DE102014212505A1 - Diversifiziertes Antennensystem zur Fahrzeug-zu-Fahrzeug oder Fahrzeug-zu-Infrastruktur Kommunikation - Google Patents

Diversifiziertes Antennensystem zur Fahrzeug-zu-Fahrzeug oder Fahrzeug-zu-Infrastruktur Kommunikation Download PDF

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DE102014212505A1
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Richard Owen
Christian Morhart
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Continental Automotive Technologies GmbH
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Continental Automotive GmbH
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/29Combinations of different interacting antenna units for giving a desired directional characteristic
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/08Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
    • H04B7/0837Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using pre-detection combining
    • H04B7/0842Weighted combining

Abstract

Die Erfindung betrifft ein diversifiziertes Antennensystem (501) zur Fahrzeug-zu-Fahrzeug- bzw. Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation. Das Antennensystem weist eine erste Antennenanordnung (502) und eine Richtantennenanordnung (503) auf, wobei die erste Antennenanordnung einen Blindbereich (106) aufweist, aus dem sie kein Signal empfangen kann, wobei die Richtantennenanordnung zum Empfang von Signalen aus dem Blindbereich der ersten Antennenanordnung ausgeführt ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Fahrzeug (100) mit einem solchen Antennensystem sowie ein Verfahren zur Kommunikation zwischen Fahrzeugen oder zwischen Fahrzeugen und Infrastrukturen.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein diversifiziertes Antennensystem zur Fahrzeug-zu-Fahrzeug- bzw. Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation. Weiter betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einem solchen Antennensystem sowie ein Verfahren zur Kommunikation zwischen Fahrzeugen oder zwischen Fahrzeugen und Infrastrukturen.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Fahrzeug-zu-X-Kommunikation (Fahrzeug-zu-Fahrzeug- bzw. Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation) gewinnt zunehmend an Bedeutung. Über derartige Kommunikationspfade senden Fahrzeuge Informationen, zum Beispiel über Geschwindigkeit, Position und Warnmeldungen, an andere Teilnehmer oder Infrastruktureinrichtungen, wie Ampelanlagen oder Leitsysteme.
  • Für den Datenaustausch zwischen den Fahrzeugen und den Infrastrukturen ist die Signalübertragungsqualität der Radiofrequenz-Kommunikation wichtig, welche allerdings durch Barrieren im Signalpfad negativ beeinflusst werden kann. Schwierigkeiten können sich zudem durch metallische Karosserieteile ergeben.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Vor diesem Hintergrund kann es als eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung betrachtet werden, ein Fahrzeugantennensystem bereitzustellen, welches eine gute Signalqualität bei einfachem Aufbau bereitstellt.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Antennensystem sowie einem Fahrzeug und einem Verfahren gemäß den Merkmalen der unabhängigen und nebengeordneten Ansprüche gelöst. Beispielhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der folgenden Beschreibung.
  • Gemäß der Erfindung weist das diversifizierte Antennensystem zur Fahrzeug-zu-Infrastruktur- oder Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation eine erste Antennenanordnung und eine Richtantennenanordnung auf, wobei die erste Antennenanordnung zum Senden und/oder Empfangen von Signalen an bzw. von anderen Fahrzeugen und Infrastrukturen ausgeführt ist. Die erste Antennenanordnung weist einen Blindbereich auf, aus dem sie kein Signal empfangen und in welchem sie kein Signal senden kann, wobei die Richtantennenanordnung zum Senden und/oder Empfangen von Signalen in bzw. aus dem Blindbereich der ersten Antennenanordnung ausgeführt ist.
  • Die erste Antennenanordnung kann beispielsweise eine oder mehrere Rundstrahlantennen und/oder Richtantennen aufweisen. Der Blindbereich ist derjenige Raumbereich, in dem die erste Antennenanordnung die Signale nicht oder nur eingeschränkt senden und/oder empfangen kann, beispielsweise, da dieser Bereich von der ersten Antennenanordnung aus gesehen durch das Fahrzeug verdeckt wird, also abgeschattet ist.
  • Die Richtantennenanordnung ist derart ausgeführt und nach Installation angeordnet, dass sie die Signale in/aus dem Blindbereich senden und/oder empfangen kann. Bei Bedarf kann eine Richtantennenanordnung eine oder mehrere Richtantennen aufweisen, die gleiche oder unterschiedliche Richtcharakteristiken haben. Dies ist insbesondere von Bedeutung, wenn aufgrund von Designvorgaben einerseits und aufgrund von aerodynamischen Überlegungen der Gestaltung andererseits der Blindbereich der ersten Antennenanordnung durch lediglich eine Richtantenne nicht abgedeckt werden kann. Je nach Anwendungsfall kann der Öffnungswinkel einer Richtantenne bis zu etwa 180° betragen, wobei im Folgenden als Öffnungswinkel der Winkelbereich betrachtet werden soll, innerhalb dessen der relative Antennengewinn im Vergleich zur Hauptstrahlrichtung um nicht mehr als 3 dB abgefallen ist. Alternative Interpretationen sind eine Definition des Öffnungswinkels als 1 dB bzw. 10 dB Abfall des Antennengewinns zum Maximalwert.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung weist die erste Antennenanordnung einen Abstand zur Richtantennenanordnung auf, der größer als ein Vielfaches der Wellenlänge der Signale ist, welche von dem Antennensystem zu senden und/oder zu empfangen sind.
  • Als Abstand zwischen der ersten Antennenanordnung und der Richtantennenanordnung kann ein größtmöglicher Abstand gewählt werden Beispielsweise kann der Abstand zwischen einigen Zentimetern und der kompletten Fahrzeuglänge betragen. Für den Fall, dass die Richtantennenanordnung bzw. die erste Antennenanordnung zwei oder mehrere Antennen aufweist, kann auch vorgesehen sein, einen maximal möglichen Abstand zwischen den Richtantennen zu wählen. Dadurch wird es ermöglicht, ein möglichst vollständiges, den gesamten Winkelbereich von 360° abdeckendes Signal zu empfangen und/oder zu senden.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Richtantennenanordnung einen Sende- und/oder Empfangsbereich auf, wobei der Sende- und/oder der Empfangsbereich der Richtantennenanordnung im Wesentlichen einer Größe des Blindbereiches der ersten Antennenanordnung entspricht und eine Kombination des Richtdiagramms der ersten Antennenanordnung mit dem Richtdiagramm der Richtantennenanordnung ein omnidirektionales Richtdiagramm ergibt.
  • Das Richtdiagramm, auch als Strahlungsdiagramm bezeichnet, ist die zeichnerische Darstellung eines Schnittes durch die Richtcharakteristik, die durch den Ursprung und das Strahlungsmaximum geht. Während eine Rundstrahlantenne möglichst gleichmäßige Abstrahlung in alle Richtungen innerhalb einer Ebene aufweist, erzeugt eine Richtantenne eine Bündelung der Strahlung in einer Vorzugsrichtung.
  • Die Richtantennenanordnung sollte derart angeordnet sein, dass der Sende- und/oder Empfangsbereich der Richtantennenanordnung im Wesentlich einer Größe des Blindbereiches der ersten Antennenanordnung entspricht. Mit anderen Worten sollte zum einen das Strahlungsfeld der Richtantennenanordnung den Blindbereich der ersten Antennenanordnung abdecken als auch sich mit dem Strahlungsfeld der ersten Antennenanordnung möglichst wenig überlagern.
  • Eine Überlagerung der Strahlungsfelder der Richtantennenanordnung und der ersten Antennenanordnung kann sowohl zu konstruktiven als auch zu destruktiven Überlagerungen führen. Bei destruktiven Überlagerungen kann es erforderlich sein, die Signalqualität durch ein kompliziertes Verfahren wiederherzustellen.
  • Größere Abstände von Antennen können zu stärkeren Überlagerungen führen.
  • Durch möglichst geringe Überlagerungen von Strahlungsfeldern kann eine Verschlechterung der Signalqualität reduziert werden.
  • Weiterhin kann durch eine Abdeckung des Blindbereiches der ersten Antennenanordnung ein omnidirektionales Richtdiagramm erzeugt werden. Mit anderen Worten kann das Antennensystem die Signale in allen Richtungen senden und/oder empfangen.
  • Für den Fall, dass die Richtantennenanordnung zwei oder mehrere Richtantennen aufweist, sollten die Strahlungsfelder der Richtantennen den gesamten Blindbereich der ersten Antennenanordnung abdecken, und auf der anderen Seite die Überlagerungen der Strahlungsfelder der Richtantennen möglichst gering sein. Somit kann ein möglichst störungsfreies Signal empfangen werden.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Antennensystem einen Kombinator zum Zusammenfügen der Signale auf, die von der ersten Antennenanordnung und der Richtantennenanordnung empfangen wurden, wobei der Kombinator direkt mit der ersten Antennenanordnung und der Richtantennenanordnung verbunden ist.
  • Der Kombinator wird zum Zusammenführen (Kombinieren) der von der Richtantennenanordnung und der ersten Antennenanordnung empfangenen Signale gleicher Frequenz zu einem stärkeren Signal verwendet. Zur Kombination der Signale ist die Verwendung von Phasenschiebern nicht erforderlich. Die Phasenschieber werden zum Verzögern von einer Antenne empfangenen Signalen bezüglich der von einer anderen Antenne empfangenen Signale verwendet, sodass die Wahrscheinlichkeit einer destruktiven Interferenz zwischen den Signalen von den beiden Antennen erheblich reduziert werden kann. Dies gilt insbesondere, wenn beispielsweise mehrere Antennen in einem Fahrzeug angeordnet sind, insbesondere wenn diese Antennen nahe beieinander liegen. Die Verwendung von Phasenschiebern erhöht jedoch die Komplexität des Antennensystems sowie dessen Kosten.
  • Auch andere Maßnahmen zur Wiederherstellung der durch Interferenz reduzierten Signalqualität sind nicht erforderlich. Beispiele hierfür sind Maximum-Ratio-Combining, bei dem die von beiden Antennenanordnungen empfangenen Signale gewichtet mittels analoger oder digitaler Signalverarbeitung addiert werden, oder Schalt-Diversity, bei dem die Antennenanordnung mit der größeren Empfangsleistung genutzt wird.
  • Dadurch wird eine Reduktion der Komplexität des Antennensystems für zur Fahrzeug-zu-Fahrzeug- oder Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation ermöglicht. Weiterhin kann ein omnidirektionales Richtdiagramm durch eine Kombination der von beiden Antennenanordnungen empfangenen Signale erzeugt werden.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung nutzt das Antennensystem einen einzigen Empfänger in Form eines Einkanal-Empfängers.
  • Ein Zweikanal-Diversity-Empfänger ist nicht erforderlich. Mit dem einfach aufgebauten Einkanal-Empfänger wird eine Reduktion der Komplexität sowie eine Kostensenkung des Antennensystems ermöglicht.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung sind die erste Antennenanordnung und die Richtantennenanordnung für eine Frequenz zwischen 0,5 GHz und 11 GHz, insbesondere von 5,9 GHz, ausgelegt.
  • Dieser Frequenzbereich ist für den Mobilfunk freigegeben und wird bereits heute von Fahrzeugen genutzt, z.B. für Navigationssysteme und drahtlose Netzwerke. Für die Fahrzeug-zu-Fahrzeug- bzw. Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation ist eine Frequenz von beispielsweise 5,9 GHz vorgesehen, welche dem Frequenzband des Automotive-WLAN(Wireless Local Area Network)-Systems entspricht. Auch kann das Antennensystem für einen anderen Frequenzbereich ausgeführt sein, z.B. den LTE(Long Term Evolution)-Mobilfunk-Frequenzbereich, der zwischen 800 MHz und 2,6 GHz liegt.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung weist die erste Antennenanordnung einen Abstand zur Richtantennenanordnung auf, der größer als ein Zehnfaches der Wellenlänge der Signale ist, welche von dem Antennensystem zu senden sind.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist die erste Antennenanordnung eine Rundstrahlantenne.
  • Gemäß der Erfindung ist ein Fahrzeug angegeben, welches ein vorstehend und im Folgenden beschriebenes diversifiziertes Antennensystem aufweist.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung sind die erste Antennenanordnung und die Richtantennenanordnung im Fahrzeug und/oder außerhalb am Fahrzeug angeordnet.
  • Die Anbringung der ersten Antennenanordnung kann beispielsweise je nach Designvorgaben und aerodynamischen Überlegungen bei der Gestaltung des Fahrzeuges im Fahrzeug und/oder außerhalb am Fahrzeug erfolgen, beispielsweise auf dem Dach, auf oder in einer Front- oder Heckscheibe, in der Frontschürze, in einem Stoßfänger, in der Heckklappe, in den Außenspiegeln oder in den Leuchten eines Fahrzeugs. Die Richtantennenanordnung ist zum Senden und/oder Empfangen der sich im Blindbereich der ersten Antennenanordnung befindenden Signale ebenfalls im Fahrzeug und/oder außerhalb am Fahrzeug angeordnet. Ist die erste Antennenanordnung beispielsweise auf dem Dach oder in der Heckscheibe eines Fahrzeugs angeordnet, kann die Richtantennenanordnung im Innenspiegel, in den Außenspiegeln oder in der Frontschürze angeordnet werden. Die Anordnung der Antennen sollte zu einer omnidirektionalen, 360° überdeckenden Abstrahlcharakteristik als auch zu einer Reduzierung der Überlagerung der Strahlfelder von beiden Antennenanordnungen führen.
  • Gemäß der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Kommunikation zwischen Fahrzeugen oder Fahrzeugen und Infrastrukturen angegeben, welches die folgenden Schritte aufweist: Erzeugen eines omnidirektionalen Richtdiagramms durch eine Kombination des Richtdiagramms einer ersten Antennenanordnung mit dem Richtdiagramm einer Richtantennenanordnung eines Fahrzeugs oder einer Infrastruktur, wobei der Sende- und/oder Empfangsbereich der Richtantennenanordnung im Wesentlichen einer Größe des Blindbereiches der ersten Antennenanordnung entspricht, und wobei die erste Antennenanordnung einen Abstand zur Richtantennenanordnung aufweist, der um ein Vielfaches größer ist als die Wellenlänge der Signale, welche von dem Antennensystem zu senden sind.
  • Es wird angemerkt, dass sich die im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung gleichermaßen auf das Antennensystem, das Fahrzeug und das Verfahren beziehen.
  • Die einzelnen Merkmale können selbstverständlich auch untereinander kombiniert werden, wodurch sich zum Teil auch vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen.
  • Diese und andere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden durch die Bezugnahme auf die hiernach beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen erläutert und verdeutlicht.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Beispielhafte Ausführungsformen werden im Folgenden mit Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben.
  • 1 zeigt eine Anordnung der ersten Antennenanordnung und der Richtantennenanordnung in einem Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • 2A und 2B zeigen zwei Richtdiagramme einer Kombination von zwei Rundstrahlantennen.
  • 3A und 3B zeigen eine Kombination zweier Richtdiagramme einer Kombination einer Rundstrahlantenne und einer Richtantenne gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 4 zeigt einen Empfangsweg für ein diversifiziertes Antennensystem mit zwei Rundstrahlantennen.
  • 5 zeigt einen Empfangsweg für ein Antennensystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung mit einer ersten Antennenanordnung und einer Richtantennenanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Detaillierte Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
  • 1 zeigt eine Anordnung einer ersten Antennenanordnung 105 und einer Richtantennenanordnung 107, 108, 109, 110 an einem Fahrzeug 100. Zusätzlich zu anderen Fahrzeugen kann das Fahrzeug 100 beispielweise mit einer Infrastruktur 200 kommunizieren. Die erste Antennenanordnung, beispielsweise eine Rundstrahlantenne, ist im hinteren Dachbereich 101, auch als Position 1 bezeichnet, des Fahrzeugs angeordnet. In einem Blindbereich 106 kann die erste Antennenanordnung das Signal beispielsweise durch die Geometrie des Fahrzeugs nicht oder nur unzureichend empfangen. Der Blindbereich 106 ist durch den Winkel α angegeben. Beispielsweise kann der Winkel α des Blindbereiches 60° oder 90° betragen. Die Richtantennenanordnung kann beispielsweise als Kühlergrillantenne 107 in der Frontschürze 102, Rückspiegelantenne 108 im Rückspiegel 108, oder Seitenspiegelantennen 109, 110 in den Außenspiegeln 103, 104 des Fahrzeugs 100 ausgeführt sein. Diese Anordnungspunkte der Richtantennenanordnung werden jeweils auch als Positionen 2, 3, 4 und 5 bezeichnet. Die Anordnungspunkte der Richtantennenanordnung können je nach der Zahl der Richtantennen unterschiedlich sein. Wenn zum Beispiel die Richtantennenanordnung eine einzelne Richtantenne aufweist, kann die Richtantenne als Rückspiegelantenne 108 im Rückspiegel oder als Kühlergrillantenne 107 in der Frontschürze 102 des Fahrzeugs 100 angeordnet sein. Wenn die Richtantennenanordnung zwei Richtantennen aufweist, können die beiden Richtantennen als Seitenspiegelantennen 109, 110 in den Außenspiegeln 103 und 104 angeordnet sein. Dabei ist die Richtantennenanordnung derart ausgeführt, dass das Strahlungsfeld der Richtantennenanordnung den Blindbereich 106 unter dem Winkel α abdeckt.
  • 2A und 2B zeigen zwei Richtdiagramme einer Kombination der zwei Rundstrahlantennen. Eine erste Rundstrahlantenne ist im hinteren Dachbereich des Fahrzeugs angeordnet. Eine zweite Rundstrahlantenne ist zum Senden und/oder Empfangen aus dem Blindbereich der ersten Rundstrahlantenne in der Frontschürze des Fahrzeugs mit einem Abstand von 2 Metern von der ersten Rundstrahlantenne angeordnet. Beide Antennen arbeiten im Frequenzbereich um 5,9 GHz.
  • Die Überlagerung der Strahlungsfelder von beiden Rundstrahlantennen führen zu einer Vielzahl von Nebenkeulen und zwei schmalen Hauptkeulen mit Ausrichtungen jeweils auf 0° nach vorne und auf 180° nach hinten. Die in mehreren Winkelbereichen erfolgenden destruktiven Überlagerungen der Strahlungsfelder führen ferner zu Signalverlust bis zur Komplettauslöschung. Mit anderen Worten kann das Antennensystem die Signale in diesen Richtungen nicht oder nur mit stark reduzierter Signalstärke empfangen. Dies liegt unter anderem daran, dass eine Rundstrahlantenne gleichmäßig in alle Richtungen innerhalb einer Ebene abstrahlt, sodass eine starke Interferenz, insbesondere in den Winkelbereichen 10° bis 170° und –170° bis –10°, auftritt. Mit anderen Worten hat die Installation der zweiten Rundstrahlantenne das Abstrahl- und Empfangsverfahren der ersten Rundstrahlantenne negativ beeinflusst. Eine direkte Kombination der von beiden Rundstrahlantennen in diesen Winkelbereichen empfangenen Signale führt zu einer Verschlechterung der Signalqualität. Eine Lösung dieses Problems ist der Einsatz eines komplizierten Verfahrens zum Senden und Empfangen von Signalen. Dies erhöht jedoch die Komplexität des Fahrzeugantennensystems.
  • 3A und 3B zeigen zwei Richtdiagramme durch Kombination einer Rundstrahlantenne und einer Richtantenne gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Eine Rundstrahlantenne, d.h. eine erste Antennenanordnung, ist wie in 1 dargestellt im hinteren Dachbereich 101 des Fahrzeugs 100, d.h. in der Position 1, angeordnet. Die Rundstrahlantenne weist einen Blindbereich 106, also einen Blindwinkelbereich α, von etwa 70 ° auf. Dazu ist eine Richtantenne, d.h. eine Richtantennenanordnung, in der Frontschürze 102, d. h. in der Position 2, mit einem Abstand von 2 Metern von der Rundstrahlantenne angeordnet. Beide Antennen arbeiten im Frequenzbereich um 5,9 GHz.
  • Die Richtantenne strahlt im Wesentlichen nach vorne, mit einem Öffnungswinkel von etwa 40°. Auf diese Weise erfolgt die Überlagerung der von der Richtantenne und der Rundstrahlantenne ausgestrahlten Signale und/oder empfangenen Signale lediglich in zwei Winkelbereichen zwischen –40° und –30° und zwischen 30° und 40°. Bezugnehmend auf 1 erfolgt die Überlagerung an den Randbereichen des Blindwinkelbereichs 106 der Rundstrahlantenne, wobei die Ränder des Blindwinkelbereichs 106 durch Strichlinien angedeutet sind. Weiterhin wird ein Mindestgewinn von –15 dBi erreicht. Eine direkte Kombination der von der Rundstrahlantenne und von der Richtantenne empfangenen Signale hat keine bzw. geringe Wirkung auf die Signalqualität, außer in den Winkelbereichen –40° bis –30° und 30° bis 40°. Diese Winkelbereiche können jedoch durch die Verwendung einer Richtantenne mit einem schmalen Öffnungswinkel verkleinert werden. Es ist zudem möglich, dass die Überlagerungswinkelbereiche durch die Anordnung der Antennen in den Bereichen erfolgen, in denen die Leistungsabfälle toleriert werden können.
  • Ferner ist es möglich, den Blindbereich der ersten Antennenanordnung durch zwei Richtantennen als Richtantennenanordnung abzudecken. In diesem Fall kann jede der beiden Richtantennen beispielsweise in jeweils einen der zwei Außenspiegel integriert werden. Beide Richtantennen decken unterschiedliche, nicht überlappende Winkelbereiche ab. Die Vorzugsrichtungen und Abstrahl- bzw. Empfangscharakteristika der beiden Richtantennen können so gewählt werden, dass der Blindbereich der ersten Antennenanordnung abgedeckt wird.
  • 4 zeigt einen Empfangsweg für ein diversifiziertes Antennensystem 401 mit zwei Rundstrahlantennen 402, 403. Das Antennensystem 401 weist zwei Phasenschieber 404, 405, einen Kombinator 406 und eine Sende- und Empfangseinrichtung 407 auf. Der Kombinator 406 fügt mehrere schwächere Signale gleicher Frequenz zu einem stärkeren Signal zusammen. Die Phasenschieber 404, 405 werden zum Verzögern von einer Antenne empfangenen Signalen bezüglich der von der anderen Antenne empfangenen Signalen verwendet, sodass die Wahrscheinlichkeit einer destruktiven Interferenz zwischen den Signalen von den beiden Antennen erheblich reduziert wird. Die verzögerten und nicht verzögerten Signale werden durch den Kombinator 406 kombiniert, um ein möglichst störungsfreies Signal zu erzeugen. Die Kombination von 404, 405, 406 und 407 kann auch in Form eines integrierten Diversity-Empfängers als Zweikanal-Empfänger ausgeführt werden. Wie in 2 dargestellt, erfolgen starke destruktive Überlagerungen in einer Vielzahl von Winkelbereichen. Um die Signalqualität wieder herzustellen, ist die Verwendung von Phasenschiebern sowie Zweikanal-Diversity-Empfängern erforderlich. Dies gilt insbesondere, wenn mehrere Rundstrahlantennen räumlich nah beieinander liegen, wie z.B. bei einem Fahrzeug.
  • 5 zeigt einen Empfangsweg für ein Antennensystem 501 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung mit einer ersten Antennenanordnung 502 und einer Richtantennenanordnung 503. Das Antennensystem weist einen Kombinator 506 und eine Sende- und Empfangseinrichtung 507 auf. Die Sende- und Empfangseinrichtung 507 weist einen Einkanal-Empfänger auf. Die von der ersten Antennenanordnung 502 und der Richtantennenanordnung 503 empfangenen Signale werden auf einfache Weise durch einen Kombinator 506 kombiniert, ohne Verwendung von Phasenschiebern 404, 405. Das liegt unter anderem daran, dass die Interferenz der Strahlungsfelder von beiden Antennenanordnungen, wie in 3 dargestellt, durch die Richtantennenanordnung 503 reduziert wird. In den Überlagerungswinkelbereichen kann die Signalstörung durch die Verwendung einer Richtantenne mit einem entsprechend schmalen Öffnungswinkel minimiert werden. Es ist zudem möglich, dass die Überlagerungswinkelbereiche durch die Anordnung der Antennen in den Bereichen erfolgen, in denen die Leistungsabfälle toleriert werden können.
  • Es sei angemerkt, dass die Begriffe „aufweisend“ und „umfassend“ keine weiteren Elemente oder Verfahrensschritte ausschließen, ebenso wie die Begriffe „ein“ und „eine“ nicht mehrere Elemente und Schritte ausschließen.
  • Die in den Ansprüchen verwendeten Bezugszeichen dienen lediglich zur Erleichterung der Verständlichkeit und sollen keinesfalls als einschränkend angesehen werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 100
    Fahrzeug
    101
    Dachbereich
    102
    Frontschürze
    103
    Außenspiegel rechts
    104
    Außenspiegel links
    105
    Dachantenne
    106
    Blindbereich
    107
    Kühlergrillantenne
    108
    Rückspiegelantenne
    109
    Außenspiegelantenne links
    110
    Außenspiegelantenne rechts
    111
    Abstand
    112
    Sende- /Empfangsbereich
    200
    Infrastruktur
    301
    Richtdiagramm einer Kombination der Rundstrahlantenne und
    der
    Richtantenne
    302
    Richtdiagramm der Rundstrahlantenne
    303
    Richtdiagramm der Richtantenne
    401
    Antennensystem
    402
    erste Rundstrahlantenne
    403
    zweite Rundstrahlantenne
    404
    erster Phasenschieber
    405
    zweiter Phasenschieber
    406
    Kombinator
    407
    Sende- und Empfangseinrichtung
    408
    digitale Daten
    501
    diversifiziertes Antennensystem
    502
    erste Antennenanordnung
    503
    Richtantennenanordnung
    506
    Kombinator
    507
    Sende- und Empfangseinrichtung
    508
    digitale Daten

Claims (11)

  1. Diversifiziertes Antennensystem (501) zur Fahrzeug-zu-Infrastruktur- oder Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation, aufweisend: eine erste Antennenanordnung (502) zum Senden und/oder Empfangen von Signalen, eine Richtantennenanordnung (503), wobei die erste Antennenanordnung einen Blindbereich (106) aufweist, aus dem sie kein Signal empfangen kann, und wobei die Richtantennenanordnung zum Senden und/oder Empfangen von Signalen aus dem Blindbereich der ersten Antennenanordnung ausgeführt ist.
  2. Antennensystem nach Anspruch 1, wobei die erste Antennenanordnung einen Abstand (111) zur Richtantennenanordnung aufweist, der größer als ein Vielfaches der Wellenlänge der Signale ist, welche von dem Antennensystem zu senden und/oder zu empfangen sind.
  3. Antennensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Richtantennenanordnung einen Sende- und/oder Empfangsbereich (112) aufweist, wobei der Sende- und/oder Empfangsbereich (112) der Richtantennenanordnung (503) im Wesentlichen einer Größe des Blindbereiches (106) der ersten Antennenanordnung (502) entspricht und eine Kombination des Richtdiagramms (302) der ersten Antennenanordnung mit dem Richtdiagramm (303) der Richtantennenanordnung ein omnidirektionales Richtdiagramm (301) ergibt.
  4. Antennensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend: einen Kombinator (506) zum Zusammenfügen der Signale, die von der ersten Antennenanordnung (502) und der Richtantennenanordnung (503) empfangen werden; wobei der Kombinator direkt mit der ersten Antennenanordnung (502) und der Richtantennenanordnung (503) verbunden ist.
  5. Antennensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Antennensystem (501) einen einzigen Einkanal-Empfänger nutzt.
  6. Antennensystem nach Anspruch 1, wobei die erste Antennenanordnung (502) und die Richtantennenanordnung (503) für eine Frequenz zwischen 0,5 GHz und 11 GHz, insbesondere von 5,9 GHz ausgelegt sind.
  7. Antennensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Antennenanordnung einen Abstand (111) zur Richtantennenanordnung aufweist, der größer als ein Zehnfaches der Wellenlänge der Signale ist, welche von dem Antennensystem zu senden sind.
  8. Antennensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Antennenanordnung eine Rundstrahlantenne ist.
  9. Fahrzeug (100), aufweisend: ein Antennensystem (501) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
  10. Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei die erste Antennenanordnung (502) und die Richtantennenanordnung (503) im Fahrzeug und/oder außerhalb am Fahrzeug (100) angeordnet sind.
  11. Verfahren zur Kommunikation zwischen Fahrzeugen oder Fahrzeugen und Infrastrukturen, aufweisend: Erzeugen eines omnidirektionalen Richtdiagramms (301) durch eine Kombination des Richtdiagramms (302) einer ersten Antennenanordnung (502) mit dem Richtdiagramm (303) einer Richtantennenanordnung (503) eines Fahrzeugs (100) oder einer Infrastruktur (200), wobei der Sende- und/oder Empfangsbereich (112) der Richtantennenanordnung im Wesentlichen einer Größe eines Blindbereiches (106) der ersten Antennenanordnung entspricht.
DE102014212505.7A 2014-06-27 2014-06-27 Diversifiziertes Antennensystem zur Fahrzeug-zu-Fahrzeug oder Fahrzeug-zu-Infrastruktur Kommunikation Pending DE102014212505A1 (de)

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