EP2918055A1 - Vorrichtung und verfahren zur verbesserung der empfangsqualität von nachrichten in einem can-bussystem - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur verbesserung der empfangsqualität von nachrichten in einem can-bussystem

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Publication number
EP2918055A1
EP2918055A1 EP13786653.9A EP13786653A EP2918055A1 EP 2918055 A1 EP2918055 A1 EP 2918055A1 EP 13786653 A EP13786653 A EP 13786653A EP 2918055 A1 EP2918055 A1 EP 2918055A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
subscriber station
bus system
impulse response
channel impulse
messages
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP13786653.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Patrick Nickel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2918055A1 publication Critical patent/EP2918055A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/0202—Channel estimation
    • H04L25/0212—Channel estimation of impulse response
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
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    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
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    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/0202—Channel estimation
    • H04L25/024—Channel estimation channel estimation algorithms
    • H04L25/025—Channel estimation channel estimation algorithms using least-mean-square [LMS] method
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    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
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    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
    • H04L25/03006—Arrangements for removing intersymbol interference
    • H04L25/03012—Arrangements for removing intersymbol interference operating in the time domain
    • H04L25/03019—Arrangements for removing intersymbol interference operating in the time domain adaptive, i.e. capable of adjustment during data reception
    • H04L25/03057—Arrangements for removing intersymbol interference operating in the time domain adaptive, i.e. capable of adjustment during data reception with a recursive structure
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L2012/40208—Bus networks characterized by the use of a particular bus standard
    • H04L2012/40215—Controller Area Network CAN

Definitions

  • the present invention relates to a subscriber station for a bus system and a method for improving the reception quality of messages in a
  • Reception quality in the transmission of information on a CAN bus system even under unfavorable conditions, such as those due to branching, mismatch, mismatch, squeezed cable routing in the bus system is improved.
  • the CAN bus system has gained wide acceptance for communication between sensors and ECUs. With the CAN bus system
  • the bus line should be terminated on both sides with the line impedance, so that the
  • the receiver of a CAN bus system consists of a
  • Communications processor which is usually integrated in a microcontroller, and a transmitter / receiver, which is also called a transceiver and is usually designed as a separate chip with direct connection to the bus line.
  • the reception path usually only comprises a comparator with upstream voltage dividers for bias adaptation (bias).
  • the comparator directly evaluates the bus levels of dominant and recessive bit states and forms one at the output
  • Receivers in the field of communication technology are well known, so an application for CAN communication systems is not yet known.
  • special measures are required for the use of known equalization methods for CAN communication systems, since these were not taken into account in the system design.
  • a subscriber station is to be provided for a bus system and a method which improves the reception quality during the information transmission on a bus system, which is in particular a CAN bus system, even under the aforementioned unfavorable conditions of a real bus line.
  • the object is achieved by a subscriber station for a bus system with the features of claim 1.
  • the subscriber station includes a
  • Estimating means for estimating a channel impulse response when and / or after only one further subscriber station of the bus system has a message the bus system transmits or for determining required functions of filters directly from a signal received from the subscriber station, and correcting means for correcting a signal received from the subscriber station on the basis of the channel impulse response estimated by the estimating means.
  • the subscriber station is also suitable for use in higher-clocked systems, such as CAN-FD, etc.
  • the functionality of the subscriber station with regard to the received signal can also be realized in one embodiment, in particular as preprocessing in a transceiver or a CAN transceiver or a transceiver chip set or a CAN transceiver chip set.
  • the subscriber station is capable of improved reception in a CAN communication system and therefore offers a higher level
  • the bus signal not as previously decided directly by a comparator or the like, but (previously) corrected, for example, by additional filtering and feedback previously decided reception values. It is also possible to make decisions by hypotheses
  • the estimator may be configured to perform the estimation of the channel impulse response based on an LMS algorithm or an RLS algorithm, or directly determine the channel impulse response.
  • the estimator may be configured to precede parameters and / or coefficients in the estimation of the channel impulse response received messages, which are assigned by the message identifier of the corresponding transmitting station.
  • the estimator may also be designed to be previously a result of its hypothesis estimation.
  • the correction device can be used for further processing in accordance with e.g. DDFSE algorithm decided to be configured reception values.
  • the correction device is also designed to correct the signal received from the subscriber station in accordance with a DFE algorithm or a BCJR algorithm or a DDFSE algorithm.
  • the correction device can also be a filter for the correction of the
  • Subscriber station received signal wherein at the input of the filter, e.g. the signal-to-interference ratio to the respective
  • another filter can be used for filtering reception values previously decided in accordance with the DDFSE algorithm, and the correction device can be designed to feed back the output of the filter.
  • the subscriber station also comprises a transmitting / receiving device for direct connection to a bus of the
  • the estimating means and / or the correcting means are part of the transmitting / receiving means or the communication control means.
  • the subscriber station described above may be part of a bus system, which also comprises a bus line and at least two subscriber stations, which are connected to one another via the bus line so that they can communicate with each other.
  • at least one of the at least two subscriber stations is a subscriber station described above.
  • the aforementioned object is also achieved by a method for improving a reception quality of messages in a subscriber station of a bus system according to claim 9.
  • the method comprises the steps, methods for influencing the reception quality of messages at a subscriber station of a bus system, comprising the steps: estimating, with a
  • Estimating means, a channel impulse response, if and / or after only another subscriber station of the bus system, a message to the
  • Bus system sends or determining, with the estimator, of required functions of filters directly from a signal received from the subscriber station, and correcting, with a correction means, one of the
  • Subscriber station received signal based on that of the
  • the method is particularly suitable for use in higher clocked systems, such as CAN-FD, etc., and can be in one
  • Subscriber station are called.
  • 1 is a simplified block diagram of a bus system according to a first embodiment
  • 2 shows an electrical circuit diagram of a transmitting / receiving device of the bus system according to the first embodiment
  • FIG. 3 shows a signal curve of a transmission signal, which is transmitted via the bus system according to the first embodiment
  • FIG. 4 shows a first example of a channel impulse response to the waveform shown in FIG. 3;
  • FIG. 5 shows a signal curve of a received signal which is received by the transceiver of FIG. 2 in the case of a channel impulse response according to FIG. 4;
  • Fig. 6 is a second example of a channel impulse response to the waveform shown in Fig. 3;
  • FIG. 7 shows a signal profile of a received signal which is received by the transmitting / receiving device of FIG. 2 in the case of a channel impulse response according to FIG. 6;
  • FIG. 9 is a simplified block diagram of a bus system according to a second embodiment.
  • FIG. 10 is a block diagram for explaining the operation of an estimating device and a correction device of the bus system according to the second embodiment
  • Description of the embodiments 1 shows a bus system 1, which may be, for example, a CAN bus system, a CAN FD bus system, etc.
  • the bus system 1 can be used in a vehicle, in particular a motor vehicle, an aircraft, etc., or in the hospital, etc.
  • the bus system 1 has a plurality of subscriber stations 10, 20, 30, which are each connected to a bus line 40. Messages 41, 42, 43 in the form of signals can be transmitted via the bus line 40 between the individual subscriber stations 10, 20, 30.
  • the messages 41, 42, 43 each have one of message identifiers (message identifiers) 411, 421, 431.
  • the subscriber stations 10, 20, 30 may, for example
  • the subscriber station 10 has a
  • subscriber station 20 has a communication control device 11 and a transceiver 14.
  • the subscriber station 30, like subscriber station 10, has a communication control device 11
  • Estimation device 12 a correction device 13 and a transmitting / receiving device 14.
  • Subscriber stations 10, 20, 30 are each connected directly to the bus line 40, although this is not shown in Fig. 1.
  • the communication control device 11 is for controlling a
  • the estimation means 12 and the correction means 13 serve to improve the reception quality of the received by the transceiver 14 message 41, 42, 43, as described in more detail later.
  • the communication controller 11 may be implemented like a conventional CAN controller.
  • the transceiver 14 may be in terms of its transmission functionality. as a conventional CAN transceiver be executed. Consequently, with the both subscriber stations 10, 30, the quality of the received signal from the transceiver 14, which is based on one of the messages 41, 42, 43, improved.
  • the subscriber station 20 corresponds to a conventional CAN subscriber station both in terms of its transmission and its reception functionality.
  • Fig. 2 shows the structure of a transmitting / receiving device 14 of
  • the transceiver 14 has a receive path 140 for receiving the signal based on one of the messages 41, 42, 43.
  • receive path 140 for receiving the signal based on one of the messages 41, 42, 43.
  • first and second input terminals 141, 142, two resistors 143, 144, a comparator 145, a processing section 146, and an output terminal 147 are arranged.
  • the resistor 143 is connected between a first input of the comparator 145, which input is at positive potential, and the first one
  • Input terminal 141 arranged.
  • the resistor 144 is disposed between a second input of the comparator 143, which input is at negative potential, and the second input terminal 142.
  • FIGS. 3 to 7 show examples of the transmission / reception signals of the transmission / reception devices 14.
  • one of the messages 41, 42, 43 is in each case transmitted by one of the transmission / reception devices 14 of the subscriber stations 10, 20, 30 fed to the bus line 40 in the form of a signal, as indicated in Fig. 3.
  • the vertical axis in Fig. 3 to Fig. 7 respectively represents the level difference of the message, which level difference over time (horizontal axis) in s is plotted.
  • the communication controller 11 receives the
  • Subscriber station 20 a signal, as shown in Fig. 5.
  • the communication controller 11 of the subscriber station 20 receives a signal as shown in Fig. 7.
  • the communication controllers 11 of the subscriber stations 10, 30 receive, due to their estimation means 12 and correction means 13, a signal very similar or nearly identical to the transmission signal of Fig. 3.
  • FIG. 8 shows a method for improving the reception quality of a signal which is based on one of the messages 41, 42, 43 at a subscriber station 10, 30 of the bus system 1. The method will be explained with reference to an example in which the subscriber station 10 of the subscriber station 30 sends the message 41.
  • the estimator 12 of the subscriber station 30 estimates the channel impulse response 120 at step Sl in Fig. 8, which is typically in the case of the actually laid bus line 40 for the transmission channel
  • Estimator 12 based on experiences made in the course of a transmission between the subscriber station 10 as a sender and the subscriber station 30 as a receiver.
  • the hypothesis of the estimator 12 may thus also be referred to as the result of a learning process.
  • Arbitration sends only one subscriber station of the subscriber stations 10, 20, 30 signals in the form of one or more of the messages 41, 42, 43 on the bus line 40. From this moment, each listening subscriber station 10, 20, 30, the bus signals or messages 41st , 42, 43 and on the basis of which their estimation device 12 estimates the channel impulse response 120.
  • the estimator 12 of the subscriber station 30 represents the estimated
  • the correction device 13 is available. Subsequently, the correction means 13 corrects the signal received from the subscriber station 30 based on the message 41 on the basis of the channel impulse response 120 estimated by the estimator 12 at a step S2. Thereafter, the process is ended.
  • a delay of the signal or the message 41, 42, 43 is not given in principle, since the delay in tolerated by the CAN protocol
  • Timeframe but may be improved by optimization measures, e.g. in hypothesised and delayed decision procedures, if tolerated by the application. This can be 1 - 2 symbol clocks
  • the estimator 12 of the subscriber station 30 operates in a similar manner when the subscriber station 20 of the subscriber station 30 transmits one of the messages 41, 42, 43. In addition, the estimator 12 of the works
  • Subscriber station 10 in a similar way, if they are from one of
  • Subscriber stations 20, 30 receives one of the messages 41, 42, 43.
  • Fig. 9 shows a bus system 2 according to a second embodiment.
  • the bus system 2 comprises, in addition to at least one subscriber station 10, which is constructed as in the first embodiment, at least one
  • Subscriber station 50 and at least one subscriber station 60 are subscriber station 50 and at least one subscriber station 60.
  • Subscriber stations 10, 50, 60 are each connected to the bus line 40, as in the first embodiment. Over the bus line 40 can
  • Subscriber stations 10, 50, 60 are transmitted, as in the first
  • the messages 41, 42, 43 each have one of the message identifiers 411, 421, 431.
  • the subscriber stations 50, 60 can also be, for example, control devices or display devices of a motor vehicle, etc. As shown in FIG. 9, each of the subscriber stations 10, 50, 60 has one
  • Subscriber station 50 are the estimation device 12 and the correction device 13, however, part of a transmitting / receiving device 54. At the subscriber station
  • the communication control device 11 of the subscriber station 50 is otherwise the same as the communication control device 11 of the subscriber station 10.
  • the transmitting / receiving device 54 of the subscriber station 50 is otherwise the same as the transmitting / receiving device 14 of the subscriber station 10.
  • the correction device 13 forms, for example, a decision-feedback equalization structure, which is also referred to below as the DFE structure, as shown in FIG. 10.
  • the estimator 12 provides the required for correction channel impulse response 120, which can be represented by a signal b (k).
  • Fig. 10 shows the basic structure of a DFE structure with upstream channel model.
  • the disturbance on the channel or bus line 40 is represented by a signal n (k) and a filter 541 with the transfer function G (z) which corresponds to the z-transform of the time-discrete sequence g (k).
  • Received signal at the subscriber stations 10, 50, 60 results from a
  • the filter 544 thus receives at its input the signal received from the subscriber station 50.
  • the filter 544 is a possible additional filter in the
  • Transceiver 54 with a transfer function F (z), which can be used to concentrate the signal energy, but for simplified viewing with a constant transfer function, such as
  • F (z) 1
  • F (z) 1
  • the signal output by the filter 544 at the point 545 becomes the modeled noise deducted.
  • the normalized channel impulse response 120 is assembled as a resulting total channel from the channel modulated with the filter 542 and the output of the filter 544.
  • the total time-compensated channel is represented by B (z), the z-transform of b (k) in FIG.
  • F (z) transfer function
  • Example channel impulse response h (k) 5 (k) + 0.5 ⁇ (k-1) + 0.2 ⁇ (k-2)
  • the estimating means 12 and the correcting means 13 in the transmitting / receiving means 54 can be realized very easily, their realization in the communication control means 11 is also realizable as shown by the communication control means 61.
  • the method according to this embodiment observes the CAN bus signal during the transmission and corrects the signal by means of the above-described DFE structure.
  • the knowledge of the channel impulse response is advantageous, which is dependent on the pairing transmitter and receiver, as described in the first embodiment.
  • the channel impulse response can be determined as described in the first embodiment.
  • Subscriber stations 10, 20, 30 and the method can be used individually or in all possible combinations.
  • the following modifications are conceivable, in particular.
  • the bus system 1, 2 described above according to the first and second embodiments is described based on a based on the CAN protocol bus system.
  • the bus system 1 according to the first and second embodiments may be another type of communication network. It is advantageous, but not necessarily a prerequisite, that exclusive, collision-free access of a subscriber station 10, 20, 30, 50, 60 to a common channel is ensured in the bus system 1, 2 for at least certain periods of time.
  • the bus system 1, 2 is in particular a CAN network or a TTCAN network or a CAN FD network.
  • the number and arrangement of the subscriber stations 10, 20, 30, 50, 60 in the bus systems 1, 2 of the first and second embodiments is arbitrary. In particular, only subscriber stations 10 or
  • Subscriber stations 50 or subscriber stations 60 may be present in the bus systems 1, 2 of the first and second embodiments.
  • any trellis-based Equalization methods are used, such as the BCJR algorithm (in BCJR, the individual letters stand for the initials of the developers: B for L. Bahl, C for J. Cocke, J for F. Jelinek, R for J. Raviv,) and / or a DDFSE algorithm (Delayed Decision-Feedback Sequence Estimation).
  • the method can be optimized separately for each specific application, for example CAN-FD, FlexRay, etc.
  • the application can also be automatically detected and adapted accordingly.
  • One basis for the method is the determination of the channel impulse response 120 which is used for equalization. This can be obtained by estimating the channel impulse response 120 of the transmission channel of the bus line 40. Alternatively, the channel impulse response 120 in the form of the signal b (k) can be directly determined or optimized. The estimation of the channel impulse responses 120 may be made by any suitable method. There no
  • Training sequence is particularly suitable adaptive
  • LMS least mean squares
  • RLS recursive least squares filter
  • Channel impulse response 120 may be assigned the parameters and coefficients of previous received messages 41, 42, 43 or packets of messages 41, 42, 43, which may also be called receive bursts, to the message identifiers or the transmitting subscriber stations and for time following messages 41, 42, 43 or packets of messages 41, 42, 43 are used.
  • the filters 541, 542, 544 in the transceiver 14, 54, 61 are optimized.
  • the filters 544 (transfer function F (z)) and 547 (transfer function B (z) -1) and the decision delay k 0 are considered.
  • Various criteria can be used for the optimization, for example a maximization of the signal-to-interference ratio at the input of the decider 546.
  • Estimator set without explicit estimation of the channel impulse response 120 but determined directly from the received from the subscriber station 10, 50, 60 signal.
  • the subscriber stations 10, 30, 50 provide especially for CAN-FD one
  • the method can be, in terms of functionality regarding the
  • Reception signal for example, in a transceiver or a transceiver 14, 54, in a communication control device 61, etc. implement. Additionally or alternatively, it can be integrated into existing products.

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Abstract

Es ist eine Teilnehmerstation für ein Bussystem und ein Verfahren zur Verbesserung einer Empfangsqualität von Nachrichten bei einer Teilnehmerstation eines Bussystems bereitgestellt. Die Teilnehmerstation umfasst eine Schätzeinrichtung zur Schätzung einer Kanalimpulsantwort wenn und/oder nachdem nur eine weitere Teilnehmerstation des Bussystems eine Nachricht auf das Bussystem sendet, oder zur Bestimmung von benötigten Funktionen von Filtern direkt aus einem von der Teilnehmerstation empfangenen Signal, und eine Korrektureinrichtung zur Korrektur eines von der Teilnehmerstation empfangenen Signals auf der Grundlage der von der Schätzeinrichtung geschätzten Kanalimpulsantwort.

Description

Titel
VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR VERBESSERUNG DER EMPFANGSQUALITÄT VON NACHRICHTEN IN EINEM CAN-BUSSYSTEM
Beschreibung
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Teilnehmerstation für ein Bussystem und ein Verfahren zur Verbesserung der Empfangsqualität von Nachrichten bei einer
Teilnehmerstation eines Bussystems, bei welchen insbesondere die
Empfangsqualität bei der Informationsübertragung auf einem CAN-Bussystem auch unter ungünstigen Bedingungen, wie sie beispielsweise aufgrund von Abzweigungen, Fehlabschlüssen, Fehlanpassung, gequetschter Kabelführung im Bussystem vorliegen, verbessert ist.
Stand der Technik
Für die Kommunikation zwischen Sensoren und Steuergeräten hat das CAN- Bussystem eine weite Verbreitung gefunden. Beim CAN-Bussystem werden
Nachrichten mittels des CAN-Protokolls übertragen, wie es in der CAN- Spezifikation in der IS011898 beschrieben ist. In jüngster Zeit wurden hierfür zudem Techniken vorgeschlagen, wie beispielsweise CAN-FD, bei welchem Nachrichten entsprechend Spezifikation„CAN with Flexible Data- Rate,
Specification Version 1.0" (Quelle http://www.semiconductors.bosch.de) übertragen werden, usw. Bei solchen Techniken wird die maximal mögliche Datenrate durch Einsatz einer höheren Taktung im Bereich der Datenfelder über einen Wert von 1 MBit/s hinaus gesteigert. Dies geht im Allgemeinen zu Lasten der Übertragungsqualität, beispielsweise in Form einer höheren Bitfehlerrate, sofern man tatsächlich vorhandene Bustopologien zugrunde legt. Tatsächlich vorhandene Bustopologien weichen in der Regel von der Theorie dahingehend ab, dass auf der Busleitung Reflexionen an Stellen entstehen, an denen die Busleitung einen von der Theorie abweichenden Wellenwiderstand aufweist. Solche Stellen sind beispielsweise Abzweigungen, Fehlabschlüsse,
Fehlanpassung, gequetschte Kabelführung, die in praktischen Ausführungen oft bei beispielsweise Stichleitungen, passiven Sternpunkten, usw. anzutreffen sind. Die dadurch entstehenden Reflexionen führen zum zeitlichen Übersprechen von Zuständen auf der Busleitung derart, dass ein gesendetes Symbol bzw. Bit auf die zeitlich folgenden Symbole überspricht und deren Erfassung gegebenenfalls verfälscht.
Nach der CAN-Spezifikation in der IS011898 sollte die Busleitung zu beiden Seiten mit der Leitungsimpedanz abgeschlossen sein, so dass die
Einschwingvorgänge für die spezifizierte maximale Kabellänge innerhalb eines gesendeten Symbols abklingen und sich ein eindeutiger Zustand am Ende des Symbolintervalls ergibt. In der Realität ist jedoch oft ein Übersprechen zwischen zwei oder mehreren CAN-Symbolen nicht zu vermeiden. Der Empfänger eines CAN- Bussystems besteht aus einem
Kommunikationsprozessor, der meist in einem Mikrocontroller integriert ist, und einem Sender/Empfänger, der auch Transceiver genannt wird und meist als separater Chip mit direkter Verbindung zur Busleitung ausgeführt ist. Bei einem solchen Transceiver umfasst der Empfangspfad meist lediglich einen Komparator mit vorgeschalteten Spannungsteilern zur Vorspannungsanpassung (Bias-
Anpassung) der Buspegel. Der Komparator wertet die Buspegel von dominanten und rezessiven Bitzuständen direkt aus und bildet am Ausgang eine
Entscheidung. Die direkte Bildung und Ausgabe von Signalentscheidungen hat jedoch den
Nachteil, dass Effekte von Reflexionen auf der Busleitung die Entscheidung negativ beeinflussen und zu Fehlentscheidungen in der Signalübertragung führen können. Dies ist besonders bei einer höheren Taktung im Bereich von
Datenfeldern über einen Wert von 1 MBit/s hinaus der Fall, wie es beispielsweise bei CAN- FD gegeben ist. Hier wirken sich aufgrund der verkürzten Bitdauer bereits Reflexionen negativ aus, die in einem herkömmlichen CAN-Bussystem mit niedriger Taktrate noch konstruktiv zur Entscheidung beitragen.
In der Regel führen Reflexionen an Kabelübergängen hin zu einer höheren Impedanz zu Reflexionen mit positivem Vorzeichen. Demgegenüber führen
Reflexionen an Kabelübergängen hin zu niedrigeren Impedanzen zu Reflexionen mit negativem Vorzeichen. Aufgrund von zwei Reflexionen in unterschiedlicher Distanz ergeben sich zeitliche Verschiebungen. Die betrachteten Reflexionen engen das Verwendungsgebiet, beispielsweise in
Bezug auf mögliche Topologien, Kabellängen, usw., von aktuell betrachteten Techniken mit höherer Taktung der Datenübertragung, wie beispielsweise CAN- FD, usw., stark ein. Auch wenn Entzerrungsverfahren zur Verbesserung der Erfassungsqualität im
Empfänger auf dem Gebiet der Kommunikationstechnik allgemein bekannt sind, so ist eine Anwendung für CAN Kommunikationssysteme bisher nicht bekannt. Zudem sind für den Einsatz bekannter Entzerrungsverfahren für CAN- Kommunikationssysteme besondere Maßnahmen erforderlich, da diese nicht im Systementwurf berücksichtigt wurden.
Offenbarung der Erfindung
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Teilnehmerstation für ein Bussystem und ein Verfahren bereitzustellen, welche die zuvor genannten
Probleme lösen. Insbesondere soll eine Teilnehmerstation für ein Bussystem und ein Verfahren bereitgestellt werden, welche die Empfangsqualität bei der Informationsübertragung auf einem Bussystem, das insbesondere ein CAN- Bussystem ist, auch unter den genannten ungünstigen Bedingungen einer realen Busleitung verbessert.
Die Aufgabe wird durch eine Teilnehmerstation für ein Bussystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Teilnehmerstation umfasst eine
Schätzeinrichtung zur Schätzung einer Kanalimpulsantwort, wenn und/oder nachdem nur eine weitere Teilnehmerstation des Bussystems eine Nachricht auf das Bussystem sendet, oder zur Bestimmung von benötigten Funktionen von Filtern direkt aus einem von der Teilnehmerstation empfangenen Signal, und eine Korrektureinrichtung zur Korrektur eines von der Teilnehmerstation empfangenen Signals auf der Grundlage der von der Schätzeinrichtung geschätzten Kanalimpulsantwort.
Die Teilnehmerstation ist auch für den Einsatz in höher getakteten Systemen, wie beispielsweise CAN-FD, usw., geeignet. Die Funktionalität der Teilnehmerstation in Bezug auf das empfangene Signal kann auch in einer Ausführungsform insbesondere als Vorverarbeitung in einem Sender/Empfänger bzw. Transceiver oder einem CAN-Transceiver oder einem Transceiver-Chipsatz oder einem CAN- Transceiver-Chipsatz realisiert sein. Insbesondere ist es möglich, dass die betrachtete Funktionalität entweder im Transceiver als separater elektronischer Baustein (Chip) oder in einer integrierten Gesamtlösung, bei welchem nur ein elektronischer Baustein (Chip) vorhanden ist, eingebettet werden.
Die Teilnehmerstation ist zum verbesserten Empfang in einem CAN- Kommunikationssystem in der Lage und bietet daher eine höhere
Zuverlässigkeit. Hierbei wird das Bussignal, nicht wie bisher direkt durch einen Komparator oder ähnliches entschieden, sondern (zuvor) beispielsweise durch zusätzliche Filterung und Rückkopplung zuvor entschiedener Empfangswerte korrigiert. Es ist auch möglich, die Entscheidungen durch Hypothesen
darzustellen und die entschiedenen Empfangswerte auch weiterzuverarbeiten.
Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Teilnehmerstation sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Die Schätzeinrichtung ist möglicherweise derart ausgestaltet, dass sie die Schätzung der Kanalimpulsantwort auf der Grundlage eines LMS-Algorithmus oder eines RLS-Algorithmus ausführt, oder dass sie die Kanalimpulsantwort direkt bestimmt.
Die Schätzeinrichtung kann derart ausgestaltet sein, dass sie bei der Schätzung der Kanalimpulsantwort Parameter und/oder Koeffizienten vorhergehend empfangener Nachrichten verwendet, welche durch den Nachrichten- Identifizierer der entsprechenden Sendestation zugeordnet werden.
Die Schätzeinrichtung kann auch derart ausgestaltet sein, dass sie zuvor ein Ergebnis ihrer Schätzung durch Hypothesen darstellt. Die Korrektureinrichtung kann zur Weiterverarbeitung von gemäß z.B. DDFSE-Algorithmus entschiedenen Empfangswerten ausgestaltet sein.
Es ist möglich, dass die Korrektureinrichtung zudem zur Korrektur des von der Teilnehmerstation empfangenen Signals gemäß einem DFE-Algorithmus oder einem BCJR- Algorithmus oder einem DDFSE-Algorithmus ausgestaltet ist.
Die Korrektureinrichtung kann auch ein Filter zur Korrektur des von der
Teilnehmerstation empfangenen Signals umfassen, wobei am Eingang des Filters z.B. das Signal-zu-Störleistung- Verhältnis zum jeweiligen
Entscheidungszeitpunkt maximiert oder dahingehend optimiert ist. Hierbei kann ein weiteres Filter zur Filterung von zuvor gemäß DDFSE-Algorithmus entschiedenen Empfangswerten verwendet werden, und die Korrektureinrichtung kann zur Rückkopplung der Ausgabe des Filters ausgestaltet sein.
Vorzugsweise umfasst die Teilnehmerstation zudem eine Sende- /Empfangseinrichtung zum direkten Anschluss an eine Busleitung des
Bussystems, und eine Kommunikationssteuereinrichtung zum Verarbeiten der von der Sende-/Empfangseinrichtung empfangenen Signale und zum
Bereitstellen der von ihr zu sendenden Nachrichten in Form von Signalen, wobei die Schätzeinrichtung und/oder die Korrektureinrichtung Teil der Sende- /Empfangseinrichtung oder der Kommunikationssteuereinrichtung sind.
Die zuvor beschriebene Teilnehmerstation kann Teil eines Bussystems sein, das zudem eine Busleitung und mindestens zwei Teilnehmerstationen umfasst, die über die Busleitung derart miteinander verbunden sind, dass sie miteinander kommunizieren können. Hierbei ist mindestens eine der mindestens zwei Teilnehmerstationen eine zuvor beschriebene Teilnehmerstation. Die zuvor genannte Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zur Verbesserung einer Empfangsqualität von Nachrichten bei einer Teilnehmerstation eines Bussystems nach Patentanspruch 9 gelöst. Das Verfahren umfasst die Schritte, Verfahren zur Beeinflussung der Empfangsqualität von Nachrichten bei einer Teilnehmerstation eines Bussystems, mit den Schritten: Schätzen, mit einer
Schätzeinrichtung, einer Kanalimpulsantwort, wenn und/oder nachdem nur noch eine weitere Teilnehmerstation des Bussystems eine Nachricht auf das
Bussystem sendet, oder Bestimmen, mit der Schätzeinrichtung, von benötigten Funktionen von Filtern direkt aus einem von der Teilnehmerstation empfangenen Signal, und Korrigieren, mit einer Korrektureinrichtung, eines von der
Teilnehmerstation empfangenen Signals auf der Grundlage der von der
Schätzeinrichtung geschätzten Kanalimpulsantwort.
Auch das Verfahren ist insbesondere für den Einsatz in höher getakteten Systemen, wie beispielsweise CAN-FD, usw., geeignet und lässt sich in einer
Ausführungsform insbesondere als Vorverarbeitung in der Teilnehmerstation realisieren. Weiterhin ist das Verfahren auch auf andere Systeme mit ähnlicher Struktur, wie beispielsweise FlexRay, usw., anwendbar. Das Verfahren bietet dieselben Vorteile, wie sie zuvor in Bezug auf die
Teilnehmerstation genannt sind.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der
Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Zeichnungen
Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Bussystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; Fig. 2 ein elektrisches Schaltbild einer Sende-/Empfangseinrichtung des Bussystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 3 einen Signalverlauf eines Sendesignals, welches über das Bussystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel übertragen wird;
Fig. 4 ein erstes Beispiel einer Kanalimpulsantwort auf den in Fig. 3 gezeigten Signalverlauf;
Fig. 5 einen Signalverlauf eines Empfangssignals, welches von der Sende- /Empfangseinrichtung von Fig. 2 bei einer Kanalimpulsantwort gemäß Fig. 4 empfangen wird;
Fig. 6 ein zweites Beispiel einer Kanalimpulsantwort auf den in Fig. 3 gezeigten Signalverlauf;
Fig. 7 einen Signalverlauf eines Empfangssignals, welches von der Sende- /Empfangseinrichtung von Fig. 2 bei einer Kanalimpulsantwort gemäß Fig. 6 empfangen wird;
Fig. 8 ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel;
Fig. 9 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Bussystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und
Fig. 10 ein Blockschaltbild zur Erläuterung der Funktion einer Schätzeinrichtung und einer Korrektureinrichtung des Bussystems gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele Fig. 1 zeigt ein Bussystem 1, das beispielsweise ein CAN- Bussystem, ein CAN- FD-Bussystem, usw., sein kann. Das Bussystem 1 kann in einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, einem Flugzeug, usw., oder im Krankenhaus usw. Verwendung finden.
In Fig. 1 hat das Bussystem 1 eine Vielzahl von Teilnehmerstationen 10, 20, 30, die jeweils an eine Busleitung 40 angeschlossen sind. Über die Busleitung 40 können Nachrichten 41, 42, 43 in der Form von Signalen zwischen den einzelnen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 übertragen werden. Die Nachrichten 41 , 42, 43 haben jeweils einen von Nachrichten- Identifizierern (Nachrichten-Identifier) 411, 421, 431. Die Teilnehmerstationen 10, 20, 30 können beispielsweise
Steuergeräte oder Anzeigevorrichtungen eines Kraftfahrzeugs sein. Wie in Fig. 1 gezeigt, hat die Teilnehmerstation 10 eine
Kommunikationssteuereinrichtung 11, eine Schätzeinrichtung 12, eine
Korrektureinrichtung 13 und eine Sende-/Empfangseinrichtung 14. Die
Teilnehmerstation 20 hat dagegen eine Kommunikationssteuereinrichtung 11 und eine Sende-/Empfangseinrichtung 14. Die Teilnehmerstation 30 hat, wie die Teilnehmerstation 10, eine Kommunikationssteuereinrichtung 11, eine
Schätzeinrichtung 12, eine Korrektureinrichtung 13 und eine Sende- /Empfangseinrichtung 14. Die Sende-/Empfangseinrichtungen 14 der
Teilnehmerstationen 10, 20, 30 sind jeweils direkt an die Busleitung 40 angeschlossen, auch wenn dies in Fig. 1 nicht dargestellt ist.
Die Kommunikationssteuereinrichtung 11 dient zur Steuerung einer
Kommunikation der jeweiligen Teilnehmerstation 10, 20, 30 über die Busleitung 40 mit einer anderen Teilnehmerstation der an die Busleitung 40
angeschlossenen Teilnehmerstationen 10, 20, 30. Die Schätzeinrichtung 12 und die Korrektureinrichtung 13 dienen zur Verbesserung der Empfangsqualität der von der Sende-/Empfangseinrichtung 14 empfangenen Nachricht 41, 42, 43, wie später noch ausführlicher beschrieben. Die Kommunikationssteuereinrichtung 11 kann wie ein herkömmlicher CAN-Controller ausgeführt sein. Die Sende- /Empfangseinrichtung 14 kann in Bezug auf ihre Sendefunktionalität. wie ein herkömmlicher CAN-Transceiver ausgeführt sein. Demzufolge kann mit den beiden Teilnehmerstationen 10, 30 die Qualität des von der Sende- /Empfangseinrichtung 14 empfangenen Signals, das auf einer der Nachrichten 41, 42, 43 basiert, verbessert werden. Die Teilnehmerstation 20 entspricht hingegen sowohl in Bezug auf ihre Sende- als auch ihre Empfangsfunktionalität einer herkömmlichen CAN-Teilnehmerstation.
Fig. 2 zeigt den Aufbau einer Sende-/Empfangseinrichtung 14 der
Teilnehmerstation 20 als Beispiel genauer. Die Sende-/Empfangseinrichtung 14 hat einen Empfangspfad 140 zum Empfang des Signals, das auf einer der Nachrichten 41, 42, 43 basiert. In dem Empfangspfad sind ein erster und zweiter Eingangsanschluss 141, 142, zwei Widerstände 143, 144, ein Komparator 145, ein Bearbeitungsglied 146, und ein Ausgangsanschluss 147 angeordnet. Der Widerstand 143 ist zwischen einem ersten Eingang des Komparators 145, welcher Eingang auf positivem Potential liegt, und dem ersten
Eingangsanschluss 141 angeordnet. Der Widerstand 144 ist zwischen einem zweiten Eingang des Komparators 143, welcher Eingang auf negativem Potential liegt, und dem zweiten Eingangsanschluss 142 angeordnet.
Fig. 3 bis Fig. 7 zeigen Beispiele für die Sende-/Empfangssignale der Sende- /Empfangseinrichtungen 14. Bei diesen Beispielen wird jeweils von einer der Sende-/Empfangseinrichtungen 14 der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 eine der Nachrichten 41, 42, 43 auf die Busleitung 40 in Form eines Signals eingespeist, wie in Fig. 3 angegeben. Hierbei stellt die vertikale Achse in Fig. 3 bis Fig. 7 jeweils die Pegeldifferenz der Nachricht dar, welche Pegeldifferenz über der Zeit (horizontale Achse) in s aufgetragen ist.
Lautet die Kanalimpulsantwort gemäß einem ersten Beispiel wie in Fig. 4 dargestellt, empfängt die Kommunikationssteuereinrichtung 11 der
Teilnehmerstation 20 ein Signal, wie in Fig. 5 dargestellt.
Lautet die Kanalimpulsantwort dagegen gemäß einem zweiten Beispiel wie in Fig. 6 dargestellt, empfängt die Kommunikationssteuereinrichtung 11 der Teilnehmerstation 20 ein Signal, wie in Fig. 7 dargestellt. Demgegenüber empfangen die Kommunikationssteuereinrichtungen 11 der Teilnehmerstationen 10, 30 bei dem in Fig. 3 bis Fig. 7 gezeigten ersten Beispiel, aufgrund ihrer Schätzeinrichtung 12 und Korrektureinrichtung 13 ein Signal, das dem Sendesignal von Fig. 3 sehr ähnlich oder fast identisch zu ihm ist.
Fig. 8 zeigt ein Verfahren zur Verbesserung der Empfangsqualität eines Signals, das auf einer der Nachrichten 41, 42, 43 basiert, bei einer Teilnehmerstation 10, 30 des Bussystems 1. Das Verfahren wird anhand eines Beispiels erläutert, bei welchem die Teilnehmerstation 10 der Teilnehmerstation 30 die Nachricht 41 sendet.
Demzufolge schätzt die Schätzeinrichtung 12 der Teilnehmerstation 30 bei dem Schritt Sl in Fig. 8 die Kanalimpulsantwort 120, welche in der Regel im Falle der tatsächlich verlegten Busleitung 40 für den Übertragungskanal
(Kanalimpulsantwort) beider Teilnehmer zu erwarten ist. Hierfür stellt die
Schätzeinrichtung 12 eine Hypothese auf, die auf Erfahrungen basiert, die im Laufe einer Übertragung zwischen der Teilnehmerstation 10 als Sender und der Teilnehmerstation 30 als Empfänger gemacht werden. Die Hypothese der Schätzeinrichtung 12 kann somit auch als Ergebnis eines Lernprozesses bezeichnet werden.
In einem CAN-Bussystem sind mehrere Teilnehmerstationen 10, 20, 30 aktiv, welche ihre Nachrichten 41 , 42, 43 mit Nachrichten-Identifizierer (Nachrichten- Identifier) 411, 421, 431 aussenden. Diese Nachrichten-Identifizierer 411, 421, 431 werden zur Arbitrierung in der Arbitrierungsphase genutzt. Nach der
Arbitrierung sendet nur noch eine Teilnehmerstation der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 Signale in der Form einer oder mehrerer der Nachrichten 41 , 42, 43 auf die Busleitung 40. Ab diesem Moment kann jede hörende Teilnehmerstation 10, 20, 30 die Bussignale bzw. Nachrichten 41 , 42, 43 beobachten und auf deren Basis mittels ihrer Schätzeinrichtung 12 die Kanalimpulsantwort 120 schätzen.
Dies kann auch adaptiv und während der Detektion bzw. Erfassung geschehen. In diesem Fall liegt ein lernendes System vor.
Die Schätzeinrichtung 12 der Teilnehmerstation 30 stellt die geschätzte
Kanalimpulsantwort 120 dann der Korrektureinrichtung 13 zur Verfügung. Daraufhin korrigiert die Korrektureinrichtung 13 bei einem Schritt S2 das von der Teilnehmerstation 30 empfangene Signal, das auf der Nachricht 41 basiert, auf der Grundlage der von der Schätzeinrichtung 12 geschätzten Kanalimpulsantwort 120. Danach ist das Verfahren beendet.
Eine Verzögerung des Signals bzw. der Nachricht 41 , 42, 43 ist prinzipiell nicht gegeben, da die Verzögerung in den von dem CAN-Protokoll tolerierten
Zeitrahmen liegt, kann aber durch Optimierungsmaßnahmen, z.B. bei Verfahren mit Hypothesen und verzögerter Entscheidung, genutzt werden, sofern dies durch die Anwendung toleriert werden kann. Hierbei können 1 - 2 Symboltakte
Verzögerung bereits ausreichend sein.
Die Schätzeinrichtung 12 der Teilnehmerstation 30 arbeitet in ähnlicher Weise, wenn die Teilnehmerstation 20 der Teilnehmerstation 30 eine der Nachrichten 41, 42, 43 sendet. Zudem arbeitet die Schätzeinrichtung 12 der
Teilnehmerstation 10 in ähnlicher Weise, wenn sie von einer der
Teilnehmerstationen 20, 30 eine der Nachrichten 41, 42, 43 empfängt.
Damit kann die Empfangsqualität bei der Informationsübertragung auf dem Bussystem 1 auch unter ungünstigen Bedingungen, wie beispielsweise
Abzweigungen, Fehlabschlüsse, Fehlanpassung, gequetschte Kabelführung im Bussystem 1, verbessert werden.
Fig. 9 zeigt ein Bussystem 2 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Das Bussystem 2 umfasst neben mindestens einer Teilnehmerstation 10, die wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel aufgebaut ist, mindestens eine
Teilnehmerstation 50 und mindestens eine Teilnehmerstation 60. Die
Teilnehmerstationen 10, 50, 60 sind jeweils an die Busleitung 40 angeschlossen, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Über die Busleitung 40 können
Nachrichten 41, 42, 43 in Form von Signalen zwischen den einzelnen
Teilnehmerstationen 10, 50, 60 übertragen werden, wie bei dem ersten
Ausführungsbeispiel. Auch hier haben die Nachrichten 41 , 42, 43 jeweils einen der Nachrichten- Identifizierer 411, 421, 431. Auch die Teilnehmerstationen 50, 60 können beispielsweise Steuergeräte oder Anzeigevorrichtungen eines Kraftfahrzeugs, usw., sein. Wie in Fig. 9 gezeigt, hat jede der Teilnehmerstationen 10, 50, 60 eine
Schätzeinrichtung 12 und eine Korrektureinrichtung 13. Bei der
Teilnehmerstation 50 sind die Schätzeinrichtung 12 und die Korrektureinrichtung 13 jedoch Teil einer Sende-/Empfangseinrichtung 54. Bei der Teilnehmerstation
60 sind die Schätzeinrichtung 12 und die Korrektureinrichtung 13 jedoch Teil einer Kommunikationssteuereinrichtung 61. Die
Kommunikationssteuereinrichtung 11 der Teilnehmerstation 50 ist ansonsten gleich der Kommunikationssteuereinrichtung 11 der Teilnehmerstation 10.
Zudem ist die Sende-/Empfangseinrichtung 54 der Teilnehmerstation 50 ansonsten gleich der Sende-/Empfangseinrichtung 14 der Teilnehmerstation 10.
Fig. 10 zeigt den Aufbau der Schätzeinrichtung 12 und der Korrektureinrichtung 13 der Sende-/Empfangseinrichtung 54, welche anstelle des Komparators 145 (Fig. 2) eingesetzt sind. Hierbei bildet die Korrektureinrichtung 13 beispielsweise eine Decision- Feedback Equalization Struktur, die nachfolgend auch DFE- Struktur genannt wird, wie in Fig. 10 gezeigt. Die Schätzeinrichtung 12 liefert hierbei die zur Korrektur benötigte Kanalimpulsantwort 120, die durch ein Signal b(k) dargestellt werden kann.
Fig. 10 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer DFE-Struktur mit vorgeschaltetem Kanalmodell. Die Störung auf dem Kanal oder der Busleitung 40 wird durch ein Signal n(k) und ein Filter 541 mit der Übertragungsfunktion G(z) dargestellt, die der z-Transformierten der zeitdiskreten Folge g(k) entspricht. Das
Empfangssignal an den Teilnehmerstationen 10, 50, 60 ergibt sich aus einem
Sendesignal a(k) nach Durchlaufen eines Kanals, welcher durch ein Filter 542 mit der Übertragungsfunktion H(z) modelliert ist. Bei dem Punkt 543 werden die sich ergebenden Signale addiert und danach einem Filter 544 zugeführt. Das Filter 544 empfängt also an seinem Eingang das von der Teilnehmerstation 50 empfangene Signal. Das Filter 544 ist ein mögliches zusätzliches Filter in der
Sende-/Empfangseinrichtung 54 mit einer Übertragungsfunktion F(z), welches zur Konzentration der Signalenergie genutzt werden kann, jedoch zur vereinfachten Betrachtung mit konstanter Übertragungsfunktion, wie
beispielsweise F(z) = 1, angenommen werden kann. Anschließend wird dem von dem Filter 544 ausgegebenen Signal bei dem Punkt 545 die modellierte Störung abgezogen. Die normierte Kanalimpulsantwort 120 wird als resultierender Gesamtkanal zusammengesetzt aus dem mit dem Filter 542 modulierten Kanal und der Ausgabe des Filters 544. Der laufzeitkompensierte Gesamtkanal wird durch B(z), der z-Transformierten von b(k), in Fig. 10 dargestellt. Der Wert an der Stelle k=0 repräsentiert den zur Entscheidung betrachteten Haupttap und die folgenden Werte an den Stellen k>0 entsprechen den Taps vorangehender Symbole. Für das die Koeffizienten b(k) der Kanalimpulsantwort 120 gilt b(k) = 0, so dass der Haupttap des Filters 547 eliminiert wird, was durch den Term -1 des durch B(z)-1 gegebenen Filters 547 dargestellt wird.. Das aus der Kompensation durch das Korrektursignal nach der Additionsstufe 545 resultierende Signal ä(k- k0) wird dann auf einen Entscheider 546 gegeben, welcher dem Komparator 145 des ersten Ausführungsbeispiels entspricht. Anschließend steht das von der Korrektureinrichtung 13 korrigierte Empfangssignal zur Weiterverarbeitung für die Kommunikationssteuereinrichtung 11 zur Verfügung. In Fig. 10 stellt der Term k0 eine Entscheidungsverzögerung, mit Verzögerung k0 des gefilterten Signals nach dem Filter 544, dar, die mit dem Filter 544 mit der Übertragungsfunktion F(z) optimiert werden kann und der vereinfachten Betrachtung hier mit k0 = 0 angenommen wird. Beispielsweise gilt:
- Beispielkanalimpulsantwort h(k) = 5(k) + 0,5 δ (k-1) + 0,2 δ (k-2)
- Vorfilterimpulsantwort f(k) = 5(k) => F(z) = konstant
- Entscheidungsverzögerung k0 = 0 Für diesen Fall ist b(k) = h(k) eine sinnvolle Lösung, und B(z)-1 entspricht der
Kanalimpulsantwort b(k) - 5(k) = h(k) - 5(k) = 0,5 5(k-1 ) + 0,2 5(k-2). Hierin lässt sich leicht erkennen, dass nur bereits entschiedene und bekannte Symbole zur Rückkoppelung verwendet werden, da der aktuelle Entscheidungszeitpunkt k entspricht und diese Impulsantwort nur Terme bezogen auf in der Vergangenheit liegenden Empfangswerten (k-1 , k-2) berücksichtigt.
Auch wenn die Schätzeinrichtung 12 und die Korrektureinrichtung 13 in der Sende-/Empfangseinrichtung 54 sehr einfach realisiert werden können, ist auch ihre Realisierung in der Kommunikationssteuereinrichtung 11 umsetzbar, wie durch die Kommunikationssteuereinrichtung 61 gezeigt. Das Verfahren gemäß diesem Ausführungsbeispiel beobachtet das CAN- Bussignal während der Übertragung und korrigiert das Signal mit Hilfe der oben dargestellten DFE-Struktur. Hierbei ist die Kenntnis der Kanalimpulsantwort von Vorteil, welche von der Paarung Sender und Empfänger abhängig ist, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. Die Kanalimpulsantwort kann bestimmt werden, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen des Bussystems 1, der
Teilnehmerstationen 10, 20,30 und des Verfahrens können einzeln oder in allen möglichen Kombinationen Verwendung finden. Zusätzlich sind insbesondere folgende Modifikationen denkbar.
Das zuvor beschriebene Bussystem 1, 2 gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel ist anhand eines auf dem CAN-Protokoll basierenden Bussystems beschrieben. Das Bussystem 1 gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel kann jedoch auch eine andere Art von Kommunikationsnetz sein. Es ist vorteilhaft, jedoch nicht zwangsläufige Voraussetzung, dass bei dem Bussystem 1, 2 zumindest für bestimmte Zeitspannen ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff einer Teilnehmerstation 10, 20, 30, 50, 60 auf einen gemeinsamen Kanal gewährleistet ist.
Das Bussystem 1, 2 gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel ist insbesond ere ein CAN-Netzwerk oder ein TTCAN- Netzwerk oder ein CAN FD- Netzwerk.
Die Anzahl und Anordnung der Teilnehmerstationen 10, 20, 30, 50, 60 in den Bussystemen 1, 2 des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels ist beliebig. Insbesondere können auch nur Teilnehmerstationen 10 oder
Teilnehmerstationen 50 oder Teilnehmerstationen 60 in den Bussystemen 1, 2 des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels vorhanden sein.
Anstelle der bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Decision- Feedback Equalization Struktur (DFE-Struktur) für die Schätzeinrichtung 12 und die Korrektureinrichtung 13 können auch beliebige Trellis-basierte Entzerrverfahren zur Anwendung kommen, wie beispielsweise der BCJR- Algorithmus (in BCJR stehen die einzelnen Buchstaben für die Initialen der Entwickler: B für L. Bahl, C für J. Cocke, J für F. Jelinek, R für J. Raviv,) und/oder ein DDFSE-Algorithmus (DDFSE = Delayed Decision- Feedback Sequence Estimation).
Es sind verschiedene Einsatzgebiete der Teilnehmerstation und des von ihr ausgeführten Verfahrens denkbar. Insbesondere ist neben dem Einsatz für CAN und CAN-FD auch eine Anwendung in FlexRay denkbar. Diese Systeme verwenden bisher keine Entzerrverfahren im Empfänger, der empfangenden Teilnehmerstation.
Das Verfahren kann für jede spezielle Anwendung, beispielsweise CAN-FD, FlexRay, usw. separat optimiert werden. Für mehrere Einsatzgebiete kann die Anwendung auch automatisch erkannt und entsprechend adaptiert werden.
Beispielsweise ist das Verfahren bei CAN-FD schneller als bei CAN auszuführen, so dass keine Verzögerung entsteht, die länger als die vom jeweiligen Protokoll tolerierte ist.
Eine Basis für das Verfahren ist die Bestimmung der Kanalimpulsantwort 120, welche zur Entzerrung verwendet wird. Diese lässt sich durch Schätzung der Kanalimpulsantwort 120 des Übertragungskanals der Busleitung 40 gewinnen. Alternativ kann auch die Kanalimpulsantwort 120 in Form des Signals b(k) direkt bestimmt bzw. optimiert werden. Die Schätzung der Kanalimpulsantworten 120 können mit allen geeigneten Verfahren durchgeführt werden. Da keine
Trainingssequenz zur Verfügung steht eignen sich besonders adaptive
Verfahren, wie beispielsweise ein LMS-Algorithmus (LMS = least mean Squares) und/oder RLS-Algorithmus (RLS = recursive least Squares filter).
Zur Stabilisierung der Schätzung und Erhöhung der Genauigkeit der
Kanalimpulsantwort 120 können die Parameter und Koeffizienten vorhergehend empfangener Nachrichten 41 , 42, 43 oder Pakete von Nachrichten 41 , 42, 43, die auch Empfangsbursts genannt werden können, den Nachrichten-Identifizierern oder den sendenden Teilnehmerstationen zugeordnet werden und für zeitlich folgend empfangenen Nachrichten 41 , 42, 43 oder Pakete von Nachrichten 41 , 42, 43, genutzt werden.
Zusätzlich oder alternativ zur Schätzung des Kanals bzw. seiner
Kanalimpulsantwort 120 können die Filter 541 , 542, 544 in der Sende- /Empfangseinrichtung 14, 54, 61 optimiert werden. Hierzu werden die Filter 544 (Übertragungsfunktion F(z)) und 547 (Übertragungsfunktion B(z)-1 ) sowie die Entscheidungsverzögerung k0 betrachtet. Zur Optimierung können verschiedene Kriterien genutzt werden, wie beispielsweise eine Maximierung des Signal-zu- Störleistung Verhältnis am Eingang des Entscheiders 546.
Alternativ werden die benötigten Filterkoeffizienten 544, 547 von der
Schätzeinrichtung ohne explizite Schätzung der Kanalimpulsantwort 120 eingestellt sondern direkt aus dem von der Teilnehmerstation 10, 50, 60 empfangenen Signal bestimmt.
Die Teilnehmerstationen 10, 30, 50 stellen besonders für CAN-FD eine
Möglichkeit dar, die Empfangsgüte von CAN-FD in den Bereich von üblichen CAN Übertragungen bei Nutzung einer deutlich höheren Datenrate anzuheben.
Das Verfahren lässt sich, in Bezug auf die Funktionalität bezüglich des
Empfangssignals beispielsweise in einem Transceiver bzw. einer Sende- /Empfangseinrichtung 14, 54, in einer Kommunikationssteuereinrichtung 61 , usw. umsetzen. Zusätzlich oder alternativ kann es in existierende Produkte integriert werden.

Claims

Ansprüche
1) Teilnehmerstation (10; 30; 50; 60) für ein Bussystem (1; 2), mit
einer Schätzeinrichtung (12) zur Schätzung einer Kanalimpulsantwort (120), wenn und/oder nachdem nur eine weitere Teilnehmerstation (10; 20; 30; 50; 60) des Bussystems (1; 2) eine Nachricht (41; 42; 43) auf das Bussystem (1; 2) sendet, oder zur Bestimmung von benötigten Funktionen von Filtern (544; 547) direkt aus einem von der Teilnehmerstation (10; 50; 60) empfangenen Signal, und
einer Korrektureinrichtung (13) zur Korrektur eines von der Teilnehmerstation (10; 50; 60) empfangenen Signals auf der Grundlage der von der Schätzeinrichtung (12) geschätzten Kanalimpulsantwort (120).
2) Teilnehmerstation (10; 30; 50; 60) nach Anspruch 1, wobei die
Schätzeinrichtung (12) derart ausgestaltet ist, dass sie die Schätzung der Kanalimpulsantwort (120) auf der Grundlage eines LMS-Algorithmus oder eines RLS-Algorithmus ausführt, oder dass sie die
Kanalimpulsantwort (120) direkt aus einem Sendesignal) bestimmt.
3) Teilnehmerstation (10; 30; 50; 60) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schätzeinrichtung (12) derart ausgestaltet ist, dass sie bei der
Schätzung der Kanalimpulsantwort (120) Parameter und/oder
Koeffizienten vorhergehend empfangener Nachrichten (41 , 42, 43) verwendet, welche durch den Nachrichten- Identifizierer (411, 421, 431) einer Teilnehmerstation zugeordnet sind, welche die empfangene Nachricht (41 , 42, 43) gesendet hat.
4) Teilnehmerstation (10; 30; 50; 60) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schätzeinrichtung (12) derart ausgestaltet ist, dass sie zuvor ein Ergebnis ihrer Schätzung durch Hypothesen darstellt und die Korrektureinrichtung (13) zur Weiterverarbeitung von gemäß DDFSE-Algorithmus entschiedenen Empfangswerten ausgestaltet ist
Teilnehmerstation (10; 30; 50; 60) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Korrektureinrichtung (13) zudem zur Korrektur des von der Teilnehmerstation (10; 30; 50; 60) empfangenen Signals gemäß einem DFE-Algorithmus oder einem BCJR- Algorithmus oder einem DDFSE-Algorithmus ausgestaltet ist.
Teilnehmerstation (10; 30; 50; 60) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Korrektureinrichtung (13) ein Filter (546) zur Korrektur des von der Teilnehmerstation (10; 30; 50; 60) empfangenen Signals umfasst, und wobei am Eingang des Filters (546) das Signal-zu- Störleistung- Verhältnis zum jeweiligen Empfangszeitpunkt maximiert ist.
Teilnehmerstation (10; 30; 50; 60) nach Anspruch 6, wobei ein weiteres Filter zur Filterung von zuvor gemäß DDFSE-Algorithmus entschiedenen Empfangswerten verwendbar ist, und wobei die Korrektureinrichtung (13) zur Rückkopplung einer Ausgabe des Filters (546) ausgestaltet ist.
Teilnehmerstation (10; 30; 50; 60) nach einem der vorangehenden Ansprüche, zudem mit
einer Sende-/Empfangseinrichtung (14) zum direkten Anschluss an eine Busleitung (4) des Bussystems (1; 2), und
einer Kommunikationssteuereinrichtung (11) zum Verarbeiten der von der Sende-/Empfangseinrichtung (14) empfangenen Signale und zum Bereitstellen der von ihr zu sendenden Nachrichten (41; 42; 43) in Form von Signalen,
wobei die Schätzeinrichtung (12) und/oder die
Korrektureinrichtung (13) Teil der Sende-/Empfangseinrichtung (14) oder der Kommunikationssteuereinrichtung (11) sind.
Bussystem (1; 2), mit
einer Busleitung (4), und mindestens zwei Teilnehmerstationen (10; 29; 30; 50; 60), welche über die Busleitung (4) derart miteinander verbunden sind, dass sie miteinander kommunizieren können,
wobei mindestens eine der mindestens zwei Teilnehmerstationen (10; 20; 30; 50; 60) eine Teilnehmerstation (10; 30; 50; 60) nach einem der vorangehenden Ansprüche ist.
Verfahren zur Verbesserung einer Empfangsqualität von Nachrichten (41; 42; 43) bei einer Teilnehmerstation (10; 30; 50; 60) eines
Bussystems (1; 2), mit den Schritten
Schätzen, mit einer Schätzeinrichtung (12), einer
Kanalimpulsantwort (120), wenn und/oder nachdem nur noch eine weitere Teilnehmerstation (10; 20; 30; 50; 60) des Bussystems (1; 2) eine Nachricht (41; 42; 43) auf das Bussystem (1; 2) sendet oder Bestimmen, mit der Schätzeinrichtung (12), von benötigten Funktionen von Filtern (544; 547) direkt aus einem von der Teilnehmerstation (10; 50; 60) empfangenen Signal, und
Korrigieren, mit einer Korrektureinrichtung (13), eines von der Teilnehmerstation (10; 30; 50; 60) empfangenen Signals auf der Grundlage der von der Schätzeinrichtung (12) geschätzten
Kanalimpulsantwort (120).
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