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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verstärkung von Signalen in einer
bidirektionalen Funkübertragungsstrecke,
die einen Empfangspfad mit einer Verstärkereinrichtung aufweist, dem
ein von einer Antenne empfangenes Antennensignal zuführbar ist,
sowie ein Verfahren, bei dem ein von einer Antenne empfangenes Antennensignal
in einer Verstärkereinrichtung
eines Empfangspfades einer Vorrichtung verstärkt und das daraus resultierende
Empfangssignal mindestens einem Endgerät zugeleitet wird, jeweils
insbesondere für
Mobilfunk-Telematik-Systeme.
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Eine
derartige Vorrichtung sowie ein derartiges Verfahren sind bekannt.
Funk übertragungsstrecken
bestehen prinzipiell aus einer Signalquelle, dem Sender, einem Übertragungsmedium,
einer Antenne und einem Signaldetektor, dem Empfänger, wobei bei Mobilfunkdiensten
sowohl ein Sende- als auch ein Empfangsbetrieb stattfindet, also
eine bidirektionale Signalrichtung auftritt. Insbesondere im automotiven
Bereich, hier insbesondere bei Telematiksystemen, werden Signale
unterschiedlicher Funkdienste gleichzeitig verarbeitet und zum Teil
miteinander verknüpft.
Diese im empfangenen Antennensignal enthaltenen Signale der einzelnen
Funkdienste werden über
eine Kette hintereinander geschalteter Einzelkomponenten dem jeweiligen
Endgeräten
zugeführt, wobei
Filter, Duplexer, Koppler, Relais und deren jeweilige Zuleitungen
zum Einsatz kommen. Diese passiven Komponenten bedämpfen dabei
in nachteiliger Art und Weise das Nutzsignal, wodurch die Reichweite
innerhalb einer Funkzelle durch diese Bedämpfung stark eingeschränkt wird.
Es ist daher oft – insbesondere
in komplexen Telematik-Systemen mit einer großen Anzahl passiver Komponenten – erforderlich,
das empfangene Antennensignal durch aktive Schaltungen (Verstärker) zu
verstärken,
um den durch die passiven Komponenten hervorgerufenen Pegelverlust
zu kompensieren. Bei bidirektional übertragenen Signalen, also
bei einem Sende- und Empfangsbetrieb (Duplex) der Vorrichtung, ist
es bei den bekannten Vorrichtungen daher erforderlich, diese als
Voll-Duplex-Vorrichtungen auszubilden, wobei aber jeweils das Signal
im Sendepfad als auch im Empfangspfad um den gleichen Betrag verstärkt wird,
und wobei des weiteren für
jedes Funkband jeweils ein bidirektionaler Verstärkerzweig zum Einsatz kommen
muß. Durch
den Einsatz aufeinander abgestimmter und für die beteiligten Funkdienste
spezifizierter Verzweigungen (Filter, Duplexer) wird der Signalfluß gesteuert
und der Duplex-Betrieb ermöglicht. Diese
Voll-Duplex-Ausbildung der bekannten Vorrichtung besitzt den Nachteil,
dass hohe Anforderungen an die Isolation zwischen dem Sendeband
und dem Empfangsband des jeweiligen Funkdienstes erfüllt werden
müssen.
Es müssen
daher bei den bekannten Vorrichtungen insbesondere Filterl/Duplexer mit
einer hohen Isolation verwendet werden, die eine hohe Durchgangsdämpfung aufweisen
und daher die Empfindlichkeit des Gesamtsystems verschlechtern.
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Bei
Vorrichtungen, denen mindestens zwei Endgeräte angeschlossen werden, die
also im Synchronbetrieb arbeiten, werden des weiteren hohe Anforderungen
an die Linearität
der Sendestufe gestellt, um Gleichkanalstörungen durch Intermodulationen an
den Transistorstufen zu vermeiden. Dies bedingt in der Regel aufwendige
Gegentaktstufen, die hohe Kosten mit sich bringen. Ein weiterer
Nachteil besteht darin, dass aufgrund der vorstehend beschriebenen Linearitätsanforderungen
für jeden
Funkdienst ein separater Verstärkerzweig
bereit gestellt werden muß,
was einen hohen Platzbedarf sowie hohe Kosten resultiert.
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Ein
weiterer Nachteil der bekannten, als Voll-Duplex-Vorrichtung ausgebildeten
Vorrichtungen zur Verstärkung
von Signalen in einer bidirektionalen Funkübertragungsstrecke ist, dass
die Sendeverstärker
der an die bekannte Vorrichtung angeschlossenen Endgeräte in der
Regel hohe Ausgangsleistungen (1W – 2W) liefern. Dies bedingt, dass
die bei den bekannten Vorrichtungen eingesetzten Komponenten derart
ausgebildet sein müssen, dass
sie diese hohen Leistungen verarbeiten können.
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Ein
weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtung besteht nun darin, dass
die bekannten Vorrichtungen aufgrund ihrer Größe im automotiven Bereich üblicherweise
im Fahrzeuginneren verbaut werden müssen, so dass zwischen ihnen
und der Verstärkereinrichtung
eine Antennenzuleitung, also eine dämpfende passive Komponente
liegt. Dies führt
in nachteiliger Art und Weise zur Verschlechterung der Systemempfindlichkeit.
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Aus
der
DE 196 49 855
A1 ist ein Repeater für
Funksignale für
den Einsatz in digitalen zellularen Funknetzen bekannt, bei dem
im Empfangspfad als auch im Sendepfad eine Verstärkung der zu übertragenden
Signale erfolgt.
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Aus
der
DE 43 10 230 C2 ist
ein Modul für
die Mobilfunkübertragung
bekannt, welches zwischen einem Teilnehmerendgerät und einer Basisstation geschaltet
wird.
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Aus
der
DE 40 39 312 A1 ist
ein passiver Repeater für
einen Einsatz in zellularen Funknetzen bekannt, bei dem sowohl im
Empfangspfad als auch im Sendepfad nur passive Bauteile verwendet
werden und dort daher keine Signalverstärkung stattfindet.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung und ein
Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass
ein vereinfachter Aufbau bzw. eine vereinfachte Durchführbarkeit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens
erreicht wird.
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Diese
Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ausgehend von
den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben Merkmalen dadurch gelöst, dass
die Vorrichtung einen parallel zum Empfangspfad angeordneten passiven
Sendepfad aufweist, dass das der Vorrichtung zugeführte Antennensignal über eine
erste Verzweigung zu dem Empfangspfad und über eine zweite Verzweigung
zu einem Ausgang der Vorrichtung geleitet wird, und dass ein der
Vorrichtung zugeführtes
Sendesignal eines oder mehrere an die Vorrichtung angeschlossener Endgeräte über die
zweite Verzweigung zu dem passiven Sendepfad und über die
erste Verzweigung zu einem Sendesignalausgang der Vorrichtung geleitet wird.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Verstärkung
von Signalen in einer bidirektionalen Funkübertragsstrecke, insbesondere
für Mobilfunk-Telematik-Systeme,
sieht vor, dass ein von einer Antenne empfangenes Empfangssignal
in einer Verstärkereinrichtung
eines Empfangspfades einer Vorrichtung verstärkt und das daraus resultierende
Empfangssignal mindestens einem Endgerät zugeleitet wird und dadurch
gekennzeichnet ist, dass ein der Vorrichtung zugeführtes Sendesignal
des oder der an die Vorrichtung angeschlossenen Endgeräten über einen
parallel zum Empfangspfad angeordneten passiven Sendepfad zur Antenne
geleitet wird.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
und das erfindungsgemäße Verfahren
nützen
in vorteilhafter Art und Weise die Tatsache aus, dass – wie statistische
Untersuchungen zur Leistungsverteilung im Mobilfunk-Endgeräten, z.
B. Mobiltelefonen, gezeigt haben – der tatsächliche Ausgangspegel dieser
Mobilfunk-Endgeräte
deutlich unter der maximalen Nennleistung der Verstärkerstufen
dieser Endgeräte liegt,
d. h., dass es im Sendefall noch Leistungsreserven im Endgerät gibt und
daher eine zusätzliche aktive,
d. h. verstärkende
Sendestufe in der Regel nicht notwendig ist. Es ist daher bei der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
und bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
vorgesehen, dass die Verstärkereinrichtung
nicht als Voll-Duplex-Einrichtung ausgebildet ist, durch die sowohl
im Sende- als auch im Empfangspfad eine Verstärkung der Signale erzielbar
ist, sondern dass in vorteilhafter Art und Weise vorgesehen ist,
dass lediglich im aktiven Empfangspfad eine Signalverstärkung durchgeführt wird,
während
im passiven Sendepfad dies aus vorgenannten Gründen nicht vorgesehen sein
muß. Die
erfindungsgemäßen Maßnahmen
erlauben somit einem "Semi-Aktiv-Betrieb" der Vorrichtung
sowie eine semi-aktive Verfahrensdurchführung. Die Vorteile der derartigen
Vorgehensweisen sind nun, dass Komponenten mit einer geringeren
Isolation zwischen Sendepfad und Empfangspfad eingesetzt werden
können,
wodurch in vorteilhafter Art und Weise eine niedrigere Durchgangsdämpfung auftritt,
was in vorteilhafter Art und Weise zu einer verbesserten Systemempfindlichkeit führt.
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Ein
weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Maßnahmen besteht darin, dass
bei der beschriebenen Vorrichtung Komponenten mit einer kleineren Leistungsverträglichkeit
eingesetzt werden können, da
in der erfindungsgemäßen Vorrichtung
keine hohen Ausgangsleistungen von Sende-Verstärkern der an die Vorrichtung
angeschlossenen Endgeräte
verarbeitet werden müssen.
Es ist daher in vorteilhafter Art und Weise möglich, Komponenten mit einer
kleineren Leistungsverträglichkeit
einzusetzen, die sich durch eine deutlich geringere Baugröße auszeichnen.
Aufgrund des geringen Platzbedarfs dieser Komponenten ist ein höherer Integrationsgrad
möglich,
welcher bewirkt, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung kleiner baut.
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Ein
weiterer Vorteil besteht darin, dass nunmehr die prinzipielle Möglichkeit
besteht, mehrere Funkdienste über
einen Signalpfad zu übertragen, wodurch
ebenfalls ein höherer
Integrationsgrad und somit eine kompaktere Bauweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung
erzielbar ist. Die Abrenzung der beteiligten Funkdienste zueinander
erfolgt dann vorzugsweise über
spezifische Verzweigungen, die als Filter oder Duplexer geschaltet
sein können.
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Die
erfindungsgemäß erzielbare
kompaktere Bauweise erlaubt es in vorteilhafter Art und Weise, die
erfindungsgemäße Vorrichtung
auch im Antennengehäuse
zu integrieren. Dies besitzt den Vorteil, dass hierdurch eine Verstärkung der
Empfangssignale relativ nah an der Antenne durchgeführt werden kann,
so dass ein verringertes Signalrauschen auftritt und eine verbesserte
Systemempfindlichkeit erreicht wird.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Verstärkereinrichtung
eine Koppeleinrichtung nachgeschaltet ist. Dies besitzt den Vorteil,
dass hierdurch in einfacher Art und Weise an die erfindungsgemäße Verstärkereinrichtung
mehrere Endgeräte
angeschlossen werden können.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind dem Ausführungsbeispiel
zu entnehmen, dass im folgenden anhand der einzigen Figur beschrieben
wird. Es zeigt:
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1:
eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung.
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In 1 ist
nun eine allgemein mit 1 bezeichnete Vorrichtung zur Verstärkung von
Signalen in einer bidirektionalen Übertragungsstrecke dargestellt. Ein
von einer Antenne A empfangenes Antennensignal AS wird zu einem
Eingang 1a der Vorrichtung 1 geleitet und gelangt
zu einer ersten Verzweigung 2, welche das empfangene Antennensignal
AS zu einem Eingang 10a eines Empfangspfads 10 leitet,
der eine Verstärkereinrichtung 11 und – im hier
gezeigten Fall – z.
B. zwei Dualband-Empfangsfilter 12a und 12b aufweist.
Der Empfangspfad 10 ist an und für sich bekannt und muß daher
nicht mehr näher
beschrieben werden. Er dient dazu, das empfangene Antennensignal
AS entsprechend aufzubereiten, insbesondere zu filtern, sowie – vorzugsweise
rauscharm – zu
verstärken.
Ein am Ausgang 10b des Verstärkerpfades 10 auftretendes
Empfangssignal ES, also das entsprechend verarbeitete und verstärkte Antennensignal
AS, wird dann zu einer zweiten Verzweigung 3 geleitet,
passiert diese Verzweigung 3 und gelangt dann zum Ausgang 1b der
Vorrichtung.
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Dem
Ausgang 1b der Vorrichtung 1 ist – im Fall
mehrerer Endgeräte – eine Kopplungseinrichtung 30,
die vorzugsweise als Passiv-Koppler ausgebildet ist, nachgeschaltet.
Sie dient dazu, das Empfangssignal ES auf die mehreren Endgeräte, im hier gezeigten
Fall auf zwei Mobilfunkgeräte
H1 und H2, aufzuteilen, so dass die beschriebene Vorrichtung 1 auch
mehrere Endgeräte
H1, H2 synchron mit den entsprechenden Empfangssignalen ES versorgen kann.
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Die
Sendesignale der Empfangsgeräte
H1, H2, welche von geräteinternen
Sendeverstärkern
bereits entsprechend verstärkt
wurden, gelangen dann über
die Kopplungseinrichtung 30 zum Ausgang 1b der
Vorrichtung, der funktional dann einem "Sende-Eingang" entspricht, und werden zu der zweiten Verzweigung 3 geleitet.
Diese zweite Verzweigung 3 leitet die Sendesignale S1,
S2 der Endgeräte
H1 und H2 dann zum passiven Sendepfad 20 der Vorrichtung 1,
der – im
hier gezeigten Fall – einen
Dualband-Empfangsfilter 22 aufweist. Aufgrund der Tatsache,
dass die Sendeleistung der Endgeräte H1 und H2 ausreichend hoch
ist, weist der Sendepfad 20 keine der empfangsseitigen
Verstärkereinheit 11 entsprechende
Verstärkereinheit
auf, so dass die Sendesignale S1, S2 im wesentlichen unverstärkt über die
den parallel zum Empfangspfad 10 angeordneten Sendepfad 20 zu
ersten Verzweigung 2 zu gelangen und dann von der Antenne
A abgestrahlt werden.