WO2023213448A1

WO2023213448A1 - Drahtgebundenes kommunikationssystem und verfahren zum ermitteln einer sendesignalstärke einer mehrzahl von sendeempfängern

Info

Publication number: WO2023213448A1
Application number: PCT/EP2023/051719
Authority: WO
Inventors: Helmut Kellermann
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2022-05-05
Filing date: 2023-01-24
Publication date: 2023-11-09
Anticipated expiration: 2024-11-05
Also published as: US20250253964A1; DE102022111224A1; CN118541951A

Abstract

Ein Beispiel der vorliegenden Offenbarung bezieht sich auf ein drahtgebundenes Kommunikationssystem. Das drahtgebundene Kommunikationssystem umfasst eine Mehrzahl von Sendeempfängern, die über einen drahtgebundenen Kommunikationsbus miteinander verbunden sind. Eine Sendesignalstärke der jeweiligen Sendeempfänger ist individuell so eingestellt, dass, an den jeweiligen Sendeempfängern, ein Verhältnis aus einer maximalen Empfangssignalstärke und einer minimalen Empfangssignalstärke von Sendesignalen anderer Sendeempfänger gegenüber anderen Sendesignalstärkenkonfigurationen reduziert ist.

Description

Drahtgebundenes Kommunikationssystem und Verfahren zum Ermitteln einer Sendesignalstärke einer Mehrzahl von Sendeempfängern

Beschreibung

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf eine drahtgebundenes Kommunikationssystem sowie auf ein Verfahren zum Ermitteln einer Sendesignalstärke einer Mehrzahl von Sendeempfängem.

Moderne Fahrzeug enthalten eine Vielzahl separater Komponenten, wie etwa separate Steuergeräte oder Sensoren. Solche Steuergeräte werden beispielsweise über einen Fahrzeugbus miteinander verbunden. Dabei können eine Vielzahl von Steuergeräten und Sensoren über den gleichen Fahrzeugbus miteinander verbunden sein, wobei die Steuergeräte und Sensoren potenziell mit jedem anderen an den Bus angeschlossenen Gerät kommunizieren können. Dabei kann es, etwa aufgrund von Leitungsdämpfung, zu substanziellen Unterschieden in Bezug auf die an den jeweiligen Geräten festgestellten Empfangssignalstärken kommen, je nachdem welches Gerät sendet, was die Signalverarbeitung auf der Empfangsseite erschwert.

Es besteht der Bedarf für ein verbessertes Konzept für eine Kommunikation über einen drahtgebundenen Bus, und insbesondere über einen drahtgebundenen Fahrzeugbus.

Zusammenfassung

Diesem Bedarf wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche Rechnung getragen.

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass die Signalverarbeitung auf Empfängerseite dadurch verbessert werden kann, dass ein Unterschied zwischen einer maximalen und einer minimalen Empfangssignalstärke, die an einem Empfänger festgestellt wird, reduziert wird. Hierdurch kann erreicht werden, dass sich die unterschiedlichen Empfangssignalstärken angleichen, so dass der Dynamikbereich des jeweiligen Empfängers auf einen kleineren Unterschied zwischen minimaler Empfangssignalstärke und maximaler Empfangssignalstärke eingestellt werden kann. Da es sich bei Bus- Systemen meist um statische Systeme handelt, ist es hier möglich, die Sendesignalstärke der einzelnen Sende-Empfänger schon im Vorhinein so einzustellen, dass, über die an den Bus angeschlossenen Sendeempfänger hinweg, das Verhältnis aus der maximalen Empfangssignalstärke und der minimalen Empfangssignalstärke gegenüber anderen Sendesignalstärkenkonfigurationen reduziert oder minimiert ist. Ein erster Gegenstand der vorliegenden Offenbarung bezieht sich auf ein drahtgebundenes Kommunikationssystem. Das drahtgebundene Kommunikationssystem umfasst eine Mehrzahl von Sendeempfängern, die über einen drahtgebundenen Kommunikationsbus miteinander verbunden sind. Eine Sendesignalstärke der jeweiligen Sendeempfänger ist individuell so eingestellt, dass, an den jeweiligen Sendeempfängem, ein Verhältnis aus einer maximalen Empfangssignalstärke und einer minimalen Empfangssignalstärke von Sendesignalen anderer Sendeempfänger gegenüber anderen Sendesignalstärkenkonfigurationen reduziert ist. Hierdurch kann, wie angesprochen, der Dynamikbereich des Empfängers besser ausgenutzt werden.

Das vorgeschlagene Konzept kann insbesondere auch für sogenannte OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access, Orthogonales Frequenzmultiplexzugriffsverfahren) -basierte Bussysteme angewandt werden, auf denen mehrere orthogonale Subbänder parallel zueinander verwendet werden, damit mehrere Sendeempfänger gleichzeitig senden können. So kann die Mehrzahl von Sendeempfängem ausgebildet sein, über eine Mehrzahl von Frequenzbändern miteinander zu kommunizieren, so dass entsprechend der Anzahl von verwendeten Frequenzbändern eine entsprechende Anzahl von Sendeempfängem gleichzeitig senden können.

In dem vorgeschlagenen Konzept können nicht nur die Sendesignalstärken eingestellt werden. Auch die Empfangsverstärkung der Sendeempfänger kann entsprechend angepasst werden. Insbesondere kann die Empfangsverstärkung der Sendeempfänger basierend auf einer Summe von Empfangssignalstärken an dem jeweiligen Sendeempfänger eingestellt sein. Damit kann abgebildet werden, dass mehrere Sendeempfänger gleichzeitig senden können, etwa in einem OFDMA-Verfahren ohne die Sendeempfänger im Empfangsbetrieb zu übersteuern.

So kann, wie zuvor geschrieben, die Mehrzahl von Sendeempfängem ausgebildet sein, über eine Mehrzahl von Frequenzbändern miteinander zu kommunizieren, so dass entsprechend der Anzahl von verwendeten Frequenzbändern eine entsprechende Anzahl von Sendeempfängem gleichzeitig senden können. Entsprechend kann die Summe von Empfangssignalstärken basierend auf der Anzahl von verwendeten Frequenzbändern gebildet werden. Dabei können beispielsweise die „lautesten“ anderen Sendeempfänger berücksichtigt werden, entsprechend der Anzahl von Frequenzbändern, die genutzt werden.

Durch das vorgeschlagene Konzept werden die Sendesignalstärken der Sendeempfänger individuell eingestellt, so dass das Verhältnis zwischen dem jeweiligen Minimum und Maximum der Empfangssignalstärke reduziert wird. Entsprechend können die Sendesignalstärken so eingestellt sein, dass die Mehrzahl von Sendeempfängem zumindest einen ersten Sendeempfänger und einen zweiten Sendeempfänger umfasst, wobei sich eine Sendesignalstärke des ersten Sendeempfängers von einer Sendesignalstärke des zweiten Sendeempfängers unterscheidet.

Das vorgeschlagene Konzept geht dabei gezielt davon ab, die Sendesignalstärken aller Sendeempfänger gleich einzustellen. So kann die Sendesignalstärke der jeweiligen Sendeempfänger individuell so eingestellt sein, dass, an den jeweiligen Sendeempfängem, das Verhältnis aus der maximalen Empfangssignalstärke und der minimalen Empfangssignalstärke von Sendesignalen anderer Sendeempfänger insbesondere gegenüber einer Sendesignalstärkenkonfiguration, in der jeder Sendeempfänger die gleiche Sendesignalstärke verwendet, reduziert ist. Hierdurch wird der erfindungsgemäße Effekt erreicht.

In drahtgebundenen Kommunikationssystem, und insbesondere Bus-Kommunikationssystemen von Fahrzeugen, gibt es Sendeempfänger die lediglich Daten empfangen. Diese können beispielsweise bei der Ermittlung der Minima und Maxima ausgeklammert werden. Beispielsweise können bei der Ermittlung der Empfangssignalstärken (ausschließlich) Sendesignale von Sendeempfängem berücksichtigt sein, bei denen vorgesehen ist, dass sie sendend über den Kommunikationsbus kommunizieren.

Beispielsweise kann können die Sendesignalstärken und/oder die jeweilige Empfangsverstärkung der Sendeempfänger durch das folgende Verfahren eingestellt werden.

Ein zweiter Gegenstand der vorliegenden Offenbarung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ermitteln einer Sendesignalstärke einer Mehrzahl von Sendeempfängem, die über einen drahtgebundenen Kommunikationsbus miteinander verbunden sind. Das Verfahren umfasst ein Ermitteln, für jeden Sendempfänger, einer maximalen Empfangssignalstärke und einer minimalen Empfangssignalstärke von Sendesignalen anderer Sendeempfänger basierend auf einer vorgegebenen Sendesignalstärkenkonfiguration. Das Verfahren umfasst ferner ein Anpassen der individuellen Sendesignalstärken der Sendeempfänger so, dass ein Verhältnis aus der maximalen Empfangssignalstärke und der minimalen Empfangssignalstärke von Sendesignalen anderer Sendeempfänger gegenüber anderen Sendesignalstärkenkonfigurationen reduziert wird. Hierdurch kann, wie angesprochen, der Dynamikbereich des Empfängers besser ausgenutzt werden.

Ferner können, wie zuvor angesprochen, die entsprechenden Empfangsverstärkungen individuell eingestellt werden. So kann das Verfahren ferner ein Ermitteln, für jeden Sendeempfänger, einer Summe von Empfangssignalstärken von Sendesignalen anderer Sendeempfänge basierend auf den angepassten Sendesignalstärken umfassen. Das Verfahren kann ferner ein Einstellen einer Empfangsverstärkung der Sendeempfänger basierend auf der jeweiligen Summe von Empfangssignalstärken umfassen. Damit kann abgebildet werden, dass mehrere Sendeempfänger gleichzeitig senden können, etwa in einem OFDMA-Verfahren. Gleichzeitig kann der Dynamikbereich der Sendeempfänger im Empfangsbetrieb optimal ausgenutzt werden.

Entsprechen kann vorgesehen sein, dass die Mehrzahl von Sendeempfanger über eine Mehrzahl von Frequenzbändern miteinander kommunizieren, so dass entsprechend der Anzahl von verwendeten Frequenzbändern eine entsprechende Anzahl von Sendeempfängem gleichzeitig senden können. Dabei kann die Summe von Empfangssignalstärken basierend auf der Anzahl von verwendeten Frequenzbändern gebildet werden. Dabei können beispielsweise die „lautesten“ anderen Sendeempfanger berücksichtigt werden, entsprechend der Anzahl von Frequenzbändern, die genutzt werden.

Ein dritter Gegenstand ist ein Programm mit einem Programmcode zum Durchführen des zuvor vorgestellten Verfahrens, wenn der Programmcode auf einem Computer, einem Prozessor, einem Kontrollmodul oder einer programmierbaren Hardwarekomponente ausgeführt wird.

Figurenkurzbeschreibung

Einige Beispiele von Vorrichtungen und/oder Verfahren werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren lediglich beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

Fig. la zeigt ein schematisches Diagramm eines drahtgebundenen Kommunikationssystems;

Fig. 1b zeigt ein schematisches Diagramm einer Nutzung mehrerer Frequenzbänder zur Kommunikation;

Fign. 2a und 2b zeigen Diagramme einer Dämpfung von Signalen auf einem drahtgebundenen Kommunikationsbus über verschiedene Distanzen, ohne und mit dazwischen hegendem Kommunikationsknoten;

Fign. 3a bis 3c zeigen schematische Diagramme einer Abhängigkeit von Empfangssignalstärken in einem drahtgebundenen Kommunikationssystem von einer Position des jeweiligen sendenden Sendeempfängers;

Fign. 4a und 4b zeigen eine tabellarische Aufstellung der Abhängigkeit der Empfangssignalstärken in einem drahtgebundenen Kommunikationssystem von der Position des jeweiligen sendenden Sendeempfängers; Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm eines Verfahrens zum Ermitteln einer Sendesignalstärke einer Mehrzahl von Sendeempfängem, die über einen drahtgebundenen Kommunikationsbus miteinander verbunden sind; und

Fig. 6 zeigt eine tabellarische Aufstellung eines Effekts einer Nutzung individuell abgestimmter Sendesignalstärken durch die Sendeempfänger des drahtgebundenen Kommunikationssystems.

Beschreibung

Einige Beispiele werden nun ausführlicher Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren beschrieben. Weitere mögliche Beispiele sind jedoch nicht auf die Merkmale dieser detailliert beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Diese können Modifikationen der Merkmale sowie Entsprechungen und Alternativen zu den Merkmalen aufweisen. Ferner soll die Terminologie, die hierin zum Beschreiben bestimmter Beispiele verwendet wird, nicht einschränkend für weitere mögliche Beispiele sein.

Gleiche oder ähnliche Bezugszeichen beziehen sich in der gesamten Beschreibung der Figuren auf gleiche oder ähnliche Elemente beziehungsweise Merkmale, die jeweils identisch oder auch in abgewandelter Form implementiert sein können, während sie die gleiche oder eine ähnliche Funktion bereitstellen. In den Figuren können ferner die Stärken von Linien, Schichten und/oder Bereichen zur Verdeutlichung übertrieben sein.

Wenn zwei Elemente A und B unter Verwendung eines „oder“ kombiniert werden, ist dies so zu verstehen, dass alle möglichen Kombinationen offenbart sind, d. h. nur A, nur B sowie A und B, sofern nicht im Einzelfall ausdrücklich anders definiert. Als alternative Formulierung für die gleichen Kombinationen kann „zumindest eines von A und B“ oder „A und/oder B“ verwendet werden. Das gilt Äquivalent für Kombinationen von mehr als zwei Elementen.

Wenn eine Singularform, z. B. „ein, eine“ und „der, die, das“ verwendet wird und die Verwendung nur eines einzelnen Elements weder explizit noch implizit als verpflichtend definiert ist, können weitere Beispiele auch mehrere Elemente verwenden, um die gleiche Funktion zu implementieren. Wenn eine Funktion im Folgenden als unter Verwendung mehrerer Elemente implementiert beschrieben ist, können weitere Beispiele die gleiche Funktion unter Verwendung eines einzelnen Elements oder einer einzelnen Verarbeitungsentität implementieren. Es versteht sich weiterhin, dass die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „aufweist“ und/oder „aufweisend“ bei deren Gebrauch das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente, Komponenten und/oder einer Gruppe derselben beschreiben, dabei aber nicht das Vorhandensein oder das Hinzufugen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schrite, Operationen, Prozesse, Elemente, Komponenten und/einer Gruppe derselben ausschließen.

Die vorliegende Offenbarung befasst sich mit einer Verbesserung oder Optimierung der Sendeleistung bei einer Kommunikation, insbesondere auch in Bezug auf OFDMA-Kommunikation. Die vorliegende Offenbarung basiert insbesondere auf Untersuchungen zu einem Fahrzeug-Kommunikationsbus mit OFDMA. Im Folgenden wird aufgezeigt, wie eine Anpassung, und insbesondere Verbesserung oder Optimierung der Sendeleistung der einzelnen Busknoten in Abhängigkeit von der jeweiligen Bustopologie, also Leitungslänge und Anzahl der beteiligten Knoten vorgenommen werden kann. Dies geschieht im vorliegenden Konzept durch Anpassung, etwa Dämpfung, der Sendeleistung insbesondere der inneren Knoten.

Fig. la zeigt ein schematisches Diagramm eines drahtgebundenen Kommunikationssystems 100. Das drahtgebundene Kommunikationssystem umfasst eine Mehrzahl von Sendeempfängem (#l-#6, im Folgenden auch Knoten oder Kommunikationsknoten genannt) die über einen drahtgebundenen Kommunikationsbus 10 miteinander verbunden sind. Dabei kann der drahtgebundene Kommunikationsbus beispielsweise ein drahtgebundener Fahrzeugkommunikationsbus sein. Entsprechend kann ein Fahrzeug den Kommunikationsbus 10 und die Sendeempfänger #l-#6 umfassen. Wie in Fig. la gezeigt ist, kann der drahtgebundene Kommunikationsbus an beiden Ende mit Terminatoren T terminiert sein. In anderen Worten kann das drahtgebundene Kommunikationssystem als passive Daisy Chain (Verketung) ausgeführt sein. Der Kommunikationsbus kann beispielsweise mitels Koaxialkabeln oder Twisted Pair (TP, Kabel mit verdrillten Doppeladem, etwa Unshielded Twisted Pair, UTL, Ungeschirmtes Kabel mit verdrillten Doppeladem) implementiert sein. Es können unterschiedliche Kommunikationsprotokolle verwendet werden, um über den drahtgebundenen Kommunikationsbus zu kommunizieren. Entsprechend können die Sendeempfänger dazu ausgebildet sein, um basierend auf einem Kommunikationsprotokoll über den drahtgebundenen Kommunikationsbus zu kommunizieren. In Fig. la ist ein Beispiel mit sechs Sendeempfängem (auch Kommunikationsknoten genannt) gezeigt, mit jeweils 2 m Leitung zwischen den Kommunikationsknoten und Terminierungen T an den Endknoten. Das Kommunikationssystem ist jedoch nicht auf eine solche Ausgestaltung beschränkt und kann eine beliebige Anzahl von Kommunikationsknoten umfassen sowie verschiedene Leitungslängen.

Insbesondere kann dazu ein Frequenzmultiplexverfahren, und insbesondere ein orthogonales Frequenzmultiplexverfahren verwendet werden. Fig. 1b zeigt ein schematisches Diagramm einer Nutzung mehrerer Frequenzbänder zur Kommunikation. Wie in Fig. 1b gezeigt ist, kann die Mehrzahl von Sendeempfängem ausgebildet sein, über eine Mehrzahl von Frequenzbändern SI; S2; S3 miteinander zu kommunizieren, so dass entsprechend der Anzahl von verwendeten Frequenzbändern eine entsprechende Anzahl von Sendeempfangem gleichzeitig senden können. In dem Beispiel von Fig. 1b ist die Nutzung der Kommunikationsbänder S 1, S2 und S3 gezeigt, die orthogonal zueinander gewählt sein können. Beispielsweise kann OFDM (Orthgonal Frequency Division Multiplexing, Orthogonales Frequenzmultiplexing), etwa OFDMA, verwendet werden, um über den drahtgebundenen Kommunikationsbus zu kommunizieren (etwa OFDMA über eine physische Busleitung), etwa gemäß Kommunikationsstandard Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE, Institut für Elektrotechnik und Elektronik-Ingenieure) 1901 oder der ITU Standard (International Telecommunication Union, Internationale Telekommunikationsvereinigung) G.hn. Bei OFDMA handelt es sich um ein breitbandiges Signal, aufgeteilt in eine Vielzahl von Sub-Träger (d.h., verschiedene Frequenzbereiche). Die Sub-Träger werden in Sub-Bänder gruppiert. Dadurch entstehen mehrere Kommunikationskanäle, über die gleichzeitig kommuniziert werden kann. Hierbei könne verschiedene Knoten gleichzeitig senden. In dem Beispiel von Fig. 1b können beispielsweise drei Sendeempfänger gleichzeitig auf den drei Sub-Bändern SI, S2 und S3 senden, ohne dass es zu Kollisionen kommen muss.

In der vorliegenden Offenbarung wird von Sendeempfangem gesprochen. Im Allgemein werden so Kommunikationskomponenten bezeichnet, die sowohl senden als auch empfangen können. Entsprechend können die Sendempfänger #l-#6 typische Sender- bzw. Empfängerkomponenten enthalten. Darunter können beispielsweise ein oder mehrere Antennen, ein oder mehrere Filter, ein oder mehrere Mischer, ein oder mehrere Verstärker, ein oder mehrere Diplexer, ein oder mehrere Duplexer, usw. fallen. In manchen Ausführungsformen des drahtgebundenen Kommunikationssystems können ein oder mehrere der Sendeempfänger jedoch ausschließlich als Empfänger agieren. In diesem Fall erstreckt sich der Begriff Sendeempfanger auch auf reine Empfänger. In anderen Worten können ein oder mehrere der Sendeempfanger reine Empfänger sein, d.h. keine Sendekomponenten aufweisen, oder eine Sendefunktionalität der entsprechenden Sendeempfänger kann deaktiviert, ungenutzt oder nur gelegentlich genutzt sein, etwa während der Initialisierung.

In den folgenden Diagrammen wird die Ausgangslage kurz skizziert. Dies geschieht zum Verständnis der Zahlen, die den Fign. 3a bis 3c, 4a, 4b sowie Fig. 6 zu Grunde hegen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Zahlen beschränkt. So können Kabellängen, Einfügedämpfungen, Anzahl der Sendeempfänger, Anzahl der Sub-Bänder etc. abweichen.

Fign. 2a und 2b zeigen Diagramme einer Dämpfung von Signalen auf einem drahtgebundenen Kommunikationsbus über verschiedene Distanzen, ohne und mit dazwischen liegendem Kommunikationsknoten. Wie in Fig. 2a und 2b gezeigt ist, verfügen die den Zahlen zugrunde liegenden Kabel über eine Einfügedämpfung die streng monoton von 1 MHz bis beispielsweise 300 MHz abfällt. Im Beispiel wird von 0,5 dB/m Dämpfung bei 300MHz Trägerfrequenz ausgegangen. Die Kommunikationsknoten verfügen über eine Einfügedämpfung, die streng monoton von 1 MHz bis 300 MHz abfällt. Im Beispiel wird mit 1 dB Dämpfung bei 300MHz gerechnet. Fig. 2a zeigt die Dämpfung über ein Kabel von 2 m Länge. Fig. 2b zeigt die Dämpfung über 4 m Kabel, mit zusätzlicher Dämpfung durch einen dazwischenliegenden Kommunikationsknoten.

Die Fign. 3a bis 3c zeigen eine Beispielbetrachtung, bei der die Sendesignalstärken der einzelnen Knoten gleich eingestellt sind. Die Signalspannung (Sendesignalspannung) ist auf 1mV normiert, der Board -Interne NEXT (Near-End-Cross-Talk, Nahnebenssprechen) beträgt -lOdB (in einer beispielhaften Anwendung mit Hybrid/Gabelschaltung). Fign. 3a bis 3c zeigen insbesondere schematische Diagramme einer Abhängigkeit von Empfangssignalstärken in einem drahtgebundenen Kommunikationssystem von einer Position des jeweiligen sendenden Sendeempfängers.

In Fig. 3a sendet Knoten #1 (d.h., TX=1 aus Sub-Band 1, wobei TX für Transmit, Übertragung, steht). Die Dämpfung bei Knoten #1 wird als - lOdB angenommen (durch NEXT), so dass von einem Sendesignal mit 1 mV Sendesignalstärke (Sendesignalspannung) 0,1 mV Empfangssignalstärke (Empfangsspannung) durch Knoten #1 empfangen werden. Bei Knoten #2, der um eine Kabelverbindung von Knoten #1 entfernt ist, ergibt sich eine Dämpfung von -1 dB und eine Empfangssignalstärke von 0,79 mV. Bei Knoten #3, der um zwei Kabelverbindungen und einen dazwischenliegenden Knoten von Knoten #1 entfernt ist, ergibt sich eine Dämpfung von -3dB und eine Empfangssignalstärke von 0,5 mV. Bei Knoten #4, der um drei Kabelverbindungen und zwei dazwischenliegenden Knoten von Knoten #1 entfernt ist, ergibt sich eine Dämpfung von -5dB und eine Empfangssignalstärke von 0,32 mV. Bei Knoten #5, der um vier Kabelverbindungen und drei dazwischenliegenden Knoten von Knoten # 1 entfernt ist, ergibt sich eine Dämpfung von -7dB und eine Empfangssignalstärke von 0,2 mV. Bei Knoten #6, der um fünf Kabelverbindungen und vier dazwischenliegenden Knoten von Knoten #1 entfernt ist, ergibt sich eine Dämpfung von -9dB und eine Empfangssignalstärke von 0,13 mV.

Entsprechende Werte ergeben sich, wenn, wie in Fig. 3b gezeigt ist, wenn Knoten 6 sendet (d.h., TX=1 of Sub-Band 2). Hier sind die Werte gegenüber dem Beispiel von Fig. 3a gespiegelt, so dass Knoten #5 um eine Kabelverbindung von Knoten #6 entfernt ist, und sich eine Dämpfung von -1 dB und eine Signalstärke von 0,79 mV ergibt etc.

In Fig. 3c sendet Knoten #3 auf Sub-Band 3 (TX=1 für S3). Hier sind die Knoten #2 und #4 jeweils um eine Kabelverbindung von Knoten #3 entfernt, so dass sich an diesen Knoten eine Dämpfung von -1 dB und eine Signalstärke von 0,79 mV ergibt etc.

Fign. 4a und 4b zeigen eine tabellarische Aufstellung der Abhängigkeit der Empfangssignalstärken in einem drahtgebundenen Kommunikationssystem von der Position des jeweiligen sendenden Sendeempfängers. In Fig. 4a sind die Zahlen für die Beispiele von Fign. 3a bis 3c gezeigt. Dabei zeigt die erste Inhaltszeile (dritte Zeile von Fig. 4a) die entstehenden Empfangssignalstärken wenn Knoten #1 sendet, die zweite Inhaltszeile die entstehenden Empfangssignalstärken wenn Knoten #3 sendet und die dritte Inhaltszeile die entstehenden Empfangssignalstärken wenn Knoten #6 sendet. In Fig. 4b sind die Zahlen für alle Sendeempfänger gezeigt. Dabei zeigt die erste Inhaltszeile (dritte Zeile von Fig. 4b) die entstehenden Empfangssignalstärken wenn Knoten # 1 sendet, die zweite Inhaltszeile die entstehenden Empfangssignalstärken wenn Knoten #2 sendet etc. In der letzten Zeile von Fig. 4b ist ferner die Summe der Empfangssignalstärken an den jeweiligen Knoten gezeigt. Hierbei wird deutlich, dass die Summe an den inneren Knoten höher ist als an den äußeren Knoten, da bei den inneren Knoten die durchschnittliche Entfernung zu anderen Knoten geringer ist.

Ausgehend von dieser beispielhaften Ausgangslage wird im Folgenden dargelegt, wie die Sendeleistung der einzelnen Sender eingestellt werden kann oder sollte. Insbesondere werden zwei Kriterien definiert, die berücksichtigt werden können, um die Sendeleistung einzustellen. Einerseits kann die Sendesignalstärke (etwa die Sendesignalspannung oder Sendeleistung) der Sender so eingestellt werden, dass die Empfangssignalstärke (also etwa die Empfangssignalspannung) der von den unterschiedlichen Sendern emittierten Sendesignale möglichst ähnlich (d.h. möglichst gleich groß) sind. Daraus folgend kann die Empfangsverstärkung der Sendeempfänger basierend auf der Summe der Empfangssignalstärken (etwa Empfangssignalspannungen) eingestellt werden, um dafür zu sorgen, dass die Summe der Empfangssignalstärken einen Analog-Digital-Wandler (AD-Wandler) des jeweiligen Sendeempfängers voll aussteuert.

Dafür wird in Fig. 5 ein entsprechendes (computer-implementiertes) Verfahren zum Ermitteln (und/oder Einstellen) einer Sendesignalstärke der Mehrzahl von Sendeempfängem. Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm eines Verfahrens zum Ermitteln und/oder Einstellen einer Sendesignalstärke einer Mehrzahl von Sendeempfängem, die über einen drahtgebundenen Kommunikationsbus miteinander verbunden sind. Beispielsweise können die Sendesignalstärken und/oder eine jeweilige Empfangsverstärkung der Sendeempfänger #l-#6 des Kommunikationssystems 100 von Fig. la durch das Verfahren von Fig. 5 eingestellt werden.

Das Verfahren umfasst ein Ermitteln 50 (etwa ein Berechnen), für jeden Sendempfänger, einer maximalen Empfangssignalstärke und einer minimalen Empfangssignalstärke von Sendesignalen anderer Sendeempfänger basierend auf einer vorgegebenen Sendesignalstärkenkonfiguration. Das Verfahren umfasst ferner ein Anpassen 52 (etwa ein Ermitteln und Einstellen) der individuellen Sendesignalstärken der Sendeempfänger so, dass ein Verhältnis aus der maximalen Empfangssignalstärke und der minimalen Empfangssignalstärke von Sendesignalen anderer Sendeempfänger gegenüber anderen Sendesignalstärkenkonfigurationen reduziert wird. Daraus folgend kann eine Sendesignalstärke der jeweiligen Sendeempfänger #l-#6 der Fig. la individuell so eingestellt sein, dass, an den jeweiligen Sendeempfängem, das Verhältnis aus der maximalen Empfangssignalstärke und der minimalen Empfangssignalstärke von Sendesignalen der anderen Sendeempfänger gegenüber anderen Sendesignalstärkenkonfigurationen reduziert ist. Insbesondere kann die Sendesignalstärke der jeweiligen Sendeempfänger individuell so eingestellt sein, dass, an den jeweiligen Sendeempfängem, das Verhältnis aus der maximalen Empfangssignalstärke und der minimalen Empfangssignalstärke von Sendesignalen anderer Sendeempfänger insbesondere gegenüber einer Sendesignalstärkenkonfiguration, in der jeder Sendeempfänger die gleiche Sende signalstärke verwendet, reduziert ist.

Dies kann dadurch geschehen, dass die Sendesignalstärken (etwa Sendesignalspannungen) der Sendeempfänger in einem mathematischen Modell des Kommunikationssystems variiert werden und eine Sendesignalstärkenkonfiguration ausgewählt wird, bei der das Verhältnis aus der maximalen Empfangssignalstärke und der minimalen Empfangssignalstärke der Sendesignale anderer Sendeempfänger gegenüber anderen Sendesignalstärkenkonfigurationen reduziert wird, und insbesondere gegenüber einer Sendesignalstärkenkonfiguration, in der jeder Sendeempfänger die gleiche Sendesignalstärke verwendet, reduziert ist. Dabei kann das mathematische Modell beispielsweise Parameter wie Leitungsdämpfung des Kommunikationssystems, Einfügedämpfung der Sendeempfänger etc. abbilden. Die jeweiligen Sendesignalstärken können dann als veränderliche Parameter in dem mathematischen Modell während des Anpassen 52 der individuellen Sendesignalstärken verändert werden, um basierend darauf die entsprechenden Verhältnisse zu berechnen. Dabei kann sich die gesuchte Sende- signalstärkenkonfiguration dadurch auszeichnen, dass sich die Sendesignale der einzelnen Sendeempfänger voneinander unterscheiden. So kann die Mehrzahl von Sendeempfängem zumindest einen ersten Sendeempfänger und einen zweiten Sendeempfänger umfassen, wobei sich eine Sendesignalstärke des ersten Sendeempfängers von einer Sendesignalstärke des zweiten Sendeempfängers unterscheidet. Dabei kann als Ausgangspunkt die Sendesignalstärke der äußeren Sendeempfänger (d.h. der Sendeempfänger, die weiter am Rand des Kommunikationsbus angeordnet sind) höher gewählt werden als die Sendesignalstärke der inneren Sendeempfänger (d.h. der Sendeempfänger, die weiter in der Mitte des Kommunikationsbus angeordnet sind). Die Sendesignalstärken können dabei iterativ angepasst werden, bis keine weiteren Verbesserungen der jeweiligen Verhältnisse mehr festgestellt werden. Es kann beispielsweise ein „Greedy“ (knausriges) Verfahren angewandt werden, in dem die Sendesignalstärken iterativ in eine Richtung angepasst werden, in der, ausgehend von einer Start-Sendesignal- stärkenkonfiguration, die Verhältnisse reduziert werden. Beispielsweise kann eine Optimierung der Sendesignalstärken in Bezug auf die Summe oder den Durchschnitt der Verhältnisse durchgeführt werden. Dabei bedeutet Optimierung nicht, dass zwangsläufig die optimale Sendesignalstärkenkonfiguration ermittelt wird, sondern lediglich, dass eine gegenüber einer ursprünglichen Sendesignalstärkenkonfiguration verbesserte Sendesignalstärkenkonfiguration ermittelt wird. In manchen Kommunikationssystemen kann vorgesehen sein, dass manche Sendeempfänger nie oder nur selten (etwa nur zur Initialisierung) senden. Solche Sendeempfanger kann man beispielsweise ignorieren oder weniger stark bei der Ermittlung der jeweiligen Sendesignalstärken berücksichtigen. So können bei der Ermittlung der Empfangssignalstärken (nur) Sendesignale von Sendeempfängem (etwa in Fign. 3a bis 4a die Knoten #1; #3; #6) berücksichtigt sein, bei denen vorgesehen ist, dass sie (regelmäßig) sendend über den Kommunikationsbus kommunizieren.

Fig. 6 zeigt eine tabellarische Aufstellung eines Effekts einer Nutzung individuell abgestimmter Sendesignalstärken durch die Sendeempfänger des drahtgebundenen Kommunikationssystems. Wie zuvor geschrieben können die Signalspannung der Empfangssignale der einzelnen Sender an einem Empfangs-Knoten möglichst gleich groß sein. Dies kann durch die Einführung von Verstärkungsfaktoren TX-gain (Sende-Verstärkung) für die Sender erreicht werden, die in der ersten Spalte gezeigt sind. Hier wurden, wie in der ersten Spalte gezeigt ist, unterschiedliche Sende-Verstärkungsfaktoren ermittelt. Für die äußeren Sendeempfänger # 1 und #6 (erste und sechste Zeile mit Nutzwerten) wurde ein Sende-Verstärkungsfaktor von 1 ermittelt, für die Sendeempfänger #2 und #5 wurde ein Sende- Verstärkungsfaktor von 0,65 ermittelt, und für die inneren Sendeempfänger #3 und #4 wurde ein Sende-Verstärkungsfaktor von 0,4 ermittelt. Dies resultiert in einem Verhältnis (in Fig. 6 „Faktor“ genannt) von 4,1 für die äußeren Sendeempfänger #1 und #6, von 3,98 für die Sendeempfänger #2 und #5, und in einem Verhältnis von 1,63 für die Sendeempfänger #3 und #4. Das Verhältnis, das in der letzten Zeile gezeigt ist (Summe RX) berechnet sich aus dem Maximum und dem Minimum der Spalte (die fett markiert sind), ausgenommen die NEXT-Werte, und sollte reduziert werden oder ein Minimum annehmen.

Ausgehend von den ermittelten Sendesignalstärken können nun die Empfängerverstärkungen eingestellt werden. Dies kann sich beispielsweise aus der Summe der Empfangssignalstärken der potenziell gleichzeitig an einem Sendeempfänger ankommenden Empfangssignale ergeben, die für das Beispiel der Fign. 3a bis 4b in der vorletzten Zeile von Fig. 6 gezeigt ist. Die Summe der Empfangssignalstärken (Empfangssignalspannungen) sollen den AD-Wandler des Empfängers voll aussteuem. Dies kann durch Einstellung einer analogen Verstärkerschaltung des jeweiligen Empfängers geschehen. So kann das Verfahren von Fig. 5 ferner ein Ermitteln 54, für jeden Sendeempfänger, einer Summe von Empfangssignalstärken von Sendesignalen anderer Sendeempfänger basierend auf den angepassten Sendesignalstärken, und Einstellen 56 einer Empfangsverstärkung (etwa eines Verstärkungsfaktors (auch engl. gain) einer analogen Verstärkerschaltung der Empfangskomponente) der Sendeempfänger basierend auf der jeweiligen Summe von Empfangssignalstärken umfassen. Entsprechend kann eine Empfangsverstärkung der Sendeempfänger basierend auf einer Summe von Empfangssignalstärken an dem jeweiligen Sendeempfänger eingestellt sein. Wie in der Einführung zu Fig. 1b geschrieben wurde, ist das vorgestellte Konzept insbesondere in Verbindung mit Frequenzmultiplexverfahren nutzbar. Aus der Anzahl der verwendeten Frequenzbänder, etwa der Sub-Bänder SI, S2 und S3, ergibt sich dabei die zu erwartende maximale gleichzeitige Empfangssignalstärke (die sich aus mehreren Empfangssignalen zusammensetzen kann). So können im Beispiel der Fign. 3a bis 3c etwa die Knoten #1, #3 und #6 gleichzeitig senden, woraus sich ergibt, dass die Summe der Empfangssignalstärken aus den Empfangssignalstärken der Empfangssignale dieser Sendeempfänger ergibt. Somit können in dem Beispiel von Fig. 3a bis 4a die 3 schwächsten Empfangssignale noch ignoriert werden, da es nur 3 Sender (Sub-Bänder) gibt. Entsprechend kann die Summe von Empfangssignalstärken basierend auf der Anzahl von gleichzeitig verwendeten Frequenzbändern gebildet werden. Werden beispielsweise n Frequenzbänder verwendet, so können die n größten Empfangssignalstärken aufsummiert werden. Weitere Einschränkungen können angewandt werden, wenn jeder Sendeempfänger nur in einem der Frequenzbänder sendend kommuniziert. So kann beispielsweise für jedes Frequenzband die höchste Empfangssignalstärke ausgewählt werden, und die Summe kann über die jeweils höchste Empfangssignalstärke gebildet werden. Ein solches Vorgehen ist beispielsweise dann anwendbar, wenn Filter für die einzelnen Frequenzbänder verwendet werden. Während diese bei reinem OFDMA nicht vorgesehen sind, können sie zusätzlich vorgesehen werden, wodurch dann eine UFMC (Universal Filtered Multi Carrier, universelles gefiltertes Mehr-Träger-Ver- fahren) -Kommunikation über das Kommunikationssystem durchgeführt wird.

Das vorliegende Konzept wurde in Bezug auf Fahrzeug-Kommunikationsbusse beschrieben, kann aber auch auf andere (drahtgebundene oder drahtlose) Kommunikationsbusse angepasst werden, etwa in der Automatisierungstechnik.

Die Aspekte und Merkmale, die im Zusammenhang mit einem bestimmten der vorherigen Beispiele beschrieben sind, können auch mit einem oder mehreren der weiteren Beispiele kombiniert werden, um ein identisches oder ähnliches Merkmal dieses weiteren Beispiels zu ersetzen oder um das Merkmal in das weitere Beispiel zusätzlich einzuführen.

Beispiele können weiterhin ein (Computer-)Programm mit einem Programmcode zum Ausführen eines oder mehrerer der obigen Verfahren sein oder sich darauf beziehen, wenn das Programm auf einem Computer, einem Prozessor oder einer sonstigen programmierbaren Hardwarekomponente ausgeführt wird. Schritte, Operationen oder Prozesse von verschiedenen der oben beschriebenen Verfahren können also auch durch programmierte Computer, Prozessoren oder sonstige programmierbare Hardwarekomponenten ausgeführt werden. Beispiele können auch Programmspeichervorrichtungen, z.B. Digitaldatenspeichermedien, abdecken, die maschinen-, prozessor- oder computerlesbar sind und maschinenausführbare, prozessorausführbare oder computerausführbare Programme und Anweisungen codieren beziehungsweise enthalten. Die Programmspeichervorrichtungen können z.B. Digitalspeicher, magnetische Speichermedien wie beispielsweise Magnetplatten und Magnetbänder, Festplattenlaufwerke oder optisch lesbare Digitaldatenspeichermedien umfassen oder sein. Weitere Beispiele können auch Computer, Prozessoren, Steuereinheiten, feld-programmierbare Logik-Arrays ((F)PLAs = (Field) Programmable Logic Arrays), feld-programmierbare Gate-Arrays ((F)PGA = (Field) Programmable Gate Arrays), Grafikprozessoren (GPU = Graphics Processor Unit), anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASIC = application-specific integrated circuit), integrierte Schaltungen (IC= Integrated Circuit) oder Ein-Chip-Systeme (SoC = System-on-a-Chip) abdecken, die zum Ausfuhren der Schritte der oben beschriebenen Verfahren programmiert sind.

Es versteht sich ferner, dass die Offenbarung mehrerer, in der Beschreibung oder den Ansprüchen offenbarter Schritte, Prozesse, Operationen oder Funktionen nicht als zwingend in der beschriebenen Reihenfolge befindlich ausgelegt werden soll, sofern dies nicht im Einzelfall explizit angegeben oder aus technischen Gründen zwingend erforderlich ist. Daher wird durch die vorhergehende Beschreibung die Durchführung von mehreren Schritten oder Funktionen nicht auf eine bestimmte Reihenfolge begrenzt. Ferner kann bei weiteren Beispielen ein einzelner Schritt, eine einzelne Funktion, ein einzelner Prozess oder eine einzelne Operation mehrere Teilschritte, -Funktionen, -prozesse oder -Operationen einschließen und/oder in dieselben aufgebrochen werden.

Wenn einige Aspekte in den vorhergehenden Abschnitten im Zusammenhang mit einer Vorrichtung oder einem System beschrieben wurden, sind diese Aspekte auch als eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens zu verstehen. Dabei kann beispielsweise ein Block, eine Vorrichtung oder ein funktionaler Aspekt der Vorrichtung oder des Systems einem Merkmal, etwa einem Verfahrensschritt, des entsprechenden Verfahrens entsprechen. Entsprechend dazu sind Aspekte, die im Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben werden, auch als eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks, eines entsprechenden Elements, einer Eigenschaft oder eines funktionalen Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung oder eines entsprechenden Systems zu verstehen.

Die folgenden Ansprüche werden hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann. Ferner ist zu beachten, dass - obwohl ein abhängiger Anspruch sich in den Ansprüchen auf eine bestimmte Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen bezieht - andere Beispiele auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen oder unabhängigen Anspruchs umfassen können. Solche Kombinationen werden hiermit explizit vorgeschlagen, sofern nicht im Einzelfall angegeben ist, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Ferner sollen auch Merkmale eines Anspruchs für jeden anderen unabhängigen Anspruch eingeschlossen sein, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt als abhängig von diesem anderen unabhängigen Anspruch definiert ist. Bezugszeichen

#l-#6 Knoten, Sendeempfänger

10 Kommunikationsbus 50 Ermitteln einer maximalen und minimalen Empfangssignalstärke

52 Anpassen von individuellen Sendesignalstärken von Sendeempfängem

54 Ermitteln einer Summe von Empfangssignalstärken

56 Einstellen einer Empfangsverstärkung der Sendeempfänger

100 Kommunikationssystem SI, S2, S3 Sub-Bänder

Claims

Patentansprüche Ein drahtgebundenes Kommunikationssystem ( 100), umfassend: eine Mehrzahl von Sendeempfängem (#1; #2; #3; #4; #5; #6), die über einen drahtgebundenen Kommunikationsbus (10) miteinander verbunden sind; wobei eine Sendesignalstärke der jeweiligen Sendeempfänger individuell so eingestellt ist, dass, an den jeweiligen Sendeempfängem, ein Verhältnis aus einer maximalen Empfangssignalstärke und einer minimalen Empfangssignalstärke von Sendesignalen anderer Sendeempfänger gegenüber anderen Sendesignalstärkenkonfigurationen reduziert ist. Das drahtgebundene Kommunikationssystem gemäß Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von Sendeempfängem ausgebildet sind, über eine Mehrzahl von Frequenzbändern (SI; S2; S3) miteinander zu kommunizieren, so dass entsprechend der Anzahl von verwendeten Frequenzbändern eine entsprechende Anzahl von Sendeempfängem gleichzeitig senden können. Das drahtgebundene Kommunikationssystem gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei eine Empfangsverstärkung der Sendeempfänger basierend auf einer Summe von Empfangssignalstärken an dem jeweiligen Sendeempfänger eingestellt ist. Das drahtgebundene Kommunikationssystem gemäß Anspruch 3, wobei die Mehrzahl von Sendeempfängem ausgebildet sind, über eine Mehrzahl von Frequenzbändern (SI; S2; S3) miteinander zu kommunizieren, so dass entsprechend der Anzahl von verwendeten Frequenzbändern eine entsprechende Anzahl von Sendeempfängem gleichzeitig senden können, wobei die Summe von Empfangssignalstärken basierend auf der Anzahl von verwendeten Frequenzbändern gebildet wird. Das drahtgebundene Kommunikationssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Mehrzahl von Sendeempfängem zumindest einen ersten Sendeempfänger und einen zweiten Sendeempfänger umfasst, wobei sich eine Sendesignalstärke des ersten Sendeempfängers von einer Sendesignalstärke des zweiten Sendeempfängers unterscheidet. Das drahtgebundene Kommunikationssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Sendesignalstärke der jeweiligen Sendeempfänger individuell so eingestellt ist, dass, an den jeweiligen Sendeempfängem, das Verhältnis aus der maximalen Empfangssignalstärke und der minimalen Empfangssignalstärke von Sendesignalen anderer Sendeempfänger insbesondere gegenüber einer Sendesignalstärkenkonfiguration, in der jeder Sendeempfänger die gleiche Sendesignalstärke verwendet, reduziert ist. Das drahtgebundene Kommunikationssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei bei der Ermittlung der Empfangssignalstärken Sendesignale von Sendeempfängem (#1; #3; #6) berücksichtigt sind, bei denen vorgesehen ist, dass sie sendend über den Kommunikationsbus kommunizieren. Das drahtgebundene Kommunikationssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Sendesignalstärken und/oder eine jeweilige Empfangsverstärkung der Sendeempfänger durch das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11 eingestellt sind. Ein Verfahren zum Ermitteln einer Sendesignalstärke einer Mehrzahl von Sendeempfängem, die über einen drahtgebundenen Kommunikationsbus miteinander verbunden sind, das Verfahren umfassend:

Ermitteln (50), für jeden Sendempfänger, einer maximalen Empfangssignalstärke und einer minimalen Empfangssignalstärke von Sendesignalen anderer Sendeempfänger basierend auf einer vorgegebenen Sendesignalstärkenkonfiguration; und

Anpassen (52) der individuellen Sendesignalstärken der Sendeempfänger so, dass ein Verhältnis aus der maximalen Empfangssignalstärke und der minimalen Empfangssignalstärke von Sendesignalen anderer Sendeempfänger gegenüber anderen Sendesignalstärkenkonfigurationen reduziert wird. Das Verfahren gemäß Anspruch 9, ferner umfassend Ermitteln (54), für jeden Sendeempfänger, einer Summe von Empfangssignalstärken von Sendesignalen anderer Sendeempfänge basierend auf den angepassten Sendesignalstärken, und Einstellen (56) einer Empfangsverstärkung der Sendeempfänger basierend auf der jeweiligen Summe von Empfangssignalstärken. Das Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei vorgesehen ist, dass die Mehrzahl von Sendeempfänger über eine Mehrzahl von Frequenzbändern (SI; S2; S3) miteinander kommunizieren, so dass entsprechend der Anzahl von verwendeten Frequenzbändern eine entsprechende Anzahl von Sendeempfängem gleichzeitig senden können, wobei die Summe von Empfangssignalstärken basierend auf der Anzahl von verwendeten Frequenzbändern gebildet wird. Programm mit einem Programmcode zum Durchfuhren des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, wenn der Programmcode auf einem Computer, einem Prozessor, einem Kontrollmodul oder einer programmierbaren Hardwarekomponente ausgefuhrt wird.