DE102014019971B3

DE102014019971B3 - Masterkomponente für ein Kommunikationssystem und Verfahren

Info

Publication number: DE102014019971B3
Application number: DE102014019971.1A
Authority: DE
Inventors: Dirk Hammerschmidt; David Levy
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2013-09-10
Filing date: 2014-09-09
Publication date: 2020-07-09
Anticipated expiration: 2034-09-10
Also published as: US9967119B2; US20170099169A1; DE102014112920B4; US20150071369A1; DE102014112920A1; US9571315B2

Abstract

Masterkomponente (101) für ein Kommunikationssystem (100), wobei die Masterkomponente (101) eingerichtet ist, eine Mittenfrequenz einer Mehrzahl von Frequenz-Bins für einen Daten-Rahmen auszuwählen, wobei die Masterkomponente (101) umfasst:eine Senderkomponente (102), die eingerichtet ist, ein Masterausgangssignal mit einer modifizierten Frequenz zu erzeugen, die zu der gewählten Mittenfrequenz um ein erstes Verschiebungsausmaß variiert; undeine Empfängerkomponente (104), die eingerichtet ist, ein Mastereingangssignal mit einer Filterfrequenz zu filtern, die zu der ausgewählten Mittenfrequenz um ein zweites Verschiebungsausmaß variiert.

Description

HINTERGRUND
Fahrzeugsysteme sind komplexe Systeme, welche Computer und Komponenten zum Betrieb und zur Überwachung von Kraftfahrzeugen umfassen. Die Systeme umfassen typischerweise einen Prozessor, der den Motorbetrieb und dergleichen steuert und überwacht. Das System betreibt im Allgemeinen verschiedene Steuersysteme, welche Fahrzeugfunktionen durchführen. Durch Überwachung können kleinere Probleme identifiziert und korrigiert werden, bevor sie sich zu größeren Problemen entwickeln.
Fahrzeugsysteme verwenden typischerweise einen Bus mit doppeltem Zweck, um Verdrahtung und Kosten zu verringern. Der Bus stellt den Sensoren und Komponenten Energie bereit und wird auch zur Übertragung von Daten verwendet. Im Allgemeinen vermindern die Versuche, die Bereitstellung von Energie zu verbessern, die Datenübertragung, und ebenso vermindern Versuche, die Übertragung von Daten zu verbessern, die Bereitstellung von Energie.
Die WO 2008/063626 A2 offenbart eine Vorrichtung mit einem einstellbaren Bandpassfilter, der eingestellt wird, um sich der Frequenz eines empfangenen Signals anzupassen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, verbesserte Masterkomponenten und Verfahren bereitzustellen.
KURZZUSAMMENFASSUNG
Es werden eine Masterkomponente nach Anspruch 1 oder 10 sowie ein Verfahren nach Anspruch 6 oder 16 bereitgestellt. Die Unteransprüche definieren weitere Ausführungsbeispiele.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das ein Kommunikationssystem veranschaulicht, welches Modulation und relativ schmale Durchlassbereiche zur Datenübertragung verwendet.
2 ist ein Blockdiagramm, das ein Kommunikationssystem mit Sensoren veranschaulicht, welches relativ schmale Durchlassbereiche zur Datenübertragung verwendet.
3A ist eine Abbildung, welche die Filtereigenschaften eines typischen Sensorbandpassfilters mit einer nicht modifizierten Übertragungsmittenfrequenz veranschaulicht.
3B ist eine Abbildung, welche die Filtereigenschaften eines typischen Sensorbandpassfilters mit einer modifizierten Übertragungsmittenfrequenz veranschaulicht.
4 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur Modifizierung von Übertragungsfrequenzen und zur Konfiguration von Bandpassfiltern in Kommunikationssystemen veranschaulicht.
5 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel für einen geeigneten Pseudocode zeigt, welcher zur Implementierung der Verfahren zur Modifizierung der Übertragungsfrequenzen und zur Konfiguration der Bandpassfilter verwendet werden kann.
6 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur Kommunikation zwischen einer Masterkomponente und einem oder mehreren Sensoren veranschaulicht.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung ist nunmehr mit Bezug auf die beigefügten Figuren beschrieben, wobei ähnliche Bezugsnummern verwendet werden, um auf ähnliche Elemente durchgehend zu verweisen, und wobei die veranschaulichten Strukturen und Vorrichtungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt sind.
Es sind Systeme und Verfahren geoffenbart, welche Fahrzeugsysteme und verwandte Systeme vereinfachen. Die Kommunikation zwischen Komponenten wie Sensoren und Steuerungen wird dadurch erleichtert, dass Kommunikationen oder die Datenübertragung zu ausgewählten Frequenz-Bins moduliert werden, und sie wird durch die Abstimmung von Bandpassfiltern und Übertragungsfrequenzen verbessert.
Daten werden zwischen einer Masterkomponente und Sensoren auf einer feststehenden und bekannten Frequenz ausgetauscht. Jeder Rahmen kann mit einer unterschiedlichen Frequenz übertragen werden, um Rauschen und/oder Störungen zu verhindern. Die Masterkomponente und die Sensoren hüpfen von Frequenz zu Frequenz, um die Kommunikation zu vereinfachen. Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf die Masterkomponente und entsprechende Verfahren, andere Komponenten dienen der Erläuterung.
Die Masterkomponente und die Sensoren umfassen einen Empfänger für den Datenempfang oder für die Kommunikation und einen Sender für die Datenübertragung oder für die Kommunikation. Der Empfänger der Masterkomponente umfasst einen konfigurierbaren / abstimmbaren Bandpassfilter, um nur einen der zur Übertragung verwendeten Frequenz zugeordneten Frequenzbereich abzustimmen oder durchzulassen. Der Bandpassfilter wird abgestimmt, wie dies nachfolgend gezeigt ist, um für die Kommunikation einen relativ schmalen Durchlassbereich zu erlauben. Ohne Abstimmung sind relativ größere Durchlassbereiche erforderlich, was die Anzahl von Kanälen begrenzt, die für die Kommunikation zur Verfügung stehen, und dies kann auch Rauschen oder andere Verzerrungen aufgrund des größeren Durchlassbereiches mit sich bringen.
Der Sender der Masterkomponente umfasst im Allgemeinen eine konfigurierbare Feinfrequenzkomponente, um die Übertragung von Daten vom Master zu vereinfachen. Die Feinfrequenzkomponente ist so konfiguriert, dass eine Mittenfrequenz zur Übertragung gemäß den Empfängereigenschaften bei Slave- oder Sensorkomponenten eingestellt wird.
1 ist ein Diagramm, das ein Kommunikationssystem 100 veranschaulicht, welches Modulation und relativ schmale Durchlassbereiche zur Datenübertragung verwendet. Das System 100 konfiguriert die Übertragungsfrequenz und die Bandpassfilterung des Empfängers gemäß den Sensorkomponenten innerhalb des Systems, so dass relativ schmälere Frequenzbänder verwendet werden können.
Das System 100 kann für Fahrzeugsysteme und dergleichen verwendet werden, um die Datenübertragung, den Energieverbrauch und die Datenintegrität zu vereinfachen.
Das System 100 umfasst eine Masterkomponente 101, einen Datenbus 116 und eine Mehrzahl von Sensorkomponenten 110. Die Masterkomponente 101 ist mit einem Datenbus 116 gekoppelt. Die Masterkomponente 101 überträgt Daten zu anderen Komponenten, einschließend dabei die Mehrzahl von Sensorkomponenten 110, über den Datenbus 116. Die Masterkomponente 101 wählt einen geeigneten Frequenz-Bin, welcher eine zugeordnete Mittenfrequenz aufweist, für jeden Rahmen zur Kommunikation aus und führt danach die Kommunikation über den Datenbus 116 durch.
Im Allgemeinen wird die Mittenfrequenz an beiden Enden verwendet, um Daten für zu übertragende Signale zu modulieren und um die empfangenen Signal mittels Bandpass zu filtern. Die Mittenfrequenz wird zur Modulation von Daten verwendet, die von der Masterkomponente gesendet werden (Masterausgang), und von Daten, die zur Masterkomponente gesendet werden (Mastereingang), wo sie durch die sendende Komponente oder die Sensorkomponente moduliert werden.
Der ausgewählte Frequenz-Bin variiert typischerweise je Rahmen und kann aus einer Liste von verfügbaren Kanälen oder Bins ausgewählt werden. Im Allgemeinen werden der Frequenz-Bin und dessen zugeordnete Mittenfrequenz gewählt, um Rauschen und/oder Störungen zu verringern.
Die Masterkomponente 101 richtet die Kommunikation unter Verwendung der gewählten Mittenfrequenz mit einer oder mehreren der Sensorkomponenten 110 ein. Die Masterkomponente 101 modifiziert aber die Übertragungsfrequenz und deren Bandpassfilter zur Verbesserung der Kommunikation. Als ein Resultat dessen wird die Kommunikation ohne Änderungen oder Verstärkungen an den Sensoren 110 verbessert.
Der Datenbus 116 ist ein geeignetes Kommunikationsmedium und umfasst z.B. 2-Draht- und 4-Draht-Implementierungen. Der Datenbus 116 ist mit einer Mehrzahl von Komponenten gekoppelt, umfassend die Sensorkomponenten 110.
Die Masterkomponente umfasst eine Senderkomponente 102 und eine Empfängerkomponente 104. Die Senderkomponente 102 umfasst eine konfigurierbare Feinfrequenzkomponente 108, und die Empfängerkomponente 102 umfasst einen konfigurierbaren Bandpassfilter 106.
Die Frequenzkomponente 108 ist so konfiguriert, dass sie die Übertragungsfrequenz, auf der Grundlage der gewählten Mittenfrequenz, gemäß den Kommunikationseigenschaften oder Variationen von Idealwerten einstellt oder modifiziert. Diese Eigenschaften umfassen Empfängereigenschaften an einem empfangenden Ende der durch die Senderkomponente 102 übertragenen Daten, Umgebungsbedingungen wie Temperatur, ungenaue Komponenten/Schaltkreise und dergleichen. Als Resultat erzeugt der Sender 102 Übertragungsdaten mit der modifizierten oder verschobenen Übertragungsfrequenz.
Es ist anzumerken, dass am empfangenden oder entfernten Ende Eigenschaften / Variationen gegeben sind, welche die bei der Modulation und den Bandpassfiltern verwendeten Frequenzen beeinflussen. Diese Variationen können bewirken, dass die Datenübertragung fehlerhaft, mit Rauschen behaftet und/oder schwächer ist. So können z.B. analoge Komponenten bei einem Sensor die Parameter des Bandpassfilters des Sensors verändern. Die Frequenzkomponente 108 modifiziert die Mittenfrequenz, um die Übertragung von Daten mit einer Frequenz bereitzustellen, welche dem Empfänger besser entspricht oder darauf zugeschnitten ist. Somit ist das bereitgestellte Signal stärker, und als Resultat dessen kann ein engeres Band verwendet werden, weil die modifizierte Mittenfrequenz zumindest teilweise Variationen am empfangenden Ende kompensiert.
Wie obig ausgeführt wurde, umfasst die Masterkomponente 101 auch den konfigurierbaren Bandpassfilter 106 als Teil des Empfängers 104. Der konfigurierbare Bandpassfilter 106 wird eingestellt oder verschoben, um dessen Durchlassbereich zu ändern. In einem Beispiel umfasst der Bandpassfilter 106 eine geschaltete Kondensatoranordnung, welche so konfiguriert sein kann, dass sie den verschobenen Durchlassbereich bereitstellt. Der Durchlassbereich wird auf eine verschobene Mittenfrequenz verschoben, welche von der gewählten Mittenfrequenz um ein Verschiebungsausmaß variiert. Das Verschiebungsausmaß kompensiert zumindest teilweise identifizierte Frequenzverschiebungen in Mastereingangssignalen und wird gemäß den Kommunikationseigenschaften, einschließend Variationen am entfernten Ende, Umgebungsbedingungen und dergleichen bestimmt. Einige Beispiele für das Bestimmen des Verschiebungsausmaßes des Bandpassfilters sind nachfolgend bereitgestellt.
Die Verwendung der Feinfrequenzkomponente 108 und des konfigurierbaren Bandpassfilters 106 vereinfacht die Kommunikation, indem kleinere Durchlassbereiche, mehr Frequenz-Bins/-Kanäle (aufgrund der kleineren Durchlassbereiche) zulässig sind, und sie nehmen weniger genaue Komponenten / Schaltkreise innerhalb des Systems auf.
2 ist ein Blockdiagramm, das ein Kommunikationssystem 200 mit Sensoren veranschaulicht, welches relativ schmale Durchlassbereiche für die Datenübertragung verwendet. Mittenfrequenzen für die Übertragung und den Empfang werden an einem Ende eingestellt, um zumindest teilweise die Variationen in den tatsächlichen Komponenten und in der Schaltung zu berücksichtigen. Sobald sie berücksichtigt wurden, können die engeren Frequenzbänder für die Datenübertragung verwendet werden. Das System 200 ist dem obig beschriebenen System 100 ähnlich und umfasst zusätzliche Details.
Das System 200 umfasst eine Masterkomponente 101 und eine Sensorkomponente 218. Die Sensorkomponente 218 ist eine einer Mehrzahl von Sensorkomponenten (nicht dargestellt), die im System 200 vorhanden sind. Die Sensorkomponente 218 und die Masterkomponente 101 tauschen in diesem Beispiel Daten aus.
Die Sensorkomponente 218 ist ein geeigneter Sensor, so z.B. ein Fahrzeugsensor wie Reifendrucksensoren, Radgeschwindigkeitssensoren, Radialsensoren, Temperatursensoren, Drucksensoren, Durchsatzratensensoren und dergleichen. Die Sensorkomponente 218 misst typischerweise eine gewisse Eigenschaft oder Eigenschaften wie die Temperatur und stellt die Messung der Masterkomponente 101 bereit. Zusätzlich dazu kann die Sensorkomponente 218 durch die Masterkomponente 101 gesteuert werden, um eine Aufgabe wie die Einstellung einer Drosselklappe, die Aktivierung eines Motors und dergleichen durchzuführen.
Die Masterkomponente 101 umfasst einen Sender 102 mit einer Frequenzkonfigurationskomponente 108, einer PLL 210 und einer Modulationskomponente 212. Die Masterkomponente 101 umfasst ferner einen Empfänger 104 mit einem konfigurierbaren Bandpassfilter 106, eine Demodulationskomponente 214 und eine Empfängersteuerung 216.
Die Slave-/Sensorkomponente 218 umfasst einen Sensorsender 222 mit einer Sensormodulationskomponente 230 und eine Sensor-PLL. Die Sensorkomponente 218 umfasst ferner einen Empfänger 220 mit einem Bandpassfilter 226 und einer Demodulationskomponente 224.
Im Betrieb legt die Masterkomponente 101 die Zwei-Wege-Kommunikation mit dem Sensor 218 fest. Die Kommunikationen werden mit einer gewählten Mittenfrequenz festgelegt, welche sich typischerweise für jeden Daten-Rahmen ändert. Die gewählte Frequenz umfasst ein Frequenzband oder einen Frequenzbereich, in welchem die Kommunikationen liegen sollten.
Die Sensorkomponente 218 überträgt Daten an den Master 101 (Mastereingang) durch die Verwendung der PLL 228 und der Modulationskomponente 230. Die PLL 228 erzeugt die gewählte Mittenfrequenz, und die Modulationskomponente 230 moduliert die Daten für die Übertragung unter Verwendung der Mittenfrequenz. Typischerweise bewirken Prozessvariationen, Bedingungen und dergleichen, dass die tatsächliche Frequenz oder die von der PLL 228 erzeugte Sensorübertragungsfrequenz von der gewählten Mittenfrequenz variieren. Diese tatsächliche Frequenz wird als die Sensormittenfrequenz bezeichnet. In einem Beispiel variiert die von der PLL 228 erzeugte tatsächliche Frequenz um 5 Prozent, positiv oder negativ.
Die Sensorkomponente 218 empfängt Daten (Masterausgang) von der Masterkomponente 102 unter Verwendung des Sensorbandpassfilters 226 und der Demodulationskomponente 224. Der Bandpassfilter 226 kann im Allgemeinen nicht eingestellt werden und filtert ein Masterausgangssignal, um ein Durchlassbereichsignal zu erhalten. Das Durchlassbereichsignal wird der Demodulationskomponente 224 bereitgestellt, welche das Durchlassbereichsignal demoduliert und demodulierte Daten von der Masterkomponente 101 erhält.
Die Masterkomponente 101 überträgt Daten (Masterausgang) unter Verwendung der PLL 210 und der Mastermodulationskomponente 212. Der Sender 102 umfasst auch die Frequenzkonfigurationskomponente 108, welche die durch die PLL 210 erzeugte Mittenfrequenz so einstellt, dass sie die modifizierte Mittenfrequenz anstelle nur der gewählten Mittenfrequenz ist. Die Frequenzkonfigurationskomponente 108 stellt die Mittenfrequenz so ein, dass sie Variationen wie die Variationen, die in der PLL 210 und im Sensorbandpassfilter 226 vorhanden sind, berücksichtigt. Als Folge dessen verwendet die Modulationskomponente 212 die modifizierte Mittenfrequenz für den Daten-Rahmen. Techniken zur Modifizierung der Mittenfrequenz, die für die Verwendung durch die Konfigurationskomponente 108 geeignet sind, sind nachfolgend ausgeführt.
Die Masterkomponente 101 empfängt Daten (Mastereingang) unter Verwendung des konfigurierbaren Bandpassfilters 106 und der Demodulationskomponente 214. Der konfigurierbare Bandpassfilter 106 wird eingestellt, um Variationen wie jene Variationen im konfigurierbaren Bandpassfilter 106 und der Sensor-PLL 228 zu berücksichtigen. Somit filtert der konfigurierbare Bandpassfilter 106 das Mastereingangssignal, welches unter Verwendung der Mittenfrequenz des Sensors moduliert wurde. Das durchgeleitete Signal umfasst im Wesentlichen die Daten vom Sensor 218. Das durchgeleitete Signal wird der Demodulationskomponente 214 zur Demodulation des durchgeleiteten Signals und zum Erhalten der Daten bereitgestellt.
Die Filtersteuerung 216 stellt den Durchlassbereich des Bandpassfilters 106 ein oder verschiebt diesen. Die Steuerung 216 kann Verschiebungen der Frequenzen, die vom Mastereingangssignal vom Sensor 218 verwendet werden, messen oder schätzen. Die Steuerung 216 verschiebt daraufhin den Durchlassbereich um ein entsprechendes Ausmaß. Der verschobene Durchlassbereich des konfigurierbaren Bandpassfilters 106 wird auch als der mastermodifizierte Durchlassbereich bezeichnet. Techniken zur Einstellung oder Verschiebung des Durchlassbereiches durch die Steuerung 216 sind nachfolgend ausgeführt.
Die 3A und 3B veranschaulichen, wie ein relativ enger Bandpassfilter mit einer modifizierten Mittenfrequenz für Kommunikationssysteme verwendet werden kann. Die Figuren sind mit Verweis auf die obige Beschreibung und auf 2 beschrieben.
3A ist ein Diagramm 301, welches die Filtereigenschaften eines typischen Sensorbandpassfilters für ein Masterausgangssignal mit einer nicht-modifizierten Übertragungsmittenfrequenz veranschaulicht. Das Diagramm dient nur veranschaulichenden Zwecken und als ein Beispiel zum besseren Verständnis.
Das Diagramm 301 umfasst eine X-Achse, welche darstellt, wie die Frequenz von der linken zur rechten Seite hin zunimmt, und eine Y-Achse, welche darstellt, wie die Signalstärke von unten nach oben hin zunimmt. Das Diagramm 301 umfasst ein empfangenes Masterausgangssignal 306, welches von einer Masterkomponente erzeugt wird. Das Signal 306 wird unter Verwendung einer gewählten Mittenfrequenz 302 erzeugt. Die gewählte Mittenfrequenz 302 wurde nicht eingestellt. Es ist ein Durchlassbereich 304 für einen Sensorbandpassfilter dargestellt. Wie obig beschrieben wurde, kann der Durchlassbereich für einen gegebenen Filter wesentlich, so z.B. um 20% oder mehr, variieren. In diesem Beispiel wurde der Durchlassbereich nach links verschoben und schneidet einen wesentlichen Abschnitt des Signals 306 aus. Als Folge dessen kann eine wesentliche Menge an Daten verloren gehen.
Eine Technik zur Berücksichtigung einer solchen Verschiebung und des resultierenden Datenverlusts besteht in der Vergrößerung des Durchlassbereiches des Filters. Dies reduziert aber die Anzahl an Bins oder Kanälen, die zur Übertragung der Daten zur Verfügung stehen. Ferner umfasst ein größerer Durchlassbereich eher unerwünschtes Rauschen und/oder Verzerrungen.
Wie nachfolgend dargestellt ist, kann eine Filterkonfigurationskomponente wie die obig beschriebene Komponente 108 verwendet werden, um die Mittenfrequenz so zu modifizieren, dass der Filter das Signal im Wesentlichen durchleitet.
3B ist ein Diagramm 302, welches die Filtereigenschaften eines typischen Sensorbandpassfilters für ein Masterausgangssignal mit einer modifizierten Übertragungsmittenfrequenz veranschaulicht. Das Diagramm dient nur veranschaulichenden Zwecken und als ein Beispiel zum besseren Verständnis.
Das Diagramm 302 umfasst eine X-Achse, welche darstellt, wie die Frequenz von der linken zur rechten Seite hin zunimmt, und eine Y-Achse, welche darstellt, wie die Signalstärke von unten nach oben hin zunimmt. Das Diagramm 302 umfasst ein empfangenes Masterausgangssignal 310, welches von einer Masterkomponente erzeugt wird. Das Signal 310 wird unter Verwendung einer gewählten Mittenfrequenz 308 erzeugt. Die modifizierte Mittenfrequenz 308 wurde von der gewählten Mittenfrequenz 302 ausgehend eingestellt, um die Verschiebung im Durchlassbereich zu berücksichtigen. Techniken zur Identifizierung der Verschiebung und zur Modifizierung der Mittenfrequenz sind nachfolgend beschrieben.
Wieder ist der Durchlassbereich 304 für denselben Sensorbandpassfilter gezeigt. Der Durchlassbereich 304 wird wie in der 3A nach links verschoben, wobei aber die modifizierte Mittenfrequenz 308 und das Signal 310 im Wesentlichen innerhalb des Durchlassbereiches 304 liegen. Als Folge dessen können die Daten von der Masterkomponente unter Verwendung des relativ kleinen Durchlassbereiches 304 erhalten werden. Ferner wird die Wahrscheinlichkeit von Rauschen oder Verzerrungen innerhalb des Durchlassbereichs 304 verringert.
In die andere Richtung können Mastereingangssignale von Sensoren auf Verschiebungen der Mittenfrequenzen treffen, wie dies obig beschrieben ist. Anstelle davon, dass der Sensor seine bei der Erzeugung des Mastereingangssignals verwendete Mittenfrequenz einstellt, stimmt der Master dessen Bandpassfilter ab oder konfiguriert diesen, um die verschobenen Mastereingangssignale aufzunehmen.
4 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren 400 zur Modifizierung von Übertragungsfrequenzen und zur Konfiguration von Bandpassfiltern in Kommunikationssystemen veranschaulicht. Das Verfahren 400 modifiziert eine zur Übertragung von Daten durch eine Masterkomponente verwendete Mittenfrequenz und konfiguriert einen Bandpassfilter, um Daten von der Masterkomponente zu empfangen, um die Kommunikation zu vereinfachen.
Das Verfahren 400 beginnt am Block 402, wobei eine Masterkomponente und eine Mehrzahl von Sensorkomponenten bereitgestellt sind. Die Masterkomponente ist der Master des Kommunikationssystems und lenkt die Aktionen durch die Sensorkomponenten und empfangenen Daten, einschließend Messungen, von den Sensorkomponenten. Die Mehrzahl von Sensoren weist eine Anzahl von Sensoren auf, die größer oder gleich 1 ist und somit im Bereich von 1 bis zur Anzahl von Sensoren liegt.
Eine Mehrzahl von Frequenz-Bins ist am Block 404 bereitgestellt. Die Frequenz-Bins sind Frequenzbändern zur Kommunikation zugewiesen. Im Allgemeinen weist jeder Bin denselben Frequenzbereich auf. Die Bins reichen von 1 bis zu einer Anzahl von Bins. Die Bins umfassen eine Mittenfrequenz.
Es wird eine Bandpass-Initialisierungsphase durchgeführt, um eine Masterbandpassfilterverschiebung für die Mehrzahl von Sensoren an der Mehrzahl von Frequenz-Bins am Block 406 zu bestimmen. Die Bandpassfilterverschiebung umfasst eine Verschiebung einer Mittenfrequenz für den Bandpassfilter an der Masterkomponente, was die Signalstärke erhöht. Es ist anzumerken, dass die Filterverschiebung vom Frequenz-Bin und dem Sensor abhängt. Die Information über die Filterverschiebung kann z.B. in einer Tabelle gespeichert werden.
In einem Beispiel wird eine Anzahl von möglichen Verschiebungsausmaßen für jeden Bin versucht, um eine geeignete Verschiebung zu identifizieren, welche eine Signalstärke über einem Schwellenwert zu ergeben. Für jede mögliche Verschiebung sendet die Sensorkomponente einen Rahmen an die Masterkomponente, und die Masterkomponente wählt die Bandpassverschiebung, welche eine Signalstärke ergibt, die über dem Schwellenwert liegt.
Eine Übertragungsfrequenz-Initialisierungsphase wird am Block 408 durchgeführt, um modifizierte Frequenzverschiebungen für die Übertragung durch die Masterkomponente zu bestimmen. Die modifizierten Frequenzverschiebungen umfassen bestimmte Verschiebungen für die Mehrzahl von Sensoren an der Mehrzahl von Frequenz-Bins. In einem Beispiel werden die Verschiebungen durch Bestimmung einer Verschiebung bestimmt, welche eine Signalstärke über einem Übertragungsschwellenwert ergibt.
In einem Beispiel wird eine Anzahl von Übertragungsfrequenzverschiebungen für jeden Bin zur Identifizierung der Übertragungsverschiebung versucht. Jede der möglichen Verschiebungen wird verwendet, um einen Rahmen von der Masterkomponente zu einer aktuellen Sensorkomponente zu senden. Die aktuelle Sensorkomponente meldet eine Signalstärke des gesendeten Rahmens zurück. Liegt die Signalstärke über dem Übertragungsschwellenwert, so wird die Verschiebung für diesen Bin und diesen Sensor verwendet.
Die Frequenzverschiebungen für die Übertragung und die Bandpassfilterverschiebungen werden während der Übertragung von Daten oder in der Laufzeit beim Block 410 aktualisiert. Die Masterkomponente überwacht die Signalstärke der empfangenen Daten-Rahmen und der Antwort-Rahmen von den Sensorkomponenten, um zusätzliche Einstellungen an der Übertragungsfrequenz und die Bandpassfilterverschiebungen zu bestimmen. In einem Beispiel sendet ein Sensor für die Mastereingangskommunikation einen Daten-Rahmen zur Masterkomponente. Die Masterkomponente stellt ihre Mittenfrequenz ihres konfigurierbaren Bandpassfilters zur Erhöhung der Signalstärke ein. Für die Masterausgangskommunikation sendet die Masterkomponente einen anderen Rahmen an die Sensorkomponente, welche in einem Antwort-Rahmen die Signalstärke zurück meldet. Auf der Grundlage des Antwort-Rahmens stellt die Masterkomponente ihre Übertragungsfrequenz ein.
5 ist eine Darstellung, welche ein Beispiel für einen geeigneten Pseudocode 500 veranschaulicht, der zur Implementierung der Verfahren zur Modifizierung der Übertragungsfrequenzen und zur Konfiguration der Bandpassfilter verwendet werden kann, so z.B. das Verfahren 400 und Variationen davon. Es versteht sich, dass geeignete Variationen im Pseudocode 500 vorgesehen sind.
Ein erster Abschnitt des Codes entspricht dem Block 406, in welchem die Masterbandpassfilterverschiebungen bestimmt werden. Der Abschnitt umfasst verschachtelte „FOR-Schleifen“, um 1 bis 20 Verschiebungen in diesem Beispiel für jeden Frequenz-Bin und für jede Sensorkomponente zu testen. Es versteht sich, dass andere geeignete Anzahlen von Verschiebungen verwendet werden können. Für jede Verschiebung sendet die Sensorkomponente einen Test- oder Daten-Rahmen an die Masterkomponente.
Ein zweiter Abschnitt des Codes entspricht dem Block 408, in welchem die Masterübertragungsfrequenzverschiebungen bestimmt werden. Der Abschnitt umfasst auch verschachtelte „FOR-Schleifen“, um die Frequenz-Bins auf der Mehrzahl der Sensorkomponenten zu testen. Für jeden Bin sendet die Masterkomponente einen Test-Rahmen zu einer aktuellen Sensorkomponente. Die Sensorkomponente antwortet mit einem Antwort-Rahmen / meldet diesen zurück, wodurch die Signalstärke des empfangenen Test-Rahmens angezeigt wird. Ist die Signalstärke optimal (sie liegt über einem Schwellenwert), so wird die eingestellte Übertragungsfrequenz für den aktuellen Bin festgelegt, und die Schleife bewegt sich zu einem nächsten Frequenz-Bin weiter.
Ein dritter Abschnitt des Codes entspricht dem Block 410, in welchem Bandpassfilterverschiebungen und Übertragungsfrequenzverschiebungen während der Laufzeit durchgeführt werden. Eine Sensorkomponente sendet einen Rahmen zur Masterkomponente. Die Masterkomponente stellt ihre Mittenfrequenz für einen Bandpassfilter ein / modifiziert diesen, um die Signalstärke auf der Grundlage des empfangenen Rahmens zu erhöhen. Die Masterkomponente sendet einen Rahmen an die Sensorkomponente. Die Sensorkomponente antwortet mit einem Antwort-Rahmen, der die Signalstärke angibt. Die Masterkomponente stellt daraufhin ihre Übertragungsfrequenz auf der Grundlage des Antwort-Rahmens ein / modifiziert diese.
6 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren 600 zur Kommunikation zwischen einer Masterkomponente und einem oder mehreren Sensoren veranschaulicht. Ein Initialisierungsprozess wurde durchgeführt, um geeignete Bandpassfilterverschiebungsausmaße und Übertragungsfrequenzverschiebungsausmaße für eine Mehrzahl von Frequenz-Bins und die eine oder mehrere Sensorkomponenten zu identifizieren oder zu bestimmen.
Das Verfahren beginnt bei Block 602, wo eine Masterkomponente einen Frequenz-Bin, welcher auch als ein Kanal bezeichnet wird, für einen aktuellen Rahmen auswählt. Der Frequenz-Bin ist einer einer Mehrzahl von Frequenz-Bins. Der aktuelle Rahmen weist eine Rahmen-Länge auf, welche durch eine Anzahl von Bits definiert wird. Der Frequenz-Bin wird auch für eine Ziel- oder eine ausgewählte Sensorkomponente ausgewählt. Die gewählte Sensorkomponente ist eine der einen oder mehreren Sensorkomponenten.
Eine Übertragungsfrequenzverschiebung und/oder eine Bandpassfilterverschiebung werden bei Block 604 identifiziert. Diese werden gemäß des gewählten Frequenz-Bins und der gewählten Sensorkomponente für den aktuellen Rahmen identifiziert.
Die Übertragungsfrequenz an der Masterkomponente wird durch die identifizierte Übertragungsfrequenzverschiebung beim Block 606 modifiziert. Die Verschiebung erfolgt von der dem gewählten Frequenz-Bin zugeordneten Mittenfrequenz für den aktuellen Rahmen.
Der konfigurierbare Bandpassfilter wird durch das Bandpassfilterverschiebungsausmaß beim Block 608 modifiziert.
Der Bandpassfilter weist ein Durchlassbereich auf, der für den gewählten Frequenz-Bin definiert ist. Die Mittenfrequenz für den Durchlassbereich wird um das Filterverschiebungsausmaß verschoben oder modifiziert.
Beim Block 610 wird der Frame zwischen der Masterkomponente und der gewählten Sensorkomponente ausgetauscht. Für die Masterausgangskommunikation wird der Rahmen unter Verwendung der modifizierten Übertragungsfrequenz übertragen. Für die Mastereingangskommunikation wird der Rahmen empfangen und an der Masterkomponente unter Verwendung des modifizierten Bandpassfilters gefiltert.
Während die obigen Verfahren nachfolgend als eine Reihe von Aktionen oder Ereignissen veranschaulicht und beschrieben sind, ist zu verstehen, dass die veranschaulichte Reihenfolge solcher Aktionen oder Ereignisse nicht in einem einschränkenden Sinn zu interpretieren ist. So können z.B. manche Aktionen in verschiedenen Reihenfolgen und/oder gleichzeitig mit anderen Aktionen oder Ereignissen als jenen, die hierin veranschaulicht und/oder beschrieben sind, auftreten. Zusätzlich dazu sind nicht alle veranschaulichten Aktionen erforderlich, um einen oder mehrere Aspekte oder Ausführungsformen der Offenbarung hierin zu implementieren. Auch können eine oder mehrere der hierin dargestellten Aktionen in einer oder mehreren getrennten Aktionen und/oder Phasen ausgeführt werden.
Es versteht sich, dass der beanspruchte Gegenstand als ein Verfahren, eine Vorrichtung oder ein Produktionsartikel unter Verwendung von Standardprogrammierung und/oder Verfahrenstechniken zur Herstellung von Software, Firmware, Hardware oder einer beliebigen Kombination davon zur Steuerung eines Computers implementiert werden kann, um den geoffenbarten Gegenstand zu implementieren (z.B. sind die in den 1, 2, 3 etc. gezeigten Systeme nicht einschränkende Beispiele für ein System, das zur Implementierung der Verfahren verwendet werden kann). Der Begriff „Produktionsartikel“, wie er hierin verwendet wird, soll ein Computerprogramm umfassen, auf welches von einer beliebigen computerlesbaren Vorrichtung, von einem Träger oder einem Medium zugegriffen werden kann. Natürlich werden Fachleute auf dem Gebiet der Technik erkennen, dass viele Modifikationen an dieser Konfiguration ausgeführt werden können, ohne dabei vom Wesen oder Geist des beanspruchten Gegenstands abzuweichen.
Es ist ein Kommunikationssystem mit einem konfigurierbaren Bandpassfilter geoffenbart. Das System umfasst einen Bandpassfilter und eine Bandpasssteuerung. Der Bandpassfilter weist eine einstellbare Mittenfrequenz auf. Die Bandpasssteuerung ist so konfiguriert, dass sie eine Frequenzverschiebung in einem Mastereingangs- oder in einem empfangenen Signal identifiziert und die Mittenfrequenz des Bandpassfilters gemäß der identifizierten Frequenzverschiebung verschiebt.
Ein Kommunikationssystem mit einem konfigurierbaren Bandpassfilter umfasst eine Masterkomponente und eine Sensorkomponente. Die Sensorkomponente ist mit der Masterkomponente gekoppelt und so konfiguriert, dass sie das Mastereingangssignal erzeugt und das Masterausgangssignal empfängt. Die Masterkomponente umfasst eine Senderkomponente und eine Empfängerkomponente und ist so konfiguriert, dass sie eine Mittenfrequenz einer Mehrzahl von Frequenz-Bins für einen Daten-Rahmen auswählt. Die Senderkomponente ist so konfiguriert, dass sie das Masterausgangssignal mit einer modifizierten Frequenz, die von der gewählten Mittenfrequenz um ein erstes Verschiebungsausmaß variiert, erzeugt. Die Empfängerkomponente ist so konfiguriert, dass sie das Mastereingangssignal mit einer Filterfrequenz, die von der gewählten Mittenfrequenz um ein zweites Verschiebungsausmaß variiert, filtert.
Es ist ein Verfahren zum Betrieb eines Systems mit einem konfigurierbaren Bandpassfilter geoffenbart. Es ist eine Mehrzahl von Frequenz-Bins für die Kommunikation bereitgestellt. Es ist eine Mehrzahl von Sensorkomponenten bereitgestellt. Bandpassfilterverschiebungen werden bestimmt, um die Mastereingangssignalstärke für die Mehrzahl von Frequenz-Bins und die Mehrzahl von Sensorkomponenten zu verbessern. Es werden Übertragungsfrequenzverschiebungen bestimmt, um die Masterausgangssignalstärke für die Mehrzahl von Frequenz-Bins und die Mehrzahl von Sensorkomponenten zu verbessern.
In besonderem Hinblick auf die von den obig beschriebenen Komponenten oder Strukturen (Anordnungen, Vorrichtungen, Schaltkreise, Systeme etc.) durchgeführten verschiedenen Funktionen sollen die zur Beschreibung solcher Komponenten verwendeten Begriffe (einschließend einen Verweis auf ein „Mittel“), sofern dies nicht anders angegeben ist, jeder beliebige Komponente oder Struktur entsprechen, welche die spezifizierte Funktion der beschriebenen Komponente durchführt (z.B. die in ihrer Funktionsweise gleichwertig ist), obwohl sie in ihrer Struktur der geoffenbarten Struktur, welche die Funktion in den hierin veranschaulichten beispielhaften Implementierungen der Erfindung durchführt, nicht gleichwertig ist. Zusätzlich dazu kann, während ein bestimmtes Merkmal der Erfindung in Bezug auf nur eine der mehreren Implementierungen geoffenbart wurde, ein solches Merkmal mit einem oder mehreren anderen Merkmalen der anderen Implementierungen kombiniert werden, wie dies für jede gegebene oder bestimmte Anwendung erwünscht oder von Vorteil ist. Darüber hinaus sollen in dem Maß, in welchem die Begriffe „umfassend“, „umfasst“, „aufweisend“, „aufweist“, „mit“ oder Variationen davon in der detaillierten Beschreibung und in den Ansprüchen verwendet werden, solche Begriffe in einer ähnlichen Weise den Begriff „aufweisen, umfassen“ einschließen.

Claims

Masterkomponente (101) für ein Kommunikationssystem (100), wobei die Masterkomponente (101) eingerichtet ist, eine Mittenfrequenz einer Mehrzahl von Frequenz-Bins für einen Daten-Rahmen auszuwählen, wobei die Masterkomponente (101) umfasst: eine Senderkomponente (102), die eingerichtet ist, ein Masterausgangssignal mit einer modifizierten Frequenz zu erzeugen, die zu der gewählten Mittenfrequenz um ein erstes Verschiebungsausmaß variiert; und eine Empfängerkomponente (104), die eingerichtet ist, ein Mastereingangssignal mit einer Filterfrequenz zu filtern, die zu der ausgewählten Mittenfrequenz um ein zweites Verschiebungsausmaß variiert.
Masterkomponente (101) nach Anspruch 1, wobei die Senderkomponente (102) eine Feinfrequenzkomponente (108), die eingerichtet ist, die modifizierte Frequenz auszuwählen, einen Phasenregelkreis (210), der eingerichtet ist, die modifizierte Frequenz zu erzeugen, und eine Modulationskomponente (212), die eingerichtet ist, das Masterausgangssignal unter Verwendung der modifizierten Frequenz zu erzeugen, umfasst.
Masterkomponente (101) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Empfängerkomponente (104) eine Bandpasssteuerung (216), die eingerichtet ist, eine zweite Verschiebung zu bestimmen, einen konfigurierbaren Bandpassfilter (106), der eingerichtet ist, das Mastereingangssignal unter Verwendung der zweiten Verschiebung zu filtern, und eine Demodulationskomponente (214), die eingerichtet ist, das gefilterte Mastereingangssignal zu demodulieren, umfasst.
Masterkomponente (101) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Masterkomponente (101) eingerichtet ist, eine nächste Mittenfrequenz für einen nächsten Daten-Rahmen auszuwählen.
Kommunikationssystem (100), umfassend: die Masterkomponente (102) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, und eine Sensorkomponente (110; 218), die mit der Masterkomponente (101) gekoppelt und eingerichtet ist, das Mastereingangssignal zu erzeugen und das Masterausgangssignal zu empfangen.
Verfahren zum Betreiben einer Masterkomponente (101) für ein Kommunikationssystem (100), umfassend: Auswählen einer Mittenfrequenz einer Mehrzahl von Frequenz-Bins für einen Daten-Rahmen; Erzeugen eines Masterausgangssignals mit einer modifizierten Frequenz, die zu der gewählten Mittenfrequenz um ein erstes Verschiebungsausmaß variiert; und Filtern eines Mastereingangssignals mit einer Filterfrequenz, die zu der ausgewählten Mittenfrequenz um ein zweites Verschiebungsausmaß variiert.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Erzeugen des Masterausgangssignals umfasst: Auswählen der modifizierten Frequenz; Erzeugen der modifizierten Frequenz mit einem Phasenregelkreis (210), und Erzeugen des Masterausgangssignals unter Verwendung der modifizierten Frequenz.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Filtern des Mastereingangssignals umfasst: Bestimmen des zweiten Verschiebungsausmaßes, Filtern des Mastereingangssignals unter Verwendung der zweiten Verschiebung mit einem konfigurierbaren Bandpassfilter (106), wobei das Verfahren weiter umfasst: Demodulieren des gefilterten Mastereingangssignals.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, weiter umfassend: Auswählen einer nächsten Mittenfrequenz für einen nächsten Daten-Rahmen.
Masterkomponente (101) für ein Kommunikationssystem (100), wobei die Masterkomponente umfasst: einen Bandpassfilter (106) mit einer einstellbaren Mittenfrequenz; eine Bandpasssteuerung (216), die eingerichtet ist, dass sie eine Frequenzverschiebung in einem empfangenen Signal identifiziert und die Mittenfrequenz des Bandpassfilters (106) gemäß der identifizierten Frequenzverschiebung verschiebt; eine Übertragungskomponente (102), die eingerichtet ist, ein Masterausgangssignal der Masterkomponente (101) unter Verwendung einer gewählten Mittenfrequenz zu erzeugen; und eine Frequenzkonfigurationskomponente (108), die eingerichtet ist, eine Mittenfrequenz des Masterausgangsignals zur Verbesserung der Signalstärke bei einem Empfänger (220) des Masterausgangssignals zu modifizieren.
Masterkomponente (101) nach Anspruch 10, wobei die Frequenzverschiebung Variationen in einer Übertragungskomponente (222) einer Sensorkomponente (110; 218), die eingerichtet ist, das empfangene Signal zu erzeugen, anzeigt.
Masterkomponente (101) nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Frequenzverschiebung Variationen in einem Phasenregelkreis (228) einer Sensorkomponente (110; 218), der zur Erzeugung des empfangenen Signals verwendet wird, anzeigt.
Masterkomponente (101) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Bandpasssteuerung (216) des Weiteren eingerichtet ist, die Mittenfrequenz des Bandpassfilters (106) gemäß Prozessvariationen oder Variationen der Umgebungsbedingungen des Bandpassfilters (106) zu verschieben.
Masterkomponente (101) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei der Bandpassfilter (106) anfänglich einen einer gewählten Mittenfrequenz zugeordneten Durchlassbereich aufweist.
Masterkomponente (101) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei der Bandpassfilter (106) und die Bandpasssteuerung (216) sich in einer Empfängerkomponente (104) der Masterkomponente (101) befinden.
Verfahren zum Betreiben einer Masterkomponente (101) für ein Kommunikationssystem (100), wobei die Masterkomponente einen Bandpassfilter (106) mit einer einstellbaren Mittenfrequenz umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Identifizieren einer Frequenzverschiebung in einem empfangenen Signal und Verschieben der Mittenfrequenz des Bandpassfilters (106) gemäß der identifizierten Frequenzverschiebung; Erzeugen eines Masterausgangssignals der Masterkomponente (101) unter Verwendung einer gewählten Mittenfrequenz; und Modifizieren einer Mittenfrequenz des Masterausgangsignals zur Verbesserung der Signalstärke bei einem Empfänger (220) des Masterausgangssignals.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Frequenzverschiebung Variationen in einer Übertragungskomponente (222) einer Sensorkomponente (110; 218), die eingerichtet ist, das empfangene Signal zu erzeugen, anzeigt.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei die Frequenzverschiebung Variationen in einem Phasenregelkreis (228) einer Sensorkomponente (110; 218), der zur Erzeugung des empfangenen Signals verwendet wird, anzeigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, weiter umfassend: Verschieben der Mittenfrequenz des Bandpassfilters (106) gemäß Prozessvariationen oder Variationen der Umgebungsbedingungen des Bandpassfilters (106).
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei der Bandpassfilter (106) anfänglich einen einer gewählten Mittenfrequenz zugeordneten Durchlassbereich aufweist.