用于发射接收单元的补偿模块、无线电系统以及用于运行该补偿模块和无线电系统的方法

摘要

一种补偿模块(100)，其能够借助天线线缆(24)与发射接收单元(200)连接，所述补偿模块具有：有用信号输入端(31)，其用于将发射频带(FB1)的通过发射接收单元(200)在输出侧提供的发射功率(SL)馈入到所述补偿模块(100)中作为输入发射功率(ESL)；发射放大器(9)，其用于将所馈入的输入发射功率(ESL)放大到输出发射功率(ASL)；有用信号输出端(32)，其用于将所述发射频带(FB1)的输出发射功率(ASL)输出到天线(ANT)或者替代负载(13)，其中所述补偿模块(100)构造用于确定所述输出发射功率(ASL)并且由此产生特征值(K)，所述特征值代表所述输出发射功率(ASL)和/或输出发射功率(ASL)和发射功率(SL)之间的差，其中所述补偿模块(100)具有数据接口(33)，所述数据接口构造用于在运行中将所述特征值(K)通过所述天线线缆(24)传输到所述发射接收单元(200)。

说明书

技术领域

本发明涉及一种补偿模块，所述补偿模块确定用于借助天线线缆、例如同轴线缆与发射接收单元连接。本发明还涉及一种无线电系统，其具有补偿模块和发射接收单元，它们可以通过天线线缆彼此连接。本发明同样涉及一种用于运行具有补偿模块和发射接收单元的无线电系统的方法。

背景技术

基本上由现有技术已知确定用于借助天线线缆与发射接收单元连接的补偿模块。补偿模块例如可以是所谓的天线增益器(Antennen-Booster)，其放大通过发射接收单元在输出侧提供的发射功率。补偿模块具有有用信号输入端，所述有用信号输入端构造用于馈入通过发射接收单元提供的发射功率。因此，在有用信号输入端上可以施加或者提供用于补偿模块的有用信号。有用信号输入端尤其可以表示以下连接端：在所述连接端上施加或者提供有用信号。在发射频带中提供发射功率，例如在甚高频带(VHF-Band)中。通过发射接收单元在输出侧提供的发射功率在其馈入到天线中之前通常经受线路损耗。通过在发射接收单元和天线之间连接补偿模块可以补偿线路损耗。

为了补偿线路损耗，根据现有技术的补偿模块具有用于将所馈入的输入发射功率放大到输出发射功率的发射放大器，以及具有用于将输出发射功率输出到天线或者替代负载的有用信号输出端。在有用信号输出端上可以施加或者提供具有输出发射功率的有用信号。有用信号输出端尤其可以表示以下连接端：在所述连接端上施加或者提供具有输出发射功率的有用信号。有用信号输出端也可以表示多个连接端的总和，其中可以在所述连接端的每一个上施加或者提供具有输出发射功率的有用信号。因此，有用信号输出端可以包括天线连接端和等效负载连接端。可以设置至少一个开关单元，以便具有输出发射功率的有用信号或者提供给天线连接端或者提供给等效负载连接端。

无线电系统可以由补偿模块和发射接收单元构成，它们可以通过天线线缆彼此连接。由现有技术已知的发射接收单元具有基频带处理器、调谐器、发射放大器、接收放大器、TX/RX开关以及发射接收连接端。基频带处理器与调谐器连接，所述调谐器在其侧具有不仅至发射放大器的连接端而且至接收放大器的连接端。发射放大器和接收放大器通过在发射接收侧的TX/RX开关与一个共同的发射模块连接端可切换地连接，其中天线可以与所述共同的发射模块连接端连接。

用于运行补偿模块或者无线电系统的已知方法设置，将发射频带的通过发射接收单元在输出侧提供的发射功率馈入到补偿模块中作为输入发射功率并且通过补偿模块将发射频带的输出发射功率输出到天线。

发明内容

本发明所基于的任务在于，能够实现改进的无线电系统。

在此，本发明包括以下认识：存在的用于补偿上述线路损耗的无线电系统至今不令人满意。

在补偿模块方面所述任务通过以下解决：补偿模块构造用于确定输出发射功率并且由此产生特征值，所述特征值代表输出发射功率和/或输出发射功率和发射功率之间的差，其中补偿模块具有数据接口，所述数据接口构造用于在运行中使特征值通过天线线缆传输到发射接收单元。数据接口用于传输数据信号、尤其编码特征值的数据信号。数据信号可以从补偿模块传输到发射接收单元。替代地或附加地，数据信号可以从发射接收单元传输到补偿模块。因此，可以在数据接口上施加或者提供数据信号。数据接口尤其可以表示以下连接端：在所述连接端上施加或者提供数据信号。数据接口也可以称作数据连接端。

本发明基于以下认识：一方面通过产生代表输出发射功率和/或输出发射功率和发射功率之间的差的特征值而另一方面通过所述特征值到发射接收单元的传输来提供用于补偿通过天线线缆的线路损耗的最优前提条件。

可以根据特征值如此匹配发射接收单元在输出侧提供的发射功率，使得调节补偿模块的输出发射功率的所期望的水平。

因此，补偿模块尤其用于车辆/车辆通信(Car-to-Car，C2C)、车辆/道路通信(Car-to-Roadside，C2R)或者车辆/基础设施通信(Car-to-Infrastructure，C2I)，其要求输出发射功率的最大水平约33dBm(2瓦特)。

优选地，发射频带是在5.855GHz-5.925GHz范围中的DSRC频带(专用短程通信)，尤其根据ETSIEN302571、ETSIEN302663或者IEEE802.11p。

发射接收单元可以根据从补偿模块通过数据接口传输给发射接收单元的特征值来计算输入发射功率和在输出侧提供的发射功率之间的差、即线缆损耗。

现在，发射接收单元可以使其在输出侧提供的发射功率增大线缆损耗的值，以便如此在补偿模块上达到所期望的输出发射功率。如果在输出侧通过发射接收单元提供的发射功率为例如37dBm并且线路损耗为例如7dB，这在6米长的同轴线缆的情况下在约6GHz频率时是典型的，则通过有用信号输入端馈入到补偿模块中的发射功率为30dBm。在发射放大器的所假设的放大系数为1时，在有用信号输出端上也存在输出发射功率30dBm。相应地，补偿模块确定输出发射功率30dBm并由此求取要传输到发射接收单元的特征值。如果现在C2C要求典型的输出发射功率例如33dBm，则发射接收单元现在可以根据所传送的代表输出发射功率的特征值增大通过发射接收单元在输出侧提供的发射功率，在该示例中增大3dB。

同样可以设想的是，补偿模块构造用于确定输入发射功率和发射功率自身之间的差。为此，补偿模块例如可以将在工厂侧预调节的初始特征值通过数据接口传送到发射接收单元，随后发射接收单元在输出侧提供限定的发射功率水平。根据在有用信号输入端上实际存在的输出发射水平，补偿模块可以在发射放大器的放大系数已知时推断出在其输入端上所馈入的输入发射功率。现在，可以由所求取的输入发射功率和发射接收单元的根据在工厂侧存在的特征值调节的发射功率通过求差来计算通过同轴线缆的功率损耗。

在补偿模块的一种优选变型方案中，在位于发射频带以下的数据频带中实现特征值的传输。如果第二频带的最高频率小于第一频带的最低频率，则第二频带位于第一频带以下。如果例如对于发射频带使用5.855GHz-5.925GHz的范围，则适合的数据频带例如是在433.05MHz-434.79MHz范围中的ISM频带(工业、科学和医学频带)。但也可以设想其他的ISB频带、例如ISM-868MHz。一般而言，优选SubGHz中的数据频带。为了将特征值传输到发射接收单元，补偿模块有利地具有补偿模块侧的数据模块、尤其UART收发器(通用异步接收器发射器)。除特征值的传输以外，通过所述UART收发器例如也可以通过发射接收单元实现补偿模块的软件更新。

补偿模块可以构造用于测量输出发射功率并且尤其确定输出发射功率的功率水平作为特征值。替代地或附加地，特征值可以代表输入发射功率和发射功率之间的差。补偿模块可以有利地具有探测器，为了确定输出发射功率所述探测器与发射放大器连接。补偿模块可以具有微控制器，所述微控制器与探测器连接并且构造用于产生特征值。

在补偿模块的一种有利构型中，有用信号输入端和数据连接端(Datenschluss)通过一个共同的补偿模块连接端引导，优选借助多频带转接器(Multibandweiche)。有用信号输入端和数据连接端通过一个共同的补偿模块连接端引导可以意味着，在有用信号输入端上施加或者提供的信号、即有用信号以及在数据连接端上施加或者提供的信号、即数据信号通过所述共同的补偿模块连接端引导。这也可以意味着，不仅有用信号输入端而且数据连接端信号技术地与所述共同的补偿模块连接端连接。如此，可以通过同一天线线缆传输不仅由发射接收单元在输出侧提供的发射功率而且由补偿模块提供的特征值，所述天线线缆将补偿模块与发射接收单元连接。在这种情形中，有用信号输入端可以是多频带转接器的输出连接端。在这种情形中，数据连接端可以是多频带转接器的输出连接端。

在另一种有利构型中，补偿模块具有两个TX/RX开关以便在发射路径和接收路径之间进行切换。优选地，第一TX/RX开关优选连接在发射放大器的输入端前方并且连接在由补偿模块所包括的接收放大器的输出端后方。第二TX/RX开关可以连接在接收放大器的输入端前方并且连接在发射放大器的输出端后方。

当在第一TX/RX开关和发射放大器之间的发射路径中连接可以通过微控制器控制的第一衰减单元时，已经证实为有利。替代地或附加地，可以在第一TX/RX开关和接收放大器之间的接收路径中连接第二衰减单元，所述第二衰减单元可以通过微控制器控制。优选地，发射放大器具有增益0-30dB。相应的衰减单元可以具有衰减0-15dB。

优选地，补偿模块具有用于馈入控制信号的控制输入端，所述控制信号确定用于切换一个或多个TX/RX开关。在控制输入端上可以施加或者提供用于补偿模块的控制信号。控制输入端尤其可以表示以下连接端：在所述连接端上施加或者提供控制信号。通过这种方式方法，可以通过外部控制在补偿模块的发射运行和接收运行之间进行切换。第二TX/RX开关与和/或可以与外部天线或者与替代负载、例如50欧姆替代负载连接。天线和替代负载之间的第二TX/RX开关的切换优选通过借助控制信号的控制来实现。

为了最小化补偿模块和要连接的天线、例如机动车顶部天线之间的可能的线路损耗，补偿模块可以集成在机动车顶部天线的壳体中。

优选地，在控制频带中调制控制信号，所述控制频带位于数据频带以下。在433.05MHz-434.79MHz范围中的典型的数据频率带的情况下，控制频带例如可以位于下方MHz范围中。作为用于控制信号的调制方法可以使用FSK调制或者OOK调制。相应地，补偿模块可以具有FSK/OOK解调器，所述FSK/OOK解调器与TX/RX开关连接并且构造用于解调来自控制频带的控制信号。

有用信号输入端和控制输入端可以通过一个共同的补偿模块连接端来引导，优选借助多频带转接器。在这种情形中，控制输入端可以是多频带转接器的输出连接端。有用信号输入端和控制输入端通过一个共同的补偿模块连接端引导可以意味着，在有用信号输入端上施加或者提供的信号、即有用信号以及在控制输入端上施加或者提供的信号、即控制信号通过所述共同的补偿模块连接端引导。这也可以意味着，不仅有用信号输入端而且控制输入端信号技术地与所述共同的补偿模块连接端连接。已经证实为特别有利的是，通过一个共同的补偿模块连接端来引导有用信号输入端、控制输入端和数据连接端。因此，可以通过同一同轴线缆实现发射功率的馈入、发射运行和接收运行之间的切换以及特征值的传输，优选分别在不同频带的载频上。

为了示出补偿模块的简单的电流供给，已经证实为有利的是，补偿模块通过所述共同的补偿模块连接端远程馈电，优选借助直流电流。

如此与补偿模块的构造无关地，使得补偿模块构造用于确定输出发射功率并且由此产生特征值，所述特征值代表输出发射功率和/或输出发射功率和发射功率之间的差，其中补偿模块具有数据接口，所述数据接口构造用于向发射接收单元传输特征值，补偿模块可以具有用于校准补偿模块的输出发射功率和/或RSSI的温度传感器。通过这种方式方法可以实现仅仅在补偿模块中定位的温度补偿，即与发射接收单元无关的温度补偿。已经证实为有利的是，如此构造补偿模块，使得温度传感器与微控制器连接。

在无线电系统方面，所述任务通过上述补偿模块和发射接收单元来解决，所述发射接收单元可以通过天线线缆与补偿模块连接，其中发射接收单元构造用于从补偿模块接收特征值，所述特征值代表输出发射功率和/或输出发射功率和发射功率之间的差，其中发射接收单元还构造用于根据所传输的特征值来控制通过发射接收单元提供的发射功率的功率水平。

在一种有利构型中，发射接收单元具有发射接收侧的多频带转接器(发射多频带转接器)，所述多频带转接器与共同的发射模块连接端连接。优选地，所述多频带转接器构造用于不仅将发射频带的发射功率从发射接收侧的发射放大器传送到所述共同的发射模块连接端而且将发射频带的馈入到所述共同的发射模块连接端中的接收功率传送到发射接收侧的接收放大器。

由补偿模块提供的在数据频带上调制的特征值同样可以通过所述共同的发射模块连接端传输到发射接收单元中并且优选通过相同的发射接收侧的多频带转接器引导，如发射功率/接收功率那样。

已经证实为有利的是，发射接收单元装配有发射接收侧的数据模块，所述数据模块构造用于接收调制到数据频带上的特征值并且将其传送给在发射接收侧所包括的微控制器。优选地，发射接收侧的数据模块是用于补偿模块侧的数据模块的通信相对件。

作为补偿模块侧的解调器的对应，发射接收单元可以具有调制器、优选FSK或OOK调制器。调制器可以将通过基频带处理器提供的控制信号调制到控制频带的载频上，所述控制信号确定用于切换补偿模块侧的TX/RX开关。有利地，调制器通过发射接收侧的多频带转接器与共同的发射模块连接端连接，以便通过同一共同的发射模块连接端在发射接收单元和补偿模块之间传输发射功率、控制信号和特征值，优选分别在不同频带的载频上。

在一种优选构型中，发射接收单元除共同的发射模块连接端以外具有用于连接天线的附加的天线连接端。通过这种方式方法，可以在机动车上如此实现最优的发射/接收特性，使得不仅可以给发射接收单元而且给补偿模块分配自身的天线，其中所述天线优选彼此间隔开。

因此，无线电系统可以具有分配给发射接收单元的第一天线以及分配给补偿模块的第二天线。第一天线可以与发射接收单元的附加的天线连接端连接，而第二天线与补偿模块的有用信号输出端连接。

在所述方法方面，所述任务通过具有以下步骤的方法来解决：

-将发射频带的通过发射接收单元在输出侧提供的发射功率馈入到补偿模块中作为输入发射功率；

-通过补偿模块将发射频带的输出发射功率输出到天线或者替代负载上；

-通过补偿模块确定输出发射功率并且由此通过补偿模块产生特征值，其中所述特征值代表输出发射功率和/或输出发射功率和发射功率之间的差；

-通过补偿模块的数据接口将特征值从补偿模块传输到发射接收单元；

-根据所传输的特征值来控制通过发射接收单元在输出侧提供的发射功率的功率水平。

根据本发明的方法可以通过一个或多个另外的步骤有利地构型。

因此，可以将存储在补偿模块中的初始特征值传输给发射接收单元，所述初始特征值相应于预限定的要通过发射接收单元提供的发射功率。为了产生所限定的通过发射接收单元提供的发射功率，发射接收单元的基频带处理器可以输出限定的导频音(Pilotton)。

根据本发明的方法可以具有以下方法步骤：所述方法步骤相应于在补偿模块/无线电系统方面所阐述的装置特征，反之亦然。因此，如果例如在补偿模块方面实施，所述补偿模块具有数据接口，所述数据接口构造用于向发射接收单元传输特征值，则同样公开以下方法步骤：将特征值从补偿模块通过补偿模块的数据接口传输到发射接收单元。

附图说明

现在，随后根据附图描述本发明的实施例。本发明其他优点、特征和细节由优选实施例以及根据附图的以下描述得出。附图示出：

图1：无线电系统的一种优选实施方式的示意图，所述无线电系统具有发射接收单元和补偿模块，它们通过天线线缆彼此连接；

图2：用于运行无线电系统的方法的一种优选实施方式的示意图。

具体实施方式

图1中的无线电系统300具有补偿模块100，所述补偿模块通过天线线缆24与发射接收单元200连接，所述天线线缆在此构造为同轴线缆。天线线缆24在补偿模块100的侧上与共同的补偿模块连接端35连接，所述补偿模块连接端在此构造为同轴连接端。在发射接收单元200的侧上，天线线缆24与发射接收单元200的共同的发射接收连接端51连接。在长度6米时，在此构造为同轴线缆的天线线缆24在频率6GHz时具有直至7dB的损耗。

补偿模块100具有有用信号输入端31，其确定用于馈入通过发射接收单元200提供的发射功率SL。在此，在发射频带FB1中提供通过发射接收单元200提供的发射功率SL，所述发射频带相应于标准ETSIEN302571，具有频率5.855GHz至5.925GHz。

补偿模块100还具有数据接口33和控制输入端37。在此，有用信号输入端31、数据接口33和控制输入端37通过共同的补偿模块连接端35通过一个共同的多频带转接器2引导出。同样连接到多频带转接器2上的是电流供给单元1，所述电流供给单元在此借助直流电流供给补偿模块100。

补偿模块还具有第一TX/RX开关4、第一衰减单元5、第二衰减单元6、微控制器7、解调器8、发射放大器9、接收放大器10、温度传感器11以及第二TX/RX开关12。补偿模块100同样具有探测器14，所述探测器构造用于确定发射放大器9的输出功率并且与发射放大器9连接。两个TX/RX开关4、12构造用于在发射路径TP和接收路径RP之间进行切换。第一TX/RX开关4连接在发射放大器9的输入端前方并且连接在接收放大器10的输出端后方。第二TX/RX开关12连接在接收放大器10的输入端前方并且连接在发射放大器9的输出端后方。在第一TX/RX开关4和发射放大器9之间的发射路径TP中连接第一衰减单元5。在第一TX/RX开关4和接收放大器10之间连接第二衰减单元5。在此，第一衰减单元5和第二衰减单元6构造为数字衰减单元。第一衰减单元5与微控制器7连接并且可以通过所述微控制器控制，同样地第二衰减单元6与微控制器7连接并且可以通过所述微控制器控制。

因此，发射路径TP通过TX/RX开关4、第一衰减单元5、发射放大器9以及第二TX/RX开关12的链构成。接收路径RP通过第二TX/RX开关12、接收放大器10、第二衰减单元6、第一TX/RX开关4的链构成。如已经提及的那样，通过所述共同的多频带转接器2引导有用信号输入端31、控制输入端37和数据接口33，现在结合布置在发射接收单元200中的发射多频带转接器23阐述所述多频带转接器的功能。

然而首先更详细地针对发射接收单元200。图1中的发射接收单元200具有基频带处理器15、RF调谐器16、微控制器17、发射放大器18、接收放大器19、TX/RX开关22、数据模块20、调制器21以及发射频带多转接器23。基频带处理器15与RF调谐器连接，所述RF调谐器又通过发射放大器18或者接收放大器19与发射接收侧的TX/RX开关22连接。同样，基频带处理器15通过微控制器17与数据模块20连接，所述数据模块又与发射多频带转接器13通信连接。在此，数据模块20和多频带转接器23之间的通信连接是双向连接。此外，基频带处理器15与调制器21连接，所述调制器在此构造为FSK调制器并且在其则又具有与发射多频带转接器23的连接。也与发射多频带转接器23连接的是发射接收侧的电流供给单元1’，所述电流供给单元在此构造为直流电流供给。

如有需要，通过TX/RX开关22将通过发射放大器18产生的发射功率SL馈入到发射侧的发射多频带转接器2中。同样馈入到多频带转接器23中的是调制器21的控制信号和数据模块20的数据信号以及通过电流供给单元1’的直流电流。因此，在发射多频带转接器23中以发射功率形式的有用信号、数据信号、控制信号以及电流供给如此综合，使得它们可以通过共同的发射模块连接端51从发射接收单元引导出，所述发射模块连接端在此构造为同轴连接端。

在此，在发射频带FB1中提供发射功率，所述发射频带包括有用信号的载频约6GHz。发射侧的数据模块20的数据在数据频带FB2中传输，其中数据频带FB2位于发射频带FB1以下并且包括频率868MHz。在控制频带FB3中调制又由发射侧的调制器21输出的控制信号，所述控制频带在此为载频60MHz，其中控制频带FB3位于数据频带FB2以下。

因此，通过将补偿模块100与发射接收单元200连接的天线线缆24共同传输不仅发射频带FB1中的发射功率SL、数据频带FB2中的具有特征值K的数据流、在控制频带FB3中调制的控制信号以及远程馈电意义上的直流电流。在补偿模块100的侧上，所述四个共同传输的分量通过补偿模块侧的多频带转接器2分离。

以下详细阐述通过控制输入端37引导的控制信号的功能。控制信号通过控制输入端37作为FSK调制的信号到达补偿模块100中并且确定用于通过调制器8解调并且如此切换两个TX/RX开关4、12，使得它们或者接通发射路径TP或者接通接收路径RP。

以下更详细地描述用于运行无线电系统的方法，所述无线电系统用于补偿线缆损耗。

在第一步骤中，将在工厂侧存储在微控制器7中的相应于发射功率SL的初始特征值SK从微控制器传送给补偿数据模块3。在补偿数据模块3中，假设的特征值SK调制到位于数据频带FB2中的载波信号上并且传输给发射接收单元200。根据在工厂侧存储在微控制器7中的所述特征值SK，通过发射接收单元输出限定的发射功率SL，例如具有水平30dBm。根据在工厂侧预调节的特征值SK通过发射接收单元200输出的发射功率值作为所述值同样存储在补偿模块100的微控制器7中。换言之，微控制器7因此知道，发射接收单元200根据在工厂侧存储的特征值SK提供何种发射功率。在下一个步骤中，补偿模块100通过替代负载13测量输出发射功率ASL，所述替代负载为此目的连接到TX/RX开关12的输出端上。对于所述测量预给定发射放大器9的恒定的放大系数。可以由通过替代负载13测量的发射功率和实际通过发射接收单元200输出的发射功率的差通过求差来确定通过天线线缆24的损耗。所述求差一方面可以在补偿模块100中实现，替代地或附加地也可以在发射接收单元200中实现。在下一个步骤中，现在已知通过天线线缆24的发射功率损耗，发射接收单元输出如此高的发射功率水平，使得所述发射功率水平减小了线缆损耗相应于在补偿模块的天线上所期望的发射功率水平。在另一个步骤中，补偿模块现在可以重新测量所输出的输出发射功率并且由此产生特征值K，所述特征值又在连续校准间隔的意义上传输给发射接收单元。

现在参照图2进一步描述用于运行无线电系统的方法。

在第一步骤S1中，将存储在补偿模块中的初始特征值传输给发射接收单元，所述初始特征值相应于预限定的要通过发射接收单元提供的发射功率。

在第二步骤S2中，将通过发射接收单元在输出侧提供的相应于初始特征值的发射功率馈入到补偿模块中作为输入发射功率。

在第三步骤S3中，通过补偿模块将发射频带的输出发射功率输出到替代负载上。

在第四步骤S4中，通过补偿模块测量输出发射功率的功率水平并且由此产生特征值，所述特征值代表输出发射功率和所提供的发射功率之间的差(线路损耗)。

在第五步骤S5中，将特征值从补偿模块传输到发射接收单元。

在第六步骤S6中，根据所传输的特征值来控制通过发射接收单元在输出侧提供的发射功率的功率水平。