DE102022211744A1 - Kompensator, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, Kommunikationsmodul, Kommunikationssystem und Verfahren - Google Patents

Kompensator, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, Kommunikationsmodul, Kommunikationssystem und Verfahren Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kompensator, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, ein Kommunikationsmodul, ein Kommunikationssystem und ein Verfahren zur Bestimmung einer System-Verstärkung (V) eines Kommunikations-Systems (7) mit einem Kompensator (6) insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mit einem mit dem Kompensator (6) verbundenen Kommunikationsmodul (5) insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche,wobei das Kommunikations-Systems (7)- eine Ausgangsleistung eines Signals (S) an seinem Verstärker (10) misst, die Differenz zwischen der Ausgangsleistung (P6) des Signals (S) des Kompensators (6) und einer Leistung (P5; P15) eines Kommunikationsmoduls (5) bestimmt,- auf diese Differenz den insbesondere bekannten und/oder gespeicherten Antennengewinn (AG) addiert, um so die System-Verstärkung (V) zu bestimmen.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Kompensator, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, ein Kommunikationsmodul, insbesondere eine TCU, ein Kommunikationssystem und ein Verfahren.
  • US20120177095A1 betrifft eine Interferenzminimierung in der Aquisitions-Phase in einer OFDM Kommunikation.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Verbesserung der Verwendung eines Kompensators für insbesondere ein Kraftfahrzeug.
    Die Aufgabe wird jeweils durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Einige besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den unabhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Mögliche Vorteile der Erfindung können eine optimierte Regelung der abgestrahlten Leistung und /oder bessere Einhaltung der erlaubten Limits für Sendeleistungen mindestens einer Antenne betreffen.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung teilt ein Kommunikationsmodul (z.B. eine TCU) einem Kompensator, insbesondere V2X-Kompensator, mit, welche Ausgangsleistung es an seinem Kabelanschluss aussendet,
    der (V2X-)Kompensator misst den Ausgangspegel an seinem Verstärker und berechnet die Differenz zwischen Ausgangsleistung des (V2X-)Kompensators und der Ausgangsleistung des Kommunikationsmoduls (TCU), und auf diese Differenz wird dann der bekannte Antennengewinn addiert. Der Antennengewinn kann durchaus auch negativ sein, so dass sich bei seiner Addition (z.B. mit Betrag und seinem Vorzeichen) also ein kleinerer Wert also ohne seine Addition ergeben kann. Der (V2X-)Kompensator kann nach der Berechnung dem Kommunikationsmodul (TCU) die externe Verstärkung des Kommunikationssystems (den externen SystemGain) mitteilen.
  • Dieses und/oder der (V2X-)Kompensator können nun die gewollte abgestrahlte Leistung regeln.
  • Weitere mögliche Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger bevorzugter Ausgestaltungen der Erfindung anhand der Zeichnung. Dabei zeigt:
    • 1 vereinfachend ein Fahrzeug mit einem Kommunikationsmodul /TCU, einem Antennenmodul, einer Antenne und einem Kompensator, und
    • 2 Details einer Ausgestaltung von Kommunikationsmodul /TCU, Kompensator und Antenne(n).
  • 1 zeigt beispielhaft als eine Ausgestaltung der Erfindung vereinfachend und schematisch im Schnitt ein (Kraft)-Fahrzeug 1 (z.B. einen PKW oder LKW) mit einem auf dem Dach 2 des Fahrzeugs 1 montierten Antennenmodul 3.
  • Das Antennenmodul 3 weist hier eine Antenne 4 (oder mehrere Antennen) zum Senden und / oder Empfang von Funk-Signalen (S) auf, z.B. eine oder mehrere Antennen für zellulare (2G oder 3G oder 4G oder 5G oder 6G oder 7G etc.) Mobilfunk-Signale S für oder aus einem zellularen Mobilfunknetz,
    und/oder eine oder mehrere Antennen 4 zum Senden und / oder Empfang von WiFi / 802.11-Standard Funk-Signalen S, insbesondere für (andere) V2X Einrichtungen.
  • Ein Kommunikationsmodul 5 kann eine beliebige Einrichtung sein,
    die z.B. eine Sende- und/oder-Empfangs-Einrichtung und/oder Verstärker und/oder Anschlüsse für eine Ausgabe und/oder Eingabe von Signalen z.B. über Mikrophone/Lautsprecher/Smartphones etc. z.B. in einem Fahrzeug 1 aufweist. Ein Kommunikationsmodul 5 kann insbesondere eine TCU (telematics control unit) sein.
    Eine TCU (5) kann z.B. ein Navigationssystem und/oder ein Mobiltelefonmodul und/oder eine Kommunikationseinrichtung für Fahrzeugdaten und/oder eine Steuerung (Controller) für z.B. V2X Anwendungen und/oder Verstärker und/oder Anschlüsse für (Ethernet/CAN etc) Kabelverbindungen zu Elementen/ECUs in einem Fahrzeug und/oder zu einem Mobiltelefon etc. aufweisen.
  • Ein Kommunikationsmodul 5 kann z.B. in der Fahrzeugkonsole eines Fahrzeugs 1 oder anderweitig in einem Fahrzeug angeordnet sein.
    Ein Kompensator 6 kann z.B. räumlich in einem Antennenmodul 3 für ein Kraftfahrzeug 1 angeordnet sein, welches z.B. am Fahrzeugdach 2 oder am Heck oder an der Frontscheibe des Kraftfahrzeug 1 etc. angeordnet sein kann.
    Ein Kompensator 6 kann z.B. räumlich unter einem Fahrzeugdach angeordnet sein. Ein Kompensator 6 kann z.B. räumlich nahe mindestens der mindestens einen Antenne 4 angeordnet sein.
  • Ein Kommunikationssystem 7 kann ein oder mehrere Kommunikationsmodule 5, einen oder mehrere Kompensatoren 6 und eine oder mehrere Antennen 4 umfassen (insbesondere alles in bzw. an einem Fahrzeug 1).
  • Ein Kommunikationsmodul 5 sendet und/oder empfängt z.B. über eine Leitung oder eine andere Kabel- oder Funk-Verbindung Signale S an oder von einem Kompensator 6 und/oder einer (ggf. mit dem Kompensator 6 verbundenen oder über Schalter verbindbaren) Antenne 4, welche Signale S mindestens eine Antenne 4 (hier nach/von außen, z.B. in ein zellulares Mobilfunknetz und/oder per WiFi) sendet oder empfängt.
  • Ein Signal S kann z.B. jeweils ein zellulares Mobilfunksignal, insbesondere 3G oder 3G oder 4G oder 5G oder 6G oder 7G Signal, sein oder ein WiFi oder 802.11 kompatibles Signal oder anderweitiges (z.B. V2X) Funksignal sein.
  • Die mindestens eine Antenne 4 zum Senden und/oder Empfangen von Signalen S kann mit dem (ihr bevorzugt räumlich nahen) Kompensator 6 kabelgebunden verbunden sein, z.B. direkt oder über Elemente wie z.B. Schalter 20, Verstärker 9, Filter 22, etc.
  • Es können auch mehrere Antennen 4 vorgesehen sein, z.B. Arrays von Antennen, z.B. für zu sendende und/oder zu empfangende zellulare Mobilfunk- Signale und/oder WiFi - Signale S.
  • Zwischen dem Kommunikationsmodul 5 und der mindestens einen Antenne 4 ist hier ein Kompensator 6 angeordnet,
    der (6) Signale S, welche die mindestens eine Antenne (z.B. an V2X Einrichtungen und/oder ein Mobilfunknetz oder per WiFi; nach außerhalb des Fahrzeugs 1) senden soll,
    so (positiv verstärkend) verstärkt und oder (negativ verstärkend) dämpft (z.B. mit einem Verstärker, und/oder einem ggf. damit verbundenen Dämpfer),
    dass die System-(Gesamt)-Verstärkung des Kommunikations-Systems 7 einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet (und/oder einen ggf. weiteren vorgegebenen kleineren Wert nicht unterschreitet).
  • Für die System-(Gesamt)-Verstärkung V des Kommunikations-Systems 7 wird hier auch der Antennen-Gewinn (hier der mindestens einen Antenne 4) berücksichtigt, der positiv oder durchaus auch negativ sein kann.
  • Das Kommunikationsmodul 5 kann dem (V2X-)Kompensator 6 (z.B. über einen Kabelanschluss 8 mitteilen, mit welcher Ausgangsleistung P7 das Kommunikationssystem 7 (z.B. über eine Verbindung, z.B. den Kabelanschluss 8 an den (V2X-)Kompensator 6) ein Signal S aussendet.
  • Das Kommunikationsmodul 5 kann dem (V2X-)Kompensator 6 (z.B. über einen Kabelanschluss 8) mitteilen, mit welcher Verstärkung V das Kommunikationssystem 7 (z.B. über einen oder den Kabelanschluss 8 an den (V2X-)Kompensator 6) ein Signal S verstärkt, insbesondere um die Regelung der gesamten Verstärkung V durch die Steuerung 13 des Kompensators 11 zu optimieren.
  • Alternativ kann z.B. das Kommunikationsmodul 5 die Regelung der gesamten Verstärkung V durch die Steuerung 14 des Kommunikationsmoduls 5 und die Steuerung 13 des Kompensators 11 optimieren.
  • 2 zeigt einige Details einer Ausgestaltung eines Kommunikationsmoduls (TCU), 5, eines Kompensators 6 und einer Antenne 4 (wie z.B. denjenigen in 1).
  • Mit dem Bezugszeichen S ist beispielhaft ein Signal S an einigen Positionen entlang möglicher Signalwege beim Senden und Empfangen des Signals S angedeutet.
  • Der Kompensator 6 kann unter anderem wie hier einen oder wie hier mehrere Schalter 20 für empfangene Signale S und/oder für zu sendende Signale S aufweisen.
  • Der Kompensator 6 kann wie hier ein oder mehrere Filter 22 für empfangene Signale S und/oder für zu sendende Signale S aufweisen.
    Ergebnisse der Filterung können z.B. über AC/DC Wandler 18 ausgegeben und verwendet werden.
  • Auch das Kommunikationsmodul 5 kann unter anderem wie hier ein oder mehrere Filter 19 für empfangene Signale S und/oder für zu sendende Signale S aufweisen.
  • Das Kommunikationsmodul 6 weist hier einen Transceiver 15 auf, der ein beliebiges Modul sein kann (mit z.B. Navigation, Spracheingabe/Ausgabe, Mobiltelefonanschluss etc), das z.B. Signale S an einem Signalausgang TX sendet und/oder an einem Signaleingang RX empfängt.
    Am Transceiver 15 angeschlossen sind hier ein Verstärker 16 für (von einer Antenne 4 über einen Kompensator 6) eingehende Signale S und ein Verstärker 17 für (über einen Kompensator 6 und eine Antenne 4) zu sendende Signale S.
    Der Verstärker 16 und/oder der Verstärker 17 können von einem Controller 14 des Kommunikationsmoduls 5 gesteuert sein, insbesondere hinsichtlich der vom Verstärker 17 auszugebenden Leistung P7 eines Signals S,
    z.B. in Abhängigkeit von einer gewünschten System-(Gesamt)-Verstärkung V des Kommunikationssystems 7
    (und/oder in Abhängigkeit von einer gemessenen Leistung eines mit einer Antenne 4 zu sendenden Signals S (P15) vor dem Verstärker 10 und/oder von einer Leistung P7 eines mit einer Antenne 4 zu sendenden Signals S hinter dem Verstärker des Kommunikationsmoduls 7 und/oder einem Antennengewinn der Antenne 4).
  • Der (V2X-)Kompensator 6 misst hier (mit einem Leistungsmesser 11) den Ausgangspegel einer Ausgangsleistung P6 eines (über eine Antenne 4 zu sendenden) Signals S an seinem Verstärker 10 (Verstärker mit oder ohne Dämpfer),
    und berechnet (mit einem Controller 13) z.B. die Differenz D=P6-P7 zwischen dieser Ausgangsleistung P6 des (V2X-)Kompensators und der (mit einem Leistungsmesser 12 gemessenen, mit einem Controller 14 und einem Kabel 8 an den Controller 13 übermittelten) Ausgangsleistung P7 eines Signals S am Kommunikationsmodul (TCU) 5 .
    Auf diese Differenz D=P6-P7 wird der bekannte (z.B. früher gemessene, in 13 oder 14 gespeicherte) Antennengewinn AG der mindestens einen Antenne 4 addiert zum Bestimmen der System-Verstärkung V (also V=P6-P7+AG).
  • Alternativ wird eine anders definierte System-Verstärkung V berechnet,
    welche die Differenz der Leistung P6 am Ausgang des Verstärkers des Kompensators und der Leistung P15 vor dem Verstärker des Transceivers 15 bestimmt und dazu den Antennengewinn AG addiert (also V=P6-P15+AG).
  • Diese oder alternative Vorgehensweisen können eine derart bestimmte System-Verstärkung (System Gain) V eines (insbesondere den Kompensator und die Antenne und das Kommunikationsmodul (TCU) umfassenden Kommunikations-Systems 7 ergeben.
  • Der (V2X-)Kompensator 6 teilt z.B. nach der Berechnung dem Kommunikationsmodul 5 (TCU) die bestimmte System-Verstärkung (System Gain) V eines insbesondere den Kompensator 6 und die Antenne 4 und das Kommunikationsmodul (TCU) 5 umfassenden Kommunikations-Systems 7 mit.
  • Das Kommunikationsmodul (TCU) 5 und/oder der (V2X-)Kompensator 6 können (einzeln oder gemeinsam, bzw. eine Steuereinrichtung / Controller 12 bzw. 11 darin) die Ausgangsleistung der von der mindestens einen Antenne abgestrahlten Leistung eines Signals S auf eine (z.B. gespeicherte) vorgesehene abzustrahlende Leistung regeln.
  • Eine Regelung der System-Verstärkung V kann z.B. insbesondere erfolgen
    • - durch Regelung der Verstärkung (P15 -> P7) in einem Verstärker 17 des Kommunikationsmoduls (TCU) 5, oder
    • - durch Regelung der Verstärkung (-> P6) in einem Verstärker 10 des (V2X-)Kompensators 6, oder
    • - durch Regelung der Verstärkung (P15 -> P7) in einem Verstärker 17 des Kommunikationsmodul (TCU) 5, und Regelung der Verstärkung (-> P6) in einem Verstärker 10 des (V2X-)Kompensators 6.
  • Bezugszeichen
    • S
    Signal /Signale (empfangene und/oder gesendete Signale)
    V
    System-(Gesamt)-Verstärkung des Kommunikationssystems 7
    AG
    Antennengewinn, z.B. früher bestimmt und (in 13 oder 14) gespeichert
    P6
    Leistung eines mit einer Antenne 4 zu sendenden Signals S hinter dem Verstärker 10
    P7
    Leistung eines mit einer Antenne 4 zu sendenden Signals S hinter dem Kommunikationsmodul 7
    1
    Kraftfahrzeug
    2
    Dach
    3
    Antennenmodul
    4
    Antenne
    5
    Kommunikationsmodul, insbesondere TCU
    6
    Kompensator
    7
    Kommunikationssystem
    8
    Kabelanschluss / Kabelverbindung
    9
    Verstärker (des Kompensators 6) für mindestens ein über eine Antenne 4 empfangenes Signal
    10
    Verstärker (des Kompensators 6) für mindestens ein über eine Antenne 4 zu sendendes Signal
    11
    Leistungsmesser für Leistung P6 (an 6) eines mit einer Antenne 4 zu sendenden Signals S
    12
    Leistungsmesser für Leistung P7 (an 7) eines mit einer Antenne 4 zu sendenden Signals S
    13
    Controller oder Steuerung z.B. im Kompensator
    14
    Controller oder Steuerung z.B. im Kommunikationsmodul
    15
    Transceiver
    16
    Verstärker
    17
    Verstärker
    18
    DC Wandler
    19
    Filter
    20
    Schalter
    21
    Anschluss
    22
    Filter
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • US 20120177095 A1 [0002]

Claims (13)

  1. Kompensator (6), insbesondere für ein Kraftfahrzeug (1), -mit einer Messeinrichtung (11) zum Messen eines Ausgangspegel (P6) eines Signals (S) an einem Verstärker (10) und/oder Dämpfer (10) des Kompensators (6), -mit einer Bestimmungs-Einrichtung (13) zum Bestimmen der Differenz zwischen der Ausgangsleistung (P6) des Verstärkers des Kompensators (6) und einer Leistung (P7; P15) des Signals (S) im das Signal (S) bereitstellenden Kommunikationsmodul (5), und zum Addieren eines bekannten Antennengewinns (AG) einer mit dem Kompensator (6) verbundenen oder verbindbaren Antenne (4) auf diese Differenz, um so eine System-Verstärkung (V) eines insbesondere zumindest den Kompensator (6) und die Antenne (4) umfassenden Kommunikations-Systems (7) zu bestimmen, zur Verwendung in einer Regelung der System-Verstärkung (V).
  2. Kompensator (6) nach Anspruch 1, -mit einem Anschluss (21, 23) für eine Verbindung (8) des Kompensators (6) zu einem Kommunikationsmodul (5) zum Mitteilen der bestimmten System-Verstärkung (V) an das Kommunikationsmodul (5).
  3. Kompensator (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zur Differenz-Bestimmung verwendete Leistung im Kommunikationsmodul (5) entweder die Ausgangsleistung (P5) oder die Eingangsleistung (P15) eines das Signal (S) für einen Kompensator (6) und/oder eine Antenne (4) bereitstellenden Kommunikationsmoduls (5) oder Verstärkers (17) ist.
  4. Kompensator (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei über die kabelgebundene oder kabellose Verbindung (8) oder eine weitere Verbindung (8) des Kommunikationsmodul (5) mit dem Kompensator (6), eine Übertragung des Signals (S) vom Kommunikationsmodul (5) zum Kompensator (6) vorgesehen ist, welches Signal (S) von einer mit dem Kompensator (6) verbundenen oder verbindbaren Antenne (4), insbesondere nach einer Verstärkung (10) oder Dämpfung (10) im Kompensator (6), zu senden ist.
  5. Kompensator (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kompensator (6) ein V2X Kompensator (6) ist.
  6. Kompensator (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kompensator (6) eine Verstärkungseinrichtung (10) und/oder Dämpfungseinrichtung (10) aufweist zur Verstärkung und/oder Dämpfung eines Signals (S) des Kommunikationsmoduls (5), wobei das verstärkte und/oder gedämpfte Signal (S) des Kompensators (6) an der mindestens einen Antenne (4) direkt oder über mindestens ein Element, insbesondere einen oder mehrere Schalter (20) oder Filter (22), anlegbar (20) ist oder anliegt.
  7. Kompensator (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das von der mindestens einen mit dem Kompensator (6) verbundenen oder verbindbaren Antenne (4) gesendete Signal (S) ein zellulares Mobilfunksignal, insbesondere 3G oder 3G oder 4G oder 5G oder 6G oder 7G ist, oder ein WiFi oder 802.11 kompatibles Signal (S) ist.
  8. Kommunikationsmodul (6) -mit einer Sende-Empfangseinrichtung (14;21) zum Senden (8) eines Signals (S) an einen Kompensator (6) und/ und/oder zum Empfangen (8) eines Signals (S) von einem Kompensator (6), -mit einem Anschluss (21) für eine Verbindung (8) des Kommunikationsmoduls (5) mit einem Kompensator (6) zum Empfang einer vom Kompensator (6) bestimmten und mitgeteilten (8) System-Verstärkung (V) an das Kommunikationsmodul (5), zur Verwendung der mitgeteilten (8) System-Verstärkung zu deren Regelung.
  9. Kommunikationsmodul (5) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das an den Kompensator (6) gesendete Signal (S) ein zellulares Mobilfunksignal, insbesondere 3G oder 3G oder 4G oder 5G oder 6G oder 7G ist, oder ein WiFi oder 802.11 kompatibles Signal (S) ist.
  10. Kommunikationsmodul (5) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kommunikationsmodul (5) eine TCU ist, insbesondere zum Senden und/oder Empfangen eines Signals (S), welches ein zellulares Mobilfunksignal, insbesondere 3G oder 3G oder 4G oder 5G oder 6G oder 7G ist, oder ein WiFi oder 802.11 kompatibles Signal ist.
  11. Kommunikations-System (7) mit einem Kompensator (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mit einem mit dem Kompensator (6) verbundenen Kommunikationsmodul (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mit mindestens einer Antenne (4).
  12. Verfahren zur Bestimmung einer System-Verstärkung (V) eines Kommunikations-Systems (7) mit einem Kompensator (6) insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mit einem mit dem Kompensator (6) verbundenen Kommunikationsmodul (5) insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kommunikations-Systems (7) -eine Ausgangsleistung eines Signals (S) an seinem Verstärker (10) im Kompensator (6) misst, die Differenz zwischen der Ausgangsleistung (P6) des Signals (S) des Kompensators (6) und einer Leistung (P5; P15) eines Kommunikationsmoduls (5) bestimmt, -auf diese Differenz den insbesondere bekannten und/oder gespeicherten Antennengewinn (AG) addiert, um so die System-Verstärkung (V) zu bestimmen.
  13. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei unter Berücksichtigung der vom Kompensator (6) bestimmten und dem Kommunikationsmodul (5) mitgeteilten System-Verstärkung (V) das Kommunikationsmodul (5, 11) die vom Kommunikations-System (7), insbesondere durch dessen Antenne (4), abgestrahlte Signal-Leistung regelt (14), und/oder unter Berücksichtigung der vom Kompensator (6) bestimmten System-Verstärkung (V) der Kompensator (6, 13) die vom Kommunikations-System (7), insbesondere dessen Antenne (4), abgestrahlte Signal-Leistung regelt (14).
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