EP4710131A1 - Mehrband-software-defined-radio-system zur umfelderfassung, sowie verfahren und kraftfahrzeug - Google Patents

Mehrband-software-defined-radio-system zur umfelderfassung, sowie verfahren und kraftfahrzeug

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EP4710131A1
EP4710131A1 EP24722215.1A EP24722215A EP4710131A1 EP 4710131 A1 EP4710131 A1 EP 4710131A1 EP 24722215 A EP24722215 A EP 24722215A EP 4710131 A1 EP4710131 A1 EP 4710131A1
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EP
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optical
electro
software
radio system
defined radio
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EP24722215.1A
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Dr. Heiko Gustav KURZ
Tobias Schwabe
Dr. Marc-Michael MEINECKE
Stephan Kruse
Christoph Scheytt
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Volkswagen AG
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Software-Defined-Radio-System (2) zur Umfelderfassung, mit - einer optischen Einrichtung (6) zum Erzeugen eines optischen Trägersignal (7), - einer Sendeeinrichtung (4), welche ausgebildet ist, elektrische Aussendesignale (16, 17, 18), welche auf dem optischen Trägersignal (7) basieren, auszusenden, gekennzeichnet durch, - einen elektrooptischen Modulator (8), welcher einen vorgegebenen Arbeitspunkt (10) aufweist, - den elektrooptischen Modulator (8), welcher ausgebildet ist, auf Basis des vorgegebenen Arbeitspunkts (10) und des optischen Trägersignals (7) mehrere optische Ausgangssignale (53, 54, 55) derart zu erzeugen, dass die mehreren optischen Ausgangssignale (53, 54, 55) zueinander verschiedene Frequenzbänder (20, 21, 22) aufweisen, - eine elektrooptischen Modulator-Einrichtung (46), welche ausgebildet ist, auf Basis der mehreren optischen Ausgangssignale (53, 54, 55) mehrere optische Aussendesignale (9) zu erzeugen, indem die mehreren optischen Ausgangssignale (9) mit zumindest einem elektrischen CW-Signal (11) moduliert werden. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren und ein Kraftfahrzeug (2).

Description

Beschreibung
Mehrband-Software-Defined-Radio-System zur Umfelderfassung, sowie Verfahren und Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Software-Defined-Radio-System zur Umfelderfassung. Das Software-Defined-Radio-System weist eine optische Einrichtung zum Erzeugen eines optischen Trägersignals auf. Ebenso weist das Software-Defined-Radio-System eine Sendeeinrichtung, welche ausgebildet ist, elektrische Aussendesignale, welche auf dem optischen Trägersignal basieren, auszusenden, auf.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Software-Defined- Radio-Systems.
Ebenso betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem Software-Defined-Radio-System.
Die US 2021 / 0 055 387 A1 offenbart ein kohärentes LIDAR-System. Dieses umfasst eine Lichtquelle, welche dazu ausgebildet ist, lokal oszilliertes Licht zu emittieren und Lichtpulse, welche jeweils kohärent mit einem korrespondierenden Teil des lokal oszillierten Lichts sind. Des Weiteren weist das LIDAR-System einen Laser auf und einen Verstärker. Des Weiteren weist das LIDAR-System einen Empfänger auf, welcher ausgebildet ist, das lokal oszillierte Licht und die Lichtpulse zu empfangen, um daraus eine Distanz zu einem Objekt ermitteln zu können.
Beispielsweise offenbart des Weiteren die US 2021 / 0 072 381 A1 ein System und ein Verfahren für eine verbesserte Geschwindigkeitsauflösung und ein verbessertes Signal- Rausch-Verhältnis bei einer optischen phasencodierten Entfernungserfassung. Hierbei kann ein elektrisches Signal empfangen werden, welches durch Mischen eines ersten optischen Signals und eines zweiten optischen Signals erzeugt wird, wobei das erste optische Signal durch Modulieren eines optischen Signals erzeugt wird und das zweite optische Signal als Reaktion auf das Senden des ersten optischen Signals zu einem Wert erzeugt wird. Eine Doppler-Frequenzverschiebung des zweiten optischen Signals kann bestimmt werden und ein korrigiertes elektrisches Signal durch Anpassen des elektrischen Signals basierend auf der Doppler-Frequenzverschiebung kann erzeugt werden. Auf Basis einer Kreuzkorrelation des korrelierten elektrischen Signals mit einem Hochfrequenz-Signal kann eine Entfernung zu einem Objekt bestimmt werden.
Ferner offenbart die US 11 ,032,009 B1 ein Verfahren zum Übertragen eines Signals eines Benutzergeräts in einem drahtlosen Kommunikationssystem. Des Weiteren umfasst das Verfahren das Erzeugen eines optischen Signals in Bezug auf die Datenübertragung, das Kombinieren eines elektrischen Signals für die Daten mit dem optischen Signal und das Senden eines kombinierten Signals.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Software-Defined-Radio-System zu schaffen, welches umfänglicher verwendet und dabei in seiner Komplexität minimiert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Software-Defined-Radio-System, ein Verfahren sowie ein Kraftfahrzeug gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Sinnvolle Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Software-Defined-Radio-System zur Umfelderfassung, mit
- einer optischen Einrichtung zum Erzeugen eines optischen Trägersignal,
- einer Sendeeinrichtung, welche ausgebildet ist, elektrische Aussendesignale, welche auf dem optischen Trägersignal basieren, auszusenden, aufweisend:
- einen elektrooptischen Modulator, welcher einen vorgegebenen Arbeitspunkt aufweist,
- den elektrooptischen Modulator, welcher ausgebildet ist, auf Basis des vorgegebenen Arbeitspunkts und des optischen Trägersignals mehrere optische Ausgangssignale derart zu erzeugen, dass die mehreren optischen Ausgangssignale zueinander verschiedene Frequenzbänder aufweisen,
- eine elektrooptischen Modulator-Einrichtung, welche ausgebildet ist, auf Basis der mehreren optischen Ausgangssignale mehrere optische Aussendesignale zu erzeugen, indem die mehreren optischen Ausgangssignale mit zumindest einem elektrischen CW- Signal moduliert werden, und
- die Sendeeinrichtung, welche ausgebildet ist, die mehreren optischen Aussendesignale in mehrere elektrische Aussendesignale umzuwandeln und die mehreren elektrische Aussendesignale mit zumindest einer funkbasierten Sendeeinheit auszusenden.
Durch das vorgeschlagene Software-Defined-Radio-System kann ein Radarsystem geschaffen werden, welche eine geringere Komplexität aufweisen und dabei dennoch mehrere Frequenzbänder mittels eines, insbesondere eines einzigen, elektrooptischen Modulators.
Entgegen von heutigen optisch unterstützten Radarsystemen verwendet das vorgeschlagene Software-Defined-Radio-System mehrere Frequenzbänder beziehungsweise Radarfrequenzbänder für die Detektion von Objekten. Durch den elektrooptischen Modulator des erfindungsgemäßen Software-Defined-Radio-Systems kann entgegen von bekannten Mehrband-optisch-unterstützten Radarsystemen auf einen separaten Phasenschieber, um die Bänder zu generieren, verzichtet werden. Solche Radar- beziehungsweise Frequenzbänder wurden bisher anschließend mit einem optischen Filter separiert und die Radarrampe wurde in einem separaten elektrooptischen Modulator aufmoduliert. Dies kann durch das vorgeschlagene Software-Defined-Radio-System verbessert werden.
Das vorgeschlagene Software-Defined-Radio-System benötigt insbesondere nur einen elektrooptischen Modulator für die Erzeugung von Radarsignalen in verschiedenen Frequenzbändern beziehungsweise Bändern. Beispielsweise kann es sich bei dem Software-Defined-Radio-System um ein Radarsystem handeln. Beispielsweise kann das Software-Defined-Radio-System als photonisches Mehrband-Radar-System verwendet werden.
Unter „Software Defined Radio - SDR“ fasst man Konzepte für Hochfrequenz-Sender und Hochfrequenz-Empfänger zusammen, bei denen kleinere oder größere Anteile der Signalverarbeitung mit Software verwirklicht werden.
Das vorgeschlagene Software-Defined-Radio-System kann einen Großteil der Signalverarbeitung mit einer Recheneinrichtung, wie zum Beispiel einem Universalrechner oder bei Bedarf einer Kombination mit dedizierter Hardware, wie Signalprozessoren und/oder FPGAs, ausführen.
Durch das vorgeschlagene Software-Defined-Radio-System kann insbesondere ein Software-Defined-Radio-Systembeziehungsweise ein Funksystem bereitgestellt werden, bei welchem unterschiedliche Parameter der Modulation, unterschiedliche Bandbreiten, zeitliches Verhalten und unterschiedliche Kanalcodierungsverfahren durch alleinige Änderung der Software implementieren lassen können.
Das Software-Defined-Radio-System kann als Software-Defined-Radio-System zur Umfelderfassung oder als System zur Datenübertragung verwendet werden. Beispielsweise kann das Software-Defined-Radio-System Analog-Digital-Umsetzer, Digital-Analog-Umsetzer und die dazwischenliegende, softwarebasierte digitale Signalverarbeitung aufweisen.
Insbesondere kann der elektrooptische Modulator und/oder die elektrooptische Modulator- Einrichtung zumindest teilweise softwarebasiert oder vollständig softwarebasiert ausgestaltet sein. Beispielsweise können hierzu auf einer Recheneinrichtung des Software-Defined- Radio-Systems entsprechende Implementierungen erfolgen.
Zunächst kann der elektrooptische Modulator auf Basis des optischen Trägersignals und des vorgegebenen beziehungsweise spezifischen Arbeitspunkts die mehreren optischen Ausgangssignale, welche verschiedene beziehungsweise unterschiedliche Frequenzbänder aufweisen, erzeugen beziehungsweise generieren. Anschließend können diese wiederum der elektrooptischen Modulator-Einrichtung bereitgestellt beziehungsweise übertragen werden, so dass dort die mehreren optischen Ausgangssignale mit zumindest einem elektrischen CW-Signal oder mit einem jeweils eigenen CW-Signal moduliert werden können. Bei einem CW-Signal handelt es sich um ein „Continuous Wave“-Signal beziehungsweise um eine ununterbrochene Welle. Dabei handelt es sich bei dem CW-Signal um eine ungedämpfte, also zeitlich konstante abgestrahlte Welle. Insbesondere kann es sich bei dem CW-Signal um ein schmalbandiges Signal handeln.
Das Erzeugen der mehreren optischen Ausgangssignale und das Modulieren der mehreren optischen Aussendesignale kann zumindest teilweise softwarebasiert erfolgen.
Beispielsweise kann als CW-Signal ein Sinussignal für die Modulierung verwendet werden.
Entgegen zu den Software-Defined-Radio-Systemen im Stand der Technik verwendet das vorgeschlagene Software-Defined-Radio-System nicht für jede einzelne Erzeugung eines Frequenzbandes jeweils separate Hardwarekomponenten. Mithilfe des vorgeschlagenen Software-Defined-Radio-Systems kann mithilfe des elektrooptischen Modulators verschiedene Frequenzbänder mit derselben Komponente beziehungsweise Einheit erzeugt werden.
Des Weiteren ermöglicht das vorgeschlagene Software-Defined-Radio-System, mehrere Bänder beziehungsweise Frequenzbänder mit einer speziellen Hardware, insbesondere einer einzigen Hardware, wie dem elektrooptischen Modulator, anzusteuern. Dadurch können die Kosten und die Komplexität des Gesamtsystems, insbesondere des Software- Defined-Radio-Systems, zur Umfelderfassung minimiert werden. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Software-Defined-Radio-Systems ist beispielsweise der, dass das Software-Defined-Radio-System auf einen modengekoppelten Laser (MLL) und auf separat angesteuerte Phasenschieber für die Erzeugung von verschiedenen Frequenzbändern verzichten kann. Ebenfalls kann dadurch auch auf optische Bandpassfilter verzichtet werden, welche die Bänder voneinander trennen, bevor dann jedes einzelne Frequenzband separat angesteuert wird. Dies kann durch das vorgeschlagene Software-Defined-Radio-System verzichtet werden.
Da mithilfe des elektrooptischen Modulators des Software-Defined-Radio-Systems mittels einer Einheit beziehungsweise einer Hardwarekomponente mehrere Frequenzbänder beziehungsweise Radarbänder erzeugt beziehungsweise angesteuert werden können, kann die Komplexität, die Ausfallwahrscheinlichkeit sowie die Kosten des erfindungsgemäßen Software-Defined-Radio-Systems im Vergleich zu Software-Defined-Radio-Systemen im Stand der Technik verringert werden.
Durch den Verzicht eines Phasenschiebers, wie dies im Stand der Technik nicht möglich ist, können Kosten und Komplexität verringert werden. Durch den Verzicht eines modengekoppelten Lasers (MLL), welcher bei bekannten Systemen zur Erzeugung der Frequenzbänder verwendet wird, ergeben sich weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Software-Defined-Radio-Systems. MLL’s haben aufgrund ihres Aufbaus nur eine geringe Lebensdauer und sind sehr teuer. Dadurch wird die Ausfallwahrscheinlichkeit des Systems, welches das MLL aufweist, erhöht und das System ist nicht kostengünstig implementierbar. Für die Separation der Frequenzbänder werden zusätzliche optische Bandpassfilter benötigt, die diskret sehr teuer sind und erzeugen zusätzliche Energie, wie zum Beispiel zusätzliche Wärmeabgabe, welche wiederum kompensiert werden muss. Dies erhöht die Verlustleistung des Systems beziehungsweise die Kosten des Systems. Diese genannten Nachteile bei der Verwendung eines MLL’s können mit dem vorgeschlagenen Software-Defined-Radio-System gelöst werden.
Im Gegensatz zum Stand der Technik benötigt das vorgeschlagene Software-Defined-Radio- System nur einen elektrooptischen Modulator für die Erzeugung von mehreren Frequenzbändern beziehungsweise Radarbändern. Durch die optische Taktverteilung kann des Weiteren das Software-Defined-Radio-System auch für Systeme für Großapparaturen verwendet werden.
Durch leichte Modifikationen der Hardware kann das Software-Defined-Radio-System als Radar-System verwendet werden. Durch eine Wahl der benötigten Komponente des Software-Defined-Radio-Systems kann das Software-Defined-Radio-System sowohl in diskreter, integrierter wie auch in teilintegrierter Lösung realisiert werden.
Im Gegensatz zu den Lebensdauerproblemen eines modengekoppelten Lasers weist der elektrooptische Modulator eine längere Lebensdauer auf, was wiederum sich positiv für das Software-Defined-Radio-System aufweist.
Insbesondere ist der elektrooptische Modulator derart ausgestaltet, dass er mehrere optische Signale erzeugen kann, welche zueinander verschiedene Frequenzbänder aufweisen. Hierzu kann der elektrooptische Modulator in einem vorgegebenen beziehungsweise speziellen Arbeitspunkt betrieben werden. Beispielsweise kann der elektrooptische Modulator als Arbeitspunkt in einem Punkt gefahren beziehungsweise betrieben werden, in dem viele, zumindest einige, Harmonische von möglichen identischen Amplituden erzeugt werden können. Hierbei kann vor allem der elektrooptische Modulator in einem Arbeitspunkt betrieben werden, in welchem zumindest zwei harmonische Signale erzeugt werden können. Unter einer Harmonischen kann eine harmonische Schwingung verstanden werden, deren Frequenz ein ganzzahliges Vielfaches einer Grundfrequenz ist. Hierbei kann die Grundfrequenz durch das optische Trägersignal vorgegeben werden.
Speziell kann als Arbeitspunkt der Nyquist verwendet werden. Dementsprechend kann der elektrooptische Modulator eine Arbeitsform aufweisen, welche auf Basis des Nyquist-Punkts festgelegt werden kann beziehungsweise ist. Als Nyquist-Punkt beziehungsweise kritischer Punkt ist ein Punkt unter Berücksichtigung des Nyquist-Kriteriums zu verstehen, bis zu dem ein System stabil ist. Des Weiteren können unter Berücksichtigung des Nyquist-Shannon- Abtasttheorems alle Anteile in einem Signal kleinere Frequenzen als die Nyquist-Frequenz haben, damit das abgetastete Signal beliebig genau rekonstruiert werden kann. Dies ist vorteilhaft für das vorliegende Software-Defined-Radio-System, da für die Detektion von Objekten, insbesondere für die Umfelderfassung, die entsprechenden Radarbeziehungsweise Sensorinformationen entsprechend ausgewertet beziehungsweise rekonstruiert werden können.
Mithilfe des elektrooptischen Modulators können beispielsweise gleichzeitig drei Frequenzbänder beziehungsweise dementsprechend die dazu entsprechenden Signale zur Umfelderfassung beispielsweise verwendet werden. Die ist insbesondere für eine verbesserte Ortsklassifikation vorteilhaft. Die mehreren optischen Aussendesignale können kohärent zueinander erzeugt werden, wodurch diese Phasen gleich sind. Somit sind die erzeugten mehreren Aussendesignale phasensynchron zueinander gekoppelt.
Das vorgeschlagene Software-Defined-Radio-System kann in den verschiedensten Anwendungsgebieten, wie zum Beispiel der Raumfahrt, Schifffahrt, Landwirtschaft, Automobilindustrie oder in Automotive-Systemen verwendet werden.
Insbesondere kann das Software-Defined-Radio-System bei zumindest teilweise autonom bewegbaren Kraftfahrzeugen, insbesondere jedoch auch bei vollautonom betriebenen Kraftfahrzeugen, eingesetzt werden. Um eine solch automatisierte Fahrt zu ermöglichen, ist eine sichere Umfeldwahrnehmung unabdingbar. Dabei wird das Umfeld beziehungsweise die Umgebung mithilfe von Sensoren wie Radar erfasst. Besonders wichtig ist eine ganzheitliche 360-Grad-dreidimensionale Erfassung der Umgebung, sodass alle statischen und dynamischen Objekte erfasst werden können. Hierzu kann das Software-Defined-Radio- System verwendet werden. Beispielsweise kann das Software-Defined-Radio-System als photonisches Radarsystem ausgebildet sein, indem die elektronischen und photonischen Komponenten in einem, insbesondere einzigen, Halbleiterchip co-integriert werden. Die Verfolgung eines FMCW-Signals sowie die gesamte Signalverarbeitung und Signalauswertung können dabei in einer Zentralstation beziehungsweise zentralen Recheneinrichtung durchgeführt werden. Beispielsweise kann mittels der optischen Einrichtung eine Signalübertragung eines Gigahertz-Signals als optisches Trägersignal, insbesondere im Terahertz-Frequenzbereich, durchgeführt werden. Eine Zentralstation, welche auch als zentrale elektronische Recheneinrichtung bezeichnet werden kann, erzeugt eine optische Trägerfrequenz, insbesondere das optische Trägersignal. Insbesondere können alle Daten, insbesondere für die Umfelderfassung, auf der Zentralstation prozessiert werden.
Speziell können spektrale Eigenschaften der optischen Aussendesignale gleich der elektrischen Aussendesignale sein.
Beispielsweise kann die optische Einrichtung beziehungsweise ein optischer Laser ein 77- Gigahertz-FMCW-Signal als Trägersignal erzeugen.
Beispielsweise kann zumindest die optische Einrichtung vorgesehen sein, um das optische Übertragungssignal beziehungsweise das optische Trägersignal direkt und/oder mittels externer Komponenten zu modulieren. Speziell kann der elektrooptische Modulator als elektrooptische Wandlereinheit beziehungsweise elektrooptische Wandlereinrichtung bezeichnet werden.
In einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die elektrooptische Modular-Einrichtung ausgebildet ist, jedes der mehreren optischen Ausgangssignale mit dem zumindest einen elektrischen CW-Signal zu modulieren. Folglich kann je nach Einsatzgebiet beziehungsweise Anwendungsfall des Software-Defined-Radio-Systems die für das Aussenden bereitgestellten optischen Aussendesignale durch Modulieren der mehreren optischen Ausgangssignale erzeugt werden. Hierbei kann jedes der mehreren optischen Ausgangssignale entweder mit ein und demselben CW-Signal moduliert werden. Ebenso ist es denkbar, dass für jedes der mehreren optischen Ausgangssignale ein eigenes beziehungsweise individuelles elektrisches CW-Signal für die Modulierung beziehungsweise das Modulieren bereitgestellt und verwendet werden kann.
In einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die elektrooptische Modulator- Einrichtung mehrere elektrooptische Modulatoren aufweist, wobei die mehreren elektrooptischen Modulatoren ausgebildet sind, jedes der mehreren optischen Ausgangssignale mit einem unterschiedlichen elektrischen CW-Signal zu modulieren. Die elektrooptische Modulator-Einrichtung kann mehrere beziehungsweise eine Vielzahl von elektrooptischen Modulatoren aufweisen. Die Anzahl der elektrooptischen Modulatoren kann von der Anzahl der Ausgangssignale und je nachdem wie viele verschiedene Frequenzbänder benötigt werden, insbesondere zur Umfelderfassung, festgelegt werden. Dadurch kann individuell für ein jeweiliges Ausgangssignal und somit für ein jeweiliges Frequenzband ein eigener elektrooptischer Modulator für die Modulierung des jeweiligen optischen Ausgangssignals beziehungsweise des jeweiligen Frequenzbandes verwendet werden.
Beispielsweise können die mehreren elektrooptischen Modulatoren in demselben beziehungsweise gleichen Arbeitspunkt wie der elektrooptische Modulator betrieben werden. Ebenso denkbar ist, dass die mehreren elektrooptischen Modulatoren in verschiedenen Arbeitspunkten betrieben werden.
In einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die mehreren elektrooptischen Modulatoren der elektrooptischen Modulator-Einrichtung in Reihe oder parallel zueinander geschalten sind. Dem entsprechend kann je nach Anwendungsfall beziehungsweise Einsatzgebiet des Software-Defined-Radio-Systems eine parallele Modulation oder eine serielle Modulation für das Erzeugen der optischen Aussendesignale verwendet werden.
In einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Sendeeinrichtung zumindest eine optisch-elektronische-Wandlereinheit aufweist, mit welcher die mehreren optischen Aussendesignale in die mehreren elektrischen Aussendesignale umwandelbar sind. Beispielsweise können die mehreren optischen Aussendesignale mittels optischer Übertragungswege beziehungsweise optischen Übertragungsstrecken an die Sendeeinrichtung übertragen werden. Beispielsweise kann dies über Glasfaserverbindungen erfolgen. Anschließend können die übertragenen mehreren optischen Aussendesignale mittels einer oder mehreren optischen-elektronischen- Wandlereinheiten beziehungsweise optisch-elektrischen- Wandlereinrichtungen umgewandelt werden, sodass die mehreren elektrischen Aussendesignale der zumindest einen funkbasierten Sendeeinheit, wie zum Beispiel einem Radarsensor, zur Aussendung bereitgestellt beziehungsweise zur Verfügung gestellt werden können.
Zusätzlich oder anstatt weist die Sendeeinrichtung zumindest einen Frequenzmanipulator auf, mit welchem zumindest ein Frequenzband eines der mehreren elektrischen Aussendesignale veränderbar ist. Beispielsweise kann die Sendeeinrichtung mehrere Frequenzmanipulatoren beziehungsweise Mischer aufweisen. Mithilfe des zumindest einen Frequenzmanipulators kann ein Frequenzband eines der mehreren Aussendesignale oder mehrere Frequenzbänder die mehreren elektrischen Aussendesignale auf Basis einer definierten Bandbreite in ein höheres oder niedrigeres Frequenzband umgesetzt werden. Somit kann mithilfe des Frequenzmanipulators eine Frequenzumsetzung durchgeführt werden. Mit anderen Worten ausgedrückt kann mithilfe des Frequenzmanipulators zumindest ein Frequenzband eines der mehreren elektrischen Aussendesignale für das Aussenden, insbesondere zur Umfelderfassung, manipuliert werden.
Zusätzlich oder anstatt weist die Sendeeinrichtung zumindest einen elektrischen Verstärker zum Verstärken zumindest eines Frequenzbands eines der mehreren elektrischen Aussendesignale auf. Die Sendeeinrichtung kann neben dem zumindest einen elektrischen Verstärker weitere elektrische Verstärker aufweisen. Insbesondere kann für jedes der mehreren elektrischen Aussendesignale ein Verstärker vorgesehen sein, sodass ein jeweiliges Frequenzband eines jeweiligen elektrischen Aussendesignals elektrisch für das Aussenden verstärkt werden kann. Die funkbasierte Sendeeinheit kann eine Einrichtung sein, welche mittels funkbasierter, elektrischer und/oder elektromagnetischer Signale eine Umfelderfassung vornehmen kann. Somit kann es sich beispielsweise bei der funkbasierten Sendeeinheit um eine Radareinheit handeln.
Die erzeugten beziehungsweise generierten mehreren optischen Aussendesignale können über optische Übertragungsstrecken der funkbasierten Sendeeinheit als auch der optischen Sendeeinheit bereitgestellt beziehungsweise übertragen werden, sodass die verschiedenen Signale, welche unterschiedliche Frequenzbänder aufweisen, zum mittels Umwandlung und/oder Manipulation als elektrische Signale indirekt ausgesendet werden. Somit kann ein Software-Defined-Radio-System bereitgestellt werden, welches als Radarsystem verwendet werden kann.
In einem Ausführungsbeispiel ist des Weiteren vorgesehen, dass das Software-Defined- Radio-System eine Empfangseinrichtung aufweist, welche zumindest eine funkbasierte Empfangseinheit zum Empfangen zumindest eines elektrischen Empfangssignals aufweist. Zusätzlich kann die Empfangseinrichtung zumindest einen Mischer beziehungsweise Frequenzmanipulator aufweisen, mit welchem ein Frequenzband des zumindest einen elektrischen Empfangssignals veränderbar ist. Des Weiteren weist das Software-Defined- Radio-System eine Recheneinrichtung auf, welche ausgebildet ist, das elektrische Empfangssignal zu verarbeiten.
Mithilfe der funkbasierten Empfangseinheit können elektrische Signale, wie das zumindest eine elektrische Empfangssignal, empfangen werden.
Beispielsweise kann es sich bei dem zumindest einen elektrischen Empfangssignal um eines von den mehreren elektrischen Aussendesignalen korrespondierendes Signal handeln.
Insbesondere werden die elektrischen Aussendesignale in die Umgebung ausgesendet und wenn diese auf ein Objekt auftreffen, so kann ein reflektiertes Signal rückreflektiert werden. Dieses kann beispielsweise das elektrische Empfangssignal sein. Insbesondere enthält das elektrische Empfangssignal Umfeldinformationen, insbesondere Radarinformationen.
Beispielsweise kann zu jedem ausgesendeten elektrischen Aussendesignal ein dazu korrespondierendes und in der Umgebung reflektiertes elektrisches Empfangssignal durch die Sendeeinrichtung empfangen werden.
Das zumindest eine empfangene elektrische Empfangssignal oder die mehreren empfangenen elektrischen Empfangssignale können entsprechend aufbereitet werden und beispielsweise mit dem zumindest einen Mischer beziehungsweise einem Frequenzmanipulator in dessen Frequenzband verändert, insbesondere hochgemischt oder tiefgemischt, werden.
Bei der Recheneinrichtung kann es sich insbesondere um eine zentrale Recheneinrichtung handeln. Die Recheneinrichtung kann beispielsweise mit der Sendeeinrichtung und/oder Empfangseinrichtung signaltechnisch beziehungsweise datentechnisch verbunden beziehungsweise gekoppelt sein. Die Empfangseinrichtung kann entsprechende Ausgänge und Eingänge aufweisen, sodass beispielsweise die empfangenen elektrischen Empfangssignale der Recheneinrichtung übertragen werden können, sodass die jeweiligen Signale ausgewertet beziehungsweise verarbeitet werden können. Somit kann eine Umfelderfassung vorgenommen werden.
Beispielsweise erfolgt die Zentralverarbeitung beziehungsweise Prozessierung von Daten, Signalen und Informationen, insbesondere hinsichtlich der Umfelderfassung, in der zentralen Recheneinrichtung.
Insbesondere kann die Recheneinrichtung und die Bestandteile der Recheneinrichtung zumindest teilweise softwarebasiert ausgestaltet sein. Dem entsprechend können Teile der Signalerzeugung, Signalverarbeitung und Signalauswertung mittels Software beziehungsweise Software-Implementierungen durchgeführt werden.
Beispielsweise kann mithilfe der Recheneinrichtung die Sendeeinrichtung und/oder die Empfangseinrichtung gesteuert werden. Insbesondere kann die Recheneinrichtung als Ansteuerungs- und Auswerteeinheit des Software-Defined-Radio-Systems und insbesondere für die Sendeeinrichtung und für die Empfangseinrichtung verwendet werden.
Dementsprechend können beispielsweise die verschiedensten Sendeeinrichtungen und/oder Empfangseinrichtungen mit ein und derselben zentralen Recheneinrichtung gesteuert beziehungsweise betrieben beziehungsweise angesteuert werden.
Die Recheneinrichtung kann über ein oder mehrere Glasfasern und/oder elektrische Leitungen mit der Sendeeinrichtung und/oder Empfangseinrichtung gekoppelt werden.
In einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Recheneinrichtung den elektrooptischen Modulator und/oder die elektrooptische Modulator-Einrichtung aufweist. Somit kann die Recheneinrichtung als zentrale Einheit für das Erzeugen der mehreren optischen Ausgangssignale und der mehreren optischen Aussendesignale verwendet werden. Somit kann in der Recheneinrichtung eine Vorverarbeitung der optischen Aussendesignale erfolgen und diese können anschließend der Sendeeinrichtung für das Aussenden per optischer Übertragungsstrecke übertragen werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Software- Defined-Radio-Systems nach dem vorhergehenden Aspekt oder einer vorteilhaften Weiterbildung daraus. Der elektrooptische Modulator wird in einem spezifischen Betriebsmodus betrieben, wobei in dem spezifischen Betriebsmodus des elektrooptischen Modulators die mehreren optischen Ausgangssignale derart erzeugt werden, dass die mehreren optischen Ausgangssignale zueinander verschiedene Frequenzbänder aufweisen, und die mehreren optischen Ausgangssignale mit der elektrooptischen Modulator- Einrichtung mit dem zumindest einem elektrischen CW-Signal moduliert werden, sodass die mehreren optischen Aussendesignale erzeugt werden.
Insbesondere kann mit dem soeben geschilderten Verfahren ein vorhin beschriebenes Software-Defined-Radio-System betrieben werden. Hierbei kann der elektrooptische Modulator in einem Arbeitspunkt betrieben werden, in dem möglichst viele Harmonische von möglichen identischen Amplituden erzeugt werden können. Dadurch kann mit einem elektrooptischen Modulator verschiedene Frequenzbänder erzeugt werden. Somit kann das Software-Defined-Radio-System umfangreicher, insbesondere zur besseren Detektion der Umgebung, verwendet werden.
In einem Ausführungsbeispiel des weiteren Aspekts (Verfahren) ist vorgesehen, dass der elektrooptische Modulator in dem spezifischen Betriebsmodus derart betrieben wird, indem der Nyquist-Punkt als Arbeitspunkt des elektrooptischen Modulators festgelegt wird. Hierdurch können folglich mehrere harmonische Signale erzeugt werden. Insbesondere bietet der Nyquist-Punkt den Vorteil, dass die mehrere optische Aussendesignale phasengleich zueinander sind. Somit können stabile Signale erzeugt und für die Umfelderfassung ausgesendet werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Software-Defined- Radio-System nach dem vorherigen Aspekt oder einer vorteilhaften Weiterbildungen daraus. Insbesondere beinhaltet das soeben beschriebene Kraftfahrzeug ein Software-Defined- Radio-System nach dem vorherigen Aspekt.
Insbesondere handelt es sich bei dem Kraftfahrzeug um ein assistiertes oder zumindest teilweise autonom betriebenes Fahrzeug. Insbesondere handelt es sich bei dem Kraftfahrzeug um ein hochautomatisiertes Kraftfahrzeug, welches verschiedene Fahrerassistenzsysteme beinhaltet. Diese Fahrerassistenzsysteme können auf das vorgeschlagene Software-Defined-Radio-System zurückgreifen und beispielsweise Umfeldinformationen abrufen. Insbesondere kann das Kraftfahrzeug mehrere solcher Software-Defined-Radio-Systeme aufweisen.
Durch die Verwendung der „Software-Defined-Radio-Technologie“ kann ein Sensorsystem zur Umfelderfassung konzipiert beziehungsweise geschaffen werden, welches kompakter und mit weniger Hardware-Komponenten ausgestaltet sein kann. Somit benötigt solch ein Sensorsystem weniger Bauraum beziehungsweise Platzbedarf, so dass es vor allem in automatisierten Systemen, insbesondere in hochautomatisierten Fahrzeugen vorteilhaft verwendet werden kann.
Insbesondere können in und/oder am Kraftfahrzeug mehrere Sendeeinrichtungen und mehrere Empfangseinrichtungen angeordnet sein. Diese wiederum können mit der zentralen Recheneinrichtung, welche beispielsweise zentral im Kraftfahrzeug integriert ist, gekoppelt sein.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet. Darüber hinaus können auch Straßenbahnen, U-Bahnen, Eisenbahnen, Boote, Flugzeuge, Satelliten und andere mobil Einheiten mit dieser Sensortechnologie ausgestattet werden.
Beispielsweise können die Einheiten des Software-Defined-Radio-Systems verteilt am Kraftfahrzeug angeordnet sein, insbesondere zur Umfelderfassung. Insbesondere kann es sich bei dem Software-Defined-Radio-System um ein Umfelderfassungssystem handeln.
Solch ein Software-Defined-Radio-System kann insbesondere in Kraftfahrzeugen, schienengebundenen Fahrzeugen, Wasserfahrzeuge oder in automatisierten Systemen oder in der Luftfahrttechnik oder in der Raumfahrttechnik eingesetzt werden. Insbesondere kann das Software-Defined-Radio-System zur Umfelderfassung beziehungsweise zur Detektion von Objekten oder Umweltverschmutzung verwendet werden.
Ausführungsbeispiele einzelner Aspekte der Erfindung sind als vorteilhafte Ausführungsbeispiele anderer Aspekte, insbesondere aller anderen Aspekte, anzusehen. Insbesondere können die jeweiligen Ausführungsbeispiele einzelner Aspekte als vorteilhafte Ausführungsbeispiele aller anderen Aspekte angesehen werden und umgekehrt ebenfalls. Ein Umfeldsensorsystem kann beispielsweise als Software-Defined-Radio-System verstanden werden, das dazu in der Lage ist, Sensordaten oder Sensorsignale zu erzeugen, welche die Umgebung des Umfeldsensorsystems abbilden, darstellen oder wiedergeben. Insbesondere ist die Fähigkeit, elektromagnetische oder sonstige Signale aus der Umgebung zu erfassen, nicht hinreichend, um ein Software-Defined-Radio-System als Umfeldsensorsystem zu erachten. Beispielsweise können Kameras, Radarsysteme und/oder Ultraschallsensorsystem als Software-Defined-Radio-System aufgefasst werden.
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs und des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Software-Defined-Radio- Systems beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs und des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs, welches ein erfindungsgemäßes Software-Defined-Radio-System aufweist;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Recheneinrichtung und einer Sendeeinrichtung des Software-Defined-Radio-Systems aus Fig. 1 ; und
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Empfangseinrichtung des Software-Defined- Radio-Systems 2 aus Fig. 1.
Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsbeispiele auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
Nachfolgend wird die Erfindung eingehender unter Bezugnahme auf die Figuren dargestellt werden. Dabei ist anzumerken, dass unterschiedliche Aspekte beschrieben werden, die jeweils einzeln oder in Kombination zum Einsatz kommen können. D.h. jeglicher Aspekt kann mit unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden soweit nicht explizit als reine Alternative dargestellt.
Weiterhin wird nachfolgend der Einfachheit halber in aller Regel immer nur auf eine Entität Bezug genommen werden. Soweit nicht explizit vermerkt, kann die Erfindung aber auch jeweils mehrere der betroffenen Entitäten aufweisen. Insofern ist die Verwendung der Wörter „ein“, „eine“ und „eines“ nur als Hinweis darauf zu verstehen, dass in einer einfachen Ausführungsform zumindest eine Entität verwendet wird.
Soweit nachfolgend Verfahren beschrieben werden, sind die einzelnen Schritte eines Verfahrens in beliebiger Reihenfolge anordenbar und/oder kombinierbar, soweit sich durch den Zusammenhang nicht explizit etwas Abweichendes ergibt. Weiterhin sind die Verfahren soweit nicht ausdrücklich anderweitig gekennzeichnet - untereinander kombinierbar.
Angaben mit Zahlenwerten sind in aller Regel nicht als exakte Werte zu verstehen, sondern beinhalten auch eine Toleranz von +/- 1% bis zu +/- 10 %.
Bezugnahme auf Standards oder Spezifikationen sind als Bezugnahme auf Standards bzw. Spezifikationen, die im Zeitpunkt der Anmeldung und/oder - soweit eine Priorität beansprucht wird - im Zeitpunkt der Prioritätsanmeldung gelten/ galten zu verstehen. Hiermit ist jedoch kein genereller Ausschluss der Anwendbarkeit auf nachfolgende oder ersetzende Standards oder Spezifikationen zu verstehen."
Die Fig. 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs 1. Das Kraftfahrzeug kann beispielsweise als hochautomatisiertes Fahrzeug oder als zumindest teilautonom betriebenes Fahrzeug ausgebildet sein. Das Kraftfahrzeug 1 kann beispielsweise ein Software-Defined-Radio-System 2 aufweisen. Mithilfe des Software-Defined-Radio-Systems 2 kann eine Umfelderfassung einer Umgebung 3 des Kraftfahrzeugs 1 durchgeführt werden. Beispielsweise kann das Software-Defined- Radio-System 2 Bestandteil eines Fahrerassistenzsystems des Kraftfahrzeugs 1 sein. Insbesondere liefert das Software-Defined-Radio-System 2 entsprechend Informationen, insbesondere bezüglich der Umgebung 3, für das Fahrerassistenzsystem oder ein Fahrzeugführungssystem.
Neben dem Einsatz des Software-Defined-Radio-Systems 2 in dem Kraftfahrzeug 1 kann dieses ebenfalls in fahrzeugexternen Systemen eingesetzt werden. Beispielsweise kann das Software-Defined-Radio-System 2 in automatisierten Systemen, in der Raumfahrttechnik, in der Luftfahrttechnik oder in der Kommunikationstechnik angewendet werden.
In der Fig. 1 ist wiederum zur Veranschaulichung das Beispiel gezeigt, bei welchem das Software-Defined-Radio-System 2 in dem Kraftfahrzeug 1 integriert ist.
In der Fig. 2 ist beispielhaft eine von mehreren Ausführungsformen des Software-Defined- Radio-Systems 2 in einer Darstellung, insbesondere in einem Blockschaltbild, dargestellt.
Hierbei ist in der Fig. 2 beispielhaft eine Sendeeinrichtung 4 und eine Recheneinrichtung 5 des Software-Defined-Radio-Systems 2 dargestellt. Die Recheneinrichtung 5 dient insbesondere zur Signalverarbeitung, Signalprozessierung und/oder Signalauswertung für das Software-Defined-Radio-System 2.
Bei der Recheneinrichtung 5 kann es sich beispielsweise um eine Zentraleinheit beziehungsweise um eine zentrale Steuerungs- beziehungsweise zentrale Ansteuerungseinheit des Software-Defined-Radio-Systems 2 handeln.
Das Software-Defined-Radio-System 2 weist insbesondere eine optische Einrichtung 6 auf, mit welcher ein optisches Trägersignal 7 beziehungsweise ein optisches Übertragungssignal bereitgestellt beziehungsweise erzeugt werden kann. Die optische Einrichtung 6 kann, wie in der Fig. 2 beispielhaft dargestellt, in der Recheneinrichtung 5 integriert sein.
Die optische Einrichtung 6 kann beispielsweise eine Lasereinrichtung beziehungsweise eine optische Quelle sein. In der dargestellten Fig. 2 ist die optische Einrichtung 6 in der Recheneinrichtung 5 integriert. Dies ist jedoch nur ein mögliches Beispiel. Ebenso kann die optische Einrichtung 6 als eigenständige Einheit ausgebildet sein.
Das Software-Defined-Radio-System 2 kann einen elektrooptischen Modulator 8 aufweisen, welcher beispielsweise in der Recheneinrichtung 5 integriert beziehungsweise angeordnet ist. Mithilfe des elektrooptischen Modulators 8 können auf Basis des optischen Trägersignals 7 mehrere optische Aussendesignale 9 (hier vereinfacht dargestellt) erzeugt beziehungsweise generiert werden. Insbesondere ist der elektrooptische Modulator 8 derart ausgestaltet, dass Radarrampen beziehungsweise Radarsignale beziehungsweise Aussendesignale in unterschiedlichen Bändern beziehungsweise Frequenzbändern realisiert werden können. Dementsprechend benötigt hierfür das Software-Defined-Radio-System nur einen einzigen elektrooptischen Modulator 8. Um dies realisieren zu können, wird der elektrooptische Modulator 8 in einem vorgegebenen beziehungsweise spezifischen Arbeitspunkt betrieben. Hierbei wird ein Arbeitspunkt gefahren beziehungsweise angesteuert, indem möglichst viele Harmonische, also harmonische Schwingungen, deren Frequenz ein ganzzahliges Vielfaches einer Grundfrequenz ist, erzeugt. Die Grundfrequenz kann wiederum mittels des optischen Trägersignals 7 bereitgestellt werden. Diese Harmonischen können eine identische Amplitude aufweisen. Um dies besonders vorteilhaft realisieren zu können, kann als Arbeitspunkt 10 der Nyquist-Punkt verwendet werden.
Auf Basis des Arbeitspunkts 10 und des optischen Trägersignals 7 können die mehreren optischen Aussendesignale 9 derart erzeugt werden, dass die mehreren optischen Aussendesignale 9 zueinander verschiedene Frequenzbänder aufweisen. Hierzu kann optional der elektrooptische Modulator 8 zusätzlich mit einem CW-Signal 11 moduliert werden. Hierbei kann es sich vor allem um ein Sinussignal handeln.
Für die Umfelderfassung weist das Software-Defined-Radio-System 2 die zumindest eine Sendeeinrichtung 4 auf, welche zumindest eine funkbasierte Sendeeinheit 12 aufweist. In diesem Ausführungsbeispiel sind drei beziehungsweise mehrere funkbasierte Sendeeinheiten 12, 13, 14 dargestellt. Bei der funkbasierten Sendeeinheit 12, 13, 14 kann es sich um eine Einheit beziehungsweise Einrichtung handeln, welche auf einem Radarsensor basiert.
Die erzeugten mehreren optischen Aussendesignale 9 können beispielsweise über optische
Übertragungsstrecken, wie zum Beispiel über Glasfaser, an die Sendeeinrichtung 4 oder weitere Sendeeinrichtungen des Software-Defined-Radio-Systems 2, übertragen beziehungsweise übersendet werden.
Die Sendeeinrichtung 4 kann beispielsweise zumindest eine optisch-elektronische- Wandlereinheit 15 aufweisen. Diese Wandlereinheit 15 dient zur opto-elektronischen Wandlung der mehreren optischen Aussendesignale 9 in mehrere elektrische Aussendesignale 16, 17, 18. Nach der Wandlung können die elektrischen Aussendesignale 16, 17, 18 mittels eines Verteilers 19 entsprechend separiert, insbesondere entsprechend ihres Frequenzbandes, werden. Bei dem Verteiler 19 kann es sich beispielsweise um einen „1x3 Power Devider“ handeln. Des Weiteren kann als Verteiler 19 ein schmalbandiger optoelektronischer Wandler oder ein elektrischer Bandpassfilter verwendet werden. Im Anschluss zu dem Verteiler 19 können die elektrischen Aussendesignale 16, 17, 18 entsprechend ihrer Frequenzbänder 20, 21 , 22 separiert beziehungsweise aufgeteilt werden. Beispielsweise können die elektrischen Aussendesignale 16, 17, 18 und ebenso die mehreren optischen Aussendesignale 9 kohärent zueinander und insbesondere phasengleich zueinander sein. Dementsprechend kann das vorgeschlagene Software-Defined-Radio-System 2 derart betrieben beziehungsweise verwendet werden, indem gleichzeitig beziehungsweise synchron auf mehrere, wie in der Fig. 2 dargestellt auf drei, verschiedenen Frequenzbändern gemessen werden. Dies ist besonders vorteilhaft für eine Ortsklassifikation hinsichtlich der Umfelderfassung.
Nachdem die elektrischen Aussendesignale 16, 17, 18 separiert wurden, können diese jeweils mit einem Frequenzmanipulator 23, 24, 25 beziehungsweise einem Frequenzmischer in ihrem jeweiligen Frequenzband 20, 21 , 22 verändert, insbesondere hochgemischt, werden. Des Weiteren kann anschließend eine Verstärkung beziehungsweise ein Verstärken der jeweiligen Frequenzbänder 20, 21, 22 mittels eines jeweiligen elektrischen Verstärkers 26, 27, 28 erfolgen. Nachdem die elektrischen Aussendesignale 16, 17, 18 hochgemischt und verstärkt worden sind, können diese mittels einer jeweiligen funkbasierten Sendeeinheit 16, 17, 18, welche beispielsweise als Antennen bezeichnet werden können, zur Umfelderfassung in die Umgebung 3 ausgesendet beziehungsweise abgestrahlt werden.
Beispielsweise kann die Sendeeinrichtung 4 als Sendemodul bezeichnet werden. Die Sendeeinrichtung 4 kann beispielsweise mithilfe der Recheneinrichtung 5 gesteuert beziehungsweise betrieben werden, sodass zumindest ein radarbasiertes Signal, also die Signale 16, 17, 18, ausgesendet werden können. Insbesondere zeigt die Ausführungsform in der Fig. 2 die Verwendung des Software-Defined-Radio-Systems 2 als Radarsystem. Hierbei kann mithilfe des erfindungsgemäßen elektrooptischen Modulators 8 ein Mehrbandradar geschaffen werden. Insbesondere kann dies als „Nyquist-Puls-Multiband-Radar“ bezeichnet werden.
Die Recheneinrichtung 5 kann gegenüber der Sendeeinrichtung 4 eine räumlich und/oder körperlich getrennte Einheit sein. In diesem Fall kann die Recheneinrichtung 5 und die Sendeeinrichtung 4 über mehrere optische Übertragungswege beziehungsweise optische Übertragungsstrecken verbunden werden, um die optischen Signale austauschen beziehungsweise übertragen zu können. In einer weiteren Ausgestaltung kann es ebenfalls vorkommen, dass die Sendeeinrichtung 4 als auch die Recheneinheit 5 in einer gemeinsamen Einheit integriert sind.
In der Fig. 2 ist beispielsweise dargestellt, dass mit einer Sendeeinrichtung 4 die unterschiedlichen Frequenzbänder 20, 21, 22 der Aussendesignale aussenden lassen können. Ebenfalls ist es denkbar, dass pro Aussendesignal beziehungsweise pro Frequenzband eine eigene Sendeeinrichtung 4 verwendet wird.
Insbesondere kann je nach Anwendungsfall das Software-Defined-Radio-System 2 entsprechend konzipiert beziehungsweise gestaltet werden.
Im Anschluss an den elektrooptischen Modulator 8 können die mehreren optischen Ausgangssignale 53, 54, 55 mit einer Einheit 44, wie zum Beispiel „1 x 3 Powersplit“ entsprechend aufgeteilt werden. Hierbei können die mehreren Ausgangssignale 53, 54, 55 entsprechend der jeweiligen Frequenzbänder aufgeteilt werden. Hierzu können des Weiteren optische Filter 47, 48, 49 verwendet werden. Nach der Aufteilung beziehungsweise Filterung können die Ausgangssignale 53, 54, 55 einem jeweiligen elektrooptischen Modulator 50, 51 , 52 bereitgestellt beziehungsweise übertragen werden. Mit Hilfe der optischen Modulatoren 50, 51 , 52 kann ein jeweiliges der mehreren optischen Ausgangssignale 53, 54, 55 mit dem zumindest einen elektrischen CW-Signal 11 oder einem jeweils unterschiedlichen elektrischen CW-Signal moduliert beziehungsweise aufmoduliert werden. Dadurch können die optischen Aussendesignale 16, 17, 18 erzeugt werden. Diese können wiederum mit einer Einheit 45, wie zum Beispiel einem „1 x 3 Power Combiner“ kombiniert werden. Somit können die mehreren optischen Aussendesignale 9 an die Sendeeinrichtung 4 beispielsweise mittels Glasfaser oder anderweitigen optischen Übertragungsstrecken übertragen werden.
Beispielsweise können die Einheiten 44, 45, 47, 48, 49, 50, 51 und 52 Bestandteile beziehungsweise Einheiten einer elektrooptischen Modulator-Einrichtung 46 sein. Mit Hilfe der elektrooptischen Modulator-Einrichtung 46 können auf Basis der mehreren optischen Ausgangssignale 53, 54, 55 die mehreren optischen Aussendesignale 9 erzeugt werden, indem die mehreren optischen Ausgangssignale 53, 54, 55 mit zumindest einem oder mehreren Sinussignalen beziehungsweise dem CW-Signal 11 moduliert werden.
Beispielsweise kann ein jeweiliger elektrooptischer Modulator 50, 51, 52 mit einem individuellen Arbeitspunkt betrieben werden. Ebenso denkbar ist, dass der elektrooptische Modulator 8 und die elektrooptischen Modulatoren 50, 51 , 52 denselben Arbeitspunkt 10 aufweisen.
Für die Realisierung des Software-Defined-Radio-Systems 2 als Sensorsystem zur Umfelderfassung können zumindest einige der Bestandteile softwarebasiert sein.
Für den Fall, dass auf alle optischen Harmonischen, also die Frequenzbänder der Ausgangssignale 53, 54, 55 dasselbe Signal, also das CW-Signal 11 , moduliert werden soll, so können die Ausgangssignale des ersten elektrooptischen Modulators, also des elektrooptischen Modulators 8, in einen zweiten elektrooptischen Modulator, also die elektrooptische Modulator-Einrichtung 46, gegeben werden, so dass dann alle Harmonischen mittels des CW-Signals moduliert werden. Für den Fall, dass unterschiedliche Signale auf die Harmonischen beziehungsweise die verschiedenen Frequenzbänder der Signale 53, 54, 55 moduliert werden sollen, so können die Harmonischen beziehungsweise die Frequenzbänder mittels optischer Filter, wie die Einheiten 47, 48, 49 getrennt werden und auch jede Harmonische kann mittels eines elektrooptischen Modulators 50, 51 , 52 das jeweilige Signal aufmoduliert werden. Dies kann per paralleler Modulation als auch mittels einer seriellen Modulation erfolgen.
In der Fig. 3 ist eine Ausführungsform einer Empfangseinrichtung 31 des Software-Defined- Radio-Systems 2 dargestellt. Beispielsweise kann die Empfangseinrichtung 31 in Kombination mit der Sendeeinrichtung 4 sein. Hierbei können diese zumindest teilweise in einer Einrichtung integriert sein. Beispielsweise kann in einer Kombination die Sendeeinrichtung 4 und die Empfangseinrichtung 31 durch wechselbare beziehungsweise ansteuerbare Komponenten kombiniert werden, sodass beispielsweise je nach Fall zwischen einem Empfangsbetrieb und einem Sendebetrieb umgeschaltet werden kann.
Die Empfangseinrichtung 31 kann zumindest eine funkbasierte Empfangseinheit 32, 33, 34 aufweisen. Hierbei kann es sich um radarbasierte Empfangseinheiten handeln. Mithilfe der funkbasierten Empfangseinheiten 32, 33, 34 kann zumindest ein elektrisches Empfangssignal 35, 36, 37 empfangen werden. Bei dem Empfangssignal beziehungsweise Empfangssignalen 35, 36, 37 kann es sich um zu den elektrischen Aussendesignalen 16, 17, 18 korrespondierende und in der Umgebung 3 reflektierte Signale handeln.
Insbesondere können die Sendeeinrichtung 4 und die Empfangseinrichtung 31 komplementär zueinander sein.
Beispielsweise können die empfangenen elektrischen Empfangssignale 35, 36, 37 mittels zumindest eines Mischers 38, 39, 40 heruntergemischt werden. Hierbei erfolgt insbesondere eine Veränderung beziehungsweise Anpassung des jeweiligen Frequenzbands der Empfangssignale 35, 36, 37. Zusätzlich kann je nach Signalstärke der empfangenen Empfangssignale 35, 36, 37 ein Verstärken mittels eines jeweiligen Verstärkers 41, 42, 43 erfolgen. Anschließend können die elektrischen Empfangssignale 35, 36, 37 an elektrischen Ausgängen bereitgestellt werden. Hierbei können diese insbesondere der Recheneinrichtung 5 oder einer sonstigen Auswerte- beziehungsweise Verarbeitungseinheit übertragen werden.
Insbesondere können die Recheneinrichtung 5, die Sendeeinrichtung 4 und die Empfangseinrichtung 31 zueinander körperlich und/oder räumlich getrennte Einheiten sein. Alternativ kann die Sendeeinrichtung 4, die Empfangseinrichtung 31 und die Recheneinrichtung 5 zusammen als gemeinsame Einheit gebildet sein.
Bezugszeichenliste
Kraftfahrzeug Software-Defined-Radio-System Umgebung
Sendeeinrichtung Recheneinrichtung optische Einrichtung optisches Trägersignal elektrooptischer Modulator mehrere optische Aussendesignale Arbeitspunkt CW-Signal , 13, 14 funkbasierte Sendeeinheit optische-elektronische- Wandlereinheit, 17, 18 mehrere elektrische Aussendesignale
Verteiler , 21 , 22 Frequenzbänder , 24, 25 Frequenzmanipulator , 27, 28 Verstärker optische Sendeeinheit optische Einheit Empfangseinrichtung , 33, 34 funkbasierte Empfangseinheit , 36, 37 elektrische Empfangssignale , 39, 40 Mischer , 42, 43 Verstärker , 45 Einheit elektrootpische Modulator-Einrichtung , 48, 49 optische Filter , 51 , 52 optische Modulatoren , 54, 55 optische Ausgangssignale

Claims

Patentansprüche
1. Software-Defined-Radio-System (2) zur Umfelderfassung, mit
- einer optischen Einrichtung (6) zum Erzeugen eines optischen Trägersignal (7),
- einer Sendeeinrichtung (4), welche ausgebildet ist, elektrische Aussendesignale (16, 17, 18), welche auf dem optischen Trägersignal (7) basieren, auszusenden, gekennzeichnet durch,
- einen elektrooptischen Modulator (8), welcher einen vorgegebenen Arbeitspunkt (10) aufweist,
- den elektrooptischen Modulator (8), welcher ausgebildet ist, auf Basis des vorgegebenen Arbeitspunkts (10) und des optischen Trägersignals (7) mehrere optische Ausgangssignale (53, 54, 55) derart zu erzeugen, dass die mehreren optischen Ausgangssignale (53, 54, 55) zueinander verschiedene Frequenzbänder (20, 21, 22) aufweisen,
- eine elektrooptischen Modulator-Einrichtung (46), welche ausgebildet ist, auf Basis der mehreren optischen Ausgangssignale (53, 54, 55) mehrere optische Aussendesignale (9) zu erzeugen, indem die mehreren optischen Ausgangssignale (9) mit zumindest einem elektrischen CW-Signal (11) moduliert werden, und
- die Sendeeinrichtung (4), welche ausgebildet ist, die mehreren optischen Aussendesignale (53, 54, 55) in mehrere elektrische Aussendesignale (16, 17, 18) umzuwandeln und die mehreren elektrische Aussendesignale (16, 17, 18) mit zumindest einer funkbasierten Sendeeinheit (12, 13, 14) auszusenden.
2. Software-Defined-Radio-System (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrooptische Modulator-Einrichtung (46) ausgebildet ist, jedes der mehreren optischen Ausgangssignale (53, 54, 55) mit dem zumindest einem elektrischen CW- Signal (11) zu modulieren.
3. Software-Defined-Radio-System (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrooptischen Modulator-Einrichtung (46) mehrere elektrooptische Modulatoren (50, 51, 52 ) aufweist, wobei die mehreren elektrooptischen Modulatoren (50, 51, 52 ) ausgebildet sind, jedes der mehreren optischen Ausgangssignale (53, 54, 55) mit einem unterschiedlichen elektrischen CW-Signal zu modulieren.
4. Software-Defined-Radio-System (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren elektrooptischen Modulatoren (50, 51 , 52 ) der elektrooptischen Modulator-Einrichtung (46) in Reihe oder parallel zueinander geschaltet sind.
5. Software-Defined-Radio-System (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Sendeeinrichtung (4) zumindest eine optische-elektronische- Wandlereinheit (15) aufweist, mit welcher die mehreren optischen Aussendesignale (9) in die mehreren elektrischen Aussendesignale (16, 17, 18) umwandelbar sind, und/oder
- die Sendeeinrichtung (4) zumindest einen Frequenzmanipulator (23, 24, 25) aufweist, mit welchem zumindest ein Frequenzband (20, 21, 22) eines der mehreren elektrischen Aussendesignale (16, 17, 18) veränderbar ist, und/oder
- die Sendeeinrichtung (4) zumindest einen elektrischen Verstärker (26, 27, 28) zum Verstärken zumindest eines Frequenzband (20, 21 , 22) eines der mehreren elektrischen Aussendesignale (16, 17, 18) aufweist.
6. Software-Defined-Radio-System (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet, durch
- eine Empfangseinrichtung (31), welche zumindest eine funkbasierte Empfangseinheit (32, 33, 34) zum Empfangen zumindest eines elektrischen Empfangssignals (35, 36, 37) aufweist, insbesondere die Empfangseinrichtung (31) zumindest einen Mischer (38, 39, 40) aufweist, mit welchem ein Frequenzband (20, 21, 22) des zumindest einen elektrischen Empfangssignals (35, 36, 37) veränderbar ist, und
- eine Recheneinrichtung (5), welche ausgebildet ist, das elektrische Empfangssignal (35, 36, 37) zu verarbeiten.
7. Software-Defined-Radio-System (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinrichtung (5) den elektrooptischen Modulator (8) und/oder die elektrooptische Modulator-Einrichtung (46) aufweist.
8. Verfahren zum Betreiben eines Software-Defined-Radio-System (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- der elektrooptische Modulator (8) in einem spezifischen Betriebsmodus betrieben wird, wobei in dem spezifischen Betriebsmodus des elektrooptischen Modulators (8) die mehreren optischen Ausgangssignale (53, 54, 55) derart erzeugt werden, dass die mehreren optischen Ausgangssignale (53, 54, 55) zueinander verschiedene Frequenzbänder (20, 21 , 22) aufweisen, und
- die mehreren optischen Ausgangssignale (53, 54, 55) mit der elektrooptischen Modulator-Einrichtung (46) mit dem zumindest einem elektrischen CW-Signal (11) moduliert werden, sodass die mehreren optischen Aussendesignale (9) erzeugt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrooptische Modulator (8) in dem spezifischen Betriebsmodus derart betrieben wird, indem der Nyquist-Punkt als Arbeitspunkt (10) des elektrooptischen Modulators (8) festgelegt wird.
10. Kraftfahrzeug (1) mit einem Software-Defined-Radio-System (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7.
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