Verfahren zum Betrieb eines Funk-Kommunikationssystems für ein industrielles Automatisierungssystem und Funk-Kommuni kationsgerät

Industrielle Automatisierungssysteme dienen zur Überwachung, Steuerung und Regelung von technischen Prozessen, insbesonde re im Bereich Fertigungs-, Prozess- und Gebäudeautomatisie rung, und ermöglichen einen Betrieb von Steuerungseinrichtun gen, Sensoren, Maschinen und industriellen Anlagen, der mög lichst selbständig und unabhängig von menschlichen Eingriffen erfolgen soll. Aufgrund einer ständig steigenden Bedeutung von Informationstechnik für Automatisierungssysteme, die zahlreiche vernetzte Steuerungs- bzw. Rechnereinheiten umfas sen, gewinnen Verfahren zur zuverlässigen Bereitstellung von über ein Automatisierungssystem verteilten Funktionen für ei ne Bereitstellung von Überwachungs- , Steuerungs- und Rege lungsfunktionen verstärkt an Bedeutung.

Unterbrechungen von Kommunikationsverbindungen zwischen Rech nereinheiten eines industriellen Automatisierungssystems oder Automatisierungsgeräten können zu einer unerwünschten oder unnötigen Wiederholung einer Übermittlung einer Dienstanfor derung führen. Außerdem können nicht oder nicht vollständig übermittelte Nachrichten beispielsweise einen Übergang oder Verbleib eines industriellen Automatisierungssystems in einen sicheren Betriebszustand verhindern. Dies kann schließlich zu einem Ausfall einer kompletten Produktionsanlage und einem kostspieligen Produktionsstillstand führen. Eine besondere Problematik resultiert in industriellen Automatisierungssys temen regelmäßig aus einem Meldungsverkehr mit verhältnismä ßig vielen, aber relativ kurzen Nachrichten, die üblicher- weise innerhalb eines vorgegebenen Zyklus deterministisch zu übermitteln sind.

In EP 2 093 122 Bl ist ein Verfahren zur Kopplung von zwei Zugwagen untereinander beschrieben, wobei die Kopplung zum Datenaustausch zwischen den beiden Zugwagen dient. In jedem der beiden Zugwagen sind Einrichtungen zum Senden und Empfan gen sowie zum Verarbeiten von Daten vorgesehen. Die Daten übertragung zwischen den beiden gekoppelten Zugwagen erfolgt drahtlos und beim Senden ausgerichtet. Dabei werden die

Strahlrichtungen räumlich so gewählt, dass die gleichzeitige Verbindung nur in einer bestimmten räumlichen Position der paarweise zu koppelnden Zugwagen und deren Einrichtungen zum Senden und Empfangen von Daten besteht.

Aus US 8 238 832 Bl ist ein Strahlformungsverfahren für ein Antennensystem eines Funk-Kommunikationsgeräts bekannt, bei dem das Funk-Kommunikationsgerät für Empfangssignale, die entsprechend unterschiedlicher Funk-Übertragungsprotokolle übermittelt werden, jeweils Empfangswinkel zu ermitteln. Das Antennensystem des Funk-Kommunikationsgeräts weist eine hin sichtlich ihrer Richtung steuerbare Sende- bzw. Empfangscha rakteristik auf. In Abhängigkeit von einem ausgewählten Funk- Übertragungsprotokoll und dem jeweils ermittelten Empfangs winkel steuert das Funk-Kommunikationsgerät die Richtung der Sende- bzw. Empfangscharakteristik seines Antennensystems.

Auf diese Weise können Interferenzen zwischen Funk-Kommunika tionssystemen mit unterschiedlichen Funk-Übertragungsproto kollen vermieden werden.

EP 3 240 312 Al betrifft ein Steuerungssystem für ein draht loses Kommunikationssystem, das ein erstes Funk-Kommunikati onsgerät mit einer Richtantenne und ein zweites Funk-Kommuni kationsgerät umfasst. Mittels einer Richtungssteuereinheit wird eine Richtwirkung der Richtantenne des ersten Funk- Kommunikationsgeräts gesteuert. Die Richtantenne des ersten Funk-Kommunikationsgeräts wird durch die Richtungssteuerein heit zur Kommunikation mit dem zweiten Funk-Kommunikations gerät anhand von Richtwirkungsinformationen entsprechend ei ner Vielzahl von Änderungsmustern gesteuert, die eine zeitli che Intensitätsänderung empfangener Signale widerspiegeln.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines Funk-Kommunikationssystems für ein industrielles Automatisierungssystem zu schaffen, das ei ne selektive und genaue Kopplung von in einer Kommunikations beziehung stehenden Funk-Kommunikationsgeräten ermöglicht und Beeinträchtigungen anderer Teilnehmer weitestgehend vermei det, sowie ein geeignetes Funk-Kommunikationsgerät anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen und durch ein Funk- Kommunikationsgerät mit den in Anspruch 11 angegebenen Merk malen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Betrieb eines Funk- Kommunikationssystems vorgesehen, das zumindest ein erstes und ein zweites als Funk-Basisstation bzw. als Funk-Teilneh merstation betreibbares Funk-Kommunikationsgerät umfasst, die jeweils zumindest eine Funk-Transceivereinheit und ein dieser zugeordnetes Antennensystem umfassen. Zumindest das Antennen system des ersten Funk-Kommunikationsgeräts weist eine hin sichtlich ihrer Richtung steuerbare Sende- bzw. Empfangscha rakteristik auf. Ein solches Antennensystem kann beispiels weise auf Basis einer Array-Antenne realisiert werden und Beamforming ermöglichen. Außerdem ermittelt zumindest das erste Funk-Kommunikationsgerät zu vorgebbaren Zeitpunkten bzw. bei Eintritt vorgebbarer Ereignisse für vom zweiten Funk-Kommunikationsgerät empfangene Funk-Signale mittels der steuerbaren Richtung der Empfangscharakteristik seines Anten nensystems einen Empfangswinkel-Signalstärke-Verlauf .

Erfindungsgemäß ermittelt das erste Funk-Kommunikationsgerät anhand des für das zweite Funk-Kommunikationsgerät ermittel ten Empfangswinkel-Signalstärke-Verlaufs einen Richtungsvek tor zum zweiten Funk-Kommunikationsgerät. Dabei leitet das erste Funk-Kommunikationsgerät den Richtungsvektor zum zwei ten Funk-Kommunikationsgerät aus einem Maximum des für das zweite Funk-Kommunikationsgerät ermittelten Empfangswinkel- Signalstärke-Verlaufs ab. Entsprechend dem für das zweite Funk-Kommunikationsgerät ermittelten Richtungsvektor steuert das erste Funk-Kommunikationsgerät die Richtung der Sende- bzw. Empfangscharakteristik seines Antennensystems. Wenn der ermittelte Richtungsvektor zum zweiten Funk-Kommunikations gerät außerhalb eines vorgegeben Winkelbereichs liegt oder wenn ein Absolutwert des für das zweite Funk-Kommunikations gerät ermittelten Empfangswinkel-Signalstärke-Verlaufs unter einen vorgebbaren Schwellwert fällt, wird eine Datenübermitt lung zwischen dem ersten Funk-Kommunikationsgerät und dem zweiten Funk-Kommunikationsgerät eingestellt. Insbesondere wird eine Datenübermittlung eingestellt, wenn zumindest eine dieser genannten Bedingungen vorliegt.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann verhindert werden, dass Funk-Stationen, die zueinander keine Verbindungen auf bauen bzw. sich nicht gegenseitig stören sollen, innerhalb eines Funk-Kommunikationssystems aufgrund passender Kommuni kationsparameter (z.B. SSID) miteinander kommunizieren kön nen. Vielmehr können sich als Kommunikationspartner für ei nander bestimmte Funk-Stationen auf Basis des ermittelten Empfangswinkel-Signalstärke-Verlaufs gezielt per Beamforming anpeilen und sind somit für andere Funk-Stationen außerhalb ihres Funk-Feldes quasi nicht wahrnehmbar. Zudem ist eine Im plementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in bestehenden Funk-Stationen recht einfach realisierbar. Insbesondere kann der Richtungsvektor einfach und grundsätzlich ohne zusätzli che Hardware ermittelt werden. Vorzugsweise erfolgt eine Da tenübermittlung zwischen dem ersten Funk-Kommunikationsgerät und dem zweiten Funk-Kommunikationsgerät entsprechend IEEE- Standard 802.11ad.

Auch das Antennensystem des zweiten Funk-Kommunikationsgeräts weist vorzugsweise eine hinsichtlich ihrer Richtung steuerba re Sende- bzw. Empfangscharakteristik auf. In diesem Fall ist der für das zweite Funk-Kommunikationsgerät ermittelten Emp- fangswinkel-Signalstärke-Verlauf ein erster Empfangswinkel- Signalstärke-Verlauf . Dementsprechend ist der ermittelte Richtungsvektor zum zweiten Funk-Kommunikationsgerät ein ers ter Richtungsvektor.

Analog zu obigen Ausführungen ermittelt das zweite Funk- Kommunikationsgerät zu vorgebbaren Zeitpunkten bzw. bei Ein tritt vorgebbarer Ereignisse insbesondere für vom ersten Funk-Kommunikationsgerät empfangene Funk-Signale mittels der steuerbaren Richtung der Empfangscharakteristik seines Anten nensystems einen zweiten Empfangswinkel-Signalstärke-Verlauf . Anhand des (für das erste Funk-Kommunikationsgerät ermittel ten) zweiten Empfangswinkel-Signalstärke-Verlaufs ermittelt das zweite Funk-Kommunikationsgerät einen zweiten Richtungs vektor zum ersten Funk-Kommunikationsgerät und steuert die Richtung der Sende- bzw. Empfangscharakteristik seines Anten nensystems entsprechend dem (für das erste Funk-Kommunikati onsgerät ermittelten) zweiten Richtungsvektor. Vorteilhafter weise leitet das zweite Funk-Kommunikationsgerät den zweiten Richtungsvektor aus einem Maximum des zweiten Empfangswinkel- Signalstärke-Verlaufs ab.

Wenn der zweite Richtungsvektor außerhalb eines vorgegeben Winkelbereichs liegt oder wenn ein Absolutwert des zweiten Empfangswinkel-Signalstärke-Verlaufs unter einen vorgebbaren Schwellwert fällt, wird die Datenübermittlung zwischen dem ersten Funk-Kommunikationsgerät und dem zweiten Funk-Kommuni kationsgerät vorzugsweise ebenfalls eingestellt. Somit setzen beide Funk-Kommunikationsgeräte ein selektives Beamforming um, so dass eine Störung anderer Funk-Stationen weiter ver mindert wird.

Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der das Antennensystem des zweiten Funk-Kommu nikationsgeräts eine hinsichtlich ihrer Richtung steuerbare Sende- bzw. Empfangscharakteristik aufweist, wird das erste Funk-Kommunikationsgerät als Funk-Basisstation an einer kon stanten Position betrieben, während das zweite Funk-Kommuni kationsgerät als Funk-Teilnehmerstation an einer veränderba ren Position betrieben wird. Auch dabei ist der für das zwei te Funk-Kommunikationsgerät ermittelten Empfangswinkel-Sig- nalstärke-Verlauf ein erster Empfangswinkel-Signalstärke- Verlauf. Dementsprechend ist der ermittelte Richtungsvektor zum zweiten Funk-Kommunikationsgerät auch bei dieser Ausfüh rungsform ein erster Richtungsvektor. Darüber hinaus ermit telt das erste Funk-Kommunikationsgerät vorteilhafterweise fortlaufend die Position des zweiten Funk-Kommunikations geräts .

Anhand der konstanten Position des ersten Funk-Kommunikati onsgeräts und der ermittelten Position des zweiten Funk- Kommunikationsgeräts kann ebenfalls ein zweiter Richtungsvek tor vom zweiten Funk-Kommunikationsgerät zum ersten Funk- Kommunikationsgerät ermittelt werden, entsprechend dem das zweite Funk-Kommunikationsgerät die Richtung der Sende- bzw. Empfangscharakteristik seines Antennensystems steuert. Analog zu obigen Ausführungen wird die Datenübermittlung zwischen dem ersten Funk-Kommunikationsgerät und dem zweiten Funk- Kommunikationsgerät eingestellt, wenn der zweite Richtungs vektor außerhalb eines vorgegeben Winkelbereichs liegt. Das zweite Funk-Kommunikationsgerät muss hierbei nicht selber ei ne Empfangswinkel-Signalstärke-Analyse zur Ermittlung des zweiten Richtungsvektors durchführen. Insbesondere kann das erste Funk-Kommunikationsgerät eine Information über seine eigene Position sowie über die Position des zweiten Funk- Kommunikationsgeräts oder eine Information über den zweiten Richtungsvektor an das zweite Funk-Kommunikationsgerät über mitteln .

Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelt das erste Funk-Kommu nikationsgerät anhand einer ermittelten Stärke vom zweiten Funk-Kommunikationsgerät empfangener Funk-Signale bzw. anhand einer Signallaufzeitmessung einen Abstand zum zweiten Funk- Kommunikationsgerät. Dabei steuert das erste Funk-Kommunika tionsgerät seine Sendeleistung entsprechend dem ermittelten Abstand zum zweiten Funk-Kommunikationsgerät. Auf diese Weise kann ein noch selektiveres Beamforming realisiert werden. Analog dazu kann auch das zweite Funk-Kommunikationsgerät an hand einer ermittelten Stärke vom ersten Funk-Kommunikations gerät empfangener Funk-Signale bzw. anhand einer Signallauf zeitmessung einen Abstand zum ersten Funk-Kommunikationsgerät ermitteln und seine Sendeleistung entsprechend dem ermittel ten Abstand zum ersten Funk-Kommunikationsgerät steuern. Zu sätzlich oder alternativ zu einer Ortung, die auf einem Emp- fangswinkel-Signalstärke-Verlauf basiert, kann die Ortung des zweiten Funk-Kommunikationsgeräts durch das erste Funk-Kommu- nikationsgerät bzw. die Ortung des ersten Funk-Kommunikati onsgeräts durch das zweite Funk-Kommunikationsgerät mittels eines Ultra-Weitband-Ortungssystems erfolgen.

Vorzugsweise wird nur dann eine Funk-Verbindung zwischen dem ersten Funk-Kommunikationsgerät und dem zweiten Funk-Kommuni kationsgerät aufgebaut wird, wenn beide Funk-Kommunikations geräte demselben Funk-Netz zugeordnet sind. Dabei kann ein Zugriff auf ein Funk-Netz durch eine Funk-Teilnehmerstation insbesondere anhand einer dem Funk-Netz zugeordneten Netz- Kennung, z.B. SSID, und nach einer Autorisierung bei Vorlie gen gültiger Netz-Zugangsinformationen erfolgen.

Das erfindungsgemäße Funk-Kommunikationsgerät ist insbesonde re zur Durchführung eines Verfahrens entsprechend vorangehen den Ausführungen geeignet und umfasst zumindest eine Funk- Transceivereinheit und ein diesem zugeordnetes Antennensys tem, das eine hinsichtlich ihrer Richtung steuerbare Sende- bzw. Empfangscharakteristik aufweist. Das Funk-Kommunikati onsgerät ist dafür ausgestaltet und eingerichtet, zu vorgeb- baren Zeitpunkten bzw. bei Eintritt vorgebbarer Ereignisse für von einem weiteren Funk-Kommunikationsgerät empfangene Funk-Signale mittels der steuerbaren Richtung der Empfangs charakteristik seines Antennensystems einen Empfangswinkel- Signalstärke-Verlauf zu ermitteln.

Außerdem ist das erfindungsgemäße Funk-Kommunikationsgerät dafür ausgestaltet und eingerichtet, anhand des für das wei tere Funk-Kommunikationsgerät ermittelten Empfangswinkel-Sig- nalstärke-Verlaufs einen Richtungsvektor zum weiteren Funk- Kommunikationsgerät zu ermitteln und die Richtung der Sende- bzw. Empfangscharakteristik seines Antennensystems entspre chend dem für das weitere Funk-Kommunikationsgerät ermittel ten Richtungsvektor zu steuern. Darüber hinaus ist das Funk- Kommunikationsgerät dafür ausgestaltet und eingerichtet, eine Datenübermittlung zum bzw. vom weiteren Funk-Kommunikations gerät einzustellen, wenn der ermittelte Richtungsvektor zum zweiten Funk-Kommunikationsgerät außerhalb eines vorgegeben Winkelbereichs liegt oder wenn ein Absolutwert des für das weitere Funk-Kommunikationsgerät ermittelten Empfangswinkel- Signalstärke-Verlaufs unter einen vorgebbaren Schwellwert fällt .

Vorzugsweise ist das Funk-Kommunikationsgerät dafür ausge staltet und eingerichtet, anhand einer ermittelten Stärke der vom weiteren Funk-Kommunikationsgerät empfangenen Funk-Sig nale bzw. anhand einer Signallaufzeitmessung einen Abstand zum weiteren Funk-Kommunikationsgerät zu ermitteln und seine Sendeleistung entsprechend dem für das weitere Funk-Kommuni kationsgerät ermittelten Abstand zu steuern. Entsprechend ei ner weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Funk-Kommu nikationsgerät dafür ausgestaltet und eingerichtet, den Rich tungsvektor zum weiteren Funk-Kommunikationsgerät aus einem Maximum des für das weitere Funk-Kommunikationsgerät ermit telten Empfangswinkel-Signalstärke-Verlaufs abzuleiten.

Die vorliegende Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt die

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend an einem Ausfüh rungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt die

Figur ein industrielles Automatisierungssystem mit einem

Kommunikationsnetz und einem an dieses angeschlos senen Funk-Kommunikationssystem. Das in der Figur dargestellte industrielle Automatisierungs system umfasst ein Kommunikationsnetz 100, an das mehrere Au tomatisierungsgeräte 101, 102 und ein Funk-Kommunikations system angeschlossen sind. Das Funk-Kommunikationssystem um fasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei drahtgebunden mit dem Kommunikationsnetz 100 verbundene Funk-Basisstationen 201, 202 und zwei mit den Funk-Basisstationen 201, 202 ver bindbare Funk-Teilnehmerstationen 203, 204.

Das Kommunikationsnetz 100 umfasst eine Vielzahl von Netzkno ten, an denen Netzinfrastrukturgeräte vorgesehen sind. Die Netzinfrastrukturgeräte 200-202 können beispielsweise Swit- che, Router oder Firewalls sein und zum Anschluss von Auto matisierungsgeräten 101, 102 dienen. Zu Automatisierungsgerä ten zählen insbesondere speicherprogrammierbaren Steuerungen 101, Eingabe/Ausgabe-Einheiten (I/O-Module) oder Bedien- und Beobachtungsstationen 102 des industriellen Automatisierungs systems .

Speicherprogrammierbare Steuerungen 101 umfassen typischer weise jeweils ein Kommunikationsmodul, eine Zentraleinheit sowie zumindest eine Eingabe/Ausgabe-Einheit. Eingabe/Aus gabe-Einheiten können grundsätzlich auch als dezentrale Peri- pheriemodule ausgestaltet sein, die entfernt von einer spei cherprogrammierbaren Steuerung angeordnet sind. Über ihr Kom munikationsmodul kann eine speicherprogrammierbare Steuerung 101 beispielsweise mit einem Switch oder Router oder zusätz lich mit einem Feldbus verbunden werden. Die Eingabe/Ausgabe- Einheit dient einem Austausch von Steuerungs- und Messgrößen zwischen einer speicherprogrammierbaren Steuerung 101 und ei nem mit der speicherprogrammierbaren Steuerung 101 verbunde nen Sensor bzw. einer gesteuerten Maschine oder Anlage 300. Ein Sensor bzw. eine Maschine oder Anlage 300 kann grundsätz lich auch über das Funk-Kommunikationssystem mit einer spei- cherprogrammierbaren Steuerung 101 verbunden werden. Die Zentraleinheit einer speicherprogrammierbaren Steuerung 101 ist insbesondere für eine Ermittlung geeigneter Steuerungs größen aus erfassten Messgrößen vorgesehen. Obige Komponenten einer speicherprogrammierbaren Steuerung 101 können bei spielsweise über ein Rückwandbus-System miteinander verbunden werden .

Eine Bedien- und Beobachtungsstation 102 dient insbesondere zur Visualisierung von Prozessdaten bzw. Mess- und Steue rungsgrößen, die durch speicherprogrammierbare Steuerungen, Eingabe/Ausgabe-Einheiten oder Sensoren verarbeitet bzw. er fasst werden. Insbesondere wird eine Bedien- und Beobach tungsstation 102 zur Anzeige von Werten eines Regelungskrei ses und zur Veränderung von Regelungsparametern verwendet. Bedien- und Beobachtungsstationen 102 umfassen zumindest eine graphische Benutzerschnittstelle, ein Eingabegerät, eine Pro zessoreinheit und ein Kommunikationsmodul.

Sowohl die Funk-Basisstationen 201, 202 als auch die Funk- Teilnehmerstationen 203, 204 umfassen jeweils neben einem Ar- ray-Antennensystem 214, 224, 234, 244 eine Funk-Transceiver- einheit 211, 221, 231, 241. Dabei weisen die Array-Antennen- systeme 214, 224, 234, 244 jeweils eine hinsichtlich ihrer Richtung steuerbare Sende- bzw. Empfangscharakteristik 215, 225, 235, 245 auf. Vorzugsweise sind die Funk-Basisstationen 201, 202 und die Funk-Teilnehmerstationen 203, 204 zur Daten übermittlung entsprechend IEEE-Standard 802.11ad ausgestaltet und eingerichtet. Zur Steuerung der Sende- bzw. Empfangscha rakteristik 215, 225, 235, 245 ihrer Array-Antennensysteme 214, 224, 234, 244 umfassen die Funk-Basisstationen 201, 202 und die Funk-Teilnehmerstationen 203, 204 jeweils eine Beam- forming-Steuerungseinheit 212, 222, 232, 242. Insbesondere sind die Funk-Basisstationen 201, 202 einerseits und die Funk-Teilnehmerstationen 203, 204 andererseits dafür ausgestaltet und eingerichtet, miteinander Datenrahmen 10, 20 auszutauschen, die über ein jeweils ausgewähltes Funk-Netz übertragen werden. Die Datenrahmen 10, 20 umfassen im vorlie genden Ausführungsbeispiel insbesondere Prozessdaten bzw. Mess- und Steuerungsgrößen, die mit den Funk-Teilnehmerstati onen 203, 204 verbundenen Fahrzeugen bzw. Sensoren, Maschinen oder Anlagen 300 zugeordnet sind.

Zwischen den Funk-Basisstationen 201, 202 und den Funk-Teil nehmerstationen 203, 204 wird im vorliegenden Ausführungsbei spiel nur dann eine Funk-Verbindung aufgebaut, wenn eine Zu ordnung zum selben Funk-Netz vorliegt. Beispielsweise sind eine erste Funk-Basisstation 201 und eine erste Funk-Teil- nehmer-Station 203 einem ersten Funk-Netz zugeordnet, während eine zweite Funk-Basisstation 202 und eine zweite Funk-Teil nehmerstation 204 einem zweiten Funk-Netz zugeordnet sind. Vorzugsweise erfolgt ein Zugriff auf ein Funk-Netz durch eine Funk-Teilnehmerstation anhand einer dem Funk-Netz zugeordne ten Netz-Kennung, z.B. SSID, und nach einer Autorisierung bei Vorliegen gültiger Netz-Zugangsinformationen, z.B. WPA- Schlüssel .

Darüber hinaus sind zumindest die Funk-Basisstationen 201,

202 jeweils dafür ausgestaltet und eingerichtet, zu vorgebba- ren Zeitpunkten bzw. bei Eintritt vorgebbarer Ereignisse für von den Funk- Teilnehmerstationen 203, 204 empfangene Funk- Signale mittels der steuerbaren Richtung der Empfangscharak teristik 215, 225 ihres jeweiligen Antennensystems 214, 215 einen Empfangswinkel-Signalstärke-Verlauf zu ermitteln. Beide Funk-Basisstationen 201, 202 umfassen jeweils eine Auswerte einheit 213, 223, um anhand des für ihre zugeordnete Funk- Teilnehmerstation 203, 204 ermittelten Empfangswinkel-Signal- stärke-Verlaufs einen Richtungsvektor zur zugeordneten Funk- Teilnehmerstation 203, 204 zu ermitteln. Die Funk-Basisstati onen 201, 202 leiten den Richtungsvektor zur zugeordneten Funk-Teilnehmerstation 203, 204 beispielsweise jeweils aus einem Maximum des für ihre zugeordnete Funk-Teilnehmerstation 203, 204 ermittelten Empfangswinkel-Signalstärke-Verlaufs ab. Entsprechend dem für die zugeordnete Funk-Teilnehmerstation 203, 204 ermittelten Richtungsvektor steuern die Funk-Basis stationen 201, 202 mittels ihrer Beamforming-Steuerungsein- heit 212, 222 jeweils die Richtung der Sende- bzw. Empfangs charakteristik 215, 225 ihres Array-Antennensystems 214, 224.

Zusätzlich ermitteln die Funk-Basisstationen 201, 202 jeweils anhand einer ermittelten Stärke der von ihrer zugeordneten Funk-Teilnehmerstation 203, 204 empfangenen Funk-Signale bzw. anhand einer Signallaufzeitmessung einen Abstand zur zugeord neten Funk-Teilnehmerstation 203, 204 und steuern ihre jewei lige Sendeleistung entsprechend dem ermittelten Abstand zur zugeordneten Funk-Teilnehmerstation 203, 204. Somit sind die Sende- bzw. Empfangscharakteristiken 215, 225 der Array- Antennensysteme 214, 224 der Funk-Basisstationen 201, 202 so wohl hinsichtlich ihrer Richtung als auch hinsichtlich ihrer Reichweite steuerbar.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann ausgenutzt werden, dass die Funk-Basisstationen 201, 202 ortsfest angeordnet sind bzw. eine bekannte Position aufweisen, während lediglich die Funk-Teilnehmerstationen 203, 204 mobil sind bzw. eine nicht genau bekannte Position aufweisen. In diesem Fall er mitteln die Funk-Basisstationen 201, 202 entsprechend voran gehenden Ausführung anhand von Richtung und Abstand fortlau fend die Position ihrer zugeordneten Funk-Teilnehmerstation 203, 204. Anhand der Position der jeweiligen Funk-Basisstati on 201, 202 und der Position der zugeordneten Funk-Teilneh- merstation 203, 204 wird ein Richtungsvektor von der jeweili gen Funk-Teilnehmerstation 203, 204 zur zugeordneten Funk- Basisstation 201, 202 ermittelt, entsprechend dem die jewei lige Funk-Teilnehmerstation 203, 204 mittels ihrer Beamfor- ming-Steuerungseinheit 232, 242 jeweils die Richtung der Sen de- bzw. Empfangscharakteristik 235, 245 ihres Array-Anten- nensystems 234, 244 steuert.

Eine Ermittlung des Richtungsvektors von der jeweiligen Funk- Teilnehmerstation 203, 204 zur zugeordneten Funk-Basisstation 201, 202 kann entweder in den Funk-Basisstationen 201, 202 oder in den Funk-Teilnehmerstationen 203, 204. Dementspre chend übermitteln die Funk-Basisstationen 201, 202 jeweils eine Information über ihre eigene Position sowie über die Po sition der zugeordneten Funk-Teilnehmerstation 203, 204 oder eine Information über den jeweiligen Richtungsvektor an ihre zugeordnete Funk-Teilnehmerstation 203, 204.

Entsprechend einer alternativen Ausgestaltungsvariante ermit teln die Funk-Teilnehmerstationen 203, 204 jeweils zu vorgeb- baren Zeitpunkten bzw. bei Eintritt vorgebbarer Ereignisse für von der zugeordneten Funk-Basisstation 201, 202 empfange ne Funk-Signale mittels der steuerbaren Richtung der Emp fangscharakteristik 235, 245 ihres Array-Antennensystems 234, 244 einen Empfangswinkel-Signalstärke-Verlauf . Analog zu vo rangehenden Ausführungen umfassen beide Funk-Teilnehmerstati onen 203, 204 jeweils eine Auswerteeinheit 233, 243, um an hand des für ihre zugeordnete Funk-Basisstation 201, 202 er mittelten Empfangswinkel-Signalstärke-Verlaufs einen Rich tungsvektor zur zugeordneten Funk-Basisstation 201, 202 zu ermitteln .

Die Funk-Teilnehmerstationen 203, 204 leiten den Richtungs vektor zur zugeordneten Funk-Basisstation 201, 202 _V orzugs- weise jeweils aus einem Maximum des für ihre zugeordnete Funk-Basisstation 201, 202 ermittelten Empfangswinkel- Signalstärke-Verlaufs ab. Entsprechend dem für die zugeordne te Funk-Basisstation 201, 202 ermittelten Richtungsvektor steuern die Funk-Teilnehmerstationen 203, 204 mittels ihrer Beamforming-Steuerungseinheit 232, 242 jeweils die Richtung der Sende- bzw. Empfangscharakteristik 235, 245 ihres Array- Antennensystems 234, 244. Vorteilhafterweise ermitteln die Funk-Teilnehmerstationen 203, 204 entsprechend der alternati ven Ausgestaltungsvariante jeweils anhand einer ermittelten Stärke der von ihrer zugeordneten Funk-Basisstation 201, 202 empfangenen Funk-Signale bzw. anhand einer Signallaufzeitmes sung einen Abstand zur zugeordneten Funk-Basisstation 201,

202 und steuern ihre jeweilige Sendeleistung entsprechend dem ermittelten Abstand zur zugeordneten Funk-Basisstation 201, 202.

Vorzugsweise wird eine Datenübermittlung zwischen den Funk- Basisstationen 201, 202 und den Funk-Teilnehmerstationen203, 204 eingestellt, wenn ein Absolutwert des für die jeweilige Funk-Basisstation bzw. Funk-Teilnehmerstation ermittelten Empfangswinkel-Signalstärke-Verlaufs unter einen vorgebbaren Schwellwert fällt. Auch für die Richtungsvektoren kann ein zulässiger Winkelbereich vorgegeben werden, außerhalb dessen die Datenübermittlung eingestellt wird. Damit kann beispiels weise bei einer drahtlosen Datenkommunikation zwischen Zug- Waggons erreicht werden, dass nur Zug-Waggons innerhalb des selben Gleises miteinander kommunizieren können und keine un beabsichtigte Datenkommunikation mit Zug-Waggons in einem be nachbarten Gleis zustande kommt. Insbesondere ist für eine Realisierung zulässiger Kommunikationsbeziehungen nicht er forderlich, dass geänderte Netz-Kennungen oder Netz-Zugangs informationen verwendet werden, da eine Teilnehmerkopplung bzw. -Separierung auf Basis räumlicher Randbedingungen er- folgt. Somit können Konfigurationsinformationen, wie Netz- Kennungen oder Netz-Zugangsinformationen, grundsätzlich bei behalten werden. Auch bei einer Bedienung von sicherheitskri tischen Maschinen mittels mobiler Bediengeräte kann eine Teilnehmerkopplung bzw. -Separierung auf Basis räumlicher Randbedingungen vorteilhaft genutzt werden. Beispielsweise kann damit erreicht werden, dass eine Datenkommunikation nur dann zustande kommt, wenn ein mobiles Bediengerät in Richtung einer zu bedienenden Maschine zeigt bzw. sich innerhalb eines zulässigen Abstands von dieser befindet.

Grundsätzlich kann eine Ortung der Funk-Teilnehmerstationen durch die Funk-Basisstationen bzw. eine Ortung der Funk- Basisstationen durch die Funk-Teilnehmerstationen zusätzlich oder alternativ zur Ortung, die auf einem Empfangswinkel-

Signalstärke-Verlauf basiert, mittels eines Ultra-Weitband- Ortungssystems erfolgen.