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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kompensator für eine Kommunikationsvorrichtung zur Fahrzeug-zu-X Kommunikation, eine korrespondierende Kommunikationsvorrichtung und sowie die Verwendung des Kompensators bzw. der Kommunikationsvorrichtung in einem Fahrzeug.
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Gemäß dem Stand der Technik sind Fahrzeug-zu-X Kommunikationssysteme bzw. Fahrzeug-Ad-hoc-Netzwerke entsprechend den Standards von ETSI, SAE, IEEE bekannt, die im Frequenzband um 5,9 GHz betrieben werden. In Japan wird mit vergleichbaren Systemen bevorzugt eine Frequenz von 700 MHz verwendet. Üblicherweise sind dies ein oder zwei Antennensysteme. Zum Ausgleich von Kabeldämpfungen werden in an sich bekannter Weise Kompensatoren verwendet.
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Fahrzeug-zu-X Kommunikation geht häufig von einer 360° Funkabdeckung um den Verkehrsteilnehmer aus, wobei es teilweise allerdings nicht möglich ist, mit nur einer Antenne diese Abdeckung um das Fahrzeug herum zu ermöglichen, beispielsweise weil sichtbare Antennen aufgrund des Fahrzeugdesigns nicht gewünscht sind oder weil Glasdächer einen Signalpegel dämpfen. Eine Lösung für diese Probleme stellt die Verwendung mehrerer Antennen dar, die mittels Sende- und Empfangsdiversität zu einer virtuellen Antenne zusammengefasst werden und die Sende- und Empfangsdiversität verwenden, um Interferenzen zwischen den Signalen der Antennen zu vermeiden.
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Vielfach ist aus Produktionsgründen jedoch gewünscht, unabhängig von der verwendeten Anzahl an Antennen, die eigentliche elektronische Kontrolleinheit zur Fahrzeug-zu-X Kommunikation im Wesentlichen gleich zu lassen. Das grundsätzliche Vorsehen der für den Betrieb mehrerer Antennen notwendigen Elektronik in diesem Steuergerät ist für einen vorgesehenen Betrieb mit lediglich einer Antenne unwirtschaftlich.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Probleme zu überwinden.
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Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen können beispielsweise den Unteransprüchen entnommen werden. Der Inhalt der Ansprüche wird durch ausdrückliche Inbezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
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Die Erfindung betrifft einen Kompensator zur Kompensation von Leitungs- bzw. Kopplungsverlusten eines Signalübertragungspfades einer Fahrzeug-zu-X Kommunikationsvorrichtung, umfassend eine Schnittstelle zur Anbindung einer ersten Antenne und eine Schnittstelle zur Anbindung einer zweiten Antenne und eine Schnittstelle zur Anbindung einer elektronischen Kontrolleinheit und Verstärkerelektronik und/oder Filterelektronik für ein über den Signalübertragungspfad übertragenes Signal, wobei der Kompensator eine Verzögerungseinrichtung zur Verzögerung eines mittels der zweiten Antenne auszusendenden Signals aufweist.
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Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, dass die Realisierung der Sendediversität nicht mittels der eigentlichen elektronischen Kontrolleinheit zur Verarbeitung empfangener und zu sendender Informationen, sondern mittels des erfindungsgemäßen Kompensators realisiert ist. Zweckmäßigerweise ist der Kompensator somit als eine von der elektronische Kontrolleinheit unabhängig veräußerbare elektronische Baugruppe vorgesehen, welche insbesondere eine zugeordnete Einhausung aufweist. Ob die elektronische Kontrolleinheit mit einer oder mehr Antennen betrieben wird, kann somit durch Auswahl von nicht durch die elektronische Kontrolleinheit umfassten Komponenten bzw. des Kompensators erfolgen. Unter Verwendung des erfindungsgemäßen Kompensators kann mithin eine elektronische Kontrolleinheit, welche für den Betrieb mit einer einzelnen Antenne ausgestaltet ist, auch für den Betrieb mit einer Mehrzahl an Antennen, insbesondere zwei Antennen, vorgesehen werden. Ein Mehraufwand in Verbindung mit entsprechenden Kosten zur Realisierung des Betriebs der elektronischen Kontrolleinheit mit mehreren Antennen braucht dabei auch lediglich nur im Falle des Betriebs mit mehreren Antennen vorgenommen zu werden. Die elektronische Kontrolleinheit kann damit zudem kostengünstiger realisiert werden. Falls die Anwendung lediglich eine Antenne erfordert, insbesondere wenn mit dieser 360° abgedeckt werden kann, kann vorzugsweise ein Kompensator zum Betrieb einer einzelnen Antenne oder der erfindungsgemäße Kompensator unter Nutzung lediglich eine Antennenschnittstelle verwendet werden. Die zweite Schnittstelle könnte dann ungenutzt bleiben. Vorzugsweise können weitere Schnittstellen beispielsweise zur Anbindung zumindest einer weiteren Antenne und/oder elektronischen Komponente vorgesehen sein.
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Häufig wird eine Mehrzahl an Antennen lediglich dann verwendet werden, wenn eine einzelne Antenne nicht die vollen 360° um ein Fahrzeug abdecken kann. Es kann entsprechend auch vorgesehen sein, dass die Mehrzahl an Antennen eine vergleichsweise geringe bzw. keine Überlappung der Empfangscharakteristik aufweisen. Grundsätzlich kann im Überlappungsbereich der Empfangscharakteristik eine Überlagerung empfangener Signale auftreten, wobei jedoch aufgrund der geringen Ausdehnung des Überlappungsbereichs eine auswertbare Dekodierung dennoch realisierbar ist. Beim Senden von Signalen wird die Diversität mittels der Verzögerungseinrichtung des Kompensators realisiert, wobei bei einer größeren Anzahl an durch den Kompensator zu betreibenden Antennen zweckmäßigerweise eine Mehrzahl an Verzögerungseinrichtungen mit im Vergleich unterschiedlicher Verzögerung vorgesehen ist.
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Vorzugsweise ist die Verzögerungseinrichtung in einem Sendepfad der zweiten Antenne des Kompensators vorgesehen. Die Verzögerungseinrichtung ist insbesondere in der Weise ausgestaltet, dass sich eine zeitliche Verzögerung um etwa ein Modulations-Symbol, insbesondere um etwa ein OFDM-Symbol eines orthogonalen Frequenzmultiplexverfahrens, ergibt. Vorteilhafterweise wird damit eine Übertragungsdiversität insbesondere zur Vermeidung von Interferenzeffekten erreicht, ohne dass die elektronische Kontrolleinheit diese auch unterstützen muss.
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Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform sind die Schnittstelle zur Anbindung einer ersten Antenne und/oder die Schnittstelle zur Anbindung einer zweiten Antenne und/oder die Schnittstelle zur Anbindung einer elektronischen Kontrolleinheit als Koaxialsteckverbinder zur Verbindung mit jeweils einer Koaxialleitung ausgebildet sind.
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Der Kompensator umfasst zweckmäßigerweise wenigstens eine Umschalteinrichtung zum Umschalten zwischen einem Sendepfad und einem Empfangspfad des Signalübertragungspfads des Kompensators. Insbesondere ist eine der Schnittstelle zur Anbindung einer elektronischen Kontrolleinheit zugeordnete Umschalteinrichtung zur Umschaltung zwischen einem Sendepfad und einem Empfangspfad des Signalübertragungspfads des Kompensators vorgesehen. Insbesondere ist den Antennenschnittstellen eine jeweils zugeordnete Umschalteinrichtungen zur auf die betreffende Schnittstelle bezogenen jeweiligen Umschaltung zwischen einem Sendepfad und einem Empfangspfad des Signalübertragungspfads des Kompensators vorgesehen.
Vorzugsweise umfasst der Kompensator zumindest einen Splitter zur Auftrennung eines mittels der Antennen auszusendenden Signals und zumindest einen Combiner zum Zusammenführen von mittels der Antennen empfangenen Signale.
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Der erfindungsgemäße Kompensator umfasst entsprechend einer Weiterbildung in einem Sendepfad des Signalübertragungspfads zumindest einen Splitter zur Auftrennung eines mittels der Antennen auszusendenden Signals und in einem Empfangspfad des Signalübertragungspfads zumindest einen Combiner zum Zusammenführen von mittels der Antennen empfangenen Signale. Der zumindest eines Combiner und zumindest eine Splitter können zweckmäßigerweise in wenigstens einer funktionellen Einheit zusammengefasst sein.
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Die Erfindung betrifft außerdem eine Kommunikationsvorrichtung zur Fahrzeug-zu-X-Kommunikation für ein Fahrzeug umfassend
- - eine elektronische Kontrolleinheit zum Verarbeiten von mittels einer Antenne empfangenen oder zu sendenden Signalen, wobei die elektronische Kontrolleinheit genau eine Schnittstelle zum Betrieb einer Antenne aufweist,
- - eine erste Antenne und eine zweite Antenne zum Senden und Empfangen von drahtlos übertragenen und zu übertragenden Signalen und
- - zumindest einen Kompensator zur Kompensation von Leitungs- bzw. Kopplungsverlusten wenigstens eines Signalübertragungspfades der Fahrzeug-zu-X Kommunikation gemäß wenigstens einer der erfindungsgemäßen Ausführungsformen.
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Die Kommunikationsvorrichtung ist vorzugsweise zur Ausführung eines OFDM (Orthogonal frequency-division multiplexing, Orthogonales Frequenzmultiplexverfahren) basierten Diversitätsverfahrens ausgestaltet, insbesondere CDD (Cyclic Delay Diversity). Die Kommunikationsvorrichtung weist zur Ausführung eines solchen Verfahrens vorgesehene Mittel auf. Insbesondere umfasst die elektronische Kontrolleinheit einen Prozessor zur Abarbeitung von das Verfahren abbildenden Prozessschritten und zumindest ein entsprechendes Speichermittel zur Speicherung dafür vorgesehener Prozessanweisungen.
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Die elektronische Kontrolleinheit umfasst zumindest eine Fernspeiseeinrichtung zur Bereitstellung einer Spannungsversorgung und von Kommunikationssignalen zur Fahrzeug-zu-X Kommunikation und von Signalen zur Steuerung und/oder Diagnose des Kompensators mittels einer Übertragungsleitung, insbesondere einer Koaxialleitung. Zweckmäßigerweise ist die elektronische Kontrolleinheit mit der dafür vorgesehenen Schnittstelle des Kompensators mittels einer Koaxialleitung verbunden. Der Kompensator ist über die dafür vorgesehenen Schnittstellen bevorzugt mittel Koaxialleitungen mit der ersten Antenne und der zweiten Antenne mit der Antenne verbunden.
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Die elektronischen Kontrolleinheit ist ausgestaltet dem Kompensator zumindest bereitzustellen:
- - eine Versorgungsspannung und
- - ein mittels der ersten Antenne und/oder der zweiten Antenne zu sendendes Hochfrequenzsignal, insbesondere 5G-Band, und
- - ein Umschaltsignal zum Umschalten zwischen einem Empfangspfad und einem Sendepfad des Kompensators und/oder
- - Diagnosedaten.
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Der Kompensator ist ausgestaltet der elektronischen Kontrolleinheit zumindest bereitzustellen:
- - ein mittels der ersten Antenne und/oder der zweiten Antenne empfangenes Hochfrequenzsignal, insbesondere 5G-Band und/oder
- - Diagnosedaten.
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Die Erfindung umfasst des Weiteren die Verwendung wenigstens einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kompensators oder der korrespondierenden Kommunikationsvorrichtung in einem Fahrzeug. Unter einem Fahrzeug sei grundsätzlich ein Fortbewegungsmittel zur Verwendung zu Land, zu Wasser oder in der Luft verstanden, beispielsweise ein Kraftfahrzeug, ein Motorrad, ein Schiff oder ein flugfähiges Verkehrsmittel.
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Einige besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand von Figuren.
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In schematischer Darstellung zeigen:
- 1 ein Blockschaltplan einer beispielhaften Ausführungsform der Kommunikationsvorrichtung 1, umfassend Kompensator 6, und
- 2 einen detaillierteren Blockschaltplan eines Ausführungsbeispiels der Kommunikationsvorrichtung 1, umfassend Kompensator 6.
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Die 1 zeigt ein Blockschaltbild einer beispielhaften Ausführungsform der Kommunikationsvorrichtung 1 zur Fahrzeug-zu-X Kommunikation. Es sind Diese umfasst beispielsgemäß eine elektronische Kontrolleinheit 2, einen Kompensator 6 sowie eine erste Antenne 7-1 und eine zweite Antenne 7-2. Der Kompensator 6 umfasst ein Combiner/Splitter Modul 3 zur Auftrennung eines von der elektronischen Kontrolleinheit 2 bereitgestellten auszusendenden Signals auf die Signalpfade der ersten Antenne 7-1 und der zweiten Antenne 7-2 bzw. eine Zusammenführung eines mittels der ersten und der zweiten Antenne empfangenen Signals zur Bereitstellung an die elektronische Kontrolleinheit 2. Die elektronische Kontrolleinheit 2 weist dabei lediglich eine Schnittstelle zum Betrieb einer Antenne auf.
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Gemäß der dargestellten Ausführungsform umfasst der Kompensator 6 zudem Verzögerungseinrichtung 4 im Signalpfad der zweiten Antenne 7-2 und Verstärker- und/oder Filter- und/oder Umschaltelektronik in den Signalpfaden der ersten Antenne 7-1 und der zweiten Antenne 7-2, welche jeweils durch Blöcke 5-1 und 5-2 repräsentiert sind. Die Verzögerungseinrichtung 4 ist im Sendepfad der zweiten Antenne 7-2 vorgesehen.
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Durch die mittels der Verzögerungseinrichtung zeitliche Verzögerung des mittels der zweiten Antenne 7-2 ausgesendeten Signals lassen sich in vorteilhafter Weise insbesondere Interferenzen mit dem über die erste Antenne 7-1 ausgesendeten ggf. identischen Signal verringern bzw. vermeiden.
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Entsprechend können diese Antennen mit dem gleichen Signal beaufschlagt werden, ohne das es zu Interferenzen kommen kann. Diese gleichen Signale können aus den gleichen Ein/Ausgangssignalen eines 802.11p Chips gewonnen werden.
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Die 2 zeigt einen im Vergleich zum Blockschaltbild der 1 detaillierteren Blockschaltplan eines Ausführungsbeispiels der Kommunikationsvorrichtung bzw. des Kompensators 6, wobei im Wesentlichen gleich wirkende Komponenten mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und nachfolgend nicht nochmals erläutert werden. Die Sende- und Empfangspfade der Kommunikationsvorrichtung 1 sind in 2 aufgelöst wiedergegeben.
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Gemäß der in 2 dargestellten Ausführungsform umfasst das Combiner/Splitter Modul 3 im Sendepfad TX einen Splitter 3-2 zum Auftrennen der mittels der ersten und zweiten Antenne 7-1, 7-2 auszusendenden Signale und im Empfangspfad RX einen Combiner 3-3 zum Zusammenführen der mittels der ersten und zweiten Antenne 7-1, 7-2 empfangenen Signale. Der Splitter 3-2 kann z.B. als Wilkinson-Teiler oder Mikrostrip Richtkoppler realisiert sein, ebenso der Combiner 3-3. Des Weiteren durch Combiner/Splitter Modul 3 umfasst ist eine Umschalteinrichtung 3-1 zur Umschaltung zwischen Sendepfad TX und Empfangspfad RX der Antennen. Die Verzögerungseinrichtung 4 ist dabei im Sendepfad der zweiten Antenne 7-2 vorgesehen, wodurch insbesondere Interferenzen eines mittels der zweiten Antenne 7-2 ausgesandten Signals mit einem über die erste Antenne 7-1 ausgesandten Signal zu verringern bzw. zu vermeiden. Vorzugsweise findet hierbei eine OFDM basierte Diversitätstechnik Anwendung, insbesondere jedoch Cyclic Delay Diversity, wobei die Kommunikationsvorrichtung Mittel zur Ausführung eines entsprechenden Verfahrens aufweist.
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Sofern sich im Laufe des Verfahrens herausstellt, dass ein Merkmal oder eine Gruppe von Merkmalen nicht zwingend nötig ist, so wird anmelderseitig bereits jetzt eine Formulierung zumindest eines unabhängigen Anspruchs angestrebt, welcher das Merkmal oder die Gruppe von Merkmalen nicht mehr aufweist. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Unterkombination eines am Anmeldetag vorliegenden Anspruchs oder um eine durch weitere Merkmale eingeschränkte Unterkombination eines am Anmeldetag vorliegenden Anspruchs handeln. Derartige neu zu formulierende Ansprüche oder Merkmalskombinationen sind als von der Offenbarung dieser Anmeldung mit abgedeckt zu verstehen.
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Es sei ferner darauf hingewiesen, dass Ausgestaltungen, Merkmale und Varianten der Erfindung, welche in den verschiedenen Ausführungen oder Ausführungsbeispielen beschriebenen und/oder in den Figuren gezeigt sind, beliebig untereinander kombinierbar sind. Einzelne oder mehrere Merkmale sind beliebig gegeneinander austauschbar. Hieraus entstehende Merkmalskombinationen sind als von der Offenbarung dieser Anmeldung mit abgedeckt zu verstehen.
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Rückbezüge in abhängigen Ansprüchen sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen. Diese Merkmale können auch beliebig mit anderen Merkmalen kombiniert werden. Merkmale, die lediglich in der Beschreibung offenbart sind oder Merkmale, welche in der Beschreibung oder in einem Anspruch nur in Verbindung mit anderen Merkmalen offenbart sind, können grundsätzlich von eigenständiger erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Sie können deshalb auch einzeln zur Abgrenzung vom Stand der Technik in Ansprüche aufgenommen werden.
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Allgemein sei darauf hingewiesen, dass unter Fahrzeug-zu-X-Kommunikation insbesondere eine direkte Kommunikation zwischen Fahrzeugen und/oder zwischen Fahrzeugen und Infrastruktureinrichtungen verstanden wird. Beispielsweise kann es sich also um Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation oder um Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation handeln. Sofern im Rahmen dieser Anmeldung auf eine Kommunikation zwischen Fahrzeugen Bezug genommen wird, so kann diese grundsätzlich beispielsweise im Rahmen einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation erfolgen, welche typischerweise ohne Vermittlung durch ein Mobilfunknetz oder eine ähnliche externe Infrastruktur erfolgt und welche deshalb von anderen Lösungen, welche beispielsweise auf ein Mobilfunknetz aufbauen, abzugrenzen ist. Beispielsweise kann eine Fahrzeug-zu-X-Kommunikation unter Verwendung der Standards IEEE 802.11p oder IEEE 1609.4 erfolgen. Eine Fahrzeug-zu-X-Kommunikation kann auch als C2X-Kommunikation bezeichnet werden. Die Teilbereiche können als C2C (Car-to-Car) oder C2I (Car-to-Infrastructure) bezeichnet werden. Die Erfindung schließt jedoch Fahrzeug-zu-X-Kommunikation mit Vermittlung beispielsweise über ein Mobilfunknetz explizit nicht aus.
