.h. die Signaldämpfung der Dämpfungseinrichtung ist z.B. 0 und die
Signalverstärkung des Signalverstärkers gleicht bei maximaler zusätzlicher
Signaldämpfung diese aus oder es herrscht eine andere zusätzliche Signaldämpfung und die Dämpfungseinrichtung ist auf einen Wert mit einer größeren Signaldämpfung eingestellt. Dieses Beispiel veranschaulicht, dass sich die Kennlinien au ßer am Rand des Kennlinienfeldes nicht eindeutig durch die zusätzliche Signaldämpfung oder den eingestellten Wert der resultierenden Signalverstärkung kennzeichnen lassen. Diese Kenntnis ist aber auch nicht erforderlich, da in der erfindungsgemäßen Weise lediglich bei Erreichen oder Überschreiten des oberen Grenzwertes und bei Erreichen oder
Unterschreiten des unteren Grenzwertes die resultierende Signalverstärkung reduziert wird. Dadurch findet ein Versatz in vertikaler Richtung (in Ordinatenrichtung) von einer Kennlinie zu einer parallelen Kennlinie statt. Ein solcher Versatz ist im Bereich des oberen Grenzwertes SWO und des unteren Grenzwertes SWU durch verschiedene Pfeile dargestellt. Im Bereich des unteren Grenzwertes SWU ist auch ein Versatz nach oben dargestellt, denn die resultierende Signalverstärkung soll möglichst nahe an dem
Grenzwert auch wieder erhöht werden, damit das Mobilfunkgerät und die
Mobilfunkstation die Signalpegel über einen größeren Bereich von Pegelwerten möglichst ungestört miteinander aushandeln können und damit bei Erreichen des oberen
Grenzwertes SWO wieder eine Reduktion der resultierenden Verstärkung möglich ist bzw. eine Erhöhung der Signaldämpfung. Auch um den oberen Grenzwert SWO könnten Pfeile nach oben dargestellt werden, um die entsprechenden Maßnahmen zur erneuten
Erhöhung der resultierenden Signalverstärkung darzustellen, wenn der Signalpegel der Eingangsleistung Pin wieder abnimmt.
An dem oberen Grenzwert SWO sind mehrere kurze Pfeile nach unten dargestellt, deren Spitzen an kurzen Abschnitten von weiteren Kennlinien enden, die sich bis zum oberen Grenzwert SWO erstrecken. Dadurch wird angedeutet, dass die resultierende
Signalverstärkung in mehreren kleinen Stufen reduziert werden kann. Dies führt zu einem besonders stabilen Verhalten des Ausgangssignals mit der Ausgangsleistung Pout in Abhängigkeit der Eingangsleistung Pin.
Ein entsprechendes Verhalten kann auch an dem unteren Grenzwert SWU erzeugt werden. Die längeren Pfeile in Fig. 4 um den unteren Grenzwert SWU deuten aber an, dass auch lediglich mit einer Stufe der Änderung der resultierenden Signalverstärkung gearbeitet werden kann.
In Fig. 5 ist eine Vergrößerung und Verkleinerung der resultierenden Signalverstärkung um den unteren Grenzwert SWU herum dargestellt. Z.B. kann sich die Eingangsleistung Pin reduzieren, wobei der Zustand der Schaltungsanordnung z.B. durch die zweite dargestellte Kennlinie (von oben links gesehen) beschrieben wird. Durch die Reduzierung der Eingangsleistung Pin verändert sich der Zustand daher entsprechend dem von rechts oben nach links unten verlaufenden Pfeil, bis der untere Grenzwert SWU erreicht ist. Diese Kennlinie könnte nicht bis zum Minimalwert Pmin der Ausgangsleistung Pout verlängert werden, ohne den Minimalwert Pmin der Eingangsleistung Pin zu
unterschreiten. Wenn das Mobilfunkgerät daher seine Sendeleistung so verringert, dass entlang dieser Kennlinie die Eingangsleistung auf Pmin reduziert wird, wird das Minimum Pmin der Ausgangsleistung Pout erreicht und eine weitere Reduktion der Sendeleistung des Mobilfunkgeräts könnte nicht zu einer noch geringeren Ausgangsleistung Pout führen. Dies ist aber für den Betrieb von Mobilfunkgeräten nicht zulässig. Daher wird die resultierende Signalverstärkung bereits bei Erreichen des unteren Grenzwertes SWU verringert, und zwar z. B. um einen einzigen Schritt, sodass die Ausgangsleistung Pout auf ihren Minimalwert Pmin reduziert wird. Wenn die Eingangsleistung wieder ansteigt, wird der Zustand durch den nach rechts oben weisenden Pfeil in Fig. 5 beschrieben, der an dem unteren Grenzwert SWU endet. Wenn die Eingangsleistung Pin wieder so weit angestiegen ist, dass die Ausgangsleistung den unteren Grenzwert SWU erreicht hat, wird die Verringerung der zusätzlichen Signalverstärkung wieder rückgängig gemacht und es findet ein Versatz in vertikaler Richtung entlang dem nach oben weisenden Pfeil statt, der an dem unteren Grenzwert SWU beginnt.
Eine konkrete Realisierung einer Hysterese um den unteren Grenzwert, die
entsprechender Weise auch um den oberen Grenzwert SWO herum ausgeführt werden könnte, wird nun anhand von Fig. 6 beschrieben. Es existiert ein zweiter unterer
Grenzwert SWU2, der oberhalb des ersten unteren Grenzwertes SWU1 liegt, jedoch im Vergleich zu der Differenz zwischen oberem Grenzwert SWO und erstem unteren Grenzwert SWU1 nahe bei dem ersten unteren Grenzwert SWU1 liegt. "Nahe" bedeutet nicht nur in Bezug auf das Ausführungsbeispiel von Fig. 6 insbesondere, dass die beiden unteren Grenzwerte SWU oder im entsprechenden Fall die beiden oberen Grenzwerte SWO um eine Pegeldifferenz voneinander entfernt liegen, die kleiner ist als 1/10 der Pegeldifferenz zwischen dem oberen Grenzwert oder dem ersten oberen Grenzwert und dem unteren Grenzwert oder dem ersten unteren Grenzwert, vorzugsweise sogar kleiner als 1/20 oder besonders bevorzugt kleiner als 1 /50. Alternativ oder zusätzlich bedeutet „nahe" insbesondere, dass die beiden oberen Grenzwerte und/oder die beiden unteren Grenzwerte um höchstens 4 dB, vorzugsweise um höchstens 3 dB und besonders bevorzugt um höchstens 2 dB auseinander liegen.
Durch die zwei unteren Grenzwerte SWU1 und SWU2 ist die bereits anhand von Fig. 5 beschriebene Hysterese leicht modifiziert. Wenn sich die Eingangsleistung Pin reduziert, entsprechend dem Verhalten gemäß dem von rechts oben nach links unten weisenden Pfeil und der erste untere Grenzwert SWU1 erreicht ist, wird die resultierende
Signalverstärkung reduziert, wie der vertikal nach unten weisende Pfeil darstellt. Wenn sich die Eingangsleistung Pin wieder vergrößert und den Bereich der unteren Grenzwerte SWU1 , SWU2 erreicht, wird aber die resultierende Signalverstärkung erst dann wieder vergrößert, wenn der zweite, höher gelegene untere Grenzwert SWU2 erreicht ist.
Dadurch kann vermieden werden, dass bereits bei Erreichen des niedriger gelegenen, ersten unteren Grenzwertes SWU1 aufgrund von ansteigender Eingangsleistung Pin wieder die resultierende Signalverstärkung stufenartig erhöht wird, die Eingangsleistung Pin unmittelbar danach aber wieder deutlich abfällt und daher die Erhöhung der resultierenden Signalverstärkung noch nicht nötig gewesen wäre.
Das Konzept der zwei verschiedenen Grenzwerte, das in dem Beispiel von Fig. 6 erläutert wurde, ist insbesondere dann von besonderem Vorteil, wenn die Erhöhung oder
Erniedrigung der resultierenden Signalverstärkung als Anpassung um einen geringeren Betrag als in Fig. 6 dargestellt ausgeführt wird. Liegt der Betrag der Veränderung der resultierenden Signalverstärkung näher bei dem Betrag der Differenz zwischen dem zweiten und dem ersten Grenzwert (z.B. SWU2 - SWU1 ), dann führt das Konzept der zwei Grenzwerte zu einem deutlich stabileren Verhalten als wenn lediglich ein unterer oder oberer Grenzwert vorhanden wäre.
Aus den Fig. 4 bis 6 geht hervor, dass in allen Zuständen, die durch Kennlinien repräsentiert werden, welche sich unterhalb des unteren Grenzwertes SWU bis zum Minimalwert Pmin der Eingangsleistung Pin erstrecken, vorzugsweise eine Erhöhung der resultierenden Signalverstärkung stattfindet, wenn die Eingangsleistung Pin sich erhöht und daher der untere Grenzwert SWU von unten erreicht wird. Dabei ist diese Erhöhung vorzugsweise so groß, dass eine Kennlinie erreicht wird, auf der der Maximalwert Pmax der Eingangsleistung Pin nicht unterhalb des oberen Grenzwerts SWO erreicht wird. Dies hat den Vorteil, dass keine weiteren Anpassungen der resultierenden Signalverstärkung bei weiter ansteigender Eingangsleistung Pin erforderlich ist, bis der obere Grenzwert SWO erreicht ist.
Wie auch in den Fig. 4 bis Fig. 6 ist in dem Diagramm der Fig. 7 die Eingangsleistung Pin in Richtung der Abszisse aufgetragen, während die Ausgangsleistung Pout und der Signalpegel Pdet in Ordinatenrichtung aufgetragen sind. Die links in der Figur diagonal von links unten nach rechts oben verlaufende Linie mit einem Doppelpfeil stellt eine der Linien dar, die bereits in Fig. 4 bis Fig. 6 dargestellt sind und die im zulässigen Bereich der Werte für die Eingangsleistung Pin, der Ausgangsleistung Pout und des Signalpegels Pdet liegen. Steigt der Signalpegel Pdet z.B. während des Betriebs des Mobilfunkgeräts an (z.B. weil sich das Mobilfunkgerät von der Basisstation entfernt und daher mit höherer Sendeleistung sendet), erreicht der Signalpegel Pdet den ersten oberen Grenzwert SW01 . Mit weiter zunehmender Eingangsleistung Pin wird die resultierende Signalverstärkung um eine Stufe DP (z. B. um 1 dB) reduziert. Steigt die Eingangsleistung Pin weiter an, wird die Vorgehensweise wiederholt: Immer dann, wenn der Signalpegel Pdet wieder den ersten oberen Grenzwert SW01 erreicht, wird der Signalpegel Pdet und somit auch die Ausgangsleistung Pout um die Stufe DP reduziert.
Fällt z.B. nach fünf solchen stufenweisen Reduzierungen der resultierenden
Signalverstärkung die Eingangsleistung Pin wieder, wird auch die Ausgangsleistung Pout reduziert wie es die rechts in Fig. 7 dargestellte, von rechts oben nach links unten verlaufende Linie mit einem Pfeil zeigt. Es wird der zweite obere Grenzwert SW02 erreicht. Dies löst eine Vergrößerung der resultierenden Signalverstärkung aus, wobei der Signalpegel Pdet wieder um die Stufe DP (z. B. um 1 dB) erhöht wird. Bei weiterem Absinken des Signalpegels Pdet wird diese stufenweise Erhöhung der resultierenden Signalverstärkung jeweils mit Erreichen des zweiten unteren Grenzwertes SW02 wiederholt. Schließlich wird wieder die links in Fig. 7 dargestellte von rechts oben nach links unten verlaufende Kennlinie erreicht. Nun kann die stufenweise Erhöhung der resultierenden Signalverstärkung beendet werden und die Anordnung befindet sich wieder in dem Zustand vor dem Erreichen des ersten oberen Grenzwertes SW01 .
Diese Vorgehensweise ist von Vorteil, da auf diese Weise verhindert werden kann, dass sich durch die Erhöhung der zusätzlichen Dämpfung (insbesondere aufgrund einer Erhöhung der Kopplungsdämpfung der oben genannten Kopplungseinrichtung bei einem Verrutschen des Mobilfunkgeräts) eine Situation ergibt, in der die zusätzliche Dämpfung hoch ist und das Mobilfunkgerät versucht, die Sendeleistung zu erhöhen (etwa weil sich das Mobilfunkgerät wieder von seiner Basisstation entfernt). Wenn in einer solchen Situation die resultierende Signalverstärkung noch niedrig ist, kann der erste obere Grenzwertes SW01 unter Umständen nicht erreicht werden, d.h. die maximal mögliche Ausgangsleistung wird nicht erreicht. Im Kennlinienfeld der Fig. 4 wird dieser Zustand durch die gestrichelte Kennlinie rechts in Fig. 4 dargestellt.
Allgemein wird es daher bevorzugt, dass nach einem Erreichen des ersten oberen Grenzwertes SW01 aufgrund eines steigenden Signalpegels Pdet und Reduzierung der resultierenden Signalverstärkung (insbesondere durch Erhöhung der Dämpfung) sowie anschließendem Absinken des Signalpegels Pdet bis zum zweiten oberen Grenzwert SW02 die resultierende Signalverstärkung wieder (insbesondere stufenweise) so weit erhöht wird, dass sie wieder den Wert hat, den sie vor dem Erreichen des ersten oberen Grenzwertes SW01 hatte, bevor der Signalpegel Pdet wieder unter den zweiten oberen Grenzwert SW02 fällt. Optional kann die resultierende Signalverstärkung sogar noch weiter erhöht werden, bevor dass der Signalpegel Pdet wieder unter den zweiten oberen Grenzwert SW02 fällt.

Claims

Patentansprüche
1 . Schaltungsanordnung zum Kompensieren einer Signal-Dämpfung bei der
Übertragung von Sendesignalen eines Mobilfunkgeräts (1 ), wobei die
Schaltungsanordnung aufweist:
- eine einstellbare Signalpegel-Verstärkungseinrichtung, die zumindest einen Signalverstärker (7) zum Verstärken der Sendesignale mit einer von dem Signalverstärker (7) erzeugten Signal-Verstärkung aufweist,
- eine Einsteileinrichtung (1 1 ) zur Einstellung einer von der Signalpegel- Verstärkungseinrichtung erzeugten resultierenden Signalverstärkung,
- eine Detektoranordnung (9), die ausgestaltet ist zu detektieren, ob ein
Signalpegel der Sendesignale des Mobilfunkgeräts (1 ) einen vorgegebenen oberen Grenzwert (SWO) erreicht oder überschreitet und ob der Signalpegel einen vorgegebenen unteren Grenzwert (SWU) erreicht oder unterschreitet, wobei
a) die Detektoranordnung (9) und die Einsteileinrichtung (1 1 ) miteinander
verbunden sind,
b) die Detektoranordnung (9) ausgestaltet ist, bei Erreichen oder Überschreiten des oberen Grenzwertes (SWO) die Einsteileinrichtung (1 1 ) zu veranlassen, die von der Signalpegel-Verstärkungseinrichtung erzeugte resultierende Signalverstärkung zu verkleinern, und
c) die Detektoranordnung (9) ausgestaltet ist, bei Erreichen oder Unterschreiten des unteren Grenzwertes (SWU) die Einsteileinrichtung (1 1 ) zu veranlassen, die von der Signalpegel-Verstärkungseinrichtung erzeugte resultierende Signalverstärkung zu verkleinern.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 , mit einer Dämpfungseinrichtung (5), die derart mit dem Signalverstärker (7) kombiniert ist, dass die Sendesignale entsprechend der resultierenden Verstärkung, die aus der erzeugten Signal- Verstärkung des Signalverstärkers (7) und aus einer von der
Dämpfungseinrichtung (5) erzeugten Signal-Dämpfung resultiert, verstärkt werden, wobei die von der Dämpfungseinrichtung (5) erzeugte Signal-Dämpfung von der Einsteileinrichtung (1 1 ) einstellbar ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, wobei die Signal-Verstärkung des Signalverstärkers (7) konstant ist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Dämpfungseinrichtung (5) eine digitale Dämpfungseinrichtung (5) ist, deren Signal-Dämpfung stufenweise durch die Einsteileinrichtung (1 1 ) vergrößert und verkleinert werden kann.
5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der obere
Grenzwert (SWO) ein erster oberer Grenzwert ist und die Schaltungsanordnung ausgestaltet ist, die von der Signalpegel-Verstärkungseinrichtung erzeugte resultierende Verstärkung zu vergrößern, wenn die Detektoranordnung (9) detektiert, dass der Signalpegel der Sendesignale des Mobilfunkgeräts (1 ) einen zweiten vorgegebenen oberen Grenzwert, der unterhalb des ersten oberen Grenzwertes (SWO) liegt aber oberhalb des unteren Grenzwertes (SWU) liegt, erreicht oder unterschreitet.
6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der untere
Grenzwert (SWU) ein erster unterer Grenzwert (SWU1 ) ist und die
Schaltungsanordnung ausgestaltet ist, die von der Signalpegel- Verstärkungseinrichtung erzeugte resultierende Verstärkung zu vergrößern, wenn die Detektoranordnung (9) detektiert, dass der Signalpegel der Sendesignale des Mobilfunkgeräts (1 ) einen zweiten vorgegebenen unteren Grenzwert (SWU2), der oberhalb des ersten unteren Grenzwertes (SWU1 ) liegt aber unterhalb des oberen Grenzwertes (SWO) liegt, erreicht oder überschreitet.
7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die
Schaltungsanordnung eine Signal-Kopplungseinrichtung (3) aufweist, die ausgestaltet ist, Funk-Sendesignale einer Sendeantenne des Mobilfunkgeräts (1 ) zu empfangen und in eine Hochfrequenzleitung zur leitungsgebundenen
Übertragung der Sendesignale einzukoppeln.
8. Verfahren zum Kompensieren einer Signal-Dämpfung bei der Übertragung von Sendesignalen eines Mobilfunkgeräts (1 ), wobei:
- die Sendesignale mit einer von einem Signalverstärker (7) erzeugten Signal- Verstärkung verstärkt werden, - eine von einer einstellbaren Signalpegel-Verstärkungseinrichtung, die zumindest den Signalverstärker (7) aufweist, erzeugte resultierende
Signalverstärkung abhängig von einem Signalpegel der Sendesignale des Mobilfunkgeräts eingestellt wird,
- detektiert wird, ob der Signalpegel einen vorgegebenen oberen Grenzwert (SWO) erreicht oder überschreitet und ob der Signalpegel einen
vorgegebenen unteren Grenzwert (SWU) erreicht oder unterschreitet, wobei
a) bei Erreichen oder Überschreiten des oberen Grenzwertes (SWO) die von der Signalpegel-Verstärkungseinrichtung erzeugte resultierende Signalverstärkung verkleinert wird, und
b) bei Erreichen oder Unterschreiten des unteren Grenzwertes (SWU) die von der Signalpegel-Verstärkungseinrichtung erzeugte resultierende Signalverstärkung verkleinert wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Sendesignale außerdem von einer
Dämpfungseinrichtung (5) gedämpft werden, sodass die Sendesignale
entsprechend der resultierenden Verstärkung, die aus der erzeugten Signal- Verstärkung des Signalverstärkers (7) und aus einer von der
Dämpfungseinrichtung (5) erzeugten Signal-Dämpfung resultiert, verstärkt werden, und wobei die von der Dämpfungseinrichtung (5) erzeugte Signal-Dämpfung abhängig von dem Signalpegel der Sendesignale des Mobilfunkgeräts (1 ) eingestellt wird,
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Signal-Verstärkung des Verstärkers
konstant gehalten wird.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Dämpfungseinrichtung (5)
vorgegebene, diskrete Werte der Signal-Dämpfung hat und die Signal-Dämpfung entsprechend von Differenzen der diskreten Werte stufenweise vergrößert und verkleinert wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 1 1 , wobei der obere Grenzwert ein erster oberer Grenzwert ist und die von der Signalpegel-Verstärkungseinrichtung erzeugte resultierende Signalverstärkung vergrößert wird, wenn detektiert wird, dass der Signalpegel der Sendesignale des Mobilfunkgeräts (1 ) einen zweiten vorgegebenen oberen Grenzwert (SWO), der unterhalb des ersten oberen Grenzwertes (SWO) liegt aber oberhalb des unteren Grenzwertes (SWU) liegt, erreicht oder unterschreitet.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei der untere Grenzwert ein erster unterer Grenzwert ist und die von der Signalpegel-Verstärkungseinrichtung erzeugte resultierende Signalverstärkung vergrößert wird, wenn detektiert wird, dass der Signalpegel der Sendesignale des Mobilfunkgeräts (1 ) einen zweiten vorgegebenen unteren Grenzwert (SWU2), der oberhalb des ersten unteren Grenzwertes (SWU1 ) liegt aber unterhalb des oberen Grenzwertes (SWO) liegt, erreicht oder überschreitet.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei die Sendesignale einer Sendeantenne des Mobilfunkgeräts (1 ) als Funksignale von einer Signal- Kopplungseinrichtung (3) empfangen und in eine Hochfrequenzleitung zur leitungsgebundenen Übertragung der Sendesignale eingekoppelt werden und wobei eine Signal-Dämpfung aufgrund der Einkopplung der Funksignale durch die Signalpegel-Verstärkungseinrichtung kompensiert wird.
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