EP2771982A1 - Verfahren zum betreiben eines kommunikationssystems in der drahtlosen fahrzeug-zu-umgebung-kommunikation und kommunikationssystem - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines kommunikationssystems in der drahtlosen fahrzeug-zu-umgebung-kommunikation und kommunikationssystem

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Publication number
EP2771982A1
EP2771982A1 EP12778709.1A EP12778709A EP2771982A1 EP 2771982 A1 EP2771982 A1 EP 2771982A1 EP 12778709 A EP12778709 A EP 12778709A EP 2771982 A1 EP2771982 A1 EP 2771982A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
signals
vehicle
cch
sch
reception
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12778709.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marc Menzel
Ulrich STÄHLIN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive GmbH filed Critical Continental Automotive GmbH
Publication of EP2771982A1 publication Critical patent/EP2771982A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
    • H04B7/0868—Hybrid systems, i.e. switching and combining
    • H04B7/0871—Hybrid systems, i.e. switching and combining using different reception schemes, at least one of them being a diversity reception scheme
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
    • H04B7/0868—Hybrid systems, i.e. switching and combining
    • H04B7/0874—Hybrid systems, i.e. switching and combining using subgroups of receive antennas
    • H04B7/0877—Hybrid systems, i.e. switching and combining using subgroups of receive antennas switching off a diversity branch, e.g. to save power

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a communication system, preferably a motor vehicle in the wireless vehicle-to-environment communication
  • C2X communication which can take place as vehicle-to-infrastructure communication (C2I) or vehicle-to-vehicle communication (C2C).
  • C2I vehicle-to-infrastructure communication
  • C2C vehicle-to-vehicle communication
  • different information is transmitted according to their content as signals on different radio channels.
  • wireless communication in the specification IEEE 802.11p according to a standard for the communication of intelligent transport systems (ITS) is used in Europe and the USA.
  • the communication takes place in Europe in a frequency range of 5,850 to 5,925 GHz, in which a control channel (Control Channel CCH) and at least two service channels (Service Channel SCH) are realized.
  • the control channel is used for broadcast communication, in which information is to be transmitted to several or all subscribers in the communication network. This channel is reserved for short, low-latency, safety-critical information and communication management.
  • the service channels are used to transmit additional, non-safety-critical data, for example for application-specific information, road geometry, etc.
  • the communication system used according to the invention for this communication has a plurality of, at least two, reception paths each having at least one independent antenna and an associated independent receiver for receiving the transmitted signals.
  • a receive path is usually reserved for the control channel.
  • Other receive paths are used to receive (and send) on one or possibly also several service channels.
  • a reception path may preferably transmit or receive at exactly a certain time on a radio channel. The fixed allocation of a receiving channel to the control channel ensures that the important control channel is always ready to communicate.
  • the invention relates to a correspondingly established communication system.
  • data is exchanged between the vehicle and objects in its environment.
  • the objects in the vicinity of the vehicle may be other on-vehicle units (OBUs), fixed roadside units (RSUs) or pedestrians equipped with appropriate transmitters and / or receivers act.
  • the exchanged data fulfill various functions, for example a protection, warning and / or information function, and can accordingly also be used by the driver assistance system.
  • the data is exchanged depending on their function on different radio channels.
  • the explicit nature and nature of the information as well as the requirements of sender and receiver are defined by an industry standard and are not the subject of this invention.
  • a common problem in mobile communication is caused by the constant change in position of at least a majority of the communication partners. This problem is especially pronounced in mobile devices that move at a fast speed (relative to each other), such as the OBUs mounted in motor vehicles.
  • the movement constantly changes the environment of the mobile device.
  • the propagation paths of the transmitted information are subject to constant change. Due to the nature of the environment, reflections can lead to multipath propagation of the transmitted information.
  • This is pronounced, for example, in urban traffic, where the electromagnetic radio waves are reflected on house fronts. In certain spatial constellations, interference can occur. In this case, the electromagnetic wave with the information impressed on it is partially or completely extinguished by destructive interference.
  • US 2010/0173600 A1 discloses a receiver with diversity and a method for switching the receiver. Each receive path has a stand-alone antenna and a separate receive decoder, wherein it can be selected between different receive modes: In a single-channel reception, a specific channel is fixedly selected by a controller. In the diversity reception mode, the signals of both reception paths are combined.
  • the device decides between the two first-mentioned receive modes based on selected receive characteristics. This allows the user to decide for themselves whether and when they want as reliable a quality of reception as possible. By temporarily deactivating one of the two reception paths, the energy consumption can be reduced.
  • US 2009/0097599 A1 introduces a method for operating a Digital Video Broadcasting Handheld (DVB-H) receiver, which manages with a low power consumption.
  • the receiver independently decides when a diversity reception is advantageous or necessary, depending on predetermined performance criteria.
  • the performance criteria are measures that reflect the transmission quality of the information, such as the signal-to-noise ratio, the bit error rate or the packet error rate.
  • US 6,678,508 Bl describes a mobile communication device having two separate receivers. Receives the communication device via a receiver with sufficient quality, the other receiver is placed in a sleep mode. If the reception quality of the first receiver is no longer sufficient, the signal is received via the second receiver. If the reception quality of the signals is not sufficient for any of the receivers, the signals received simultaneously by the two receivers are used to construct a single one.
  • the object of the present invention is to achieve a better reception at least for one radio channel in a communication system in the C2X communication with low additional costs and low additional energy consumption.
  • Radio channel if required, ie if pre-selected switching criteria are met, be equipped with diversity. This is preferably done when the reception of this one radio channel is particularly important. The increased number of receiving paths for this important radio channel is charged to another radio channel, whose reception is subordinate to this time, however. Conversely, if there is no such need, the receiving device can receive different information by parallel use of the two receive paths on two different radio channels.
  • This solution also meets requirements imposed on a communication system under the ITS standard and allows signals to be received with diversity without substantially increasing the cost and power consumption of an ITS-standard communication system, as antenna diversity in the field of communication Demand is achieved in that an otherwise otherwise used reception path for increasing the reception probability is used temporarily for a radio channel. Existing resources that exist in an ITS communication system are thus used effectively.
  • control channel is equipped with antenna diversity as needed in accordance with the invention.
  • the resulting temporary suspension of reception on the / a service channel brings no significant disadvantages, since no security-relevant information is transmitted on the service channel and they can also be received delayed in time.
  • the invention is not limited to the case that exactly two receive paths are provided in the communication system and are provided secondarily for one radio channel and secondly for two different radio channels, i. H. for antenna diversity. It can also be provided according to the invention more than two receiving channels, all or part of which is used for the inventive antenna diversity / is.
  • the proposed method can be used in so-called software defined radios (SDR) as a reception path or reception paths.
  • SDR software defined radios
  • Such a receive path in the sense of a receiving device ideally consists only of an antenna, an analog-digital converter and a computing unit, for example a programmable integrated chip.
  • a reception path has a very high flexibility, since functional adjustments can be achieved by new software or the specification of parameters without having to make any adjustments to the hardware.
  • the hardware of the receiving channel is individually suitable for all eligible radio channels, each with a Software Defined Radio (SDR) is used for a receive path, with multiple Software Defined Radios (SDR) in a hardware or a chip rockas can be stably and in be summarized a computing unit.
  • SDR Software Defined Radio
  • the switching between the operating modes takes place on the basis of one (or more) predetermined switching criterion, which may itself be a parameter-dependent variable or a variable determined by a functional dependence on a variable.
  • a comparison variable for the switching criterion is formed and / or derived from the received signals.
  • the switching of the operating mode can currently be adapted to the transmission quality and / or the content of the transmission, without the need for an additional controller (requiring extensive and resource-consuming and energy-consuming control).
  • the system can independently improve the quality or reliability of the received information, in particular on the security-related control channel.
  • the control channel is not equipped with diversity and therefore the communication system can be operated efficiently because a parallel communication (sending or receiving) on different channels is possible, for example, to serve less security-related applications quickly .
  • provision can be made for determining the comparison variable for the switching criterion on the basis of the received quality of the received signals. For this purpose, for example, a signal analysis can be carried out and in particular the reception field strength of the signals can be measured or determined on a radio channel. This comparison variable can then be compared with a threshold value forming the switching criterion. As a measure of the received field strength, the Received Signal Strength Indication (RSSI) can be determined, which is an indicator of the
  • Receive field strength which is specified in the IEEE 802.11 standards and specified as a byte value. If, for example, this value undershoots or exceeds a predetermined threshold value over a period of several milliseconds, then the operating modes are changed, with poor reception quality activating the antenna diversity on the radio channel of interest and a threshold value of a reliable reception signal exceeding the antenna diversity is switched back in a radio channel to a parallel communication in different radio channels. This applies according to the invention according to all switching criteria.
  • Signals are determined.
  • the switching of the operating mode then takes place on the basis of a comparison between the number (quantity) of the received signals and the number (quantity) of the expected signals.
  • the number of received messages is determined over a definable period of time and compared with the expected number.
  • a communication system operated according to the method according to the invention can also respond to periodically occurring interference of the messages.
  • the invention can take advantage of the fact that in the context of C2X communication according to the ITS standard so-called announcement messages are sent out to the environment by those involved in the C2X communication. These announcement messages are thus sent out like a beacon and can be constantly received by the other participants, for example, in networks with constantly changing participants in the C2X communication to get an overview of the communication partners and their ground state.
  • This communication can take place, for example, via the control channel, in which case additional information can be exchanged via a service channel.
  • these announcement messages are also referred to as CAM (Cooperative Awareness Message) for short.
  • CAM messages are sent out at regular intervals of 100 to 500 ms (2-10 Hz) according to the intended standard and include, among other things, the type of vehicle, the position, the speed and the direction of the vehicle participating in the C2X communication. In principle, however, it can be all information that has a benefit for the environment and thus are security-relevant. The invention is therefore not necessarily limited to the reception of CAM messages.
  • Disturbed reception of CAM messages can thus be detected quickly according to the invention by monitoring the quantity of the messages, in particular with respect to a period of time.
  • CAM messages transmitted at regular time intervals of 100 to 500 ms (2 to 10 Hz)
  • the CAM messages and enables the setting of a corresponding transmission rate (quantity per period of time) as a comparison variable in order to quickly detect a reception failure.
  • it may additionally or alternatively be provided to analyze the content of signals received in particular on a radio channel and to determine the comparison variable for the switching criterion based thereon.
  • the transmitted information is analyzed per se.
  • the system can by default receive the antenna diversity control channel and switch to parallel two-channel reception as soon as a message or service message to be received on the service channel is announced.
  • the system can receive by default on two or more radio channels, each with an associated receive path and change the operating mode due to the transmitted information, for example, to receive the control channel via both receive paths.
  • a further possibility for bringing about the switching according to the invention between the two operating modes “antenna diversity” and “parallel reception spans in different radio channels” lies in the comparison variable for the switching criterion as a function of the recognition of a situation in which the vehicle is located, or to determine a condition of the vehicle. For this it is possible to determine environmental information and thereby discover a difficult reception situation or a dangerous situation.
  • vehicle conditions such as a strong deceleration, the intervention of driver assistance systems, a high speed or the like can be detected.
  • such information already exists as messages or vehicle parameters in the communication network between different vehicle applications anyway, so that access to this information is particularly easy according to the invention. In situations or vehicle states in which anyway only one receiving channel is needed, this is equipped with diversity. This is conceivable if the car has been parked and is still to be paid, or a garage service is to be carried out via this channel.
  • the environment information can, if they are not already present, for example, via environmental sensors (camera, radar, lidar, GPS) of the vehicle and / or map information of a positioning system can be determined.
  • a difficult reception situation can exist, inter alia, because of the topology, ie in winding country roads, urban canyons or in mountainous regions, which can be removed both maps and / or derivable by analysis of camera images.
  • a diversity reception in dangerous situations is advantageous, which are often recognizable by the road and / or traffic conditions and increasingly at traffic-technically excellent points, such as intersections, traffic lights, exits or traffic jams occur.
  • the weather conditions can be used to detect a dangerous situation or difficult reception situation.
  • either directly sensors of the vehicle such as temperature or rain sensor can be used.
  • it is also possible to make use of external weather forecasts which can be called up, for example, via the service channel.
  • the vehicle status for example as a function of functions activated in the vehicle, which relate in particular to vehicle safety and are therefore safety-relevant and / or for which a continuous reception of specific information is required.
  • the recognition of certain activated vehicle functions is used as a comparison variable for the switching criterion.
  • a list of corresponding functions can be kept in the vehicle.
  • a function that is safety-relevant for example, by whose SI levels are identified, which is specified in ISO 26262 and recorded as a benchmark.
  • the present invention is not limited to the respective sole application of the above-described switching criteria.
  • decision criteria as many decision criteria as possible are combined with each other in order to have the best possible basis for decision-making.
  • a selected radio channel is assigned to the receive path with the best reception quality.
  • the control channel is always the receiving path with the best
  • reception quality This thus ensures that, for example, the CAM messages which are received via the control channel are received with the best possible quality, while the service channel remains ready to receive in parallel.
  • This sub-form of diversity reception thus ensures that the control channel has the best possible reception quality, while at the same time signals can be received in parallel on two radio channels.
  • This can be technically achieved, for example, by changing the assignment of the antennas to the receiving paths, for example by means of a software command. This is easily possible, especially with multipath software defined radios.
  • At least two antennas are used in transmitting signals. It is advantageous if the signals are transmitted offset in time to each other, since it prevents the signals from influencing each other. In this situation, it must be ensured that the addressee can receive the signals over a plurality of propagation paths and subsequently reconstruct a single signal from them.
  • Em communication system on which the above-described method can be performed is also the subject of the invention.
  • the communication system formed by a suitable unit for example a vehicle unit, has at least two reception paths each having at least one independent antenna and a separate receiver for receiving signals in a radio channel, and further comprises a computing unit arranged to perform the above-described Process or parts thereof.
  • the antennas have a different reception characteristic in the at least two different reception paths. This further improves the reception quality compared to the normal diversity.
  • This embodiment is particularly advantageous for topological regions in which different antennas have a qualitatively better reception.
  • one of the antennas may be particularly sensitive in the inner-city area, while the other antenna is particularly sensitive to open areas, in mountainous or forested regions.
  • Fig. La, b schematically traffic situations in which the inventive method for operating a communication system can be used
  • 2 is a schematic flowchart for the method according to the invention for operating a communication system.
  • Fig. La) and lb) two different traffic situations are shown, in each of which two with a not shown, according to the invention communication system for participation in the C2X communication equipped vehicles 1, 2 meet on different roads 3, 4, on a Intersection 5 meet each other.
  • the vehicle 2 additionally has a radar sensor as environmental sensor.
  • the vehicle 2 receives information from its surroundings both by the radar sensor and by the CAM messages emitted by the vehicle 1 during the C2X communication.
  • the CAM messages of the vehicle 1 include the position, speed and direction of the vehicle 1 and are indicated in the coordinates of a defined coordinate system of a global positioning system that both vehicles 1, 2 share.
  • the vehicle 2 can integrate this information into its assistance system and determine that the areas 6 and 7 classified as safety-relevant of the two vehicles 1, 2 overlap.
  • the classification of a detected traffic situation as a potential dangerous situation, which requires a reliable reception of further CAM messages therefore forms a comparison variable according to the invention, which is compared with the switching criterion and in this case also the switching criterion Fulfills.
  • the vehicle 2 switches over to a reception with antenna diversity for the control channel on which the CAM messages are transmitted and received.
  • the control channel is received via two reception paths independent in their function and the probability for the secure reception of the CAM messages or other important information on the control channel is significantly increased.
  • the service channel otherwise received via the receive path now connected to the control channel can not be received during the antenna diversity-at least via this receive path.
  • the assistance system of the vehicle which is formed in particular by an arithmetic unit from the environment sensor of its radar sensor and the CAM messages of the vehicle 1, detects that the cruising vehicle 1 is not in the areas 6 classified as safety-relevant , 7 is located. Therefore, the switching criterion is not met and the reception with antenna diversity (diversity reception) is not activated.
  • the receive paths each receive information about different radio channels.
  • a stationary transmitter 8 a so-called road-side unit (RSU)
  • RSU road-side unit
  • This stationary transmitter also broadcasts CAM messages and, in addition, so-called MAP messages (messages describing topology in the environment) and informs the incoming vehicles 1, 2 to move to an intersection 5, which is considered to be particularly critical and / or in their vicinity, for example by a structural shield, the reception of signals from other vehicles 1, 2 in the
  • FIG. 2 schematically shows a method sequence for operating a communication system 9 according to the invention.
  • the receiver can, for example, also carry out an analog-to-digital conversion of the signals and forward them as digital data via an interface 10 to a computing unit 11 of the communication system 9.
  • the arithmetic unit 11 is set up to derive one or more comparison variables Vi, V2 from the received signals and / or other information from the recognition of a situation in which the vehicle is located or a state of the vehicle.
  • Vi stands for one or more
  • comparison variables Vi, V2 are subsequently compared in the calculation unit to a comparison U (V1, V2) with switching criteria Ul and U2, which can each be adapted to the comparison quantity Vi, V2 which has just been formed. It is optional It is also possible to subject only a part of the comparison quantities Vi or V2, for example the comparison variables formed from signals of a specific reception path PI or P2, to the comparison U (V1, V2).
  • the arithmetic unit decides which receive path PI, P2 is assigned to which of the possible radio channels (CCH, SCH), where CCH corresponds to the control channel of the C2X communication and SCH to the service channel of the C2X communication.
  • the arithmetic unit 11 In the case of a reception with antenna diversity for the control channel CCH, the arithmetic unit 11 thus assigns both the reception path PI and the reception path P2 to the control channel CCH. Otherwise, it assigns a reception path PI, P2 to one radio channel CCH, SCH and the other reception path P2, PI to the other radio channel SCH, CCH, so that each reception path PI, P2 can communicate simultaneously on another radio channel CCH, SCH. Also in the operation of the two reception paths PI, P2 on different radio channels CCH, SCH, d. H. an operation without antenna diversity, it may be provided that the arithmetic unit to the safety-relevant control channel CCH the receiving path PI, P2 are assigned with the best Empfangsgu Rund Q.
  • the reception quality Q1 and Q2 of the two reception paths PI and P2 are formed as comparison variables Vi and V2.
  • the maximum of the reception qualities Q1 and Q2 is then formed.
  • the reception path PI or P2 with the maximum reception quality Q1 or Q2 is then assigned the control channel CCH.
  • the other reception path P2 or PI is then assigned the service channel SCH. In this way, the reception quality on the control channel CCH is also optimized independently of antenna diversity.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)

Abstract

Es werden ein Verfahren zum Betreiben eines Kommunikationssystems (9) sowie ein entsprechend eingerichtetes Kommunikationssystem in der drahtlosen Fahrzeug-zu-Umgebung-Kommunikation beschrieben, bei welcher unterschiedliche Informationen entsprechend ihrem Inhalt als Signale auf verschiedenen Funkkanälen (CCH, SCH) übertragen werden, wobei das Kommunikationssystem (9) wenigstens zwei Empfangspfade (P1, P2) mit jeweils wenigstens einer eigenständigen Antenne und einem zugeordneten eigenständigen Empfänger zum Empfang der übertragenen Signale aufweist. Es ist vorgesehen, dass das Kommunikationssystem (9) bei Erfüllen eines Umschaltkriteriums (U1, U2) zwischen zwei Betriebsmodi umgeschaltet wird, wobei die wenigstens zwei Empfangspfade (P1, P2) in dem ersten Betriebsmodus Signale auf einem unterschiedlichen Funkkanal (CCH, SCH) empfangen und in dem zweiten Betriebsmodus Signale auf demselben Funkkanal (CCH oder SCH) empfangen.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Betreiben eines Kommunikationssystems in der drahtlosen Fahrzeug-zu-Umgebung-Kommunikation und Kommunikationssystem
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kommunikationssystems vorzugweise eines Kraftfahrzeugs in der drahtlosen Fahrzeug-zu-Umgebung-Kommunikation
( C2X-Kommunikation ) , die als Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommu- nikation (C2I) oder Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation (C2C) stattfinden kann. Bei dieser Kommunikation werden unterschiedliche Informationen entsprechend ihrem Inhalt als Signale auf verschiedenen Funkkanälen übertragen. Hierzu wird in Europa und den USA insbesondere die Drahtloskommunikation in der Spezifizierung IEEE 802.11p entsprechend einem Standard für die Kommunikation intelligenter Transportsysteme (ITS) verwendet. Die Kommunikation findet in Europa in einem Frequenzbereich von 5,850 bis 5,925 GHz statt, in dem ein Kontrollkanal (Control Channel CCH) und mindestens zwei Servicekanäle (Service Channel SCH) realisiert sind. Der Kontrollkanal wird für die Broad- cast-Kommunikation genutzt, bei der eine Information an mehrere oder alle Teilnehmer in dem Kommunikationsnetz übertragen werden soll. Dieser Kanal ist für kurze, sicherheitskritische Informationen mit nur geringen Latenzen und für das Kommunikationsmanagement reserviert. Die Servicekanäle dienen der Übermittlung zusätzlicher, nicht sicherheitskritischer Daten, beispielsweise für anwendungsspezifische Informationen, Straßengeometrie, etc.
Das für diese Kommunikation erfindungsgemäß genutzte Kommunikationssystem weist mehrere, wenigstens zwei, Empfangspfade mit jeweils wenigstens einer eigenständigen Antenne und einem zugeordneten eigenständigen Empfänger zum Empfang der übertragenen Signale auf. Ein Empfangspfad ist üblicher Weise für den Kontrollkanal reserviert. Weitere Empfangspfade dienen dem Empfangen (und Senden) auf einem oder gegebenenfalls auch mehreren Servicekanälen. Ein Empfangspfad kann dabei vorzugsweise zu einer bestimmten Zeit genau auf einem Funkkanal senden oder empfangen. Durch die feste Zuordnung eines Empfangskanals zu dem Kontrollkanal wird erreicht, dass der wichtige Kontrollkanal immer kommunikationsbereit ist. Ebenso betrifft die Erfindung ein entsprechend eingerichtetes Kommunikationssystem .
Im Rahmen der C2X-Kommunikation werden Daten zwischen dem Fahrzeug und Objekten in seiner Umgebung ausgetauscht. Bei den Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs kann es sich um andere am Verkehr teilnehmende oder ruhende Fahrzeuge (On Board Units - OBU), fest installierte Sendeinheiten am Straßenrand (Road Side Units - RSU) oder auch mit entsprechenden Sendern und/oder Empfängern ausgestatte Fußgänger handeln. Die ausgetauschten Daten erfüllen verschiedene Funktionen, beispielsweise eine Schutz-, Warn- und/oder Informationsfunktion, und können entsprechend auch durch Fahrerassistenzsystem verwendet werden. Wie bereits erwähnt werden die Daten in Abhängigkeit von ihrer Funktion auf verschiedenen Funkkanälen ausgetauscht. Die explizite Art und Beschaffenheit der Informationen sowie die Anforderungen an Sender und Empfänger werden dabei durch einen Industriestandard festgelegt und sind nicht Gegenstand dieser Erfindung.
Ein allgemeines Problem in der mobilen Kommunikation wird durch die ständige Positionsveränderung zumindest eines Großteils der Kommunikationspartner hervorgerufen. Besonders ausgeprägt ist dieses Problem bei mobilen Geräten, die sich mit schneller Geschwindigkeit (relativ zueinander) bewegen, wie den in Kraftfahrzeugen montierten OBUs . Durch die Bewegung verändert sich die Umgebung des mobilen Gerätes ständig. Damit einhergehend sind auch die Ausbreitungswege der ausgesandten Informationen einem ständigen Wechsel ausgesetzt. Durch die Beschaffenheit der Umgebung kann es aufgrund von Reflexionen zu einer Mehrwegeausbreitung der ausgesendeten Informationen kommen. Besonders ausgeprägt ist dies beispielsweise im städtischen Verkehr, bei der die elektromagnetischen Funkwellen an Häuserfronten reflektiert werden. In gewissen räumlichen Konstellationen kann es zu Interferenzerscheinungen kommen. Dabei wird die elektromagnetische Welle mit der darauf aufgeprägten Information teilweise oder vollständig durch destruktive Interferenz ausgelöscht. Dies führt zu Störungen in der Informationsübermittelung und kann die Qualität der Übermittelung deutlich beeinträchtigen. Im Extremfall können diese Störungen zu einem vollständigen Informationsverlust führen, der dann als Funkloch bezeichnet wird. Solche „Funklöcher" treten in der Praxis regelmäßig auf, wobei die Häufigkeit von der Geschwindigkeit und der Umgebung des mobilen Endgerätes abhängt.
Zur Umgehung dieses Problems ist es grundsätzlich bekannt, die Informationen eines Funkkanals über mehrere Empfangspfade zu empfangen, wobei diese jeweils eine eigenständige Antenne aufweisen. Dadurch werden mehrere Versionen eines Signals empfangen, die zu einer Qualitätsverbesserung der empfangenen Informationen herangezogen werden. In einem solchen Fall wird davon gesprochen, dass eine Antenne Diversität aufweist. Bekannt ist diese Technik auch unter dem englischen Begriff „diversity".
Hierdurch wird die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass sich nicht beide Antennen gleichzeitig in einem „Funkloch" befinden und zumindest ein Empfangspfad empfangen werden kann. Eine Möglichkeit die Empfangsgualität durch diese zusätzliche Information zu verbessern, besteht also darin, den Empfangspfad zum Empfang der Informationen auszuwählen, der eine bessere Qualität aufweist und den anderen unberücksichtigt zu lassen. Nachteilig wirkt sich dabei aus, dass sich die Kosten und der Energieverbrauch aufgrund der erhöhten Anzahl an Empfangspfaden deutlich erhöhen. Die US 2010/0173600 AI offenbart einen Empfänger mit Diversität und ein Verfahren zum Umschalten des Empfängers. Jeder Empfangspfad weist eine eigenständige Antenne und einen eigenständigen Empfangsdecoder auf, wobei zwischen verschiedenen Empfangsmodi gewählt werden kann: Bei einem Einzelkanal-Empfang wird durch eine Steuerung fest ein bestimmter Kanal ausgewählt. In dem Modus zum Diversitäts-Empfang werden die Signale beider Empfangspfade kombiniert. In einem automatischen Empfangsmodus entscheidet das Gerät anhand ausgewählter Empfangscharakteristika zwischen den beiden ersterwähnten Empfangsmodi. Dadurch kann der Nutzer selbst bestimmen, ob und wann er eine möglichst verlässliche Emp- fangsgualität wünscht. Durch die temporäre Deaktivierung eines der beiden Empfangspfade kann der Energieverbrauch reduziert werden .
Die US 2009/0097599 AI stellt ein Verfahren zum Betreiben eines Digital Video Broadcasting Handheld (DVB-H) Empfängers vor, das mit einem geringen Energieverbrauch auskommt. Der Empfänger entscheidet in Abhängigkeit von vorherbestimmten Leistungskriterien selbständig, wann ein Diversitäts-Empfang vorteilhaft beziehungsweise notwendig ist . Die Leistungskriterien sind dabei Kennzahlen, die die Übertragungsgualität der Informationen abbilden, wie beispielsweise das Signal-zu-Rausch-Verhältnis, die Bitfehlerrate oder die Paketfehlerrate.
Die DE 600 28 444 T2 beschreibt ein Verfahren zum Empfangen von Sendesignalen, bei dem zumindest zwei der nachfolgenden Di- versitätstypen verwendet werden: Antennenverteilungs-
Diversität, Antennenpolarisations-Diversität, Antennendiagramm-Diversität und Freguenz-Diversität . In Abhängigkeit von der Qualität der Empfangssignale wird von einem zu dem anderen Diversitätstyp umgeschaltet, so dass der Empfänger bei- spielsweise von der Freguenz- auf die Antennenvertei- lungs-Diversität umschaltet. Dies bedingt aber einen erhöhten Energieverbauch und auch deutlich höhere Kosten im Gegensatz zu einem System mit nur einem Diversitätstyp .
In der US 6,678,508 Bl wird ein mobiles Kommunikationsgerät beschrieben, das zwei getrennte Empfänger aufweist. Empfängt das Kommunikationsgerät über einen Empfänger mit ausreichender Qualität, so wird der andere Empfänger in einen Schlafmodus versetzt. Ist die Empfangsgualität des ersten Empfängers nicht mehr ausreichend, so wird das Signal über den zweiten Empfänger empfangen. Sollte die Empfangsgualität der Signale von keinem der Empfänger ausreichen, so werden die von den beiden Empfängern gleichzeitig empfangenen Signale genutzt, um daraus ein einzelnes zu konstruieren. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, bei einem Kommunikationssystem in der C2X-Kommunikation mit niedrigen zusätzlichen Kosten und geringem zusätzlichen Energieverbrauch einen besseren Empfang zumindest für einen Funkkanal zu erreichen .
Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß Anspruch 1 und mit einem zur Durchführung dieses Verfahrens entsprechend eingerichteten Kommunikationssystem nach Anspruch 10 erreicht. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass das Kommunikationssystem bei Erfüllen eines Umschaltkriteriums zwischen zwei Betriebsmodi umgeschaltet wird, wobei die wenigstens zwei Empfangspfade in dem ersten Betriebsmodus Signale auf einem unterschiedlichen Funkkanal empfangen und in dem zweiten Betriebsmodus Signale auf demselben Funkkanal empfangen. Erfindungsgemäß kann ein
Funkkanal bei Bedarf, d.h. wenn vorausgewählte Umschaltkriterien erfüllt sind, mit Diversität ausgestattet werden. Dies geschieht vorzugsweise dann, wenn der Empfang dieses einen Funkkanals besonders wichtig ist. Die erhöhte Anzahl von Empfangspfaden für diesen wichtigen Funkkanal geht zulasten eines anderen Funkkanals, dessen Empfang zu diesem Zeitpunkt jedoch untergeordnet ist . Besteht hingegen kein solcher Bedarf, so kann das Empfangsgerät durch parallele Verwendung der zwei Empfangspfade auf zwei verschiedenen Funkkanälen unterschiedliche Informationen empfangen. Diese Lösung erfüllt auch Anforderungen, die im Rahmen des ITS-Standards an ein Kommunikationssystem gestellt werden, und ermöglicht den Empfang von Signalen mit Diversität, ohne dabei Kosten und Energieverbrauch eines Kommunikationssystems nach dem ITS-Standard wesentlich zu erhöhen, da die Antennen- Diversität bei Bedarf dadurch erreicht wird, dass ein sonst anderweitig genutzter Empfangspfad zur Erhöhung der Empfangswahrscheinlichkeit zeitweilig für einen Funkkanal mit verwendet wird. Bestehende Ressourcen, die in einem ITSKommunikations- system vorhanden sind, werden somit effektiv genutzt.
In einer bevorzugten Anwendung wird der Kontrollkanal bei Bedarf erfindungsgemäß mit Antennen-Diversität ausgestattet. Das dadurch auftretende, temporäre Aussetzen des Empfangs auf dem/einem Servicekanal bringt keine wesentlichen Nachteile, da auf dem Servicekanal keine sicherheitsrelevanten Informationen übertragen werden und diese auch zeitlich verschoben empfangen werden können .
Die Erfindung ist nicht auf den Fall beschränkt, dass genau zwei Empfangspfade in dem Kommunikationssystem vorgesehen sind und zweitweise für einen Funkkanal und zweitweise für zwei verschiedene Funkkanäle, d. h. für eine Antennen-Diversität, genutzt werden. Es können erfindungsgemäß auch mehr als zwei Empfangskanäle vorgesehen sein, von denen alle oder ein Teil für die erfindungsgemäße Antennen-Diversität genutzt werden/wird.
Besonders vorteilhaft kann das vorgeschlagene Verfahren bei sogenannten Software Defined Radios (SDR) als Empfangspfad beziehungsweise Empfangspfade eingesetzt werden. Ein solcher Empfangspfad im Sinne eines Empfangsgeräts besteht idealerweise lediglich aus einer Antenne, einem Analog-Digital Wandler und einer Recheneinheit, beispielsweise einem programmierbaren integrierten Chip. Damit weist ein solcher Empfangspfad eine sehr hohe Flexibilität auf, da Funktionsanpassungen durch eine neue Software oder die Vorgabe von Parametern erreicht werden können, ohne dass dazu Anpassungen an der Hardware durchzuführen sind. Die Hardware des Empfangskanals ist individuell für alle in Frage kommenden Funkkanäle geeignet, wobei jeweils ein Software Defined Radio (SDR) für einen Empfangspfad eingesetzt wird, wobei mehrere Software Defined Radios (SDR) in einer Hardware beziehungsweise einem Chip zusammengefas st sein können und gegebenenfalls in einer Recheneinheit zusammengefasst werden.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Wechseln zwischen den Betriebsmodi auf der Grundlage eines (oder mehrerer) zuvor festgelegten Umschaltkriteriums, welches gegebenenfalls selbst eine parameterabhängige oder eine durch eine funktionale Abhängigkeit von einer Variablen bestimmte Größe sein kann.
Unabhängig davon ist es besonders vorteilhaft, wenn eine Vergleichsgröße für das Umschaltkriterium aus den empfangenen Signalen gebildet und/oder abgeleitet wird. In diesem Fall kann das Umschalten des Betriebsmodus aktuell an die Übertragungs- gualität und/oder den Inhalt der Übertragung angepasst werden, ohne dass eine zusätzliche (aufwendige und Ressourcen sowie Energie beanspruchende) Steuerung vorgesehen werden muss.
Hierdurch ist es möglich, dass im Falle einer schlechten Übertragungs- beziehungsweise Empfangs Situation das System selbständig die Qualität beziehungsweise Zuverlässigkeit der empfangenen Information, insbesondere auf dem sicherheitsrelevanten Kontrollkanal, verbessern kann. Gleichzeitig wird auch erreicht, dass im Falle einer guten Empfangssituation der Kontrollkanal nicht mit Diversität ausgestattet ist und daher das Kommunikationssystem effizient betrieben werden kann, weil eine parallele Kommunikation (Senden oder Empfangen) auf verschiedenen Kanälen möglich ist, beispielsweise um weniger sicherheitsrelevante Applikationen schnell zu bedienen. In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems kann vorgesehen sein, die Vergleichsgröße für das Umschaltkriterium anhand der Empfangsgualität der empfangenen Signale zu ermitteln. Dazu kann beispielsweise eine Signalanalyse durchgeführt und insbesondere die Empfangsfeldstärke der Signale auf einem Funkkanal gemessen beziehungsweise ermittelt werden. Diese Vergleichsgröße kann dann mit einem das Umschaltkriterium bildenden Schwellwert verglichen werden. Dabei kann als Maß für die Empfangsfeldstärke die „Received Signal Strength Indication" (RSSI) ermittelt werden. Es handelt sich dabei um einen Indikator für die
Empfangsfeldstärke, die in den IEEE 802.11 Standards festgelegt ist und als ein Byte-Wert angegeben wird. Wenn dieser Wert beispielsweise über einen Zeitraum von mehreren Millisekunden einen vorgeben Schwellwert unter- beziehungsweise über- schreitet, so wird zwischen den Betriebsmodi gewechselt, wobei bei schlechter Empfangsgualität auf dem interessierenden Funkkanal die Antennen-Diversität aktiviert und bei Überschreiten eines einen zuverlässigen Empfang signalisierenden Schwellwerts von der Antennen-Diversität in einem Funkkanal auf eine parallele Kommunikation in verschiedenen Funkkanälen zurückgeschaltet wird. Dies gilt erfindungsgemäß entsprechend für alle Umschaltkriterien.
Alternativ oder zusätzlich kann als Vergleichsgröße für das Umschaltkriterium die Anzahl (Quantität) von empfangenen
Signalen ermittelt werden. Das Umschalten des Betriebsmodus erfolgt dann aufgrund eines Vergleichs zwischen der Anzahl (Quantität) der empfangenen Signale und der Anzahl (Quantität) der erwarteten Signale.
Dabei wird beispielsweise über einen festlegbaren Zeitraum die Anzahl der empfangenen Botschaften ermittelt und mit der zu erwartenden Anzahl verglichen. Anhand dieses Umschaltkriteriums kann ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betriebenes Kommunikationssystem auch auf periodisch auftretende Empfangsstörungen der Botschaften reagieren. In einer konkreten bevorzugten Anwendung kann die Erfindung ausnutzen, dass im Rahmen der C2X-Kommunikation nach dem ITS-Standard sogenannte Bekanntmachungsbotschaften von den an der C2X-Kommunikation Beteiligten an ihre Umgebung ausgesendet werden. Diese Bekanntmachungsbotschaften werden also wie ein Leuchtfeuer ausgesandt und können von den anderen Teilnehmern ständig empfangen werden, beispielsweise um in Netzwerken mit sich ständig ändernden Teilnehmern an der C2X-Kommunikation einen Überblick über die Kommunikationspartner und deren Grundzustand zu erhalten. Diese Kommunikation kann beispielsweise über den Kontrollkanal erfolgen, wobei ergänzend weitere Informationen über einen Servicekanal ausgetauscht werden können . Häufig werden diese Bekanntmachungsbotschaften auch kurz als CAM (Cooperative Awareness Message) bezeichnet. CAM-Botschaften werden entsprechend dem vorgesehenen Standard in regelmäßigen Zeitintervallen von 100 bis 500 ms (2 - 10 Hz) ausgesendet und enthalten unter anderem den Fahrzeugtyp, die Position, die Geschwindigkeit und die Richtung des an der C2X-Kommunikation teilnehmenden Fahrzeugs. Grundsätzlich kann es sich aber um alle Informationen handeln, die für die Umgebung einen Nutzen aufweisen und so sicherheitsrelevant sind. Die Erfindung ist daher nicht unbedingt auf den Empfang von CAM-Botschaften beschränkt.
Ein gestörter Empfang von CAM-Botschaften (oder sonstigen regelmäßig ausgesandten Botschaften) kann erfindungsgemäß also schnell erkannt werden, indem die Quantität der Botschaften, insbesondere bezogen auf eine Zeitspanne, überwacht wird. Für die in regelmäßigen Zeitintervallen von 100 bis 500 ms (2 - 10 Hz) ausgesendeten CAM-Botschaften hat es sich in der Praxis als besonders sinnvoll herausgestellt, eine Zeitspanne von 500 Millisekunden zu verwenden. Dies entspricht der maximalen Übertragungsdifferenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden
CAM-Botschaften und ermöglicht das Festsetzen einer entspre- chenden Übertragungsrate (Quantität pro Zeitspanne) als Vergleichsgröße, um eine Empfangsstörung schnell zu erkennen. In Weiterentwicklung des vorstehenden Konzepts kann zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein, den Inhalt von insbesondere auf einem Funkkanal empfangenen Signalen zu analysieren und basierend darauf die Vergleichsgröße für das Umschaltkriterium zu ermitteln. Hier wird also die übertragene Information an sich analysiert. Das System kann dazu beispielsweise standardmäßig den Kontrollkanal mit Antennen-Diversität empfangen und auf einen parallelen Zweikanalempfang umschalten, sobald eine Botschaft oder eine Servicemitteilung angekündigt wird, die auf dem Servicekanal empfangen werden soll . In einer alternativen Ausgestaltung dieser Erfindungsvariante kann das System standardmäßig auf beiden oder mehreren Funkkanälen mit jeweils einem zugeordneten Empfangspfad empfangen und den Betriebsmodus aufgrund der übertragenen Information wechseln, um beispielsweise den Kontrollkanal über beide Empfangspfade zu empfangen .
Eine weitere Möglichkeit, das erfindungsgemäße Umschalten zwischen den beiden Betriebsmodi "Antennen-Diveristät " und "parallel arbeitende Empfangspfande in verschiedenen Funkkanälen" herbeizuführen, liegt darin, die Vergleichsgröße für das Umschaltkriterium in Abhängigkeit von dem Erkennen einer Situation, in welcher sich das Fahrzeug befindet, oder eines Zustande des Fahrzeuge zu ermitteln. Dazu ist es möglich, Umgebungsinformationen zu ermitteln und dadurch eine schwierige Empfangs Situation oder eine Gefahrensituation zu entdecken. Andererseits können Fahrzeugzustände, wie beispielsweise eine starke Verzögerung, das Eingreifen von Fahrerassistenzsystemen, eine hohe Geschwindigkeit oder dergleichen ermittelt werden. Häufig liegen derartige Informationen bereits als Botschaften oder Fahrzeugparameter in dem Kommunikationsnetz zwischen verschiedenen Fahrzeugapplikationen ohnehin vor, so dass der Zugriff auf diese Informationen erfindungsgemäß besonders einfach ist. In Situationen beziehungsweise Fahrzeugzuständen, in denen ohnehin nur ein Empfangskanal benötigt wird, wird dieser mit Diversität ausgestattet. Dies ist denkbar, falls das Auto geparkt wurde und noch bezahlt werden soll, oder ein Werkstattservice über diesen Kanal durchgeführt werden soll.
Die Umgebungsinformationen können, sofern sie nicht ohnehin schon vorliegen, beispielsweise über Umfeldsensoren (Kamera, Radar, Lidar, GPS) des Fahrzeuges und/oder über Karteninformationen eines Ortungssystems ermittelt werden. Eine schwierige Empfangs Situation kann unter anderem aufgrund der Topologie existieren, also bei verschlungenen Landstraßen, Häuserschluchten oder in gebirgigen Regionen, die sowohl Karten entnehmbar sein kann und/oder durch Auswertung von Kamerabildern ableitbar ist. Zusätzlich ist ein Diversitätsempfang in Gefahrensituationen vorteilhaft, die häufig anhand der Straßen- und/oder Verkehrsverhältnisse erkennbar sind und vermehrt an verkehrstechnisch ausgezeichneten Punkten, wie beispielsweise Kreuzungen, Ampeln, Ausfahrten oder bei Staus, auftreten. Ebenso können die Witterungsverhältnisse zur Detektion einer gefährlichen Situation oder schwierigen Empfangssituation herangezogen werden. Dazu können entweder direkt Sensoren des Fahrzeuges, wie Temperatur oder Regensensor, verwendet werden. Alternativ oder ergänzend auch kann auf externe Wettervorhersagen zurückgegriffen werden, die beispielsweise über den Servicekanal abrufbar sind.
Neben dem Erkennen des Fahrzeugumfelds kann es auch sinnvoll sein, den Fahrzeugstatus beispielsweise in Abhängigkeit von in dem Fahrzeug aktivierten Funktionen zu erkennen, die insbesondere die Fahrzeugsicherheit betreffen und daher sicherheitsrelevant sind und/oder für die ein kontinuierlicher Empfang bestimmter Informationen benötigt wird. Auch in diesem Fall kann erfindungsgemäß zwischen den Betriebsmodi umgeschaltet werden, wobei dann das Erkennen bestimmter aktivierter Fahrzeugfunk- tionen als Vergleichsgröße für das Umschaltkriterium herangezogen wird. Hierzu kann beispielsweise eine Liste entsprechender Funktionen in dem Fahrzeug vorgehalten sein. Eine Funktion, die sicherheitsrelevant ist, kann beispielsweise durch deren SI-Level erkannt werden, der in der ISO 26262 näher bestimmt wird und als Vergleichsgröße erfasst wird.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die jeweils alleinige Anwendung der vorbeschriebenen Umschaltkriterien beschränkt. Vorzugsweise werden möglichst viele Entscheidungskriterien miteinander kombiniert, um eine möglichst gute Entscheidungsgrundlage zu haben . In einer Weiterführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, dass in dem ersten Betriebsmodus, in dem die wenigstens zwei Empfangspfade Signale auf einem unterschiedlichen Funkkanal empfangen, ein ausgewählter Funkkanal dem Empfangspfad mit der besten Empfangsgualität zugewiesen wird. Vorzugsweise wird dem Kontrollkanal dabei immer der Empfangspfad mit der besten
Empfangsgualität zugeordnet. Dies stellt somit sicher, dass beispielsweise die CAM-Botschaften, die über den Kontrollkanal empfangen werden, mit möglichst guter Qualität empfangen werden, während parallel der Servicekanal empfangsbereit bleibt. Diese Unterform des Diversitätsempfang stellt somit sicher, dass der Kontrollkanal bestmögliche Empfangsgualität aufweist, während gleichzeitig auf zwei Funkkanälen parallel Signale empfangen werden können. Dies kann technisch beispielsweise dadurch gelöst werden, dass die Zuordnung der Antennen zu den Empfangspfaden beispielsweise durch einen Softwarebefehl geändert wird. Dies ist insbesondere bei Multipfad-Software Defined Radios auf einfache Weise möglich.
In einer weiteren Ausführungsform werden beim Senden von Signalen wenigstens zwei Antennen verwendet. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Signale zeitlich versetzt zueinander ausgesendet werden, da so verhindert wird, dass sich die Signale gegenseitig beeinflussen. In dieser Situation muss sichergestellt sein, dass der Adressat die Signale über mehrere Ausbreitungswege empfangen und daraus anschließend ein einzelnes Signal rekonstruieren kann . Em Kommunikationssystem, auf dem das vorbeschriebene Verfahren durchgeführt werden kann, ist auch Gegenstand der Erfindung. Das durch eine geeignete Einheit, beispielsweise eine Fahrzeugeinheit, gebildete Kommunikationssystem hat wenigstens zwei Empfangspfade, die jeweils wenigstens eine eigenständige Antenne und einen eigenständigen Empfänger zum Empfangen von Signalen in einem Funkkanal aufweisen, und weist ferner eine Recheneinheit auf, die dazu eingerichtet ist, das vorbeschriebene Verfahren oder Teile hiervon auszuführen.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Antennen in den zumindest zwei verschiedenen Empfangspfaden eine unterschiedliche Empfangscharakteristik auf. Hierdurch wird die Empfangsgualität im Vergleich zu der normalen Diversität weiter verbessert. Besonders vorteilhaft ist diese Ausführungsform für topologische Regionen, in denen unterschiedliche Antennen einen gualitativ besseren Empfang aufweisen. Dazu kann eine der Antennen besonders empfindlich im innerstädtischen Bereich sein, während die andere Antenne besonders empfindlich auf offenen Flächen, in gebirgigen oder bewaldeten Regionen ist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbezügen.
Es zeigen:
Fig. la, b schematisch Verkehrssituationen, in denen das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Kommunikationssystems eingesetzt werden kann, und Fig. 2 ein schematisches Ablaufdiagramm für das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Kommunikationssystems . In den Fig. la) und lb) sind zwei verschiedene Verkehrssituationen dargestellt, in denen sich jeweils zwei mit einem nicht dargestellten, erfindungsgemäßen Kommunikationssystem zur Teilnahme in der C2X-Kommunikation ausgestattete Fahrzeuge 1, 2 auf verschiedenen Straßen 3, 4 begegnen, die an einer Kreuzung 5 aufeinander treffen.
Das Fahrzeug 2 weist zusätzlich als Umfeldsensor einen Radarsensor auf. Bei der in Fig. la) gezeigten Situation empfängt das Fahrzeug 2 Informationen aus seiner Umgebung sowohl durch den Radarsensor und als auch durch die im Rahmen der C2XKommunikation durch das Fahrzeug 1 ausgesandten CAM-Botschaften. Die CAM- Botschaften des Fahrzeugs 1 beinhalten die Position, Geschwindigkeit und Richtung des Fahrzeugs 1 und sind in den Koordinaten eines definierten Koordinatensystems eines globalen Ortungssystems angegeben, die beide Fahrzeuge 1, 2 gemeinsam nutzen. Somit kann das Fahrzeug 2 diese Informationen in sein Assistenzsystem integrieren und feststellen, dass sich die als sicherheitsrelevant klassifizierten Bereiche 6 und 7 der beiden Fahrzeuge 1, 2 überlappen. In einer solchen potentiellen Ge- fahrensituation ist es wichtig, die weiteren CAM-Botschaften des Fahrzeugs 1 in der C2X-Kommunikation auch tatsächlich zu empfangen, um festzustellen, ob das Fahrzeug 1 die gebotene Vorfahrt gewährt und langsamer wird beziehungsweise anhält oder ob das Fahrzeug 1 mit gleichbleibender Geschwindigkeit weiter fährt. In letzterem Fall könnte das Assistenzsystem des Fahrzeugs eingreifen, um eine Kollision zu vermeiden.
Das Klassifizieren einer erkannten Verkehrs Situation als potenzielle Gefahrensituation, die einen zuverlässigen Empfang weiterer CAM-Nachrichten erfordert, bildet daher eine erfindungsgemäße Vergleichsgröße, die mit dem Umschaltkriterium verglichen wird und in diesem Fall das Umschaltkriterium auch erfüllt. Nach Überprüfung des Umschaltkriteriums anhand der Vergleichsgröße schaltet das Fahrzeug 2 auf einen Empfang mit Antennen-Diversität für den Kontrollkanal um, auf dem die CAM-Botschaften ausgesendet und empfangen werden. Dadurch wird der Kontrollkanal über zwei in ihrer Funktion voneinander unabhängige Empfangspfade empfangen und die Wahrscheinlichkeit für den sicheren Empfang der CAM-Botschaften oder anderer wichtiger Informationen auf dem Kontrollkanal signifikant erhöht. Der ansonsten über den jetzt dem Kontrollkanal zuge- schalteten Empfangspfad empfangene Servicekanal kann während der Antennen-Diversität - zumindest über diesen Empfangspfad - nicht empfangen werden.
In der in Fig. lb) dargestellten Situation erkennt das ins- besondere durch eine Recheneinheit gebildete Assistenzsystem des Fahrzeugs 2 aus der Umfeldsensorik seines Radarsensors und den CAM-Botschaften des Fahrzeugs 1, dass sich das kreuzende Fahrzeug 1 nicht in den als sicherheitsrelevant eingestuften Bereichen 6, 7 befindet. Daher ist das Umschaltkriterium nicht erfüllt und der Empfang mit Antennen-Diversität ( Diversitätsempfang) wird nicht aktiviert. Die Empfangspfade empfangen jeweils Informationen über unterschiedliche Funkkanäle.
Eine andere Bewertung derselben Verkehrssituation gemäß Fig. lb) kann sich ergeben, wenn sich an der Kreuzung 5 ein stationärer Sender 8, eine sogenannte Road-Side-Unit (RSU) , befindet. Dieser stationäre Sender sendet auch CAM-Botschaften und zusätzlich sogenannte MAP-Nachrichten (die Topologie in der Umgebung beschreibende Nachrichten) aus und teilt den ankommenden Fahrzeugen 1, 2 dadurch mit, dass sie sich auf eine Kreuzung 5 zubewegen, die als besonders kritisch eingestuft wird und/oder in deren Nähe, beispielsweise durch eine bauliche Abschirmung, der Empfang von Signalen anderer Fahrzeuge 1, 2 in der
C2X-Kommunikation fehleranfällig ist. Diese Information wird in einer Vergleichsgröße (Kennung für einen sicherheitsrelevanten oder gefährlichen Straßenabschnitt) erfasst und mit dem Umschaltkriterium verglichen. In diesem Fall führt der Vergleich dazu, dass die Fahrzeuge 1, 2 bei Empfang der CAM-Botschaften der Road-Side-Unit 8 automatisch auf Empfang mit Antennen-Diversität für den Kontrollkanal umschalten. Die vorbeschriebenen Situationen stellen lediglich Beispiele dar, bei denen der Vergleich einer aus empfangenen Signalen und/oder Fahrzuständen beziehungsweise Fahrzeugumgebungssituationen abgeleiteten Vergleichsgröße mit einem Umschaltkriterium zu einem Wechsel zwischen den beiden Betriebsmodi führen oder nicht. Insbesondere die eingangs beschriebenen oder sich für den Fachmann mit ergebenden Umschaltkriterien können erfindungsgemäß in entsprechenden Situationen angewendet werden . In Fig. 2 ist schematisch ein Verfahrensablauf zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Kommunikations Systems 9 dargestellt.
Es zeigt zwei Empfangspfade PI und PI, die jeweils eine eigenständig funktionsfähige Antenne mit einem zugeordneten Empfänger zum Dekodieren der empfangenen Signale aufweisen. Der Empfänger kann beispielsweise auch eine Analog-Digital-Wandlung der Signale vornehmen und diese als digitale Daten über eine Schnittstelle 10 einer Recheneinheit 11 des Kommunikationssystems 9 zuleiten.
Die Recheneinheit 11 ist dazu eingerichtet, aus den empfangen Signalen und/oder sonstigen Informationen aus dem Erkennen einer Situation, in dem sich das Fahrzeug befindet, beziehungsweise eines Zustande des Fahrzeugs, eine oder mehrere Vergleichsgrößen Vi, V2 abzuleiten. Hierbei stehen Vi für eine oder mehrere
Vergleichsgrößen in dem ersten Empfangspfad PI und V2 für eine oder mehrere Vergleichsgrößen in dem zweiten Empfangspfad P2.
Diese Vergleichsgrößen Vi, V2 werden nachfolgend in der Re- cheneinheit einem Vergleich U(Vl, V2 ) mit Umschaltkriterien Ul und U2 verglichen, die jeweils an die gerade gebildete Vergleichsgröße Vi, V2 angepasst sein können. Es ist gegebenenfalls auch möglich, nur einen Teil der Vergleichsgrößen Vi oder V2, beispielsweise die aus Signalen eines bestimmten Empfangspfads PI oder P2 gebildeten Vergleichsgrößen, dem Vergleich U(Vl, V2 ) zu unterziehen.
Als Ergebnis des Vergleichs U(Vl, V2 ) entscheidet die Recheneinheit dann, welcher Empfangspfad PI, P2 welchem der möglichen Funkkanäle (CCH, SCH) zugewiesen wird, wobei CCH dem Kontrollkanal der C2X-Kommunikation und SCH dem Servicekanal der C2X-Kommunikation entspricht.
Im Falle eines Empfangs mit Antennen-Diversität für den Kontrollkanal CCH weist die Recheneinheit 11 also sowohl dem Empfangspfad PI als auch dem Empfangspfad P2 den Kontrollkanal CCH zu. Andernfalls weist sie einem Empfangspfad PI, P2 den einen Funkkanal CCH, SCH und dem anderen Empfangspfad P2 , PI den anderen Funkkanal SCH, CCH zu, so dass jeder Empfangspfad PI , P2 auf einem anderen Funkkanal CCH, SCH zeitgleich kommunizieren kann. Auch bei dem Betrieb der beiden Empfangspfade PI, P2 auf verschiedenen Funkkanälen CCH, SCH, d. h. einem Betrieb ohne Antennen-Diversität, kann es vorgesehen sein, dass die Recheneinheit dem sicherheitsrelevanten Kontrollkanal CCH den Empfangspfad PI, P2 mit der besten Empfangsgualität Q zugewiesen werden. Dazu werden als Vergleichsgrößen Vi und V2 jeweils die Empfangsgualität Ql und Q2 der beiden Empfangspfade PI und P2 gebildet. Bei dem Vergleich U(Q1, Q2) wird dann das Maximum der Empfangsgualitäten Ql und Q2 gebildet. Dem Empfangspfad PI oder P2 mit der maximalen Empfangsgualität Ql oder Q2 wird dann der Kontrollkanal CCH zugeordnet. Dem anderen Empfangspfad P2 oder PI wird anschließend der Servicekanal SCH zugeordnet. Auf diese Weise wird die Empfangsgualität auf dem Kontrollkanal CCH auch unabhängig von einer Antennen-Diversität optimiert.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Kommunikationssystems (9) in der drahtlosen Fahrzeug-zu-Umgebung-Kommunikation, bei welcher unterschiedliche Informationen entsprechend ihrem Inhalt als Signale auf verschiedenen Funkkanälen (CCH, SCH) übertragen werden, wobei das Kommunikationssystem (9) wenigstens zwei Empfangspfade (PI, P2) mit jeweils wenigstens einer eigenständigen Antenne und einem zugeordneten eigenständigen Empfänger zum Empfang der übertragenen Signale aufweist, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Kommunikationssystem (9) bei Erfüllen eines Umschaltkriteriums (Ul, U2) zwischen zwei Betriebsmodi umgeschaltet wird, wobei die wenigstens zwei Empfangspfade (PI, P2) in dem ersten Betriebsmodus Signale auf einem unterschiedlichen Funkkanal (CCH, SCH) empfangen und in dem zweiten Betriebsmodus Signale auf demselben Funkkanal (CCH oder SCH) empfangen.
Verfahren nach Anspruch 1, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Vergleichsgröße (Vi, V2) für das Umschaltkriterium (Ul, U2 ) aus empfangenen Signalen gebildet und/oder abgeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Vergleichsgröße (Vi, V2) für das Umschaltkriterium (Ul, U2 ) anhand der Empfangsgualität, insbesondere der Empfangsfeldstärke der Signale auf einem Funkkanal (CCH, SCH), ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass als Vergleichsgröße (Vi, V2) für das Umschaltkriterium (Ul, U2) die Quantität von empfangenen Signalen ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Inhalt von Signalen ausgewertet und daraus die Vergleichsgröße (Vi, V2 ) für das Umschaltkriterium (Ul, U2 ) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Vergleichsgröße (Vi, V2 ) für das Umschaltkriterium (Ul, U2) in Abhängigkeit von dem Erkennen einer Situation, in welcher sich das Fahrzeug (1, 2) befindet, oder eines Zustande des Fahrzeugs (1, 2) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass für das Erkennen der Situation, in welcher sich das Fahrzeug (1, 2) befindet, oder des Zustande des Fahrzeugs (1, 2) eine Umfeldsensorik und/oder Kartenmaterial eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Erkennen einer aktivierten Fahrzeugfunktion als Vergleichsgröße (Vi, V2 ) für das Umschaltkriterium verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in dem ersten Betriebsmodus, in dem die wenigstens zwei Empfangspfade (PI, P2) Signale auf einem unterschiedlichen Funkkanal (CCH, SCH) empfangen, ein ausgewählter Funkkanal (CCH oder SCH) dem Empfangspfad (PI, P2) mit der besten Empfangs- gualität zugewiesen wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass beim Senden von Signalen wenigstens zwei Antennen verwendet werden.
Kommunikationssystem in der drahtlosen Fahr- zeug-zu-Umgebung-Kommunikation mit einer Recheneinheit (11) und wenigstens zwei Empfangspfaden (PI, P2), die jeweils wenigstens eine eigenständige Antenne und einen eigenständigen Empfänger zum Empfangen von Signalen in einem Funkkanal (CCH, SCH) aufweisen, d a du r c g e k e n n z e i c h n e t , dass die Recheneinheit (11) dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10 durchzuführen.
Kommunikationssystem nach Anspruch 11, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Antennen in zumindest zwei verschiedenen Empfangspfaden (CCH, SCH) eine unterschiedliche Empfangscharakteristik aufweisen.
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