WO2016012153A1

WO2016012153A1 - Funkempfänger für ein kraftfahrzeug, kraftfahrzeug, verfahren und computerprogramm für einen funkempfänger

Info

Publication number: WO2016012153A1
Application number: PCT/EP2015/062968
Authority: WO
Inventors: Dominic BERGES; Oliver Klemp; Adrian POSSELT
Original assignee: Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
Priority date: 2014-07-24
Filing date: 2015-06-10
Publication date: 2016-01-28
Also published as: DE102014214555A1

Abstract

Ausführungsbeispiele beziehen sich auf einen Funkempfänger (10) für ein Kraftfahrzeug (20), ein Kraftfahrzeug (20), ein Verfahren und ein Computerprogramm für einen Funkempfänger (10). Der Funkempfänger (10) für ein Kraftfahrzeug (20) umfasst eine Empfangseinrichtung (12), die ausgebildet ist, um ein Empfangssignal bereitzustellen, wobei das Empfangssignal wenigstens zwei Übertragungsbänder unterschiedlicher Funksysteme umfasst. Der Funkempfänger (10) umfasst ferner eine Signalverarbeitungseinrichtung (14), die ausgebildet ist, um das Empfangssignal durch Abtastung in ein Basisband zu überführen und um basierend auf dem Empfangssignal im Basisband, Basisbandsignale für die wenigstens zwei Funksysteme zu bestimmen.

Description

Funkempfänger für ein Kraftfahrzeug, Kraftfahrzeug, Verfahren und Computerprogramm für einen Funkempfänger

Technisches Gebiet

Ausführungsbeispiele befassen sich mit einem Funkempfänger für ein Kraftfahrzeug, einem Kraftfahrzeug, einem Verfahren und einem Computerprogramm für einen Funkempfänger, insbesondere, aber nicht ausschließlich, mit einem Empfangskonzept zur kombinierten Di- rektabtastung von Übertragungsbändern mehrerer Funksysteme.

Hintergrund

Im Rahmen der konventionellen Technik sind mehrere Funksysteme und dafür vorgesehene Empfänger bekannt, die auch in Fahrzeugen zum Einsatz kommen. Die verschiedenen Funksysteme, wie z.B. Rundfunksysteme, Mobil funksysteme, Navigationssysteme, usw., benutzten dabei verschiedene Übertragungsbänder und Zugriffstechnologien. Relevante Funkdienste umfassen z.B. zellulare-, Rundfunk- (auch eng!.„Broadcasting-"), Ad-Hoc-, Lokaiisierungs- und Sicherheits- (auch engl.„Safety-") Dienste. Beispielsweise werden relevante Funkdienste im automotiven Kontext durch mehrere Empfänger realisiert, die jeweils über Antennen mit entsprechend nachgeschalteten Hochfrequenzmodulen, die auch engl.„Radio Frequency Front Ends (RFFE)" genannt werden, betrieben werden.

Bei diesen Diensten werden elektromagnetische Wellen, welche einen Informationsgehalt transportieren, auf ein hochfrequentes Signal moduliert, um es über einen Kanal drahtlos von einem Sender zu einem Empfänger zu übertragen. Dieser Übertragungsfall umfasst alle möglichen Sende- und Empfangsarten, beispielsweise von einer Sendeantenne zu einer Empfangsantenne (auch engl.„Single Input Single Output (SISO)") oder von mehreren Sendeantennen zu mehreren Empfangsantennen (auch engl.„Multiple Input Multiple Output (ΜΪΜΟ)").

Weitere Informationen über Empfangskonzepte können beispielsweise in den Druckschriften DE 20 2007 009 43 1 U l , EP I 978 647 A2 und US 2009/0147898 A I gefunden werden. Zusammenfassung

Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Empfängerstrukturen in einem Kraftfahrzeug vereinfacht werden können, wenn mehrere Funksignale, d.h. Funksignale mehrerer Funksysteme, gemeinsam verarbeitet werden können. Durch Direkt- oder Bandpassabtastung können Übertragungsbänder mehrerer Systeme oder Diensie in ein Basisband überführt und dann weiterverarbeitet werden,

Ausführungsbeispiele schaffen stellen daher einen Funkempfänger für ein Kraftfahrzeug bereit. Der Funkernpfänger umfasst eine Empfangseinrichtung, die ausgebildet ist, um ein Empfangssignal bereitzustellen, wobei das Empfangssignal wenigstens zwei Übertragungsbänder unterschiedlicher Funksysteme umfasst. Der Funkempfänger weist ferner eine Signalverarbeitungseinrichtung auf, die ausgebildet ist, um das Empfangssignal durch Abtastung in ein Basisband zu überführen und um basierend auf dem Empfangssignal im Basis- band Basisbandsignale für die wenigstens zwei Funksysteme zu bestimmen. Ausführungsbeispiele können daher eine vereinfachte Empfängerstruktur ermöglichen, da eine Abtastung in den Übertragungsbändern mehrerer Funksysteme gemeinsam durchgeführt werden kann. In Ausführungsbeispielen kann zumindest eines der Funksysteme einem Mobilfunksystem, einem Navigations ystem, einem terrestrischen Rundfunksystem, einem Wireless Local Area Network, WLAN, oder einem Satelliten-unterstützten Rundfunksystem entsprechen. Insofern können in Ausführungsbeispielen mehrere Funkdienste mit einem Funkempfanger bereitgestellt werden. Beispielsweise kann zumindest eines der Funksysteme einem Mobil- funksystem und ein anderes der Funksysteme einem Rundfunksystem entsprechen.

In manchen Ausführungsbeispielen kann die Empfangseinrichtung ferner ausgebildet sein, um ein Hochfrequenzsignai zu empfangen und zumindest eines der wenigstens zwei Übertragungsbänder in einem Hochfrequenzbereich zu verschieben, um das Empfangssignal zu erhalten. Insofern kann eine Signalvorverarbeitung im Hochfrequenzbereich stattfinden, die eine spektrale Anpassung der Übertragungsbänder an eine nachgeschaltete Abtastung erlaubt und so die Empfängerstruktur vereinfacht. Dabei können z.B. zwei Mittenfrequenzen der wenigstens zwei Übertragungsbänder in dem Hochfrequenzsignal einen größeren Abstand voneinander haben als in dem Empfangssignal. In anderen Worten können die Über- tragungsbänder in dem Hochfrequenzbereich zunächst näher aneinander geschoben werden, um dann das zusammengeschobene Signal weiter zu verarbeiten. In dem Hochfrequenzsig- nal können dann eine höchste und eine niedrigste Frequenz, die den beiden Übertragungsbändern zugeordnet sind, im Frequenzbereich einen größeren Abstand zueinander aufweisen als in dem Empfangssignal. Das Empfangssignai, mit dann geringerer Bandbreite, kann dann abgetastet werden. In manchen Ausiührungsbeispielen kann die Empfangseinrichtung wenigstens einen Mischer und wenigstens einen Lokaloszillator umfassen, um das wenigstens eine Übertragungsband in dem Hochfrequenzbereich zu verschieben. In anderen Worten kann eine analoge Signal Verarbeitung im Hochfrequenzbereich, die relativ aufwands- günstig gehalten werden kann, vor einer Abtastung erfolgen.

Ausführungsbeispiele können somit ferner auf der Erkenntnis basieren, dass eine aufwand- günstige analoge Signalverarbeitung im Hochfrequenzbereich durchgeführt werden kann, um die zu empfangenen Übertragungsbänder der Funksysteme günstig anzuordnen, bevor diese dann im Hochfrequenzbereich abgetastet werden. In einigen Ausfuhrungsbeispielen kann die Empfangseinrichtung ferner ein Bandpassfilter umfassen, um das wenigstens eine Übertragungsband aus dem Hochfrequenzsignal auszufiltern und ein Bandpasssignal für das wenigstens eine Übertragungsband zu erhalten, wobei die Empfangseinrichtung ferner ausgebildet ist, um das Bandpasssignal für das wenigstens eine Übertragungsband in dem Hochfrequenzbereich zu verschieben und mit wenigstens einem anderen Übertragungsband zu kombinieren, um das Empfangssignal zu erhalten. Insofern können Ausfuhrungsbeispiele eine (De)-Fragmentierung oder (De)-Partätionierung des Übertragungsbereiches erlauben.

Die Empfangseinrichtung kann in manchen Ausführungsbeispielen ferner ausgebildet sein, um einen Pegel wenigstens eines der Übertragungsbänder anzupassen. Dies kann eine verbesserte Empfangsqualität des jeweiligen Dienstes erlauben. Darüber hinaus kann die Empfangseinrichtung bezüglich der Übertragungsbänder und der Verschiebung in dem Hochfrequenzbereich konfigurierbar sein. Dies kann eine Anpassung des Funkempfangers an neue Funksysteme oder Übertragungsbänder erlauben. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Empfangseinrichtung zur Verschiebung des wenigstens einen Übertrag ungsband es in dem Hochfrequenzbereich einen steuerbaren Oszillator umfassen. Dadurch kann eine Flexibilität hinsichtlich der infrage kommenden Dienste oder Übertragungsbänder aufwandsgünstig erreicht werden. Die Empfangseinrichtung kann ausgebildet sein, um das Empfangssignal als Bandpasssignal bereitzustellen und so ggf. eine Bandpassabtastung ermöglichen. In Ausführungsbeispielen kann der Funkempfänger ferner wenigstens eine Empfangsantenne umfassen, die mit der Empfangseinrichtung gekoppelt ist, wobei die Antenne für den Empfang der wenigstens zwei Übertragungsbänder der wenigstens zwei Funksysteme ausgebildet ist. Insofern können Ausführungsbeispiele eine einfache Implementierung ermöglichen, da nur eine Empfangsantenne für den Empfang mehrerer Funkdienste verwendet werden kann. In einigen Ausführungsbeispielen kann das Empfangssignal in dem Basisband eine Bandbreite von 10MHz oder mehr umfassen. Ausführungsbeispiele können daher eine aufwandsgünstige Empfängerstruktur für einen großen Bandbreiten bereich bereitstellen. Die Signalverarbeitungseinrichtung kann einen Analog-Digital- Wandler umfassen, um das Empfangssignal mitteis Unterabtastung oder B an dpass- Abtastung in das Basisband zu überführen, insofern können Ausführungsbeispiele Komplexität herkömmlicher Empfänger einsparen, da Aufwand für Zwischenfrequenzbereiche und parallelen Empfang eingespart werden kann.

Ausführungsbeispiele schaffen ferner ein Kraftfahrzeug mit einem Funkempfänger gemäß der obigen Beschreibung. Ausführungsbeispiele schaffen ferner ein Verfahren für einen Funkempfänger für ein Kraftfahrzeug. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen eines Empfangssignals, wobei das Empfangssignal wenigstens zwei Übertragungsbänder unterschiedlicher Funksysteme umfasst. Das Verfahren umfasst ferner ein Abtasten des Empfangssignals zur Überführung des Empfangssignals in ein Basisband und ein Bestimmen von Basisbandsignalen für die wenigstens zwei Funksysteme basierend auf dem Empfangssignal im Basisband.

Ausführungsbeispiele schaffen ferner ein Computerprogramm zur Durchfuhrung zumindest eines der oben beschriebenen Verfahren, wenn das Computerprogramm auf einem Computer, einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente abläuft. Ausführungsbeispiele schaffen auch ein digitales Speichermedium, das maschinen- oder computerlesbar ist, und das elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die mit einer programmierbaren Hardwarekomponente so zusammenwirken können, dass eines der oben beschriebenen Verfahren ausgeführt wird. Figu re nku rzbesch r ei b u n g

Ausführungsbeispiele werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausfuhrungsbeispiel eines Funkempfängers;

Fig. 2 eine Veranschaulichung der Signalverarbeitung in einem Ausführungsbeispiel; Fig. 3 eine Darstellung eines Spektrums in einem Ausfuhrungsbeispiel;

Fig. 4 eine Antennen- und Steuergerätearchitektur in einem Kraftfahrzeug;

Fig. 5 ein Blockdiagram zur Erläuterung der Signalverarbeitung in einem Super-Heterodyn- Empfänger;

Fig. 6 eine Darstellung einer universellen Luftschnittstelle in einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 7 eine Gegenüberstellung einer dezentralen Empfängerstruktur und einer zentralen Empfängerstruktur in einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 8 ein Blockdiagram zur Veranschaulichung der Signal Verarbeitung in einem Ausführungsbeispiel; Fig. 9 ein Blockdiagram zur Veranschaulichung einer Partitionierung in einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 0 eine Veranschaulichung einer möglichen Flexibilität in einem Ausfuhrungsbeispiel; Fig. 1 1 eine weitere Gegenüberstellung einer dezentralen Empfängerstruktur und einer zentralen Empföngerstruktur in einem Ausführungsbeispiel; und

Fig. 12 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispieis eines Verfahrens. Beschreibung

Verschiedene Ausführungsbeispiele werden nun ausführlicher unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind. In den Figuren können die Dickenabmessungen von Linien, Schichten und/oder Regionen um der Deutlichkeit Willen übertrieben dargestellt sein.

Bei der nachfolgenden Beschreibung der beigefügten Figuren, die lediglich einige exemplarische Ausführungsbeispiele zeigen, können gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleich- bare Komponenten bezeichnen. Ferner können zusammenfassende Bezugszeichen für Komponenten und Objekte verwendet werden, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in einer Zeichnung auftreten, jedoch hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale gemeinsam beschrieben werden. Komponenten oder Objekte, die mit gleichen oder zusammenfassenden Bezugszeichen beschrieben werden, können hinsichtlich einzelner, mehrerer oder aller Merkmale, beispielsweise ihrer Dimensionierungen, gleich, jedoch gegebenenfalls auch unterschiedlich ausgeführt sein, sofern sich aus der Beschreibung nicht etwas anderes explizit oder implizit ergäbt.

Obwohl Ausführungsbeispiele auf verschiedene Weise modifiziert und abgeändert werden können, sind Ausführungsbeispiele in den Figuren als Beispiele dargestellt und werden hierin ausführlich beschrieben. Es sei jedoch klargestellt, dass nicht beabsichtigt ist, Ausfuhrungsbeispiele auf die jeweils offenbarten Formen zu beschränken, sondern dass Ausführungsbeispiele vielmehr sämtliche funktionale und/oder strukturelle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen, die im Bereich der Erfindung liegen, abdecken sollen. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in der gesamten Figurenbeschreibung gleiche oder ähnliche Elemente.

Man beachte, dass ein Element, das als mit einem anderen Element„verbunden" oder„verkoppelt" bezeichnet wird, mit dem anderen Element direkt verbunden oder verkoppelt sein kann oder dass dazwischenliegende Elemente vorhanden sein können. Wenn ein Element dagegen als„direkt verbunden" oder„direkt verkoppelt" mit einem anderen Element bezeichnet wird, sind keine dazwischenliegenden Elemente vorhanden. Andere Begriffe, die verwendet werden, um die Beziehung zwischen Elementen zu beschreiben, sollten auf ähn- liehe Weise interpretiert werden (z.B.,„zwischen" gegenüber„direkt dazwischen",„angrenzend" gegenüber„direkt angrenzend" usw.).

Die Terminologie, die hierin verwendet wird, dient nur der Beschreibung bestimmter Aus- fil rungsbeispiele und soll die Ausführungsbeispieie nicht beschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen„ einer,"„ eine",„eines " und„der, die, das" auch die Pluralformen beinhalten, solange der Kontext nicht eindeutig etwas anderes angibt. Ferner sei klargestellt, dass die Ausdrücke wie z.B.„beinhaltet",„beinhaltend",„aufweist",„umfasst", „umfassend" und/oder„aufweisend", wie hierin verwendet, das Vorhandensein von genann- ten Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsabläufen, Elementen und/oder Komponenten angeben, aber das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem bzw. einer oder mehreren Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsabläufen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließen. Solange nichts anderes definiert ist, haben sämtliche hierin verwendeten Begriffe (einschließlich von technischen und wissenschaftlichen Begriffen) die gleiche Bedeutung, die ihnen ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, zu dem die Ausführungsbeispiele gehören, beimisst. Ferner sei klargestellt, dass Ausdrücke, z.B. diejenigen, die in allgemein verwendeten Wörterbüchern definiert sind, so zu interpretieren sind, als hätten sie die Bedeu- tung, die mit ihrer Bedeutung im Kontext der einschlägigen Technik konsistent ist, und nicht in einem idealisierten oder übermäßig formalen Sinn zu interpretieren sind, solange dies hierin nicht ausdrücklich definiert ist.

Fig. 1 illustriert ein Ausführungsbeispiel eines Funkempfängers 10 für ein Kraftfahrzeug. Der Funkempfänger umfasst eine Empfangseinrichtung 12, die ausgebildet ist, um ein Emp- fangssignat bereitzustellen, wobei das Empfangssignal wenigstens zwei Übertragungsbänder unterschiedlicher Funksysteme umfasst. In Ausführungsbeispielen kann die Empfangseinrichtung typische Empfängerkomponenten enthalten. Darunter können beispielsweise ein oder mehrere Antennen 16 (bzw. kann die Empfangseinrichtung 12 zur Kopplung mit ein oder mehreren Antennen 16 ausgebildet sein), ein oder mehrere Filter, ein oder mehrere Verstärker, ein oder mehrere Diplexer, ein oder mehrere Duplexer, usw. fallen. Der Funkempfänger 10 umfasst ferner eine Signalverarbeitungseinrichtung 14, die ausgebildet ist, um das Empfangssignal durch Abtastung in ein Basisband zu überführen und um basierend auf dem Empfangssignal im Basisband, Basisbandsignale für die wenigstens zwei Funksysteme zu bestimmen. In Ausführungsbeispielen kann die Sägnalverarbeitungseinrichtung eine oder mehrere Analog/Digital (A/D) Wandler (auch engl.„Analog/Digital Converter (ADC)) und ein oder mehrere Prozessoren, bzw. einen beliebigen Controller oder Prozessor oder eine programmierbaren Hardwarekomponente umfassen. Beispielsweise kann die Signalverar- beitungseinrichtung 14 auch teilweise als Software realisiert sein, die für eine entsprechende Hardwarekomponente programmiert ist. insofern kann die Signalverarbeitungseinrichtung 14 als programmierbare Hardware mit entsprechend angepasster Software implementiert sein. Dabei können beliebige Prozessoren, wie z.B. Digitale Signa! Prozessoren (DSPs) zum Einsatz kommen. Ausführungsbeispiele sind dabei nicht auf einen bestimmten Typ von Pro- zessor eingeschränkt. Es sind beliebige Prozessoren oder auch mehrere Prozessoren zur Implementierung Signalverarbeitungseinrichtung 14 denkbar.

Die Signale, z.B. Empfangssignal und Signale in den Übertragungsbändern, können, im Frequenzbereich betrachtet, in einem sehr hohen Bereich liegen und bedürfen einer Manipu- lation, um die Signalkomponenten in einen tieferen Frequenzbereich zu transformieren. Dies soll anhand der Fig. 2 näher erläutert werden. Fig. 2 zeigt eine Veranschaulichung der Signalverarbeitung in einem Ausführungsbeispiel. Die Fig. 2 stellt auf der linken Seite eine Sendeantenne 30 dar, die einen Sender repräsentiert. Dieser sendet Signale in Form von elektromagnetischen Weilen (EM- Wellen) an einen Funkempfänger 20, der in einem Kraft- fahrzeug 20 installiert ist. Hier und im Folgenden sei unter Fahrzeug ein beliebiges Fortbewegungsmittel verstanden, wie z.B. Zweiräder, Autos, Busse, Bahnen, Flugzeuge, Schiffe, usw. Der Funkempfänger 10, bzw. dessen Empfangseinrichtung 12, ist mit einer Empfangsantenne 16 gekoppelt. Generell kann der Funkempfänger 10 in Ausführungsbeispäelen wenigstens eine Empfangsantenne 16 umfassen, die mit der Empfangseinrichtung 12 gekoppelt ist. Die Empfangsantenne 16 kann für den Empfang der wenigstens zwei Übertragungsbänder der wenigstens zwei Funksysteme ausgebildet sein. In dem betrachteten Ausführungsbeispiel der Fig. 2 weist die Empfangsantenne 16 mehrere Antennenelemente auf und ist für den Empfang mehrerer Empfangssignale ausgebildet, auch sog. ΜΪΜΟ Empfangsantenne. Wie die Fig. 2 zeigt empfängt der Funkempfänger 10 ein Hochfrequenz-Signal (HF-Signal) und setzt dieses in ein oder mehrere Basisbandsignale (BB-Signal) um. Im hohen Frequenzbereich kann es kritisch sein, die Signale digital auszuwerten und weiterzu bearbeiten. Die Signal um setzung wird durch den Funkempfanger 30, der auch Systemkomponente Hochfrequenzfrontend (auch engl.„Radäo-Frequency-FrontEnd (RFFE)) genannt wird, realisiert, Die Fig. 3 illustriert eine Darstellung mehrerer Bänder S\ , Si, S_n als Basisbandsignale und zugehörige Übertragungsbandsignale. Fig. 3 zeigt dabei eine Darstellung der jeweiligen Amplituden über der Frequenz/in GHz. Als Beispiel sind die Signale im Übertragungsband in einem Bereich von 0,690 bis 6 GHz angeordnet und es ist zu erkennen, dass die Signale im Übertrag ungsbere ich als voneinander beabstandete Bandpasssignale vorliegen, deren Bandbreiten sich im Basisband zu einer Gesamtbandbereite aufaddieren, wie der Pfeil in der Fig. 3 andeutet. Dabei wird angenommen, dass die einzelnen Bänder im Basisbandbereich direkt aneinander angrenzen, wie es in der Fig. 3 gezeigt ist. Nachdem eine Vielzahl an Diensten dem Fahrzeugnutzer angeboten werden soll, könnte das Fahrzeug 20 (die Senke im nachrichtentechnischen Sinne) im konventionellen Sinn eine Gruppe an dezentralen Antennen entsprechend den physikalischen Eigenschaften der Dienste und folgend eine Gruppe von dezentralen RFFEs umfassen. Für die einzelnen SubKomponenten (Antenne bzw. RFFE) ergeben sich multiple Regionsvarianten, die auf unter- schiedliche technische Randbedingungen sowie frequenzregulative Vorgaben in den jeweiligen Zielmärkten zurückzuführen sind.

Die Manipulation der Frequenzkomponenten geschieht konventionell mehrstufig (über Zwischenfrequenzen), um am Ende in einen tiefen Frequenzbereich (Basisband) zu gelangen. Status quo ist eine Vielzahl von dezentralen RFFE-Steuergeräten und Antennen. Es handelt sich um eine Vielzahl von zu integrierenden Komponenten. Dies soll anhand der Fig. 4 näher verdeutlicht werden. Fig. 4 zeigt eine Antennen- und Steuergerätearchitektur in einem Kraftfahrzeug. In der konventionellen Anordnung gibt es mehrere Dach- und Scheibenantennen, insgesamt z.B. 20 Antennen, mit zugehörigen Chipsätzen, insgesamt z.B. 8 Chipsät- ze, die mit den Dach- und/oder Scheibenantennen gekoppelt sind. Insgesamt werden so mehrere Empfänger für verschiedene Funksysteme gebildet, z.B. für Rundfunk wie AM Amplitudenmodulation (AM), Frequenzmodulation (FM), Digital Audio Broadcast (DAB), Digital Video Broadcast-Terrestrial (DVB-T), Mobilfunksysteme der 2. Generation (2G), der 3. Generation (3G) und der 4. Generation (4G), Wireless Fidelity (WiFi), intelligent Transport Systems Generation 5 (IST-5G), Global Navigation Satellite System (GNSS), Satelfite Digital Audio Radio Services (SDARS), etc.

Bei den konventionellen Antennen handelt es sich in der Regel um schmaibandige bzw. eingeschränkt multibandfähige Einzelstrahler, Innerhalb der RFFEs kommen zumeist kon- ventionelle Ansätze zur Frequenzumsetzung wie ein n-Super-Heterodyn-Empfänger zum Einsatz. Fig. 5 illustriert ein Biockdiagram zur Erläuterung der Signal Verarbeitung in einem Super-Heterodyn-Empfänger. Dabei werden Funksignale zunächst von einer Empfangsantenne 100 empfangen und durch ein Bandpass-Filter 102 (BP-Filter) gefiltert bevor das Empfangssignal mittels eines HF-Verstärkers 104 verstärkt wird. Das verstärkte Empfangssignal wird dann einem Mischer 106 zugeführt, der mit einem Lokaloszillator 108 (auch engl. „Voltage Controlled Oscillator (VCO)") gekoppelt äst. Das gemischte Signal wird dann zur Spiegelfrequenzunterdrückung einem weiteren Bandpassfilter 1 10 zugeführt und das band passgefilterte Signal ein weiteres mal durch einen weiteren HF-Verstärker 1 12 ver- stärkt. Die Komponenten Mischer 106, Lokaloszillator 108, weiterer Bandpassfilter 1 10 und HF- Verstärker 1 12 können dabei in einer Stufe 1 14 zusammengefasst werden, die ein Zwi- schenfrequenzsignal ausgibt. Das von der Stufe 1 14 ausgegebene Signal durchläuft dann ein oder mehrere weitere Signalverarbeitungsstufen 1 16, 1 18, die hier als Beispiel mit 1, 2,..., n bezeichnet sind. Der letzten Stufe 1 18, die die gleichen Komponenten wie die erste Stufe 1 14 aufweist, ist für die entsprechende Umsetzung auf die letzte Zwischenfrequenz bzw. in das Basisband ausgelegt. Ein Demodulator 120 demoduliert dann das Signal und ein Niederfrequenzverstärker (NF- Verstärker) 122 verstärkt dann das so erhaltene Basisbandsignal.

Diese Art konventioneller Empfänger funktioniert für ein System, da die Komponenten schmalbandig ausgelegt sind - eine Multistandardfähigkeit ist nicht gegeben. Gleichzeitig ergibt sich hierdurch, dass ein RFFE auch nur in einer Marktregion zum Einsatz kommen kann. Durch die große Anzahl an notwendigen Bauteilen zur Realisierung ergibt sich zusätzlich einer erhöhte Fehleranfälligkeit. Darüber hinaus besteht ein Überangebot an Hardware, welche nicht effizient zum Einsatz kommt. Jedem Dienst ist ein RFFE zugewiesen, so dass bei temporärer reduzierter Nutzung der Dienste entsprechende RFFE- Hardware einen Leerlauf hat.

Durch die starre Struktur in einer Vielzahl von vorhandenen RFFEs, welche sich wiederspiegelt durch exakt abgestimmte Bauteile (z.B. Filter, Mischer, Lokaloziilatoren usw.) auf einen bestimmten Service, ergibt sich eine Reihe von Nachteilen. Die anhaltende Harmonisierung der globalen Frequenzen, etwa Empfehlungen der kommenden World Radiocommunication Conference 2015 der International Telecommunication Union (1TU), partitioniert den Frequenzplan neu. Daraus entstehen regulatorisch (in Deutschland umgesetzt durch die Bundesnetzagentur) Verbindlichkeiten, die gesetzlich eingehalten werden müssen. Konkret hat das zur Folge, dass Diensten neue Frequenzen zugewiesen werden können und dadurch, aufgrund der mangelnden Flexibilität der konventionellen RFFEs, diese unbrauchbar werden können und komplett durch neue ersetzt werden müssten, um die Konnektivität zu gewährleisten. Im gleichen Zuge fällt auf, dass die Lebensdauer eines Fahrzeuges erheblich größer ist, als die Lebensdauer eines Mobilfunkstandards. Durch die Zunahme von Mobilitätsdienstleistungen, die in das Fahrzeug integriert sind, kann eine leistungsfähige Fahrzeugvernetzung essenziell sein.

Auch bei der Produktion des Fahrzeugs ergibt sich durch die unflexible dezentrale RFFE- Hardware ein beträchtlicher Mehraufwand bezüglich der Installation. Weil für unterschiedliche Regionen der Welt verschiedene Frequenzumsetzungen der Dienste notwendig sind, muss zum einen für all diese Fälle ein spezielles RFFE produziert werden und zum anderen je nach Auslieferung des Fahrzeuges in dieses die richtigen RFFEs eingebaut werden. Durch die Verwendung einer dezentralen Vernetzungsarchitektur kommen multiple Steuergerä- te/RFFEs von einer Vielzahl an Zulieferern zum Einsatz. Der Automobilhersteller tritt an dieser Stelle als Systemintegrator auf. Durch die parallele Benutzung von mehreren Steuer- geräten/RFFEs, die unabhängig voneinander betrieben werden, können Interferenzsituationen auftreten, beispielsweise zwischen Long Term Evolution (LTE) und DVB-T. Da die Steuergeräte/RFFEs unabhängig voneinander arbeiten und kein zentral koordiniertes Radio- Ressourcen-Management stattfindet, können diese Interferenzen nur schwer bzw. kosten- aufwändig behoben werden.

Ausführungsbeispiele steilen daher den oben beschriebenen Funkempfänger 10 bereit, der eine zentrale universelle Luftschnittstelle realisieren kann. Fig. 6 zeigt eine Darstellung eä- ner universellen Luftschnittstelle in einem Ausführungsbeispiel. Die Fig. 6 zeigt, dass in diesem Ausführungsbeispiel die Luftschnittsteile über mehrere Empfangsantennen bedient werden kann, hier z.B. insgesamt 1 1 Antennen. Die empfangenen Signale werden der Empfangseinrichtung 12, die hier als Breitband RFFE mit ca. 10MHz Bandbreite ausgebildet ist, zugeführt. In anderen Worten kann das Empfangssägnai in dem Basisband eine Bandbreite von 10MHz oder mehr umfassen. Die Signalverarbeätungseinrichtung 14 verarbeitet die Signale dann digital weiter und liefert Basisbandsignaie für die wenigstens zwei Funksysteme. Wie bereits oben beschrieben können die mehrere verschiedene Funksysteme in Aus- führungsbeispielen durch den Funkempfänger 10 empfangen werden. Beispielsweise kann zumindest eines der Funksysteme einem Mobilfunksystem, einem Navigationssystem, ei- nem terrestrischen Rundfunksystem, einem Wireless Local Area Network, WLAN, einem Auto-zu-Auto-Kommunikationssystem (auch engl,„car-2-car" communication", beispielsweise ein System zur ad-hoc Kommunikation zwischen Fahrzeugen), oder einem Satellitenunterstützten Rundfunksystem entsprechen. Z.B. kann zumindest eines der Funksysteme einem Mobilfunksystem und ein anderes der Funksysteme einem Rundfunksystem entsprechen.

Fig, 7 illustriert eine Gegenüberstellung einer dezentralen Empfängerstruktur und einer zentralen Empfängerstruktur in einem Ausführungsbeispiel. Eine zentrale Architektur kann eine aufwandsgünstigere Implementierung eines hybriden Radioressourcenmanagements ermöglichen. Die Fig. 7 zeigt auf der linken Seite eine dezentrale Architektur mir mehreren Scheiben- und Dachantennen für die verschiedenen Funksysteme. Die verschiedenen Antennen sind mit mehreren Empfänger bzw. Steuereinheiten (auch engl.„Electronic Control Unit (ECU)") gekoppelt. Die einzelnen Steuereinheiten sind mit einer Darstellungseinrich- tung (auch engl.„Headunit (HU)") gekoppelt, die etwaige Informationen, wie beispielsweise eingestellte Radiosender, Empfangspegelinformation oder Navigationsinformation darstellt. Die einzelnen ECUs sind dabei den Funktionen, d.h. dem Empfang des jeweiligen Funkdienstes fest zugeordnet. Die einzelnen Empfangssysteme koexistieren, sind voneinander unabhängig, und können sich ggf. gegenseitig stören. Insgesamt ist die Komplexität re- lativ hoch und ein erhöhter Aufwand ist zur Integration der verschiedenen Systeme in das Fahrzeug ist notwendig.

Die Fig. 7 zeigt rechts ein Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugs 20 mit einem Ausführungsbeispiel des Funkempfängers 10, der mit der HU 124 gekoppelt äst. Die Empfangseinrich- tung 12 ist mit einer Breitbandantenne 16 gekoppelt, die zum Empfang der zwei oder mehr Funksysteme entsprechend ausgelegt ist, beispielsweise für einen Empfang von Hochfre- quenzsigna!en in einem Bereich von 690MHz bis 6GHz. Generell kann der Funkempfänger 10 in Ausführungsbeispielen wenigstens eine Empfangsantenne 16 umfassen, die mit der Empfangseinrichtung 12 gekoppelt ist. Die Empfangsantenne 16 kann für den Empfang der wenigstens zwei Übertragungsbänder der wenigstens zwei Funksysteme ausgebildet sein. In manchen Ausführungsbeispieien kann die zentrale Plattform des Funkempfängers 10 einen Zugriff auf alle relevanten Netzwerkschnittstellen ermöglichen. Der Funkempfänger 10 kann dabei eine erhöhte Flexibilität bereitstellen und für einen Breitbandempfang sowie frequenzagil ausgelegt sein. Durch die zentrale Architektur kann zumindest in einigen Ausführungsbeispielen ein aktives Last- und Netzwerkmanagement ermöglicht werden.

Das System, das in der Fig. 7 dargestellt, ist umfasst eine Multi System -Antenne 16 (breit- bandig) sowie einen zentralen Transceiver oder Funkempfänger 10, welcher das komplette Spektrum mit den relevanten Diensten auf physikalischer Ebene verarbeiten kann. Es kann dabei in manchen Ausführungsbeispielen zum einen eine anspruchsvolle Systemimplemen- tierung verwendet werden, um eine reduzierte oder minimale Architektur zu generieren, und zum anderen eine intelligente Signalbe- und -Verarbeitung durchgeführt werden.

Die wesentlichen Eigenschaften eines solchen zentralen RFFEs 10 sind Rekonfigur ierbarkeit sowie Frequenzagilität, um die notwendigen Funktionen zur Verfü- gung zu stellen. Es wird daher auch als rekon figurierbares RFFE (RRFFE) bezeichnet. Eine mögliche Realisierung besteht auf Grundlage einer Abtastung/Digitalisierung nah am Fußpunkt der Antenne 16. Hierzu kann der Funkempfänger beispielsweise Direktabtastung, Unterabtastung oder Bandpassabtastung verwenden. Das RFFE 10 kann im Idealfall, d.h. in manchen Ausführungsbeispielen, durch eine Minimalarchitektur realisiert werden, beste- hend aus einem rauscharmen Empfangsverstärker 12a und Bandpassfilter 12b als Empfangseinrichtung 12, und einem Analog-Digital-Wandler 14 (auch engl.„Analog-Digital- Converter (ADC)") als Signalverarbeitungseinrichtung 14, wie dies in der Fig. 8 dargestellt ist. Fig. 8 zeigt ein Biockdi agram zur Veranschaulichung der Signal Verarbeitung in einem Ausfuhrungsbeispiel. Die die Empfangseinrichtung 12 ist ausgebildet, um das Empfangs- signal als Bandpasssignal bereitzustellen. Darüber hinaus umfasst die Signalverarbeitungseinrichtung 14 einen Analog-Digital-Wandler, um das Empfangssignal mittels Unterabtastung oder Bandpass-Abtastung in das Basisband zu überführen.

Durch geeignete Abtastverfahren, z.B. Direktabtastung oder Unterabtastung, die höhere Nyquist-Zonen berücksichtigen, ist in manchen Ausführungsbeispielen eine Digitalisierung möglich. Eine mögliche Realisierung besteht in Grundlage der Bandpass-Abtastung der Signale. Dies kann eine erhebliche Reduktion der Hardware zur Folge haben. Je nach Leistungsfähigkeit der zwei Bauteile können die kompletten Dienste mit nur einer Architektur umgesetzt werden. Die minimale Abtastfrequenz f_s des Spektrums ist nicht mehr

mit der höchsten in allen Diensten vorkommenden Frequenz f_maXf sondern nur noch f_s>2B mit der Gesamtbandbreite B, die sich durch Addition der Einzelbandbreiten der Dienste zusammensetzt. Das kann eine Reduzierung der Abtastfrequenz im Kontext der Signalverarbeitung im GHz-Bereich zur Folge haben und kann in Ausführungsbeispielen ausgenutzt werden. Ein Algorithmus zur Berechnung valider minimaler Abtastfrequenzen bezüglich gestellter Randbedingungen kann die Beeinflussung der Robustheit der Frequenzumsetzung ermöglichen. Je nach Verwendung von unterschiedlich leitungsfähigen Bauteilen kann eine entsprechende Abtastfrequenz gefunden werden.

In einigen Ausfuhrungsbeispielen kann bei der Limitierung durch die Hardware eine intelligente Partitionierung der Dienste, ähnlich des Superheterodyn-Konzepts, stattfinden. Jedoch mit dem Vorteil eines reduzierten Hardwareeinsatzes, weil die Umsetzung auf Zwischenfrequenzen vermieden wird und der gewährleisteten Flexibilität bezüglich des parallelen Empfangs verschiedener Dienste. Bei der Partitionierung kann die Dynamik und Koexistenz der Signale zueinander berücksichtigt werden. Fig. 9 illustriert ein Ausfuhrungsbeispiel mit einer Partitionierung, die eine analoge Vorbearbeitung zur Spektrumsaggregation und Pe- gelanpassung berücksichtigt. Fig. 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Funkempfängers 30 mit einer Empfangsantenne 16, einer Empfangseinrichtung 12 und einer Signalverarbeitungseinrichtung 14.

In dem Ausführungsbeispiel der Flg. 9 ist die Empfangseinrichtung 32 ferner ausgebildet, um ein Hochfrequenzsigna! zu empfangen und zumindest eines der wenigstens zwei Übertragungsbänder in einem Hochfrequenzbereich zu verschieben, um das Empfangssignal zu erhalten. In der Empfangseinrichtung 12 findet eine Multiband Spektrum -Aggregation mittel analoger Abwärtsmischung statt. Die Empfangseinrichtung 12 umfasst einen ultiplexer 12c der das Hochfrequenzsignal auf beispielsweise drei Pfade verteilt. Das Ausführungsbei- spiel der Fig. 9 zeigt als Beispiel eine Aufteilung in drei Pfade für drei Übertragungsbänder Bänder ϊ, II und III. In anderen Ausfuhrungsbeispielen sind auch nur zwei oder eine beliebige andere Anzahl von Bändern denkbar. In Fig. 9 wird davon ausgegangen, dass Band I sich auf Frequenzen /g, /, Band II sich auf Frequenzen f_{g, !}<f<f_g und Band III sich auf Fre- quenzen f_g.2<f<fg ,

Fig. 9 zeigt im Pfad für Band I ein Bandpassfilter 12dl, welches das Signal zunächst in ein Bandpasssignal umwandelt, bevor es mittels eines Empfangs Verstärkers 12al verstärkt und nochmals durch ein Bandpassfilter 12bl gefiltert wird. Im Pfad für Band II wird das Signal ebenfalls zunächst band passgefiltert 12dII, bevor durch einen Empfangsverstärker 12aII eine Pegel an passung durchgeführt wird. Die Pegel anpassung kann hierbei relativ zu den Signalen der anderen Pfade geschehen. In anderen Worten ist in diesem Ausführungsbeispiel die Empfangseinrichtung 12 ausgebildet, um einen Pegel wenigstens eines der Übertragungsbänder anzupassen. Das pegelangepasste Signal wird dann einem Mischer 12eII zugeführt, der mit einem Lokaloszillator 32fII gekoppelt ist, der ein harmonisches Signal mit der Frequenz f_LO bereitstellt mit dem das pegelangepasste Signal gemischt wird. Dem Ausgang des Mischers 12bII ist dann ein weiteres Bandpassfilter 12bil nachgeschaltet, welches Spielefrequenzen unterdrückt. Der Pfad für Band III ist entsprechend mit Bandpassfilter 12dIII, Empfangsverstärker 12aIII, Mischer 12elII, Lokaloszillator 12fIII mit Frequenz f_LO,2 und Bandpassfilter 12b3II aufgebaut. Die Frequenzen fio , /LO der Lokalosziliatoren 12fll und 12fIII sind an die entsprechenden Bänder angepasst.

Die Bänder II und III werden demnach im Frequenzbereich verschoben. Die Ausgangssignale der einzelnen Pfade werden dann mit einem Summationsglied 12g zum eigentlichen Empfangssignal für die Sägnaiverarbeitungseinrichtung 14 aufaddiert und der Signalverar- beätungseinrichtung 14 zur Verfügung gestellt. Zwei Mittenfrequenzen der wenigstens zwei Übertragungsbänder (z.B. Band I und II, Band II und ΠΙ oder Band I und II) weisen in dem Hochfrequenzsignal einen größeren Abstand voneinander auf als in dem Empfangssignal. Die Gesamtbandbreite des zu verarbeitenden Signals für die Signalverarbeitungseinrichtung 14 wurde somit reduziert. In dem Hochfrequenzsignal weisen eine höchste und eine niedrigste Frequenz, die den beiden Übertragungsbändern (z.B. Band 1 und II, Band II und III oder Band I und II) zugeordnet sind, im Frequenzbereich einen größeren Abstand zueinander auf als in dem Empfangssignal. in anderen Worten umfasst die Empfangseinrichtung 12 hier wenigstens einen Mischer 12eII, 12eIII und wenigstens einen Lokaloszillator 12fll, 12flII, um das wenigstens eine Übertragungsband in dem Hochfrequenzbereich zu verschieben. Die Empfangseinrichtung 12 weist ferner ein Bandpassfilter 12dl, 12dII, 12dIO, auf, um das wenigstens eine Übertra- gungsband aus dem Hochfrequenzsignal auszufiltern und ein Bandpasssignal für das wenigstens eine Übertragungsband zu erhalten. Die Empfangseinrichtung 12 ist ferner ausgebildet, um das Bandpasssignal für das wenigstens eine Übertragungsband in dem Hochfrequenzbereich zu verschieben und mit wenigstens einem anderen Übertragungsband zu kombinieren (Summationsglied 12g), um das Empfangssignal zu erhalten.

Die Signalverarbeitungseinrichtung 14 umfasst ein weiteres Bandpassfilter 14b und einen ADC 14a zur Bandpassabtastung, es wird auch von Down-Aliasing oder Super-Nyquäst- Sampling gesprochen. In dem Ausführungsbeispäel der Fig. 9 erfolgt zunächst eine selektive Aufteilung auf mehrere Pfade (Bänder 1, II, III) im Sinne einer Partitionierung. Anschlie- Bend erfolgt eine Pegelanpassung (Empfangsverstärker 12al, 12aII, 12aII), Anpassung der Mittenfrequenz (Mischer 12eli, 12eII und Lokaloszillatoren 32fll, 12fIIi), Bandbegrenzung (12bl, 12bII, 12biII, 14b) sowie die Digitalisierung (14a).

Die Flexibilität des RFFE 10 umfasst zum einen den Dienstwechsel. Das ändert die Zu- sammensetzung der Frequenzaggregation. Zum anderen kann die Anzahl der parallel zu empfangenen Dienste variieren. Oder einem Dienst wird eine neue Frequenz zugewiesen, sei es durch eine regulatorische Neuausrichtung oder durch einen Standortwechsel mit einem sich unterscheidenden Frequenzplan. AI! dies kann berücksichtig werden durch neu berechnete Abtastfrequenzen unter Beachtung der Bauteilparameter, die schließlich beim ADC 14a eingestellt werden kann,

Die intelligente Digitalisierung durch ein zentrales, rekon figurierbares und frequenzagiles RFFE 10, welches alle Signale in Echtzeit verarbeiten kann mit einer reduzierten oder sogar minimalen Architektur ermöglicht eine fußpunktnahe Frequenzumsetzung mit geringen Signal leistungsverlusten durch einen kurzen elektrischen Weg zum RRFFE 10, Die Empfangseinrichtung 12 ist bezüglich der Übertragungsbänder und der Verschiebung in dem Hochfrequenzbereich konfigurierbar. In dem Ausführungsbeispie! der Fig. 9 umfasst die Empfangseinrichtung 12 zur Verschiebung des wenigstens einen Übertragungsbandes in dem Hochfrequenzbereich einen steuerbaren Oszillator (12fEI, 12fW). Die Steuerbarkeit ist dort über die einstellbare Frequenz (/ίο,ι,Αοα) implementiert.

Mit der minimalen oder reduzierten Hardwarerealisierung konzentriert in einem einzigen RFFE 10 können Fehlerquellen reduziert und die Anzahl von Bauelementen minimiert oder reduziert werden. Die Anforderungen an das RFFE 10 können zum Beispiel variabel durch berechnete Abtastfrequenzen erfüllt werden, wobei die beträchtlich reduzierte Abtastfrequenz als Funktion der Signal handbreiten eine zentrale Rolle spielen kann. Darüber hinaus kann durch entsprechende Parametrisierung bei der Berechnung der Abtastfrequenzen jegli- che oder zumindest eine erhöhte Flexibilität und Agilität gewährleistet werden. Das kompakte RFFE 10 kann ermöglichen, unnötige untereinander abstimmbare Einstellungen an mehreren RFFEs 10 und Fehler zu reduzieren oder zu minimieren. Durch die Rekonfigurierbarkeit und Frequenzagilität kann eine verbesserte Vorwärtskompatibilität erzielt werden, die Komplexität der Vernetzungsarchitektur reduziert sowie die Flexibilität erhöht werden. Es kann sich ein unmittelbarer Kostenvorteil durch die Reduktion von Ländervarianten (z.B. Sachnummern) ergeben, gleichzeitig ergeben sich neue Möglichkeiten des Customäzing, z.B. im Gebrauchtwagenbereich (Flottenfahrzeuge) durch ReKonfigurierung des Steuergerätes, um neue Funktionen zu ermöglichen (kein Hardwaretausch erforderlich) sowie bei neuartigen Vertriebsmodellen, wie z.B. Car-Sharing.

Fig. 10 illustriert eine Veranschaulichung einer möglichen Flexibilität in einem Ausführungsbeispiel, das ein hybrides Radioressourcen-Management und eine Skalierbarkeit der Verbindungsoptionen ermöglichen kann. Fig. 10 illustriert auf der linken Seite ein Ausfüh- rungsbeispiel einen Kraftfahrzeugs 20 mit einem oben beschriebenen Funkempfänger 10, In dem Kraftfahrzeug wird so eine Multi-Funkkompatibilität erreicht, da der Funkempfänger 10 für mehrere Funkstandards ausgelegt ist (auch engl.„Multistandard-Radio-Front-End"). Die Anzahl der Steuergeräte bzw. separater Funkempfänger in dem Kraftfahrzeug 20 kann somit im Vergleich zu konventionellen Konzepten reduziert werden. Die Fig. 10 zeigt in der Mitte eine Illustration zur Veranschaulichung der Vorwärtskompatibilität des Ausführungs- beispiels, welche eine Reduktion der Diskrepanz zwischen der Lebenserwartung eines Fahrzeugs und der eines Kommunikationssystems erlaubt. Insofern äst das Ausfuhrungsbeispiel durch den erreichten Grad der Konfigurierbarkeit bereits an zukünftige Kommunikationssysteme angepasst und erlaubt eine entsprechende spätere Anpassung. Fig. 10 symbolisiert auf der rechten Seite die Anpassungsfähigkeit des Ausführungsbeispiels an neue Frequenz- Zuweisungen bzw. regionale Frequenzzuweisungsunterschiede dar. Die oben beschriebene Aggregation oder Defragraentierung erlaubt eine Anpassung an unterschiedliche Frequenzbänder, die zukünftige und regionale spektrale Anpassungen nach sich ziehen können. Darüber hinaus können regionale Variationen in der Hardware reduziert werden, was Vorteile bei der Montage und Anpassung der Fahrzeuge erreichen kann.

Fig. 1 1 zeigt eine weitere Gegenüberstellung einer dezentralen Empfängerstruktur und einer zentralen Empfängerstruktur in einem Ausführungsbeispiel. Der Vergleich einer dezentralen (links) und zentralen (rechts) Vernetzungsarchitektur mittels technischer und nicht- technischer Performance-Indikatoren verdeutlicht die Vorteile von Ausführungsbeispielen, in der Fig. 1 1 links ist die konventionelle Architektur gezeigt, die mehrere parallele Systeme aufweist (Sub-Systeme L.N), die sich ggf, gegenseitig stören können (Interferenz), In der Fig. 1 1 wird dabei von Signalverarbeitung auf Schicht 1 (auch engl.„Tier 1", oder physikalische Schicht) ausgegangen. Die Fig, 1 1 zeigt für das konventionelle System mehrere Ein- zelantennen„ANT.#i , ...ANT.#N, mehrere Funkempfänger (auch engl.„Transceiver Control Units (TCUffj, . . . TCU#N)") und mehrere FFUs, die auch engl. "Access Units (AU_#i, ... AU#N)" genannt werden.

In Ausführungsbeispielen können z.B. Antennen der einzelnen Systeme zusammengefas t bzw. vereinheitlicht werden, beispielsweise durch den Einsatz von Breitbandantennen. Wie oben beschrieben können die einzelnen Transceiver ebenfalls durch ein Ausführungsbeispiel eines Funkempfängers 10 zusammengefasst bzw. vereinheitlicht werden. Signal Verarbeitungseinrichtungen, wie z.B. mehrere Steuergeräte oder KontroIIer, können ebenfalls zusammengefasst oder vereinheitlicht werden. Die Fig. 1 1 zeigt rechts ein Ausführungsbei- spiel mit einer Breitbandantenne 16, einem universellen RFFE 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel und einem zentralen Steuergerät (AU/HU), das Interferenz-Management, Koexistenz-Management und strategisches Verbindungsmanagement für das Fahrzeug durchführt. In dem Ausführungsbeispiel reduziert sich die Anzahl der benötigten Komponenten und der Leistungstests (auch engl.„Key Performance Indicators (KP!)"), die beispielsweise durch Leistungstests der einzelnen Komponenten in der konventioneilen Architektur durchgeführt wurden. Diese können nun aufwandgünstig und ebenfalls zentralisiert durchgeführt werden. Fig. 12 zeigt ein Abiaufdiagramm eines Ausfuhrungsbeispiels eines Verfahrens für einen Funkempfänger für ein Kraftfahrzeug. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen 22 eines Empfangssignals, wobei das Empfangssignal wenigstens zwei Übertragungsbänder unterschiedlicher Funksysteme umfasst. Das Verfahren umfasst ferner ein Abtasten 24 des Emp- fangssignals zur Überführung des Empfangssignals in ein Basisband und ein Bestimmen 26 von Basisbandsignalen für die wenigstens zwei Funksysteme basierend auf dem Empfangssignal im Basisband.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist ein Computerprogramm zur Durchführung zumindest eines der oben beschriebenen Verfahren, wenn das Computerprogramm auf einem Compu- ter, einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente abläuft. Ein weiteres Ausführungsbeispiele ist auch ein digitales Speichermedium, das maschinen- oder com- puter-lesbar ist, und das elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die mit einer programmierbaren Hardwarekomponente so zusammenwirken können, dass eines der oben beschriebenen Verfahren ausgeführt wird.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den beigefügten Figuren offenbarten Merkmale können sowohl einzeln wie auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung eines Ausführungsbeispiels in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein und implementiert werden.

Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.

Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeäspiele der Er- findung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer B!u-Ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einer programmierbaren Hardwarekomponente derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird.

Eine programmierbare Hardwarekomponente kann durch einen Prozessor, einen Computer- prozessor (CPU = Central Processing Unit), einen Grafikprozessor (GPU = Graphics Processing Unit), einen Computer, ein Computersystem, einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC = Application-Specific Integrated Circuit), einen integrierten Schaltkreis (IC = Integrated Circuit), ein Ein-Chip-System (SOG = System on Chip), ein programmierbares Logikelement oder ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor (FPGA = Field Programmable Gate Array) gebildet sein.

Das digitale Speichermedium kann daher maschinen- oder computerlesbar sein. Manche Ausführungsbeispieie umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem oder ei- ner programmierbare Hardwarekomponente derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird. Ein Ausführungsbeispiel ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Programm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist. Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Programm, Firmware, Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode oder als Daten implementiert sein, wobei der Programmcode oder die Daten dahin gehend wirksam ist bzw. sind, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Programm auf einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente abläuft. Der Programmcode oder die Daten kann bzw. können beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger oder Datenträger gespeichert sein. Der Programmcode oder die Daten können unter anderem als Quellcode, Maschinencode oder Bytecode sowie als anderer Zwischencode vorliegen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist ferner ein Datenstrom, eine Signalfoige oder eine Se- quenz von Signalen, der bzw. die das Programm zum Durchfuhren eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Datenstrom, die Signalfolge oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahin gehend konfiguriert sein, um über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet oder ein anderes Netzwerk, transferiert zu werden. Ausführungsbeispiele sind so auch Daten repräsentie- rende Signa!foigen, die für eine Übersendung über ein Netzwerk oder eine Datenkommunikationsverbindung geeignet sind, wobei die Daten das Programm darstellen.

Ein Programm gemäß einem Ausführungsbeispäel kann eines der Verfahren während seiner Durchführung beispielsweise dadurch umsetzen, dass dieses Speicherstellen ausliest oder in diese ein Datum oder mehrere Daten hinein schreibt, wodurch gegebenenfalls Schaltvorgänge oder andere Vorgänge in Transistorstrukturen, in Verstärkerstrukturen oder in anderen elektrischen, optischen, magnetischen oder nach einem anderen Funktionsprinzip arbeitenden Bauteile hervorgerufen werden. Entsprechend können durch ein Auslesen einer Speichersteile Daten, Werte, Sensorwerte oder andere Informationen von einem Programm erfasst, bestimmt oder gemessen werden. Ein Programm kann daher durch ein Auslesen von einer oder mehreren Speicherstellen Größen, Werte, Messgrößen und andere Informationen erfassen, bestimmen oder messen, sowie durch ein Schreiben in eine oder mehrere Speichersteilen eine Aktion bewirken, veranlassen oder durchführen sowie andere Geräte, Ma- schinen und Komponenten ansteuern.

Die oben beschriebenen Ausführungsbeispieie stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten ein- leuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.

Bezugszeichenliste

10 Funkempfänger

12 Empfangseinrichtung

12a(I-III) Empfangsverstärker

12b(MII) Bandpassfilter

12c Multiplexer

12.0(1-111) Bandpassftlter

12e(II-III) Mischer

12f(IWH) Lokaloszillator

12g SummationsgÜed

14 Signalverarbeitungseinrichtun]

14a ADC

14b Bandpassfilter

20 Kraftfahrzeug

22 Bereitstellen

24 Abtasten

26 Bestimmen

100 Empfangsantenne

102 BP-Filter

104 HF-Verstärker

106 Mischer

108 co

1 10 BP-Filter

1 12 HF-Verstärker

1 14 1. Verarbeitungsstufe

1 16 2. Verarbeitungsstufe

1 18 n. Verarbeitungsstufe

120 Demodulator

122 NF- Verstärker

124 Headunit

Claims

Patentansprüche

1. Ein Funkempfänger (10) für ein Kraftfahrzeug (20), mit einer Empfangseinrichtung (12), die ausgebildet ist, um ein Empfangssignal bereit- zusteilen, wobei das Empfangs sä gnal wenigstens zwei Übertragungsbänder unterschiedlicher Funksysteme umfasst; und einer Signalverarbeitungseinrichtung (14), die ausgebildet ist, um das Empfangssignal durch Abtastung in ein Basisband zu ÜberfUhren und um basierend auf dem Empfangssignal im Basisband, Basisbandsägnale für die wenigstens zwei Funksysteme zu bestimmen.

Funkempfänger (10) gemäß Anspruch 1 , wobei zumindest eines der Funksysteme einem Mobilfunksystem, einem Navigationssystem, einem terrestrischen Rundfunksystem, einem Wireless Local Area Network, WLAN, oder einem Satellitenunterstützten Rundfunksystem entspricht.

Funkempfänger (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zumindest eines der Funksysteme einem Mobilfunksystem und ein anderes der Funksysteme einem Rundfunksystem entspricht.

Funkempfänger (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Empfangseinrichtung (12) ferner ausgebildet ist, um ein Hochfrequenzsigna! zu empfangen und zumindest eines der wenigstens zwei Übertragungsbänder in einem Hochfrequenzbereich zu verschieben, um das Empfangssignal zu erhalten,

Funkempfänger (10) gemäß Anspruch 4, wobei zwei Mittenfrequenzen der wenigstens zwei Übertragungsbänder in dem Hochfrequenzsignal einen größeren Abstand voneinander haben als in dem Empfangssignal.

6. Funkempfänger (10) gemäß Anspruch 4, wobei in dem Hochfrequenzsignal eine höchste und eine niedrigste Frequenz, die den beiden Übertragungsbändern zuge- ordnet sind, im Frequenzbereich einen größeren Abstand zueinander aufweisen als in dem Empfangssignal.

7. Funkempfänger ( 10) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Empfangseinrichtung ( 12) wenigstens einen Mischer ( 12eII; 12e!Il) und wenigstens einen Lokal- oszillator (12fII; 12fIII) umfasst, um das wenigstens eine Übertragungsband in dem Hochfrequenzbereich zu verschieben.

8. Funkempfänger (10) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die Empfangseinrichtung (12) ferner ein Bandpassfüter (12dl; 12dII; 32dIII) umfasst, um das wenigstens eine Übertragungsband aus dem Hochfrequenzsignal auszufiltern und ein Bandpasssignal für das wenigstens eine Übertragungsband zu erhalten, wobei die Empfangseinrichtung ( 12) ferner ausgebildet ist, um das Bandpasssignal für das wenigstens eine Ubertragungsband in dem Hochfrequenzbereich zu verschieben und mit wenigstens einem anderen Übertragungsband zu kombinieren (12g), um das Empfangssignal zu erhalten.

9. Funkempfänger (10) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei die Empfangseinrichtung (12) ferner ausgebildet ist, um einen Pegel wenigstens eines der Übertragungsbänder anzupassen.

10. Funkempfänger (10) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei die Empfangseinrichtung (12) bezüglich der Übertragungsbänder und der Verschiebung in dem Hochfrequenzbereich konfigurierbar ist.

1 1 . Funkempfänger (10) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 10, wobei die Empfangseinrichtung ( 12) zur Verschiebung des wenigstens einen Übertragungsbandes in dem Hochfrequenzbereich einen steuerbaren Oszillator (12ΠΙ; I 2flII) umfasst.

12. Funkempfänger (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Empfangseinrichtung (12) ausgebildet ist, um das Empfangssignal als Bandpasssägnal bereitzustellen.

13. Funkempfänger (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, der ferner wenigstens eine Empfangsantenne (16) umfasst, die mit der Empfangseinrichtung (12) gekoppelt ist, wobei die Empfangsantenne (16) für den Empfang der wenigstens zwei Übertragungsbänder der wenigstens zwei Funksysteme ausgebildet ist.

14. Funkempfänger (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Emp- fangssignal in dem Basisbarsd eine Bandbreite von 10MHz oder mehr umfasst.

15. Funkempfänger (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Signalverarbeitungseinrichtung (14) einen Analog-Digital -Wandler (14a) umfasst, um das Empfangssignal mittels Unterabtastung oder Bandpass-Abtastung in das Basisband zu überführen.

16. Kraftfahrzeug (20) mit einer Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche.

17, Verfahren für einen Funkempfänger für ein Kraftfahrzeug, mit

Bereitstellen (22) eines Empfangssignals, wobei das Empfangssignal wenigstens zwei Übertragungsbänder unterschiedlicher Funksysteme umfasst; Abtasten (24) des Empfangssignals zur Überführung des Empfangssignals in ein Basisband; und

Bestimmen (26) von Basisbandsignaien für die wenigstens zwei Funksysteme basierend auf dem Empfangssignal im Basisband.

18. Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens nach dem vorangehenden Anspruch, wenn das Computerprogramm auf einem Computer, einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente abläuft.