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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf multifunktionale Fahrzeugantennenanordnungen und genauer gesagt auf Antennen, die LTE MIMO-fähig sind.
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HINTERGRUND
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Moderne Fahrzeuge umfassen mehrere Antennen, die eine Vielzahl von verschiedenen Signalen empfangen. Abgesehen von rundgesendeten Signalen, die durch eine AM/FM-Radioantenne empfangen werden, können Fahrzeuge auch mit einer oder mehreren anderen Antennen ausgestattet sein, die Signale eines globalen Navigationssatellitensystems (GNSS), Satellitenradiosignale und Zellularkommunikationssignale, nur um einige zu nennen, empfangen können. Das heißt, das Fahrzeug kann eine Antenne zum Empfangen von GPS-Signalen, eine Antenne zum Empfangen von Satellitenradiosignalen und eine Antenne, um Sprach-/Datenkommunikationen über Zellularkommunikationsprotokolle sowohl zu senden als auch zu empfangen, verwenden. Zellulare Kommunikationen werden zunehmend unter Verwendung eines durch das 3rd Generation Partnership Project (3GPP) entwickelte und definierte 4G Long-Term Evolution-Protokoll (4G LTE-Protokoll) ausgeführt, das Multiple-Input Multiple-Output-Antennen (MIMO-Antennen) verwendet. Der Empfang und/oder die Übertragung von Signalen über MIMO-Antennen zusammen mit dem Empfang von Signalen über GNSS, Satellitenradio und/oder terrestrisches Radio unter Verwendung von verschiedenen Antennen an einer Stelle, wie beispielsweise an einem Fahrzeug, kann jedoch zu Interferenzproblemen führen. Es ist möglich, die Signalinterferenz zu minimieren, indem jede Antenne von einer anderen Antenne durch eine wesentliche Distanz getrennt wird. Das Positionieren einer Antenne entfernt von einer oder mehreren anderen Antennen kann jedoch aufgrund der zusätzlichen Material- und Einbaukosten hierfür zu einer teureren Realisierung führen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Gemäß einer Ausführungsform wird eine multifunktionale Fahrzeugantennenanordnung bereitgestellt, die eine primäre Multiple-Input Multiple-Output-Antennenkomponente (MIMO-Antennenkomponente); eine sekundäre MIMO-Antennenkomponente; und eine Antennenkomponente eines globalen Navigationssatellitensystems (GNSS) umfasst, wobei die GNSS-Antennenkomponente zwischen der primären MIMO-Antennenkomponente und der sekundären MIMO-Antennenkomponente angeordnet ist und näher an der sekundären MIMO-Antennenkomponente angeordnet ist.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird eine multifunktionale Fahrzeugantennenanordnung bereitgestellt, die eine primäre Multiple-Input Multiple-Output-Antennenkomponente (MIMO-Antennenkomponente); und eine sekundäre MIMO-Antennenkomponente umfasst, wobei die primäre MIMO-Antennenkomponente und die sekundäre MIMO-Antennenkomponente weniger als oder 180 Millimeter (mm) voneinander entfernt angeordnet sind.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Hierin nachfolgend werden in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen eine oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und wobei:
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1 ein Blockdiagramm ist, das eine Ausführungsform eines Kommunikationssystems zeigt, das die hierin offenbarte multifunktionale Fahrzeugantennenanordnung verwenden kann;
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2 eine beispielhafte Realisierung einer multifunktionalen Fahrzeugantennenanordnung ist; und
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3 eine weitere beispielhafte Realisierung einer multifunktionalen Fahrzeugantennenanordnung ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER DARGESTELLTEN AUSFÜHRUNGSFORM(EN)
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Die Multimodusfahrzeugantennenanordnung, die nachstehend beschrieben wird, umfasst eine primäre MIMO-Antennenkomponente und eine sekundäre MIMO-Komponente sowie eine GNSS-Antennenkomponente und optional Antennenkomponenten für Satelliten- und terrestrisches Radio. Die primäre und die sekundäre MIMO-Komponente, die GNSS-Antennenkomponente und die Komponenten für Satelliten-/terrestrisches Radio sind alle in naher Nähe zueinander angeordnet, eine Ausgestaltung, die herbeigeführt werden kann, indem diese Elemente innerhalb eines einzelnen Schutzgehäuses angeordnet werden.
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Herkömmlich verwendeten Realisierungen mehrerer MIMO-Antennenkomponenten eine räumliche Diversität, um sicherzustellen, dass jede MIMO-Antennenkomponente koexistieren konnte und die anderen MIMO-Antennenkomponenten nicht störte. Das heißt, das Anordnen jeder Antennenkomponente in einer vorbestimmten Distanz zu anderen Antennenkomponenten konnte eine Interferenz minimieren. Die vorbestimmte Distanz kann als Funktion der Frequenz des Signals beschrieben werden. Genauer gesagt kann ein Antennenkomponentenabstand typischerweise eine Distanz verlangen, die größer als die Hälfte der Wellenlänge der Frequenz ist, mit der die Antennenkomponenten übertragen/empfangen.
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In Bezug auf einen Fahrzeugeinbau kann jedoch das Anordnen von MIMO-Antennenkomponenten ausreichend weit voneinander entfernt auf solch eine Weise die Herstellung von Fahrzeugen verkomplizieren. Wenn beispielsweise die primäre MIMO-Antennenkomponente an dem Dach eines Fahrzeugs angeordnet wird, während die sekundäre MIMO-Antennenkomponente an der Heckklappe des Fahrzeugs angeordnet wird, benötigt jede Antennenkomponente möglicherweise eine Öffnung in dem Dach oder der Heckklappe, separate Kabel, die jede Antennenkomponente mit einer drahtlosen Einrichtung, wie beispielsweise einer Fahrzeugtelematikeinheit, verbinden, und Schutzgehäuse, um jede Antennenkomponente abzudecken. Ferner führen, da Signalfrequenz und Wellenlängenfrequenz indirekt proportional sind, Verringerungen der Frequenz zu einer erhöhten Wellenlänge, wodurch die erforderliche Distanz zum Realisieren einer räumlichen Diversität zwischen Antennenkomponenten und Vermeiden einer Interferenz erhöht wird.
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Bei einem Beispiel kann diese Distanz 46 Zentimeter (cm) (18 Inches (in)) oder mehr betragen. Zur Erklärung kann es hilfreich sein, in Betracht zu ziehen, dass das Bandbreitenspektrum, das durch LTE-Hardware verwendet wird (z. B. die Evolved Universal Terrestrial Radio Access-Betriebsbänder (E-UTRA-Betriebsbänder) in 3GPP TS 36.101), Frequenzen umfasst, die nur 699 Megahertz (MHz) umfassen können. Beispielsweise verwendet der drahtlose Träger Verizon EUTRA-Betriebsband Nummer 13, das in seinem Uplink-Abschnitt zwischen 777–787 MHz arbeitet und in seinem Downlink-Abschnitt zwischen 746–756 MHz arbeitet. Unter Verwendung der herkömmlichen Lösung der räumlichen Diversität beträgt die Hälfte der Wellenlänge eines 746 MHz-Signals 200,5 Millimeter (mm), was bedeuten kann, dass Antennenkomponenten weiter als diese Distanz voneinander entfernt angeordnet sein sollten. Wenn jedoch in Betracht gezogen wird, dass LTE-Hardware mit Frequenzen mit nur 698 MHz arbeiten kann, deren halbe Wellenlänge 215 mm beträgt, können bei einer Realisierung einer räumlichen Diversität die Antennenkomponenten noch weiter voneinander entfernt angeordnet werden. Dies wird bei Band Nummer 12 deutlich, das durch den drahtlosen Träger AT & T verwendet wird und einen Uplink-Abschnitt zwischen 698–716 MHz und einen Downlink-Abschnitt zwischen 728–46 MHz aufweist.
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Im Gegensatz dazu können eine primäre und eine sekundäre MIMO-Antennenkomponente als einzelne Multimodusfahrzeugantennenanordnung in naher Nähe zueinander angebracht werden. Bei einer Realisierung, die die primäre und die sekundäre MIMO-Antennenkomponente näher als 200 mm aneinander anordnet, kann die Anordnung die primäre MIMO-Antennenkomponente, die sekundäre MIMO-Antennenkomponente, die GNSS-Antennenkomponente, die Satellitenradioantennenkomponente und die Antennenkomponente für terrestrisches Radio umfassen. Diese Ausgestaltung kann realisiert werden, indem eine primäre und eine sekundäre MIMO-Antennenkomponente verwendet werden, die geometrisch geformte Feldmuster aufweisen, und indem die primäre MIMO-Antennenkomponente und die sekundäre MIMO-Antennenkomponente an entgegengesetzten Enden der Multimodusfahrzeugantennenanordnung angeordnet werden. Es ist auch möglich, die GNSS-Antennenkomponente am Nächsten an der sekundären MIMO-Antennenkomponente und/oder zwischen der sekundären MIMO-Antennenkomponente und der primären MIMO-Antennenkomponente anzuordnen. Dies ist hilfreich, da bei einigen Realisierungen weder die GNSS-Antennenkomponente noch die sekundäre MIMO-Antennenkomponente Signale überträgt – sie empfangen nur Signale. Die sekundäre MIMO-Antennenkomponente kann vor Interferenz abgeschirmt werden, die dadurch verursacht wird, dass die primäre MIMO-Antennenkomponente den Ort der GNSS-Antennenkomponente und optional der Satellitenradioantennenkomponente verwendet. Folglich ist es möglich, die primäre und sekundäre MIMO-Antennenkomponente zusammen mit der GNSS-Antennenkomponente und der Antennenkomponente für Satelliten-/terrestrisches Radio in einer kompakten Multimodusfahrzeugantennenanordnung zu umfassen. Allgemein gesprochen kann die Multimodusfahrzeugantennenanordnung als Einheit realisiert sein, die eine Länge von 180 mm, eine Breite von 80 mm und eine Höhe von 75 mm oder weniger aufweist.
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Bezug nehmend auf 1 ist eine Betriebsumgebung gezeigt, die ein Mobilfahrzeugkommunikationssystem 10 umfasst und die verwendet werden kann, um das hierin offenbarte Verfahren zu realisieren. Das Kommunikationssystem 10 umfasst allgemein ein Fahrzeug 12, ein oder mehrere drahtlose Trägersysteme 14, ein Bodenkommunikationsnetz 16, einen Computer 18 und ein Call Center 20. Es ist zu verstehen, dass das offenbarte Verfahren mit jeder Anzahl von verschiedenen Systemen verwendet werden kann und nicht speziell auf die hier gezeigte Betriebsumgebung beschränkt ist. Auch sind die Architektur, die Konstruktion, der Aufbau und der Betrieb des Systems 10 sowie seine einzelnen Komponenten in der Technik allgemein bekannt. Somit liefern die folgenden Absätze lediglich einen kurzen Überblick über solch ein Kommunikationssystem 10; andere Systeme, die hier nicht gezeigt sind, könnten jedoch auch das offenbarte Verfahren einsetzen.
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Das Fahrzeug 12 ist bei der dargestellten Ausführungsform als ein Personenkraftwagen gezeigt, es sei jedoch angemerkt, dass auch jedes andere Fahrzeug verwendet werden kann, das Motorräder, Lastwagen, Geländewagen (SUVs), Wohnmobile (RVs), Schiffe, Luftfahrzeuge etc. umfasst. Ein Teil der Fahrzeugelektronik 28 ist in 1 allgemein gezeigt und umfasst eine Telematikeinheit 30, ein Mikrofon 32, einen oder mehrere Druckknöpfe oder andere Steuereingabeeinrichtungen 34, ein Audiosystem 36, eine visuelle Anzeige 38 und ein GPS-Modul 40 sowie eine Anzahl von Fahrzeugsystemmodulen (VSMs) 42. Einige dieser Einrichtungen können direkt mit der Telematikeinheit verbunden sein, wie beispielsweise das Mikrofon 32 und der Druckknopf/die Druckknöpfe 34, wohingegen andere indirekt unter Verwendung einer oder mehrerer Netzverbindungen, wie beispielsweise eines Kommunikationsbusses 44 oder eines Unterhaltungsbusses 46, verbunden sind. Beispiele geeigneter Netzverbindungen umfassen ein Controller Area Network (CAN), einen Media Oriented System Transfer (MOST), ein Local Interconnection Network (LIN), ein Local Area Network (LAN) und andere geeignete Verbindungen, wie beispielsweise Ethernet oder andere, die den bekannten ISO-, SAE- und IEEE-Standards und -Spezifikationen entsprechen, nur um einige zu nennen.
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Die Telematikeinheit 30 kann eine OEM-Einrichtung (eingebettet) oder eine Nachrüsteinrichtung sein, die in dem Fahrzeug eingebaut ist und die eine drahtlose Sprach- und/oder Datenkommunikation über das drahtlose Trägersystem 14 und über einen drahtlosen Netzbetrieb ermöglicht. Dies ermöglicht dem Fahrzeug, mit dem Call Center 20, anderen telematikfähigen Fahrzeugen oder einer anderen Entität oder Einrichtung zu kommunizieren. Die Telematikeinheit verwendet vorzugsweise Funkübertragungen, um einen Kommunikationskanal (einen Sprachkanal und/oder einen Datenkanal) mit dem drahtlosen Trägersystem 14 herzustellen, sodass Sprach- und/oder Datenübertragungen über den Kanal gesendet und empfangen werden können. Durch Bereitstellen von sowohl einer Sprach- als auch einer Datenkommunikation ermöglicht die Telematikeinheit 30 dem Fahrzeug, eine Anzahl von verschiedenen Diensten anzubieten, die jene umfassen, die mit Navigation, Telefonie, Notfallunterstützung, Diagnose, Infotainment etc. in Beziehung stehen. Die Daten können entweder über eine Datenverbindung, wie beispielsweise über eine Paketdatenübertragung über einen Datenkanal, oder über einen Sprachkanal gesendet werden, wobei in der Technik bekannte Techniken verwendet werden. Für kombinierte Dienste, die sowohl eine Sprachkommunikation (z. B. mit einem menschlichen Berater oder einer Sprachausgabeeinheit an dem Call Center 20) als auch eine Datenkommunikation (z. B. um GPS-Ortsdaten oder Fahrzeugdiagnosedaten für das Call Center 20 bereitzustellen) umfassen, kann das System einen einzelnen Anruf über einen Sprachkanal verwenden und nach Bedarf zwischen einer Sprach- und einer Datenübertragung über den Sprachkanal umschalten, und dies kann unter Verwendung von Fachleuten bekannten Techniken erfolgen.
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Gemäß einer Ausführungsform verwendet die Telematikeinheit 30 eine zellulare Kommunikation gemäß GSM, CDMA oder einem beliebigen anderen Drahtloskommunikationsstandard und umfasst sie somit einen standardisierten zellularen Chipsatz 50 für Sprachübermittlungen wie Freisprechanrufe, ein Drahtlosmodem für eine Datenübertragung, eine elektronische Verarbeitungseinrichtung 52, eine oder mehrere digitale Speichereinrichtungen 54 und eine multifunktionale Fahrzeugantennenanordnung 56. Die multifunktionale Fahrzeugantennenanordnung 56 kann mehrere MIMO-Antennenkomponenten und eine oder mehrere andere Antennenkomponenten, wie beispielsweise eine GNSS-Antennenkomponente, eine Satellitenradioantennenkomponente oder eine Antennenkomponente für terrestrisches Radio, umfassen. Beispielsweise kann die multifunktionale Fahrzeugantennenanordnung 56 eine primäre MIMO-Antennenkomponente, eine sekundäre MIMO-Komponente, eine GNSS-Antennenkomponente, eine Satellitenradioantennenkomponente und eine Antennenkomponente für terrestrisches Radio umfassen. Bei einer anderen Realisierung könnte(n) bei der multifunktionalen Fahrzeugantennenanordnung 56 eine oder mehrere der oben erwähnten Antennenkomponenten weggelassen sein, wie beispielsweise die GNSS-Antennenkomponente, die Satellitenradioantennenkomponente oder die Antennenkomponente für terrestrisches Radio. Da sich die Zellulartechnologie weiterentwickelt, verwenden neuere Zellularstandards zunehmend MIMO-Antennenkomponenten. MIMO-Antennenkomponenten umfassen im Allgemeinen mehrere Antennen zum Empfangen und (optional) mehrere Antennen zum Übertragen von drahtlosen Signalen, die eine Information tragen. Die MIMO-Antennenkomponenten können allgemein zwei oder mehr Antennen umfassen, um drahtlose Informationssignale zu empfangen, zu senden oder sowohl zu senden als auch zu empfangen, wie es Fachleuten bekannt ist.
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Es sei angemerkt, dass das Modem entweder durch eine Software realisiert sein kann, die in der Telematikeinheit gespeichert ist und durch den Prozessor 52 ausgeführt wird, oder dass es eine separate Hardwarekomponente sein kann, die sich in der Telematikeinheit 30 oder außerhalb dieser befindet. Das Modem kann unter Verwendung jeder Anzahl von verschiedenen Standards oder Protokollen arbeiten, wie beispielsweise 4G Long-Term Evolution (LTE), LTE Advanced, EVDO, CDMA, GPRS und EDGE. Ein drahtloser Netzbetrieb zwischen dem Fahrzeug und anderen vernetzten Einrichtungen kann auch unter Verwendung der Telematikeinheit 30 ausgeführt werden. Zu diesem Zweck kann die Telematikeinheit 30 ausgestaltet sein, um gemäß einem oder mehreren drahtlosen Protokollen, wie beispielsweise einem beliebigen der IEEE 802.11-Protokolle, WiMAX oder Bluetooth, drahtlos zu kommunizieren. Bei einer Verwendung für eine paketvermittelte Datenkommunikation, wie beispielsweise TCP/IP, kann die Telematikeinheit mit einer statischen IP-Adresse konfiguriert sein oder kann sie aufgebaut sein, um automatisch eine zugeordnete IP-Adresse von einer anderen Einrichtung an dem Netzwerk, wie beispielsweise einem Router, oder von einem Netzadressenserver zu empfangen.
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Der Prozessor 52 kann jeder Typ von Einrichtung sein, der elektronische Anweisungen verarbeiten kann, und kann Mikroprozessoren, Mikrocontroller, Host-Prozessoren, Controller, Fahrzeugkommunikationsprozessoren und anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASICs) umfassen. Er kann ein dedizierter Prozessor sein, der nur für die Telematikeinheit 30 verwendet wird, oder er kann von anderen Fahrzeugsystemen gemeinsam genutzt werden. Der Prozessor 52 führt verschiedene Typen von digital gespeicherten Anweisungen aus, wie beispielsweise Software- oder Firmwareprogramme, die in dem Speicher 54 gespeichert sind und der Telematikeinheit ermöglichen, eine große Vielzahl von Diensten bereitzustellen. Beispielsweise kann der Prozessor 52 Programme ausführen oder Daten verarbeiten, um mindestens einen Teil des hierin erläuterten Verfahrens auszuführen.
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Die Telematikeinheit 30 kann verwendet werden, um einen vielseitigen Bereich von Fahrzeugdiensten bereitzustellen, die eine drahtlose Übermittlung zu und/oder von dem Fahrzeug umfassen. Solche Dienste umfassen: Turn-by-Turn-Anweisungen und andere navigationsbezogene Dienste, die in Verbindung mit dem GPS-basierten Fahrzeugnavigationsmodul 40 bereitgestellt werden; eine Airbag-Einsatzbenachrichtigung und andere Notfall- oder Pannenhilfedienste, die in Verbindung mit einem oder mehreren Kollisionssensorschnittstellenmodulen bereitgestellt werden, wie beispielsweise einem Karosseriesteuermodul (nicht gezeigt); eine Diagnoseberichterstattung unter Verwendung eines oder mehrerer Diagnosemodule; und Infotainment-bezogene Dienste, bei denen Musik, Webseiten, Filme, Fernsehprogramme, Videospiele und/oder andere Informationen durch ein Infotainment-Modul (nicht gezeigt) heruntergeladen werden und für eine sofortige oder spätere Wiedergabe gespeichert werden. Die oben aufgelisteten Dienste sind keineswegs eine vollständige Liste aller Fähigkeiten der Telematikeinheit 30, sondern sind lediglich eine Aufzählung einiger der Dienste, die die Telematikeinheit anbieten kann. Ferner sei angemerkt, dass mindestens einige der zuvor genannten Module in Form von Softwareanweisungen realisiert sein könnten, die innerhalb oder außerhalb der Telematikeinheit 30 gespeichert sind, dass sie Hardwarekomponenten sein könnten, die sich innerhalb oder außerhalb der Telematikeinheit 30 befinden, oder dass sie miteinander oder mit anderen Systemen, die sich in dem Fahrzeug befinden, integriert sein könnten und/oder von diesen gemeinsam genutzt werden könnten, nur um einige Möglichkeiten zu nennen. In dem Fall, dass die Module als VSMs 42 realisiert sind, die außerhalb der Telematikeinheit 30 angeordnet sind, könnten sie den Fahrzeugbus 44 verwenden, um Daten und Befehle mit der Telematikeinheit auszutauschen.
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Das GPS-Modul 40 empfängt Funksignale von einer Konstellation 60 von GNSS-Satelliten über eine GNSS-Antennenkomponente der Multimodusfahrzeugantennenanordnung 56. Das GPS-Modul 40 und die GNSS-Satelliten können eine Vielzahl von Standards, wie beispielsweise GPS, GLONASS, Galileo oder ein anderes ähnliches Satellitennavigationssystem, verwenden. Aus diesen Signalen kann das Modul 40 die Fahrzeugposition ermitteln, die verwendet wird, um dem Fahrer des Fahrzeugs Navigations- und andere positionsbezogene Dienste bereitzustellen. Eine Navigationsinformation kann an der Anzeige 38 (oder an einer anderen Anzeige innerhalb des Fahrzeugs) dargestellt werden oder kann verbal dargestellt werden, wie es bei einem Bereitstellen einer Turn-by-Turn-Navigation der Fall ist. Die Navigationsdienste können unter Verwendung eines dedizierten fahrzeuginternen Navigationsmoduls (das Teil des GPS-Moduls 40 sein kann) bereitgestellt werden, oder es können einige oder alle Navigationsdienste über die Telematikeinheit 30 ausgeführt werden, wobei die Positionsinformation zu Zwecken des Bereitstellens von Navigationskarten, Kartenanmerkungen (Punkte von Interesse, Restaurants etc.), Routenberechnungen und dergleichen für das Fahrzeug an einen entfernten Ort gesendet wird. Die Positionsinformation kann dem Call Center 20 oder einem anderen entfernten Computersystem, wie beispielsweise einem Computer 18, zu anderen Zwecken, wie beispielsweise einer Flottenverwaltung, bereitgestellt werden. Es können auch neue oder aktualisierte Kartendaten von dem Call Center 20 über die Telematikeinheit 30 auf das GPS-Modul 40 heruntergeladen werden.
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Abgesehen von dem Audiosystem 36 und dem GPS-Modul 40 kann das Fahrzeug 12 andere Fahrzeugsystemmodule (VSMs) 42 in Form von elektronischen Hardwarekomponenten umfassen, die an dem Fahrzeug angeordnet sind und typischerweise einen Eingang von einem oder mehreren Sensoren empfangen und den erfassten Eingang verwenden, um Diagnose-, Überwachungs-, Steuerungs-, Berichterstattungs- und/oder andere Funktionen durchzuführen. Jedes der VSMs 42 ist vorzugsweise durch den Kommunikationsbus 44 mit den anderen VSMs sowie mit der Telematikeinheit 30 verbunden und kann programmiert sein, um Fahrzeugsystem- und -teilsystemdiagnosetests auszuführen. Beispielsweise kann ein VSM 42 ein Motorsteuermodul (ECM) sein, das verschiedene Aspekte des Motorbetriebs steuert, wie beispielsweise Kraftstoffzündung und Zündzeitpunkt, kann ein anderes VSM 42 ein Antriebsstrangsteuermodul sein, das den Betrieb einer oder mehrerer Komponenten des Fahrzeugantriebsstrangs reguliert, und kann ein anderes VSM 42 ein Karosseriesteuermodul sein, das verschiedene elektrische Komponenten überwacht, die sich an dem Fahrzeug befinden, wie beispielsweise die Zentralverriegelung und die Scheinwerfer des Fahrzeugs. Gemäß einer Ausführungsform ist das Motorsteuermodul mit fahrzeugeigenen Diagnosemerkmalen (OBD-Merkmalen) ausgestattet, die eine Vielzahl von Echtzeitdaten bereitstellen, wie beispielsweise die, die von verschiedenen Sensoren einschließlich Fahrzeugemissionssensoren empfangen werden und eine standardisierte Reihe von Diagnosefehlercodes (DTCs) bereitstellen, die einem Ingenieur ermöglichen, Fehlfunktionen in dem Fahrzeug schnell zu identifizieren und zu beheben. Fachleute werden erkennen, dass die oben erwähnten VSMs nur Beispiele einiger der Module sind, die in dem Fahrzeug 12 verwendet werden können, da auch zahlreiche andere möglich sind.
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Die Fahrzeugelektronik 28 umfasst auch eine Anzahl von Fahrzeugbenutzerschnittstellen, die Fahrzeuginsassen ein Mittel zum Bereitstellen und/oder Empfangen einer Information bereitstellen und das Mikrofon 32, den Druckknopf/die Druckknöpfe 34, das Audiosystem 36 und die visuelle Anzeige 38 umfassen. Wie hierin verwendet umfasst der Begriff ”Fahrzeugbenutzerschnittstelle” breit jede geeignete Form von elektronischer Einrichtung, die sowohl Hardware- als auch Softwarekomponenten umfasst und sich an dem Fahrzeug befindet und einem Fahrzeugbenutzer ermöglicht, mit einer oder über eine Komponente des Fahrzeugs zu kommunizieren. Das Mikrofon 32 stellt einen Audioeingang für die Telematikeinheit bereit, um dem Fahrer oder einem anderen Insassen zu ermöglichen, Sprachbefehle bereitzustellen und über das drahtlose Trägersystem 14 Freisprechanrufe auszuführen. Zu diesem Zweck kann es mit einer fahrzeugeigenen automatisierten Sprachverarbeitungseinheit verbunden sein, die eine in der Technik bekannte Mensch-Maschine-Schnittstellentechnologie (HMI-Technologie) verwendet. Der Druckknopf/die Druckknöpfe 34 ermöglicht/ermöglichen eine manuelle Benutzereingabe in die Telematikeinheit 30, um drahtlose Telefonanrufe zu initiieren und andere Daten, eine Antwort oder einen Steuereingang bereitzustellen. Es können separate Druckknöpfe verwendet werden, um im Gegensatz zu regulären Dienstunterstützungsanrufen an das Call Center 20 Notrufe zu initiieren. Das Audiosystem 36 stellt einen Audioausgang für einen Fahrzeuginsassen bereit und kann ein dediziertes, unabhängiges System oder ein Teil des primären Fahrzeugaudiosystems sein. Gemäß der bestimmten hier gezeigten Ausführungsform ist das Audiosystem 36 funktional mit sowohl dem Fahrzeugbus 44 als auch dem Unterhaltungsbus 46 gekoppelt und kann es eine AM-, FM-, Satellitenradio-, CD-, DVD- und eine andere Multimediafunktionalität bereitstellen. Diese Funktionalität kann in Verbindung mit oder unabhängig von dem oben beschriebenen Infotainment-Modul bereitgestellt werden. Bei einer Realisierung kann AM/FM (z. B. terrestrisches Radio) über eine Antennenkomponente für terrestrisches Radio der Multimodusfahrzeugantennenanordnung 56 empfangen werden, wohingegen Satellitenradiorundsendungen über eine Satellitenradioantennenkomponente der Fahrzeugantennenanordnung 56 empfangen werden können. Die visuelle Anzeige 38 ist vorzugsweise eine Graphikanzeige, wie beispielsweise ein berührungsempfindlicher Bildschirm an dem Armaturenbrett, oder eine Head-Up-Anzeige, die an der Windschutzscheibe reflektiert wird, und kann verwendet werden, um eine Vielzahl von Eingabe- und Ausgabefunktionen bereitzustellen. Es können auch verschiedene andere Fahrzeugbenutzerschnittstellen verwendet werden, da die Schnittstellen von 1 nur ein Beispiel einer bestimmten Realisierung sind.
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Das drahtlose Trägersystem 14 ist vorzugsweise ein Mobiltelefonsystem, das mehrere Mobilfunktürme 70 (nur einer gezeigt), eine oder mehrere Mobilfunkvermittlungsstellen (MSCs) 72 sowie beliebige andere Netzkomponenten umfasst, die erforderlich sind, um das drahtlose Trägersystem 14 mit dem Bodennetz 16 zu verbinden. Jeder Mobilfunkturm 70 umfasst sendende und empfangende Antennen und eine Basisstation, wobei die Basisstationen von unterschiedlichen Mobilfunktürmen entweder direkt oder über ein Zwischengerät, wie beispielsweise einen Basisstations-Controller, mit der MSC 72 verbunden sind. Das Zellularsystem 14 kann jede geeignete Kommunikationstechnologie realisieren, die beispielsweise analoge Technologien, wie beispielsweise AMPS, oder die neueren digitalen Technologien, wie beispielsweise CDMA (z. B. CDMA2000) oder GSM/GPRS (4G LTE), umfasst. Fachleute werden erkennen, dass verschiedene Mobilfunkturm/Basisstation/MSC-Anordnungen möglich sind und mit dem drahtlosen System 14 verwendet werden könnten. Beispielsweise könnten die Basisstation und der Mobilfunkturm zusammen an dem gleichen Ort angeordnet sein, oder sie könnten entfernt voneinander angeordnet sein, könnte jede Basisstation für einen einzelnen Mobilfunkturm verantwortlich sein oder könnte eine einzelne Basisstation verschiedene Mobilfunktürme bedienen und könnten verschiedene Basisstationen mit einer einzelnen MSC gekoppelt sein, nur um einige der möglichen Anordnungen zu nennen.
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Abgesehen von einem Verwenden des drahtlosen Trägersystems 14 kann ein anderes drahtloses Trägersystem in Form einer Satellitenkommunikation verwendet werden, um eine unidirektionale oder bidirektionale Kommunikation mit dem Fahrzeug bereitzustellen. Dies kann unter Verwendung eines oder mehrerer Kommunikationssatelliten 62 und einer Uplink-Übertragungsstation 64 erfolgen. Eine unidirektionale Kommunikation kann beispielsweise Satellitenfunkdienste umfassen, bei denen Programminhalt (Nachrichten, Musik, etc.) durch die Übertragungsstation 64 empfangen wird, für ein Hochladen verpackt wird und dann an den Satelliten 62 gesendet wird, der die Programme an Teilnehmer ausstrahlt. Eine bidirektionale Kommunikation kann beispielsweise Satellitentelefoniedienste umfassen, die den Satelliten 62 verwenden, um Telefonverkehr zwischen dem Fahrzeug 12 und der Station 64 weiterzuleiten. Bei einer Verwendung kann diese Satellitentelefonie entweder zusätzlich zu dem drahtlosen Trägersystem 14 oder anstatt diesem verwendet werden.
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Das Bodennetz 16 kann ein herkömmliches bodenbasiertes Telekommunikationsnetz sein, das mit einem oder mehreren Festnetztelefonen verbunden ist und das drahtlose Trägersystem 14 mit dem Call Center 20 verbindet. Beispielsweise kann das Bodennetz 16 ein Fernsprechnetz (PSTN) umfassen, wie beispielsweise jenes, das verwendet wird, um eine Festnetztelefonie, paketvermittelte Datenkommunikationen und die Internet-Infrastruktur bereitzustellen. Ein oder mehrere Segmente des Bodennetzes 16 könnten durch die Verwendung eines standardisierten drahtgebundenen Netzes, eines Faser- oder anderen optischen Netzes, eines Kabelnetzes, von Hochspannungsleitungen, anderen drahtlosen Netzen, wie beispielsweise Wireless Local Area Networks (WLANs), oder Netzen, die einen drahtlosen Breitbandzugriff (BWA) bereitstellen, oder jeder Kombination hiervon realisiert sein. Ferner muss das Call Center 20 nicht über das Bodennetz 16 verbunden sein, sondern könnte es ein Drahtlostelefoniegerät umfassen, sodass es direkt mit einem drahtlosen Netz, wie beispielsweise dem drahtlosen Trägersystem 14, kommunizieren kann.
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Der Computer 18 kann einer einer Anzahl von Computern sein, auf die über ein privates oder öffentliches Netz, wie beispielsweise das Internet, zugegriffen werden kann. Jeder solche Computer 18 kann für einen oder mehrere Zwecke, wie beispielsweise einen Web-Server, verwendet werden, auf den durch das Fahrzeug über die Telematikeinheit 30 und den drahtlosen Träger 14 zugegriffen werden kann. Andere solche Computer 18, auf die zugegriffen werden kann, können beispielsweise umfassen: einen Computer einer Dienstzentrale, an dem Diagnoseinformationen und andere Fahrzeugdaten von dem Fahrzeug über die Telematikeinheit 30 hochgeladen werden können; einen Client-Computer, der durch den Fahrzeughalter oder einen anderen Teilnehmer zu Zwecken wie beispielsweise Zugreifen auf oder Empfangen von Fahrzeugdaten oder Einstellen oder Konfigurieren von Teilnehmervorlieben oder Steuern von Fahrzeugfunktionen verwendet wird; oder einen dritten Speicher, für den oder von dem Fahrzeugdaten oder andere Informationen geliefert werden, entweder durch Kommunizieren mit dem Fahrzeug 12 oder dem Call Center 20 oder beiden. Ein Computer 18 kann auch zum Bereitstellen einer Internet-Konnektivität, wie beispielsweise von DNS-Diensten, oder als ein Netzadressenserver, der DHCP oder ein anderes geeignetes Protokoll verwendet, um dem Fahrzeug 12 eine IP-Adresse zuzuordnen, verwendet werden.
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Das Call Center 20 ist entworfen, um der Fahrzeugelektronik 28 eine Anzahl von verschiedenen System-Backend-Funktionen bereitzustellen und umfasst gemäß der hier gezeigten beispielhaften Ausführungsform allgemein eine(n) oder mehrere Schalter 80, Server 82, Datenbanken 84, menschliche Berater 86 sowie ein automatisiertes Sprachausgabesystem (VRS) 88, die alle in der Technik bekannt sind. Diese verschiedenen Call Center-Komponenten sind vorzugsweise über ein drahtgebundenes oder drahtloses lokales Netz 90 miteinander gekoppelt. Der Schalter 80, der ein Telekommunikationsanlagenschalter (PBX) sein kann, leitet eingehende Signale derart weiter, dass Sprachübertragungen für gewöhnlich entweder durch ein normales Telefon an den menschlichen Berater 86 oder unter Verwendung von VoIP an das automatisierte Sprachausgabesystem 88 gesendet werden. Das Telefon des menschlichen Beraters kann auch VoIP verwenden, wie es durch die gestrichelte Linie in 1 gezeigt ist. VoIP und andere Datenkommunikationen über den Schalter 80 werden über ein Modem (nicht gezeigt) realisiert, das zwischen dem Schalter 80 und dem Netz 90 verbunden ist. Die Datenübertragungen werden über das Modem an den Server 82 und/oder die Datenbank 84 weitergeleitet. Die Datenbank 84 kann eine Kontoinformation, wie beispielsweise eine Teilnehmerauthentifizierungsinformation, Fahrzeugidentifikatoren, Profilaufzeichnungen, Verhaltensmuster und andere entsprechende Teilnehmerinformationen, speichern. Datenübertragungen können auch durch drahtlose Systeme, wie beispielsweise 802.11x, GPRS und dergleichen, ausgeführt werden. Obwohl die gezeigte Ausführungsform als in Verbindung mit einem mit Personal besetzten Call Center 20 unter Verwendung des menschlichen Beraters 86 verwendet beschrieben wurde, sei angemerkt, dass das Call Center stattdessen das VRS 88 als einen automatisierten Berater verwenden kann oder eine Kombination aus dem VRS 88 und dem menschlichen Berater 86 verwendet werden kann.
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Nun auf 2 Bezug nehmend ist eine beispielhafte Realisierung einer multifunktionalen MIMO-fähigen Fahrzeugantennenanordnung 56 gezeigt. Die Fahrzeugantennenanordnung 56 umfasst eine primäre MIMO-Komponente 210, eine sekundäre MIMO-Antennenkomponente 220 und eine GNSS-Antennenkomponente 230, die zwischen der primären MIMO-Komponente 210 und der sekundären MIMO-Komponente 220 angeordnet sein kann. Die Fahrzeugantennenanordnung 56 kann auch eine Satellitenradioantennenkomponente 240 sowie eine Antennenkomponente 250 für terrestrisches Radio umfassen. Jede der Antennenkomponenten 210–250 kann in einem wetterfesten Antennengehäuse 260 eingeschlossen sein und über eine am Dach anbringbare Antennenbasis 270, welche entweder Teil der Fahrzeugantennenanordnung 56 sein kann oder von dieser getragen werden kann, an dem Dach des Fahrzeugs 12 befestigt sein.
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Um mehrere MIMO-Antennenkomponenten in einem kompakten Raum zu umfassen, während auch die Interferenz minimiert wird, können die primäre MIMO-Antennenkomponente 210, die sekundäre MIMO-Antennenkomponente 220 oder beide Komponenten 210/220 ein geometrisch geformtes Verstärkungsmuster verwenden. Solch ein Verstärkungsmuster (auch als Formdiversität oder Musterdiversität bezeichnet) kann aus der Verwendung von geometrisch geformten Antennen bei der primären/sekundären MIMO-Antennenkomponente 210/220 resultieren. Beispielsweise kann die primäre MIMO-Antennenkomponente 210 bei einer Realisierung eine oder mehrere vertikal polarisierte Antennen verwenden, wohingegen die sekundäre MIMO-Antennenkomponente 220 eine oder mehrere horizontal polarisierte Antennen verwenden kann. Das Verwenden einer horizontal polarisierten Antenne in naher Nähe zu einer vertikal polarisierten Antenne kann die Interferenz minimieren, die zuvor aufgetreten ist, und die Anordnung von primären MIMO-Antennenkomponenten 210 in naher Nähe zu sekundären MIMO-Antennenkomponenten 220 ermöglichen. Und es wird in Betracht gezogen, dass die Fahrzeugantennenanordnung 56 – einschließlich des wetterfesten Gehäuses 260 – nicht länger als 180 mm, breiter als 80 mm und höher als 75 mm ist. Diese Realisierung kann eine primäre MIMO-Komponente und eine sekundäre MIMO-Komponente umfassen, was zu einer 2 × 2-MIMO-Antennenausgestaltung führt. Es ist jedoch möglich, diese Techniken unter Verwendung von zwei oder mehr primären Antennenkomponenten und zwei oder mehr sekundären Antennenkomponenten auf andere Realisierungen anzuwenden, was zu einer 4 × 4-, 8 × 8- oder einer anderen MIMO-Antennenausgestaltung führt.
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Ferner können die Komponenten der Fahrzeugantennenanordnung 56 gemäß einer bestimmten räumlichen Ausgestaltung, welche das Anordnen der primären MIMO-Antennenkomponente 210 und der sekundären MIMO-Komponente 220 soweit voneinander entfernt wie möglich, jedoch immer noch innerhalb der Fahrzeugantennenanordnung 56, umfasst, relativ zueinander positioniert werden. Zusammen mit dem Anordnen der primären Antennenkomponente 210 und der sekundären MIMO-Antennenkomponente 220 entfernt voneinander kann die GNSS-Antennenkomponente 230 sowohl zwischen den Komponenten 210 und 220 als auch am Nächsten an der sekundären MIMO-Antennenkomponente 220 positioniert werden. Bei einem Beispiel kann der Vorgang des Positionierens zwischen den Komponenten 210 und 220 das Verbinden der primären MIMO-Antennenkomponente 210 und der sekundären MIMO-Antennenkomponente 220 mit einer imaginären Linie und das Anordnen der GNSS-Antennenkomponente 230 entlang dieser imaginären Linie umfassen. Das Anordnen der GNSS-Antennenkomponente 230 zwischen der primären und der sekundären MIMO-Antennenkomponente 210/220 kann dazu dienen, die sekundäre MIMO-Antennenkomponente 220 von der Übertragung/dem Empfang der primären MIMO-Antennenkomponente 210 abzuschirmen. Bei dieser Realisierung wird in Betracht gezogen, dass die primäre MIMO-Antennenkomponente 210 nicht nur größer (z. B. physikalische Größe, Leistung etc.) als die sekundäre MIMO-Antennenkomponente 220 ist, sondern auch das Vermögen umfassen kann, drahtlose Signale zu übertragen und zu empfangen, wohingegen die sekundäre MIMO-Antennenkomponente 220 nur drahtlose Signale empfangen kann. Es ist auch möglich, die GNSS-Antennenkomponente 230 relativ zu der primären MIMO-Antennenkomponente 210 näher an der sekundären MIMO-Antennenkomponente 220 anzuordnen. Unter der Voraussetzung, dass sowohl die sekundäre MIMO-Antennenkomponente 220 als auch die GNSS-Antennenkomponente 230 lediglich drahtlose Signale empfangen, kann das Positionieren dieser nahe beieinander und von der primären MIMO-Antennenkomponente 210 entfernt das Vermögen der primären MIMO-Antennenkomponente 210 erhöhen, mit der sekundären MIMO-Antennenkomponente 220 innerhalb des Grundrisses des wetterfesten Gehäuses 260 und/oder der am Fahrzeugdach anbringbaren Antennenbasis 270 zu koexistieren. Diese Merkmale können der Fahrzeugantennenanordnung 56 helfen, die Interferenz zwischen verschiedenen Antennenkomponenten zu minimieren.
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Durch Aufnehmen der primären MIMO-Komponente 210, der sekundären MIMO-Antennenkomponente 220, der GNSS-Antennenkomponente 230, der Satellitenradioantennenkomponente 240 sowie einer Antennenkomponente 250 für terrestrisches Radio in dem wetterfesten Gehäuse 260 kann jede dieser Komponenten eine Information für das Fahrzeug 12 über ein einzelnes Kabel oder ein Kabelbündel (nicht gezeigt) an die Fahrzeugtelematikeinheit 30 und/oder den Fahrzeugbus 44, gezeigt in 1, übermitteln. Das wetterfeste Gehäuse 260 kann eine aerodynamische Form einnehmen, die der Form der Antennenkomponenten, die es unterbringt, folgt. Das Kabel (oder Kabelbündel) kann durch die am Fahrzeugdach anbringbare Antennenbasis 270 in das wetterfeste Gehäuse 260 führen, in dem das/die Kabel elektrisch an den entsprechenden Antennenkomponenten angebracht ist/sind.
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Nun auf 3 Bezug nehmend ist eine andere beispielhafte Realisierung einer multifunktionalen MIMO-fähigen Fahrzeugantennenanordnung 56 gezeigt. Die Fahrzeugantennenanordnung 56, die in 3 gezeigt ist, umfasst die gleichen Komponenten wie jene, die in 2 gezeigt sind. Bei dieser Realisierung können die sekundäre MIMO-Antennenkomponente 220 und die GNSS-Antennenkomponente jedoch elektrisch und/oder kommunikativ über einen Schalter 280, wie beispielsweise einen Diplexer, mit dem Fahrzeug 12 verbunden sein. Der Schalter 280 kann als physikalischer Schalter realisiert sein, der selektiv Übermittlungen von entweder der sekundären MIMO-Antennenkomponente 220 oder der GNSS-Antennenkomponente 230 an das Fahrzeug 12 weiterleitet, an dem sie durch die Fahrzeugtelematikeinheit 30 und/oder den Fahrzeugbus 44 empfangen werden können. Dieser Schalter 280 kann als Teil der Fahrzeugantennenanordnung 56 umfasst sein. Das Verwenden des Schalters 270 für bestimmte Dienste, wie beispielsweise GPS-Aufgaben und Aufgaben der sekundären MIMO-Antenne, kann die Anzahl an Kabeln minimieren, die als Teil eines Kabelbündels zum Verbinden der Fahrzeugantennenanordnung 56 mit dem Fahrzeug 12 verwendet werden. Wie in 3 gezeigt kann die Anzahl von Kabeln des Kabelbündels, allgemein bei 290 gezeigt, das verwendet wird, um die Fahrzeugantennenanordnung 56 kommunikativ mit dem Fahrzeug 12 zu verbinden, von fünf auf vier reduziert werden, wodurch die Materialkosten zum Realisieren der Fahrzeugantennenanordnung verringert werden.
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Es ist zu verstehen, dass das Vorstehende eine Beschreibung einer oder mehrerer Ausführungsformen der Erfindung ist. Die Erfindung ist nicht auf die hierin offenbarte(n) bestimmte(n) Ausführungsform(en) beschränkt, sondern ist lediglich durch die nachstehenden Ansprüche definiert. Ferner beziehen sich die in der vorangehenden Beschreibung enthaltenen Aussagen auf bestimmte Ausführungsformen und sollen sie nicht als Beschränkung des Schutzumfangs der Erfindung oder der Definition von Begriffen betrachtet werden, die in den Ansprüchen verwendet werden, außer, wenn ein Begriff oder eine Phrase oben ausdrücklich definiert ist. Verschiedene andere Ausführungsformen und verschiedene Änderungen und Abwandlungen der offenbarten Ausführungsform(en) werden für Fachleute ersichtlich. Alle anderen Ausführungsformen, Änderungen und Abwandlungen sollen innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche hegen.
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Wie in dieser Beschreibung und den Ansprüchen verwendet sollen die Begriffe ”z. B.”, ”zum Beispiel”, ”beispielsweise”, ”wie beispielsweise” und ”wie” und die Verben ”umfassen”, ”aufweisen”, ”einschließen” und ihre anderen Verbformen, wenn sie in Verbindung mit einer Auflistung einer oder mehrerer Komponenten oder anderer Elemente verwendet werden, jeweils als ein offenes Ende aufweisend betrachtet werden, was bedeutet, dass die Auflistung nicht als andere, zusätzliche Komponenten oder Elemente ausschließend betrachtet werden soll. Andere Begriffe sollen unter Verwendung ihrer breitesten vernünftigen Bedeutung betrachtet werden, wenn sie nicht in einem Kontext verwendet werden, der eine andere Interpretation erfordert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- IEEE 802.11-Protokolle [0018]
