DE102016221758A1 - mobile radio device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich unter anderem auf eine Mobilfunkeinrichtung (10) für ein Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug (800), mit zumindest einem ersten und einem zweiten Transceiver (100, 200), die jeweils ein Sendemodul (SM) und ein Empfangsmodul (EM) aufweisen.Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Mobilfunkeinrichtung (10) zum Senden eine oder mehrere Sendeantennen (120, 220, 320) und zum Empfangen eine oder mehrere Empfangsantennen aufweist, wobei die Empfangsantenne oder Empfangsantennen, die mit den Empfangsmodulen (EM) des ersten und zweiten Transceivers (100, 200) in Verbindung stehen, von den Sendemodulen (SM) des ersten und zweiten Transceivers (100, 200) getrennt sind und wobei die Sendeantenne oder Sendeantennen (120, 220), die mit den Sendemodulen (SM) des ersten und zweiten Transceivers (100, 200) in Verbindung stehen, von den Empfangsmodulen (EM) des ersten und zweiten Transceivers (100, 200) getrennt sind.Among other things, the invention relates to a mobile radio device (10) for a vehicle, in particular a rail vehicle (800), having at least a first and a second transceiver (100, 200) each having a transmitter module (SM) and a receiver module (EM) According to the invention, it is provided that the mobile radio device (10) has one or more transmitting antennas (120, 220, 320) for transmitting and one or more receiving antennas for receiving, wherein the receiving antenna or receiving antennas connected to the receiving modules (EM) of the first and second Transceivers (100, 200) are separated from the transmitting modules (SM) of the first and second transceivers (100, 200) and wherein the transmitting antenna or transmitting antennas (120, 220) connected to the transmitting modules (SM) of the first and second transceivers (100, 200) are separate from the receive modules (EM) of the first and second transceivers (100, 200).
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Mobilfunkeinrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, mit zumindest einem ersten und einem zweiten Transceiver, die jeweils ein Sendemodul und ein Empfangsmodul aufweisen.The invention relates to a mobile radio device for a vehicle, in particular a rail vehicle, having at least a first and a second transceiver, each having a transmitter module and a receiver module.
Schienenfahrzeuge, die mit einem standardisierten ETCS (European Train Control System) -Mobilfunksystem ausgerüstet sind und gemäß ETCS Level 2 oder 3 betrieben werden, nutzen für die Kommunikation mit der jeweils zuständigen streckenseitigen Zentrale bzw. Leitstelle (fachsprachlich RBC - Radio Block Center) das digitale Mobilfunknetz GSM-R (R - Railway). Um eine lückenlose Zugsicherung zu gewährleisten, sind die Mobilfunkeinrichtungen - fachsprachlich auch OBUs (OBU - On Board Unit) genannt - üblicherweise jeweils mit drei GSM-R Transceivern (Sende- und Empfangseinheiten) bestückt. Zwei der Transceiver dienen dazu, während eines Übergangs von der jeweils aktuell zuständigen Streckenzentrale zur jeweils nächsten zuständigen Streckenzentrale zwei parallele Mobilfunkverbindungen zu ermöglichen, nämlich sowohl eine zur vorherigen Streckenzentrale als auch eine zur nachfolgenden Streckenzentrale. Ein dritter Transceiver ermöglicht eine Sprachkommunikation zwischen dem Lokführer und dem Fahrdienstleiter.Rail vehicles equipped with a standardized ETCS (European Train Control System) mobile radio system and operated in accordance with ETCS Level 2 or 3 shall use the digital communication system for communication with the relevant trackside control center or control center (RBC - Radio Block Center) Mobile network GSM-R (R - Railway). In order to ensure seamless train protection, the mobile radio devices - also referred to as OBUs (OBUs - on board unit) - are usually each equipped with three GSM-R transceivers (transmitting and receiving units). Two of the transceivers are used to allow during a transition from the respective currently responsible line center to the next responsible line center two parallel mobile connections, namely both one to the previous line center and one to the subsequent line center. A third transceiver allows voice communication between the driver and the dispatcher.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mobilfunkeinrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, anzugeben, das einen besonders sicheren bzw. zuverlässigen Sende- und Empfangsbetrieb ermöglicht.The invention has for its object to provide a mobile radio device for a vehicle, in particular rail vehicle, which allows a particularly safe and reliable transmission and reception operation.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Mobilfunkeinrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Mobilfunkeinrichtung sind in Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by a mobile radio device with the features according to claim 1. Advantageous embodiments of the mobile radio device according to the invention are specified in subclaims.
Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Mobilfunkeinrichtung zum Senden eine oder mehrere Sendeantennen und zum Empfangen eine oder mehrere Empfangsantennen aufweist, wobei die Empfangsantenne oder Empfangsantennen, die mit den Empfangsmodulen des ersten und zweiten Transceivers in Verbindung stehen, von den Sendemodulen des ersten und zweiten Transceivers getrennt sind und wobei die Sendeantenne oder Sendeantennen, die mit den Sendemodulen des ersten und zweiten Transceivers in Verbindung stehen, von den Empfangsmodulen des ersten und zweiten Transceivers getrennt sind.According to the invention, it is provided according to the invention that the mobile radio device has one or more transmitting antennas for transmitting and one or more receiving antennas for receiving, wherein the receiving antenna or receiving antennas, which are in communication with the receiving modules of the first and second transceivers, from the transmitting modules of the first and second transceivers and wherein the transmit antenna or transmit antennas associated with the transmit modules of the first and second transceivers are separate from the receive modules of the first and second transceivers.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Mobilfunkeinrichtung ist darin zu sehen, dass die Sende- und Empfangspfade bei jedem der Transceiver jeweils voneinander getrennt sind, so dass eine Rückkopplung eigener Sendesignale in eigene Empfangspfade relativ gering ist. Störungen werden somit vermieden und es wird ein sicherer bzw. zuverlässiger Sende- und Empfangsbetrieb ermöglicht.A significant advantage of the mobile radio device according to the invention is the fact that the transmit and receive paths are separated from each other in each of the transceivers, so that a feedback of own transmit signals in their own receive paths is relatively low. Faults are thus avoided and it is a safe or reliable transmission and reception operation allows.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Mobilfunkeinrichtung ist vorgesehen, dass diese eine erste Sendeantenne, die ausschließlich mit dem Sendemodul des ersten Transceivers verbunden ist, und eine zweite Sendeantenne, die von der ersten Sendeantenne beabstandet angeordnet ist und ausschließlich mit dem Sendemodul des zweiten Transceivers verbunden ist, aufweist. Außerdem umfasst die Mobilfunkeinrichtung vorzugsweise mindestens eine gemeinschaftlich genutzte Empfangsantenne, nachfolgend Gemeinschaftsempfangsantenne genannt, die sowohl mit dem Empfangsmodul des ersten Transceivers als auch mit dem Empfangsmodul des zweiten Transceivers in Verbindung steht. Bei dieser Ausgestaltung ist die Anzahl der Antennen trotz Beibehaltung der Trennung Sende- und Empfangspfade in vorteilhafter Weise gering.In a preferred embodiment of the mobile radio device is provided that this is a first transmission antenna, which is connected exclusively to the transmission module of the first transceiver, and a second transmission antenna, which is arranged spaced from the first transmission antenna and is connected exclusively to the transmission module of the second transceiver, having. In addition, the mobile radio device preferably comprises at least one shared receiving antenna, hereinafter referred to as a common receiving antenna, which communicates with both the receiving module of the first transceiver and the receiving module of the second transceiver. In this embodiment, the number of antennas despite maintaining the separation transmission and reception paths is advantageously low.
Die Gemeinschaftsempfangsantenne ist vorzugsweise über eine Antennenanschlusssleitung an einen Signaleingang einer Signalaufbereitungseinheit angeschlossen, die ausgangsseitig mit den Empfangsmodulen des ersten und zweiten Transceivers in Verbindung steht.The common receiving antenna is preferably connected via an antenna connection line to a signal input of a signal conditioning unit, which is connected on the output side to the receiving modules of the first and second transceivers.
Die Signalaufbereitungseinheit weist vorzugsweise einen Verstärker, insbesondere einen linearen Verstärker, auf. Der Verstärker dient zur Signalverstärkung, so dass die auftretende Signalpfaddämpfung - bezogen auf die Stärke des bei den Empfangsmodulen eintreffenden Empfangssignals - reduziert oder sogar völlig kompensiert werden kann.The signal conditioning unit preferably has an amplifier, in particular a linear amplifier. The amplifier is used for signal amplification, so that the occurring signal path attenuation - based on the strength of the receiving signal arriving at the receiving modules - can be reduced or even completely compensated.
Dem Verstärker ist - in Signalflussrichtung von der Gemeinschaftsempfangsantenne in Richtung der Transceiver gesehen - bevorzugt ein Filter, insbesondere ein Bandpassfilter oder Bandsperrenfilter, vorgeordnet. Ein solches Filter kann Störsignale außerhalb des Frequenzbereichs des Nutzsignals dämpfen und eine Übersteuerung des nachgeordneten Verstärkers vermeiden.The amplifier is - seen in the signal flow direction of the community receiving antenna in the direction of the transceiver - preferably a filter, in particular a bandpass filter or band-stop filter upstream. Such a filter can attenuate spurious signals outside the frequency range of the useful signal and avoid overdriving the downstream amplifier.
Auch ist es von Vorteil, wenn die Signalaufbereitungseinheit einen dem Verstärker - in der Signalflussrichtung gesehen - nachgeordnetes Filter, insbesondere ein Bandpassfilter oder ein Bandsperrenfilter, aufweist. Ein solches nachgeordnetes Filter kann in vorteilhafter Weise Störfrequenzen eliminieren, die beispielsweise durch Nichtlinearitäten des Verstärkers erzeugt werden.It is also advantageous for the signal conditioning unit to have a filter downstream of the amplifier, as seen in the signal flow direction, in particular a bandpass filter or a bandstop filter. Such a subordinate filter can advantageously eliminate spurious frequencies generated, for example, by non-linearities of the amplifier.
Das dem Verstärker vorgeordnete Filter und das dem Verstärker nachgeordnete Filter sind bevorzugt baugleich oder zumindest hinsichtlich des Frequenzbandes, dessen Frequenzen die beiden Bandpässe passieren lassen oder blockieren, gleich.The amplifier upstream filter and the amplifier downstream of the filter are preferably identical or at least in terms of Frequency band whose frequencies pass or block the two band passes equal.
Darüber hinaus wird es als vorteilhaft angesehen, wenn ein Signalausgang der Signalaufbereitungseinheit über eine Zwischenleitung an einen Signaleingang einer Verteilereinheit angeschlossen ist, die ausgangsseitig über eine erste transceivereigene bzw. transceiverindividuell zugeordnete Empfangsleitung mit dem Empfangsmodul des ersten Transceivers und über eine zweite transceivereigene bzw. transceiverindividuell zugeordnete Empfangsleitung mit dem Empfangsmodul des zweiten Transceivers verbunden ist.In addition, it is considered advantageous if a signal output of the signal conditioning unit is connected via an intermediate line to a signal input of a distribution unit, the output side via a first transceiver own or transceiver individually associated receiving line with the receiving module of the first transceiver and a second transceiver own or transceiverindividuell assigned Receive line is connected to the receiving module of the second transceiver.
Die Zwischenleitung ist vorzugsweise länger als die transceivereigenen Empfangsleitungen und die Antennenanschlussleitung. Vorteilhaft ist es insbesondere, wenn die Zwischenleitung mindestens 5-mal, besonders bevorzugt mindestens 10-mal, so lang wie die erste und die zweite transceivereigene Empfangsleitung ist und/oder mindestens 5-mal, besonders bevorzugt mindestens 10-mal, so lang wie die Antennenanschlusssleitung ist.The intermediate line is preferably longer than the transceiver own receive lines and the antenna connection line. It is particularly advantageous if the intermediate line is at least 5 times, particularly preferably at least 10 times, as long as the first and the second transceiver own receiving line and / or at least 5 times, particularly preferably at least 10 times, as long as the Antenna connection line is.
Das Sendemodul des ersten Transceivers ist vorzugsweise ausschließlich über ein Verbindungskabel, nachfolgend erstes Verbindungskabel genannt, - also insbesondere ohne zwischengeschalteten Bandpass - an die erste Sendeantenne angeschlossen, so dass das Sendesignal des ersten Transceivers lediglich durch die Übertragungseigenschaften des ersten Verbindungskabels beeinflusst wird.The transmission module of the first transceiver is preferably exclusively connected to the first transmission antenna via a connection cable, referred to below as the first connection cable, that is to say in particular without an intermediate bandpass, so that the transmission signal of the first transceiver is influenced only by the transmission characteristics of the first connection cable.
In entsprechender Weise wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das Sendemodul des zweiten Transceivers ausschließlich über ein zweites Verbindungskabel an die zweite Sendeantenne angeschlossen ist - also insbesondere ohne zwischengeschalteten Bandpass - und das Sendesignal des zweiten Transceivers lediglich durch die Übertragungseigenschaften des zweiten Verbindungskabels beeinflusst wird.In a corresponding manner, it is considered advantageous if the transmission module of the second transceiver is connected exclusively via a second connection cable to the second transmission antenna - ie in particular without intermediate bandpass - and the transmission signal of the second transceiver is only influenced by the transmission characteristics of the second connection cable.
Mit Blick auf einen Einsatz im Bereich der Eisenbahntechnik wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Mobilfunkeinrichtung eine dritte Sendeantenne aufweist, die über ein drittes Verbindungskabel mit einem Sendemodul eines dritten Transceivers verbunden ist, und die Gemeinschaftsempfangsantenne zusätzlich mit einem Empfangsmodul des dritten Transceivers in Verbindung steht.With a view to use in the field of railway technology, it is considered advantageous if the mobile radio has a third transmitting antenna, which is connected to a transmitting module of a third transceiver via a third connecting cable, and the common receiving antenna is additionally in communication with a receiving module of the third transceiver ,
Das Empfangsmodul des dritten Transceivers ist vorzugsweise über eine dritte transceivereigene bzw. transceiverindividuell zugeordnete Leitung an eine Verteilereinheit, insbesondere die oben genannte Verteilereinheit, angeschlossen.The reception module of the third transceiver is preferably connected to a distribution unit, in particular the distribution unit mentioned above, via a third transceiver-own or transceiver-individually assigned line.
Die Zwischenleitung ist vorzugsweise mindestens 5-mal, besonders bevorzugt mindestens 10-mal, so lang wie die dritte transceivereigene Leitung.The intermediate line is preferably at least 5 times, more preferably at least 10 times as long as the third transceiver line.
Das Sendemodul des dritten Transceivers ist vorzugsweise ausschließlich über ein Verbindungskabel, nachfolgend drittes Verbindungskabel genannt, an die dritte Sendeantenne angeschlossen, so dass das Sendesignal des dritten Transceivers lediglich durch die Übertragungseigenschaften des dritten Verbindungskabels beeinflusst wird.The transmission module of the third transceiver is preferably connected to the third transmission antenna exclusively via a connection cable, referred to below as a third connection cable, so that the transmission signal of the third transceiver is influenced only by the transmission characteristics of the third connection cable.
Der Abstand zwischen der dritten Sendeantenne und der ersten oder zweiten Sendeantenne ist vorzugsweise mindestens 10-mal so groß wie der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Sendeantenne.The distance between the third transmitting antenna and the first or second transmitting antenna is preferably at least 10 times the distance between the first and second transmitting antennas.
Der Abstand zwischen jeder der Sendeantennen und der Gemeinschaftsempfangsantenne ist vorzugsweise mindestens 10-mal so groß wie der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Sendeantenne.The distance between each of the transmitting antennas and the common receiving antenna is preferably at least 10 times the distance between the first and second transmitting antennas.
Das Empfangsmodul des dritten Transceivers ist vorzugsweise von einem ersten Betriebsmodus in einen zweiten Betriebsmodus und umgekehrt umschaltbar, wobei das Empfangsmodul im ersten Betriebsmodus bevorzugt an die Verteilereinheit und damit an die Gemeinschaftsempfangsantenne angeschlossen ist und von der Gemeinschaftsempfangsantenne Empfangssignale erhält und wobei das Empfangsmodul im zweiten Betriebsmodus bevorzugt an die dritte Sendeantenne angeschlossen ist und von der dritten Sendeantenne Empfangssignale erhält.The receiving module of the third transceiver is preferably switchable from a first operating mode to a second operating mode and vice versa, wherein the receiving module in the first operating mode is preferably connected to the distributor unit and thus to the common receiving antenna and receives received signals from the common receiving antenna and wherein the receiving module in the second operating mode preferred is connected to the third transmitting antenna and receiving signals from the third transmitting antenna.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Fahrzeug mit einer Mobilfunkeinrichtung wie oben beschrieben ausgestattet ist.The invention also relates to a vehicle, in particular a rail vehicle. According to the invention it is provided that the vehicle is equipped with a mobile radio device as described above.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft
-
1 ein erstes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Mobilfunkeinrichtung, die bei einem Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, eingesetzt werden kann, wobei die Mobilfunkeinrichtung gemäß1 eine einzige Gemeinschaftsempfangsantenne aufweist, -
2 ein zweites Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Mobilfunkeinrichtung, bei der der Empfangspfad zwei Gemeinschaftsempfangsantennen aufweist, -
3 ein drittes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Mobilfunkeinrichtung, bei der ein Empfangsmodul eines der Transceiver umschaltbar ist und wahlweise mit einer Gemeinschaftsempfangsantenne zum Empfang von Empfangssignalen oder mit einer individuell zugeordneten Sendeantenne zum Empfang von Empfangssignalen verbindbar ist, -
4 ein viertes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Mobilfunkeinrichtung, bei der eine Signalaufbereitungseinheit mit Bandsperrenfiltern anstatt Bandpassfiltern ausgestattet ist, und -
5 ein Ausführungsbeispiel für ein Schienenfahrzeug, das mit der Mobilfunkeinrichtung gemäß3 ausgestattet ist.
-
1 a first embodiment of a mobile radio device according to the invention, which can be used in a vehicle, in particular rail vehicle, wherein the mobile radio device according to1 has a single community receiving antenna, -
2 A second exemplary embodiment of a mobile radio device according to the invention, in which the reception path has two shared reception antennas, -
3 a third embodiment of a mobile radio device according to the invention, in which a receiving module of the transceiver is switchable and optionally with a Community receiving antenna for receiving received signals or with an individually assigned transmitting antenna for receiving received signals is connectable, -
4 A fourth embodiment of a mobile radio device according to the invention, in which a signal conditioning unit is equipped with band-stop filters instead of band-pass filters, and -
5 an embodiment of a rail vehicle, with the mobile device according to3 Is provided.
In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet.For the sake of clarity, the same reference numbers are always used in the figures for identical or comparable components.
Die
Der erste Transceiver
Das Sendemodul
Das Sendemodul
Der Abstand der drei Sendeantennen
Die Empfangsmodule
In der
Die Signalaufbereitungseinheit
Das dem Verstärker
Durch das Filtern des Empfangssignals
Bei dem Verstärker
Die Funktion des dem Verstärker
Bezüglich der Anordnung der Komponenten wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Gemeinschaftsempfangsantenne
Bezüglich der Anordnung der Signalaufbereitungseinheit
Die Mobilfunkeinrichtung
Mit der Gemeinschaftsempfangsantenne
Die Sendemodule
Der Abstand zwischen der Gemeinschaftsempfangsantenne
Die
Im Übrigen gelten die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit der Mobilfunkeinrichtung
Die
In der
Die
Die beiden Bandsperrenfilter
Die
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.While the invention has been further illustrated and described in detail by way of preferred embodiments, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Mobilfunkeinrichtungmobile radio device
- 100100
- Transceivertransceiver
- 110110
- Verbindungskabelconnection cable
- 120120
- Sendeantennetransmitting antenna
- 150150
- Empfangsleitungreceiving line
- 200200
- Transceivertransceiver
- 210210
- Verbindungskabelconnection cable
- 220220
- Sendeantennetransmitting antenna
- 250250
- Empfangsleitungreceiving line
- 300300
- Transceivertransceiver
- 310310
- Verbindungskabelconnection cable
- 320320
- Sendeantennetransmitting antenna
- 350350
- Empfangsleitungreceiving line
- 400400
- Verteilereinheitdistribution unit
- 401401
- Signaleingangsignal input
- 500500
- GemeinschaftsempfangsantenneCommunity receiving antenna
- 501501
- GemeinschaftsempfangsantenneCommunity receiving antenna
- 510510
- AntennenanschlussleitungAntenna connection cable
- 600600
- SignalaufbereitungseinheitSignal conditioning unit
- 601601
- Signaleingangsignal input
- 602602
- Signalausgangsignal output
- 610610
- BandpassfilterBandpass filter
- 611611
- BandsperrenfilterBand-stop filter
- 620620
- Verstärkeramplifier
- 630630
- BandpassfilterBandpass filter
- 631631
- BandsperrenfilterBand-stop filter
- 700700
- Zwischenleitungintermediate line
- 800800
- Schienenfahrzeug track vehicle
- Ee
- Empfangssignalreceive signal
- Efvefv
- Empfangssignalreceive signal
- E-GSME-GSM
- Frequenzbandfrequency band
- EMEM
- Empfangsmodulreceiver module
- SMSM
- Sendemodultransmitter module
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