DE102014011822A1

DE102014011822A1 - Antennenanlage für mehrere Primaries, insbesondere mehrere Basisstationen

Info

Publication number: DE102014011822A1
Application number: DE102014011822.3A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Bien; Michael Oberberger; Lars Zimmermann
Original assignee: Kathrein Werke KG
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2014-08-08
Filing date: 2014-08-08
Publication date: 2016-02-11

Abstract

Eine verbesserte Antennenanlage, insbesondere Mobilfunkanlage zeichnet sich durch folgende Merkmale aus: – zwischen den Primaries (P1, P2, ..., Pm) und den antennennahen ALD-Geräten (ALD#1, ALD#2, ..., ALD#n) ist eine Primary-ALD-Schaltmatrix geschaltet, – die Primary-ALD-Schaitmatrix umfasst m Primary-Anschlüsse (PA1, PA2, ..., PAm), – die Primary-ALD-Schaitmatrix umfasst n ALD-Anschlüsse (AA1, AA2, ..., AAn), – m und n stellen jeweils eine natürliche Zahl dar, und zwar mit m > 1 und n > 1, – die in der Primary-ALD-Schaitmatrix vorgesehenen Schalter (S) sind so aufgebaut und so ansteuerbar, dass verschiedene Primary-Anschlüsse (PA1, PA2, ..., PAm) mit einem oder mehreren der unterschiedlichen ALD-Anschlüssen (AA1, AA2, ..., AAn) und/oder dass ein oder mehrere der ALD-Anschlüsse (AA1, AA2, ..., AAn) mit einem oder mehreren der Primary-Anschlüsse (PA1, PA2, ..., PAm) verbindbar ist bzw. sind, und – die Primary-ALD-Schaitmatrix umfasst mindestens einen Mikroprozessor (μC) oder ein Mikroprozessor (μC) ist der Primary-ALD-Schaitmatrix zugeordnet, worüber die einzelnen Schalter (S) steuerbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antennenanlage für mehrere Primaries, insbesondere mehrere Basisstationen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Mobilfunkantennen können bekanntermaßen in einem oder in mehreren Frequenzbändern strahlen und/oder empfangen, beispielsweise in einem 900 MHz-Band, in einem 1800 MHz-Band, in einem 1900 MHz-Band, oder in einem UMTS-Band, beispielsweise also in einem Bereich von ca. 1920 MHz bis 2170 MHz. Ebenso können Antennen nach dem neueren LTE-Standard arbeiten. Beschränkungen bezüglich der Betriebsart und/oder der Übertragungsfrequenzbereiche bestehen grundsätzlich nicht.
Bewährte Mobilfunkantennen arbeiten dabei mit Strahlern oder Strahlereinrichtungen, die beispielsweise in zwei senkrecht zueinander stehenden Polarisationen senden und/oder empfangen können. Es wird insoweit häufig auch von einer X-Polarisation gesprochen, da die beiden Polarisationsebenen vom Grundsatz her in einem +45° Winkel bzw. einem –45° Winkel gegenüber der Horizontalebene oder Vertikalebene ausgerichtet sind.
Mobilfunkantennen werden mehr und mehr mit fernsteuerbaren oder fern-abfragbaren Funktionen ausgestattet. In der Vergangenheit wurde dies durch optional extern montierbare Geräte oder Funktionsgruppen realisiert. Bekannte Anwendungen dieser Art sind die Steuerung des Down-Tilt einer Antenne, auch Remote Electrical Tilt (RET) genannt, oder die Überwachung und Steuerung eines Tower Mounted Amplifier (TMA) usw. Ganz allgemein nimmt also die Anzahl von sogenannten ALD-Geräten (also sogenannten ”antenna line devices”) im Umfeld der Mobilfunkantenne zu.
So können zusätzliche Sensoren zur Ausrichtung und Überwachung zum Einsatz kommen. Die Mobilfunkantenne wird mit immer mehr Frequenzbändern belegt und jedes Frequenzband wird beispielsweise mit einer separaten RET bedient.
Eine Verbesserung insoweit wird durch Verwendung einer sogenannten Multi-RET erzielt, wie sie beispielsweise in der EP 2 514 028 beschrieben ist. Dort wird vorgeschlagen, eine entsprechende Multi-Strahlformeinrichtung mit mindestens einer Antriebseinrichtung vorzusehen, die mehrere Schnittstellen umfasst um darüber zielgerichtet unterschiedliche RET-Einheiten ansteuern zu können.
Darüber hinaus nehmen aber auch sogenannte site-sharing-Szenarien zu, wie diese beispielsweise in der WO 2012/ 130347 A1 beschrieben sind.
Bei derartigen site-sharing-Fällen teilen sich Netzbetreiber einen Standort, ähnlich wie bei Co-siting-Szenarien. Vorgeschlagen wird an den entsprechend vorgesehenen Schnittstellen einer Antenne eine Multi-Strahlformzusatzeinrichtung anzuschließen, worüber sicher gestellt werden kann, dass eine entsprechende Antriebseinrichtung von zwei oder mehreren unabhängigen primären Steuergeräten, d. h. sogenannten Primaries betrieben werden kann, wobei ein Primary, beispielsweise ein primäres Steuergerät, dem einen Netzbetreiber und das andere primäre Steuergerät einem anderen Netzbetreiber zugeordnet sein kann. Darüber hinaus sind viele Fälle bekannt, bei denen bestehende Antennenstandorte um zusätzliche Antennen und/oder zusätzliche Frequenzbänder erweitert werden. Dadurch kommt es zu einer Mischsituation von alten und neuen Basisstationen. Dadurch nimmt auch die Zahl der antennennah zugeschalteten elektrisch/elektronischen Baueinheiten zu, beispielsweise die Installation von sogenannten Remote-Radio-Heads (RRH), die für die unterschiedlichen Antennen und/oder Frequenzbänder mehrfach und voneinander unabhängig installiert werden können.
Zunehmende Bedeutung hat auch die Erfassung von Antennen-Parametern wie die Azimuth-Ausrichtung, die mechanische Neigung, die Steuerung der Keulenbreite (Beamwidth), die Erfassung von Temperaturdaten, von mechanischen Lageveränderungen sowie die Erfassung der Geodaten der Antenne. Jede dieser Funktionen wird durch eine eigene Funktionseinheit oder eine Kombination von Funktionseinheiten realisiert. Je nach Antennenausführung werden diese Funktionseinheiten teilweise oder vollständig mit in der Antenne integriert.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Antennenanlage, insbesondere Mobilfunkantennenanlage zu schaffen, die eine vereinfachte und/oder verbesserte Ansteuerungsmöglichkeit der diversen antennennahen Komponenten ermöglicht, d. h. insbesondere von sogenannten ALD-Geräten.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird eine verbesserte Gesamt-Konfiguration geschaffen, die eine deutliche Verbesserung bezüglich der Variabilität und Anpassungsmöglichkeit an vorgegebenen Antennen-Szenarien schafft, und dies bei einem überschaubaren Aufwand.
Erfindungsgemäß ist nämlich eine gegebenenfalls universell konfigurierbare Schaltmatrix vorgesehen, die es ermöglicht, dass auf der Basisstationseite m Basisstationen zugeordnet oder angeschlossen werden können, und dass auf der Antennenseite n Anschlüsse vorgesehen sind, worüber n ALD-Geräte entsprechend angesteuert werden.
Mit der im Rahmen der Erfindung vorgeschlagenen m × n Schaltmatrix lassen sich also bis zu m Primaries bedienen (also beispielsweise m Netzbetreiber und/oder m primäre Steuergeräte, allgemein auch m Basisstationen). Alle Primaries können beliebig mit den zugehörigen n ALD-Geräten verschaltet werden. Die Schaltstellungen der Schaltmatrix werden bevorzugt über einen Mikroprozessor gesteuert und können vorzugsweise über die Eingänge mit einem Konfigurations-File programmiert werden.
Mit einem derartigen Aufbau lassen sich also die im Stand der Technik bestehenden Verschaltungsprobleme auf einfache und elegante Art und Weise lösen. Diese erfindungsgemäße Struktur ermöglicht auch, dass unterschiedliche Primaries direkt auf die antennennah vorgesehenen unterschiedlichen ALD-Geräte zugreifen können, ohne dass diese Geräte für die einzelnen Antennen und/oder Frequenzbereiche mehrfach vorgesehen sein müssen. Dies führt zu einer drastischen Reduzierung der grundsätzlich benötigten ALD-Geräte, da es ausreichend ist, wenn beispielsweise für eine mehrere Einzelantennen umfassende Antennenanlage, die möglicherweise von unterschiedlichen Primaries bedient wird, nunmehr nur ein Sensor für die Erfassung der GPS-Position, nur ein Sensor für die Erfassung der Neigung der Antenne, nur ein Sensor für die Temperatur in einem Antennengehäuse etc. benötigt wird.
Im Rahmen der Erfindung erfolgt dabei die Steuerung über die m × n Schaltmatrix bevorzugt wahlweise mit RS-485-AISG-Signalen oder mittels OOK-Modulationssignalen. Bei den OOK-Signalen handelt es sich bekanntermaßen um das sogenannte ”On-Off-Keying”, also eine spezifische Amplitudentastung, die eine spezielle Form der Amplitudenumtastung gemäß dem ”Amplitude-Shift-Keying” (ASK) darstellt. Bei dem OOK-Modulationssignal wird jeweils ein Träger an- bzw. ausgeschaltet, um eine logische 1 bzw. eine 0 zu übertragen.
Die gewünschte Konfiguration der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schaltmatrix kann bevorzugt von dem spezifischen Antennenort-Szenario abhängig ab Werk (also herstellerfertig) konfiguriert werden. D. h. in Kenntnis der Anzahl der m Primaries und der n ALD-Geräte kann eine Schaltmatrix mit entsprechend darauf abgestimmter Anzahl mit m Primary-Anschlüssen und mit n ALD-Geräte-Anschlüssen entsprechend konfiguriert werden. Entsprechend können auch die Schnittstellen festgelegt werden, ob sie beispielsweise für den RS-485-AISG-Standard oder für die Übertragung von OOK-Modulationssignalen geeignet sein sollen.
Möglich ist aber auch eine Konfiguration durch den Betreiber selbst. Dazu kann eine Standard-Matrix mit ausreichenden eingangs- und oder ausgangsseitigen Anschlüssen vorgesehen sein, die so ausgelegt sind, dass alle Primaries hierüber alle zur Verfügung stehenden ALD-Geräte ansteuern können.
Dabei können in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung über die aktuelle Anzahl der Primaries hinausgehend mehrere Anschlüsse vorgesehen sein, die in einer entsprechenden Aufteilung beispielsweise zur Übertragung von AISG-Signalen oder zur Übertragung gemäß dem OOK-Modem-Signal-Standard vorgesehen sind.
Die erfindungsgemäße Lösung weist also unter anderem auch noch folgende Vorteile auf:

• Das Prinzip der Schaltmatrix kann innerhalb einer Antenne, aber auch als externes Gerät ausgeführt sein. Eine universelle Lösung kann beispielsweise in mehreren Antennentypen zum Einsatz kommen.
• Die Verkabelung der ALDs am Antennenstandort vereinfacht sich.
• Jedes ALD kann gezielt auf ein (bestimmtes) Primary geschaltet werden – ein Multimaster ist nicht notwendig
• Die Eingangsports der Schaltmatrix sind kompatibel zu allen Basisstationstypen – verschiedene Protokollstandards sind beispielsweise an einer Antenne möglich AISG1.1 oder AISG2.0.

Vor diesem Hintergrund unterscheidet sich die vorliegende Erfindung auch von der EP 2 692 017 A0 (entspricht der WO 2012/130367 A1 ). Der Unterschied liegt u. a. darin, dass bei dem aus der vorstehend genannten Vorveröffentlichung bekannten Site-Sharing-Adapter eine Möglichkeit geschaffen wird, n Teilnehmer, die an seinen Eingangsports angeschlossen werden, über ein Multiplex-Verfahren zusammen zu fassen. Im Prinzip arbeitet dieser Site-Sharing-Adapter wie ein Wandler, der eine Wandlung von parallel-anstehenden Signalen zu seriellen Signalen für die Kommunikationssignale bereitstellt und dabei eine Gleichstrom-Versorgung gewährleistet.
Demgegenüber kann die erfindungsgemäße Schaltmatrix einen beliebigen Primary-Eingang auf jeden der mehreren vorgesehenen Ausgänge durchschalten. Dadurch herrscht eine direkte Verbindung zwischen einer Signalquelle (beispielsweise in Form einer Basisstation BTS) und einer Signalsenke (z. B. in Form eines Lagesensor ALDs wie z. B. eines ASD Alignment Sensor Device oder einer RET-Einheit etc.).
Ein Unterschied zwischen der erfindungsgemäßen Lösung und zu der aus der EP 2 340 683 B1 bekannten Multiplexer-Schaltungsanordnung (die auch als Smart-Plexer bezeichnet werden kann) besteht u. a. darin, dass bei der erfindungsgemäß vorgesehenen Schaltmatrix in Abweichung zu vorbekannten Multiplexer-Schaltungen keine von den Basisstationen zu den Antenneneinrichtungen führenden HF-Speiseleitungen (Feeder-Leitungen) zusammengeführt werden können. Denn die erfindungsgemäße Schaltmatrix ist im Rahmen der Antennen-Konfiguration alleine für die Übertragung der AISG-Konfigurationssignale entsprechend dem RS-485-Schnittstellen-Standard zum einen oder dem On-Off-Keying(OOK)-Standard (Modulationsart) zum anderen vorgesehen.
Schließlich soll auch darauf hingewiesen werden, dass im Rahmen der Erfindung die vorgeschlagene Schaltmatrix auch auf beliebigen Kanälen unabhängig voneinander die Signale wandeln und beispielsweise die Versorgungsgleichspannung über die 4/5 polige Versorgungsleitung die u. a. auch die RS-485-Signale führt zu einer Versorgungsgleichspannung über Koax-Kabel incl. dem OOK-Modem-Signal bzw. umgekehrt von einer Versorgungsgleichspannung über Koax-Kabel und anstehenden OOK-Modem-Signalen auf Versorgungsgleichspannung über die 4/5 polige Versorgungsleitung mit RS-485-Signalen wandeln kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen näher erläutert. Dabei zeigen im Einzelnen:
1: eine schematische Anordnung einer mehrere Basisstationen umfassenden Antennenanlage, insbesondere Mobilfunkanlage,
2: eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Lösung; und
3: eine schematische Darstellung der beiden Interface-Möglichkeiten RS485+DC und OOK+DC
In 1 ist eine nach dem Stand der Technik grundsätzlich bekannte Antennenanlage beispielhaft und vereinfacht wiedergegeben, bei der beispielsweise an einem Montageort 1, hier in Form eines Mastes 1' (oder an einem Gehäuse, Gebäude etc.) drei Antenneneinrichtungen montiert sind, nämlich eine erste Antenneneinrichtung ANT1, eine zweite Antenneneinrichtung ANT2 und eine dritte Antenneneinrichtung ANT3. Die darin befindlichen Strahler können beliebig aufgebaut sein. Es wird hier auf vorbekannte Lösungen verwiesen. Bevorzugt handelt es sich beispielsweise um X-polarisierte Strahler, die so ausgestattet sind, dass sie in zwei senkrecht zueinander stehenden Polarisationen senden und/oder empfangen können, wobei die Polarisationsebenen jeweils in einem 45° Winkel gegenüber der Horizontal- und/oder Vertikalebene ausgerichtet sind. Auch dies ist nur beispielhaft. Entsprechende Antennen können als Mono-, Dual- oder Multi-Band-Antennen ausgebildet sein, die nach unterschiedlichsten Standards arbeiten.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind also drei Antennen ANT1 bis ANT3 dargestellt. Grundsätzlich ist diese Zahl nicht begrenzt. Ferner sind in 1 drei Basisstationen BS1, BS2 und BS3 angedeutet, die mit den einzelnen Antennen ANT1, ANT2 bzw. ANT3 kommunizieren. Auch hier ist angedeutet, dass neben den Basisstationen BS1 bis BS3 beliebig viele Basisstationen vorgesehen sein können, allgemein also m Basisstationen BSm. Diese Basisstationen stellen allgemein also die Primaries dar, also die Primaries P1, P2, P3 bis letztlich Pm.
An dem erläuterten Antennenstandort 1 kann beispielsweise bezüglich der Antennentechnik eine Mischkonstellation mit ”alter” und ”neuer” Technik vorliegen, beispielsweise derart, dass zumindest eine der Antenneneinheiten mittels LTE-Technik ausgestattet ist, wohingegen eine andere Antenneneinheit nach dem GSM-Standard arbeitet, beispielsweise unter Verwendung eines Kommunikationsprotokolls gemäß AISG 1.0 Standard, wohingegen neuere Antennen incl. der integrierten oder externen ALD Geräte beispielsweise nach dem Kommunikationsprotokoll AISG 2.0 oder höher betrieben werden können.
Ansonsten wird bezüglich des Aufbaus und der Funktionsweise einer derartigen Antennenanlage auf bekannte Konfigurationen verwiesen, beispielsweise auch auf die erläuterten Mischkonstellationen, wie sie in der EP 2 340 683 B1 beschrieben sind.
An einer derartigen Antenneneinrichtung sollen nunmehr mehrere ALD-Geräte, also Antenna-Line-Devices vorgesehen werden, die in 2 nur als ALD#1, ALD#2, ALD#3 bzw. ALD#n schematisch dargestellt sind. Es kann sich dabei um antennennahe Geräte handeln, die beispielsweise zur Ermittlung der geostationären Positionen entsprechende Sensoren beinhalten, Sensoren zur Neigungsausrichtung, Sensoren zur Ermittlung der Ausrichtung in Azimuth-Richtung und nicht nur in Elevations-Richtung, zur Ermittlung einer Temperatur etc. Diese ALD-Geräte können in den Antennen ANT1 bis ANT3 integriert, also insbesondere im Inneren der Antennen (beispielsweise innerhalb des Radoms oder der Gehäuseabdeckung auf der Rückseite eines in der Regel vorgesehenen Reflektors) geschützt untergebracht sein, oder aber extern zu diesen Antennen, beispielsweise separat am Mast 1' oder in sonstiger Weise am Montageort 1 montiert sein. In 1 ist ihre antennennahe Position nur angedeutet.
Dabei sollen diese unterschiedlichen antennennahen ALD-Geräte von unterschiedlichen Primaries, also Netzwerkbetreibern oder primären Steuergeräten oder allgemein den unterschiedlichen Basisstationen jeweils angesteuert und betrieben werden können. Von daher handelt es sich bei den in 1 gezeigten Basisstationen BS1 bis BS3 letztlich nur um ein Beispiel für die vorgesehenen möglichen Primaries.
Im Rahmen der Erfindung wird dabei eine Struktur vorgeschlagen, wie sie grundsätzlich aus der schematischen Darstellung gemäß 2 zu entnehmen ist.
Gemäß 2 wird eine Primary-ALD-Schaltmatrix vorgeschlagen, die im gezeigten Ausführungsbeispiel m Primary-Anschlüsse PA1, PA2, PA3, ... PAm aufweist.
Von den in 2 gezeigten vier Primary-Eingängen oder -anschlüssen PA1, PA2, ... PAm sind im gezeigten Ausführungsbeispiel alle vier beschaltet. Möglich wäre aber auch, dass nur ein Teil dieser Eingänge oder Anschlüsse beschaltetist. Dabei wird angedeutet, dass m Primary-Eingänge oder Primary-Anschlüsse vorgesehen sein können, wobei m eine natürlich Zahl > 1 ist.
Die Primary-Anschlüsse oder -Eingänge PAm weisen beispielsweise eine RS-485-Schnittstelle auf, über die entsprechende Kommunikationssignale eingespeist oder von den ALD-Geräten entsprechende Informationssignale wiederum in umgekehrter Richtung empfangen und an die zugehörige Basisstation oder allgemein dem zugehörigen Primary PA1 zurückgegeben werden können. Gleichzeitig kann über diesen Eingang auch eine Gleichspannung (DC) eingespeist werden, die zum Betrieb der ALD-Geräte benötigt wird.
Die Eingänge PA1, PA2, ... PAm können aber auch zur Übertragung gemäß dem OOK-Modulations-Standard ausgestattet sein. Es handelt sich dabei um eine Amplituden-Umtastung (Amplitude-Shift-Keying, abgekürzt ASK). Es ist eine digitale Modulationsart, bei der die Amplitude des Trägers verändert wird, um verschiedene Werte zu übertragen. Die einfachste Form der Amplitudentastung ist das sogenannte On-Off-Keying (OOK), bei dem der Träger an- bzw. ausgeschaltet wird, um eine 1 bzw. eine 0 zu übertragen.
Das OOK-Modulationsverfahren zur Kommunikation zwischen Primaries und ALDs ist in der 3GPP-Norm 25.461 (V12.1.0-2014-06), Kapitel 4.3 vollständig beschrieben. Dies ist auch auf der Internetseite www.3gpp.org abzurufen.
Beide vorstehend genannten Schnittstellen, nämlich die RS-485-Schnittstelle oder die OOK-Modulation sind technisch möglich, unterscheiden sich jedoch auch in der physikalischen Form. RS-485 ist ein 4/5-poliger DIN Stecker, während dessen OOK-Modulation über einen Koax-Anschluss realisiert ist. 4 bzw. 5 polig weil im AISG Standard mindestens 4 Adern definiert sind, jedoch auch optional 5 Adern verwendet werden können. Dabei sind das GND, DC_10..30 V, (optional DC_12 V) RS-485A und RS-485B.
Somit sind die Interface-Anschlüsse nicht beliebig bspw. per Software konfigurierbar. Das Interface muss bereits beim Produktdesign festgelegt sein. Natürlich kann man beliebige Varianten bauen, also bspw. eine Ausbauvariante mit m = 4 (2xRS-485 + 2xOOK) und n = 2 (nur 2xOOK) Anschlüssen oder eine Variante nur mit OOK Anschlüssen an allen Ein- und Ausgängen.
Grundsätzlich könnten aber anstelle von nur zwei verschiedenen Amplitudenwerten auch mehrere Abstufungen verwendet werden, wodurch sich pro Symbolschritt mehrere Bits kodieren lassen.
Dabei wird diese Technik bevorzugt in einer Digital-Logik realisiert, beispielsweise nach dem TTL oder CMOS-Standard. Eine Digital-Logik nach dem TTL-Standard würde beispielsweise voraussetzen, dass sie für einen Betrieb an einer Versorgungsspannung von 5 Volt mit Abweichung von +5% ausgelegt ist. Eine derartige TTL-Logik wird im Sinne der vorliegenden Erfindung als digital-Logik verstanden, da grundsätzlich eine dem TTL-Standard vergleichbare Digital-Logik implementiert werden könnte, die beispielsweise auf anderen Spannungswerten als dem 5 Volt Standardwert bei der T-T-L-Logik umgesetzt sein könnte also z. B. CMOS Logik bei 3,3 V.
In 2 ist dabei noch angedeutet, dass alle oder nur ein Teil der Primary-Eingänge oder Primary-Anschlüsse PA1 bis PAm nach dem OOK-Modulationsverfahren oder mit einer RS-485 Schnittstelle ausgestattet sein können. Dies kann entsprechend dem Szenario vor Ort werkseitig entsprechend angepasst werden, so dass hier eine gemischte Situation auf der Eingangs- oder Anschluss-Seite der Primaries an der Matrix vorliegen kann.
Ferner umfasst die Primary-ALD-Schaltmatrix einen oder mehrere Mikroprozessoren μC, worüber die internen m × n Schalter S der ALD-Primary-Schaltmatrix angesteuert werden können.
Denn durch die Mikroprozessor-Steuerung kann tatsächlich jeder einzelne Eingang PA1 bis PAn auf jeden beliebigen ALD-Anschluss AA1, AA2, ... AAn gelegt oder damit verbunden werden.
In 2 sind alle gezeigten Primaries P1 bis Pm über eine Verbindungs- oder Anschlussleitung 10 mit einem zugehörigen Eingang PA1 bis Pam verbunden.
Von jedem der Ausgänge AA1 bis AAn der ALD-Schaltmatrix kann eine Verbindung, d. h. eine Verbindungsleitung 11 zu einem der vorgesehenen ALD-Geräte ALD#1 bis ALD##n angeschlossen werden. Diese Anschluss- oder Verbindungsleitungen 10 bzw. 11 stellen also eine beliebige Verbindung von einem der Primaries zu einem oder mehreren der ALD-Geräte dar, um hierüber Informationen/Daten/Signale von Primaries zu einem oder mehreren ALD-Geräten und/oder umgekehrt Informationen/Daten/Signale von einem oder mehreren ALD-Geräten zu einem oder mehreren der Primaries zu übertragen. Diese Anschluss- oder Verbindungsleitungen 10, 11 dienen also nicht zur Übertragung von Hochfrequenz-Signalen, insbesondere von Sende- und/oder Empfangssignalen, die zwischen den Primaries und den Antenneneinrichtungen ANT1 bis beispielsweise ANT3 übertragen werden.
Der Aufbau ist also derart, dass jeder primaryseitige Anschluss oder Eingang PA1 bis PAm beliebig auf einen oder mehrere antennennahe ALD-Anschlüsse AA1 bis AAn geschaltet werden kann. Ebenso kann ein antennenseitiger Anschluss oder Ausgang AA1 bis AAn auf einen oder mehrere primaryseitige Eingänge oder Anschlüsse PA1 bis PAm geschaltet werden.
Die erwähnten und in 2 angedeuteten antennennahen ALD-Geräte ALD#1 bis ALD#n können jeweils in der Antennenanlage integriert sein oder extern (also außerhalb des Radoms einer entsprechenden Antenne) angeordnet sein.
Die Steuereinheit, d. h. der Mikroprozessor μC wird durch bzw. über eine Gleichstromversorgung, z. B. in Form eines Gleichspannungswandlers DC/DC versorgt, die die Gleichspannungsanteile über die Primaries, d. h. über die n Primary-Eingänge PA1 bis PAm zur Verfügung stellt.
Daneben kann noch eine separate Gleichstromleitung 13 vorgesehen sein, die die erläuterte ALD-Primary-Schaltmatrix separat beispielsweise über eine Gleichspannungs-Versorgungseinheit mit Gleichspannung versorgt, im gezeigten Ausführungsbeispiel beispielsweise mit 48 Volt.
Die ”Funktion” Schaltmatrix wird beispielsweise an einem Antennenstandort von mehreren Basisstationen, beispielsweise von mehreren Netzbetreibern genutzt. Deshalb soll die Leistungsaufnahme der Schaltmatrix auch gezielt zugeordnet werden. Die Schaltmatrix hat eine geringe Leistungsaufnahme. Diese Leistung kann individuell konfigurierbar von einem Eingangsport, dem Eingangsport mit der höchsten DC-Spannung oder von dem 48 V DC-Eingang entnommen werden. Im Auslieferzustand wird die Leistung von dem Port mit der höchsten Versorgungsspannung entnommen. Falls danach eine Zuordnung über die Konfiguration erfolgt, wird beim nächsten Einschalten die Leistung gezielt von nur einem Port entnommen. Falls nichts konfiguriert wird, bleibt die Situation wie im Auslieferzustand bestehen.
Schließlich kann die erläuterte Schaltmatrix auch selbst eine Funktion wie ein ALD-Gerät erfüllen, beispielsweise in Form eines in der ALD-Schaltmatrix integrierten Sensors. Die entsprechende matrixeigene ALD-Einheit ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als ALD#0 bezeichnet.
Die entsprechenden Daten für den Betrieb der Schaltmatrix (Konfigurations-Daten) können in einem Speicher 17 abgespeichert sein, beispielsweise in Form eines EEProm's. Dadurch kann die System-Konfiguration 19 entsprechend festgehalten bzw. können die entsprechenden Daten zur Verfügung gestellt werden. Die entsprechenden Daten für die System-Konfiguration 19 können aber auch beispielsweise über eine weitere Schnittstelle 21, insbesondere über eine RFID-Schnittstelle zur Verfügung gestellt werden. Genauso kann die Konfiguration der Schalterstellungen, also der einzelnen Stellungen für die Schalter S ab Werk erfolgen, oder über separate Eingänge, beispielsweise in Form eines Serviceports 117 oder aber auch über die primärseitigen Eingänge PA1 bis PAm oder zumindest einen dieser Eingänge. Einschränkungen bezüglich der zur Verfügungsstellung der Konfigurationsdaten bestehen insoweit nicht.
Die Schaltmatrix kann bevorzugt so konfiguriert sein, dass sie eine ausreichende Anzahl von Primary-Anschlüssen oder allgemein Primary-Eingängen PA1 bis PAm und eine ausreichende Anzahl von Antennen-Anschlüssen oder Antennen-Ausgängen AA1 bis AAn aufweist, wobei eine entsprechend anteilige Anzahl so ausgestattet sein kann, dass sie zur Übertragung nach dem RS-485-Standard und ein anderer Teil der Anschlüsse nach der Übertragung nach dem OOK-Modem-Standard konfiguriert ist.
Dabei wird angemerkt, dass auch die antennenseitigen Anschlüsse AA1 bis AAn ebenfalls wieder so festgelegt sein können, dass dort RS-485-Schnittstellen vorgesehen sind oder dass zur Übertragung nach dem OOK-Modem-Verfahren diese Anschlüsse entsprechend diesem Verfahren definiert sind. Dies kann werkseitig entsprechend dem Szenario vor Ort der installierten Antenne festgelegt werden oder ist eine entsprechende Anzahl von Anschlüssen vorgesehen, die zum Teil nach dem einen und zum Teil nach dem anderen Übertragungsstandard ausgelegt sind, um die Schaltmatrix möglichst flexibel und möglichst allgemein für unterschiedlichste Antennenszenarien einsetzen zu können. So könnte beispielsweise die Ausführung derart sein, dass beispielsweise vier RS-485-Schnittstellen und beispielsweise drei Schnittstellen für das OOK-Modem-Verfahren vorgesehen sind, also insgesamt sieben Schnittstellen. Für die betreffende Antenne vor Ort können beispielsweise nur vier Primaries vorgesehen sein, beispielsweise zwei, die einen RS-485-Anschluss benötigen, und zwei, die einen Anschluss für einen OOK-Modem-Verfahren benötigen. Die nicht benötigten Schnittstellen bleiben dann unbelegt.
Eine entsprechende Schaltmatrix kann also werkseitig für eine bestimmte Antennensituation so vorkonfiguriert sein, dass sie nur eine entsprechende Anzahl von Primary-Anschlüssen aufweist, entsprechend der Anschlüsse der Primaries an einem vorgegebenen Antennenstandort. Dabei können von Hause aus die Primary-Anschlüsse so konfiguriert werden, dass die richtige Schnittstelle und der richtige Übertragungsmodus für die betreffenden Primaries von Hause aus vorgesehen wird, also entweder nach dem RS-485-Standard oder dem OOK-Standard.
Das gleiche gilt für die Ausgangs- und/oder Antennenseite, wenn eine spezifische bekannte Konfiguration von ALD-Geräten antennenseitig an einem bestimmten Antennenstandort vorgegeben ist.
Ansonsten kann eine entsprechend erläuterte Schaltmatrix auch mehrere Ein- und Ausgänge aufweisen, um sie an den unterschiedlichen Standorten für unterschiedliche Konfigurationen ohne spezifische Anpassung an den Standorten verwenden zu können. Nicht benötige eingangs- oder ausgangsseitige Anschlüsse können unbeschaltet bleiben.
Die erläuterte Schaltmatrix kann beliebige Signale bezüglich des AISG-Standards durchschalten, übermitteln und verarbeiten. Die erläuterte erfindungsgemäße Schaltmatrix kann sogar über die Eingangsports (Anschlüsse) konfiguriert werden, da die Schaltmatrix selbst ein Gerät darstellt, das das AISG-Kommunikationsprotokoll verarbeiten kann.
Die Schaltmatrix kann bevorzugt auch auf beliebigen Kanälen unabhängig voneinander die Signale wandeln, und zwar beispielsweise von gleichstrommäßigen RS-485-Signalen zu gleichstrommäßigen OOK-Signalen oder umgekehrt.
Mit einem derartigen Aufbau und einer derartigen Konfiguration lassen sich die bereits erläuterten Vorteile realisieren.
Die erläuterte Konfiguration bietet aber auch weitere interessante Einsatzmöglichkeiten und damit verbundene Vorteile.
Ein verbreitetes Problem ist die Verteilung von AISG Signalen auf Basis des OOK Modemsignals. Signalverteiler werden häufig als passive HF-Leistungsteiler realisiert. Die Erfindung kann als aktiver OOK-Splitter ohne Dämpfung des 2,176 MHz OOK Kommunikationskanals verwendet werden. Bei einem rein passiven 2-fach Splitter ergeben sich technisch bedingt 3 dB Dämpfung auf dem Kommunikationskanal. Bei einem 3-fach Splitter ergeben sich technisch bedingt mindestens 4,8 dB Dämpfung für den OOK-Kommunikationskanal. In der Ausführung mit DC+OOK-Interface kann mit der aktiven Schaltmatrix der Kommunikationskanal ohne HF-Dämpfung bis zu n-fach aufgeteilt werden.
In bestimmten Installationsfällen von Antennenstandorten mit mehreren ALDs kann es sinnvoll sein, bestimmte ALDs gezielt von einer bestimmten Leistungsquelle mit DC-Leistung zu versorgen.
Es könnte Anwendungsfälle innerhalb einer Antenne geben, bei denen beispielsweise die ALDs kommunikationsseitig jeweils einem eigenen Primary zugeordnet werden sollen, die DC-Versorgung der ALDs jedoch von einer zentralen Stellen aus erfolgen soll. Das kann beispielsweise die 48 V Versorgung der aktiven Antenne mit RRH sein oder beispielsweise gezielt nur ein normaler Eingangsport sein. Die Flexibilität der Schaltmatrix erlaubt somit zusätzlich das getrennte ”routen” von DC-Kanal, bei Bedarf unabhängig vom Kommunikationskanal. Die Zuordnung der DC-Versorgung ist ebenfalls von außen flexibel konfigurierbar.
Da an Antennenstandorten Mischsituationen mit ”alter” und ”neuer” Technik bestehen können, z. B. die Nachrüstung von LTE-Technik an einem bereits bestehenden GSM Standort, ergeben sich auch Situationen mit älteren und neueren ALDs. Ältere ALDs arbeiten nach dem Kommunikationsprotokoll gemäß AISG1.0. Neuere ALDs arbeiten in der Regel nach dem Kommunikationsprotokoll AISG2.0. Der AISG Standard ist nicht kompatibel zueinander. Zum heutigen Zeitpunkt beherrschen die neueren ALDs sowie die neueren Primaries meistens beide Kommunikationsstandards und sind abwärtskompatibel. Zukünftige Geräte könnten jedoch auch nur für AISG2.0 oder in absehbarer Zeit AISG3.0 gebaut sein. Dann gäbe es zwischen den älteren und neueren Geräten Kompatibilitätsprobleme.
Die aktive Schaltmatrix in ihrer Ausführungsform mit einem Controller für jeden Eingangsport erlaubt es auch den Protokollmodus zu verändern. Im Anwendungsfall mit modernen AISG2.0 ALDs kann die Schaltmatrix für jeden Kommunikationskanal beispielsweise die Kommunikationsbefehle von älteren AISG1.0 Primaries übersetzen und umgekehrt. Ältere ALDs könnten mit neueren Primaries kommunizieren.
Abschließend wird angemerkt, dass die erläuterte ALD-Schaltmatrix zumindest zwei Eingangs-Anschlüsse PA#1 und PA#2 und zumindest zwei ALD-Anschlüsse AA1 und AA2 umfassen sollte. Bevorzugt sind sowohl die eingangsseitigen wie auch die ausgangsseitigen Anschlüsse in höherer Zahl vorhanden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2514028 [0006]
WO 2012/130347 A1 [0007]
EP 2692017 A0 [0021]
WO 2012/130367 A1 [0021]
EP 2340683 B1 [0023, 0032]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

RS-485-AISG-Standard [0017]
RS-485-Schnittstellen-Standard [0023]
AISG 1.0 Standard [0031]
3GPP-Norm 25.461 (V12.1.0-2014-06), Kapitel 4.3 [0040]
RS-485-Standard [0057]
RS-485-Standard [0059]

Claims

Antennenanlage, insbesondere Mobilfunkantennenanlage mit folgenden Merkmalen: – mit zumindest zwei Primaries (P1, P2, Pn), – mit zumindest einer Antenneneinrichtung (ANT1, ANT2, ANT3), – mit zumindest zwei antennennahen Komponenten in Form von ALD-Geräten (ALD#1, ALD#2, ..., ALD#n), gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale: – zwischen den Primaries (P1, P2, ..., Pm) und den antennennahen ALD-Geräten (ALD#1, ALD#2, ..., ALD#n) ist eine Primary-ALD-Schaltmatrix geschaltet, – die Primary-ALD-Schaitmatrix umfasst m Primary-Anschlüsse (PA1, PA2, ..., PAm), – die Primary-ALD-Schaitmatrix umfasst n ALD-Anschlüsse (AA1, AA2, ..., AAn), – m und n stellen jeweils eine natürliche Zahl dar, und zwar mit m > 1 und n > 1, – die in der Primary-ALD-Schaitmatrix vorgesehenen Schalter (S) sind so aufgebaut und so ansteuerbar, dass verschiedene Primary-Anschlüsse (PA1, PA2, ..., PAm) mit einem oder mehreren der unterschiedlichen ALD-Anschlüssen (AA1, AA2, ..., AAn) und/oder dass ein oder mehrere der ALD-Anschlüsse (AA1, AA2, ..., AAn) mit einem oder mehreren der Primary-Anschlüsse (PA1, PA2, ..., PAm) verbindbar ist bzw. sind, und – die Primary-ALD-Schaltmatrix umfasst mindestens einen Mikroprozessor (μC) oder ein Mikroprozessor (μC) ist der Primary-ALD-Schaltmatrix zugeordnet, worüber die einzelnen Schalter (S) steuerbar sind.
Antennenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Primary-Anschlüsse (PA1, PA2, ..., PAm) oder zumindest ein Teil davon über Stromversorgungsleitungen (9) mit dem Mikroprozessor (μC) zumindest mittelbar zur Stromversorgung verbunden sind.
Antennenanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gleichspannungswandler (DC/DC) für die Stromversorgung der ALD-Schaltmatrix vorgesehen ist, wobei dem Gleichspannungswandler (DC/DC) Gleichspannung über zumindest einen der primaryseitigen Anschlüsse (PA1, PA2, ..., PAm), vorzugsweise von dem Eingang (PA1, PA2, ..., PAm) mit der höchsten Versorgungsspannung und/oder über eine separate Versorgungsspannungsleitung (13) zuführbar ist.
Antennenanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine separate Stromversorgungsleitung (13) zum Betrieb des Mikroprozessors (μC) zu der Primary-ALD-Schaltmatrix führt oder darin angeschlossen ist.
Antennenanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Primary-ALD-Schaltmatrix eine Speichereinrichtung (17) vorzugsweise in Form eines nicht-flüchtigen Speichers oder EEProm zur Speicherung der System-Konfiguration umfasst.
Antennenanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Primary-ALD-Schaltmatrix eine RFID-Speichereinheit vorzugsweise in Form eines RFID-EEProm's zum Laden der System-Konfiguration zugeordnet ist.
Antennenanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Primary-ALD-Schaltmatrix Konfigurations-Daten über einen Eingangsport und/oder über zumindest eine der mehreren Primary-Anschlüssen (PA1, PA2, ..., PAm) zuführbar ist.
Antennenanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Primary-Anschlüsse (PA1, PA2, ..., PAm) so konfiguriert oder konfigurierbar ist, dass RS-485-Kommunikationssignale übertragbar sind.
Antennenanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Primary-Eingänge (PA1, PA2, ..., PAm) so konfiguriert oder konfigurierbar ist, dass OOK-Modem-Signale übertragbar sind.
Antennenanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Primary-ALD-Schaltmatrix befindlichen Schalter (S) durch eine Digital-Logik mit vorgegebenem Gleichspannungsbereich realisiert sind, insbesondere gemäß der TTL-Logik oder der CMOS-Logik.
Antennenanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Primary-ALD-Schaltmatrix selbst ein ALD-Gerät (ALD#0) mit einer integrierten ALD-Komponente ist.
Antennenanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Primary-ALD-Schaltmatrix ferner einen Serviceport (117) umfasst.