CN103477597A - 在应用环境传感器系统的测量结果的情况下为车辆和其他通信参与者之间的无线通信时进行自适应的信道评估的方法 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种用于为在机动车和另一个通信参与者之间的无线通信时进行信道评估的可能性，其中，在信道评估时要一起使用环境传感器系统的结果。这应由此实现，即，借助环境传感器系统识别在机动车附近的无线通信的传播特性并且对其进行分类，其中，基于对传播特性的分类来调整信道评估。

Description

在应用环境传感器系统的测量结果的情况下为车辆和其他通信参与者之间的无线通信时进行自适应的信道评估的方法

技术领域

本发明涉及一种用于为在机动车和另一个通信参与者之间的无线通信时进行信道评估的方法，该通信参与者可能是移动的或静态的通信参与者。在信道评估时要一起使用环境传感器系统的结果。

背景技术

在数字传输系统中，首先对传输的数据进行数字调制。这也称为符号映射（Symbol mapping）。然后在脉冲成形滤波器中生成时间连续的基带信号。在该信号能够通过真正的传输信道进行传输之前，例如借助正交调制器将基带信号转换为所谓的带通信号。

在接收器方面，接收信号通过相应的正交调制器转换回基带信号，其中在这次反转换以后可以连接特定的抗干扰机构。

传输信道是通过系统的物理通信特征确定的。其中，发送信号可以通过选择合适的传输及调制方法匹配于传输信道的特征，从而实现尽可能优化的传输。在接收器方面要进行所谓的信道评估，是为了能够通过传输信道平衡出现的扭曲的情况。为此经常在发送器中将参考信号加入数据流，接收器能够从中推导出关于信道传输功能的信息。从这些信息出发可以评估信道的传输功能。

在此，已知的信道评估法生成环境的模型，其中，迄今一般只使用来自通信本身的信息。然而，当通信参与者、例如机动车以高速运动，并且环境条件由此迅速变化时，这在与外界进行无线通信时是有问题的。这也导致无线通信或无线电通信的传播特征迅速变化。

作为与外界进行无线通信的系统，在机动车里已知了多种可能性。这些系统能够借助车辆对基础设施或车辆对车辆通信（C2X）来提高车辆安全性，移动性被优化并且用于商业用途。在这里首先能想到的通信技术有蜂窝通信系统，如GPRS，EDGE，UMTS，LTE，WiMax、符合IEEE802.11p标准的自动WLAN或钥匙无线电（Schlüsselfunk）（RKE-Remote KeylessEntry）。通过这些技术也可以实施网络连接或无线的驾驶许可。

由US 6，349，119 B1中已经公知一种用于信道评估的方法，其通过信道的几何模型估计出带有高准确性的发送器和接收器之间的信道的特征，通过使用基于模型的几何信息识别发送天线的位置，并且估计发送器和接收器之间的路径。几何信息在车辆上是通过摄像头采集的。

然而在这里存在一个问题，即，通过摄像头经常很难识别发送天线，并且必须进行耗费成本的图像处理，才能从捕捉的图像数据中实际地确定摄像头的位置。因此，这种方法成本很高并且计算强度大，而且恰恰在车辆高速行驶时经常不能得到令人满意的结果，因为天线位置的评估持续时间太长，并且发送器和接收器之间的相对位置直至确定发送器位置时已经再次发生了变化。

发明内容

因此，本发明的目的是提出一种用于信道评估的方法，其中为了信道评估简化了包括环境传感器系统的情况。

根据本发明，该目的通过一种具有权利要求1所述特征的方法来实现。在此提出，首先借助环境传感器系统识别机动车附近的无线通信的传播特性，并且对其进行分类，其中，在对传播特性进行分类的基础上来调整信道评估。

根据本发明对此同样满足的是，借助环境传感器系统获取机动车内的接收器的典型的环境条件，从中能够推导出传输信道的情况和传输信道中可能存在的干扰。这些信息通过分类得以统一，其然后实现对信道评估的适合地调整。因此，相比在US 6，349，118 B1中描述的实施方式，据此必须通过摄像头环境传感器系统对环境进行详细的评估，根据本发明也满足的是，检测对于无线通信传播重要的合适的环境特征，并且然后在信道评估时一起使用这些检测的特征。由此实现了一种用于改进信号评估的、简单的并且即使在高速下也能够迅速起作用的系统，凭借尽管是借助分类来概括的环境特征也能够实现显著改善在无线通信中的传输质量。

根据一种优选的实施方式这样提出，为了对传播特性进行分类，从多个预设的分类中选择一个类别。

优选将一个这样的来自分类的类别对应于特定的典型的传输模式。所以特别属于该预设的分类的是这些类别，如：城市、州县公路、高速公路、高楼之间的马路、丘陵、空地、隧道或类似地点。

根据本发明，在分类改变时，重新进行或者说重新开始信道评估，例如通过重置信道评估和重新得到所需的数据。根据一种优选的改进方案，可以将重新进行的信道评估限定在分类中的特定的过渡上，也就是说在分类的不同类别之间进行转换时，会随之出现在传输信道中的传输情况的显著变化。一个实例对此就是从空旷的乡村驶入楼面（Haeuserfronten）很高的城市中，在这些楼面上会反射传输信号并使其转向。

根据本发明，可以通过以下方式实现信号评估的调整，即，在对传播特性进行分类的基础上为信号评估选择模型，其中，由于物理状况不同，各种模型不同地适于各种分类。

作为补充或者作为代替，可以在对传播特性进行分类和/或环境传感器系统的其他信息的基础上，通过调整信道评估中的参数实现对信道评估的调整。由此能够在模型内通过将参数匹配于机动车的实际环境特征来达到信道评估的质量。

根据本发明，可以考虑将遗忘因数、反射强度、车速、环境和/或通信的衰减、屏蔽和/或其他特征作为参数。遗忘因数提供的是在环境变化时将过去的内容以什么速度被遗忘。所以当环境迅速变化时，通常迅速遗忘过去，而当变化不大时，通常缓慢遗忘过去。对此的一个标准也可以是车速。通过反射强度给出的是，例如反射在城市内的楼面上的无线电信号为何种强度，从而能够基于反射情况更好地检测干扰的情况。对于车辆的速度，合适的环境传感器系统可以是运动测量仪或转速表，对于场地特征的变化来说特别可以是摄像头和相应的图像识别法，并且对于环境的反射特性的测量来说可以是雷达、激光雷达和/或激光传感器。在测量反射特性时，前面描述的传感器可以发射信号，并且测量反射的速度和强度，从而估计出机动车附近的总反射特性，并且在调整信道评估时将其考虑在内。

衰减描述的是由于环境使无线电信号以何种程度减弱。这个信息首先能够由摄像头（针对例如雾、森林等等）和/或雷达传感器（经过它们的有效距离）得出。屏蔽的情况类似，其中，它会导致通信的有效距离的突然缩小。在转义中其涉及是指本地的、突然的剧烈衰减。

优选地通过环境传感器系统检测在机动车的运行方向上处于车辆前方的环境情况，因为这对于未来的接收质量至关重要。通过这种用于影响信道评估的方法，然后同样对检测到的环境在车辆在短期内驶过的范围内的传播特性方面进行分类。然而，根据情况也可以检测车辆周围的其他区域，例如当车辆倒车或想转换车道时，检测后方区域，或者当车辆想拐弯或者受到来自侧面的危险的威胁时，检测侧向区域。

在设计为短有效距离无线电的无线通信中，特别是在符合IEEE802.11/p-标准的自动WLAN中，提供了前述方法的一种根据本发明特别优选的应用方式。

根据一种优选的设计方案，在机动车的通信功能单元的计算单元中执行根据本发明的用于进行信道评估的方法，优选地在机动车的用于移动通信的功能单元内执行。

相应地，本发明也涉及机动车的功能单元，其具有用于无线通信的发送和接收装置、用于接收机动车的环境传感器系统的信息的在车辆通信网络上的接口和计算单元，其中，根据本发明，计算单元配置用于执行前述方法或者其中的部分内容。

同样能够通过本发明的计算机程序产品实现功能单元或任意计算单元的配置，该计算机程序产品用于对机动车和另一个通信参与者之间进行无线通信时执行信道评估并具有用于在计算机程序应用到计算机单元以后执行该计算机程序的程序代码工具，其中，程序工具设置用于在应用到计算单元中以后执行前述方法或其中的部分内容。

本发明的其他优点、特征和应用可能性也从以下对实施例和附图的描述中得出。其中，所有描述的和/或用图像表示的特征本身或任意的特征组合形成本发明的对象，其同样不取决于它们在权利要求中的总结内容或对其的引用。

附图说明

唯一的图1示出根据本发明的方法的流程图，该方法也可以实施到机动车的功能单元的计算单元内，或者可以通过计算机程序产品的程序代码工具在计算单元中实施。

具体实施方式

在机动车和另一个通信参与者，其可以是静态的或者也可以是移动的通信参与者，之间的无线通信中通常的信道评估的框架内，首先随环境传感器系统的检测开始。为此对机动车的环境传感器系统的信号进行评估。环境传感器系统可以简单地例如是对准机动车的行驶方向的摄像头，利用该摄像头拍摄车辆环境的情况，并且借助图像识别系统大体上对可分类的特定环境进行识别。这例如意味着，图像处理系统迅速识别车辆是否处于空旷的环境中、受植物限制的环境（森林、灌木或类似物）中或是处于有建筑物的环境中，其中，在有建筑物的环境中还可以在没有大量消耗的情况下估计或计算出建筑物的高度。此外还可以应用雷达、激光雷达或激光传感器，它们促使车辆放出射线并且检测被反射的射线，以测试电磁波在车辆的周围环境中的传播。

然后就能够从利用环境传感器系统检测的信息中评价无线通信在机动车附近的传播特性，也就是说在无线通信的框架内进行交换的电磁波。在对传播特性识别或评价以后，紧接着对传播特性进行分类，其中，通过划分的不同类别将在无线通信的电磁波传播时的不同属性对应于特定的利用环境传感器系统识别的特征。

然而在本发明的一种优选的实施方式中具有意义的是，可以选择性地检查，从上一次对传播特性进行分类开始，分类是否已经发生了变化。如果确实如此，也取决于从特定的第一类别到特定的第二类别的过渡，有意义的是重设整个信道评估，以便使信道评估匹配于变化的环境条件。

只要分类已经发生了变化，那么就为信道评估选择一种新的、适合于变化了的分类的模型，其中，该模型取决于分类。否则就继续使用相同的模型。

紧接着可以依据分类和/或其他来自环境传感器系统的信息特征用于信道评估的参数。此时也可以识别具有多路径传播方式的对象，并且在信道评估的模型参数中考虑进去。

在选择好用于信道评估的模型可能以及用于该模型的参数以后，就进行信道评估，这意味着使在无线通信中的接收最佳化。在进行信道评估以后，环境传感器系统的检测再次开始，以发现车辆周围可能发生的变化。

其中，根据本发明可以在进行上一次信道评估和通过环境传感器系统的检测重新开始流程之间预设一次休息。

前述通信评估特别是在短距离无线电中有意义，如符合IEEE802.11/p标准的自动WALN，从而实现接收性能的提高。相反地，如果无线通信的有效距离明显大于环境传感器系统的有效距离，就不能收到大的改良效果。

本发明特别是基于以下内容，即，识别无线通信在机动车周围的传播特性，并且以简单的方式进行分类，从而在这种分类的基础上改良信道评估或接收效果。

Claims (11)

1.用于为在机动车和另一个通信参与者之间的无线通信时进行信道评估的方法，其中，在所述信道评估时要一起使用环境传感器系统的结果，其特征在于，借助所述环境传感器系统识别所述机动车附近的所述无线通信的传播特性，并且对所述传播特性进行分类，其中，在对所述传播特性进行所述分类的基础上来调整所述信道评估。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了对所述传播特性进行所述分类，从多个预先给定的分类中选出一个类别。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述分类改变时重新开始所述信道评估。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在对所述传播特性进行所述分类的基础上为所述信道评估选择模型。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在对所述传播特性进行所述分类和/或所述环境传感器系统的信息的基础上调整所述信道评估的参数。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述参数是遗忘因子、反射强度、衰减、屏蔽和/或车速。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述环境传感器系统至少检测处于所述机动车的运动方向上的环境。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法在设计为短距离无线电的无线通信中使用。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述机动车的通信功能单元的计算单元中执行用于进行所述信道评估的所述方法。

10.一种机动车的功能单元，具有用于无线通信的发送和接收装置、在车辆通信网络上的用于接收机动车的环境传感器系统的信息的接口和计算单元，其特征在于，所述计算单元配置用于执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法。

11.一种用于执行在机动车和另一个通信参与者之间的无线通信时的信道评估的计算机程序产品，具有用于在将计算机程序安装到计算单元中后运行所述计算机程序的程序代码工具，其特征在于，所述程序工具设置用于在安装到所述计算单元中以后执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法。

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