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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Fahrzeug-zu-X Kommunikation sowie die Verwendung der Vorrichtung.
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Fahrzeug-zu-X Kommunikation auf Basis von IEEE 802.11p befindet sich derzeit in der Markteinführung. Fahrzeug-zu-X Kommunikation auf Basis von Dedicated Short Range Communication (DSRC bzw. IST-G5) arbeitet in einem Frequenzband um 5.9 GHz. Aufgrund dieser vergleichsweise hohen Frequenz sollten die HF-Leitungen zwischen Antenne und der verarbeitenden elektronischen Kontrolleinheit möglichst kurz sein oder es werden Kompensatoren eingesetzt, welche das über die HF-Leitungen übertragene Signal verstärken.
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Nachteilig bei diesem Stand der Technik ist die vergleichsweise hohe Komplexität des Kompensators.
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Aufgabe der Erfindung ist es eine Vorrichtung zur Fahrzeug-zu-X Kommunikation mit verminderter Komplexität bereitzustellen.
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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 beschreibt eine Vorrichtung zur Fahrzeug-zu-X Kommunikation umfassend:
- - eine elektronische Kontrolleinheit zur Verarbeitung zu sendender und empfangener Fahrzeug-zu-X Nachrichten,
- - eine Antenne zum Senden und Empfangen von Fahrzeug-zu-X Nachrichten,
- - einen Kompensator zur Verstärkung von Signalen, welche über einen die elektronische Kontrolleinheit und die Antenne verbindenden Signalübertragungspfad übertragen werden,
wobei die elektronische Kontrolleinheit ein Pilotsignal auf den Signalübertragungspfad auszusenden und der Kompensator ausgestaltet ist beim Erfassen des Pilotsignals auf dem Signalübertragungspfad einen Sendepfad des Kompensators zum Aussenden von Signalen mittels der Antenne zu aktivieren.
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Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass das von der elektronischen Kontrolleinheit auf den Signalübertragungspfad ausgegebene Pilotsignal zum Anzeigen eines geplanten Sendens einer Fahrzeug-zu-X Nachricht an den Kompensator herangezogen wird. Ein Vorteil, welcher sich hierdurch ergibt, ist in Folge eines vereinfachten Aufbaus eine geringere Komplexität des Kompensators. Je nach Ausgestaltung könnte sogar auf einen üblicherweise im Kompensator vorgesehenen Mikrokontroller verzichtet werden. Außerdem kann durch die Ausgabe des Pilotsignals durch die elektronische Kontrolleinheit in vorteilhafter Weise eine vergleichsweise einfache Anpassung an unterschiedliche Kompensatoren erreicht werden. Ein Pilotsignal bzw. Pilotton wird bspw. in 802.11p genutzt, um Empfängern die Möglichkeit zu geben den Beginn eines gesendeten Signals sicher zu erkennen und sich auf die Eigenschaften des ausgesendeten Signales, z.B. Feldstärke, Frequenz, Fading, einzustellen. Der 802.11 Standard definiert das Pilotsignal exakt, weshalb eine Verkürzung, z.B. durch eine Totzeit der Signaldetektion im Kompensator, im Rahmen des Standards grundsätzlich als nicht zulässig angesehen wird. Das Pilotsignal bildet vorzugsweise einen zuerst auszusendenden bzw. ausgesendeten Teil der Fahrzeug-zu-X Nachricht, wobei beispielsweise der Kopf- und Datenteil der Nachricht sich in der Aussendung an das Pilotsignal üblicherweise unmittelbar anschließen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist bevorzugt derart ausgestaltet, dass über den aktivierten Sendepfad von der elektronischen Kontrolleinheit eine Fahrzeug-zu-X Nachricht mittels der Antenne aussendbar ist bzw. ausgesandt wird, wobei die Fahrzeug-zu-X Nachricht das Pilotsignal umfasst.
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Alternativ oder in Ergänzung ist die Vorrichtung bevorzugt derart ausgestaltet, dass zumindest ein Teil des von der elektronischen Kontrolleinheit bereitgestellten Pilotsignals mittels der Antenne aussendbar ist bzw. ausgesandt wird.
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Entsprechend der Erfindung ist die Antenne zweckmäßigerweise ausgestaltet zum Senden von durch die elektronische Kontrolleinheit über einen Signalübertragungspfad bereitzustellenden Fahrzeug-zu-X Nachrichten und zum Empfangen von Fahrzeug-zu-X Nachrichten und Bereitstellen der Fahrzeug-zu-X Nachrichten an die elektronische Kontrolleinheit mittels des Signalübertragungspfads.
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Die elektronische Kontrolleinheit ist insbesondere als Transceiver ausgestaltet oder umfasst einen solchen.
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Bevorzugt umfasst der Kompensator zusätzlich zu dem Sendepfad einen Empfangspfad, wobei der Sendepfad vorzugsweise einen Hochfrequenzverstärker zum Speisen der Antenne und der Empfangspfad insbesondere einen rauscharmen Verstärker, sog. „Low Noise Amplifier“ (LNA), aufweist. Der Kompensator ist bevorzugt ausgestaltet nach einem Erfassen des Pilotsignals den Sendepfad zu aktivieren. Entsprechend ist der Kompensator vorzugsweise ausgestaltet nach dem Erfassen des Pilotsignals den Empfangspfad zu deaktivieren.
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Entsprechend einer Weiterbildung der Vorrichtung umfasst der Kompensator eine Detektionseinrichtung zum Erfassen des mittels des Signalübertragungspfads übertragenen Signals, insbesondere des Pilotsignals. Entsprechend ist der Kompensator weiterbildungsgemäß ausgestaltet mittels der Detektionseinrichtung das Pilotsignal zu erfassen. Insbesondere für die Zwecke der Erfassung des Pilotsignals umfasst die Detektionseinrichtung vorzugsweise einen Leistungsmesser, einen Spannungsmesser und/oder einen Strommesser, insbesondere umfassend einen HF-Gleichrichter bzw. eine HF-Detektor Diode.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist für die Bemessung der zeitlichen Länge des Pilotsignals eine Zeitdauer für die Erfassung des Pilotsignals und Aktivierung des Sendepfades durch den Kompensator berücksichtigt. Die zeitliche Länge des von der elektronischen Kontrolleinheit ausgegebenen Pilotsignals entspricht damit bevorzugt näherungsweise einer Summe der zeitlichen Länge der Aktivierung des Sendepfades durch den Kompensator und wenigstens einer für die Zwecke des Pilotsignals in der Fahrzeug-zu-X Kommunikation zumindest als ausreichenden angesehenen zeitlichen Länge, d.h. insbesondere der durch den betreffenden Standard, z.B. 802.11, vorgegebenen Länge. Die zeitliche Dauer der Erfassung und Aktivierung des Sendepfades wird vorzugsweise experimentell bestimmt und entsprechend vorgegeben. Dies kann einzeln oder beispielsweise als Mittelwert für eine Vielzahl an Vorrichtungen dieser Art erfolgen. Alternativ oder in Ergänzung kann auch mittels zumindest einer dafür vorgesehenen Messeinrichtung der Vorrichtung eine wiederholte Bestimmung im laufenden Betrieb der Vorrichtung erfolgen.
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Eine Erfassung des Pilotsignals und Aktivierung des Sendepfads beansprucht eine bestimmte Zeitdauer, z.B. einige 100 ns bis zu µs. Für diese Zeitdauer liegt das zu sendende Signal nicht mit der für die Kommunikation als notwendig erachteten Sendeleistung an der Antenne an. Entsprechend bezieht sich die als ausreichend angesehene zeitliche Länge des Pilotsignals für die Zwecke in der Fahrzeug-zu-X Kommunikation insbesondere auf die Zeitdauer, in welcher das Pilotsignal mit einer als ausreichend bzw. notwendig erachteten Sendeleistung an der Antenne anliegt.
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Der Berücksichtigung der summierten Zeit bei der Bestimmung der zeitlichen Länge des Pilotsignals liegt somit der Gedanke zugrunde, dass die zeitliche Länge des Pilotsignals im Vergleich zum üblicherweise in der zeitlichen Länge standardisierten bzw. festgelegten Pilotsignal verlängert ist, wodurch die zusätzliche Zeit zur Vorbereitung des Kompensators zum Senden der weiteren Fahrzeug-zu-X Nachricht berücksichtigt wird, ohne negative Auswirkungen auf die Fahrzeug-zu-X Kommunikation hinnehmen zu müssen. Vorzugsweise entspricht die Zeitdauer der Erfassung des Pilotsignals und Aktivierung des Sendepfads daher der Zeitdauer der Verlängerung des aktuell standardisieren bzw. festgelegten Pilotsignals. Durch die Verlängerung des Pilotsignals wird der Verlust der Sendeleistung an der Antenne in vorteilhafter Weise ausgeglichen, sodass insbesondere in Folge der erreichten Konformität mit einem diesbezüglichen Standard oder einer Festlegung des in seiner zeitlichen Länge mit der Antenne ausgesandten Pilotsignals ausreichender Sendeleistung, empfangende Stationen, z.B. weitere Verkehrsteilnehmer und/oder Infrastruktureinrichtungen, das Pilotsignal in verbesserter Weise erkennen und eine darauf gerichtete Synchronisation vornehmen können.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Fahrzeug-zu-X Kommunikation, aufweisend die Schritte:
- - Aussenden eines Pilotsignals auf einen Signalübertragungspfad durch eine elektronische Kontrolleinheit zur Verarbeitung mittels einer Antenne zu sendender und empfangener Fahrzeug-zu-X Nachrichten,
- - Erfassen des Pilotsignals durch einen Kompensator zur Verstärkung von Signalen, welche über den die elektronische Kontrolleinheit und die Antenne verbindenden Signalübertragungspfad übertragen werden,
- - Aktivieren eines Sendepfades des Kompensators zum Aussenden von Signalen mittels der Antenne.
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Für das erfindungsgemäße Verfahren gelten im Wesentlichen mit der vorgenannten Vorrichtung übereinstimmende Vorteile, weshalb auf nochmalige Nennung verzichtet werden kann.
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Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung wenigstens einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Fahrzeug oder einer Infrastruktureinrichtung. Fahrzeuge können hierbei insbesondere Land-, Luft- und Wasserfahrzeuge sein, wie beispielsweise Autos, Lastkraftwagen, Flugzeuge oder Schiffe.
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In einer Weiterbildung der angegebenen Vorrichtung weist die angegebene Vorrichtung einen Speicher und einen Prozessor auf. Dabei ist das angegebene Verfahren in Form eines Computerprogramms in dem Speicher hinterlegt und der Prozessor zur Ausführung des Verfahrens vorgesehen, wenn das Computerprogramm aus dem Speicher in den Prozessor geladen ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Computerprogramm Programmcodemittel, um alle Schritte wenigsten einer Ausführungsform des angegebenen Verfahrens durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer der angegebenen Vorrichtungen ausgeführt wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält ein Computerprogrammprodukt einen Programmcode, der auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist und der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinrichtung ausgeführt wird, eines der angegebenen Verfahren durchführt.
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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 zeigt:
- 1 ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Fahrzeug-zu-X Kommunikation.
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Die Figur soll lediglich der Beschreibung grundlegender Funktionszusammenhänge dienen und ist daher auf die Darstellung der für diesen Zweck notwendigsten funktionellen Baugruppen reduziert bzw. veranschaulicht den Funktionszusammenhang.
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Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Fahrzeug-zu-X Kommunikation, umfassend eine elektronischer Kontrolleinheit 2 zur Verarbeitung zu sendender und empfangener Fahrzeug-zu-X Nachrichten, einen Kompensator 3 zur Verstärkung eines HF-Signals eines Signalübertragungspfads 5 und eine Antenne 4. Mittels Signalübertragungspfad 5 können die zu sendenden und empfangene Signale zwischen der elektronischen Kontrolleinheit 2 und Antenne übermittelt werden.
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Die elektronische Kontrolleinheit 2 umfasst einen Speicher 2.1 und einen Prozessor 2.2 mittels den eine Verarbeitung der zu sendenden und empfangener Fahrzeug-zu-X Nachrichten erfolgen kann und das erfindungsgemäße Verfahren ausführbar ist.
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Einer auszusendenden Fahrzeug-zu-X Nachricht vorangestellt, übermittelt die elektronische Kontrolleinheit 2 über Signalübertragungspfad 5 ein Pilotsignal, welchem sich weitere Teile der Fahrzeug-zu-X Nachricht anschließen, beispielsweise Kopf- und Datenteil. Dieses von elektronischer Kontrolleinheit 2 bereitgestellte Pilotsignal erfasst der Kompensator 3 mit Detektionseinrichtung 3.1. In Folge der Erfassung des Pilotsignals aktiviert Kompensator 3 einen Sendepfad 3.3 zum Speisen von Antenne 4. Sendepfad 3.3 weist dabei vorzugsweise einen Hochfrequenzverstärker auf. Zusätzlich zu Sendepfad 3.3 umfasst Kompensator 3 einen Empfangspfad 3.2 insbesondere aufweisend einen rauscharmen Verstärker, sog. „Low Noise Amplifier“ (LNA). Beim Aktivieren des Sendepfads 3.3 wird Empfangspfad 3.2 deaktiviert. Diese Vorgehensweise ist in 1 durch einen Umschalter veranschaulicht, welcher durch Detektionseinrichtung 3.1 angesteuert wird.
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Nach dem Umschalten von Empfangspfad 3.2 auf den Sendepfad 3.3 wird ein jeweiliges von der elektronischen Kontrolleinheit 2 bereitgestelltes Signal über Signalübertragungskanal 5 mittels der Antenne 4 ausgesandt. Im Wesentlichen unmittelbar an das Pilotsignal anschließend überträgt elektronische Kontrolleinheit 2 die weiteren Teile der auszusendenden Fahrzeug-zu-X Nachricht.
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Eine Erfassung des Pilotsignals und Aktivierung des Sendepfads beansprucht eine gewisse Zeitdauer, in welcher das zu sendende Signal nicht mit der für die Kommunikation als notwendig erachteten Sendeleistung an der Antenne anliegt. Für die Fahrzeug-zu-X Kommunikation ist die zeitliche Länge des Pilotsignals, insbesondere unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Abstrahlleistung an der Antenne, standardisiert beziehungsweise definiert. Entsprechend ist für die Bemessung der zeitlichen Länge des von der elektronischen Kontrolleinheit 2 auszugebenden Pilotsignals eine Zeitdauer für die Erfassung des Pilotsignals und Aktivierung des Sendepfades 3.3 berücksichtigt, wobei das Pilotsignals der üblicherweise verwendeten zeitlichen Läge gemäß dem Standard bzw. der Festlegung um die Zeitdauer der Erfassung und Aktivierung verlängert wird. Dadurch wird das Pilotsignal dennoch mit der standardisierten bzw. festgelegten zeitlichen Länge mittels der Antenne 4 ausgesandt, sodass die das Pilotsignal empfangenden Verkehrsteilnehmer bzw. Funkbaken eine Synchronisation hierauf vornehmen können. Nach dem Umschalten wird somit das von der elektronische Kontrolleinheit 2 bereitgestellte Pilotsignal zumindest teilweise und die Fahrzeug-zu-X Nachricht vollständig versendet.
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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 und 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.
