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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kompensatormodul, das zum Anschluss an eine Sendeempfängereinheit mittels eines Antennenkabels, z.B. eines Koaxialkabels, bestimmt ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Funksystem mit einem Kompensatormodul und einer Sendeempfängereinheit, die über ein Antennenkabel miteinander verbindbar sind. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Betreiben eines Funksystems mit einem Kompensatormodul und einer Sendeempfängereinheit.
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Kompensatormodule, die zum Anschluss an einer Sendeempfängereinheit mittels eines Antennenkabels bestimmt sind, sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Ein Kompensatormodul kann beispielsweise ein sogenannter Antennen-Booster sein, der eine durch eine Sendeempfängereinheit ausgangsseitig bereitgestellte Sendeleistung verstärkt. Ein Kompensatormodul weist einen Nutzsignaleingang auf, der zum Einspeisen einer Sendeleistung ausgebildet ist, die durch eine Sendeempfängereinheit bereitgestellt wird. Die Sendeleistung wird in einem Sendefrequenzband bereitgestellt, beispielsweise im VHF-Band. Eine durch die Sendeempfängereinheit ausgangsseitig bereitgestellte Sendeleistung unterliegt, bevor sie in eine Antenne eingespeist wird, typischerweise einem Leitungsverlust. Durch die Zwischenschaltung eines Kompensatormoduls zwischen Sendeempfängereinheit und Antenne kann der Leitungsverlust kompensiert werden.
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Ein Kompensatormodul gemäß des Standes der Technik weist zur Kompensation eines Leitungsverlustes einen Sendeverstärker zum Verstärken der eingespeisten Eingangssendeleistung auf eine Ausgangssendeleistung auf, sowie einen Nutzsignalausgang zur Abgabe der Ausgangssendeleistung an eine Antenne oder Ersatzlast.
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Ein Funksystem kann von einem Kompensatormodul und einer Sendeempfängereinheit gebildet sein, die über ein Antennenkabel miteinander verbindbar sind. Aus dem Stand der Technik bekannte Sendeempfängereinheiten weisen einen Baseband-Prozessor, einen Tuner, einen Sendeverstärker, einen Empfangsverstärker, einen TX/RX-Schalter sowie einen Sendeempfängeranschluss auf. Der Baseband-Prozessor ist mit dem Tuner verbunden, der seinerseits sowohl einen Anschluss zum Sendeverstärker als auch zum Empfangsverstärker aufweist. Sendeverstärker und Empfangsverstärker sind über einen sendeempfängerseitigen TX/RX-Schalter mit einem gemeinsamen Sendemodulanschluss umschaltbar verbunden, wobei am gemeinsamen Sendemodulanschluss eine Antenne anschließbar ist.
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Bekannte Verfahren zum Betreiben eines Kompensatormoduls oder Funksystems sehen ein Einspeisen einer durch die Sendeempfängereinheit ausgangsseitig bereitgestellten Sendeleistung eines Sendefrequenzbands in das Kompensatormodul als Eingangssendeleistung und ein Abgeben einer Ausgangssendeleistung des Sendefrequenzbands an eine Antenne durch das Kompensatormodul vor.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein verbessertes Funksystem zu ermöglichen.
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Die Erfindung schließt dabei die Erkenntnis ein, das bestehende Funksysteme für eine Kompensation von vorbeschriebenen Leistungsverlusten bisher nicht zufriedenstellend vorbereitet sind.
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Bezüglich des Kompensatormoduls wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Kompensatormodul ausgebildet ist, die Ausgangssendeleistung zu bestimmen und daraus einen Kennwert zu erzeugen, der die Ausgangssendeleistung und/oder die Differenz zwischen Ausgangssendeleistung und Sendeleistung repräsentiert, wobei das Kompensatormodul eine Datenschnittstelle aufweist, die ausgebildet ist, um im Betrieb den Kennwert über das Antennenkabel an die Sendeempfängereinheit zu übertragen.
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Die Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch die Erzeugung eines Kennwerts, der die Ausgangssendeleistung und/oder die Differenz zwischen Ausgangssendeleistung und Sendeleistung repräsentiert zum einen und durch dessen Übertragung zur Sendeempfängereinheit zum anderen, eine optimale Voraussetzung für die Kompensation eines Leitungsverlust über einem Antennenkabel bereitgestellt wird.
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Anhand des Kennwerts kann die Sendeempfängereinheit ausgangsseitig bereitgestellte Sendeleistung derart angepasst werden, dass sich ein gewünschter Pegel der Ausgangssendeleistung des Kompensatormoduls einstellt.
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Das Kompensatormodul ist somit insbesondere zur Verwendung für eine Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation (Car-to-Car-Communication, C2C), Fahrzeug-Straße-Kommunikation (Car-to-Roadside-Communication, C2R) oder Fahrzeug-Infrastruktur-Kommunikation (Car-to-Infrastructure-Communication, C2I), die einen maximalen Pegel der Ausgangssendeleistung von ca. 33 dBm (2 Watt) fordert.
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Bevorzugt ist das Sendefrequenzband ein DSRC-Frequenzband (dedicated short range communication) im Bereich von 5,855 GHz–5,925 GHz, insbesondere gemäß ETSI EN 302 571, ETSI EN 302 663 oder IEEE 802.11p.
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Anhand des Kennwert, der der Sendeempfängereinheit vom Kompensatormodul über die Datenschnittstelle übertragen wird, kann die Sendeempfängereinheit die Differenz zwischen der Eingangssendeleistung und der ausgangsseitig bereitgestellten Sendeleistung, also dem Kabelverlust, berechnen.
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Die Sendeempfängereinheit kann nun ihre ausgangsseitig bereitgestellte Sendeleistung um den Betrag des Kabelverlusts erhöhen um derart eine gewünschte Ausgangssendeleistung am Kompensatormodul zu erreichen. Beträgt eine ausgangsseitig durch die Sendeempfängereinheit bereitgestellte Sendeleistung beispielsweise 37 dB und ein Leitungsverlust z. B. 7 dB, was bei einem 6 m langen Koaxialkabel bei einer Frequenz von ca. 6 GHz typisch ist, so beträgt die über den Nutzsignaleingang in das Kompensatormodul eingespeiste Sendeleistung 30 dB. Bei einem angenommenen Verstärkungsfaktor des Sendeverstärkers von 1, liegt auch am Nutzsignalausgang eine Ausgangssendeleistung von 30 dB an. Entsprechend wird das Kompensatormodul die Ausgangssendeleistung von 30 dB bestimmen und daraus einen Kennwert ermitteln, der zur Sendeempfängereinheit zu übertragen ist. Ist nun eine C2C typische Ausgangssendeleistung beispielsweise 33 dB erwünscht, so kann die Sendeempfängereinheit nunmehr aufgrund des übermittelten Kennwerts, der die Ausgangssendeleistung repräsentiert, die durch die Sendeempfängereinheit ausgangsseitig bereitgestellte Sendeleistung erhöhen, in diesem Beispiel um 3 dB.
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Es ist ebenfalls denkbar, dass das Kompensatormodul ausgebildet ist, die Differenz zwischen Eingangssendeleistung und Sendeleistung selbst bestimmt. Hierzu kann das Kompensatormodul beispielsweise einen werkseitig voreingestellten Startkennwert über die Datenschnittstelle zur Sendeempfängereinheit übermitteln, woraufhin die Sendeempfängereinheit einen definierten Sendeleistungspegel ausgangseitig bereitstellt. Anhand des tatsächlich am Nutzsignalausgang anliegenden Ausgangssendepegels, kann das Kompensatormodul bei bekanntem Verstärkungsfaktor des Sendeverstärkers auf die an seinem Eingang eingespeiste Eingangssendeleistung zurückschließen. Aus der ermittelten Eingangssendeleistung und der aufgrund des werkseitig vorhandenen Kennwerts eingestellten Sendeleistung der Sendeempfängereinheit, lässt sich nunmehr durch Differenzbildung der Leistungsverlust über den Koaxialkabel berechnen.
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In einer bevorzugten Variante des Kompensatormoduls erfolgt die Übertragung des Kennwerts in einem Datenfrequenzband, das unter dem Sendefrequenzband liegt. Ein zweites Frequenzband liegt unter einem ersten Frequenzband, wenn die höchste Frequenz des zweiten Frequenzbands niedriger ist, als die niedrigste Frequenz des ersten Frequenzbands. Wird beispielsweise für das Sendefrequenzband ein Bereich von 5,855 GHz–5,925 GHz verwendet, ist ein geeignetes Datenfrequenzband z.B. ein ISM-Band (Industrial, Scientific and Medical Band) im Bereich von 433,05 MHz–434,79MHz. Aber auch andere ISB-Bänder sind denkbar, z.B. ISM-868 MHz. Allgemein wird ein Datenfrequenzband im SubGHz Bereich bevorzugt. Für die Übertragung des Kennwerts an eine Sendeempfängereinheit weist das Kompensatormodul vorteilhafterweise ein kompensatormodulseitiges Datenmodul, insbesondere einen UART-Transceiver (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) auf. Über diesen UART-Transceiver kann neben der Übertragung des Kennwerts beispielsweise auch eine Softwareaktualisierung des Kompensatormoduls durch eine Sendeempfängereinheit erfolgen.
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Das Kompensatormodul kann ausgebildet sein, die Ausgangssendeleistung zu messen und insbesondere den Leistungspegel der Ausgangssendeleistung als Kennwert festzulegen. Alternativ oder zusätzlich kann der Kennwert die Differenz zwischen Eingangssendeleistung und Sendeleistung repräsentieren. Das Kompensatormodul kann vorteilhafterweise einen Detektor aufweisen, der zur Bestimmung der Ausgangssendeleistung mit dem Sendeverstärker verbunden ist. Das Kompensatormodul kann einen Mikrokontroller aufweisen, der mit dem Detektor verbunden uns zur Erzeugung des Kennwerts ausgebildet ist.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Kompensatormoduls sind der Nutzsignaleingang und der Datenschluss über einen gemeinsamen Kompensatormodulanschluss geführt, vorzugsweise mittels einer Multibandweiche. Derart kann sowohl eine durch eine Sendeempfängereinheit ausgangsseitig bereitgestellte Sendeleistung, als auch ein durch das Kompensatormodul bereitgestellter Kennwert über ein und dasselbe Antennenkabel, welches das Kompensatormodul mit einer Sendeempfängereinheit verbindet, übertragen werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Kompensatormodul zwei TX/RX- Schalter zum Umschalten zwischen einem Sendepfad und einem Empfangspfad auf. Der erste TX/RX-Schalter ist bevorzugt dem Eingang des Sendeverstärkers vor- und dem Ausgang eines vom Kompensatormodul umfassten Empfangsverstärkers nachgeschaltet. Der zweite TX/RX-Schalter kann dem Eingang des Empfangsverstärkers vor- und dem Ausgang des Sendeverstärkers nachgeschaltet sein.
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Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt wenn im Sendepfad zwischen dem ersten TX/RX-Schalter und dem Sendeverstärker ein erstes Dämpfungsglied zwischengeschaltet ist, das über den Mikrokontroller ansteuerbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann im Empfangspfad zwischen dem ersten TX/RX-Schalter und dem Empfangsverstärker ein zweites Dämpfungsglied zwischengeschaltet sein, das über den Mikrokontroller ansteuerbar ist. Bevorzugt weist der Sendeverstärker eine Verstärkung von 0–30 dB auf. Ein jeweiliges Dämpfungsglied kann eine Dämpfung von 0–15 dB aufweisen.
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Vorzugsweise weist das Kompensatormodul einen Steuereingang zum Einspeisen eines Steuersignals auf, das dazu bestimmt ist den oder die TX/RX-Schalter umzuschalten. Auf diese Art und weise kann durch externe Ansteuerung zwischen einem Sendebetrieb und einem Empfangsbetrieb des Kompensatormoduls umgeschaltet werden. Der zweite TX/RX-Schalter kann mit einer externen Antenne oder mit einer Ersatzlast, beispielsweise einer 50 Ohm Ersatzlast, verbunden und/oder verbindbar sein. Ein Umschalten des zweiten TX/RX-Schalter zwischen Antenne und Ersatzlast erfolgt vorzugsweise durch Ansteuerung mittels des Steuersignals.
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Um mögliche Leitungsverluste zwischen dem Kompensatormodul und einer anzuschließenden Antenne, z.B. einer Kfz-Dachantenne zur minimieren, kann das Kompensatormodul im Gehäuse einer Kfz-Dachantenne integriert sein.
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Bevorzugt ist das Steuersignal in einem Steuerfrequenzband moduliert, das unter dem Datenfrequenzband liegt. Bei einem typischen Datenfrequenzband im Bereich von 433,05 MHz–434,79MHz kann das Steuerfrequenzband beispielsweise im unteren MHz- Bereich liegen. Als Modulationsverfahren für das Steuersignal kann eine FSK-Modulation oder eine OOK-Modulation zum Einsatz kommen. Entsprechend kann das Kompensatormodul eine FSK/OOK-Demodulator aufweisen, der mit den TX/RX-Schaltern verbunden und ausgebildet ist das Steuersignal aus dem Steuerfrequenzband zu demodulieren.
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Der Nutzsignaleingang und der Steuereingang können über einen gemeinsamen Kompensatormodulanschluss geführt sein, vorzugsweise mittels einer Multibandweiche. Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt den Nutzsignaleingang, den Steuereingang und den Datenschluss über einen gemeinsamen Kompensatormodulanschluss zu führen. Somit kann das Einspeisen einer Eingangssendeleistung, das Umschalten zwischen Sendebetrieb und Empfangsbetrieb, und das Übertragen des Kennwerts über ein und dasselbe Koaxialkabel erfolgen, bevorzugt jeweils auf Trägerfrequenzen unterschiedlicher Frequenzbänder.
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Um eine einfache Stromversorgung der Kompensatormoduls darzustellen, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, das Kompensatormodul über den gemeinsamen Kompensatormodulanschluss fernzugespeisen, vorzugsweise mit Gleichstrom.
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Unabhängig von der Ausbildung des Kompensatormodul derart, dass das Kompensatormodul ausgebildet ist die Ausgangssendeleistung zu bestimmen und daraus einen Kennwert zu erzeugen, der die Ausgangssendeleistung und/oder die Differenz zwischen Ausgangssendeleistung und Sendeleistung repräsentiert, wobei das Kompensatormodul eine Datenschnittstelle aufweist, der ausgebildet ist, den Kennwert an die Sendeempfängereinheit zu übertragen, kann das Kompensatormodul einen Temperatursensor für eine Kalibrierung der Ausgangssendeleistung und/oder des RSSI des Kompensatormoduls aufweisen. Auf diese Art und Weise kann eine lediglich im Kompensatormodul verortete Temperaturkompensation, d.h. eine von einer Sendeempfängereinheit unabhängige Temperaturkompensation, realisiert werden. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen das Kompensatormodul derart auszubilden, dass der Temperatursensor mit dem Mikrokontroller verbunden ist.
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Bezüglich des Funksystems wird die Aufgabe gelöst durch ein vorbeschriebenes Kompensatormodul und eine Senderempfängereinheit, die mit dem Kompensatormodul über ein Antennenkabel verbindbar ist, wobei die Senderempfängereinheit ausgebildet ist einen Kennwert, der die Ausgangssendeleistung und/oder die Differenz zwischen Ausgangssendeleistung und Sendeleistung repräsentiert, vom Kompensatormodul zu empfangen und wobei die Senderempfängereinheit weiter ausgebildet ist den Leistungspegel der durch die Senderempfängereinheit bereitgestellten Sendeleistung in Abhängigkeit vom übertragenen Kennwert zu steuern.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Senderempfängereinheit eine senderempfängerseitige Multibandweiche (Sendemultibandweiche) auf, die mit dem gemeinsamen Sendemodulanschluss verbunden ist. Bevorzugt ist die Multibandweiche ausgebildet sowohl eine Sendeleistung eines Sendefrequenzbands vom sendeempfängerseitigen Sendeverstärker zum gemeinsamen Sendemodulanschluss als auch eine in den gemeinsamen Sendemodulanschluss eingespeiste Empfangsleistung eines Sendefrequenzbands an den sendeempfängerseitigen Empfangsverstärker weiterzuleiten.
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Der vom Kompensatormodul bereitgestellte Kennwert, der auf einem Datenfrequenzband moduliert ist, kann ebenfalls durch den gemeinsamen Sendemodulanschluss in die Senderempfängereinheit übertragen werden und wird bevorzugt über die gleiche senderempfängerseitige Multibandweiche geführt wie die Sendeleistung/Empfangsleistung.
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Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, die Senderempfängereinheit mit einem sendeempfängerseitigen Datenmodul auszustatten, das ausgebildet ist den Kennwert, der auf einem Datenfrequenzband aufmoduliert ist, zu empfangen und an einen sendeempfängerseitig umfassten Mikrokontroller weiterzuleiten. Bevorzugt ist das sendeempfängerseitigen Datenmodul das kommunikative Gegenstück zum kompensatormodulseitigen Datenmodul.
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Als Entsprechung zum kompensatormodulseitigen Demodulator, kann die Senderempfängereinheit einen Modulator, bevorzugt einen FSK oder OOK-Modulator aufweisen. Der Modulator kann ein durch den Baseband-Prozessor bereitgestelltes Steuersignal, das zum Umschalten der kompensatormodulseitigen TX/RX-Schalter bestimmt ist, auf eine Trägerfrequenz eines Steuerfrequenzbandes modulieren. Vorteilhafterweise ist der Modulator über die senderempfängerseitige Multibandweiche mit dem gemeinsamen Sendemodulanschluss verbunden, so dass Sendeleistung, Steuersignal und Kennwert über ein und denselben gemeinsamen Sendemodulanschluss zwischen Senderempfängereinheit und Kompensatormodul übertragen werden, bevorzugt jeweils auf Trägerfrequenzen unterschiedlicher Frequenzbänder.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Senderempfängereinheit zusätzlich zum gemeinsamen Sendemodulanschluss einen zusätzlichen Antennenanschluss zum Anschluss einer Antenne auf. Auf diese Art und Weise kann eine optimale Sende/Empfangscharakteristik an einem Kfz dadurch erreicht werden, dass sowohl der Senderempfängereinheit als auch dem Kompensatormodul eine eigene Antenne zugeordnet werden kann, wobei die Antennen vorzugsweise voneinander beabstandet sind.
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Ein Funksystem kann demnach eine erste, der Senderempfängereinheit zugeordnete Antenne und eine zweite, dem Kompensatormodul zugeordnete Antenne aufweisen. Die erste Antenne kann mit dem zusätzlichen Antennenanschluss der Senderempfängereinheit, die zweite Antenne mit dem Nutzsignalausgang des Kompensatormoduls verbunden sein.
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Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren mit den Schritten:
- – Einspeisen einer durch die Sendeempfängereinheit ausgangsseitig bereitgestellten Sendeleistung eines Sendefrequenzbands in das Kompensatormodul als Eingangssendeleistung
- – Abgeben einer Ausgangssendeleistung des Sendefrequenzbands an eine Antenne oder eine Ersatzlast durch das Kompensatormodul
- – Bestimmen der Ausgangssendeleistung durch das Kompensatormodul und daraus Erzeugung eines Kennwerts durch das Kompensatormodul, wobei der Kennwert die Ausgangssendeleistung und/oder die Differenz zwischen Ausgangssendeleistung und Sendeleistung repräsentiert
- – Übertragen des Kennwerts vom Kompensatormodul am die Sendeempfängereinheit über eine Datenschnittstelle des Kompensatormoduls
- – Steuern des Leistungspegels der durch die Sendeempfängereinheit ausgangsseitig bereitgestellten Sendeleistung in Abhängigkeit vom übertragenen Kennwert.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann durch ein oder mehrere weitere Schritte vorteilhaft ausgestaltet werden.
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So kann ein im Kompensatormodul hinterlegter Startkennwerts, der einer vordefinierten durch die Sendempfängereinheit bereitzustellenden Sendeleistung entspricht, an die Sendempfängereinheit übertragen werden. Um eine definierte durch die Sendempfängereinheit bereitgestellte Sendeleistung zu erzeugen, kann der Baseband-Prozessor der Sendempfängereinheit einen definierten Pilotton ausgeben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann Verfahrensschritte aufweisen, die den bezüglich des Kompensatormoduls/Funksystems erläuterten Vorrichtungsmerkmalen entsprechen – und umgekehrt. Ist also beispielsweise bezüglich des Kompensatormoduls ausgeführt, dass dieses eine Datenschnittstelle aufweist, der ausgebildet ist, den Kennwert an die Sendeempfängereinheit zu übertragen, so ist ebenfalls der Verfahrensschritt offenbart: – Übertragen des Kennwerts vom Kompensatormodul am die Sendeempfängereinheit über eine Datenschnittstelle des Kompensatormoduls.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
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1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines Funksystems aufweisend eine Sendeempfängereinheit und ein Kompensatormodul, die über ein Antennenkabel miteinander verbunden sind;
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2 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben eines Funksystems.
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Ein Funksystem 300 in 1 weist ein Kompensatormodul 100 auf, das über ein Antennenkabel 24, das vorliegend als Koaxialkabel ausgebildet ist, mit einer Sendeempfängereinheit 200 verbunden ist. Das Antennenkabel 24 ist auf Seiten des Kompensatormoduls 100 mit dem gemeinsamen Kompensatormodulanschluss 35 verbunden, der vorliegend als Koaxialanschluss ausgebildet ist. Auf Seiten der Sendeempfängereinheit 200 ist das Antennenkabel 24 mit dem gemeinsamen Sendeempfängeranschluss 51 der Sendeempfängereinheit 200 verbunden. Das Antennenkabel 24, das vorliegend als Koaxialkabel ausgebildet ist, weist bei einer Länge von 6 m einen Verlust von bis zu 7 dB bei einer Frequenz von 6 GHz auf.
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Das Kompensatormodul 100 weist einen Nutzsignaleingang 31 auf, der zum Einspeisen einer durch die Sendeempfängereinheit 200 bereitgestellten Sendeleistung SL bestimmt ist. Vorliegend wird die durch die Sendeempfängereinheit 200 bereitgestellte Sendeleistung SL in einem Sendefrequenzband FB1 bereitgestellt, das dem Standard ETSI EN 302 571, mit einer Frequenz von 5,855 GHz bis 5,925 GHz entspricht.
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Das Kompensatormodul 100 weist ferner eine Datenschnittstelle 33 und einem Steuereingang 37 auf. Der Nutzsignaleingang 31, die Datenschnittstelle 33 und der Steuereingang 37 sind vorliegend über den gemeinsamen Kompensatormodulanschluss 35 über eine gemeinsame Multibandweiche 2 hinausgeführt. Ebenfalls an die Multibandweiche 2 angeschlossen ist eine Stromversorgungseinheit 1, die vorliegend das Kompensatormodul 100 mit Gleichstrom versorgt.
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Das Kompensatormodul weist weiter einen ersten TX/RX-Schalter 4, ein erstes Dämpfungsglied 5, ein zweites Dämpfungsglied 6, ein Mikrokontroller 7, einen Demodulator 8, einen Sendeverstärker 9, einen Empfangsverstärker 10, einen Temperatursensor 11 sowie einen zweiten TX/RX-Schalter 12 auf. Ebenfalls weist das Kompensatormodul 100 ein Detektor 14 auf, der ausgebildet ist, eine Ausgangsleistung des Sendeverstärkers 9 zu bestimmen und mit dem Sendeverstärker 9 verbunden ist. Die zwei TX/RX-Schalter 4, 12 sind zum Umschalten zwischen einem Sendepfad TP und einem Empfangspfad RP ausgebildet. Der erste TX/RX-Schalter 4 ist dem Eingang des Sendeverstärkers 9 vorgeschaltet und dem Ausgang des Sendeverstärkers 10 nachgeschaltet. Der zweite TX/RX-Schalter 12 ist dem Eingang des einen Empfangsverstärkers 10 vorgeschaltet und dem Ausgang des Sendeverstärkers 9 nachgeschaltet. Im Sendepfad TP zwischen dem ersten TX/RX-Schalter 4 und dem Sendeverstärker 9 ist das erste Dämpfungsglied 5 zwischengeschaltet. Zwischen dem ersten TX/RX-Schalter 4 und dem Empfangsverstärker 10 ist das zweite Dämpfungsglied 5 zwischengeschaltet. Vorliegend sind das erste Dämpfungsglied 5 und das zweite Dämpfungsglied 6 als digitale Dämpfungsglieder ausgebildet. Das erste Dämpfungsglied 5 ist mit dem Mikrokontroller 7 verbunden und über diesen ansteuerbar, ebenso ist das zweite Dämpfungsglied 6 mit dem Mikrokontroller 7 verbunden und über diesen ansteuerbar.
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Der Sendepfad TP ist also gebildet über die Kette TX/RX-Schalter 4, erstes Dämpfungsglied 5, Sendeverstärker 9 sowie zweiter TX/RX-Schalter 12. Der Empfangspfad RP ist gebildet über die Kette zweiter TX/RX-Schalter 12, Empfangsverstärker 10, zweites Dämpfungsglied 6, erster TX/RX-Schalter 4. Wir bereits erwähnt, sind der Nutzsignaleingang 31, der Steuereingang 37 und die Datenschnittstelle 33 über die gemeinsame Multibandweiche 2 geführt, deren Funktion nun im Zusammenhang mit der Sendemultibandweiche 23, die der Sendeempfängereinheit 200 angeordnet ist, erläutert wird.
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Doch zunächst genauer zur Sendeempfängereinheit 200. Die Sendeempfängereinheit 200 in 1 weist einen Baseband-Prozessor 15, einen RF-Tuner 16, einen Mikrokontroller 17, einen Sendeverstärker 18, einen Empfangsverstärker 19, einen TX/RX-Schalter 22, ein Datenmodul 20, ein Modulator 21 sowie eine Sendebandmultiweiche 23 auf. Der Baseband-Prozessor 15 ist mit dem RF-Tuner verbunden, welcher wiederum über den Sendeverstärker 18 bzw. dem Empfangsverstärker 19 mit dem sendeempfängerseitigen TX/RX-Schalter 22 verbunden sind. Ebenfalls ist der Baseband-Prozessor 15 über den Mikrokontroller 17 mit dem Datenmodul 20 verbunden, welches wiederum in einer kommunikativen Verbindung mit der Sendemultibandweiche 13 steht. Vorliegend ist die kommunikative Verbindung zwischen dem Datenmodul 20 und der Multibandweiche 23 eine bidirektionale Verbindung. Des Weiteren ist der Baseband-Prozessor 15 mit dem Modulator 21 verbunden, der vorliegend als FSK Modulator ausgebildet ist und seinerseits wiederum eine Verbindung mit der Sendemultibandweiche 23 aufweist. Ebenfalls mit der Sendemultibandweiche 23 verbunden ist eine sendeempfängerseitige Stromversorgungseinheit 1‘, die vorliegend als Gleichstromversorgung ausgebildet ist.
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Über den TX/RX-Schalter 22 wird bedarfsweise eine Sendeleistung SL, die durch den Sendeverstärker 18 erzeugt wird, in die senderseitige Sendemultibandweiche 2 eingespeist. Ebenfalls in diese Multibandweiche 23 eingespeist wird ein Steuersignal des Modulators 21 und ein Datensignal des Datenmoduls 20 sowie ein Gleichstrom über die Stromversorgungseinheit 1‘. In der Sendemultibandweiche 23 werden also ein Nutzsignal in Form einer Sendeleistung, ein Datensignal, ein Steuersignal sowie eine Stromversorgung derart zusammengeführt, dass sie über den gemeinsamen Sendemodulanschluss 51, der vorliegt als Koaxialanschluss ausgebildet ist, aus der Sendeempfängereinheit herausgeführt werden können.
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Dabei wird die Sendeleistung in einem Sendefrequenzband FB1 bereitgestellt, das die Trägerfrequenz des Nutzsignals von ca. 6 GHz umfasst. Die Daten des senderseitigen Datenmoduls 20 werden in einem Datenfrequenzband FB2 übertragen, wobei das Datenfrequenzband FB2 unter dem Senderfrequenzband FB1 liegt und eine Frequenz von 868 MHz umfasst. Das Steuersignal, das wiederum von senderseitigen Modulator 21 ausge- geben wird, ist in einem Steuerfrequenzband FB3 moduliert, das vorliegend eine Trägerfrequenz 60 Mhz, wobei das Steuerfrequenzband FB3 unter dem Datenfrequenzband FB 2 liegt.
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Über das Antennenkabel 2, das das Kompensatormodul 100 mit der Sendeempfängereinheit 200 verbindet, wird also sowohl eine Sendeleistung SL in einem Sendefrequenzband FB1, ein Datenstrom, der den Kennwert K aufweist, in einem Datenfrequenzband FB2, ein Steuersignal, welches in einem Steuerfrequenzband FB3 moduliert ist und ein Gleichstrom im Sinne einer Fernspeisung gemeinsam übertragen. Auf Seiten des Kompensatormoduls 100 werden diese vier gemeinsam übertragenen Komponenten durch die kompensatormodulseitige Multibandweiche 2 aufgetrennt.
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Im Folgenden wird die Funktion des Steuersignals, das über den Steuereingang 37 geführt ist, genau erläutert. Das Steuersignal gelangt über den Steuereingang 37 als FSK moduliertes Signal in das Kompensatormodul 100 und ist dazu bestimmt, über den Modulator 8 demoduliert zu werden und die zwei TX/RX-Schalter 4, 12 derart umzuschalten, dass diese entweder in den Sendepfad TP oder den Empfangspfad RP durchschalten.
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Im Folgenden wird das Verfahren zum Betreiben eines Funksystems zur Kompensation eines Kabelverlustes genauer beschrieben.
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In einem ersten Schritt wird ein werkseitig im Mikrokontroller 7 hinterlegter Startkennwert SK, der einer Sendeleistung SL entspricht, vom Mikrokontroller an das Kompensator- Datenmodul 3 übergeben. Im Kompensator-Datenmodul 3 wird der fiktive Kennwert SK auf ein Trägersignal, das im Datenfrequenzband FB2 liegt, aufmoduliert und zur Sendeempfängereinheit 200 übertragen. Aufgrund dieses werkseitig ein im Mikrokontroller 7 hinterlegten Kennwert SK wird durch die Sendempfängereinheit eine definierte Sendeleistung SL, beispielsweise mit einem Pegel von 30 dB ausgegeben. Der Wert der Sendeleistung, der aufgrund des werkseitig voreingestellten Kennwerts SK durch die Sendeempfängereinheit 200 ausgegeben wird, ist als solcher ebenfalls im Mikrokontroller 7 des Kompensatormoduls 100 hinterlegt. Mit anderen Worten weiß also der Mikrokontroller 7, welche Sendeleistung die Sendeempfängereinheit 200 in Abhängigkeit von dem werkseitig hinterlegten Kennwert SK aussteuert. In einem nächsten Schritt misst das Kompensatormodul 100 die Ausgangssendeleistung ASL über die Ersatzlast 13, die zu diesem Zweck auf den Ausgang des TX/RX-Schalter 12 geschaltet ist. Für diese Messung ist ein konstanter Verstärkungsfaktor des Sendeverstärkers 9 vorgegeben. Aus der Differenz der über der Ersatzlast 13 gemessenen Sendeleistung und der tatsächlich durch die Sendeempfängereinheit 200 ausgegebene Sendeleistung kann ein Verlust über das Antennenkabel 24 per Differenzenbildung bestimmt werden. Diese Differenzbildung kann zum Einen im Kompensatormodul 100 alternativ oder zusätzlich auch in der Sendeempfängereinheit 200 erfolgen. In einem nächsten Schritt, der Sendeleistungsverlust über den Antennenkabel 24 ist nunmehr bekannt, gibt die Sendeempfängereinheit ein derart hohen Sendeleistungspegel aus, dass dieser, vermindert um den Kabelverlust, einem an der Antenne des Kompensatormoduls erwünschten Sendeleistungspegel entspricht. In einem weiteren Schritt kann nun das Kompensatormodul die ausgegebene Ausgangssendeleistung erneut messen und daraus den Kennwert K erzeugen, der wiederum an die Sendeempfängereinheit im Sinne eines kontinuierlichen Kalibrierungsintervalls übertragen wird.
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Ein Verfahren zum Betreiben eines Funksystems wird nun mit Bezug auf 2 weiter beschrieben.
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In einem ersten Schritt S1 wird ein im Kompensatormodul hinterlegter Startkennwert, der einer vordefinierten durch die Sendempfängereinheit bereitzustellenden Sendeleistung entspricht, an die Sendempfängereinheit übertragen.
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In einem zweiten Schritt S2 wird die durch die Sendeempfängereinheit ausgangsseitig bereitgestellte Sendeleistung, die dem Startkennwert entspricht, in das Kompensatormodul als Eingangssendeleistung eingespeist.
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In einem dritten Schritt S3 wird eine Ausgangssendeleistung des Sendefrequenzbands an eine Ersatzlast durch das Kompensatormodul ausgegeben.
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In einem vierten Schritt S4 wird der Leistungspegel der Ausgangssendeleistung durch das Kompensatormodul gemessen und daraus ein Kennwert erzeugt, der die Differenz zwischen Ausgangssendeleistung und bereitgestellter Sendeleistung (Leitungsverlust) repräsentiert
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In einem fünften Schritt S5 wird der Kennwert vom Kompensatormodul am die Sendeempfängereinheit übertragen.
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In einem sechsten Schritt S6 wird der Leistungspegel der durch die Sendeempfängereinheit ausgangsseitig bereitgestellten Sendeleistung in Abhängigkeit vom übertragenen Kennwert gesteuert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- ETSI EN 302 571 [0012]
- ETSI EN 302 663 [0012]
- IEEE 802.11p [0012]
- ETSI EN 302 571 [0042]
