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Die Erfindung betrifft ein Dachantennenmodul für ein Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens eine Dachantenne zum Empfangen eines Empfangssignals und/oder zum Senden eines Sendesignals im Rahmen einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug- und/oder Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation.
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Zur Bereitstellung von Komfort- und/oder Sicherheitsfunktionen in einem Kraftfahrzeug ist es vorteilhaft, wenn ein Informationsaustausch zwischen kraftfahrzeugseitigen Einrichtungen und Infrastruktureinrichtungen und/oder Einrichtungen anderer Kraftfahrzeuge im Fahrzeugumfeld möglich ist. Ein derartiger Informationsaustausch wird über eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug- und/oder Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation, auch car2x-Kommunikation genannt, ermöglicht. Durch Sende- und Empfangseinrichtungen des Kraftfahrzeugs können Informationen an Infrastruktureinrichtungen oder andere Kraftfahrzeuge übertragen oder von diesen empfangen werden. Hierfür sind jedoch Antennen zum Senden und/oder zum Empfang von Kommunikationssignalen erforderlich.
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Antennen zur car2x-Kommunikation können in Dachantennenmodulen angeordnet sein, die als separate Bauelemente, die eine oder mehrere Antennen umfassen, im Dachbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet sind. Nachteilig ist hierbei, dass ein durch die Antenne empfangenes bzw. ein der Antenne zuzuführendes Hochfrequenzsignal von einer der Antenne zugeordneten Sende- bzw. Empfangseinrichtung zu der Antenne geführt werden muss. Hierzu werden typischerweise Koaxialkabel genutzt. Insbesondere wenn mehrere car2x-Antennen oder weitere Antennen, beispielsweise für ein Mobilfunknetz, vorgesehen werden sollen, ist die Verkabelung eines entsprechenden Dachantennenmoduls somit sehr aufwendig.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Dachantennenmodul für ein Kraftfahrzeug anzugeben, das Antennen für eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug- und/oder eine Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation bereitstellt, und das einen geringeren Verkabelungsaufwand erfordert.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Dachantennenmodul der eingangs genannten Art gelöst, dass ein Empfangswandlerelement zur Bereitstellung von digitalen Empfangsdaten durch Analog-Digital-Wandlung des Empfangssignals oder eines aus dem Empfangssignal abgeleiteten, dem Empfangssignal zugeordneten Analogsignals und/oder ein Sendewandlerelement zur Bereitstellung des Sendesignals oder eines dem Sendesignal zugeordneten Analogsignals, aus dem das Sendesignal ableitbar ist, jeweils durch Digital-Analog-Wandlung von Digitalsendedaten, umfasst.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, ein Empfangssignal bzw. ein daraus abgeleitetes, dem Empfangssignal zugeordnetes Analogsignal bereits innerhalb des Dachantennenmoduls zu digitalisieren und/oder ein Sendesignal oder ein dem Sendesignal zugeordnetes Analogsignal im Dachantennenmodul aus Digitalsendedaten zu generieren. Somit wird vorteilhaft erreicht, dass empfangene bzw. zu sendende Daten digital vom Dachantennenmodul zu Kraftfahrzeugkomponenten bzw. von Kraftfahrzeugkomponenten zum Dachantennenmodul übertragen werden können. Somit ist eine einfachere und weniger störungsanfällige Verdrahtung des Dachantennenmoduls möglich. Insbesondere ist es nicht erforderlich, Empfangssignale bzw. Sendesignale durch Koaxial-Kabel oder andere stark geschirmte Kabel zum Dachantennenmodul bzw. vom Dachantennenmodul zur Kraftfahrzeugeinrichtung zu führen.
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Das Empfangswandlerelement und das Sendewandlerelement können auch als gemeinsames Bauteil ausgebildet sein. Zwischen das Empfangswandlerelement bzw. das Sendewandlerelement und die Dachantenne können zusätzliche Bauteile zur Signalkonditionierung geschaltet sein. Vor dem Empfangswandlerelement kann ein Empfangsverstärker vorgesehen sein und das Sendesignal kann vor der Zuführung zur Dachantenne durch einen Leistungsverstärker verstärkt werden.
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Die Dachantenne kann insbesondere zum Senden und Empfangen bei einer Frequenz im Gigaherzbereich, insbesondere bei 5,9 GHz, ausgebildet sein. Da eine direkte Analog-Digital-Wandlung bzw. Digital-Analog-Wandlung für Signale im Gigaherzbereich technisch relativ aufwendig ist, kann die Analog-Digital-Wandlung und/oder die Digital-Analog-Wandlung bei einer Zwischenfrequenz durchgeführt werden, wobei die Übertragung des Empfangssignals bzw. des Sendesignals erfolgt, indem ein vorgegebenes Trägersignal durch ein Signal mit der Zwischenfrequenz moduliert wird. Es ist daher möglich, dass das Dachantennenmodul ein Demodulationselement zur Bereitstellung des dem Empfangssignal zugeordneten Analogsignals durch Demodulation des Empfangssignals und/oder ein Modulationselement zur Bereitstellung des Sendesignals durch Modulation eines vorgegebenen Trägersignals mit dem dem Sendesignal zugeordneten Analogsignal umfasst. Das Demodulationselement kann als ein gemeinsames Bauteil mit dem Empfangswandlerelement ausgebildet sein und das Modulationselement kann als gemeinsames Bauteil mit dem Sendewandlerelement ausgebildet sein.
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Das Modulations- bzw. Demodulationselement dient insbesondere einer Frequenzumsetzung zwischen Signalen im Frequenzbereich einer Zwischenfrequenz, für die die Analog-Digital-Wandlung bzw. die Digital-Analog-Wandlung erfolgt, und Signalen im Bereich der Sende- bzw. Empfangsfrequenz. Bei dem dem Empfangssignal bzw. dem Sendesignal zugeordneten Analogsignal kann es sich um, insbesondere mit einem digitalen Modulationsverfahren, modulierte Signale handeln. Eine digitale Modulation kann durch ein später erläutertes Netzzugangselement erfolgen. Die Modulation durch das Modulationselement kann insbesondere durch Amplitudenmodulation, Frequenzmodulation oder Phasenmodulation des vorgegebenen Trägersignals erfolgen. Eine Demodulation durch das Demodulationselement kann beispielsweise durch einen phasenstarren Regelkreis oder eine Multiplikation mit dem Trägersignal und eine anschließende Tiefpassfilterung erfolgen.
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Vorteilhaft umfasst das Dachantennenmodul ein Netzzugangselement zur Generierung der Digitalsendedaten aus zu übertragende Informationen beschreibenden Sendenutzdaten und/oder zur Generierung von empfangene Informationen beschreibenden Empfangsnutzdaten aus den Digitalempfangsdaten, jeweils in Abhängigkeit eines vorgegebenen Netzwerkprotokolls. Das Netzzugangselement stellt die Funktionalitäten des Netzwerkprotokolls zur Verfügung und führt eine Codierung bzw. Decodierung der Empfangs- bzw. Sendenutzdaten zur Übertragung über ein Netzwerk durch. Eine Codierung bzw. Decodierung der Empfangs- bzw. Sendenutzdaten bzw. der gemäß dem Netzwerkprotokoll vorverarbeiteten Empfangs- bzw. Sendenutzdaten kann insbesondere durch Nutzung digitaler Modulationsverfahren erfolgen, bei denen ein digitales Trägersignal moduliert wird. Im Rahmen der Codierung bzw. Decodierung können Verfahren zur digitalen Amplitudenumtastung und/oder zur digitalen Phasenmodulation genutzt werden. Dabei werden ein oder mehrere Bits durch zwei- oder mehrstufige Phasensprünge bzw. Amplitudensprünge im Trägersignal codiert. Eine Kombination von Amplitudenumtastung und digitaler Phasenmodulation wird auch als Quadraturamplitudenmodulation bezeichnet. Um höhere Datenraten zu erreichen können mehrere Trägersignale separat moduliert und anschließend addiert werden. Insbesondere können orthogonale Frequenzmultiplexverfahren genutzt werden, bei denen orthogonale Träger zur digitalen Datenübertragung verwendet werden. Die genutzten Codierungs- bzw. Decodierungsverfahren sind typischerweise durch den genutzten Übertragungsstandard vorgegeben. Beispielsweise gibt der IEEE802.11 Standard zahlreiche digitale Codierverfahren vor.
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Das Netzwerkprotokoll dient insbesondere der Fehlerkorrektur. Zudem können bestimmte Gegenstellen adressiert werden und es ist möglich, die Sendenutzdaten bzw. die Empfangsnutzdaten in mehrere Pakete einzuteilen, die separat übertragen werden. Die bereitgestellte Funktionalität kann dabei der Funktionalität einer Netzzugangsschicht gemäß der TCP/IP-Spezifikation bzw. der kombinierten Funktion einer Bitübertragung und Sicherung gemäß dem ISO/OSI-Standard entsprechen. Insbesondere wird eine Funktionalität gemäß IEEE802.11, auch als WLAN bezeichnet, bereitgestellt. Zur car2x-Kommunikation wird dabei insbesondere ein Protokoll gemäß dem IEEE802.11P-Standard genutzt.
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Das Netzzugangselement kann einen Signalprozessor sowie insbesondere flüchtigen bzw. nichtflüchtigen Speicher und/oder einen zusätzlichen Prozessor bzw. Mikrocontroller umfassen. Insbesondere kann das Netzzugangselement als ein Echtzeitsystem ausgebildet sein. Das Netzzugangselement kann separat ausgebildet sein, jedoch auch gemeinsam mit dem Demodulations- bzw. Modulationselement und/oder dem Empfangswandlerelement bzw. dem Sendewandlerelement ein gemeinsames Bauteil bilden. Eine Kombination aus Netzzugangselement, Empfangswandlerelement und Sendewandlerelement wird auch als Baseband-Prozessor bezeichnet.
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Das Dachantennenmodul kann wenigstens ein Anschlusselement zur mechanischen Kontaktierung eines fahrzeugseitigen Netzwerkes und eine mit dem Anschlusselement und dem Netzzugangselement kontaktierte Steuerungseinrichtung zur Vermittlung zwischen einem durch das Netzzugangselement bereitgestellten Drahtlosnetzwerk und dem fahrzeugseitigen Netzwerk umfassen. Das Anschlusselement dient der physikalischen Kopplung der beiden Netze, während die Steuerungseinrichtung den Datenfluss zwischen den Netzen steuert. Die Steuerungseinrichtung kann zwischen einem fahrzeugseitigen Netz und einem oder mehreren Drahtlosnetzwerken vermitteln. So kann eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug bzw. Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation auf mehreren Netzen mit separaten Antennen gleichzeitig erfolgen und die Steuerungseinrichtung kann zwischen diesen Drahtlosnetzwerken und dem fahrzeugseitigen Netzwerk vermitteln. Zusätzlich ist eine Vermittlung zu weiteren Drahtlosnetzwerken, beispielsweise zu einem Mobilfunknetz über ein diesem zugeordnetes weiteres Netzzugangselement, das in dem Dachantennenmodul integriert sein kann, möglich.
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Die Steuerungseinrichtung kann vorteilhaft genutzt werden, um Anwendungen, die auf einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug- bzw. einer Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation beruhen, direkt auf der Steuereinrichtung und damit innerhalb des Dachantennenmoduls durchzuführen. So kann die Steuerungseinrichtung zur Berechnung eines als Sendenutzdaten bereitgestellten Berechnungsergebnisses in Abhängigkeit wenigstens einer über das fahrzeugseitige Netzwerk bereitgestellten Fahrzeuginformation und/oder von den Empfangsdaten ausgebildet sein. Beispielsweise können Informationen über durch Fahrzeugsensoren erkannte Gefahrstellen als Sendenutzdaten zur Warnung an weitere Kraftfahrzeuge übertragen werden. Ebenso ist es möglich, dass Positions- und/oder Bewegungsinformationen anderer Kraftfahrzeuge als Empfangsnutzdaten empfangen werden und Sendenutzdaten, beispielsweise Warnhinweise über eine drohende Kollision, in Abhängigkeit dieser Daten bereitgestellt werden.
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Die Fahrzeuginformationen können insbesondere Sensorinformationen, aber auch Informationen über eine Position des Kraftfahrzeugs, eine momentane Bewegung des Kraftfahrzeugs, eine geplante Trajektorie oder Ähnliches umfassen. Als Empfangsnutzdaten können insbesondere Informationen über eine momentane und/oder zukünftige Position und/oder Bewegung weiterer Verkehrsteilnehmer empfangen werden. Insbesondere können Empfangsnutzdaten für ein bestimmtes Zeitintervall gespeichert werden um Sendenutzdaten in Abhängigkeit von zeitlich vorangehend empfangenen Empfangsnutzdaten bereitzustellen.
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Ergänzend oder alternativ ist es möglich, dass die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit der Empfangsnutzdaten ein Kraftfahrzeugsystem über das fahrzeugseitige Netzwerk zur Ausgabe eines Hinweises und/oder zur Durchführung eines Fahreingriffes zu steuern. Ergänzend kann die Ansteuerung dabei von über das fahrzeugseitige Netzwerk bereitgestellten Fahrzeuginformationen abhängen.
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Über eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug bzw. Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation können Gefahrsituationen häufig besonders zuverlässig und frühzeitig erkannt werden. Beispielsweise können weitere Kraftfahrzeuge ihre momentane oder zukünftig geplante Position bzw. Bewegung über eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation übermitteln. Verfahren zur Auswertung derartiger Informationen zur Gabe von Warnungen bzw. zur Durchführung von Fahreingriffen, beispielsweise von Brems- oder Lenkeingriffen, sind im Stand der Technik bekannt und sollen hier nicht näher erläutert werden. Durch eine Verlegung entsprechender Berechnungen in eine Steuerungseinrichtung, die direkt im Dachantennenmodul angeordnet ist, kann die notwendige Datenübertragung für solche car2x-basierten Fahrerassistenzsysteme innerhalb des Kraftfahrzeugs reduziert und damit ein Verkabelungsaufwand weiter verringert werden.
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Die Steuerungseinrichtung kann zur Erfassung von weiteren Empfangsnutzdaten wenigstens einer weiteren Empfangsantenne ausgebildet sein. Die Erfassung kann durch eine Analog-Digital-Wandlung und optional eine vorhergehende Demodulation eines weiteren Empfangssignals erfolgen. Ergänzend oder alternativ ist es möglich, dass die Steuerungseinrichtung ausgebildet ist, weitere Sendesignale über wenigstens eine weitere Sendeantennen auszugeben. Ein Senden bzw. Empfangen für weitere Sende- bzw. Empfangsantennen kann mit dem gleichen Protokoll und/oder im gleichen Frequenzbereich, jedoch auch in unterschiedlichen Frequenzbereichen und mit unterschiedlichen Protokollen erfolgen, wie das Senden des Sendesignals bzw. das Empfangen des Empfangssignals über die Dachantenne. Als weitere Antennen können weitere Antennen zur car2x-Kommunikation, Mobilfunkantennen, Antennen zum Empfang eines Satellitennavigationssignals und/oder Atennen für andere Drahtlosnetzwerke, wie WLAN oder Bluetooth, vorgesehen sein.
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Die bereits beschriebene Berechnung von Sendenutzdaten bzw. die Ansteuerung von Fahrzeugsystemen zur Ausgabe eines Hinweises und/oder zur Durchführung eines Fahreingriffs kann in Abhängigkeit von Empfangsnutzdaten mehrerer Empfangsantennen erfolgen. Beispielsweise kann die Position des eigenen Kraftfahrzeugs aus den Empfangsnutzdaten einer Empfangsantenne eines Satellitennavigationssystems und die Position von anderen Kraftfahrzeugen über eine car2x-Kommunikation ermittelt werden und in Abhängigkeit der jeweiligen Positionen kann bei Erkennen einer Gefahrensituation ein Fahreingriff oder eine Warnung erfolgen.
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Das Dachantennenmodul kann eine Satellitenempfangsantenne zum Empfang von Nachrichten eines Satellitennavigationssystems umfassen, wobei die Steuerungseinrichtung zur Bestimmung einer momentanen Fahrzeugposition aus den empfangenen Nachrichten und/oder aus den empfangenen Nachrichten sowie über das fahrzeugseitige Netzwerk bereitgestellten Fahrzeuginformationen ausgebildet ist. Es kann damit sowohl eine direkte Bestimmung einer Position aus den Daten eines Satellitennavigationssystems, beispielsweise eines GPS-Systems, als auch eine Prognose einer momentanen Fahrzeugposition, beispielsweise durch „dead reconing”, erfolgen, wenn momentan keine Signale eines Satellitennavigationssystems empfangen werden. Ergänzend kann ein zusätzlicher Anschluss am Dachantennenmodul vorgesehen sein, der das Signal der Satellitenempfangsantenne an eine modulexterne Satellitennavigationseinrichtung bereitstellt.
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Das erfindungsgemäße Dachantennemodul kann wenigstens eine weitere Dachantenne zum Empfang des oder eines weiteren Empfangssignals und/oder zum Senden des oder eines weiteren Sendesignals im Rahmen einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug und/oder einer Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation umfassen. Durch Nutzung mehrerer Dachantennen zur car2x-Kommunikation kann eine verbesserte Empfangsqualität bzw. eine verbesserte Sendeleistung erreicht werden. Die Dachantennen können redundant ausgelegt sein und die Systemreichweite kann durch Nutzung mehrerer Dachantennen erhöht werden. Es ist auch möglich, die Dachantennen zum Senden bzw. Empfangen auf verschiedenen Kanälen zu nutzen.
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Zudem möglich, dass das Dachantennenmodul wenigstens ein Antennenanschlusselement zur Verbindung des Dachantennenmoduls mit einer modulexternen Antenne zum Empfang des oder eines dritten Empfangssignals und/oder zum Senden des oder eines dritten Sendesignals im Rahmen einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug und/oder einer Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation umfasst. Aufgrund der Fahrzeuggeometrie kann es möglich sein, dass durch das Dachantennenmodul allein kein optimaler Empfang aus dem gesamten Kraftfahrzeugumfeld bzw. kein optimales Senden in das gesamte Kraftfahrzeugumfeld möglich ist. Daher kann, beispielsweise im Bereich der Frontscheibe eines Kraftfahrzeugs, wenigstens eine modulexterne Antenne vorgesehen sein, die über das Antennenanschlusselement mit dem Dachantennenmodul verbindbar ist.
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Die oder eine Steuerungseinrichtung kann dazu ausgebildet sein, in einem ersten Betriebsmodus das gleiche Empfangssignal und/oder das gleiche Sendesignal sowohl über die Dachantenne als auch über die weitere Dachantenne und/oder die modulexterne Antenne zu empfangen und/oder zu senden und in einem zweiten Betriebsmodus verschiedene Empfangssignale und/oder verschiedene Sendesignale über die Dachantenne und über die weitere Dachantenne und/oder die modulexterne Antenne zu empfangen und/oder zu senden. Somit werden im ersten Betriebsmodus mehrere Antennen genutzt, um durch eine größere Antennendiversität die Systemreichweite und die Systemzuverlässigkeit zu erhöhen und im zweiten Betriebsmodus können auf verschiedenen Kanälen verschiedene Informationen gesendet bzw. empfangen werden.
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Die erfindungsgemäße Dachantenne kann eine Mobilfunkantenne zur Kommunikation über ein Mobilfunknetz umfassen. Es ist dabei möglich, dass ein separater Mobilfunkantennenanschluss an dem Dachantennenmodul vorgesehen ist, über den die Mobilfunkantenne mit einem Mobilkommunikationsgerät im Kraftfahrzeug verbindbar ist. Insbesondere kann jedoch auch für die Sende- bzw. Empfangsdaten der Mobilfunkantenne eine Digital-Analog-Wandlung bzw. eine Analog-Digital-Wandlung innerhalb des Dachantennenmoduls erfolgen, wie sie obig für die Dachantenne beschrieben ist. Vorteilhaft kann über die Mobilfunkantenne auch eine Datenverbindung aufgebaut werden und über die Mobilfunkantenne empfangene Daten können mit über das fahrzeugseitige Netzwerk bereitgestellten und/oder über die Dachantenne empfangenen Daten fusioniert werden.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden Ausführungsbeispiel sowie den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigen schematisch:
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1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Dachantennenmoduls, und
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2 die Funktionsblöcke der Verarbeitungseinrichtung des in 1 gezeigten Dachantennenmoduls.
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1 zeigt ein Dachantennenmodul 1 für ein Kraftfahrzeug, das eine Dachantenne 2 zum Empfang eines Empfangssignals und zum Senden eines Sendesignals im Rahmen einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug- bzw. einer Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation umfasst. Die Dachantenne 2 ist über eine nicht gezeigte Koaxialleitung mit einer Hauptplatine 10 des Dachantennenmoduls verbunden, über die eine Verbindung zu der Verarbeitungseinrichtung 3 erfolgt. Die Verarbeitungseinrichtung 3 dient zur Verbindung der Dachantenne 2 mit einem fahrzeugseitigen Netzwerk 4, beispielsweise einem CAN-Bus. Die Verarbeitungseinrichtung 3 erfüllt eine Vielzahl von Kommunikationsfunktionen, die später noch detailliert mit Bezug auf 2 erläutert werden. Einerseits erlaubt die Verarbeitungseinrichtung 3 Sendenutzdaten, die an ein weiteres Kraftfahrzeug oder an eine Infrastruktureinrichtung übertragen werden sollen, digital über das fahrzeugseitige Netzwerk an die Verarbeitungseinrichtung 3 bereitzustellen, die aus diesen Sendenutzdaten ein Sendesignal generiert und dieses über die Dachantenne überträgt. Andererseits ermöglicht die Verarbeitungseinrichtung 3 von der Dachantenne 2 empfangene Empfangssignale zu digitalisieren, von anderen Kraftfahrzeugen oder Infrastruktureinrichtungen gesendete Empfangsnutzdaten zu extrahieren und sie über das fahrzeugseitige Netzwerk 4 bereitzustellen. Ergänzend werden durch die Verarbeitungseinrichtung 3 direkt car2x-basierte Anwendungen ausgeführt, d. h. es werden Sendesignale generiert um beispielsweise Warnungen an andere Kraftfahrzeuge zu senden. Ergänzend werden in Abhängigkeit von Empfangsnutzdaten Fahrzeugsysteme zur Ausgabe von Warnungen und zur Durchführung von Fahreingriffen angesteuert.
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Das Dachantennenmodul 1 umfasst zudem eine Satellitenempfangsantenne 20 sowie eine Mobilfunkantenne 6, deren Empfangssignale über die Koaxialleitungen 5, 7 an eine Mobilfunkeinrichtung eines Kraftfahrzeugs bzw. an ein Satellitennavigationssystem im Kraftfahrzeug bereitgestellt werden. Zugleich werden über die Hauptplatine 10 die Empfangssignale der Satellitenempfangsantenne 20 und der Mobilfunkantenne 6 auch an die Verarbeitungseinrichtung 3 bereitgestellt, wonach sie entsprechend der Signale der Dachantenne 2 verarbeitet werden. Ein Senden und Empfangen von Daten über die Mobilfunkantenne 6 bzw. die Satellitenempfangsantenne 20 ist somit durch eine Kommunikation über das digitale fahrzeugseitige Netzwerk 4 möglich. Ergänzend ermöglicht die Verarbeitung durch die Verarbeitungseinrichtung 3 die Fusion von Empfangsdaten der Dachantenne 2, der Mobilfunkantenne 6 sowie der Satellitenempfangsantenne 20 und eine flexible Informationsübertragung an weitere Kraftfahrzeuge bzw. Infrastruktureinrichtungen, die bedarfsgerecht über die Dachantenne 2 und/oder über die Mobilfunkantenne 6 erfolgen kann.
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Am Dachantennenmodul 1 ist ein Antennenanschlusselement zur Verbindung mit einem Koaxkabel 11 vorgesehen, über das eine modulexterne car2x-Antenne angeschlossen werden kann, die im Bereich einer Frontscheibe des Kraftfahrzeugs angeordnet sein kann. Zudem weist das Dachantennenmodul 1 eine weitere nicht gezeigte Dachantenne auf.
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Die Dachantenne 2, die weitere Dachantenne sowie die modulexterne Antenne, die über das Antennenanschlusselement 8 verbunden ist, werden in einem ersten Betriebsmodus parallel genutzt, um eine Antennendiversität und damit eine Redundanz und eine Erhöhung der Systemreichweite des Sende- und Empfangssystems zu erreichen. In einem zweiten Betriebsmodus werden diese Antennen zum Senden und Empfangen auf separaten Kanälen genutzt.
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2 zeigt die Funktionsblöcke der Verarbeitungseinrichtung 3, wobei ausschließlich die Signalverarbeitung für die Dachantenne 2, die Satellitenempfangsantenne 20 und die Mobilfunkantenne 6 dargestellt ist. Die Verarbeitung für die weitere Dachantenne sowie die modulexterne Antenne entsprechen der Verarbeitung für die Dachantenne 2.
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Ein durch die Dachantenne 2 empfangenes Signal wird zunächst einem Demodulationselement 12 zugeführt, beispielsweise einem phasenstarren Regelkreis, um das durch die Dachantenne 2 empfangene Signal auf ein dem Empfangssignal zugeordnetes Analogsignal mit einer niedrigen Zwischenfrequenz umzusetzen. Anschließend wird das dem Empfangssignal zugeordnete Analogsignal durch ein Empfangswandlerelement 13 analog-digital-gewandelt um Digitalempfangsdaten bereitzustellen. Durch die Frequenzumsetzung durch das Demodulationselement 12 kann ein Empfangswandlerelement mit einer geringeren Bandbreite, d. h. einer geringeren Wandelrate, genutzt werden.
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Im Rahmen der Fahrzeug-zu-Fahrzeug bzw. Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation werden Daten über ein Netzwerkprotokoll gemäß IEEE802.11P übertragen. Gegenüber einer direkten Übertragung von Digitaldaten ohne die Nutzung eines Protokolls wird vorteilhaft eine Möglichkeit der Fehlerkorrektur bereitgestellt. Zudem können gewisse Gegenstellen gezielt adressiert werden und die Informationen werden paketweise übertragen, wodurch bei Übertragungsfehlern nur Teile der Daten neu übertragen werden müssen. Eine Umsetzung zwischen den zu übertragenden Daten, also den Sende- und Empfangsnutzdaten, und den dem Protokoll entsprechenden Datenpaketen, also den Digitalsende- bzw. Digitalempfangsdaten, erfolgt durch das Netzzugangselement 14. Durch das Netzzugangselement 14 erfolgt insbesondere eine Codierung bzw. Decodierung der Sende- und Empfangsnutzdaten bzw. der gemäß dem Protokoll vorverarbeiteten Sende- und Empfangsnutzdaten durch Modulation bzw. Demodulation eines digitalen Trägersignals. Die Verfahren zur digitalen Modulation bzw. Demodulation sind im IEEE802.11 Standard vorgegeben. Abhängig vom konkreten Anwendungsfall wird eine digitale Phasenmodulation, eine digitale Amplitudenumtastung oder eine Kombination aus beidem, die sogenannte Quadraturamplitudenmodulation, genutzt. Ergänzend können orthogonale Frequenzmultiplexverfahren genutzt werden, bei denen mehrere orthogonale Träger separat moduliert und anschließend zu einem gemeinsamen Signal addiert werden. Das Netzzugangselement 14 wird, insbesondere in Verbindung mit dem Empfangswandlerelement 13 und dem Sendewandlerelement 16, auch als Baseband-Prozessor bezeichnet. Durch das Netzzugangselement 14 werden Empfangsnutzdaten, also jene Daten, die von einem weiteren Kraftfahrzeug oder von einer Infrastruktureinrichtung übertragen werden, an die Steuerungseinrichtung 15 bereitgestellt.
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In Senderichtung stellt die Steuerungseinrichtung 15 Sendenutzdaten an das Netzzugangselement 14 bereit. Dieses generiert Digitalsendedaten, die durch das Sendewandlerelement 16 in ein dem Sendesignal zugeordnetes Analogsignal auf einer Zwischenfrequenz umgesetzt werden. Durch das Modulationselement 17 wird das dem Sendesignal zugeordnete Analogsignal auf eine höhere Frequenz, nämlich die Übertragungsfrequenz, typischerweise 5,9 GHz, umgesetzt und der Dachantenne 2 zugeführt. Zwischen der Dachantenne 2 und dem Demodulationselement 12 bzw. Modulationselement 17 sind typischerweise Empfangsverstärker bzw. Leistungsverstärker zum Senden angeordnet.
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Durch einen Satellitennavigationssystemempfänger 18 werden durch die Satellitenempfangsantenne 20 empfangene Navigationssignale digitalisiert und die Nutzdaten extrahiert und an die Steuerungseinrichtung 15 bereitgestellt. Die Mobilfunkantenne 6 ist mit einem Transceiver 19 gekoppelt, der Nutzdaten der Mobilfunksignale extrahiert und an die Steuereinrichtung 15 bereitstellt und über die Mobilfunkantenne 6 zu übertragene Nutzdaten in ein Sendesignal wandelt.
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Die Steuerungseinrichtung 15 ist über das Anschlusselement 21 mechanisch mit dem fahrzeugseitigen Netzwerk 4 gekoppelt. Die Kopplung erfolgt durch einen Klemmkontakt über mehrere digitale Leitungen. Die Steuerungseinrichtung 15 umfasst einen Prozessor bzw. Mikrocontroller mit zugeordnetem flüchtigen und nicht flüchtigen Speicher und stellt die den verschiedenen Antennen zugeordneten Drahtlosnetzwerke für verschiedene Fahrzeugeinrichtungen, beispielsweise ein Mobiltelefon, ein Navigationssystem und Fahrerassistenzsysteme bereit.
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Ergänzend führt die Steuereinrichtung 15 kommunikationsbasierte Applikationen durch. So berechnet die Steuerungseinrichtungen 15 Berechnungsergebnisse in Abhängigkeit wenigstens einer über das fahrzeugseitige Netzwerk 4 bereitgestellten Fahrzeuginformationen und stellt diese als Sendenutzdaten bereit, um Warninformationen an weitere Kraftfahrzeuge zu übertragen. Zudem steuert die Steuerungseinrichtung 15 bei Empfang bestimmter Empfangsnutzdaten in Abhängigkeit weiterer Parameter Kraftfahrzeugsysteme zur Ausgabe von Hinweisen und zur Durchführung von Fahreingriffen an. Insbesondere wird, wenn in Abhängigkeit von über die Dachantenne 2 empfangenen Positionen und Bewegungen weiterer Kraftfahrzeuge und einer Positionsinformation für das eigene Kraftfahrzeug eine kritische Fahrsituationen ermittelt wird, ein Fahreingriff und eine Warnfunktion durch die Steuereinrichtung 15 über das fahrzeugseitige Netzwerk 4 gesteuert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- IEEE802.11 Standard [0010]
- IEEE802.11 [0011]
- IEEE802.11P-Standard [0011]
- IEEE802.11P [0034]
- IEEE802.11 Standard [0034]
