WO2017032654A1

WO2017032654A1 - Bewertung und/oder auslegung von mehrantennensystemen

Info

Publication number: WO2017032654A1
Application number: PCT/EP2016/069466
Authority: WO
Inventors: Levent-Yusuf EKIZ
Original assignee: Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
Priority date: 2015-08-21
Filing date: 2016-08-17
Publication date: 2017-03-02
Also published as: US10236926B2; US20180175899A1; DE102015215993A1; CN107850636B; CN107850636A

Abstract

In einem Verfahren zum Ermitteln der Performanz zumindest einer Antenne eines Systems mit einer Mehrzahl von Antennen (512, 514, 518, 520, 521), werden folgende Schritte ausgeführt: - Teilen eines Empfangsbereichs (100) und/oder eines Sendebereichs (100) zumindest einer Antenne (102) in eine Mehrzahl räumlicher Sektoren (104-118); - Ermitteln zumindest eines Wertes eines Performanzparameters (522, 524, 526, 528, 530, 532), der eine Antennenperformanz anzeigt, für zumindest einen räumlichen Sektor der Mehrzahl räumlicher Sektoren; und - Ermitteln zumindest eines statistischen Wertes (550-556) aus den Werten des zumindest einen Performanzparameters.

Description

Bewertung und/oder Auslegung von Mehrantennensystemen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bewerten und/oder Auslegen von Mehrantennensystemen, insbesondere Mehrantennensystemen, die bei einem Kraftfahrzeug verwendet werden. Die vorliegende Erfindung erlaubt eine vereinfachte und verbesserte Bewertung sowie Auslegung von Antennensystemen mit mehreren Antennen.

Derzeitige und zukünftige Funkstandards, beispielsweise LTE, 5G und IEEE

802.1 1 p, verwenden Systeme mit verteilten Antennen. Bis jetzt gibt es keine geeigneten Verfahren zum Bewerten und zum Auslegen solcher Systeme mit mehreren Antennen.

Insbesondere bei einer Anwendung bei einem Kraftfahrzeug muss sichergestellt werden, dass sicherheitskritischer Information von einem Bereich vor dem

Kraftfahrzeug und/oder hinter dem Kraftfahrzeug sicher empfangen werden kann. Ferner muss sichergestellt werden, dass zum Erzielen von hohen

Übertragungsraten, beispielsweise für Multimediadaten, ein gleichzeitiges Senden und Empfangen über mehrere Antennen (MIMO; Multiple Import Multiple Output) sichergestellt ist. Die US 6,266,528 B1 offenbart die Verwendung statistischer Verfahren zum Ermitteln defekter Antennen in einer Antennenanordnung.

Die Erfindung stellt sich zur Aufgabe, ein verbessertes Verfahren zum Bewerten und/oder Auslegen von Systemen mit mehreren Antennen anzugeben.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 10 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beanspruchen bevorzugte Ausführungsformen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Ermitteln der Performanz zumindest einer Antenne eines Systems mit einer Mehrzahl von Antennen umfasst den Schritt des Teilen eines Empfangsbereichs und/oder eines Sendebereich der Antenne in eine Mehrzahl räumlichen Sektoren, nachfolgend Sektoren, das Ermitteln zumindest eines Wertes eines Performanzparameters, der eine Antennen Performanz anzeigt, für zumindest einen Sektor der Mehrzahl Sektoren und das Ermitteln eines statistischen Wertes aus den Werten des zumindest einen Performanzparameters. Dadurch können Sektoren einer Antenne ausgewählt werden, die für die Beurteilung und/oder Auslegung des Antennensystems besonders relevant sind. Durch das Reduzieren der komplexen Charakteristika von Performanzparametern einer Antenne auf statistische Werte sind Antennen eines Systems mit mehreren Antennen einfacher vergleichbar und folglich können Antennensysteme einfacher verglichen und/oder ausgelegt werden. Das Verfahren kann in einem Computer implementiert sein und von einem Computer ausgeführt werden.

Der Empfangsbereich und/oder der Sendebereich der Antenne kann zumindest eine Teilkugel sein. Falls die Antenne in alle Richtungen abgestrahlt und/oder Signale aus allen Raumrichtungen empfangen, kann der Empfangsbereich und/oder der

Sendebereich eine Kugel sein. Falls die Antenne nicht in allen Raumrichtungen abgestrahlt und/oder Signale aus allen Raumrichtungen empfangen kann, ist der Empfangsbereich und/oder der Sendebereich eine Teilkugel. Der Sektor kann ein Flächenelement der Teilkugel sein. Der Performanzparameter wird in einer Mehrzahl Raumrichtungen, die von dem Sektor umfasst werden, ermittelt.

Der statistische Wert kann beispielsweise ein Maximalwert, ein Minimalwert, ein Mittelwert, ein arithmetischer Mittelwert, ein geometrischer Mittelwert, ein

quadratischer Mittelwert, eine Steuerung, eine Varianz, eine Standardabweichung, eine mittlere Abweichung oder dergleichen des in einer Mehrzahl Raumrichtungen ermittelten Performanzparameters sein.

Der Performanzparameter kann den Richtfaktor, den Antennengewinn, die

Direktivität, den Wirkungsgrad oder dergleichen aufweisen.

Das Verfahren umfasst ferner den Schritt des Kombinierens des zumindest einen statistischen Wertes eines Sektors einer Mehrzahl von Antennen eines

Antennensystems zu einem kombinierten Wert auf. Dadurch kann das gesamte

Antennensystem beurteilt und/oder ausgelegt werden. Der Erfinder der vorliegenden Erfindung schlägt vor, zuerst jede Antenne einzelnen zu beurteilen und/oder auszulegen. Anschließend kann ein System mit mehreren solchen Antennen beurteilt und/oder ausgelegt werden. Dadurch kann die Komplexität zum Beurteilen und/oder Auslegen von Antennensystemen reduziert werden und die Entwicklungszeit reduziert werden.

Der Schritt des Kombinierens des zumindest einen statistischen Wertes eines Sektors einer Mehrzahl von Antennen eines Antennensystems zu einem

kombinierten Wert kann zumindest einen der folgenden Schritte aufweisen. Es kann der Maximalwert eines statistischen Wertes eines Sektors einer Mehrzahl von Antennen ermittelt werden. Es kann der Minimalwert eines statistischen Wertes eines Sektors einer Mehrzahl von Antennen ermittelt werden. Es kann ein beliebiger Mittelwert eines statistischen Wertes eines Sektors einer Mehrzahl von Antennen ermittelt werden. Es kann der arithmetischer Mittelwert eines statistischen Wertes eines Sektors einer Mehrzahl von Antennen ermittelt werden. Es kann der

geometrischer Mittelwert eines statistischen Wertes eines Sektors einer Mehrzahl von Antennen ermittelt werden. Es kann der quadratischen Mittelwertes eines statistischen Wertes eines Sektors einer Mehrzahl von Antennen ermittelt werden. Es kann eine beliebige Streuung eines statistischen Wertes eines Sektors einer

Mehrzahl von Antennen ermittelt werden. Es kann eine beliebige Varianz eines statistischen Wertes eines Sektors einer Mehrzahl von Antennen ermittelt werden. Der Schritt des Kombinierens des statistischen Wertes eines Sektors kann in

Abhängigkeit des Performanzparameters, den der statistische Wert repräsentiert, erfolgen.

Das Verfahren kann den Schritt des Ermitteins optimierter Orte und/oder der erforderlichen Anzahl von Antennen in Abhängigkeit des zumindest einen

kombinierten Wertes umfassen. Dieser Schritt kann interaktiv und/oder iterativ ausgeführt werden, indem beispielsweise verschiedene Typen von Antennen und/oder eine unterschiedliche Anzahl von Antennen verwendet werden und/oder die Antennen an unterschiedlichen Orten angeordnet werden. Der Performanzparameter und/oder der statistische Wert und/oder der kombinierte Wert und/oder der Sektor können in Abhängigkeit einer Anwendung zur Übertragung eines Signals ausgewählt werden. Für eine Sicherheits-Anwendung bei einem Kraftfahrzeug ist beispielsweise der nach vorne und/oder der nach hinten gerichtete Sektor einer Antennenanordnung wichtig, damit eine Kommunikation von

Kraftfahrzeugen zu Kraftfahrzeug sichergestellt werden kann. Bei Anwendungen, die eine hohe Bandbreite erfordern, ist die Direktivität und Entkopplung von Kanälen, die über unterschiedliche Antennen mittels MIMO empfangen werden, wichtig.

Kraftfahrzeuge im Sinne dieser Patentanmeldung umfassen unter anderem

Landfahrzeuge, Personenkraftwagen, Lastkraftwagen und motorisierte Zweiräder.

Die Mehrzahl Antennen kann an einem Kraftfahrzeug angeordnet sein, wobei eine Antenne an einer A-Säule, einer B-Säule, einer C-Säule, einem vorderen Stoßfänger, einen hinteren Stoßfänger, einem Dach, einem Kofferraumdeckel, einer Leuchte im vorderen Bereich des Kraftfahrzeuges, einer Leuchte im hinteren Bereich des

Kraftfahrzeuges, einem Außenspiegel, einem Kofferraumdeckel, an einer Scheibe, insbesondere einem oberen Bereich eine Frontscheibe, und/oder einem beliebigen mit einem nicht metallischen Material verkleideten Bereich angeordnet sein kann. Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogrammprodukt, das, wenn es in einen Speicher eines Computers mit einem Prozessor geladen ist und insbesondere auf dem Prozessor ausgeführt wird, das zuvor beschriebene Verfahren ausführt.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert, die Ausführungsformen der Erfindung zeigen, wobei die Figuren dem besseren

Verständnis dienen und nicht einschränkend auszulegen sind, wobei:

Figur 1 eine Antenne in einer Teilraumkugel zeigt;

Figur 2 ein Diagramm des Antennengewinn über ein Mehrzahl Segmente der

Raumkugel zeigt;

Figur 3 ausgewählte statistische Werte des Antennengewinns in einem Segment zeigt;

Figuren 4a-4h beispielhaft den Antennengewinn von unterschiedlichen

Antennentypen und davon hergeleitete statistische Werte zeigen; Figur 5 eine Antennenanordnung an einem Kraftfahrzeug und den jeweiligen

Antennengewinn zeigt;

Figuren 6a-6e eine statistische Auswertung der Antennengewinne der am

Kraftfahrzeug angeordneten Antennen zeigen; Figur 7 die Antennenanordnung am Kraftfahrzeug und die Direktivität in Abhängigkeit des Segmentes zeigt; und

Figuren 8a und 8b eine segmentabhängige Betrachtung eines statistischen

Parameters in einer Mehrzahlsegmenten zeigen.

Figur 1 zeigt eine Antenne 102, die in einer Raumkugel 100 dargestellt ist. Die Raumkugel wird in eine Mehrzahl räumlicher Segmente (Sektoren) aufgeteilt, die durch die Flächenelemente 104-1 18 beispielhaft dargestellt sind. In Azimuthrichtung sind die Flächenelemente 104, 106, 108 als räumliche Segmente, nachfolgend Segmente dargestellt. In Elevationsrichtung sind die Segmente 104, 1 10, 1 1 6 und die Segmente 106, 1 12, 1 18 dargestellt. Erfindungsgemäß werden für jedes der Segmente 104-1 18

Antennenperformanzparameter der Antenne 102 ermittelt und daraus statistische Werte abgeleitet. Der Antennenperformanzparameter kann beispielsweise den Richtfaktor, die Direktivität, den Wirkungsgrad, den Antennengewinn oder

dergleichen pro Segment umfassen. Den Richtfaktor, die Direktivität, der Wirkungsgrad und/oder der Antennengewinn können an einem Frequenzpunkt über eine Mehrzahl Raumrichtungen betrachtet werden, da sie von der Raumrichtung abhängen. Der statistische Wert kann einen Maximalwert, einen Minimalwert, einen Mittelwert, einen arithmetischen Mittelwert, einen geometrischen Mittelwert, einen quadratischen Mittelwert, eine Streuung, eine Varianz, eine Standardabweichung, eine mittlere Abweichung oder dergleichen dieser beispielhaften Antennenperformanzparameters in einer Mehrzahl

Raumrichtungen aufweisen, die das Segment umfasst.

Die Fehlanpassung und die Entkopplung einer Antenne sind nicht von der

Raumrichtung abhängig, können aber innerhalb eines Frequenzbandes variieren. Diese Parameter werden an einer Mehrzahl Frequenzpunkte innerhalb eines

Frequenzbandes ermittelt. Der statistische Wert kann einen Maximalwert, einen Minimalwert, einen Mittelwert, einen arithmetischen Mittelwert, einen geometrischen Mittelwert, einen quadratischen Mittelwert, eine Streuung, eine Varianz, eine

Standardabweichung, eine mittlere Abweichung oder dergleichen dieser

exemplarischen Antennenperformanzparameters über eine Mehrzahl

Frequenzpunkten innerhalb eines Frequenzbandes umfassen.

Figur 2 zeigt den Antennengewinn der Antenne 102 im Segment 106 über den Azimuthwinkel. Ferner sind mit gestrichelten Linien die Grenzen der drei Sektoren 104, 106 und 108 eingezeichnet. Zur Vereinfachung der Darstellung und der

Erläuterung der Erfindung wird der Antennengewinn in Figur 2 lediglich in

Abhängigkeit des Azimuthwinkels gezeigt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wird die Abhängigkeit vom Elevationswinkel vernachlässigt. Der in Figur 2 dargestellte Antennengewinn G ist in einer Kurve 202 mit zwei Maxima und einem lokalen

Minimum dargestellt. Bei hohen Azimuthwinkeln läuft der Antennengewinn mehr oder weniger asymptotisch Richtung gegen null aus.

In Figur 3 sind statistischer Werte gezeigt, die entlang einer Achse aufgetragen sind. Die statistischen Werte wurden für das Segment 106 aus dem Antennengewinn G als Antennenperformanzparameter ermittelt. Mit dem Bezugszeichen 302 ist ein Mittelwert angezeigt. Mit den Bezugszeichen 308 wird ein Minimalwert angezeigt. Mit dem Bezugszeichen 304 wird ein Mittelwert minus einer Streuung, in diesem Fall -2 x Standardabweichung gezeigt. Mit dem Bezugszeichen 306 wird der Mittelwert plus einer Streuung, in diesem Fall +2 x Standardabweichung gezeigt.

Es wird auf Figuren 4a-4d Bezug genommen, die einen

Antennenperformanzparameter und dessen statistischer Werte von zwei Antennen zeigen.

Figur 4a zeigt den Verlauf des Antennengewinns G mit der Kurve 404. Im

betrachteten Segment 106 weist die Kurve 404 zwei Maxima und ein lokales

Minimum auf. In Figur 4b ist der Maximalwert mit dem Bezugszeichen 408 angezeigt und der Minimalwert mit dem Bezugszeichen 406 gezeigt. Ferner werden im ersten Segment 106 auch die Direktivität D erfasst. Zur Vereinfachung der Darstellung werden in Figur 4c lediglich der Maximalwert der Direktivitat 418 und der Minimalwert der Direktivitat 41 6 dargestellt.

Figur 4d zeigt den Antennengewinn eines zweiten Antennentyps in den drei

Segmenten 104, 106, 108, der mit der Kurve 410 dargestellt ist. Der Antennengewinn weist ein lokales Maximum auf und fällt parabelförmig ab und verbleibt dann auf einem niedrigen Niveau. In Figur 4e ist der Maximalwert mit dem Bezugszeichen 414 gezeigt und der Minimalwert mit dem Bezugszeichen 412 gezeigt. Ferner wird in Figur 4f der Maximalwert der Antennendirektivität des zweiten Antennentyps mit dem Bezugszeichen 422 gezeigt und mit dem Bezugszeichen 424 der Minimalwert der Antennendirektivität gezeigt.

In Figur 4g werden die statistischen Parameters des ersten Antennensystems und des zweiten Antennensystems gezeigt. Das Bezugszeichen 414 zeigt das Maxima des Antennengewinn des zweiten Antennensystems, das Bezugszeichen 408 zeigt den Maximalwert des Antennengewinns des ersten Antennensystems, das

Bezugszeichen 406 zeigt den Minimalwert des Antennengewinns des ersten

Antennensystems und das Bezugszeichen 412 zeigt den Minimalwert des

Antennengewinns des zweiten Antennensystems. Die gestrichelte Linie in Figur 4g zeigt den Schwellenwert für einen minimalen erforderlichen Antennengewinn für das Segment 106, für das die statistischen Parameter 406-414 ermittelt wurden. Es befinden sich alle Maximalwerte des Antennengewinns der beiden Antennen über dem Schwellenwert. Ferner befindet sich zumindest ein Minimalwert 406 über dem mit der gestrichelten Linie eingezeichneten Schwellenwert. Folglich ist das System mit der ersten Antenne und der zweiten Antenne geeignet, die Anforderungen an den Antennengewinn zu erfüllen. Falls das Segment 106 bei einem Kraftfahrzeug nach vorne gerichtet ist, kann das in Figuren 4a-4f betrachtete Antennensystem für eine Kommunikation von Kraftfahrzeug zu Kraftfahrzeug verwendet werden,

beispielsweise um Warnnachrichten zu übermitteln, als Beispiel für eine erste

Anwendung.

In Figur 4h wird das in Figuren 4a-4f betrachtete Antennensystem für eine zweite Anwendung betrachtet, bei der beispielsweise hohe Datenraten erzielt werden sollen, um Multimediadaten zu übertragen. In diesem Fall ist die Direktivität zwischen unterschiedlichen Antennen wesentlich. In Figur 4h ist der Maximalwert 422 der Direktivität des zweiten Antennensystems, der Minimalwert 420 der Direktivität des zweiten Antennensystems, der Maximalwert 418 der Direktivität des ersten

Antennensystems und der Minimalwert 416 der Antennendirektivität der ersten Antenne jeweils im Segment 106 gezeigt. Der Minimalwert 41 6 der Direktivität des ersten Antennensystems befindet sich unterhalb eines mit der gestrichelten Linie eingetragenen Schwellenwertes. Folglich wäre das in Figuren 4a-4f betrachtete Antennensystems nicht für eine Kommunikation mit MIMO geeignet, da sich ein Minimalwert 41 6 der Antennendirektivität unter dem Schwellenwert befindet. Das in Figuren 4a-4f betrachtete Antennensystems könnte jedoch für eine Kommunikation mit MIMO geeignet sein, falls andere Segmente eine höhere Antennendirektivität bieten und/oder Steuerungen auf der Übertragungsstrecke, beispielsweise durch ein Gebäude oder dergleichen, auftreten, so dass die Signale unter einem weiteren Winkelspektrum empfangen oder gesendet werden können.

Es wird auf Figur 5 Bezug genommen, die eine Mehrzahl Antennen 512, 514, 51 6, 518, 520, 521 an einem Kraftfahrzeug 500 zeigt. Die erste Antenne 512 ist am vorderen Stoßfänger angeordnet. Die zweite Antenne 514 ist im linken Außenspiegel 510 angeordnet. Die dritte Antenne 516 ist im rechten Außenspiegel 508 angeordnet. Die vierte Antenne 518 ist zwischen Dachhimmel und der Windschutzscheibe angeordnet. Die fünfte Antenne 521 ist auf dem Dach angeordnet. Die sechste Antenne 520 ist im Dachspoiler angeordnet.

Die erste Antenne 512 hat den im Diagramm 522 dargestellten Antennengewinn über den Azimuthwinkel. Die zweite Antenne 514 hat den mit der Kurve 526 dargestellten Antennengewinn über den Azimuthwinkel. Die dritte Antenne 51 6 hat den mit der Kurve 524 gezeigten Antennengewinn über den Azimuthwinkel. Die vierte Antenne 518 hat den mit Kurve 528 gezeigten Antennengewinn über den Azimuthwinkel. Die fünfte Antenne 521 hat den mit Kurve 530 gezeigten Antennengewinn über den Azimuthwinkel. Die sechste Antenne hat den gemäß Kurve 532 gezeigten

Antennengewinn über den Azimuthwinkel.

In den Figuren 6a-6e wird als erste Anwendung eine Kommunikation von einem Kraftfahrzeug 500 zu einem anderen Kraftfahrzeug betrachtet, um

Gefahrenmeldungen auszutauschen. Dazu wird lediglich ein nach vorne gerichtetes Segment der Raumkugel 100 betrachtet, das zwischen den gestrichelten Linien in den Kurven 522, 524,526, 528, 530, 532 angeordnet ist. Aus Kurve 530 ist ersichtlich, dass die fünfte Antenne 512 hauptsächlich Signale aus der seitlichen Richtung empfängt bzw. in diese sendet. Aus der Kurve 532 ist ersichtlich, dass die sechste Antenne 520 hauptsächlich Signale nach hinten sendet und/oder von dort empfängt. Daher werden die fünfte Antenne 521 und sechste Antenne 520 nicht für die nach vorne gerichtete Kommunikation betrachtet.

Figur 6a stellt den Maximalwert 552 und den Minimalwert 550 des Antennengewinns der ersten Antenne in der Kurve 522 dar. Figur 6b stellt den maximalen

Antennengewinn 556 und den minimalen Antennengewinn 554 der vierten Antenne 518 der Kurve 528 dar. Figuren 6c und 6d stellen den maximalen Antennengewinn 558, 564 und den minimalen Antennengewinn 560, 562 der zweiten Antenne 514 in Kurve 526 und der dritten Antenne 516 in Kurve 524 dar. In Figur 6e ist ein

Schwellenwert für einen Antennengewinn eingezeichnet, den das dargestellte Antennensystem in dem nach vorne gerichteten Segment erreichen muss. Sämtliche Maximalwerte 552, 556, 558, 564 befinden sich über dem Schwellenwert. Ferner befindet sich der Minimalwert 550 der ersten Antenne 512 über dem Schwellenwert. Folglich ist das in Figur 5 gezeigte Antennensystems für eine Kommunikation von Kraftfahrzeug zu Kraftfahrzeug geeignet, um Warnmeldungen auszutauschen, die typischerweise von vorne von einem vorausfahrenden Kraftfahrzeug empfangen werden.

Es wird auf Figur 7 Bezug genommen, die das Kraftfahrzeug 500 mit den Antennen 512, 514, 51 6, 518, 520, 521 zeigt. In Figur 7 sind mit den Diagrammen 702, 704, 706, 708, 710, 712 statistische Parameter, nämlich die Direktivität, in drei Segmenten dargestellt. Das Segment links der gestrichelten Linie in den Diagrammen 702, 704, 706, 708, 710, 712 stellt ein erstes Segment dar. Das zweite Segment befindet sich in den vorgenannten Diagrammen 702-712 zwischen den gestrichelten Linien. Das dritte Segment befindet sich in den Diagrammen 702-712 links der beiden

gestrichelten Linien.

Die in Figur 7 betrachtete Anwendung ist eine Anwendung, die eine hohe

Datenübertragungsrate und somit eine Antennendirektivität für MIMO erfordert.

Daten mit einer hohen Datenrate werden üblicherweise von Basisstationen von einem Kraftfahrzeug 500 empfangen, wobei sie aufgrund der Entfernung zwischen der Basisstation und dem Kraftfahrzeug an Objekten gestreut und reflektiert werden.

Das Diagramm 702 zeigt den Mittelwert 714 der Direktivität der ersten Antenne 512 im ersten Segment, im zweiten Segment und dem dritten Segment. Das Diagramm 704 zeigt den Mittelwert der Direktivität 71 6 im ersten Segment und im dritten

Segment und den Mittelwert der Direktivität 718 im zweiten Segment der dritten Antenne 514. Das Diagramm 706 zeigt den Mittelwert der Direktivität 720 im ersten Segment und im dritten Segment und den Mittelwert der Direktivität 722 im zweiten Segment der dritten Antenne 51 6. Das Diagramm 708 zeigt den Mittelwert der Direktivität 724 im ersten Segment und im dritten Segment und den Mittelwert der Direktivität 726 im zweiten Segment der vierten Antenne 518. Das Diagramm 710 zeigt den Mittelwert der Direktivität 728 der fünften Antenne 521 im ersten Segment, im zweiten Segment und im dritten Segment. Das Diagramm 712 zeigt den Mittelwert der Direktivität 730 im ersten Segment und im dritten Segment und den Mittelwert der Direktivität 732 im zweiten Segment der sechsten Antenne 520.

Es wird auf Figur 8a Bezug genommen, die die Mittelwerte 714, 718, 722, 726, 728, 732 der Direktivität zeigen. Ein Schwellenwert für eine mindestens einzuhaltende Direktivität des Antennensystems ist mit der gestrichelten Linie angezeigt. Die in Figur 8a angezeigten Mittelwerte betreffen das nach vorne gerichtete zweite

Segment. Der Mittelwert 714 der ersten Antenne 512 befindet sich unterhalb des Schwellenwertes. Der Mittelwert 718 des zweiten Segmentes der zweiten Antenne 514, der Mittelwert 722 im zweiten Segment der dritten Antenne 51 6, der Mittelwert 726 im zweiten Segment der vierten Antenne 518 und der Mittelwert 728 der

Direktivität im zweiten Segment der fünften Antenne 721 und der Mittelwert 732 der Direktivität im zweiten Segment der sechsten Antenne 520 befinden sich über dem Schwellenwert. Somit kann davon ausgegangen werden, dass im zweiten Segment zumindest fünf Antennen 514, 516, 518, 520, 521 für MIMO zur Verfügung stehen. Zur Beurteilung der Kommunikation mittels MIMO wird bei dieser vereinfachten und exemplarischen Ausführungsform zur Erläuterung lediglich der Mittelwert der

Direktivität verwendet, da Signale aufgrund der Streuung an Objekten,

beispielsweise Gebäuden unter einem vergleichsweise breiten Winkelspektrum auf die Antenne treffen. Es wird auf Figur 8b Bezug genommen, die die Mittelwerte 714, 71 6, 720, 724, 728, 730 der Direktivität im ersten und im dritten Segment zeigt, die nach rechts bzw. nach links gerichtet sind. Der Mittelwert der Direktivität der ersten Antenne 512 und der Mittelwert der Direktivität der vierten Antenne 518 befinden sich im ersten und im dritten Segment unterhalb des mit der gestrichelten Linie dargestellten

Schwellenwertes. Im ersten und im dritten Segment befinden sich der Mittelwert der Direktivität 716 der zweiten Antenne 514, der Mittelwert 720 der Direktivität der dritten Antenne 51 6, der Mittelwert 728 der Direktivität der fünften Antenne 521 und der Mittelwert 730 der Direktivität der sechsten Antenne 520 über dem mit der gestrichelten Linie eingezeichneten Schwellenwert. Folglich stehen im ersten und im dritten Segment zumindest vier Antennen für eine Kommunikation mit MIMO zur Verfügung. Folglich ist das in Figur 7 gezeigte Antennensystem auch für MIMO geeignet.

Wenn davon ausgegangen werden kann, dass die Signale mit einer großen Streuung empfangen werden bzw. gesendet werden können, muss die Direktivität des in Figur 7 gezeigten Antennensystems nicht für drei Segmente getrennt betrachtet werden. Dann können alle Mittelwerte der drei Segmente mit einem Schwellenwert verglichen werden.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren, das erlaubt, Systeme mit mehreren Antennen auf einfache Weise zu beurteilen und auszulegen. Dazu wird der von den Antennen erfasste Bereich des Raumes in räumliche Sektoren bzw. räumliche Segmente aufgeteilt. Für jeden Sektor werden statistische Parameter ermittelt. Der Vergleich der Antennen und der Antennensysteme erfolgt mittels der statistischen Parameter. Dadurch kann die Komplexität des Vergleichs deutlich reduziert werden.

Claims

Patentansprüche

1 . Verfahren zum Ermitteln der Performanz zumindest einer Antenne eines

Systems mit einer Mehrzahl von Antennen (512, 514, 518, 520, 521 ), mit folgenden Schritten:

- Teilen eines Empfangsbereichs (100) und/oder eines Sendebereichs (100) zumindest einer Antenne (102) in eine Mehrzahl räumlicher Sektoren (104- 1 18);

- Ermitteln zumindest eines Wertes eines Performanzparameters (522, 524, 526, 528, 530, 532), der eine Antennenperformanz anzeigt, für zumindest einen räumlichen Sektor der Mehrzahl räumlicher Sektoren; und

- Ermitteln zumindest eines statistischen Wertes (550-556) aus den Werten des zumindest einen Performanzparameters.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass

- der Empfangsbereich und/oder der Sendebereich der Antenne zumindest eine Teilkugel (100) ist; und/oder

- der räumliche Sektor (104-1 18) ein Flächenelement der Teilkugel ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der

statistische Wert zumindest eines von Folgendem ist:

- ein Maximalwert;

- ein Minimalwert;

- ein Mittelwert;

- ein arithmetischer Mittelwert;

- ein geometrischer Mittelwert;

- ein quadratischer Mittelwert;

- eine Streuung;

- eine Varianz;

- eine Standardabweichung;

- eine mittlere Abweichung.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Performanzparameter (522-532) zumindest einen der folgenden

Parameter umfasst:

- den Richtfaktor;

- den Antennengewinn;

- die Direktivität

- den Wirkungsgrad.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch

folgenden Schritt: - Kombinieren des zumindest einen statistischen Wertes eines räumlichen Sektors einer Mehrzahl von Antennen eines Antennensystems zu einem kombinierten Wert.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Kombinierens des zumindest einen statistischen Wertes eines räumlichen Sektors (104-1 18) einer Mehrzahl von Antennen (512-521 ) eines

Antennensystems zu einem kombinierten Wert zumindest einen der folgenden Schritte aufweist:

- Ermitteln des Maximalwertes eines statistischen Wertes eines räumlichen Sektors einer Mehrzahl von Antennen;

- Ermitteln des Minimalwertes eines statistischen Wertes eines räumlichen Sektors einer Mehrzahl von Antennen;

- Ermitteln eines beliebigen Mittelwertes eines statistischen Wertes eines räumlichen Sektors einer Mehrzahl von Antennen;

- Ermitteln des arithmetischen Mittelwertes eines statistischen Wertes eines räumlichen Sektors einer Mehrzahl von Antennen;

- Ermitteln des geometrischen Mittelwertes eines statistischen Wertes eines räumlichen Sektors einer Mehrzahl von Antennen;

- Ermitteln des quadratischen Mittelwertes eines statistischen Wertes eines räumlichen Sektors einer Mehrzahl von Antennen;

- Ermitteln einer beliebigen Streuung eines statistischen Wertes eines

räumlichen Sektors einer Mehrzahl von Antennen;

- Ermitteln einer Varianz eines statistischen Wertes eines räumlichen

Sektors einer Mehrzahl von Antennen.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, gekennzeichnet durch

folgenden Schritt:

- Ermitteln optimierter Orte und/oder der erforderlichen Anzahl von

Antennen in Abhängigkeit des zumindest einen kombinierten Wert.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Performanzparameter und/oder der statistische Wert und/oder der kombinierte Wert und/oder der räumliche Sektor in Abhängigkeit einer Anwendung zur Übertragung eines Signals ausgewählt werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl Antennen an einem Kraftfahrzeug angeordnet ist, wobei zumindest eine Antenne an einem der folgenden Orte angeordnet ist:

- einer A-Säule;

- einer B-Säule;

- einer C-Säule;

- einem vorderer Stoßfänger;

- einem hinterer Stoßfänger; einem Dach (502);

einem Kofferraumdeckel;

einer Leuchte im vorderen Bereich des Kraftfahrzeuges;

einer Leuchte im hinteren Bereich des Kraftfahrzeuges;

einem Außenspiegel (508, 510);

einem Kofferraumdeckel ;

einem Spoiler;

einer Scheibe (504);

einem beliebigen mit einem nicht-metallischen Material verkleideten Bereich.

10. Computerprogrammprodukt, das, wenn es in einen Speicher eines Computers mit einem Prozessor geladen ist und ausgeführt wird, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausführt.