CN116582181A - 运行电光传输设备的方法，计算机程序产品以及传输设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行电光传输设备(1)的方法，具有以下步骤‑借助于所述传输设备(1)的基本装置(3)的光学信号源产生光学载波信号(15)；‑借助于所述光学信号源产生任意信号(17)；‑将所述任意信号(17)调制到所述基本装置(3)中的光学载波信号(15)上成传输信号(16)；‑借助于光学传输介质将所述传输信号(16)传输给所述传输设备(1)的天线装置(8)；以及‑在所述天线装置(8)中将所述任意信号(17)和所述载波信号(15)分开。此外，本发明涉及一种计算机程序产品以及一种传输设备(1)。

Description

运行电光传输设备的方法，计算机程序产品以及传输设备
技术领域
本发明涉及一种用于运行根据本发明的用于例如机动车的电光传输设备的方法。此外，本发明涉及一种计算机程序产品和传输设备。
背景技术
从现有技术已知，机动车中构造有大量的传感器和数据通信装置。例如，机动车可具有雷达传感器装置或用于数据传输的通信装置。
DE 102020202771 A1公开了一种具有光学载波分配(Traegerverteilung)的系统。
EP 3489712 A1涉及一种雷达系统和一种运行雷达系统的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种方法、一种计算机程序产品和一种传输设备，借助于其可以以减少构件的方式进行从基本装置到天线装置处和/或从接收装置到基本装置处和/或从组合发送和接收装置到一个或多个基本装置处的传输。
该任务由一种根据本发明的方法、计算机程序产品和传输设备来解决。有利的设计形式根据本发明进行说明。
本发明的一个方面涉及一种用于运行用于机动车的电光传输设备的方法。光学载波信号的产生借助于传输设备的基本装置的光学信号源(例如激光装置)进行。任意信号，尤其是任意光学信号借助于光学信号源产生。在此激光可具有任意的偏振状态，也可具有特定的偏振状态，或者也可具有叠加的偏振状态。进行将任意信号(其例如可以是数据信号)调制到基本装置中的光学载波信号上成传输信号。传输信号借助于光学传输介质(例如光纤)被传输给传输设备的天线装置。任意信号和载波信号的分开在天线装置中进行。
尤其因此实现，例如不仅在雷达传感器装置中还有在通信装置中都利用光学传输介质，以便为了将数据信号或调制信号和时钟信号分配给任意遥远的前端装置(Fronteinrichtung)，所述前端装置当前相应于天线装置。对于返回通道例如已知的是，例如激光可以被重新用于光时钟分配，以便例如产生光IQ返回通道。IQ返回通道尤其是所谓的正交幅度调制的返回通道。
尽管如此，为时钟和数据的分配以及为返回通道例如至少设置光学传输介质。此外，在光纤无线电(ROF)系统的目前现有技术中，最大的工作频率受到马赫泽恩德调制器或激光驱动器的最大带宽限制。因此，本发明通过巧妙的系统设计解决了实现任意高频率并且在此使所需的光学传输介质数量最少。
尤其地，提出了载波信号和任意信号的重复使用。尤其地因此光学载波信号在基本装置中产生，基本装置也可以称为基站，且例如可以构造为电子计算装置和/或备选地或补充地也可以构造为光学计算装置。为此，例如需要光源，优选激光二极管。光学载波信号可以是静态的、即固定的，也可以是动态的、即不固定的，且因此是可变的，这取决于信号源。此外，任意信号，例如IQ数据信号和/或认知雷达信号被直接调制到光源上和/或在光源的输出端处被调制。这两个信号叠加在一起，并在最终将信号划分之后经由唯一的光学传输介质给任意数量但至少一个天线装置。在天线装置中，尤其是在天线装置的所谓的发送器中，光学信号例如被转换成两个分开的电信号。备选地，在中心站被调制的任意信号也可以由光谱性质如此生成，使得其在高度混合后具有所期望的光谱性质。在此电子和/或光学滤波装置可以安装在各个信号路径中，所述电子和/或光学滤波装置将载波信号与任意信号分开。然而也可行的是，使用仅仅一个光学电子转换设备，且然后将信号分开。在这种情况下，可以使用单独的电滤波器来划分和/或所使用的电路具有必要的滤波特性。
尤其地，所提出的方法或相应的传输设备需要仅仅一个光学传输介质将任意信号(尤其是例如IQ数据信号和至少一个载波信号)分配到位于任意远距离的天线装置，它们也可以被称为前端装置。为此，这两个信号(换句话说，载波信号和该任意信号)在光学范围内被合并。在天线装置中将信号分开。然后，载波信号的任意频率转换可以在天线装置中发生。此外，该系统或传输设备不需要快速的光学调制器，因为在基本装置中被调制到光学载波上的信号可以仅仅是实际发送频率的一小部分。如果能确保发送和接收信号至少部分可重构，例如借助于充分利用任意发送信号和接收信号之间的某种多址接入(Multiple-Access)和/或正交性，分配给天线装置的信号也可重新用于返回通道，即作为基本装置内的接收装置。否则，另一调制器将产生第二参考信号，或者光学信号源也可以直接产生第二参考信号。在任何情况下，天线装置中都不需要另外的光源，例如另外的激光装置。然而备选地或补充地，在天线装置上可以使用光源。载波信号是集中产生的，由此所有的天线装置都有相同的发送频率，由此无需复杂的时钟恢复，其中仍然可以执行时钟恢复。此外，该传输设备可以实现任意的调制格式，并且不仅是FMCW(频率调制连续波雷达)，而且例如对于伪噪声或OFDM(正交频分多路复用-频分多路复用方法)也可例如利用在雷达传感器装置中。此外，该传输设备适合于应用在软件定义雷达领域中，因为调制格式和载波频率可以通过简单改变基本装置中信号处理单元的编程来改变，且因此只由软件而不是硬件决定。尽管如此，当然也可以经由硬件进行改变，例如通过可以直接改变发送频率的"功率检测器"。此外，该雷达系统由此也可用于认知雷达。
传输设备可例如在机动车中被使用于雷达传感器装置或通信装置。然而，这应被理解为纯示范性的而绝非限制性的。该传输设备也可被使用在其他技术设备中，例如数据中心中。
优选设置成，信号、尤其是载波信号和该任意信号，具有不同的频带和/或偏振和/或某种MAC。MAC应理解成多址接入，如针对不同信号的不同时隙。就此而言，这可以通过"分开信号的其他方式"表述。
此外，为简单起见，下文通常始终只涉及一个实体。然而只要没有明确附注，本发明也可以相应具有相关实体中的多个。在这方面，使用"一"、"一个"和"一种"等词只应理解为对如下的提示：在一个简单的实施形式中至少使用一个实体。
就下文描述的方法而言，只要未通过上下文明确得到不同之处，方法的各个步骤可以按任何顺序排列和/或组合。此外，只要未明确地另外标明，这些方法可以相互结合。
带有数值的数据通常不应理解为精确的值，而是也包含+/-1％至+/-10％的公差。
对标准或规格或规范的提及应理解为对在提交申请时和/或-如果要求优先权-还在提交优先权申请时适用的标准或规格或规范的提及。然而，在此不应该理解为普遍排除对后续或替代的标准或规格或规范的可用性。
根据有利的设计形式，借助于第一光学调制器产生载波信号，和/借助于至少一个第二光学调制器产生或任意信号。尤其地，光学调制器可以是所谓的马赫泽恩德调制器。尤其地，基本装置因此具有第一马赫泽恩德调制器和至少一个第二马赫泽恩德调制器。因此，可以可靠地产生载波信号和任意信号。备选地，光学信号源也可以直接构造用于调制信号。
此外有利的是，作为任意信号产生IQ信号。IQ信号尤其是所谓的正交幅度调制的信号。这是电子信息技术的一种调制方法，其结合了幅度调制和相位调制。因此，可以实现有利的数据传输。
此外有利的是，载波信号和任意信号借助于天线装置中的相应的滤波装置相互分开。例如，针对载波信号的滤波装置可以是带通滤波器。针对任意信号的滤波装置可以例如构造为高通滤波器或低通滤波器。滤波装置在此可以不仅被构造为电滤波器，而且可以构造为光学滤波器。因此实现可以借助于简单的电和/或光学滤波器将相应的信号彼此分开。
在另一有利的设计形式中，在所述天线装置中执行所述载波信号的频率倍增(Frequenzvervielfaeltigung)和/或所述载波信号与所述任意信号的信号相乘(Signalmultiplikation)。尤其地，因此可以在天线装置中发生载波信号的任意频率转换。在频率转换之前或之后，任意信号(其尤其是相应于数据信号)再次与载波信号相乘。通过滤波器(例如带通滤波器)或通过跨阻放大器之前或之后的多个滤波器，光学载波信号可以再次分配给相应的光接收装置并重新使用。尤其地，载波信号因此可以在其与任意信号相乘之前以任意频率进行倍增。备选地也可行的是，在频率倍增之前在天线装置中进行相乘。然后该信号被放大并可经由相应的天线装置进行发射。
在这方面应指出的是，针对发送路径和接收路径的天线装置可以不仅在空间上分开，而且也可以在空间上合并。
此外已经证明为有利的是，将载波信号反馈给基本装置的评估装置用于评估接收信号。尤其地，基本装置因此可以被构造成不仅用于传输而且用于接收。为此因此需要仅仅一个激光二极管。备选地也可行的是，发送和接收信号也能够以电的方式反馈。接收装置中的带通滤波器允许分配给天线装置的激光信号也能被重新使用。因此例如可以省去另外的马赫泽恩德调制，以便将载波信号重新用于返回通道，即用于基本装置的接收装置。
此外已证明为有利的是，接收信号与任意信号正交地被接收。尤其地，为了将信号重新用于返回信道，即用于基本装置的接收装置，接收信号与任意信号或任意类型的多址接入正交地被接收。为此例如针对这种情况，也可以重新使用光学IQ调制。此外，偏振复用也是可行的，其中，那么调制器支持偏振复用。
此外有利的是，提供用于机动车的雷达传感器设备和/或机动车的通信设备的传输设备。因此实现，根据本发明的传输设备或相应的方法可被不仅用于雷达传感器设备而且用于通信设备。因此传输设备可以以各种方式使用。
所提出的方法尤其是一种计算机实现的方法。因此，本发明的另一个方面涉及一种具有程序代码手段的计算机程序产品，所述程序代码手段促使电子计算装置和/或备选地或补充地还有光学计算装置在所述程序代码手段被电子计算装置实行时执行根据前述方面的方法。该计算机程序产品也可以被称为计算机程序。因此，本发明的另一个方面还涉及一种具有该计算机程序产品的计算机可读存储介质。
此外，本发明还涉及一种用于机动车的传输设备，该传输设备具有至少一个基本装置，所述至少一个基本装置具有光学信号源，并且该传输设备具有天线装置，其中该传输设备构造用于执行根据前述方面的方法。尤其地，该方法借助于传输设备来执行。
电子计算装置和/或备选性或补充地还有光学计算装置(其尤其可以是基本装置)尤其具有处理器、电子构件和集成电路，以便能够执行相应的方法步骤。
此外，本发明还涉及一种具有根据前述方面的传输设备的机动车。
属于本发明的还有机动车的根据本发明的传输设备的改进方案，所述改进方案具有如已经与根据本发明的方法的改进方案相联系地描述的特征。由于这个原因，这里不再一次描述根据本发明的传输设备和机动车的相应的改进方案。
本发明还包括所述实施形式的特征的组合。
附图说明
下文描述了本发明的实施例。为此：
图1显示了根据传输设备的第一实施形式的示意框图；以及
图2显示了根据传输设备的另一实施形式的另外的示意框图。
具体实施方式
下面解释的实施例是本发明的优选实施例。在这些实施例中，所描述的部件相应表示本发明的单独的、应彼此独立考虑的特征，所述特征相应地也彼此独立地改进本发明，且因此也可单独地或以不同于所显示组合的方式被视为本发明的组成部分。此外，所描述的实施例还可以通过本发明的已描述特征的另外特征来补充。
在图中，功能相同的元件相应设有相同的附图标记。
图1显示了根据用于纯示意性示出的机动车2的传输设备1的实施形式的示意框图。传输设备1具有至少一个基本装置3，其尤其可以构造为电子和/或光学计算装置。基本装置3具有至少一个激光装置4作为光学信号源。在当前实施例中，基本装置3尤其被分为发送部分5和接收部分6。激光装置4当前构造于发送部分5中。另一激光装置7构造于接收部分6中。激光装置4和另外的激光装置7尤其被构造为任意的光源。
此外，传输设备1有至少一个天线装置8。在当前实施例中纯示意性地示出，传输设备1还可以具有另外的天线装置9。对天线装置8所说的内容类似地适用于另外的天线装置9。在此，所有亦或只有某些或没有天线装置8、9可以组合成更大的天线装置8、9。
此外，传输设备1具有接收天线10。接收天线10又可以同样以多个数量存在，即也可以提供另外的接收天线11。对接收天线10所说的内容类似地适用于另外的接收天线11。在此，所有亦或只有某些或没有天线装置8、9可以组合成更大的天线装置8、9。此外，天线装置8和接收天线10或天线装置9和接收天线11同样可以被组合。
尤其例如可以设置成，发送部分5和天线装置8或另外的天线装置9构造发送装置12。接收天线10和接收部分6又可以构造接收装置13。
尤其地，底座装置3与天线装置8和接收天线10错位地构造。尤其地，在基本装置3和天线装置8或接收天线10之间相应的光纤14构造为光学传输介质。基本装置3在此经由唯一的光纤14与天线装置8耦联。基本装置3分别经由另外的光纤14与各自的另外的天线装置9连接。基本装置3此外同样经由相应的光纤14与接收天线10耦联。
在根据本发明的用于运行传输设备1的方法中尤其设置成，借助于基本装置3的激光装置4产生光学载波信号15。此外，借助于激光装置4进行光学数据信号17的产生。光学数据信号17被调制到基本装置3中的光学载波信号15上成传输信号16。传输信号16借助于光纤14传输到传输设备1的天线装置8处。在天线装置8中进行任意信号17和载波信号15的分开。尤其地，在此载波信号15借助于第一滤波装置18(当前尤其是构造为带通滤波器)相互分开，且任意信号17借助于第二滤波装置19(当前尤其是构造为高通滤波器)相互分开。
为了光学载波信号15和光学任意信号17的转换，尤其可以使用光学电子转换器，例如当前光电二极管20。此外显示了跨阻放大器21。
此外尤其设置成，在天线装置8中执行载波信号15的频率倍增22和/或载波信号15与任意信号17的信号相乘23。
图1此外显示，借助于第一马赫泽恩德调制器24产生载波信号15和/或借助于第二马赫泽恩德调制器25产生任意信号17。此外尤其是在接收部分6中，基本装置3可以具有第三马赫泽恩德调制器26。此外，在接收部分6中构造相干接收器27，其中所接收的信号从相干接收器27传输给信号处理装置28，尤其是用于进一步评估。在这种情况下，相干性可以通过自相干性借助于激光信号产生或者用单独的源产生。
天线装置8尤其具有发送天线29。此外在天线装置8中还显示有信号放大器33。
此外尤其可设置成，在当前实施例中还可以产生所谓的IQ信号30，其中对此可以设置IQ生成器31。此外，在接收装置13中显示有另外的马赫泽恩德调制器32。接收装置13此外同样具有带通滤波器34和频率倍增22。
当前的传输设备1优选被提供用于机动车2的雷达传感器设备和/或用于机动车2的通信设备。
因此尤其提出，在基本装置3中光学载波信号15在第一马赫-泽安德调制器24中产生。为此需要至少一个激光二极管。载波信号15可以是静态或动态的，其中这取决于信号源。此外，在第二马赫泽恩德调制器25中产生任意信号17，例如IQ数据信号或IQ认知雷达信号，其被调制到激光二极管的输出端上。这两个信号叠加且经由唯一的光纤14传送给天线装置8。借助于发送器(其当前通过光电二极管20示出)将传输信号16转化成两个分开的电信号。在各个信号路径中，构造将载波信号15与任意信号17分开的滤波装置18、19。然而也可行的是，只使用一个光电转换装置，其然后再次将信号分开。然后，载波信号15可以在其与任意信号17相乘之前以任意频率被倍增。此外也可行的是，在频率倍增22之前在天线装置8中执行相乘。然后信号再次被放大并可经由天线元件29发射。
图2显示了根据传输设备1的实施形式的另外的示意框图。在图1中，发送部分5和接收部分6一起构造。在图1中，光学返回通道的生成利用第二激光二极管或者说第二激光装置7与第三马赫泽恩德调制器26执行。在图2中示出，该方法也可以借助于激光装置4来执行。在当前实施例中，另外的带通滤波器34允许还有分配到天线装置8处的激光信号被重新使用。在这种情况下，尤其是可以省去第三马赫泽恩德调制器26。然而，为了针对返回通道所有基本装置3重新使用信号，所接收的信号必须与任意信号17正交，这当前由块35示出，或者存在任意类型的多址接入。针对这种情况，也可以重复使用光学IQ解调。
因此，图1和图2中提出的传输设备1需要仅仅一根光纤14，以便将任意信号17和载波信号15分配给位于任意远距离的天线装置8或接收天线10。为此，这两个信号在光学上被合并。在天线装置8中，所述信号再次被分开。然后，可以在天线装置8中发生载波信号15的任意频率转换。在频率转换之前或之后，任意信号17然后与载波信号15相乘。通过在接收器侧上的跨阻放大器21后面的带通滤波器34，光学载波信号15可以与分配给天线装置8的信号一起被重新使用。如果所接收信号和任意信号17之间存在正交性或某种形式的多址接入，则所接收信号也可被利用于接收天线10和基本装置3之间的返回通道。尤其地，所述信号不能如此强烈地受干扰，从而使得它们不能再生。备选地，可以利用另外的调制器产生第二参考信号。
1 传输设备
2 机动车
3 基本装置
4 激光装置
5 发送部分
6 接收部分
7 另外的激光装置
8 天线装置
9 另外的天线装置
10 接收天线
11 另外的接收天线
12 发送装置
13 接收装置
14 光纤
15 载波信号
16 传输信号
17 任意信号
18 带通滤波器
19 高通滤波器
20 光电二极管
21 跨阻放大器
22 频率倍增
23 信号相乘
24 第一马赫泽恩德调制器
25 第二马赫泽恩德调制器
26 第三马赫泽恩德调制器
27 相干接收器
28 信号处理装置
29 天线元件
30 IQ信号
31 IQ生成器
32 另外的马赫泽恩德调制器
33 信号放大器
34 另外的带通滤波器
35 块

Claims (10)

1.一种用于运行电光传输设备(1)的方法，具有以下步骤：
-借助于所述传输设备(1)的基本装置(3)的光学信号源产生光学载波信号(15)；
-借助于所述光学信号源产生任意信号(17)；
-将所述任意信号(17)调制到所述基本装置(3)中的所述光学载波信号(15)上成传输信号(16)；
-借助于光学传输介质将所述传输信号(16)传输给所述传输设备(1)的天线装置(8)；以及
-在所述天线装置(8)中将所述任意信号(17)和所述载波信号(15)分开。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于
借助于第一光学调制器或第一电光调制器产生所述载波信号(17)和/或借助于第二光学调制器或电光调制器产生所述任意信号(17)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于
产生IQ信号(30)作为任意信号(17)。
4.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，
其特征在于
所述载波信号(15)和所述任意信号(17)借助于天线装置(8)中的相应的滤波装置(18，19)相互分开。
5.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，
其特征在于
在所述天线装置(8)中执行所述载波信号(15)的频率倍增(22)和/或所述载波信号(15)与所述任意信号(17)的信号相乘(26)。
6.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，
其特征在于
将所述载波信号(15)反馈给所述基本装置(3)的评估装置，用于评估接收信号(36)。
7.根据权利要求6所述的方法，
其特征在于
所述接收信号(36)与所述任意信号(17)正交地被接收。
8.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，
其特征在于
所述传输设备(1)被提供用于所述机动车(2)的雷达传感器设备和/或用于所述机动车(2)的通信设备。
9.一种计算机程序产品，其具有程序代码手段，当所述程序代码手段被电子计算装置实行时，所述程序代码手段促使所述电子计算装置执行根据权利要求1至8中任一项的方法。
10.一种用于机动车(2)的传输设备(1)，所述传输设备(1)具有至少一个基本装置(3)，所述至少一个基本装置具有光学信号源，并且所述传输设备(1)具有天线装置(8)，其中所述传输设备(1)构造用于执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法。
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