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Technisches Gebiet
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Die hier offengelegten Aspekte können sich allgemein auf ein System, eine Vorrichtung und ein Verfahren für einen Fernantennenkompensator beziehen. In einem Aspekt können die offengelegte Vorrichtung und das Verfahren für den Fernantennenkompensator für Fahrzeuganwendungen verwendet werden. Diese und weitere Aspekte werden unten ausführlicher erläutert.
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Hintergrund
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EP3331316A1 von Gossner et. al. sieht ein Fernantennensystem vor. Das Fernantennensystem umfasst eine Antennensteuerschaltung und eine Fernantennenschaltung, die durch ein Kabel mit der Antennensteuerschaltung verbunden ist. Das Fernantennensystem umfasst des Weiteren einen bidirektionale Datensignalpfad zum Übertragen von Sende- und Empfangsdatensignalen zwischen der Antennensteuerschaltung und der Fernantennenschaltung; und einen Steuerpfad zum Übertragen von Steuerinformationen zwischen der Antennensteuerschaltung und der Fernantennenschaltung. Der Steuerpfad ist ein bidirektionaler Steuerpfad. Der Steuerpfad umfasst eine Sendeschaltung, die einen Eingang zum Empfangen von Steuerinformationen umfasst und dazu konfiguriert ist, die Steuerinformationen in eine Reihe von Impulsen umzuwandeln; und eine Empfangsschaltung, die eine Komparatorschaltung umfasst, die dazu konfiguriert ist, die Reihe von Impulsen zu empfangen und sie zu dem Steuersignal zu rekonstruieren.
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Zusammenfassung
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In mindestens einem Ausführungsbeispiel ist ein System zur Ermöglichung drahtloser Kommunikation für ein Fahrzeug vorgesehen. Das System enthält mindestens eine Steuerung und eine aktive Fernantennenanordnung. Die mindestens eine Steuerung ist dazu konfiguriert, erste Informationen für das Fahrzeug zur Übertragung an mindestens ein umgebendes Fahrzeug oder eine fahrzeugexterne Infrastruktur zu erzeugen und zweite Informationen von dem mindestens einen umgebenden Fahrzeug oder der fahrzeugexternen Infrastruktur zu empfangen. Die aktive Fernantennenanordnung ist dazu konfiguriert, die ersten Informationen über ein Kabel zu empfangen und ein Steuersignal drahtlos über ein Drahtloskommunikationsprotokoll direkt von der Steuerung zu empfangen. Das Steuersignal zeigt an, dass sich die aktive Fernantennenanordnung in einem Sendemodus oder einem Empfangsmodus befindet. Die aktive Fernantennenanordnung ist des Weiteren dazu konfiguriert, drahtlos über ein aktives Fernelement die ersten Informationen an das mindestens eine umgebende Fahrzeug oder die fahrzeugexterne Infrastruktur zu senden, wenn das Steuersignal anzeigt, dass sich die aktive Fernanordnung in dem Sendemodus befindet, und drahtlos über das aktive Fernelement die zweiten Informationen von den mindestens einen umgebenden Fahrzeug oder der fahrzeugexternen Infrastruktur zu empfangen, wenn das Steuersignal anzeigt, dass sich die aktive Fernanordnung in dem Empfangsmodus befindet.
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In mindestens einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine Vorrichtung zur Ermöglichung drahtloser Kommunikation für ein Fahrzeug vorgesehen. Das System enthält eine Drahtlosprotokollsteuerung und eine aktive Fernantennenanordnung. Die aktive Fernantennenanordnung enthält die Drahtlosprotokollsteuerung. Die aktive Fernantennenanordnung ist dazu konfiguriert, erste Informationen für das Fahrzeug zur Übertragung an mindestens ein umgebendes Fahrzeug oder eine fahrzeugexterne Infrastruktur über ein Kabel von mindestens einer Steuerung zu empfangen und die ersten Informationen drahtlos an das mindestens eine umgebende Fahrzeug oder die Infrastruktur zu senden. Die aktive Fernantennenanordnung ist des Weiteren dazu konfiguriert, drahtlos zweite Informationen von dem mindestens einen umgebenden Fahrzeug oder der fahrzeugexternen Infrastruktur zu empfangen und die zweiten Informationen an die mindestens eine Steuerung zu senden. Die aktive Fernantennenanordnung ist des Weiteren dazu konfiguriert, eine Diagnose an dem Fernantennenelement durchzuführen und dritte Informationen entsprechend der Diagnose des Fernantennenelements drahtlos an die mindestens eine Steuerung zu senden und einen Betriebsstatus des Kabels bereitzustellen.
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In mindestens einem weiteren Ausführungsbeispiel ist ein Computerprogrammprodukt vorgesehen, welches in einem nicht flüchtigen computerlesbaren Medium ausgeführt und dazu programmiert ist, drahtlose Kommunikation für ein Fahrzeug zu ermöglichen. Das Computerprogrammprodukt enthält Befehle, erste Informationen für das Fahrzeug zur Übertragung an mindestens ein umgebendes Fahrzeug oder eine fahrzeugexterne Infrastruktur über ein Kabel von mindestens einer Steuerung zu empfangen und die ersten Informationen drahtlos an das mindestens eine umgebende Fahrzeug oder die Infrastruktur zu senden. Das Computerprogrammprodukt enthält Befehle, drahtlos über ein aktives Fernelement die zweiten Informationen von dem mindestens einen umgebenden Fahrzeug oder der fahrzeugexternen Infrastruktur zu empfangen und einen Signalstärkeindikator zu erzeugen, der eine Signalstärke der drahtlosen Übertragung der ersten Informationen an das mindestens eine umgebende Fahrzeug oder die fahrzeugexterne Infrastruktur anzeigt. Das Computerprogrammprodukt enthält Befehle, den Signalstärkeindikator drahtlos an die mindestens eine Steuerung zu senden, um die Signalstärke von Daten, die von dem Fahrzeug gesendet werden sollen, zu erhöhen oder zu senken und um eine gemessene Temperatur eines Leistungsverstärkers bereitzustellen, der die ersten Informationen an das mindestens eine umgebende Fahrzeug oder die Infrastruktur sendet. Das Computerprogrammprodukt enthält Befehle, die gemessene Temperatur des Leistungsverstärkers drahtlos an die mindestens eine Steuerung zu senden, um die Signalstärke von Daten, die von dem Fahrzeug gesendet werden sollen, zu verringern, wenn die gemessene Temperatur des Leistungsverstärkers einen vorgegebenen Temperaturwert überschreitet.
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Figurenliste
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Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenlegungsschrift sind in allen Einzelheiten in den angehängten Ansprüchen dargelegt. Weitere Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele werden jedoch deutlicher und sind am besten durch die nachfolgende ausführliche Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen zu verstehen, die sich wie folgt darstellen:
- 1 zeigt ein System zur Ermöglichung drahtloser Kommunikation mit einem Fahrzeug;
- 2 zeigt ein System zur Ermöglichung drahtloser Kommunikation mit einem Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 3 zeigt ein Verfahren zur Überwachung des Status eines Fernantennenelements gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 4 zeigt ein Verfahren zur Überwachung des Status der Signalstärke eines gesendeten Signals von einer aktiven Fernantennenanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 5 zeigt ein Verfahren zur Überwachung einer Temperatur eines Leistungsverstärkers einer aktiven Fernantennenanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
- 6 zeigt ein Verfahren zum Senden eines Steuersignals zum Steuern einer aktiven Fernantennenanordnung in einem Sendemodus oder einem Empfangsmodus gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Ausführliche Beschreibung
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Wie gefordert, sind hier ausführliche Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung offengelegt, doch versteht sich dabei, dass die offengelegten Ausführungsbeispiele lediglich beispielhaft für die Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden kann.
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Die Figuren sind nicht zwingend maßstabsgetreu; einige Merkmale sind vergrößert oder verkleinert dargestellt, um Details bestimmter Komponenten hervorzuheben. Spezielle, hier offengelegte, strukturelle und funktionelle Details sind somit nicht als einschränkend, sondern lediglich als repräsentative Basis zur Veranschaulichung der vielfältigen Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung für Fachleute aufzufassen.
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Es wird anerkannt, dass die hier offengelegten Steuerungen verschiedene Mikroprozessoren, integrierte Schaltungen, Speichervorrichtungen (z. B. FLASH, Arbeitsspeicher (RAM), Nur-Lese-Speicher (ROM), elektrisch programmierbarer Nur-Lese-Speicher (EPROM), elektrisch löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher (EEPROM) oder andere geeignete Varianten davon) und Software enthalten können, die miteinander zusammenwirken, um die hier offengelegte(n) Operation(en) durchzuführen. Darüber hinaus verwenden solche Steuerungen, wie offenbart, einen oder mehrere Mikroprozessoren, um ein Computerprogramm auszuführen, das in einem nicht flüchtigen computerlesbaren Medium ausgeführt wird, welches so programmiert ist, dass es eine beliebige Anzahl der offengelegten Funktionen ausführt. Des Weiteren umfasst/umfassen die hier vorgestellte(n) Steuerung(en) ein Gehäuse und eine unterschiedliche Anzahl von Mikroprozessoren, integrierten Schaltungen und Speichervorrichtungen (z. B. FLASH, Arbeitsspeicher (RAM), Nur-Lese-Speicher (ROM), elektrisch programmierbarer Nur-Lese-Speicher (EPROM), elektrisch löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher (EEPROM)), die innerhalb des Gehäuses angeordnet sind. Der/die offengelegte(n) Steuerung(en) enthält/enthalten auch hardwarebasierte Eingänge und Ausgänge zum Empfangen und Senden von Daten von bzw. zu anderen hardwarebasierten Geräten, wie hier beschrieben.
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Die hier offengelegten Aspekte können eine Steuerung der Schaltung im geschlossenen Regelkreis vorsehen, um Koaxialkabelverluste zwischen einer Konnektivitätssteuerung und einer montierten Fernantenne zu kompensieren. Die Aspekte können auch Diagnose-Feedback durch die Verwendung eines drahtlosen Zweiwege-Kommunikationsprotokolls (z. B. Bluetooth-Kommunikationsverbindung) liefern, und/oder eine Schaltung, die ein Zweiwege-Drahtloskommunikationsprotokoll zusätzlich zu den Abtastfunktionen bietet, die zusammen mit einem Koaxialkabel verwendet werden kann, das in aktuellen Systemen für Informationen und für Steuersignale verwendet wird.
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1 zeigt ein System 100 zur Ermöglichung drahtloser Kommunikation mit einem Fahrzeug 102. Das System 100 ist im Allgemeinen dazu ausgelegt, Fahrzeug-zu-Allem- (Vehicle-to-Everything, V2X) und zellulare Fahrzeug-zu-Allem-Kommunikation (Vehicle-to-Everything, C-V2X) zu unterstützen. V2X beinhaltet im Allgemeinen, dass das Fahrzeug 102 dazu ausgelegt ist, Informationen an eine beliebige Einheit zu senden, welche die Fahr-/Betriebsfähigkeit des Fahrzeugs beeinflussen kann. In der V2X-Einstellung kann das Fahrzeug 102 zum Beispiel bidirektional mit einer Infrastruktur, einem Netz, anderen Fahrzeugen, Fußgängern usw. kommunizieren. C-V2X beinhaltet im Allgemeinen, dass das Fahrzeug 102 über ein drahtloses Netzwerk, wie z. B. ein Long-Term-Evolution-Netzwerk (LTE) oder ein anderes geeignetes Netzwerk, mit der Infrastruktur, dem Netz, anderen Fahrzeugen, Fußgängern usw. kommuniziert.
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Das System 100 enthält im Allgemeinen eine On-Board-Unit (OBU) (oder Steuerung) 104, eine Primärantenne 105, eine Kompensatorschaltung 106, ein Koaxialkabel 108 und eine Diversity-Antenne 110. Im Allgemeinen kann die Steuerung 104 funktionsfähig mit der Primärantenne 105 gekoppelt sein und in der Nähe eines hinteren Abschnitts des Fahrzeugs 102 montiert sein, der sich in der Nähe eines Dachs des Fahrzeugs 102 befindet (d. h. in einem Gehäuse auf Haifischflossenbasis). Die Steuerung 104 kann über die Primärantenne 105 Informationen an die Infrastruktur, das Netzwerk, Fußgänger, andere Fahrzeuge usw. senden und von diesen empfangen. Die Primärantenne 105 kann HF-basierte Daten empfangen und/oder senden. Die Steuerung 104 enthält im Allgemeinen Basisband- und Sendeempfänger-Elemente, um V2X- und C-V2X-Kommunikation zu ermöglichen.
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Die Diversity-Antenne 110 kann für eine andere Perspektive an einem anderen Ende des Fahrzeugs 102 als die Primärantenne 105 angebracht werden. Die Diversity-Antenne 110 kann HF-basierte Daten empfangen und/oder HF-basierte Daten senden. Das Koaxialkabel 108 verbindet die Steuerung 104 elektrisch mit der Kompensatorschaltung 106, die dann mit der Fernantenne 110 verbunden wird. Das Koaxialkabel 108 kann Verluste in den leitungsgebundenen HF-Signalweg zwischen der Steuerung 104 und der Kompensatorschaltung 106 einbringen. Ein solcher Verlust kann von der Gesamtlänge des Kabels 108 abhängen. Die Kompensatorschaltung 106 kann dazu konfiguriert sein, solche dem Koaxialkabel 108 zugeschriebenen Verluste zu kompensieren. So kann zum Beispiel die Kompensatorschaltung 106 die von der Fernantenne 110 empfangenen HF-Daten verstärken.
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Ein Schalter (nicht dargestellt) kann jeweils in der Steuerung 104 und der Kompensatorschaltung 106 implementiert sein. Der Schalter bestimmt im Allgemeinen, ob sich die Steuerung 104 und die Kompensatorschaltung 106 in einem Sendemodus oder einem Empfangsmodus befinden. Alternativ ermöglicht der Schalter in der Steuerung 104 und der Kompensatorschaltung 106 jeweils, dass das Kabel 108 entweder Daten von dem Fahrzeug 102 sendet oder Daten von den umgebenden Fahrzeugen oder einer Infrastruktur außerhalb des Fahrzeugs 102 empfängt. Im Allgemeinen können die von der Kompensatorschaltung 106 durchgeführten Operationen eine Synchronisation mit der Steuerung 104 erfordern, da das Koaxialkabel 108 zum Empfangen und Senden von HF-basierten Informationen für V2X- oder C-V2X-Kommunikation verwendet wird.
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Zusätzlich kann die Kompensatorschaltung 106 die Gesamtsendeleistung (oder Signalstärke) der Fernantenne 110 erfassen, von der Daten gesendet werden. Die Kompensatorschaltung 106 kann dann die gemessene Leistung der Fernantenne 110 an die Steuerung 104 senden. Die Steuerung 104 bestimmt, ob die Kompensationsschaltung 106 (oder sie selbst) dem HF-Signal auf dem Koaxialkabel 108 eine angemessene Leistung hinzufügt, um die System- und gesetzlichen Anforderungen zu erfüllen.
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2 zeigt ein System 200 zur Ermöglichung drahtloser Kommunikation mit einem Fahrzeug 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das System 200 beinhaltet die Steuerung 104 und die aktive Fernantennenanordnung 202. Das Koaxialkabel 108 verbindet die Steuerung 104 funktionsfähig mit der aktiven Fernantennenanordnung 202. Entsprechend, wie oben im Zusammenhang mit dem System 100 angemerkt, ermöglicht das System 200 die Übertragung und den Empfang von Informationen, um die V2X- und C-V2X-Kommunikation zu unterstützen.
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Die Steuerung 104 enthält mindestens einen Mikroprozessor 210 (nachfolgend „Mikroprozessor 210“), einen Basisband/Sendeempfänger 212, eine Front-End-Schaltung 213, eine Front-End-Schaltung 214, eine Drahtlosprotokollsteuerung 216 und eine Stromversorgung 218. Der Basisband/Sendeempfänger 212 kann als ein Dedicated Short-Range Communications (DSRC) HF-Basisband/Sendeempfänger implementiert sein. In einem Beispiel kann die Drahtlosprotokollsteuerung 216 als eine Steuerung implementiert sein, die Drahtlosprotokollkommunikation für ein niedrigenergetisches Bluetooth-Drahtlosprotokoll steuert. Eine Antenne 219 ist funktionsfähig mit der Drahtlosprotokollsteuerung 216 verbunden, um drahtlos Daten an die aktive Fernantennenanordnung 202 zu senden und von dieser zu empfangen. Die Stromversorgung 218 kann Strom für das Kabel 108 bereitstellen, um Schaltungen an der aktiven Fernantennenanordnung 202 zu versorgen. Die Stromversorgung 218 versorgt das Kabel 108 mit Strom.
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Die Front-End-Schaltung 213 bildet im Allgemeinen zwei separate HF-Eingangs- und Ausgangspfade für ein primäres Funkgerät innerhalb eines HF-Basisbands und Sendeempfängers des Basisbandes/Sendeempfängers 212 zu und von einer Primärantenne 215. Je nach Kunden- und Systemanforderungen des Erstausrüsters (OEM) kann die Antenne 215 wie abgebildet innerhalb der Steuerung 104 positioniert sein. Alternativ kann die Antenne 215 außerhalb der Steuerung 104 angeordnet sein. In einem Beispiel kann die Antenne 215 mit dem Ende eines kurzen Koaxialkabels von der Front-End-Schaltung 213 verbunden sein. Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel kann es minimale Kabelverluste für die HF-Signale geben.
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Der Basisband/Sendeempfänger 212 kann auch ein unabhängiges, dupliziertes Sekundär- oder Diversity-Funkgerät mit separaten Sende- und Empfangssignalen für ein Fernantennenelement 224 der aktiven Fernantennenanordnung 202 aufweisen. Im Allgemeinen darf das Fernantennenelement 224 nicht als redundantes Backup zu der Antenne 215 dienen. Das Fernantennenelement 224 bietet Diversität oder räumliche Unterschiede beim Senden und Empfangen der HF-Signale. Diese Diversität kann Qualität, Empfang, Reichweite und Zuverlässigkeit der drahtlosen V2X-Verbindung verbessern. Sie kann auch bei der Entschärfung von Mehrwegsituationen wirksam sein, bei denen das aus der Ferne gesendete Signal von verschiedenen Oberflächen (z. B. großen Gebäuden, Brücken, Bergen, Gewässern usw.) reflektiert wird und mehrere Kopien oder Echos an der Empfangsantenne ankommen.
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Im Allgemeinen können sowohl die Antenne 215 als auch das Fernantennenelement 224 effektiv beim Senden und Empfangen der gleichen Informationen sein, wobei eine ausgeklügelte Diversitätsverarbeitung in der Basisbandsteuerung 212 durchgeführt wird, um eine hohe Leistung zu gewährleisten, während die Grenzen für die HF-Gesamtleistung und das Empfangsrauschen eingehalten werden.
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Um wieder zu der Steuerung 104 zurückzukehren, kann die Front-End-Schaltung 213 einer HF-Front-End-Schaltung entsprechen, um HF-Daten an die umgebenden Fahrzeuge und/oder Infrastruktur zu senden. Die Front-End-Schaltung 214 kann ebenfalls einer HF-Front-End-Schaltung entsprechen, um HF-Daten über das Kabel 108 zu senden und zu empfangen. Die Front-End-Schaltung 214 enthält einen Filter 240, einen Leistungsverstärker 241, einen rauscharmen Verstärker (Low Noise Amplifier, LNA) 242 und einen Schalter 244. In einem Beispiel kann der Filter 240 einem Bandpassfilter entsprechen. Die Drahtlosprotokollsteuerung 216 kann den Schalter 244 steuern, um die Steuerung 104 entweder in einen Sendemodus oder einen Empfangsmodus zu versetzen.
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Wie oben angemerkt, fungiert die aktive Fernantennenanordnung 202 zum Teil als eine Fernantenne und sendet/empfängt HF-basierte Daten. In einem Beispiel können solche Daten unter anderem Sicherheitsnachrichten von umgebenden Fahrzeugen und/oder Infrastruktur entsprechen, geographische Länge, geographische Breite, Höhe, Geschwindigkeit, Kurs, horizontale Beschleunigung (longitudinal und lateral), Giergeschwindigkeit und Fahrtverlauf von umgebenden Fahrzeugen. Die aktive Fernantennenanordnung 202 sendet solche Informationen an die Steuerung 104 über das Kabel 108 in Reaktion auf den Empfang der Informationen von den umgebenden Fahrzeugen oder der Infrastruktur. In diesem Modus steuert der Basisband/Sendeempfänger 212 den Schalter 244 so, dass die Steuerung 104 die Daten von der aktiven Fernantennenanordnung 202 über das Kabel 108 empfängt und die Drahtlosprotokollsteuerung 216 das Steuersignal drahtlos an die aktive Fernanordnung 202 sendet, um die empfangenen Informationen an die Steuerung 104 zu senden. Der Verstärker 242 verstärkt die HF-Energie, die von der aktiven Fernantennenanordnung 202 empfangen wird, über das Kabel 108.
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Die Front-End-Schaltung 214 kann dann die gefilterten Sicherheitsinformationen an den Basisband/Sendeempfänger 212 senden. Der Basisband/Sendeempfänger 212 wandelt die roh-gefilterten HF-Daten in digitale Daten zur Übertragung auf einem Kommunikationsbus an den Mikroprozessor 210 um. Bei dem Kommunikationsbus kann es sich um einen Universal Serial Bus (USB), Secure Digital Input Output (SDIO), Serial Peripheral Interface (SPI) oder einen anderen ähnlichen Kommunikationsbus handeln. Der Mikroprozessor 210 kann dann die von dem Basisband/Sendeempfänger 212 empfangenen Daten über einen Fahrzeugkommunikationsbus an andere Fahrzeugsteuerungen (nicht dargestellt) in dem Fahrzeug 102 senden.
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Die aktive Fernantennenanordnung 202 enthält einen Leistungsfilter 220, eine Front-End-Schaltung 222, das Fernantennenelement 224, eine Diagnosesteuerung 225 und eine Drahtlosprotokollsteuerung 226. Die Front-End-Schaltung 222 kann als eine HF-Front-End-Schaltung implementiert sein, um Informationen von den umgebenden Fahrzeugen oder der Infrastruktur in Verbindung mit V2X- oder C-V2X-Anwendungen zu empfangen, wenn die aktive Fernantennenanordnung 202 in einen Empfangsmodus geschaltet wird. Entsprechend kann die Front-End-Schaltung 22 sicherheitsrelevante Informationen von dem Fahrzeug 104 an das umgebende Fahrzeug und/oder eine das Fahrzeug 104 umgebende Infrastruktur senden, wenn die aktive Fernantennenanordnung 202 in einen Sendemodus geschaltet wird.
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Die Drahtlosprotokollsteuerung 226 überträgt drahtlos Informationen an die Steuerung 104 (z. B. die Drahtlosprotokollsteuerung 216) über die Antenne 228. Bei den Informationen kann es sich um Diagnoseinformationen handeln (z. B. Diagnose für das Fernantennenelement 224), eine Temperatur von verschiedener Elektronik, die sich in der Front-End-Schaltung 222 befindet (z. B. eine Temperatur des Leistungsverstärkers 261) und einen Signalstärkeindikator von gesendeten HF-Signalen von der aktiven Fernantennenanordnung 202 an das umgebende Fahrzeug und die Infrastruktur. In einem Beispiel können solche Informationen drahtlos über BLE oder ein anderes geeignetes Drahtloskommunikationsprotokoll übertragen werden. Die Front-End-Schaltung 222 enthält einen Filter 260, den Leistungsverstärker 261, einen LNA 262, einen Schalter 264 und einen Schalter 265. Ähnlich wie der oben erwähnte Filter 240 in der Front-End-Schaltung 214 der Steuerung 104 kann der Filter 260 der aktiven Fernantennenanordnung 202 z. B. als Bandpassfilter implementiert werden. Während sich die aktive Fernantennenanordnung 202 im Sendemodus (z. B. sendet das Fahrzeug 102 Informationen an umgebende Fahrzeuge oder an die das Fahrzeug 102 umgebende Infrastruktur) oder im Empfangsmodus (z. B. empfängt das Fahrzeug 102 Informationen von umgebenden Fahrzeugen oder von der Infrastruktur) befindet, verbessert der Filter 260 die Frequenzselektivität (lässt z. B. das beabsichtigte Band zu und unterdrückt das nicht beabsichtigte Band), um das Gesamt-Signal-Rausch-Verhältnis (Signal to Noise Ratio, SNR) zu verbessern. Im Allgemeinen wird die Verwendung des Filters 260 (und des Filters 240 in der Steuerung 104) zwar zur Verbesserung der HF-Sende-/Empfangsleistung verwendet, doch kann die Verwendung solcher Filter 240, 260 optional sein. Der Leistungsverstärker 261 verstärkt die Übertragung der HF-Daten von dem Kabel 108. Wie oben angemerkt, kann die Gesamtübertragungsstärke des HF-Signals bei der Übertragung über das Kabel 108 aufgrund der Gesamtlänge des Kabels 108 abnehmen. Der LNA 262 verstärkt/erhöht das HF-Signal, wie es von umgebenden Fahrzeugen oder der Infrastruktur empfangen wird, wenn das Signal empfangen wird. Zum Beispiel bietet der LNA 262 eine rauscharme Verstärkung für empfangene HF-Signale von umgebenden Fahrzeugen oder der Infrastruktur, die an der aktiven Fernantennenanordnung 202 empfangen werden. Die Diagnosesteuerung 224 ist dazu konfiguriert, Diagnose an dem Fernantennenelement 294 bereitzustellen. So bestimmt die Diagnosesteuerung 225 beispielsweise, ob das Fernantennenelement 224 angeschlossen/getrennt ist. Zusätzlich oder alternativ kann das Fernantennenelement 224 beschädigt sein und einen Kurzschluss aufweisen oder es kann ein Problem mit einem Kontakt zu einer Leiterplatte (PCB) bestehen, die sich auf der aktiven Fernantennenanordnung 202 befindet. Die Diagnosesteuerung 225 liefert Informationen entsprechend dem Status des Fernantennenelements 224 an die Drahtlosprotokollsteuerung 226. Die Drahtlosprotokollsteuerung 226 überträgt drahtlos den Status des Fernantennenelements 224 an die Drahtlosprotokollsteuerung 216 der Steuerung 104. Anschließend überträgt die Drahtlosprotokollsteuerung 216 den Status des Fernantennenelements 224 an den Mikroprozessor 210. Der Mikroprozessor 210 kann den Status des Fernantennenelements 224 an andere Fahrzeugsteuerung(en) (nicht dargestellt) in dem Fahrzeug 102 übertragen. Entweder der Mikroprozessor 210 oder die Fahrzeugsteuerung(en) können einen Alarm erzeugen, um einen Benutzer über den Status des Fernantennenelements 224 zu benachrichtigen.
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Die Front-End-Schaltung 222 liefert außerdem Diagnoseinformationen, die dem Sendesignalstärkeindikator (Transmit Signal Strength Indicator, TSSI) entsprechen, an die Drahtlosprotokollsteuerung 226, die wiederum drahtlos solche Daten an die Drahtlosprotokollsteuerung 216 an der Steuerung 104 überträgt. Der TSSI entspricht im Allgemeinen der tatsächlichen Signalstärke der Signale, die von der aktiven Fernantennenanordnung 202 an das/die umgebende(n) Fahrzeug(e) und/oder die Infrastruktur gesendet werden. Zusätzlich sendet die Front-End-Schaltung 222 auch Informationen entsprechend der Temperatur des Leistungsverstärkers 261 (z. B. PA Temp) an die Drahtlosprotokollsteuerung 226. Die Drahtlosprotokollsteuerung 226 überträgt ihrerseits drahtlos Informationen entsprechend dem TSSI und der PA Temp 224 an die Drahtlosprotokollsteuerung 226 der Steuerung 104 als Feedback.
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In Verbindung mit dem TSSI sendet die Drahtlosprotokollsteuerung 216 der Steuerung 104 solche Daten über ein anderes Kommunikationsprotokoll an den Mikroprozessor 210. In einem Beispiel kann die Drahtlosprotokollsteuerung 216 mit dem Mikroprozessor 210 über einen universellen Asynchron-Empfänger/Sender (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter, UART) kommunizieren. Im Allgemeinen können der Mikroprozessor 210 oder eine andere geeignete Fahrzeugsteuerung in dem Fahrzeug 102 den gemessenen TSSI mit einem vorgegebenen TSSI-Schwellenwert vergleichen. Der vorgegebene TSSI-Schwellenwert entspricht einem Wert, der eine Toleranz von beispielsweise +/- 2 dB einschließt. Wenn der gemessene TSSI größer ist als der vorgegebene TSSI-Schwellenwert, kann die Steuerung 104 die Gesamtsignalstärke des HF-Signals reduzieren, das davon über das Kabel 108 und an die aktive Fernantennenanordnung 202 übertragen wird. In diesem Fall kann die HF-Front-End-Schaltung 214 über den Leistungsverstärker 241 die Größe der Leistung reduzieren, die von dem Basisband/Sendeempfänger 212 an dem eingehenden HF-Signal bereitgestellt wird. Wenn der gemessene TSSI kleiner ist als der vorgegebene TSSI-Schwellenwert, kann die Steuerung 104 die Gesamtsignalstärke des HF-Signals erhöhen, das über das Kabel 108 und an die aktive Fernantennenanordnung 202 übertragen wird. In diesem Fall kann die HF-Front-End-Schaltung 214 über den Leistungsverstärker 241 die Größe der Leistung erhöhen, die von dem Basisband/Sendeempfänger 212 an dem eingehenden HF-Signal bereitgestellt wird.
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Hinsichtlich der Temperatur des Leistungsverstärkers 261 (nachfolgend „PA Temp“) sendet die Drahtlosprotokollsteuerung 216 der aktiven Fernantennenanordnung 202 solche Daten über das Drahtloskommunikationsprotokoll an die Drahtlosprotokollsteuerung 216. Die Drahtlosprotokollsteuerung 216 sendet dann die PA Temp an den Mikroprozessor 210 oder eine andere geeignete Fahrzeugsteuerung. Der Mikroprozessor 210 oder die geeignete Fahrzeugsteuerung können die gemessene PA Temp mit einem vorgegebenen Temperaturschwellenwert vergleichen. Wenn die gemessene PA Temp den vorgegebenen Temperaturschwellenwert überschreitet, kann die Steuerung 104 die Gesamtsignalstärke des HF-Signals reduzieren, das davon über das Kabel 108 und an die aktive Fernantennenanordnung 202 übertragen wird. Im Allgemeinen kann jeder Temperaturanstieg zu einem Derating (Verringerung) einer maximalen Ausgangsleistungsspezifikation des Leistungsverstärkers 261 führen. Wenn die gemessene PA Temp unter dem vorgegebenen Temperaturschwellenwert liegt, kann die Steuerung 104 den aktuellen Signalstärkepegel beibehalten oder die Signalstärke der HF Daten erhöhen, die davon über das Kabel 108 und an die aktive Fernantennenanordnung 202 übertragen werden.
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Die Basisbandsteuerung 212 sendet ein erstes Steuersignal an den Schalter 244, um die Steuerung 104 in den Sendemodus zu versetzen (z. B. sendet die Steuerung 104 HF-Signale an die aktive Fernantennenanordnung 202 über das Kabel 108). Gleichzeitig überträgt die Drahtlosprotokollsteuerung 216 drahtlos das erste Steuersignal an die aktive Fernantennenanordnung 202, um beide Schalter 264, 265 zu steuern und die aktive Fernantennenanordnung 202 in einen Empfangsmodus zu versetzen (z. B. empfängt die aktive Fernantennenanordnung 202 HF-Signale von der Steuerung 104).
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Die Basisbandsteuerung 212 sendet ein zweites Steuersignal an den Schalter 244, um die Steuerung 104 in den Empfangsmodus zu versetzen (z. B. empfängt die Steuerung 104 HF-Signale von der aktiven Fernantennenanordnung 202 über das Kabel 108). Gleichzeitig überträgt die Drahtlosprotokollsteuerung 216 drahtlos das zweite Steuersignal an die aktive Fernantennenanordnung 202, um beide Schalter 264, 265 zu steuern und die aktive Fernantennenanordnung 202 in den Sendemodus zu versetzen (z. B. sendet die aktive Fernantennenanordnung 202 HF-Signale, wie sie von den umgebenden Fahrzeugen oder der Infrastruktur empfangen werden, an die Steuerung 104). Wenn sich die Steuerung 104 in dem Empfangsmodus befindet, bieten die LNA 242 eine rauscharme Verstärkung für empfangene HF-Signale von der aktiven Fernantennenanordnung 202.
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3 zeigt ein Verfahren 300 zur Überwachung des Status der aktiven Fernantenne 224 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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In Ablauf 302 führt die aktive Fernantennenanordnung 202 eine Diagnose an dem Fernantennenelement 224 durch, um zu bestimmen, ob das Fernantennenelement 224 mit der aktiven Fernantennenanordnung 202 verbunden ist, davon getrennt ist oder einen Kurzschluss aufweist.
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In Ablauf 304 sendet die aktive Fernantennenanordnung 202 drahtlos den Status des Fernantennenelements 224 an die Steuerung 104.
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In Ablauf 306 bestimmt die Steuerung 104, ob das Fernantennenelement 224 einen Fehler aufgewiesen hat (z. B. ob die aktive Fernantenne 224 von der aktiven Fernantennenanordnung 202 getrennt ist oder einen Kurzschluss aufweist). Wenn das Fernantennenelement 224 einen Fehler aufweist, fährt das Verfahren 300 mit Ablauf 308 fort. Wenn nicht, kehrt das Verfahren 300 zurück zu Ablauf 302.
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In Ablauf 308 erzeugt die Steuerung 104 (oder eine andere Fahrzeugsteuerung) einen Fehlercode, um einen Benutzer über den Fehler an dem Fernantennenelement 224 zu alarmieren.
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4 zeigt ein Verfahren 400 zur Überwachung einer Signalstärke eines von dem Fahrzeug 102 gesendeten Signals gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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In Ablauf 402 überwacht die aktive Fernantennenanordnung 202 die Signalstärke der gesendeten HF-Daten, wie sie an das umgebende Fahrzeug und/oder die Infrastruktur übertragen werden. In diesem Fall erzeugt die Front-End-Schaltung 222 den TSSI und sendet ihn an die Drahtlosprotokollsteuerung 226.
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In Ablauf 404 sendet die aktive Fernantennenanordnung 202 drahtlos den TSSI an die Steuerung 104.
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In Ablauf 406 vergleicht die Steuerung 104 den TSSI mit dem vorgegebenen Signalstärkeschwellenwert. Wenn der TSSI größer ist als der vorgegebene Signalstärkeschwellenwert, fährt das Verfahren mit Ablauf 408 fort. Wenn dieser Zustand falsch ist, fährt das Verfahren 400 mit Vorgang 410 fort.
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In Ablauf 408 reduziert die Steuerung 104 die Signalstärke für das HF-Signal, wie es davon an die aktive Fernantennenanordnung 202 gesendet wird, welches anschließend an das umgebende Fahrzeug oder die Infrastruktur außerhalb des Fahrzeugs 104 gesendet wird.
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In Ablauf 410 erhöht die Steuerung 104 die Signalstärke für das HF-Signal, wie es davon an die aktive Fernantennenanordnung 202 gesendet wird, welches anschließend an das umgebende Fahrzeug oder die Infrastruktur außerhalb des Fahrzeugs 104 gesendet wird.
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5 zeigt ein Verfahren 500 für eine Temperatur des Leistungsverstärkers 261 der aktiven Fernantennenanordnung 202 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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In Ablauf 502 überwacht die aktive Fernantennenanordnung 202 die Temperatur des Leistungsverstärkers 261. In diesem Fall erzeugt die Front-End-Schaltung 222 die PA Temp und sendet sie an die Drahtlosprotokollsteuerung 226.
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In Ablauf 504 sendet die aktive Fernantennenanordnung 202 drahtlos die PA Temp an die Steuerung 104.
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In Ablauf 506 vergleicht die Steuerung 104 die PA Temp mit dem vorgegebenen Temperaturwert. Wenn die PA Temp niedriger ist als der vorgegebene Temperaturwert, fährt das Verfahren mit Ablauf 508 fort. Wenn dieser Zustand falsch ist, fährt das Verfahren 500 mit Vorgang 510 fort.
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In Ablauf 508 behält die Steuerung 104 die Signalstärke der HF-Daten bei (d.h. es gibt keine Änderung der Signalstärke für die HF-Daten), wie sie davon an die aktive Fernantennenanordnung 202 gesendet werden, welche anschließend an das umgebende Fahrzeug oder die Infrastruktur außerhalb des Fahrzeugs 104 gesendet werden.
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In Ablauf 510 reduziert die Steuerung 104 die Signalstärke für die HF-Daten, wie sie davon an die aktive Fernantennenanordnung 202 gesendet werden und anschließend an das umgebende Fahrzeug oder die Infrastruktur außerhalb des Fahrzeugs 104 gesendet werden.
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6 zeigt ein Verfahren 600 zur drahtlosen Übertragung eines Steuersignals zum Steuern einer aktiven Fernantennenanordnung 202 in einem Sendemodus oder einem Empfangsmodus gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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In Ablauf 602 sendet die Steuerung 104 drahtlos ein Steuersignal an die aktive Fernantennenanordnung 202, um die aktive Fernantennenanordnung 202 so zu steuern, dass sie sich in einem Sendemodus oder in einem Empfangsmodus befindet.
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In Ablauf 604 bestimmt die aktive Fernantennenanordnung 202, ob das Steuersignal einem Befehl zum Eintritt in den Sendemodus oder in den Empfangsmodus entspricht. Wenn das Steuersignal dem Sendemodus entspricht, fährt das Verfahren 600 mit Ablauf 606 fort. Wenn das Steuersignal dem Empfangsmodus entspricht, fährt das Verfahren 600 mit Ablauf 608 fort.
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In Ablauf 606 sendet die aktive Fernantennenanordnung 202 die HF-Signale, wie sie von der Steuerung 104 empfangen werden, an die umgebenden Fahrzeuge oder die Infrastruktur im Sendemodus. So sendet beispielsweise die Drahtlosprotokollsteuerung 226 ein Signal an die Schalter 264, 265, damit HF-Signale durch die Front-End-Schaltung 222 und zur Antenne 224 gelangen können. Die Antenne 224 sendet die HF-Signale an die umgebenden Fahrzeuge oder die Infrastruktur.
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In Ablauf 608 empfängt die aktive Fernantennenanordnung 202 die HF-Signale, wie sie von den umgebenden Fahrzeuge oder der Infrastruktur im Empfangsmodus empfangen werden. So sendet beispielsweise die Drahtlosprotokollsteuerung 226 ein Signal an die Schalter 264, 265, damit HF-Signale durch die Front-End-Schaltung 222 und zu dem Kabel 108 gelangen können. Das Kabel 108 überträgt die HF-Signale an die Steuerung 104. In dem Empfangsmodus sendet die aktive Fernantennenanordnung 202 die von den umgebenden Fahrzeugen oder der Infrastruktur empfangenen HF-Signale an die Steuerung 104 über das Kabel 108 zur Verarbeitung.
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Zwar wurden vorstehend einige Ausführungsbeispiele beschrieben, doch enthalten diese Ausführungsbeispiele keineswegs alle möglichen Formen der Erfindung. Die in der Beschreibung verwendeten Begriffe haben keinen einschränkenden, sondern vielmehr beschreibenden Charakter und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Geltungsbereich der Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus können die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung zu bilden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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