DE102020117335A1

DE102020117335A1 - Betreiben einer Kommunikationseinrichtung eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102020117335A1
Application number: DE102020117335.0A
Authority: DE
Inventors: Amir Cenanovic; Lars Reichardt
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2020-07-01
Filing date: 2020-07-01
Publication date: 2022-01-05
Anticipated expiration: 2040-07-02
Also published as: US20230260333A1; WO2022002476A1; CN115804162A; EP4176528A1; DE102020117335B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Kommunikationseinrichtung (32, 34) eines Kraftfahrzeugs (14), bei dem die Kommunikationseinrichtung (32, 34) zumindest mit wenigstens einem anderen Kraftfahrzeug (16) oder wenigstens einer stationären Gegenstelle (12) kommuniziert, zu welchem Zweck eine drahtlose Kommunikationsverbindung (20, 22, 24) basierend auf linear polarisierten elektromagnetischen Wellen genutzt wird. Für das Nutzen der Kommunikationsverbindung (20, 22, 24) wird ein Sendesignal von der Kommunikationseinrichtung (32, 34) mit einer vorgegebenen Sendeleistung ausgesendet, wobei die Sendeleistung abhängig von einem Empfangen eines Empfangssignals durch die Kommunikationseinrichtung (32, 34), welches in Bezug auf die linear polarisierten elektromagnetischen Wellen zumindest teilweise hierzu orthogonal polarisierte elektromagnetische Wellen nutzt, reduziert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Kommunikationseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, bei dem die Kommunikationseinrichtung zumindest mit wenigstens einem anderen Kraftfahrzeug oder wenigstens mit einer stationären Gegenstelle kommuniziert, zu welchem Zweck eine drahtlose Kommunikationsverbindung basierend auf linear polarisierten elektromagnetischen Wellen genutzt wird, wobei für das Nutzen der Kommunikationsverbindung ein Sendesignal von der Kommunikationseinrichtung mit einer vorgegebenen Sendeleistung ausgesendet wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Kommunikationseinrichtung zum Anordnen in einem Kraftfahrzeug, wobei die Kommunikationseinrichtung ausgebildet ist, zumindest mit wenigstens einem anderen Kraftfahrzeug oder wenigstens einer stationären Gegenstelle zu kommunizieren, zu welchem Zweck eine drahtlose Kommunikationsverbindung basierend auf linear polarisierten elektromagnetischen Wellen genutzt wird, wobei die Kommunikationseinrichtung ausgebildet ist, für das Nutzen der Kommunikationsverbindung ein Sendesignal mit einer vorgebbaren Sendeleistung auszusenden. Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einer Kommunikationseinrichtung zum Kommunizieren zumindest mit wenigstens einem anderen Kraftfahrzeug oder wenigstens einer stationären Gegenstelle.
Kommunikationseinrichtungen der gattungsgemäßen Art, insbesondere funkbasierte Kommunikationseinrichtungen, sind im Stand der Technik bekannt. Gelegentlich werden sie auch als aktive Antenneneinheit oder dergleichen bezeichnet. Sie dienen unter anderem dazu, eine Kommunikation zwischen Fahrzeugen sowie auch zwischen stationären Gegenstellen, beispielsweise Infrastruktureinrichtungen wie Ampeln, Verkehrszeichen, und/oder dergleichen, insbesondere nach Art einer Road-Side-Unit (RSU), zu ermöglichen. Hierdurch soll eine Verkehrsvernetzung erreicht werden. Die Verkehrsvernetzung kann zum Beispiel eine kommunikationstechnische Vernetzung von Kraftfahrzeugen untereinander sowie zwischen Kraftfahrzeugen und den Infrastruktureinrichtungen umfassen. Eine derartige Verkehrsvernetzung wird auch als Car2X (englisch: Vehicle-to-Everything; V2X) oder dergleichen bezeichnet. Darüber hinaus gibt es Verkehrsvernetzung zwischen Kraftfahrzeugen (englisch: Vehicle-to-Vehicle; V2V), Kraftfahrzeugen-zu-Straße (englisch: Vehicle-to-Road; V2R), Kraftfahrzeugen-zu-Infrastruktur (englisch: Vehicle-to-Infrastructure; V2I), Kraftfahrzeugen-zu-Netzwerk (englisch: Vehicle-to-Network; V2N), Kraftfahrzeugen-zu-Personen (englisch: Vehicle-to-Person; V2P) und dergleichen. Die Verkehrsvernetzung soll die Verkehrssicherheit erhöhen, die Effizienz des Verkehrs verbessern und Energieeinsparungen ermöglichen. Darüber hinaus dient die Verkehrsvernetzung dazu, zumindest teilweise autonomes Fahren zu ermöglichen.
Ein Verkehrsvernetzungssystem beziehungsweise Telematik-System kann zum Beispiel CV2X sein. Hierbei handelt es sich um ein zelluläres Netzwerk, welches eine Kommunikation zwischen Kraftfahrzeugen (PC5) sowie eine Kommunikation zwischen einem Kraftfahrzeug und einer Infrastruktureinrichtung (Uu) ermöglicht. Beispielsweise wird ein solches Telematik-System in einem Frequenzbereich von etwa 5,905 GHz bis etwa 5,925 GHz betrieben. Zu diesem Zweck umfasst das Kraftfahrzeug in der Regel die entsprechende Kommunikationseinrichtung, die eine Vernetzung im Rahmen des Telematik-Systems ermöglichen soll. Die Kommunikationseinrichtung ist in der Regel an ein Steuergerät im Kraftfahrzeug angeschlossen, welches mit den anderen Kraftfahrzeugen und/oder den Infrastruktureinrichtungen über die Kommunikationseinrichtung kommuniziert. Das Steuergerät kann zum Beispiel Fahrzeugdaten des Kraftfahrzeugs für andere Kraftfahrzeuge und/oder die Infrastruktureinrichtungen bereitstellen. Ebenso kann das Steuergerät von anderen Kraftfahrzeugen und/oder den Infrastruktureinrichtungen Daten erhalten, um diese zum Beispiel für ein Führen des Kraftfahrzeugs zu nutzen.
Darüber hinaus sind Mauterfassungssysteme bekannt, auch ETC genannt, die eine drahtlose Mauterfassung für Kraftfahrzeuge bereitstellen, die eine funkbasierte Kommunikation nutzt, die elektromagnetische Wellen bei einer Frequenz von etwa 5,8 GHz nutzt, beispielsweise das Mauterfassungssystem der Firma Toll Collect™.
Aufgrund von sich überschneidenden Frequenzbereichen oder auch einem zu geringen Frequenzabstand kann es beim Betrieb des oben genannten Telematik-Systems in Verbindung mit dem vorgenannten Mauterfassungssystem zu Störungen kommen. Insbesondere kann die Kommunikation zwischen dem Kraftfahrzeug, insbesondere einer On-Board-Unit (OBU) für die Mauterfassung (ETC-OBU), und einer Mautstation bei einem Passieren der Mautstation durch das Kraftfahrzeug gestört sein, sodass eine Freigabe für die Durchfahrt an der Mautstation verwehrt wird. Dies kann dadurch verursacht sein, dass das Telematik-System ein Sendesignal mit einer derart großen Leistung aussendet, dass mautstationsseitig das entsprechende Signal einer On-Board-Unit (OBU) für die Mauterfassung nicht empfangen beziehungsweise erfasst werden kann. Aus diesem Grund ist beispielsweise in Europa vorgesehen, dass das Telematik-System kraftfahrzeugseitig im Bereich einer jeweiligen Mautstation deaktiviert wird, um die Kommunikation zwischen der Mautstation und der ETC-OBU ungestört durchführen zu können. Sobald die Mautstation passiert ist, wird das Telematik-System wieder aktiviert. Zu diesem Zweck sind im Kraftfahrzeug für das Telematik-System entsprechende Positionsdaten der Mautstationen vorhanden, die mit einer jeweiligen aktuellen Position des Kraftfahrzeugs abgeglichen werden.
Sind jedoch Positionsdaten der Mautstationen nicht verfügbar, kann mit dem vorgenannten Verfahren die zuverlässige Funktion des Mauterfassungssystems nicht gewährleistet werden. Zur Verbesserung dieser Situation schlägt beispielsweise die JP 4944719 B2 eine Antenneneinheit vor, die für das Telematik-System und die Mauterfassung unterschiedliche Antennenelemente aufweist, mit denen die gegenseitigen Störungen reduziert werden können sollen. Diesbezüglich kann zwar fahrzeugseitig eine Verbesserung erreicht werden, jedoch verbleibt das Problem, dass die Mautstation durch ein Sendesignal der Kommunikationseinrichtung so gestört werden kann, dass die bestimmungsgemäße Funktion der Mauterfassung nicht gewährleistet ist.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Kommunikationseinrichtung dahingehend zu verbessern, dass Störungen, die durch ein Aussenden eines Sendesignals der Kommunikationseinrichtung bei einer Mautstation hervorgerufen werden können, reduziert werden können.
Als Lösung werden mit der Erfindung ein Verfahren, eine Kommunikationseinrichtung und ein Kraftfahrzeug gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgeschlagen.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich durch Merkmale der abhängigen Ansprüche.
In Bezug auf ein gattungsgemäßes Verfahren wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass die Sendeleistung abhängig vom Empfangen eines Empfangssignals durch die Kommunikationseinrichtung, welches in Bezug auf die linear polarisierten elektromagnetischen Wellen zumindest teilweise hierzu orthogonal polarisierte elektromagnetische Wellen nutzt, reduziert wird.
In Bezug auf eine gattungsgemäße Kommunikationseinrichtung wird insbesondere vorgeschlagen, dass die Kommunikationseinrichtung ausgebildet ist, die Sendeleistung abhängig von einem Empfangen eines Empfangssignals, welches Empfangssignal in Bezug auf die linear polarisierten elektromagnetischen Wellen zumindest teilweise hierzu orthogonal polarisierte elektromagnetische Wellen nutzt, zu reduzieren.
In Bezug auf ein gattungsgemäßes Kraftfahrzeug wird insbesondere vorgeschlagen, dass die Kommunikationseinrichtung gemäß der Erfindung ausgebildet ist.
Die Erfindung basiert unter anderem auf dem Gedanken, dass die Kommunikationseinrichtung erkennen kann, wann eine Mautstation in Kommunikationsreichweite ist, um abhängig davon die Sendeleistung des Sendesignals zu reduzieren. Durch die gezielte Reduktion der Sendeleistung kann erreicht werden, dass die Mautstation beim Empfang eines entsprechenden Kommunikationssignals der ETC-OBU nicht mehr gestört wird, sodass beim Passieren der Mautstation die Funktion der Mauterfassung zuverlässiger gewährleistet werden kann. Anders als beim Stand der Technik sind hierfür weder Positionsdaten der Mautstationen noch Positionsdaten des Kraftfahrzeugs erforderlich. Vielmehr kann die Kommunikationseinrichtung, die vorzugsweise im Kraftfahrzeug angeordnet ist, durch Auswertung des Empfangssignals erkennen, dass sie in einem Kommunikationsbereich mit einer Mautstation ist. Zu diesem Zweck wird von der Kommunikationseinrichtung das entsprechende Empfangssignal ausgewertet. Die Erfindung macht sich dabei unter anderem zunutze, dass das Telematik-System in der Regel im Wesentlichen linear, insbesondere vertikal, polarisierte elektromagnetische Wellen zur Realisierung der Kommunikationsverbindung nutzt. Die Kommunikationsverbindung für die Mauterfassung nutzt dagegen in der Regel zirkulär polarisierte elektromagnetische Wellen. Daraus folgt, dass die Kommunikationsverbindung des Mauterfassungssystems beziehungsweise der Mautstation zumindest teilweise horizontal polarisierte elektromagnetische Wellen nutzt. Dies kann durch eine entsprechend ausgebildete Kommunikationseinrichtung ermittelt werden.
So kann die Kommunikationseinrichtung, insbesondere deren Empfangseinheit eine entsprechende Antenneneinheit aufweisen, die es erlaubt, linear, insbesondere vertikal, polarisierte elektromagnetische Wellen und hierzu orthogonal, insbesondere horizontal, polarisierte elektromagnetische Wellen separiert empfangen zu können. Durch Auswerten der von der entsprechenden für die horizontal polarisierten elektromagnetischen Wellen angepassten Antenneneinheit gelieferten elektrischen Signale kann somit ermittelt werden, ob eine Mautstation in Kommunikationsreichweite ist. Sobald eine Mautstation in Kommunikationsreichweite festgestellt wird, kann dann die Sendeleistung für ein Sendesignal der Kommunikationseinrichtung für die CV2X-Kommunikation entsprechend reduziert werden, sodass die Kommunikationsverbindung zur Mautstation vorzugsweise im Wesentlichen vollständig ungestört sein kann.
Das Reduzieren der Sendeleistung kann ein angepasstes Reduzieren umfassen, sodass die Kommunikationsverbindung zwischen der kraftfahrzeugseitigen ETC-OBU und der Mautstation zuverlässig hergestellt werden kann. Darüber hinaus kann das Reduzieren der Sendeleistung jedoch auch ein Abschalten einer Sendeeinrichtung der Kommunikationseinrichtung umfassen. Insgesamt besteht somit die Möglichkeit, dass durch die erfindungsgemäße Kommunikationseinrichtung unabhängig von irgendwelchen Positionsdaten die Funktion der Kommunikationseinrichtung in Bezug auf das Aussenden eines Sendesignals so angepasst werden kann, dass die Kommunikation zwischen der Mautstation und der ETC-OBU im Wesentlichen ungestört realisiert werden kann. Infolgedessen brauchen auch keine Datenbanken mit entsprechenden Daten der Mautstationen verfügbar gehalten zu werden.
Die Kommunikationseinrichtung kann zum Realisieren der Kommunikation im Rahmen des Telematik-Systems eine Hochfrequenzschaltungsanordnung umfassen, die geeignet ist, von der Antenneneinheit bereitgestellte Antennensignale zu demodulieren und/oder zu dekodieren und gegebenenfalls über eine Dämpfungsschaltung, eine Filterschaltung und/oder dergleichen dem Steuergerät des Kraftfahrzeugs zur Verfügung zu stellen. Umgekehrt kann die Kommunikationseinrichtung dazu dienen, Daten vom Steuergerät beispielsweise ebenfalls über die Filterschaltung und/oder die Dämpfungsschaltung der Hochfrequenzschaltungsanordnung zuzuführen, um der Antenneneinheit ein entsprechendes Hochfrequenzsignal zuführen zu können. Zu diesem Zweck kann die Hochfrequenzschaltungsanordnung mit einer Leistungsmesseinheit beziehungsweise einer Leistungsmessschaltung gekoppelt sein, mittels der beispielsweise eine Empfangsleistung des Antennensignals ermittelt werden kann. Mittels einer Steuereinheit, an die die Leistungsmesseinheit beziehungsweise die Leistungsmessschaltung angeschlossen ist, kann eine Sendeleistung eines auszusendenden Sendesignals ermittelt und/oder eingestellt wird. Die Leistungsmessschaltung kann mit einer Steuereinheit kommunikationstechnisch beziehungsweise signaltechnisch gekoppelt sein. Die Steuereinheit ist zu diesem Zweck an die Dämpfungsschaltung angeschlossen, deren Dämpfung von der Steuereinheit in geeigneter Weise eingestellt werden kann. Die vorgenannten Elemente sind vorzugsweise Bestandteil der Kommunikationseinrichtung. Die Kommunikationseinrichtung dient also dazu, die Kommunikationsverbindung zwischen dem fahrzeugseitige Steuergerät und zumindest dem wenigstens einen anderen Kraftfahrzeug oder der wenigstens einen stationären Gegenstelle herzustellen, um die gewünschte Verkehrsvernetzung realisieren zu können.
Vorzugsweise umfasst die Kommunikationseinrichtung auch die vorgenannte Antenneneinheit. Die Hochfrequenzschaltungsanordnung ist dabei vorzugsweise mit einem Antennenelement der Antenneneinheit signaltechnisch gekoppelt, welches dem Aussenden und/oder Empfangen von linear, insbesondere vertikal, polarisierten elektromagnetischen Wellen dient.
Die Antenneneinheit weist ferner ein Antennenelement auf, welches dem Empfang von horizontal polarisierten elektromagnetischen Wellen dient. Dieses Antennenelement ist vorzugsweise an einen Leistungskombinierer angeschlossen sein, an dem auch das andere Antennenelement angeschlossen ist. Der Leistungskombinierer kombiniert die Antennensignale der beiden Antennenelemente und liefert ein Leistungssignal an eine weitere Leistungsmesseinheit beziehungsweise weitere Leistungsmessschaltung, die die Leistung des kombinierten Signals des Leistungskombinierers ermittelt. Die auf diese Weise ermittelte Leistung wird der Steuereinheit zur Verfügung gestellt und von dieser ausgewertet. Da diese Leistung unter anderem von den horizontal polarisierten elektromagnetischen Wellen abhängig ist, kann somit ermittelt werden, ob horizontal polarisierte elektromagnetische Wellen empfangen werden. Dies ist dann als Indiz dafür zu werten, dass eine Mautstation in Kommunikationsreichweite ist oder nicht. Die Steuereinheit kann also hieraus ermitteln, ob eine Mautstation in Kommunikationsreichweite ist und, wenn eine derartige Mautstation in Kommunikationsreichweite detektiert wird, die Sendeleistung abhängig hiervon reduzieren. Dies kann die Steuereinheit durch ein entsprechendes Steuern der Dämpfungsschaltung realisieren.
Die Erfindung reagiert also nicht kommunikationseinrichtungsseitig beziehungsweise kraftfahrzeugseitig in Bezug auf den Empfang, sondern sie beeinflusst vielmehr die Sendeleistung des Sendesignals abhängig vom Empfangen des Empfangssignals. Damit besteht die Möglichkeit, durch die Kommunikationseinrichtung auf die Funktion der Mautstation einzuwirken und somit eine zuverlässige Kommunikation zwischen der Mautstation und der ETC-OBU zu verbessern beziehungsweise erst zu ermöglichen.
Das Sendesignal kann zum Beginn des Herstellens der Kommunikationsverbindung von der Kommunikationseinrichtung ausgesendet werden. Darüber hinaus kann das Sendesignal auch zu einem späteren Zeitpunkt während des Andauerns der Kommunikationsverbindung ausgesendet werden. Schließlich besteht auch die Möglichkeit, mehr als ein Sendesignal während der Kommunikationsverbindung durch die Kommunikationseinrichtung auszusenden. Die Kommunikationsverbindung ist nicht beschränkt auf das Aussenden des Sendesignals. Die Kommunikationsverbindung umfasst vorzugsweise auch ein Empfangen eines Empfangssignals. Dadurch kann zwischen der Kommunikationseinrichtung und dem anderen Kraftfahrzeug beziehungsweise der stationären Gegenstelle eine bidirektionale Kommunikationsverbindung hergestellt werden. Dem Grunde nach kann die Kommunikationsverbindung jedoch auch unidirektional sein und lediglich zum Aussenden eines oder mehrerer Sendesignale ausgebildet sein. Die Erfindung ist hierauf jedoch nicht beschränkt. Gleichwohl sieht die Erfindung vor, dass auch bei einer vorgenannten unidirektionalen Kommunikationsverbindung die erfindungsgemäße Verfahrensführung vorgesehen sein kann, um nämlich zum Beispiel eine Empfangseinheit der Mautstation beim Empfangen eines Sendesignals der ETC-OBU möglichst nicht zu stören.
Die Erfindung kann beispielsweise in einem Frequenzbereich zwischen etwa 1 GHz bis etwa 20 GHz eingesetzt werden. Sie ist jedoch auf diesen Frequenzbereich nicht beschränkt. Dem Grunde nach kann die Erfindung auch bei vergleichbaren Kommunikationsbeeinflussungen zum Einsatz kommen, bei denen eine externe Empfangsstelle durch ein Sendesignal gestört sein könnte.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die Sendeleistung reduziert wird, wenn eine Empfangsleistung des Empfangssignals größer als ein vorgegebener Vergleichswert ist. Dies hat den Vorteil, dass die Sendeleistung nicht bei jeglicher Empfangsleistung reduziert zu werden braucht. Es wird vorzugsweise erst dann eingegriffen, wenn eine signifikante Empfangsleistung für horizontal polarisierte Wellen ermittelt wird. Somit kann durch den vorgegebenen Vergleichswert ein Signifikanzkriterium vorgegeben werden, welches dazu dient, die Kommunikation über die Kommunikationsverbindung möglichst lange ungestört betreiben zu können. So kann der Vergleichswert anhand von empirischen, zuvor durchgeführten Funktionsmessungen ermittelt und vorgegeben werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass ein Wert der Sendeleistung abhängig von einem Wert der Empfangsleistung des Empfangssignals reduziert wird. Dies ermöglicht es, individuell auf vorliegende Gegebenheiten bei einer aktuellen Kommunikation über die Kommunikationsverbindung reagieren zu können. Dabei kann die Erkenntnis berücksichtigt werden, dass bei einem größeren Abstand zwischen der Mautstation und dem Kraftfahrzeug eine vergleichsweise geringe Reduzierung der Sendeleistung bereits die zuverlässige Funktion der Kommunikation zwischen der Mautstation und der ETC-OBU realisieren kann. Mit zunehmender Annäherung an die Mautstation wirkt jedoch die Sendeleistung des Sendesignals auf die Empfangseinheit der Mautstation ein und kann eine Störung zur Folge haben. Daher kann zum Beispiel aus der Empfangsleistung unter Umständen ermittelt werden, wie weit die Sendeleistung vorzugsweise reduziert werden sollte, damit die Funktion der Kommunikationsverbindung zwischen der Mautstation und der ETC-OBU weiterhin aufrechterhalten bleiben kann. Diese Ausgestaltung hat darüber hinaus den Vorteil, dass die Kommunikationsverbindung beispielsweise nicht unterbrochen zu werden braucht. Abhängig von den räumlichen Gegebenheiten kann unter Umständen sogar eine kontinuierliche Nutzung der Kommunikationsverbindung aufrechterhalten bleiben.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die linear polarisierten elektromagnetischen Wellen vertikal polarisierte elektromagnetische Wellen und die hierzu orthogonal polarisierten elektromagnetischen horizontal Wellen zumindest teilweise horizontal polarisierte elektromagnetische Wellen sind, wobei eine Horizontalempfangsleistung eines horizontalen Empfangssignalteils des Empfangssignals und eine Vertikalempfangsleistung eines vertikalen Empfangssignalteils des Empfangssignals erfasst und ausgewertet werden, um die Empfangsleistung zu ermitteln. Vorzugsweise erfolgt das Erfassen der Empfangssignalteile separat voneinander, beispielsweise mittels entsprechend ausgebildeter Antennenelemente der Antenneneinheit. Zu diesem Zweck können die Antennenelemente entsprechend für den Empfang der jeweiligen Polarisation des Empfangssignalteils ausgebildet und/oder ausgerichtet sein. Dies ermöglicht es, nicht nur grundsätzlich einen horizontalen Empfangssignalteil separat zu erfassen, um zum Beispiel horizontal polarisierte elektromagnetische Wellen oder zirkular polarisierte elektromagnetische Wellen ermitteln und erkennen zu können, sondern es erlaubt darüber hinaus auch im Rahmen des entsprechenden Auswertens zusätzlich des vertikalen Empfangssignalteils, festzustellen, ob ein zirkular polarisiertes Empfangssignal vorliegt. Dadurch kann die Erfindung natürlich besonders auch dann eingesetzt werden, wenn zwischen der ETC-OBU und der Mautstation zum Beispiel eine Kommunikationsverbindung basierend auf zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellen besteht.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass eine Phase des horizontalen Empfangssignalteils eingestellt wird. Dies erlaubt es, Laufzeitunterschiede, die aufgrund des Erfassens und/oder des Auswertens der Empfangssignalteile durch die Kommunikationseinrichtung auftreten können, kompensiert werden können, sodass eine zuverlässige Funktionalität verbessert werden kann.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Empfangsleistung mittels eines Leistungskombinierers aus der Horizontalempfangsleistung und der Vertikalempfangsleistung erzeugt wird. Dadurch kann die tatsächliche Empfangsleistung insbesondere bei Empfangssignalen ermittelt werden, die zirkular polarisierte elektromagnetische Wellen nutzen. Die Funktion der Kommunikationseinrichtung kann dadurch weiter verbessert werden. Darüber hinaus kann mit dem Leistungskombinierer eine einfache Realisierung zum Ermitteln der Empfangsleistung des Empfangssignals erreicht werden, um zum Beispiel ein hieraus abgeleitetes Steuersignal für die Steuereinheit der Kommunikationseinrichtung bereitstellen zu können. Somit kann die Steuereinheit die Hochfrequenzschaltungsanordnung und/oder die Dämpfungsschaltung auf einfache Weise entsprechend steuern, um die Zuverlässigkeit der Kommunikation zwischen der Mautstation und der ETC-OBU vorzugsweise permanent gewährleisten zu können. Darüber hinaus kann aus der Empfangsleistung unter Umständen auch abgeleitet werden, welche momentane Entfernung zwischen dem Kraftfahrzeug und der Mautstation besteht. Dies kann für die weitere Funktionalität der Erfindung und/oder auch für eine übergeordnete Fahrzeugsteuerung, insbesondere das Steuergerät, genutzt werden.
Gemäß einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass ermittelt wird, ob das Empfangssignal zirkular polarisierte elektromagnetische Wellen nutzt. Zu diesem Zweck können der vertikale und der horizontale Empfangssignalteil, insbesondere die Horizontalempfangsleistung und die Vertikalempfangsleistung, ausgewertet werden. Durch Berücksichtigung der Horizontalempfangsleistung kann ermittelt werden, ob der Vertikalsignalteil neben einem Anteil, der von ausschließlich vertikal polarisierten elektromagnetischen Wellen herrührt, einen weiteren Anteil umfasst, der von zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellen hervorgerufen ist. Durch entsprechendes Auswerten kann daher also festgestellt werden, ob das Empfangssignal zirkular polarisierte elektromagnetische Wellen nutzt. Dies ist insbesondere für den Fall zweckmäßig, bei dem die Mautstation für die Kommunikationsverbindung zur ETC-OBU zirkular polarisierte elektromagnetische Wellen nutzt. Dadurch können Signale der Mautstation gut von Signalen der Kommunikationsverbindung der Kommunikationseinrichtung unterschieden werden, die im Wesentlichen ausschließlich vertikal polarisierte elektromagnetische Wellen nutzen. Die Auswertung kann vorzugsweise durch die Steuereinheit erfolgen.
Dem Grunde nach besteht jedoch auch die Möglichkeit, zumindest teilweise eine entsprechende Hardwareschaltung vorzusehen, die die entsprechenden Auswertungen zumindest teilweise realisiert.
In Bezug auf die Kommunikationseinrichtung wird ferner vorgeschlagen, dass die Kommunikationseinrichtung ausgebildet ist, mit einem im Kraftfahrzeug anordbaren Steuergerät eines drahtlosen Mauterfassungssystems, insbesondere der ETC-OBU, kommunikationstechnisch gekoppelt zu werden und zum Herstellen der Kommunikationsverbindung eine Antenneneinheit dieses Steuergeräts zu nutzen. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Kommunikationseinrichtung keine separate Antenneneinheit benötigt. Durch die erfindungsgemäße Verfahrensführung kann erreicht werden, dass die Kommunikationseinrichtung und die ETC-OBU nahezu ungestört ihre jeweiligen Kommunikationsverbindungen realisieren können, sodass die jeweilige zuverlässige Funktion auch realisiert werden kann. Dadurch kann der Aufwand für die Kommunikationseinrichtung reduziert werden.
Mit der Erfindung kann also ein Interferenzproblem gelöst werden, sodass eine Koexistenz der beiden vorgenannten Systeme im Wesentlichen ungestört erreicht werden kann. Durch eine Integration einer zusätzlichen Detektionsschaltung für horizontal polarisierte elektromagnetische Wellen, insbesondere für zirkular polarisierte elektromagnetische Wellen, vorzugsweise eines Mautsystems, in die Kommunikationseinrichtung beziehungsweise einen CV2X-Kompensator erlaubt es die Erfindung, dass die Kommunikationseinrichtung insbesondere das zirkular polarisierte Empfangssignal der Mautstation detektieren kann und seine Verstärkung für seine eigenen Sendesignale derart anpassen kann, dass eine systemkritische Interferenz zwischen dem Mautsystem und der CV2X-Infrastruktur weitgehend vermieden werden kann. Die Koexistenz-Problematik zwischen CV2X-Systemen und den Mautsystemen, insbesondere ETC-Mautsystemen, wie beispielsweise in China, kann gelöst werden. Es brauchen keine aufwendigen und kostspieligen Maßnahmen bezüglich der Kommunikationseinrichtung und der bereits vorhandenen Infrastruktur, insbesondere bei den Mautsystemen, vorzugsweise in Bezug auf die RSU und die ETC-OBU, vorgenommen zu werden.
Es brauchen ferner keine entsprechenden Filter zur Gewährleistung der Koexistenz vorgesehen zu werden. Die Detektionsschaltung gemäß der Erfindung kann auf einfache Weise in das Kommunikationsgerät integriert werden.
Zu der Erfindung gehört auch die Kommunikationseinrichtung für das Kraftfahrzeug. Die Kommunikationseinrichtung, insbesondere die Steuereinheit, kann eine Datenverarbeitungsvorrichtung oder eine Prozessoreinrichtung aufweisen, die von der Steuereinheit der Kommunikationseinrichtung zumindest teilweise umfasst ist und die dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Die Prozessoreinrichtung kann hierzu zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller und/oder zumindest einen FPGA (Field Programmable Gate Array) und/oder zumindest einen DSP (Digital Signal Processor) aufweisen. Des Weiteren kann die Prozessoreinrichtung Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeichert sein.
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kommunikationseinrichtung, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden 7Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kommunikationseinrichtung hier nicht noch einmal beschrieben.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.
Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

1 in einer schematischen perspektivischen Ansicht drei Kraftfahrzeuge und eine RSU eines Verkehrsvernetzungssystems;
2 in einer schematische Draufsicht eines der Kraftfahrzeuge in 1 mit einer Kommunikationseinrichtung für das Verkehrsvernetzungssystem und einer ETC-OBU für ein Mauterfassungssystem;
3 in einer schematischen Diagrammdarstellung einen elektrischen Feldvektor einer linear vertikal polarisierten elektromagnetischen Welle;
4 in einer schematischen Blockschaltbilddarstellung die Kommunikationseinrichtung für das Verkehrsvernetzungssystem gemäß 2;
5 in einer schematischen perspektivischen Ansicht eine Mautstation eines Mauterfassungssystems an einer vierspurigen Straße sowie Funkverbindungsbereiche von Sende-/Empfangseinrichtungen der Mautstation zur Erfassung von ETC-OBU's passierender Kraftfahrzeuge;
6 eine schematische Draufsicht auf die Mautstation gemäß 5;
7 in einer schematischen Diagrammdarstellung einen elektrischen Feldvektor einer linkshändig zirkular polarisierten elektromagnetischen Welle;
8 in einer schematischen Seitenansicht einen Ausschnitt der Mautstation gemäß 5 mit einem Kommunikationsbereich einer Sende-/Empfangseinrichtung der Mautstation;
9 in einer schematischen Darstellung eine Koexistenzbetrachtung von CV2X und ETC anhand von jeweiligen Nutzfrequenzspektren;
10 in einer schematischen Blockschaltbilddarstellung die Kommunikationseinrichtung gemäß 4 mit einer ersten Ausgestaltung einer ergänzenden Detektionsschaltung zum Detektieren von zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellen;
11 in einer schematischen Blockschaltbilddarstellung die Kommunikationseinrichtung gemäß 4 mit einer zweiten Ausgestaltung einer ergänzenden Detektionsschaltung zum Detektieren von zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellen; und
12 in einer schematischen Blockschaltbilddarstellung die Kommunikationseinrichtung gemäß 4 mit einer dritten Ausgestaltung einer ergänzenden Detektionsschaltung zum Detektieren von zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellen.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
1 zeigt in einer schematischen Ansicht ein Verkehrsvernetzungssystem 10 sowie drei Kraftfahrzeuge 14, 16, 18, die auf einer Straße 26 fahren. Neben der Straße 26 ist eine RSU 12 als stationäre Gegenstelle ortsfest positioniert. Jedes der Kraftfahrzeuge 14, 16, 18 weist ein Steuergerät beziehungsweise eine CV2X-OBU 30 mit einer Kommunikationseinrichtung 32, 34 (2, 4) auf, mittels der jedes der Kraftfahrzeuge 14, 16, 18 mit dem jeweils anderen der Kraftfahrzeuge 14, 16, 18 oder alternativ oder ergänzend auch mit der stationären Gegenstelle 12 kommunizieren kann. Zu diesem Zweck wird eine jeweilige drahtlose Kommunikationsverbindung 20, 22, 24 basierend auf vertikal polarisierten elektromagnetischen Wellen genutzt.
Das Verkehrsvernetzungssystem 10 ist vorliegend als Telematik-System basierend auf CV2X ausgebildet. Hierbei handelt es sich um ein zelluläres Netzwerk, welches die Kommunikation zwischen Fahrzeugen (PC5), wie auch eine Kommunikation zwischen einem jeweiligen der Kraftfahrzeuge 14, 16, 18 und einer jeweiligen Infrastruktureinrichtung, hier der RSU 12, ermöglicht. In 1 sind diese Kommunikationsverbindungen 20, 22 (Uu). Im vorliegenden Fall ist vorgesehen, dass ein Frequenzbereich für die Kommunikationsverbindungen 20, 22, 24 von etwa 5,905 GHz bis etwa 5,925 GHz reicht. Dieser Frequenzbereich ist vorzugsweise auf die Erfordernisse von Automobilanwendungen zugeschnitten. Die Kommunikationsverbindung 24 ist eine Kommunikationsverbindung zwischen dem Kraftfahrzeug 14 und dem Kraftfahrzeug 16.
Im Rahmen des Nutzens der Kommunikationsverbindung 20, 22, 24 wird ein Sendesignal von der CV2X-OBU 30 bereitgestellt, welches mittels der Kommunikationseinrichtung 32, 34 mit einer vorgegebenen Sendeleistung ausgesendet wird.
Das Verkehrsvernetzungssystem 10 ist vorliegend als Telematik-System gemäß CV2X ausgebildet. Hierbei handelt es sich um ein zelluläres Netzwerk, welches die Kommunikation zwischen Fahrzeugen (PC5), wie auch eine Kommunikation zwischen einem jeweiligen Fahrzeug und einer jeweiligen Infrastruktureinrichtung, hier der RSU 12, ermöglicht. In 1 sind diese Kommunikationsverbindungen 20, 22 (Uu). Im vorliegenden Fall ist vorgesehen, dass ein Frequenzbereich für die Kommunikationsverbindungen 20, 22, 24 von etwa 5,905 GHz bis etwa 5,925 GHz reicht. Dieser Frequenzbereich ist vorzugsweise auf die Erfordernisse von Automobilanwendungen zugeschnitten. Die Kommunikationsverbindung 24 ist eine Kommunikationsverbindung zwischen dem Kraftfahrzeug 14 und dem Kraftfahrzeug 16.
2 zeigt in einer schematischen Draufsicht eines der Kraftfahrzeuge gemäß 1, und zwar vorliegend das Kraftfahrzeug 14. Die beiden weiteren Kraftfahrzeuge 16, 18 sind vorliegend im Wesentlichen vergleichbar ausgebildet. Je nach Konstruktion können sie jedoch auch abweichend ausgebildet sein.
Das Kraftfahrzeug 14 weist das Steuergerät 30 auf, das im Folgenden auch als CV2X-OBU bezeichnet ist. Das Steuergerät 30 ist über jeweilige Antennenleitungen 36, 38 an jeweilige aktive Antenneneinheiten beziehungsweise Kommunikationseinrichtungen 32, 34 angeschlossen. Über die Kommunikationseinrichtungen 32, 34 kann das Steuergerät 30 sowohl Funksignale aussenden als auch empfangen. Hierdurch können die Kommunikationsverbindungen 20, 22, 24 realisiert werden. Um eine gute Kommunikationsverbindung zu ermöglichen, ist die Kommunikationseinrichtung 32 als CV2X-Antenneeineinheit mit Kompensator auf einem Dach des Kraftfahrzeugs 14 angeordnet. Die andere Kommunikationseinrichtung 34 ist vorliegend in einem Spiegelfuß unter einer Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs 14 angeordnet.
Zu erkennen ist ferner, dass im oberen Bereich an der Windschutzscheibe eine ETC-OBU 28 angeordnet ist, die Teil eines Mauterfassungssystems 68 (5) ist. Bei dem Mauterfassungssystem 68 handelt es sich um ein satellitengestütztes Mauterfassungssystem, welches dazu dient, eine Maut abhängig von der Nutzung der Straße 26 zu ermitteln.
Um die Gesamtperformance des Verkehrsvernetzungssystems 10 beziehungsweise des CV2X-Systems im Kraftfahrzeug 14 zu verbessern, ist vorliegend vorgesehen, eine Dämpfung der Antennenleitungen 36, 38 auszugleichen beziehungsweise zumindest teilweise zu kompensieren. Diesem Zweck dienen die aktiven Antenneneinheiten beziehungsweise die Kommunikationseinrichtungen 32, 34, auch CV2X-Kompensatoren genannt. Diese können vorliegend entsprechende Signale sowohl im Sende- als auch im Empfangsbetrieb verstärken. Für die Kommunikationsverbindungen 20, 22, 24 werden vorliegend vertikal polarisierte elektromagnetische Wellen mit eingesetzt. Die Verstärkung durch die Kommunikationseinrichtungen 32, 34 kann im Sendebetrieb und im Empfangsbetrieb unabhängig voneinander eingestellt werden. In der Regel wird für den Sendebetrieb eine maximale Sendeleistung von etwa 23 dBm an einem Fußpunkt eines entsprechenden Antennenelements der Kommunikationseinrichtung 32, 34 angestrebt. Die Kommunikationseinrichtungen 32, 34 weisen jeweils wenigstens ein entsprechendes Antennenelement auf, mit dem das Aussenden und Empfangen von vertikal polarisierten elektromagnetischen Wellen realisiert werden kann.
3 zeigt in einer schematischen Diagrammdarstellung einen elektrischen Feldvektor einer linear vertikal polarisierten elektromagnetischen Welle mit einem Graphen 34. Eine Abszisse ist der Ausbreitungsrichtung K zugeordnet. Die Ordinate ist der elektromagnetischen Feldstärke zugeordnet. Eine Amplitude des Feldstärkevektors ist mit Eva bezeichnet.
4 zeigt in einer schematischen Blockschaltbilddarstellung eine Kommunikationseinrichtung beziehungsweise aktive Antenneneinheit 32, 34, wie sie für das Verkehrsvernetzungssystem 10 genutzt wird. Die Kommunikationseinrichtung 32, 34 weist ein Antennenelement 40 auf, welches dazu ausgebildet ist, vertikal polarisierte elektromagnetische Wellen auszusenden und/oder zu empfangen. Das Antennenelement 40 ist an eine Hochfrequenzschaltungsanordnung 50 angeschlossen, welche im Sendebetrieb für das Antennenelement 40 ein entsprechendes elektrisches Signal bereitstellt. Im Empfangsbetrieb stellt die Hochfrequenzschaltungsanordnung 50 eine entsprechende Verstärkung und Verarbeitung des Empfangssignals bereit.
Die Hochfrequenzschaltungsanordnung 50 ist ferner an eine einstellbare Dämpfungsschaltung 44 angeschlossen. Mit der einstellbaren Dämpfungsschaltung 44 kann sowohl im Sendebetrieb als auch im Empfangsbetrieb eine Dämpfung abhängig von einem entsprechenden Steuersignal eingestellt werden. Die Dämpfungsschaltung 44 ist ferner an eine Filterschaltung 42 angeschlossen. Die Filterschaltung 42 ihrerseits ist dann an die jeweilige der Antennenleitungen 36, 38 angeschlossen, über welche die Kommunikationseinrichtung 32, 34 mit der CV2X-OBU 30 kommunikationstechnisch verbunden ist. Die Kommunikationseinrichtung 32, 34 ist daher für Sende- /Empfangssignale gemäß 3 angepasst ausgebildet und stellt entsprechende Signale für das Steuergerät 30 bereit. Darüber hinaus können hierüber entsprechende Signale zum Senden durch die Kommunikationseinrichtung 32, 34 bereitgestellt werden.
Die Hochfrequenzschaltungsanordnung 50 ist ferner mit einer Leistungsmessschaltung 48 gekoppelt, mittels der eine Empfangsleistung beziehungsweise eine Sendeleistung erfasst werden kann. Die Leistungsmessschaltung 48 ist an eine Steuereinheit 46 der Kommunikationseinrichtung 32, 34 angeschlossen, die vorliegend durch einen Mikrocontroller gebildet ist. Die Steuereinheit 46 stellt das Steuersignal für die Dämpfungsschaltung 44 bereit, weshalb die Steuereinheit 46 an die Dämpfungsschaltung 44 angeschlossen ist. Zur Regelung der Verstärkung auf einen vorgegebenen Wert von zum Beispiel etwa 15dB kann die Dämpfungsschaltung 44 mittels der Steuereinheit 46 entsprechend eingestellt werden.
Grundsätzlich muss das Verkehrsvernetzungssystem 10 in einer Koexistenz mit einem Mauterfassungssystem, wie dem Mauterfassungssystem 68 gemäß 5, funktionieren können. Wie aus 2 ersichtlich ist, umfasst das Kraftfahrzeug 14 daher auch eine entsprechende ETC-OBU 28, die Teil des Mauterfassungssystems 68 ist. Bei der ETC-OBU 28 handelt es sich vorliegend im Wesentlichen um eine Art Transponder beziehungsweise aktive Antenne, die in der Regel an der Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs 14, 16, 18 angeordnet sein soll.
5 zeigt in einer schematischen perspektivischen Ansicht eine Mautstation 54 des Mauterfassungssystems 68 an einer vierspurig ausgebildeten Straße 26 sowie keulenförmige Funkverbindungsbereiche 58 von Sende-/Empfangseinrichtungen 56 der Mautstation 54. Vorliegend ist vorgesehen, dass für eine jeweilige Fahrbahn der vierspurigen Straße 26 ein jeweiliger Funkverbindungsbereich 58 entsprechend ausgerichtet ist. Dadurch kann für jede der Fahrspuren der Straße 26 eine drahtlose Kommunikation zur Mauterfassung realisiert werden. 6 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Mautstation 54 gemäß 5. 6 zeigt, dass die Funkverbindungsbereiche sich in Fahrtrichtung über eine Strecke von etwa 10 m vor der Mautstation 54 erstrecken. Die Funkverbindungsbereiche 58 sind ferner über eine jeweilige Fahrbahn der Straße 26 entsprechend über die gesamte Breite ausgebildet.
Beim Vorbeifahren an der Mautstation 54 kommuniziert die ETC-OBU 28 mit der Mautstation 54 über eine Kommunikationsverbindung eines jeweiligen Funkverbindungsbereichs 58. Über diese Kommunikationsverbindung wird in der auch als Tolling-Zone genannten Bereich ein jeweiliger Bezahlvorgang des Mauterfassungssystems 68 abgewickelt. Dies erfordert, dass zumindest in der Tolling-Zone ein ungestörter Datenaustausch beziehungsweise eine ungestörte Kommunikationsverbindung zwischen der jeweiligen ETC-OBU 28 und der entsprechende Sende-/Empfangseinrichtung 56 realisiert sein muss.
Zur Realisierung der Kommunikation des Mauterfassungssystems 68 werden zirkular polarisierte elektromagnetische Wellen genutzt. Der hierbei genutzte Frequenzbereich liegt bei etwa 5,8 GHz. 7 zeigt in einer schematischen Diagrammdarstellung wie 3 einen elektrischen Feldvektor einer linkshändig zirkular polarisierten elektromagnetischen Welle mit einem Graphen 60, wie er von den Sende-/Empfangseinrichtungen 56 der Mautstation 54 ausgesendet wird. Typische Eigenschaften einer entsprechenden Antenneneinheit der Sende-/Empfangseinrichtung 56 sind in einer schematischen Seitenansicht eines Ausschnitts der Mautstation 54 gemäß 5 dargestellt. In einer Hauptabfallrichtung wird eine E.I.R.P von etwa 33 dBm erreicht ( 8). Eine Hauptkeule der Antenneneinheit der Sende-/Empfangseinrichtung 56 leuchtet dabei die Tolling-Zone aus.
Bei einer linkshändig zirkulären Polarisation der elektromagnetischen Wellen gemäß 7 rotiert der Feldstärkevektor linksdrehend senkrecht zur Ausbreitungsrichtung K. Eine zirkuläre Polarisation kann durch um 90° phasenverschoben gespeiste und gleichzeitig um 90° versetzte linear polarisierte Antennenelemente erreicht werden. Dabei sind die Amplituden zweier solcher linearer Komponenten im Wesentlichen gleich groß und ergeben sich wie folgt: $\vec{E} = (\begin{matrix} E_{H 0} \cdot cos (k z - ω t) \\ - E_{V 0} \cdot sin (k z - ω t) \\ 0 \end{matrix}) \begin{array}{l} E_{0} = E_{H 0} = E_{V 0} \\ k = \frac{2 π}{λ}; ω = 2 π ƒ; \end{array}$
Im praktischen Gebrauch muss das Mauterfassungssystem 68 zeitgleich mit dem Verkehrsvernetzungssystem 10 betrieben werden können. Wie aus dem Vorgenannten ersichtlich ist, kann es zumindest im Bereich der Tolling-Zone zu Interferenzerscheinungen beziehungsweise Störungen der beiden Systeme kommen. Ein wesentlicher Grund hierfür ist der geringe Frequenzabstand zwischen den Nutzfrequenzspektren von CV2X und ETC, der vorliegend weniger als 100 MHz beträgt. Es ist daher davon auszugehen, dass Sendesignale der Kommunikationseinrichtung 32, 34 die Sende-/Empfangseinrichtung 56 der Mautstation 54 insbesondere beim Empfang stören können, wodurch die entsprechende Kommunikationsverbindung zur ETC-OBU 28 gestört sein kann. Derzeit sind keine geeigneten Filtereinrichtungen verfügbar, mit denen eine entsprechende Entkopplung beziehungsweise Selektivität erreicht werden könnte.
9 zeigt die Problematik hinsichtlich der Interferenz- beziehungsweise Koexistenzprobleme. In einer schematischen Darstellung im Rahmen einer Koexistenzbetrachtung von CV2X und ETC anhand von jeweiligen Nutzfrequenzspektren. In einem oberen Bereich der 9 ist ein Frequenzbalkendiagramm dargestellt, welches zeigt, dass ETC einen im linken Bereich dargestellten Frequenzbereich von 5,795 GHz bis 5,815 GHz nutzt, wohingegen CV2X einen im rechten Bereich dargestellten Frequenzbereich von 5,095 GHz bis 5,925 GHz nutzt.
Darunter sind schematisch eine Sende-/Empfangseinrichtung 56 und eine Kommunikationseinrichtung 32, 34 dargestellt, an denen jeweils schematisch angeordnet eine Filterfunktion dargestellt ist, die ein übliches gutes Filter 66 nutzt. Zu erkennen ist, dass trotz des Filters 66 sowohl die Sende-/Empfangseinrichtung 56 als auch die Kommunikationseinrichtung 32, 34 jeweils mit signifikanten Signalanteilen des jeweiligen anderen Systems beaufschlagt sein können. Hieraus ergibt sich ein Bereich, in dem Interferenz- beziehungsweise Koexistenzprobleme auftreten können. Dieser Bereich ist in 9 mit 62 gekennzeichnet.
10 zeigt nun in einer schematischen Blockschaltbilddarstellung die Kommunikationseinrichtung 32, 34 beziehungsweise die aktive jeweilige Antenneneinheit gemäß einer ersten Ausgestaltung, die eine ergänzende Detektionsschaltung zum Detektieren von zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellen aufweist. Dem Grunde nach basiert diese Ausgestaltung auf der zu 4 erläuterten Ausgestaltung, weshalb ergänzend auf die diesbezüglichen Ausführungen verwiesen wird.
Im Unterschied zur Ausgestaltung gemäß 4 ist eine Detektionsschaltung für zirkular polarisierte elektromagnetische Wellen vorgesehen, die eine Antenneneinheit 70 umfasst, die zwei nicht dargestellte Antennenelemente aufweist, wobei ein erstes der beiden Antennenelemente zum Senden beziehungsweise Empfangen von vertikal polarisierten elektromagnetischen Wellen dient, wohingegen ein zweites Antennenelement der beiden Antennenelemente zum Senden und/oder Empfangen von horizontal polarisierten elektromagnetischen Wellen dient. Das erste Antennenelement ist an eine erste Kommunikationsleitung 72 angeschlossen, die über einen Signalteiler 76 an die Hochfrequenzschaltungsanordnung 50 angeschlossen ist. Das zweite der Antennenelemente ist über eine Kommunikationsleitung 74 an einen Leistungskombinierer 78 angeschlossen. Dieser ist auch an den Signalteiler 76 angeschlossen. Dem Leistungskombinierer 78 stehen somit eine Horizontalempfangsleistung eines horizontalen Empfangssignalteils des Empfangssignals und eine Vertikalempfangsleistung eines vertikalen Empfangssignals des Empfangssignals zur Verfügung. Durch Kombination im Leistungskombinierer 78 kann eine geeignete Überlagerung dieser Leistungen realisiert werden.
Der Leistungskombinierer 78 ist ferner an eine Leistungsmessschaltung 80 angeschlossen, die die überlagerte Empfangsleistung misst und einen entsprechenden Wert an die Steuereinheit 46 übermittelt. Dadurch ist es möglich, dass ein Wert der Empfangsleistung des Empfangssignals ermittelt wird und durch die Steuereinheit 46 genutzt werden kann, die Dämpfungsschaltung 44 derart einzustellen, dass die Sendeleistung abhängig von einem Wert der Empfangsleistung des Empfangssignals reduziert wird. Die Einstellung wird dabei vorzugsweise so gewählt, dass insbesondere die Kommunikationsverbindung zwischen der Sende-/Empfangseinrichtung 56 und der ETC-OBU 28 ungestört realisiert werden kann. Zu diesem Zweck können zum Beispiel entsprechende Parameter oder Tabellenwerte zur Verfügung gestellt werden, die abhängig vom Wert der Empfangsleistung einen Wert für die Sendeleistung zu ermitteln erlauben. Dadurch kann das Interferenzbeziehungsweise Störungsproblem reduziert oder sogar gelöst werden. Die vorgenannten Komponenten der Detektionsschaltung können zumindest teilweise in die Kommunikationseinrichtung 32, 34 integriert sein.
Das Konzept sieht also vor, dass die Detektionsschaltung das zirkular polarisierte Signal der Mautstation 54 erfassen und auswerten kann. Zu diesem Zweck weist die Antenneneinheit 70 dual polarisierte passive Antennenelemente auf, die eine ausreichende Polarisationsentkopplung zu erreichen erlauben. Dabei kann eine relative Bandbreite von 4 bis 5% sowohl für das Mauterfassungssystem 68 als auch für das Verkehrsvernetzungssystem 10 realisiert werden. Die Antenneneinheit 70 unterstützt die lineare vertikale Polarisation und die lineare horizontale Polarisation. Das Empfangssignal bezüglich CV2X wird über das Antennenelement der Antenneneinheit 70 empfangen, welches für die vertikale Polarisation ausgebildet ist. Es wird - wie anhand von 4 erläutert - verstärkt und über die jeweilige Antennenleitung 36, 38 dem Steuergerät 30 zugeführt. Im Sendebetrieb wird das von dem Steuergerät 30 bereitgestellte CV2X-Signal über die Antennenleitung 36, 38 der Kommunikationseinrichtung 32, 34 zugeführt, dort in geeigneter Weise verstärkt und über das für die vertikale Polarisation vorgesehene Antennenelement der Antenneneinheit 70 ausgesendet.
Ein Signal des Mauterfassungssystems 68 wird dagegen über beide Antennenelemente der Antenneneinheit 70 empfangen. Über den Leistungskombinierer 78, der zum Beispiel durch eine Anpassungsleitung gebildet sein kann, kann eine konstruktive Überlagerung des horizontalen Empfangssignalteils und des vertikalen Empfangssignalteils des Empfangssignals erreicht werden. Dies wird phasenrichtig durchgeführt. Die Leistungsmessschaltung 80 ermittelt dann die Empfangsleistung des Empfangssignals, welches vorliegend das zirkular polarisierte Signal der Sende-/Empfangseinrichtung 56 ist. Abhängig vom Wert der Empfangsleistung stellt die Steuereinheit 46 die Dämpfungsschaltung 44 ein. Dadurch wird die Sendeleistung abhängig vom Empfangen des Empfangssignals durch die Kommunikationseinrichtung reduziert, wenn das Empfangssignal zumindest teilweise horizontal polarisierte elektromagnetische Wellen nutzt.
11 zeigt in einer weiteren schematischen Blockschaltbilddarstellung wie 10 eine zweite Ausgestaltung, die auf der ersten Ausgestaltung gemäß 10 sowie gemäß 4 basiert, weshalb im Folgenden lediglich noch die Unterschiede zur 10 erläutert werden.
Im Unterschied zur ersten Ausgestaltung gemäß 10 weist die zweite Ausgestaltung gemäß 11 bei der Detektionsschaltung eine einstellbare Phasenschieberschaltung 82 auf, deren Phasenverschiebung durch ein Steuersignal der Steuereinheit 46 eingestellt werden kann. Zu diesem Zweck ist die Phasenschieberschaltung 82 an die Steuereinheit 46 angeschlossen. Die Phasenschieberschaltung 82 ist in die Kommunikationsleitung 74 zwischen der Antenneneinheit 70 und dem Leistungskombinierer 78 eingeschleift. Dadurch kann die Phase des horizontalen Empfangssignalteils des Empfangssignals abhängig von einem entsprechenden Steuersignal der Steuereinheit 46 verschoben werden. Dies erlaubt es, die horizontal polarisierte Komponente des ETC-Signals dynamisch zu verändern. Durch konstruktive Interferenz kann somit durch den Leistungskombinierer 78 ein maximaler Wert der Empfangsleistung des Empfangssignals mittels der Leistungsmessschaltung 80 detektiert werden. Bei einer destruktiven Interferenz kann es zur Auslöschung durch den Leistungskombinierer 78 kommen, sodass die Leistungsmessschaltung 80 im Wesentlichen keine Leistung misst. Durch das Hinzufügen der Phasenschieberschaltung 82 kann die Robustheit der Detektionsschaltung insgesamt weiter verbessert werden.
12 zeigt eine weitere schematische Blockschaltbilddarstellung für eine Kommunikationseinrichtung gemäß einer dritten Ausgestaltung, die ebenfalls auf der ersten Ausgestaltung gemäß 10 basiert, weshalb diesbezüglich ergänzend auf die Ausführungen zur 10 sowie auch zur 4 verwiesen wird. Im Folgenden werden lediglich die Unterschiede in Bezug auf 11 erläutert.
Im Unterschied zur zweiten Ausgestaltung gemäß 11 umfasst die Detektionsschaltung gemäß der Ausgestaltung gemäß 12 anstelle des Leistungskombinierers 78 zwei Leistungsmessschaltungen 64, 80 auf, die jeweils separat an die Steuereinheit 46 angeschlossen sind und entsprechende Leistungsmesssignale an die Steuereinheit 46 liefern. Die erste Leistungsmessschaltung 64 ist an den Signalteiler 76 angeschlossen und misst eine Vertikalempfangsleistung des vertikalen Empfangssignalteils des Empfangssignals. Die zweite Leistungsmessschaltung 80 ist an der Phasenschieberschaltung 82 angeschlossen und misst eine Horizontalempfangsleistung des horizontalen Empfangssignalteils des Empfangssignals. Die Steuereinheit 46 ist in diesem Fall ausgebildet, die durch die Leistungsmessschaltungen 64, 80 ermittelten Leistungen auszuwerten und entsprechend zu verarbeiten, um daraus zu ermitteln ob und gegebenenfalls mit welcher Stärke ein zirkular polarisiertes Empfangssignal eines Mauterfassungssystems 68 vorliegt. Abhängig hiervon kann dann die Dämpfungsschaltung 44 hinsichtlich ihrer Dämpfung eingestellt werden.
Auch wenn die Ausführungsbeispiele sich auf vertikal und horizontal polarisierte elektromagnetische Wellen beziehen, ist die Erfindung jedoch hierauf nicht beschränkt. Anstelle der vertikal polarisierten elektromagnetischen Wellen können natürlich andere linear polarisierte elektromagnetische Wellen treten. Entsprechend können anstelle der horizontal polarisierten elektromagnetischen Wellen natürlich zu den linear polarisierte elektromagnetische Wellen orthogonal polarisierte elektromagnetische Wellen treten. Insbesondere brauchen diese elektromagnetische Wellen nur teilweise orthogonal polarisiert zu sein, wie zum Beispiel bei zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellen oder dergleichen. Entsprechend kann die Antenneneinheit ausgebildet sein. So kann die Antenneneinheit wenigstens ein erstes Antennenelement aufweisen, welches an linear polarisierte elektromagnetische Wellen angepasst ausgebildet und/oder ausgerichtet ist. Darüber hinaus kann die Antenneneinheit wenigstens ein zweites Antennenelement aufweisen, welches orthogonal zu dem ersten Antennenelement angepasst ausgebildet und/oder ausgerichtet ist.
Die Ausführungsbeispiele dienen ausschließlich der Erläuterung der Erfindung und sollen diese nicht beschränken.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 4944719 B2 [0006]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Kommunikationseinrichtung (32, 34) eines Kraftfahrzeugs (14), bei dem die Kommunikationseinrichtung (32, 34) zumindest mit wenigstens einem anderen Kraftfahrzeug (16) oder wenigstens einer stationären Gegenstelle (12) kommuniziert, zu welchem Zweck eine drahtlose Kommunikationsverbindung (20, 22, 24) basierend auf linear polarisierten elektromagnetischen Wellen genutzt wird, wobei für das Nutzen der Kommunikationsverbindung (20, 22, 24) ein Sendesignal von der Kommunikationseinrichtung (32, 34) mit einer vorgegebenen Sendeleistung ausgesendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeleistung abhängig von einem Empfangen eines Empfangssignals durch die Kommunikationseinrichtung (32, 34), welches in Bezug auf die linear polarisierten elektromagnetischen Wellen zumindest teilweise hierzu orthogonal polarisierte elektromagnetische Wellen nutzt, reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeleistung reduziert wird, wenn eine Empfangsleistung des Empfangssignals größer als ein vorgegebener Vergleichswert ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wert der Sendeleistung abhängig von einem Wert der Empfangsleistung des Empfangssignals reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die linear polarisierten elektromagnetischen Wellen vertikal polarisierte elektromagnetische Wellen und die hierzu orthogonal polarisierten elektromagnetischen horizontal Wellen zumindest teilweise horizontal polarisierte elektromagnetische Wellen sind, wobei eine Horizontalempfangsleistung eines horizontalen Empfangssignalteils des Empfangssignals und eine Vertikalempfangsleistung eines vertikalen Empfangssignalteils des Empfangssignals erfasst und ausgewertet werden, um die Empfangsleistung zu ermitteln.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Phase des horizontalen Empfangssignalteils eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsleistung mittels eines Leistungskombinierers aus der Horizontalempfangsleistung und der Vertikalempfangsleistung erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ermittelt wird, ob das Empfangssignal zirkular polarisierte elektromagnetische Wellen nutzt.
Kommunikationseinrichtung (32, 34) zum Anordnen in einem Kraftfahrzeug (14), wobei die Kommunikationseinrichtung (32, 34) ausgebildet ist, zumindest mit wenigstens einem anderen Kraftfahrzeug (16) oder wenigstens einer stationären Gegenstelle (12) zu kommunizieren, zu welchem Zweck eine drahtlose Kommunikationsverbindung (20, 22, 24) basierend auf linear polarisierten elektromagnetischen Wellen genutzt wird, wobei die Kommunikationseinrichtung (32, 34) ausgebildet ist, für das Nutzen der Kommunikationsverbindung (20, 22, 24) ein Sendesignal mit einer vorgebaren Sendeleistung auszusenden, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinrichtung (32, 34) ausgebildet ist, die Sendeleistung abhängig von einem Empfangen eines Empfangssignals, welches Empfangssignal in Bezug auf die linear polarisierten elektromagnetischen Wellen zumindest teilweise hierzu orthogonal polarisierte elektromagnetische Wellen nutzt, zu reduzieren.
Kommunikationseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinrichtung (32, 34) ausgebildet ist, mit einem im Kraftfahrzeug (14) anordbaren Steuergerät (28) eines drahtlosen Mauterfassungssystems (32) kommunikationstechnisch gekoppelt zu werden.
Kraftfahrzeug (14) mit einer Kommunikationseinrichtung (32, 34) zum Kommunizieren zumindest mit wenigstens einem anderen Kraftfahrzeug (16) oder wenigstens einer stationären Gegenstelle (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinrichtung (32, 34) nach Anspruch 8 oder 9 ausgebildet ist.