WO2012143169A1 - Verfahren zur kanalschätzung bei der fahrzeug-zu-umgebung-kommunikation und dazu eingerichtete kommunikationseinrichtung - Google Patents

Verfahren zur kanalschätzung bei der fahrzeug-zu-umgebung-kommunikation und dazu eingerichtete kommunikationseinrichtung Download PDF

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WO2012143169A1
WO2012143169A1 PCT/EP2012/053911 EP2012053911W WO2012143169A1 WO 2012143169 A1 WO2012143169 A1 WO 2012143169A1 EP 2012053911 W EP2012053911 W EP 2012053911W WO 2012143169 A1 WO2012143169 A1 WO 2012143169A1
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model
convergence
channel estimation
environment
parameters
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PCT/EP2012/053911
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Marc Menzel
Sighard SCHRÄBLER
Ulrich STÄHLIN
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Continental Automotive Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method for channel estimation in vehicle-to-environment communication (C2X communication), in which a model of the environment influencing the vehicle-to-environment communication is generated from parameters of vehicle-to-environment communication where the quality of the model for the environment is determined by the convergence of the parameters used in the model.
  • C2X communication vehicle-to-environment communication
  • the data to be transmitted are first digitally modulated. This is also called symbol mapping.
  • a pulse-shape filter a continuous-time baseband signal is generated. Before the signal can be transmitted via the actual transmission channel, the baseband signal is transformed into a so-called bandpass signal, for example by means of a quadrature modulator.
  • the received signal is transformed back into a baseband signal via a corresponding quadrature demodulator, whereby certain suppression mechanisms can follow this inverse transformation.
  • the transmission channel is determined by the physical communication characteristics of the system.
  • the transmission signal can be optimally adapted to the characteristics of the channel, which are influenced by the environment of the transmitter and receiver, by a suitable choice of transmission and modulation methods.
  • a so-called channel estimation is carried out on the receiver's side in order to be able to compensate for distortions that occur due to the transmission channel.
  • reference signals in the transmitter are often in the
  • the channel transfer function can then be estimated using a model.
  • the known channel estimation methods generate a model of the environment using information from the communication itself.
  • WO 2006/073691 A2 describes a possibility in which information about the relative distance between the vehicles is obtained by evaluating a communication channel between two vehicles. For this purpose, a current or calculated in a model transmission power and a received transmission strength are taken into account, the receiver determines the distance from the transmission power and the received transmission strength due to a model of free radio transmission. This inevitably requires communication between the various communication partners.
  • satellite positioning systems can be used to improve the determination of the relative distance, wherein transmission losses on the transmission channel between vehicles with satellite positioning system determined and applied to vehicles without satellite positioning system to improve the distance estimation for vehicles in the same vehicle cluster.
  • an alternative sensor system must be used to obtain an estimate of the environment.
  • Object of the present invention is therefore to provide a way to close from the communication itself to environmental parameters.
  • the invention takes advantage of the fact that the parameters used in the models for channel estimation converge to a certain value in a radio environment in which the transmission channel as such remains the same, that is, once the parameters are found, do not change within smaller limits , This is especially true if the found model, which models the transmission by radio transmission, is well adapted to the actual conditions. Therefore, the convergence profile of the parameters of a model for channel estimation allows conclusions to be drawn about the actual environment of the receiver, so that the medium of the vehicle-to-environment communication is within certain limits as an environmental sensor of a motor vehicle or more generally of a vehicle-to-vehicle receiver. Environment communication can be used.
  • each model is assigned a typical environment in which this model describes the radio channel particularly well.
  • the parameters show a particularly good convergence behavior, that is to say they are essentially constant in time over a given meaningful evaluation period.
  • the appropriate model can then be selected and thus the environment of the receiver can be determined in the sense of an environmental sensor system.
  • the convergence for the parameters can be evaluated according to the invention simultaneously for a plurality of different, different environments models for channel estimation, wherein the model with the best convergence, that is, the model in which the parameters currently in the least-watched period is selected. This selection applies both to the definition of the parameters of the C2X communication and to the determination of the environment of the communication subscriber in the sense of environment sensor technology.
  • the course of the convergence of the parameters is assigned a hysteresis value and / or a threshold value which must be exceeded before a further change of the model for the channel estimation takes place.
  • the course of the convergence of the parameters for the channel estimation can also be classified, wherein each class is assigned a value from which results whether and, if so, to which model of the channel estimation has to be switched.
  • the classification therefore says that switching is not necessary.
  • the method may also be proposed to perform a detailed evaluation of the parameters within the model of the channel estimation after a selection of the model for channel estimation, which enables a coarse estimation of the environment in the sense of a coarse environmental sensor, in order to achieve a further detailing of the environment.
  • This can be achieved according to the invention, for example, by assigning certain parameter constellations to certain typical environmental features.
  • the slope or curvature of a convergence curve of a parameter can also be evaluated.
  • the invention also relates to a communication device for vehicle-to-environment communication (C2X) with a transmitter and / or receiver for transmitting / receiving communications messages in the vehicle-to-environment communication and a computing unit configured to carry out the communication , wherein in the arithmetic unit also a method for channel estimation is implemented.
  • C2X vehicle-to-environment communication
  • the prescribed method for channel estimation be fully or partially implemented in the arithmetic unit.
  • Fig. 1 shows the convergence behavior of the parameters of various
  • FIG. 2 shows the convergence behavior of various parameters a, b, c of a model and the overall convergence over time, which is summarized from these parameters, FIG.
  • FIG. 3 shows a flow chart for carrying out the method according to the invention in accordance with a first embodiment
  • FIG. 4 shows a flow chart for carrying out the method according to the invention in accordance with a second embodiment
  • EDGE UMTS, LTE, WiMax, WLAN according to IEEE 802. la / b / g / n / ..., Bluetooth, ZigBee or key radio RKE are usually used so-called channel estimation methods, which model the physical properties of the transmission channel, to be able to determine optimum settings for the radio transmission.
  • channel estimation methods which model the physical properties of the transmission channel, to be able to determine optimum settings for the radio transmission.
  • These models use parameters that, depending on the suitability of the model, are better or worse converged, ie, remain constant (good convergence) or change (poor convergence) over a certain observation period.
  • FIG. 1 shows the convergences of a parameter for different models A, B, C and D, which were determined in a radio communication by the receiver, the models A, B, C, D symbolizing different environments of the receiver. These environments may be, for example, cities, open countryside, tunnels, or the like.
  • the parameter of model B converges best after initially poor convergence, since the convergence curve becomes flatter with increasing time. In other words, the time derivative (d / dt) of the curve is considered. If there is no significant change, the parameter converges.
  • the model A is subject to greater fluctuations over the observation period and the model D leads to a significant divergence with increasing time.
  • an evaluation of the divergence behavior would thus take place, for example, by evaluating the slope of the various divergence curves over time, with the lowest possible slope expressing particularly good convergence.
  • the model B would be selected as the model with the optimal convergence and used both for the determination of the settings in the vehicle-to-environment communication and for the identification of the surroundings of the transmitter.
  • Fig. 2 shows a deviating practice in which the various parameters a, b, and c of a model are combined into an overall convergence for the entire model. Such an overall convergence would result, for example, for each of the different models A, B, C, D according to FIG. 1, if several parameters are used in the model.
  • a possibility for carrying out the method according to the invention is proposed in which a method for channel estimation is implemented in a computing unit of a communication device, in which the convergence for a multiplicity of different models is investigated in parallel and, as shown in FIG. the model with the best convergence is selected. For this, the convergence of each of the models is determined and the model with the best convergence is determined.
  • This model is subsequently used both for determining the optimal settings in the communication and for determining the environment and thus also serves as an environment sensor according to the invention.
  • This detailing takes place following the selection of a model from a given plurality of models, for each of which a convergence is calculated.
  • This method is relatively computationally expensive and can also be replaced by the method described below with reference to FIG. 4.
  • the convergence of only the model of the transmission channel currently being used for the channel estimation is determined, whereby a classification of the convergence takes place, which can also vary from model to model and can include the variability, the slope of the convergence curve or other criteria. From this classification it can be deduced which model best describes the instantaneous transmission behavior in the transmission channel. It may come to the conclusion that the present model already contains the best description, so that the environment is already optimally described.
  • the suitable new model can be selected directly on the basis of the classification of the parameter (s). Subsequently, a detailing of the environment can also take place in this method on the basis of detailed evaluations of the convergence of the parameters.
  • 5 describes a possibility for evaluating the convergence course of a parameter.
  • the course of individual values of the parameter is recorded, whereby each detected value of the parameter is subjected as input variable 1 to an evaluation scheme 2.
  • the input variable in the illustrated example is subjected to three different calculations, each of which starts from the input variable.
  • an absolute value formation 3 of the input variable is undertaken.
  • the absolute value of a logarithm 4 is subjected.
  • the logarithmized values from the course of the parameter are then averaged in a mean value formation, whereby the averaging filters "1", “TP1” and “TP2” are used for averaging periods of different lengths.
  • a computation unit 6 then makes the differences e between the current profile and the mean of the various average filters "1", “TPl” and “TP2” and eliances e1, e2 and e3 in an analyzer 7, which can be integrated with the arithmetic unit 6, evaluated. For this purpose, in particular, a transition or sign change is established, which is a measure of the convergence. Based on this information, a suitable model (Model 1, Model 2, Model 3) for channel estimation is selected in a model selection 8.

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Abstract

Es werden ein Verfahren und eine entsprechend eingerichtete Kommunikationseinrichtung zur Kanalschätzung bei der Fahrzeug - zu -Umgebung - Kommunikation beschrieben, wobei aus Parametern einer Fahrzeug - zu -Umgebung - Kommunikation ein Modell der die Fahrzeug - zu -Umgebung - Kommunikation beinflussenden Umgebung erzeugt wird und die Qualität des Modells für die Umgebung durch die Konvergenz der verwendeten Parameter in dem Modell ermittelt wird. Es ist vorgesehen, dass der Verlauf der Konvergenz der Parameter in dem Modell überwacht wird und aus dem Verlauf der Konvergenz der Parameter auf die Umgebung rückgeschlossen wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Kanalschätzung bei der Fahrzeug-zu-Umgebung- Kommunikation und dazu eingerichtete Kommunikationseinrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kanalschätzung bei der Fahrzeug-zu-Umgebung-Kommunikation ( C2X-Kommunikation ) , bei dem aus Parametern einer Fahrzeug-zu-Umgebung-Kommunikation ein Modell der die Fahrzeug-zu-Umgebung-Kommunikation beeinflus- senden Umgebung erzeugt wird, wobei die Qualität des Modells für die Umgebung durch die Konvergenz der verwendeten Parameter in dem Modell ermittelt wird.
In einem digitalen Übertragungssystem werden die zu übertra- genden Daten zunächst digital moduliert. Dies wird auch Sym- bolmapping genannt. In einem Pulsformfilter wird ein zeitkontinuierliches Basisbandsignal erzeugt . Bevor das Signal über den eigentlichen Übertragungskanal übertragen werden kann, wird das Basisbandsignal in ein so genanntes Bandpasssignal transfor- miert, beispielsweise mittels eines Quadraturmodulators .
Empfängerseitig wird das Empfangssignal über einen entsprechenden Quadraturdemodulator in ein Basisbandsignal zurücktransformiert, wobei sich nach dieser Rücktransformation be- stimmte Entstörungsmechanismen anschließen können.
Der Übertragungskanal wird durch die physikalischen Kommunikationseigenschaften des Systems bestimmt. Dabei kann das Sendesignal durch eine geeignete Wahl von Übertragungs- und Modulationsverfahren optimal an die Eigenschaften des Kanals angepasst werden, die von der Umgebung des Senders und Empfängers beeinflusst werden. Auf Seiten des Empfängers wird dann häufig eine so genannte Kanalschätzung durchgeführt, um auftretende Verzerrungen durch den Übertragungskanal ausgleichen zu können. Hierzu werden häufig bei dem Sender Referenzsignale in den
Datenstrom eingefügt, durch welche der Empfänger Informationen über die Kanalübertragungsfunktion erhält. Ausgehend von diesen Informationen kann die Kanalübertragungsfunktion dann anhand eines Modells geschätzt werden. Die bekannten Kanalschätzverfahren erzeugen ein Modell der Umgebung, wobei Informationen aus der Kommunikation selbst verwendet werden.
Aus der DE 10256620 AI ist ein als Umgebungssensor ausgebildetes Radarsystem bekannt, das sowohl Mittel zur Sensierung als auch zur Datenübertragung aufweist, wobei diese Mittel gleichzeitig betrieben werden können, indem für die Sensierung und die Daten- Übertragung verschiedene Frequenzbereiche verwendet werden.
Dies hat zwar den Vorteil, dass größtenteils dieselbe Hardware sowohl für die Datenübertragung als auch für die Sensierung verwendet verwenden kann. Allerdings sind verschiedene Messungen notwendig, die jeweils separat angesteuert und ausgewertet werden müssen.
In der WO 2006/073691 A2 wird eine Möglichkeit beschrieben, bei der durch Auswertung eines Kommunikationskanals zwischen zwei Fahrzeugen eine Information über den relativen Abstand zwischen den Fahrzeugen gewonnen wird. Hierzu werden eine aktuelle oder in einem Modell errechnete Sendeleistung und eine empfangene Sendestärke berücksichtigt, wobei der Empfänger aus der Sendeleistung und der empfangenen Sendestärke aufgrund eines Modells der freien Funkübertragung den Abstand ermittelt. Dies setzt zwangsläufig eine Kommunikation zwischen den verschiedenen Kommunikationspartnern voraus. Zusätzlich können Satellitenortungssysteme zur Verbesserung der Bestimmung des Relativabstands herangezogen werden, wobei Übertragungsverluste auf dem Übertragungskanal zwischen Fahrzeugen mit Satellitenortungs- System bestimmt und auf Fahrzeuge ohne Satellitenortungssystem entsprechend angewendet werden, um für Fahrzeuge im selben Fahrzeugcluster die Abstandsschätzung zu verbessern. Auch hier muss eine alternative Sensorik eingesetzt werden, um eine Abschätzung der Umwelt zu erhalten. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Möglichkeit vorzusehen, aus der Kommunikation selbst auf Umgebungsparameter zu schließen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine entsprechend eingerichtete Übertragungseinrichtung gelöst. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass der Verlauf der Konvergenz der Parameter in dem Modell für die Umgebung überwacht wird und aus dem Verlauf der Konvergenz der Parameter auf die Umgebung rückgeschlossen wird.
Die Erfindung macht sich zunutze, dass die in den Modellen zur Kanalschätzung verwendeten Parameter in einer funktechnischen Umgebung, in welcher der Übertragungskanal als solcher gleich bleibt, zu einem bestimmten Wert konvergieren, das heißt sobald die Parameter gefunden sind, sich innerhalb kleinerer Grenzen nicht mehr verändern. Dies gilt insbesondere dann, wenn das gefundene Modell, welches funktechnisch die Übertragung modelliert, den tatsächlichen Gegebenheiten gut angepasst ist. Daher lässt der Konvergenzverlauf der Parameter eines Modells zur Kanalschätzung Rückschlüsse auf die tatsächliche Umgebung des Empfängers zu, so dass das Medium der Fahrzeug-zu-Umgebung- Kommunikation inner- halb gewisser Grenzen als Umgebungssensor eines Kraftfahrzeugs bzw. allgemeiner eines Empfängers der Fahrzeug-zu-Umgebung- Kommunikation verwendet werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass innerhalb des Verfahrens mehrere Modelle für die Kanalschätzung verwendet werden, wobei jedem Modell eine typische Umgebung zugeordnet ist, in der dieses Modell den Funkkanal besonders gut beschreibt . In einem derartigen Modell zeigen die Parameter daher ein besonders gutes Konvergenzverhalten, das heißt sind zeitlich über einen vorgegebenen sinnvollen Auswertezeitraum im Wesentlichen konstant. Aufgrund der Konvergenz der Parameter in mindestens einem Modell kann dann das geeignete Modell ausgewählt und damit die Umgebung des Empfängers im Sinne einer Umfeldsensorik ermittelt werden. In einer sinnvollen Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens kann die Konvergenz für die Parameter erfindungsgemäß gleichzeitig für eine Vielzahl von verschiedenen, unterschiedlichen Umgebungen zugeordneten Modellen zur Kanalschätzung ausgewertet werden, wobei das Modell mit der besten Konvergenz, das heißt das Modell, bei dem sich die Parameter aktuell in der überwachten Zeitspanne am wenigsten ändern, ausgewählt wird. Diese Auswahl gilt sowohl für die Festlegung der Parameter der C2X-Kommunikation als auch zur Ermittlung der Umgebung des Kommunikationsteilnehmers im Sinne der Umfeldsensorik .
Um ein insgesamt stabiles Verhalten der Kanalschätzung zu erreichen, kann erfindungsgemäß vorgeschlagen werden, dass dem Verlauf der Konvergenz der Parameter, insbesondere nach einem Wechsel des Modells für die Kanalschätzung, ein Hysteresewert und/oder ein Schwellwert zugeordnet wird, welcher überschritten werden muss, bevor ein weiterer Wechsel des Modells für die Kanalschätzung erfolgt. Durch die Vorgabe von Hysterese- bzw. Schwellwerten kann auf einfache Weise ein zu starkes Schwanken und damit zu häufiges und schnelles Wechseln der Schätzer bzw. des Modells für die Kanalschätzung bei nur kleineren Änderungen in der Umgebung des Empfängers, die sich auf den Funkkanal auswirken, vermieden werden.
In Ergänzung oder Abwandlung des unmittelbar vorbeschriebenen Verfahrens kann der Verlauf der Konvergenz der Parameter für die Kanalschätzung auch klassifiziert werden, wobei jeder Klasse ein Wert zugeordnet ist, aus dem sich ergibt, ob und wenn ja auf welches Modell der Kanalschätzung umgeschaltet werden muss. Im Falle einer optimalen Kanalschätzung besagt die Klassifizierung daher, dass ein Umschalten nicht notwendig ist. In Abhängigkeit von dem Grad der Konvergenz kann auf diese Weise auch vorgegeben werden, auf welches andere Modell umgeschaltet werden soll, wenn sich herausstellt, dass die Konvergenz insgesamt nicht optimal ist. Es hat sich nämlich gezeigt, dass bei typischen Veränderungen der Umgebung die Parameter bzw. deren Konvergenzverhalten ein der Veränderung entsprechendes Verhalten zeigt, das von der Art der Änderung der Umgebung abhängt und entsprechend zugeordnet werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, durch die geeignete Klassifizierung bereits gezielte Vorgaben zur Änderung eines Modells zu machen, ohne dass notwendigerweise andere Modelle untersucht werden müssen. Durch die Klassifizierung, die erfindungsgemäß auch zusätzlich zu einer Auswahl aus mehreren verschiedenen Modellen aufgrund der Auswertung des Konvergenzverhaltens in jedem dieser Modelle erfolgen kann, ist es grundsätzlich auch möglich, die Auswertung der Konvergenz auf nur ein Modell zu beschränken und somit Rechenzeit einzusparen und die Recheneinheiten entsprechend kostengünstiger zu realisieren.
Ferner ist es möglich, nach einem Wechsel des Modells der Kanalschätzung ein neues Modell zur Kanalschätzung mit Daten aus der vorangegangenen Kanalschätzung und/oder der Fahrzeug-zuUmgebung-Kommunikation zu optimieren, wobei der Zeitraum, aus welchem die Daten zur Optimierung ausgewählt werden, ggf. abhängig von dem Modell, parametrierbar sind. Sinnvollerweise kann die zeitliche Größenordnung für das Heranziehen von solchen Daten im Bereich von Sekunden bis hin zu Minuten liegen, wobei die Dauer insbesondere auch abhängig von der Zeitkonstante der Änderung in der Konvergenz ermittelt werden kann.
Zur Verbesserung des Verfahrens kann ferner vorgeschlagen werden, nach einer Auswahl des Modells zur Kanalschätzung, welches eine Grobeinschätzung der Umgebung im Sinne einer groben Umweltsensorik ermöglicht, eine Detailauswertung der Parameter innerhalb des Models der Kanalschätzung vorzunehmen, um eine weitere Detaillierung der Umgebung zu erreichen. Dies kann erfindungsgemäß beispielsweise dadurch erreicht werden, dass bestimmte Parameterkonstellationen bestimmten typischen Umgebungsmerkmalen zugeordnet sind. Hierbei kann im Sinne einer Detailauswertung auch die Steigung oder Krümmung einer Konvergenzkurve eines Parameters ausgewertet werden.
Es ist erfindungsgemäß möglich, den Verlauf der Konvergenz für jeden Parameter des Modells einzeln zu ermitteln oder den Verlauf der Konvergenz für alle oder einige Parameter zu einer Gesamtoder Teilkonvergenz zusammenzufassen. Die Zusammenfassung zu einer Teil- oder insbesondere Gesamtkonvergenz hat den Vorteil, dass sich das Verfahren einfacher implementieren lässt und weniger Rechenkapazität benötigt wird. Die Betrachtung mehrerer verschiedener Parameter jeweils einzeln in ihrem Konvergenzverhalten erlaubt dagegen eine bessere, weil insbesondere detailgetreuere, Abbildung der Umgebung. Erfindungsgemäß kann zur Auswertung des Verlaufs der Konvergenz eines Parameters der aktuelle Wert dieses Parameters, ggf. nach der Bildung seines Absolutwerts, logarithmiert und mit unterschiedlichen Mittelungs zeitkonstanten gemittelt werden, wobei jeweils eine Differenz aus dem Wert des Parameters und den ver- schiedenen Mittelwerten gebildet wird und ein VorZeichenwechsel oder Übergang in den Differenzen auswertet wird. Beispielsweise können drei verschiedene Mittelungswertfilter mit unterschiedlichen Mittelungszeitkonstanten hierfür eingesetzt werden. Aus Ergebnis der Auswertung ist es möglich, ein geeignetes Modell für die Kanalschätzung auszuwählen.
Schließlich betrifft die Erfindung auch eine Kommunikationseinrichtung zur Fahrzeug-zu-Umgebung-Kommunikation (C2X) mit einem Sender- und/oder Empfänger zum Aussenden/oder Empfangen von Kommunikationsbotschaften in der Fahrzeug-zu-Umgebung- Kommunikation und einer zur Durchführung der Kommunikation eingerichteten Recheneinheit, wobei in der Recheneinheit auch ein Verfahren zur Kanalschätzung implementiert ist. Um aus der Kanalschätzung, das heißt den physikalischen Eigenschaften des Übertragungskanals, auch Aussagen über die Umgebung des Empfängers der Fahrzeug-zu-Umgebung-Kommunikation zu erhalten, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass in der Recheneinheit das vorgeschriebene Verfahren zur Kanalschätzung ganz oder teilweise implementiert ist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch 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. 1 das Konvergenzverhalten der Parameter verschiedener
Modelle A, B, C und D über die Zeit,
Fig. 2 das Konvergenzverhalten verschiedener Parameter a, b, c eines Modells sowie die aus diesen Parametern zu- sammengefasste Gesamt-Konvergenz über die Zeit,
Fig. 3 ein Flussdiagramm zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform, Fig. 4 ein Flussdiagramm zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer zweiten Ausführungsform und
Fig. 5 ein Flussdiagramm zur einer erfindungsgemäß möglichen
Auswertung des Konvergenzverhaltens eines Parameters .
Um die Übertragungsqualität in der Funkkommunikation, insbesondere auch in der Fahrzeug-zu-Umgebung-Kommunikation beispielsweise mittels automotive-WLAN nach dem Standard IEEE 802.11p, aber auch anderen Kommunikations Systemen wie GPRS,
EDGE, UMTS, LTE, WiMax, WLAN nach IEEE 802. la/b/g/n/..., Bluetooth, ZigBee oder Schlüsselfunk RKE zu verbessern, werden üblicherweise sogenannte Kanalschätzverfahren eingesetzt, welche die physikalischen Eigenschaften des Übertragungskanals model- lieren, um für die Funkübertragung optimale Einstellungen ermitteln zu können. Diese Modelle verwenden Parameter, die je nach Eignung des Modells für die jeweilige Umgebung besser oder schlechter konvergiert sind bzw. konvergieren, das heißt sich über einen bestimmten Betrachtungszeitraum konstant bleiben (gute Konver- genz) oder ändern (schlechte Konvergenz) .
In Fig. 1 sind die Konvergenzen eines Parameters für verschiedene Modelle A, B, C und D dargestellt, welche in einer Funkkommunikation durch den Empfänger ermittelt wurden, wobei die Modelle A, B, C, D unterschiedliche Umgebungen des Empfängers symbolisieren. Diese Umgebungen können beispielsweise Städte, freie Landschaft, Tunnel oder dergleichen sein.
Es zeigt sich, dass insgesamt der Parameter des Modells B nach anfänglich noch schlechter Konvergenz am besten konvergiert, da die Konvergenzkurve mit zunehmender Zeit flacher wird. Anders ausgedrückt wird die zeitliche Ableitung (d/dt) der Kurve betrachtet. Ergibt sich hier keine signifikante Änderung, konvergiert der Parameter. Ähnliches gilt für das Modell C, wobei hier die Kurve auch bei zunehmender Zeit noch etwas steiler ist. Das Modell A unterliegt stärkeren Schwankungen über den Betrachtungszeitraum und das Modell D führt zu einer signifikanten Divergenz bei zunehmender Zeit. Hier würde eine Auswertung des Divergenzverhaltens also beispielsweise durch das Auswerten der Steigung der verschiedenen Divergenz- kurven über die Zeit geschehen, wobei eine möglichst niedrige Steigung eine besonders gute Konvergenz ausdrückt. Im vorliegenden Fall würde also das Modell B als das Modell mit der optimalen Konvergenz ausgewählt und sowohl für die Bestimmungen der Einstellungen in der Fahrzeug-zu-Umgebung-Kommu- nikation als auch zur Identifikation der Umgebung des Senders herangezogen .
Sofern ein Modell mehrere Parameter aufweist, kann eine derartige Auswertung für jeden Parameter einzeln erfolgen, wobei dann eine geeignete Gewichtung der einzelnen Parameter vorgegeben ist, um das insgesamt optimale Modell auszuwählen.
Fig. 2 zeigt eine hiervon abweichende Praxis, bei der die verschiedenen Parameter a, b, und c eines Modells zu einer Gesamt- Konvergenz für das gesamte Modell zusammengefasst werden. Eine solche Gesamt-Konvergenz ergäbe sich beispielsweise für jedes der ver- schiedenen Modelle A, B, C, D gemäß Fig. 1, sofern in dem Modell mehrere Parameter verwendet werden.
In Fig. 3 ist eine Möglichkeit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, bei dem in einer Recheneinheit einer Kommunikationseinrichtung ein Verfahren zur Kanalschätzung implementiert ist, bei dem die Konvergenz für eine Vielzahl verschiedener Modelle parallel untersucht wird und, ähnlich wie in Fig. 1 dargestellt, dasjenige Modell mit der besten Konvergenz ausgewählt wird. Hierzu wird die Konvergenz jedes der Modelle bestimmt und das Modell mit der besten Konvergenz ermittelt. Dieses Modell wird anschließend sowohl für die Ermittlung der optimalen Einstellungen in der Kommunikation als auch für die Ermittlung der Umgebung herangezogen und dient somit auch als erfindungsgemäßer Umfeldsensor.
Sobald das Modell ausgewählt ist, kann durch Betrachtung eines Gesamtparameters oder jedes einzelnen Parameters und dessen/ deren Konvergenz eine weitere Detaillierung vorgenommen werden. Beispielsweise kann durch die Konvergenz bestimmter Parameter auf die Höhe einer Bebauung einer Stadt oder dergleichen rückgeschlossen werden.
Diese Detaillierung findet im Anschluss an die Auswahl eines Modells aus einer vorgegebenen Vielzahl von Modellen statt, für die jeweils eine Konvergenz berechnet wird. Dieses Verfahren ist vergleichsweise rechenaufwendig und kann auch durch das nachfolgend unter Bezug auf Fig. 4 beschriebene Verfahren ersetzt werden . In diesem Fall wird die Konvergenz nur des gerade zur Kanalschätzung verwendeten Modells des Übertragungskanals ermittelt, wobei eine Klassifizierung der Konvergenz erfolgt, die auch von Modell zu Modell verschieden sein kann und die Variabilität, die Steigung der Konvergenzkurve oder sonstige Kriterien beinhalten kann. Aus dieser Klassifizierung kann abgeleitet werden, welches Modell das momentane Übertragungsverhalten in dem Übertragungskanal am besten beschreibt. Es kann zu dem Ergebnis kommen, dass das vorliegende Modell bereits die beste Beschreibung beinhal- tet, so dass die Umgebung bereits optimal beschrieben ist. Bei einer nicht optimalen Beschreibung der Umgebung kann aufgrund der Klassifizierung des oder der Parameter das geeignete neue Modell unmittelbar ausgewählt werden. Anschließend kann auch in diesem Verfahren eine Detaillierung der Umgebung anhand von Detailauswertungen der Konvergenz der Parameter stattfinden.
Fig. 5 beschreibt eine Möglichkeit zur Auswertung des Konver- genzverlaufs eines Parameters. Dazu wird der Verlauf einzelner Werte des Parameters erfasst, wobei jeder erfasste Wert des Parameters als Eingangsgröße 1 einem Auswerteschema 2 unterworfen wird. Dazu wird die Eingangsgröße in dem dargestellten Beispiel drei verschiedenen Berechnungen unterzogen, die jeweils von der Eingangsgröße ausgehen. In einem ersten Schritt wird, was jedoch optional ist, eine Absolutwertbildung 3 der Eingangsgröße vorgenommen. Anschließend wird der Absolutwert einer Logarith- mierung 4 unterzogen. Die logarithmierten Werte aus dem Verlauf des Parameters werden dann in einer Mittelwertbildung gemittelt, wobei mit den Mittelwertfiltern „1", „TP1" und „TP2" verschieden lange Mittelungszeiträume zugrunde gelegt werden . In einer Recheneinheit 6 werden dann die Differenzen e zwischen dem aktuellen Verlauf und dem Mittelwert aus den verschiedenen Mittelwertfiltern „1", „TPl" und „TP2" gebildet und als Dif- ferenzen el, e2 und e3 in einem Analysator 7, der mit in die Recheneinheit 6 integriert werden kann, ausgewertet. Hierzu wird insbesondere ein Übergang bzw. VorZeichenwechsel festgestellt, der ein Maß für die Konvergenz ist. Ausgehend von diesen In- formationen wird ein geeignetes Modell (Modell 1, Modell 2, Modell 3) für die Kanalschätzung in einer Modellauswahl 8 ausgewählt .
Durch die Mittelwertbildung der logarithmierten Werte und die Differenzbildung zwischen jeweils diesen Werten mit einer unterschiedlichen Mittelungszeitkonstanten und dem aktuellen Verlauf des Parameters lassen sich auf technische einfache Weise besonders geeignete Kriterien für ein Modellauswahl herleiten.

Claims

Verfahren zur Kanalschätzung bei der Fahrzeug-zu-Umgebung- Kommunikation, bei dem aus Parametern einer Fahrzeug-zuUmgebung-Kommunikation ein Modell der die Fahrzeug-zuUmgebung-Kommunikation beinflussenden Umgebung erzeugt wird, wobei die Qualität des Modells für die Umgebung durch die Konvergenz der verwendeten Parameter in dem Modell ermittelt wird, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Verlauf der Konvergenz der Parameter in dem Modell überwacht wird und aus dem Verlauf der Konvergenz der Parameter auf die Umgebung rückgeschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass mehrere Modelle für die Kanalschätzung verwendet werden, wobei jedem Modell eine typische Umgebung zugeordnet ist, und dass aufgrund der Konvergenz der Parameter in mindestens einem Modell ein Modell ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Konvergenz für die Parameter gleichzeitig für eine Vielzahl von Modellen zur Kanalschätzung ausgewertet und das Modell mit der besten Konvergenz ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass dem Verlauf der Konvergenz der Parameter ein Hysteresewert und/oder ein Schwellwert zugeordnet wird, welcher überschritten werden muss, bevor ein weiterer Wechsel des Modells des für Kanalschätzung erfolgt .
Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Verlauf der Konvergenz der Parameter für die Kanalschätzung klassifiziert wird, wobei jeder Klasse ein Wert zugeordnet ist, aus dem sich ergibt, ob und wenn ja auf welches Modell der Kanalschätzung umgeschaltet werden muss.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass nach einem Wechsel des Modells der Kanalschätzung ein neues Modell zur Kanalschätzung mit Daten aus der vorangegangenen Kanalschätzung und/oder der Fahrzeug-zu-Umgebung-Kommunikation optimiert wird .
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass nach einer Auswahl des Modells zur Kanalschätzung eine Detailauswertung der Parameter innerhalb des Modells der Kanalschätzung erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Verlauf der Konvergenz für jeden Parameter einzeln ermittelt wird oder dass der Verlauf der Konvergenz für alle Parameter zu einer Gesamtkonvergenz zusammengefas st wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Verlauf der Konvergenz eines Parameters logarithmiert und mit unterschiedlichen Mittelungs zeitkonstanten gemittelt wird, wobei jeweils eine Differenz aus dem Wert des Parameters und den verschiedenen Mittelwerten gebildet wird und ein VorZeichenwechsel oder Übergang in den Differenzen auswertet wird.
Kommunikationseinrichtung zur Fahrzeug-zu-Umgebung-Kommu- nikation mit einen Sender- und/oder Empfänger zum Aussenden und/oder Empfangen von Kommunikationsbotschaften in der Fahrzeug-zu-Umgebung-Kommunikation und einer zur Durchführung der Kommunikation eingerichteten Recheneinheit, wobei in der Recheneinheit auch ein Verfahren zur Kanalschätzung implementiert ist, d a d u r c h g e k e n n - z e i c h n e t , dass in der Recheneinheit ein Verfahren zur Kanalschätzung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 implementiert ist.
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