WO2019206995A1 - Method for operating an antenna unit, antenna unit, and antenna network - Google Patents

Method for operating an antenna unit, antenna unit, and antenna network Download PDF

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WO2019206995A1
WO2019206995A1 PCT/EP2019/060513 EP2019060513W WO2019206995A1 WO 2019206995 A1 WO2019206995 A1 WO 2019206995A1 EP 2019060513 W EP2019060513 W EP 2019060513W WO 2019206995 A1 WO2019206995 A1 WO 2019206995A1
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Thomas Smits
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    • H04B7/0837—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using pre-detection combining
    • H04B7/0842—Weighted combining
    • H04B7/086—Weighted combining using weights depending on external parameters, e.g. direction of arrival [DOA], predetermined weights or beamforming

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a An antenna unit, the antenna unit and an antenna network having at least two of the antenna units.
  • Car2Car vehicle-to-vehicle communication
  • motor vehicles in different frequency bands which extend in the range of 755 MHz GHz and 5, 925 GHz, can send messages to each other, for example, their own position
  • the vehicles have an antenna which is arranged at an exposed point of the vehicle
  • a connection within the respective vehicle between a transmitting and / or receiving endcut and the antenna is often analog via coaxial cable
  • the distances bridged by the coaxial cables can be very large due to design and design specifications between the power amplifier and the antenna high frequencies such as Be Ispiel in the classic frequency band around 5, 9 GHz for the vehicle-to-vehicle communication very critical.
  • the object on which the invention is based is to provide a method for operating an antenna unit, the antenna unit and an antenna network, in particular for a vehicle, which provides a reliable communication link to external communication devices outside the antenna network, in particular to other vehicles , enable.
  • the invention is characterized according to a first aspect by a method for operating an antenna unit of an antenna network, wherein the antenna network comprises the antenna unit and one or more further antenna units.
  • the antenna unit and the other or the further nen units is assigned a same network address.
  • the antenna unit has at least one antenna and a network interface.
  • the antenna unit receives a first data packet via the network interface of the antenna unit.
  • the first data packet is a data packet which is transmitted to the antenna unit and to at least one of the further antenna units of the antenna network with the same data content.
  • the antenna unit provides a first transmission data packet, which comprises the data contents of the first data packet and the assigned network address, on the basis of a predetermined communication protocol.
  • the first transmission data packet is transmitted via the antenna of the antenna unit.
  • the antenna unit is designed, for example, to transmit and / or receive data via the antenna according to the IEEE 802.11-2012 standard.
  • the antenna unit receives a plurality of first data packets in a time sequence during a communication phase. Since the antenna unit, the respective first data packet on the Receives network interface, the antenna unit, which is arranged for example in or on a motor vehicle, can be arranged at an arbitrary position. A distance between the unit providing the first data packet and the antenna unit may be very large. Due to the digital connection, line losses do not and only very negligibly and do not have to be compensated. This allows a trouble-free connection of the antenna unit to the unit that provides the first data packets.
  • the further or the further antenna units preferably execute the same procedure and send the same first transmission data packet with the same network address.
  • the sending of the first transmission data packets with the same network address allows a "multipath reception" on the reception side, ie at the receiver several first data packets are received, the receiver detects, as with a multipath propagation, only a single first transmission packet More reliable first communication data packets can be detected and discarded
  • the network address is thus an identifier for the antenna network and allows the receiver to receive the first data packets, the more reliable communication link have been sent by a particular antenna network in a short time, to recognize as belonging together and to use the redundancy, for example for error correction.
  • the first data packet or the first data packet Sen is cached in a queue.
  • the first transmission data packet is transmitted via the antenna and via the network Interface synchronization information for the first data packet to the other antenna units to which the first data packet was also sent sent. If the transmission medium is busy, a check is made as to whether synchronization information for the first data packet has been received from another antenna unit of the antenna system. If the synchronization information is received within a predetermined period of time, the first data packet or the first transmission data packet is deleted from the queue. If the synchronization information has not been received within the predetermined time, steps b) and c) are executed again.
  • the synchronization information is sent from one antenna unit to the other active antenna units of the antenna network, if the corresponding antenna unit could send the first transmission data packet to inform the other antenna units that they are not allowed to send the corresponding first transmission data packet.
  • the antenna unit can in particular be an "Enhanced Distributed Coordination Access” (EDCA) from the IEEE
  • EDCA Enhanced Distributed Coordination Access
  • the deletion of the first transmission data packets has the advantage that the transmission of identical data packets, which would no longer recognize a receiver due to an excessive time offset as belonging together, can be prevented. If the receiver receives the same data packets but does not recognize them as belonging together because of too large a time offset, the receiver may identify collision situations and start troubleshooting procedures that result in multiple over-transmission of packets and reduce the performance of the communication link.
  • the antenna unit and the other antenna units try to access the transmission medium and first check whether the transmission medium is free.
  • the antenna unit or one of the other antenna units of the antenna network detects a collision on the transmission medium and suppresses its transmission, and another antenna unit of the antenna network recognizes the transmission medium as free and commences according to the transmission process of each next to stationary first data packet or transmission data packet from the queue.
  • the antenna unit which has detected the transmission medium as busy, would, for example, wait for the predetermined period of time and then begin the transmission process of the first transmission data packet. From the perspective of an outside receiving node, for example, another motor vehicle, the first transmission data packet would be transmitted two or more times.
  • the first data packets which are transmitted with the same data content to the antenna units of the antenna network, have the same data format. This has the advantage that time requirements for the transmission and / or the processing of the first data packets can be maintained more easily.
  • the first data packets received by the antenna unit or the first transmission data packets determined therefrom are stored in the queue in a predetermined order and the first data packets or first transmission packets are sequentially read from the queue for transmitting the first transmission data packets ,
  • the first data packets are queued in the order in which they are received.
  • a change in the order can take place, for example, depending on a predetermined absolute or relative desired transmission time for the respective first data packets or a prioritization of the first data packets.
  • the predetermined period of time is varied for each of the first data packets received by the antenna unit.
  • the predetermined period of time is thus the same for all active An antenna units of the antenna network varies.
  • the variation of the given time period makes it possible to reduce a probability of possible collisions.
  • the predetermined period of time for the first data packets of the antenna unit comprises a random value. A due to vary the predetermined period, the
  • the predetermined amount of time may correspond to a back-off time in which a back-off procedure is normally performed, as provided, for example, in the IEEE 802.11-2012 standard.
  • the transmission of the respective first transmission data packet takes place synchronously or approximately synchronously, within a given tolerance period, to a transmission of one or more corresponding, in particular same, first transmission data packets, each containing the data contents of the same first data packet and the same network address as the first transmission data packet, and those of the other antenna units, which have recognized the intended for transmission of the corresponding first transmission packet transmission medium as free, are sent.
  • the requirements for synchronous transmission here are moderate, in particular lower than for beamforming (in English beamforming).
  • the transmission of the first transmit data packet and the corresponding first transmit data packets need not be phase-accurate ( ⁇ 0.5 ns), but may be in the range of 0.5 ys to 50 ys, in particular in the range of 1 ys to 3 ys.
  • Simultaneous or quasi-simultaneous transmission of the same first transmission data packets by the antenna units of the antenna network enables reception diversity at the packet level on the reception side.
  • the procedure described above may also be referred to as packet transmit diversity, since each antenna unit independently emits a complete packet according to a predetermined communication protocol, for example, according to an IEEE 802.11-2012 standard.
  • a synchronization of the antenna units of the antenna network plant for synchronous transmission of the first transmission data packets is preferably carried out via an inter-module connection, that is, a clock synchronization of the antenna units of the antenna network.
  • clock synchronization systems are known to the person skilled in the art, for example from the field of Ethernet, the BroadR-Reach, Universal Serial Bus and IEEE 802.11 WiFi (Wireless Fidelity) networks.
  • the predetermined period of time for the respective first data packet is set the same for all antenna units. This enables the first transmission data packet and the corresponding first transmission data packets to be transmitted synchronously or approximately synchronously by the antenna unit and the further antenna units. A backoff time can thus be set the same for all antenna units.
  • the antenna unit receives, in conjunction with the first data packet, a time information provided which directly or indirectly specifies at which time the first data packet is intended to be transmitted by the antenna unit.
  • the antenna unit transmits the first transmission data packet having the data content of the first data packet depending on the provided time information.
  • the antenna unit may use the time information to queue the first data packet or the first transmission data packet and / or transmit processes for the first transmission data packets in corresponding ones Time intervals that are determined depending on the time information to start.
  • an identifier is assigned to the first data packet, which is sent to the antenna unit and the further antenna units, for distinguishing further first data packets which were or will be sent sooner or later to the antenna unit and the further antenna units ,
  • the synchronization information comprises an information which is representative of the identifier of a specific first data packet. This allows the antenna unit to easily associate the received synchronization information with the first data packet that is to be actually deleted.
  • the antenna unit adjusts its transmission power depending on a provided position information which is representative of a position of an external unit outside the antenna network.
  • the external unit may be a vehicle to receive the first transmission data packets.
  • the antenna unit has an antenna array and occupies the antenna array with high-frequency signals such that the antenna array has a predetermined directional Abstrahlcharak teroxide.
  • This allows beam forming related to the antenna unit, which can provide additional performance and robustness gains.
  • the radiation characteristic can be optimized specifically for the respective position of the antenna unit.
  • the antenna unit has at least two antennas and the antenna unit selects one of the at least two antennas depending on a received field strength of the respectively received signal at the antennas or superimposes the received one Signals.
  • the antenna unit is thus designed to perform an antenna diversity reception related to the antenna unit, for example a maximum ratio combining (MRC).
  • MRC maximum ratio combining
  • the invention is characterized according to a second aspect by an antenna unit having an antenna and a network interface and is adapted to carry out the method according to the first aspect or an embodiment of the method.
  • the antenna unit forms a network node of the antenna network.
  • the antenna unit has an antenna module which comprises the network interface.
  • the antenna module is electrically coupled to the antenna and spatially disposed immediately adjacent to the antenna.
  • the other antenna units are preferably operated the same as the other antenna units of the antenna network.
  • the antenna modules of the antenna units of the antenna network are the same.
  • the antenna units can be constructed differently, but they are designed to behave the same or approximately the same for the synchronization of the timing, the processing of the queues and the processing, in particular protocol processing, so that the time conditions for Synchronous or quasi-synchronous transmission can be maintained.
  • optional antenna units can be connected to the antenna network, which can be incorporated into the antenna network as required in such a way that they send the first transmission data packets together with the other antenna units.
  • the optional antenna units can only use resources, for example a central processing unit of the antenna network.
  • the invention is characterized according to a third aspect by an antenna network comprising at least two antenna units according to the second aspect and a computing unit, which is configured to send the first data packets to the antenna units.
  • the respective antenna units are further adapted to receive synchronously or approximately synchronously within a second predetermined tolerance period a second transmission data packet via their antenna, which was transmitted by an external unit outside the antenna network, wherein the second transmission data packet has a format according to a first communication protocol and comprises data contents of a second data packet and a transmission address. Furthermore, the respective antenna units are designed to reconstruct the second data packet synchronously or within the second predetermined tolerance period or to assemble a further data packet comprising the data contents and the second or additional data packet in conjunction with the associated transmission address via the network interface to send the arithmetic unit.
  • the arithmetic unit is designed to detect erroneous data packets as a function of the received further or second data packets and to reject redundant second data packets and / or to correct erroneous data packets.
  • the multi-antenna system in which the individual antenna units are separated by digital transmission links, nevertheless can take advantage of MIMO (Multiple In-Multiple Out) transmission, packet-level transmit diversity, and packet-level receive diversity, and optionally combine with antenna diversity and signal shaping.
  • MIMO Multiple In-Multiple Out
  • the antenna units can be positioned at arbitrary, preferably optimal, positions in and / or on a vehicle.
  • the antenna units can be very large distances without the performance of the antenna network is reduced.
  • the antenna units can be networked via standard digital network technologies.
  • the requirements for the "synchronous" transmission of the first transmission packet can be easily met, since no phase-exact synchronization is required.
  • the requirements for "synchronous" reception are low.
  • Robustness and performance can be increased compared to using only one antenna unit.
  • a coverage for sending and receiving can be increased.
  • the antenna units can be modular. Where necessary, adjustments to the individual modules (antenna, network connection, power adaptation, et cetera) can be made. An adaptation of antenna units to new requirements can be done easily.
  • the respective antenna units and the computing unit are arranged in a vehicle and the antenna units are configured to establish via their respective antennas a communication connection to external units outside the vehicle.
  • the antenna network may alternatively be arranged stationary and used to bridge difficult local conditions.
  • 1 shows an embodiment of an antenna network in a vehicle
  • 2a, 2b show exemplary network topologies of an antenna network
  • 3a, 3b are each a block diagram of an embodiment example of an antenna unit
  • FIG. 4 shows an example flow chart for a program for operating the antenna unit
  • Figure 5 is a schematic representation of a distribution of first data packets
  • Figure 6 shows another embodiment of the antenna network plant.
  • FIG. 1 shows by way of example an antenna network 1 which is arranged in a vehicle 9.
  • the antenna network 1 comprises at least two antenna units 3 and a computing unit 11.
  • the computing unit 11 comprises, for example, a control unit of the vehicle 9.
  • the antenna units 3 are respectively arranged at the front and rear of the vehicle 9.
  • the antenna network 1 has a suitable network topology, for example a star topology or bus topology.
  • FIG. 2a shows by way of example an antenna network 1 with a
  • FIG. 2b shows by way of example an antenna network 1 with a bus topology.
  • the antenna units 3 and the arithmetic unit form so-called accounts of the antenna network 1.
  • a data transmission within the antenna network 1 is based for example on an Ethernet protocol or on the BroadR-Reach technology.
  • BroadR-Reach technology is an Ethernet physical layer standard for automotive applications. range that require an Internet connection or other communication connection.
  • a universal serial bus protocol (USB protocol) or another network protocol can be used.
  • the antenna network 1 in particular has a sufficient bandwidth and / or is designed to comply with a predetermined latency.
  • the transmission of the data within the antenna network 1 is preferably conducted.
  • the transmission of data between all or individual nodes may be wireless.
  • FIGS. 3 a and 3 b each show, for example, a block diagram of the antenna unit 3.
  • the antenna unit 3 comprises an antenna 5 and an antenna module 7.
  • the antenna unit 3 is preferably designed as an inte grated unit, in which the antenna 5 and the antenna module 7 spatially adjacent, in particular immediately adjacent to each other, are arranged.
  • the antenna 5 and the antenna module 7 are electrically coupled.
  • FIG. 3b shows a more detailed block diagram.
  • Antenna module 7 comprises an output stage 21, a base band processing unit 19 and a processing unit 17 for processing data according to one or more protocol layers of at least two communication protocols and a network interface 4.
  • the output stage 21 has, for example, an analog Hochfre frequency amplifier and an intermediate frequency stage.
  • the base processing unit 19 includes, for example, an encoder and / or decoder.
  • the output stage 21 may be formed without intermediate frequency stage, so that base band signals are converted directly into high-frequency signals and / or high frequency signals are converted directly into baseband signals.
  • the processing unit 17 is designed, for example, to receive first data packets from the arithmetic unit 11 which are sent by the arithmetic unit 11 in accordance with a first communication protocol.
  • the first communication protocol may be, for example, an Ethernet protocol or a protocol derived therefrom.
  • the processing unit is configured to provide first transmission data packets according to a second communication protocol, which comprise the data contents of the first data packets.
  • the second communication protocol is suitable, for example, for vehicle-to-vehicle communication.
  • the second communication protocol is for example a communication protocol according to the IEEE 802.1 lp standard or alternatively the IEEE802.il Wifi standard, long-term evolution standards or
  • the antenna units 3 are thus designed for packet processing above a physical layer.
  • the antenna 5 is designed, for example, to transmit and receive signals in a predetermined frequency range of 5.9 GHz.
  • the antenna units for example, in a USB module
  • USB Universal Serial Bus
  • FIG. 4 shows an example flow chart for a program for operating one of the antenna units 3.
  • the antenna units 3 of the antenna network 1 are each assigned the same network addresses. This allows the antenna units 3 to send data packets having a same address and a receiver to send these data packets as one Can recognize data packet. Even if the data packets have a time offset, the receiver can interpret this quasi as "multipath reception" and evaluate the received signals accordingly.
  • the program is started in a step S1 as soon as a first data packet, which is sent by the arithmetic unit 11, is applied to the network interface 4 of the antenna unit 3.
  • the first data packet is a data packet which is sent to the antenna unit 3 and at least one of the further antenna units 3 of the antenna network 1 with the same data content.
  • the first data packets sent to the various antenna units 3 have the same data format.
  • step S3 the first data packet is read.
  • a first transmission data packet containing the data contents of the first data packet and the associated data packet
  • Network address provided on the basis of a given communication protocol for communication via the antenna 5.
  • a step S7 the first transmission data packet is buffered in a queue 15.
  • the queue 15 comprises, for example, a memory register and the second transmission data packets are stored in a predetermined order in the queue 15 and the first transmission data packets are read from the queue 15 for transmission of the transmission data packets.
  • the first data packets in the queue 15 can also be buffered.
  • the transmission of the first data packets and buffering of the first data packets is illustrated in FIG.
  • a step S9 it is checked on the basis of a predetermined media access procedure of the predetermined communication protocol whether a transmission medium intended for the transmission of the first transmission data packet is occupied.
  • step Sil If the transmission medium is not busy, in a step Sil, the first transmission data packet is read from the queue 15 and provided for the analog transmission via the antenna 5. Subsequently, the program is continued in a step S13. In step S13, synchronization information for the first data packet is sent to the other antenna units 3 to which the first data packet has also been sent. Subsequently, the program is ended in a step S21.
  • step S15 it is checked whether synchronization information for the first data packet has been received from another antenna unit 3 of the antenna system.
  • the first transmission data packet is deleted from the queue 15 in a step S17, and then the program is ended in a step S21.
  • step S9 The program is executed, for example, for each of the received first data packets.
  • FIG. 6 shows another embodiment of the antenna network 1.
  • the antenna network 1 has in the embodiment shown at least one antenna unit 3, which has more than one antenna 5, for example, two antennas, and the antenna module 7 to a spatial reception diversity and / or to a Transmitting diversity is formed.
  • the analog output stage of the antenna module thus uses several antennas for receiving or transmitting signals. Due to a reception or transmission of the signals via spatially offset antennas of the output stage disturbing interference can be reduced.
  • At least one of the antenna units 3 is designed to emulate a directional emission characteristic or, in other words, to perform antenna beam shaping, in English beamforming.
  • the at least one antenna unit 3 has, for example, an antenna array, and the antenna module 7 is designed to signal the respective antennas of the antenna array with high-frequency signals such that they have a predetermined directional emission characteristic.
  • beamforming During beamforming, several directional antennas mounted close to each other are covered with RF signals in such a way that the antenna arrays emulate a directional radiation characteristic.
  • the radiation characteristics of the array antennas can be changed by mathematical algorithms by changing the signal levels and phase positions. The two parameters allow a complex weighting of the emission form.
  • beamforming allows you to shape the radio signal by using multiple antennas and thus targeting a receiver. Very high data rates and optimized ranges with the least interference are the result.
  • Such an antenna array is switched as a receiving antenna, it can be shaped so that the received signal is amplified and interference is suppressed.
  • At least one antenna unit 3 is configured to adapt a transmission power to a respective position of the external communication partner, for example another motor vehicle outside the antenna network 1, in order to better achieve this external communication partner, without a total permissible emitted transmission power To exceed.
  • the particular vehicle communicates its position with the other vehicles.

Abstract

The antenna network comprises an antenna unit and one or more additional antenna units. An identical network address is assigned to the antenna unit and to the one or more additional antenna units. Each antenna unit has at least one antenna and a network interface. Each antenna unit receives a first data packet via the network interface of the antenna unit. The first data packet is a data packet which is transmitted to the antenna unit and to at least one of the additional antenna units of the antenna network with the same data content. Furthermore, a first transmission data packet comprising the data content of the first data packet and the associated network address is provided by each antenna unit on the basis of a predetermined communication protocol. The first transmission data packet is transmitted via the antenna of each antenna unit.

Description

Beschreibung description
Verfahren zum Betreiben einer Antenneneinheit, Antenneneinheit und Antennennetzwerk Method for operating an antenna unit, antenna unit and antenna network
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer An tenneneinheit, die Antenneneinheit und ein Antennennetzwerk, das zumindest zwei der Antenneneinheiten aufweist. The invention relates to a method for operating a An antenna unit, the antenna unit and an antenna network having at least two of the antenna units.
Im Bereich Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation (sogenanntes „Car2Car") können sich Kraftfahrzeuge in verschiedenen Fre quenzbänder, die sich im Bereich von 755 MHz GHz und 5, 925 GHz erstrecken, gegenseitig Nachrichten zusenden, um zum Beispiel die jeweils eigene Position, Geschwindigkeit und Bewegungs richtung anderen Kraftfahrzeugen mitzuteilen. Hierzu weisen die Fahrzeuge eine Antenne auf, die an einer exponierten Stelle des Fahrzeugs angeordnet ist. Eine Verbindung innerhalb des je weiligen Fahrzeugs zwischen einer Sende- und/oder Empfangs endstufe und der Antenne erfolgt häufig analog über Koaxialkabel . Aufgrund der speziellen Anordnung der Antenne am oder im Fahrzeug können die Strecken, die mit den Koaxialkabeln überbrückt werden, aufgrund von konstruktiven sowie designtechnischen Vorgaben zwischen der Endstufe und der Antenne sehr groß sein. Dämpfungs verluste der Koaxialkabel steigen mit der Übertragungsfrequenz und sind insbesondere bei hohen Frequenzen wie zum Beispiel in dem klassischen Frequenzband um 5, 9 GHz für die Fahrzeug- zu-Fahrzeug-Kommunikation sehr kritisch. In the field of vehicle-to-vehicle communication (so-called "Car2Car"), motor vehicles in different frequency bands, which extend in the range of 755 MHz GHz and 5, 925 GHz, can send messages to each other, for example, their own position, For this purpose, the vehicles have an antenna which is arranged at an exposed point of the vehicle A connection within the respective vehicle between a transmitting and / or receiving endstufe and the antenna is often analog via coaxial cable Due to the special arrangement of the antenna on or in the vehicle, the distances bridged by the coaxial cables can be very large due to design and design specifications between the power amplifier and the antenna high frequencies such as Be Ispiel in the classic frequency band around 5, 9 GHz for the vehicle-to-vehicle communication very critical.
Bei Fahrzeugen mit kritischen Fahrzeuggeometrien, wie zum Beispiel Cabrios, bei denen eine Anordnung einer Dachfinne nicht möglich ist, oder Fahrzeugen mit großem Glasschiebedach, LKWs mit langem Auflieger, Bau- und Landwirtschaftsfahrzeuge können beispielsweise die Anforderungen für eine Fahrzeug- zu-Fahrzeug-Kommunikation gemäß dem IEEE 802.11p, wenn bei spielsweise eine Abdeckung eines Sende- und/oder Empfangsbe reichs eines Gebiets mit einem Radius von 1 km rund um das Fahrzeug gewünscht ist, diese nur schwerlich, das heißt mit hohen Kosten für die analogen Komponenten, realisiert werden. Die Aufgabe, die der Erfindung zu Grunde liegt, ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer Antenneneinheit, die Antennen einheit und ein Antennennetzwerk, insbesondere für ein Fahrzeug zu schaffen, die eine zuverlässige Kommunikationsverbindung zu externen Kommunikationseinrichtungen außerhalb des Antennen netzwerks, insbesondere zu anderen Fahrzeugen, ermöglichen. For example, in vehicles with critical vehicle geometries, such as convertibles where a roof fin assembly is not possible, or large glass sunroof vehicles, long semitrailer trucks, construction and agricultural vehicles may meet vehicle-to-vehicle communication requirements the IEEE 802.11p, if, for example, a coverage of a transmission and / or Empfangbe rich of an area with a radius of 1 km around the vehicle is desired, this is difficult, that is, with high costs for the analog components, realized. The object on which the invention is based is to provide a method for operating an antenna unit, the antenna unit and an antenna network, in particular for a vehicle, which provides a reliable communication link to external communication devices outside the antenna network, in particular to other vehicles , enable.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. The object is solved by the features of the independent claims. Advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims.
Die Erfindung zeichnet sich gemäß einem ersten Aspekt aus durch ein Verfahren zum Betreiben einer Antenneneinheit eines An tennennetzwerks, wobei das Antennennetzwerk die Antenneneinheit und eine oder mehrere weitere Antenneneinheiten aufweist. Der Antenneneinheit und der beziehungsweise den weiteren Anten neneinheiten ist eine gleiche Netzwerkadresse zugeordnet. Die Antenneneinheit weist zumindest eine Antenne und eine Netz werkschnittstelle auf. Die Antenneneinheit empfängt ein erstes Datenpaket über die Netzwerkschnittstelle der Antenneneinheit. Hierbei ist das erste Datenpaket ein Datenpaket, das an die Antenneneinheit und an zumindest eine der weiteren Antennen einheiten des Antennennetzwerks mit gleichem Dateninhalt ge sendet wird. Des Weiteren wird von der Antenneneinheit ein erstes Sendedatenpaket, das die Dateninhalte des ersten Datenpakets und die zugeordnete Netzwerkadresse umfasst, auf Basis eines vorgegebenen Kommunikationsprotokolls bereitgestellt. Das erste Sendedatenpaket wird über die Antenne der Antenneneinheit gesendet . The invention is characterized according to a first aspect by a method for operating an antenna unit of an antenna network, wherein the antenna network comprises the antenna unit and one or more further antenna units. The antenna unit and the other or the further nen units is assigned a same network address. The antenna unit has at least one antenna and a network interface. The antenna unit receives a first data packet via the network interface of the antenna unit. In this case, the first data packet is a data packet which is transmitted to the antenna unit and to at least one of the further antenna units of the antenna network with the same data content. Furthermore, the antenna unit provides a first transmission data packet, which comprises the data contents of the first data packet and the assigned network address, on the basis of a predetermined communication protocol. The first transmission data packet is transmitted via the antenna of the antenna unit.
Die Antenneneinheit ist beispielsweise ausgebildet, Daten über die Antenne gemäß dem IEEE 802.11-2012-Standard zu senden und/oder zu empfangen. The antenna unit is designed, for example, to transmit and / or receive data via the antenna according to the IEEE 802.11-2012 standard.
Die Antenneneinheit empfängt während einer Kommunikationsphase eine Vielzahl von ersten Datenpaket in einer zeitlichen Abfolge. Da die Antenneneinheit das jeweilige erste Datenpaket über die Netzwerkschnittstelle empfängt, kann die Antenneneinheit, die beispielsweise in oder an einem Kraftfahrzeug angeordnet ist, an einer beliebigen Position angeordnet werden. Ein Abstand zwischen der Einheit, die das erste Datenpaket bereitstellt, und der Antenneneinheit kann sehr groß sein. Aufgrund der digitalen Anbindung wirken sich Leitungsverluste nicht und oder nur sehr geringfügig aus und müssen nicht kompensiert werden. Dies ermöglicht eine störungsfreie Anbindung der Antenneneinheit an die Einheit, die die ersten Datenpakete bereitstellt . The antenna unit receives a plurality of first data packets in a time sequence during a communication phase. Since the antenna unit, the respective first data packet on the Receives network interface, the antenna unit, which is arranged for example in or on a motor vehicle, can be arranged at an arbitrary position. A distance between the unit providing the first data packet and the antenna unit may be very large. Due to the digital connection, line losses do not and only very negligibly and do not have to be compensated. This allows a trouble-free connection of the antenna unit to the unit that provides the first data packets.
Die weitere beziehungsweise die weiteren Antenneneinheiten führen vorzugsweise das gleich Verfahren aus und senden das gleiche erste Sendedatenpaket mit der gleichen Netzwerkadresse. Das Senden der ersten Sendedatenpakete mit gleicher Netzwer kadresse ermöglicht auf Empfangsseite quasi ein „Mehrwege empfang", das heißt beim Empfänger kommen mehrere erste Sen dedatenpakete an, der Empfänger detektiert, wie bei einer Mehrwegeausbreitung, jedoch nur ein einzelnes erstes Sendepaket. Der Mehrfachempfang ermöglicht eine zuverlässigere Kommuni kationsverbindung, da eine Wahrscheinlichkeit höher ist, dass zumindest ein fehlerfreies erstes Sendedatenpaket von dem Empfänger empfangen wird. Fehlerhafte erste Sendedatenpakete können ermittelt und verworfen werden. Die Netzwerkadresse ist somit ein Identifikator für das Antennennetzwerk und ermöglicht dem Empfänger, die ersten Datenpakete, die von einem speziellen Antennennetzwerk innerhalb kurzer Zeit gesendet wurden, als zusammengehörend zu erkennen und die Redundanz zu nutzen, zum Beispiel zur Fehlerkorrektur. The further or the further antenna units preferably execute the same procedure and send the same first transmission data packet with the same network address. The sending of the first transmission data packets with the same network address allows a "multipath reception" on the reception side, ie at the receiver several first data packets are received, the receiver detects, as with a multipath propagation, only a single first transmission packet More reliable first communication data packets can be detected and discarded The network address is thus an identifier for the antenna network and allows the receiver to receive the first data packets, the more reliable communication link have been sent by a particular antenna network in a short time, to recognize as belonging together and to use the redundancy, for example for error correction.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt wird in einem Schritt a) das erste Datenpaket oder das erste Sen dedatenpaket in einer Warteschlange zwischengespeichert. In einem Schritt b) wird auf Basis einer vorgegebenen Medi- en-Zugriffs-Prozedur des vorgegebenen Kommunikationsprotokolls geprüft, ob ein Übertragungsmedium, das für das Senden des ersten Sendedatenpakets vorgesehen ist, belegt ist. In einem Schritt c) wird, falls das Übertragungsmedium nicht belegt ist, das erste Sendedatenpaket über die Antenne und über die Netzwerk- Schnittstelle eine Synchronisationsinformation für das erste Datenpaket an die weiteren Antenneneinheiten, an die das erste Datenpaket ebenfalls gesendet wurde, gesendet. Falls das Übertragungsmedium belegt ist, erfolgt eine Prüfung, ob eine Synchronisationsinformation für das erste Datenpaket von einer weiteren Antenneneinheit des Antennensystems empfangen wurde. Falls die Synchronisationsinformation innerhalb einer vorge gebenen Zeitspanne empfangen wird, wird das erste Datenpaket beziehungsweise das erste Sendedatenpaket aus der Warteschlange gelöscht. Falls die Synchronisationsinformation nicht innerhalb der vorgegebenen Zeitspanne empfangen wurde, werden die Schritte b) und c) erneut ausgeführt. In an advantageous embodiment according to the first aspect, in a step a), the first data packet or the first data packet Sen is cached in a queue. In a step b), it is checked on the basis of a predetermined media access procedure of the given communication protocol whether a transmission medium intended for the transmission of the first transmission data packet is occupied. In a step c), if the transmission medium is not occupied, the first transmission data packet is transmitted via the antenna and via the network Interface synchronization information for the first data packet to the other antenna units to which the first data packet was also sent sent. If the transmission medium is busy, a check is made as to whether synchronization information for the first data packet has been received from another antenna unit of the antenna system. If the synchronization information is received within a predetermined period of time, the first data packet or the first transmission data packet is deleted from the queue. If the synchronization information has not been received within the predetermined time, steps b) and c) are executed again.
Die Synchronisationsinformation wird von einer Antenneneinheit an die anderen aktiven Antenneneinheiten des Antennennetzwerks gesendet, wenn die entsprechende Antenneneinheit das erste Sendedatenpaket versenden konnte, um die anderen Antennen einheiten zu informieren, dass sie das korrespondierende ersten Sendedatenpaket nicht mehr senden dürfen. The synchronization information is sent from one antenna unit to the other active antenna units of the antenna network, if the corresponding antenna unit could send the first transmission data packet to inform the other antenna units that they are not allowed to send the corresponding first transmission data packet.
Die Antenneneinheit kann insbesondere einen „Enhanced Dis- tributed Coordination Access" (EDCA) aus dem IEEE The antenna unit can in particular be an "Enhanced Distributed Coordination Access" (EDCA) from the IEEE
802.11-2012-Standard als Medium-Zugriffsprozedur anwenden, der einen Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA) -Algorithmus nutzt. Apply the 802.11-2012 standard as a medium access procedure using a Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA / CA) algorithm.
Das Löschen der ersten Sendedatenpakete hat den Vorteil, dass das Senden von gleichen Datenpaketen, die ein Empfänger aufgrund eines zu großen zeitlichen Versatzes nicht mehr als zusam mengehörig erkennen würde, verhindert werden kann. Wenn der Empfänger gleiche Datenpakete empfängt, aber aufgrund eines zu großen zeitlichen Versatzes nicht als zusammengehörig erkennt, identifiziert der Empfänger unter Umständen Kollisionssitua tionen und startet Fehlerbehebungsprozeduren, die Mehrfach- überübertragung von Paketen zur Folge haben und die Leis tungsfähigkeit der Kommunikationsverbindung mindern. Die Antenneneinheit und auch die weiteren Antenneneinheiten versuchen auf das Übertragungsmedium zuzugreifen und prüfen zunächst, ob das Übertragungsmedium frei ist. Bei einem Versuch ein erstes Sendedatenpaket zu übertragen, kann es jedoch mit hoher Wahrscheinlichkeit Vorkommen, dass die Antenneneinheit oder eine der weiteren Antenneneinheiten des Antennennetzwerks eine Kollision auf dem Übertragungsmedium entdeckt und seinen Sendevorgang unterdrückt, und eine andere Antenneneinheit des Antennennetzwerks das Übertragungsmedium als frei erkennt und entsprechend mit dem Sendevorgang des jeweils nächsten an stehenden ersten Datenpakets beziehungsweise Sendedatenpakets aus der Warteschlange beginnt. Die Antenneneinheit, die das Übertragungsmedium als belegt erkannt hat, würde beispielsweise die vorgegebene Zeitspanne abwarten und dann mit dem Sendevorgang des ersten Sendedatenpakets beginnen. Aus Sicht eines außen stehenden Empfangsknotens, zum Beispiel ein anderes Kraft fahrzeug, würde das erste Sendedatenpaket zwei oder mehrmals übertragen . The deletion of the first transmission data packets has the advantage that the transmission of identical data packets, which would no longer recognize a receiver due to an excessive time offset as belonging together, can be prevented. If the receiver receives the same data packets but does not recognize them as belonging together because of too large a time offset, the receiver may identify collision situations and start troubleshooting procedures that result in multiple over-transmission of packets and reduce the performance of the communication link. The antenna unit and the other antenna units try to access the transmission medium and first check whether the transmission medium is free. However, in an attempt to transmit a first transmission data packet, there is a high probability that the antenna unit or one of the other antenna units of the antenna network detects a collision on the transmission medium and suppresses its transmission, and another antenna unit of the antenna network recognizes the transmission medium as free and commences according to the transmission process of each next to stationary first data packet or transmission data packet from the queue. The antenna unit, which has detected the transmission medium as busy, would, for example, wait for the predetermined period of time and then begin the transmission process of the first transmission data packet. From the perspective of an outside receiving node, for example, another motor vehicle, the first transmission data packet would be transmitted two or more times.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt weisen die ersten Datenpakete, die mit gleichem Da teninhalt jeweils an die Antenneneinheiten des Antennennetzwerks gesendet werden, das gleiche Datenformat auf. Dies hat den Vorteil, dass zeitliche Anforderungen an die Übertragung und/oder die Verarbeitung der ersten Datenpakete einfacher eingehalten werden können. In a further advantageous embodiment according to the first aspect, the first data packets, which are transmitted with the same data content to the antenna units of the antenna network, have the same data format. This has the advantage that time requirements for the transmission and / or the processing of the first data packets can be maintained more easily.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt werden die von der Antenneneinheit ersten Datenpakete empfangen oder die daraus ermittelten ersten Sendedatenpakete in einer vorgegebenen Reihenfolge in der Warteschlange gespeichert und die ersten Datenpakete beziehungsweise ersten Sendeda tenpakete werden sequentiell aus der Warteschlange zum Senden der ersten Sendedatenpakete ausgelesen. Vorzugsweise werden die ersten Datenpakete in der Reihenfolge in der Warteschlange gespeichert, wie sie empfangen werden. Alternativ kann eine Änderung der Reihenfolge erfolgen, beispielsweise abhängig von einer vorgegebenen absoluten oder relativen Wunschsendezeit für die jeweiligen ersten Datenpakete oder eine Priorisierung der ersten Datenpakete. In a further advantageous embodiment according to the first aspect, the first data packets received by the antenna unit or the first transmission data packets determined therefrom are stored in the queue in a predetermined order and the first data packets or first transmission packets are sequentially read from the queue for transmitting the first transmission data packets , Preferably, the first data packets are queued in the order in which they are received. Alternatively, a change in the order can take place, for example, depending on a predetermined absolute or relative desired transmission time for the respective first data packets or a prioritization of the first data packets.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt wird die vorgegebene Zeitspanne für die jeweils von der Antenneneinheit empfangenen ersten Datenpakete variiert. Die vorgegebene Zeitspanne wird somit für sämtliche aktiven An tenneneinheiten des Antennennetzwerks gleich variiert. Die Variation der vorgegebenen Zeitspanne ermöglicht, eine Wahr scheinlichkeit von möglichen Kollisionen zu reduzieren. Vor zugsweise umfasst die vorgegebene Zeitspanne für die ersten Datenpakete der Antenneneinheit einen Zufallswert. Ein zu fälliges Variieren der vorgegebenen Zeitspanne kann die In a further advantageous embodiment according to the first aspect, the predetermined period of time is varied for each of the first data packets received by the antenna unit. The predetermined period of time is thus the same for all active An antenna units of the antenna network varies. The variation of the given time period makes it possible to reduce a probability of possible collisions. Preferably, the predetermined period of time for the first data packets of the antenna unit comprises a random value. A due to vary the predetermined period, the
Wahrscheinlichkeit von möglichen Kollisionen weiter reduzieren. Further reduce the probability of possible collisions.
Die vorgegebene Zeitspanne kann einer Backoff-Zeit entsprechen, in der normalerweise eine Backoff-Prozedur durchgeführt wird, wie sie beispielsweise in dem IEEE 802.11-2012-Standard, vorgesehen ist. The predetermined amount of time may correspond to a back-off time in which a back-off procedure is normally performed, as provided, for example, in the IEEE 802.11-2012 standard.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt erfolgt das Senden des jeweiligen ersten Sendedatenpakets synchron oder näherungsweise synchron, innerhalb einer vor gegebenen Toleranzzeitspanne, zu einem Senden von einem oder mehreren korrespondierenden, insbesondere gleichen, ersten Sendedatenpakete, die jeweils die Dateninhalte des gleichen ersten Datenpakets und die gleiche Netzwerkadresse aufweisen wie das erste Sendedatenpaket, und die von den weiteren Anten neneinheiten, die das zur Übertragung des korrespondierenden ersten Sendepakets vorgesehene Übertragungsmedium als frei erkannt haben, gesendet werden. In a further advantageous embodiment according to the first aspect, the transmission of the respective first transmission data packet takes place synchronously or approximately synchronously, within a given tolerance period, to a transmission of one or more corresponding, in particular same, first transmission data packets, each containing the data contents of the same first data packet and the same network address as the first transmission data packet, and those of the other antenna units, which have recognized the intended for transmission of the corresponding first transmission packet transmission medium as free, are sent.
Die Anforderungen an die synchrone Übertragung sind hierbei moderat, insbesondere geringer als bei einer Strahlformung (im Englischen Beamforming) . Das Senden des ersten Sendedatenpakets und der korrespondierenden ersten Sendedatenpakete muss nicht phasengenau (< 0,5 ns) erfolgen, sondern kann im Bereich von 0,5 ys bis 50 ys, insbesondere im Bereich von 1 ys bis 3 ys erfolgen. Das gleichzeitige oder quasi gleichzeitige Senden von gleichen ersten Sendedatenpaketen durch die Antenneneinheiten des An tennennetzwerks ermöglicht auf der Empfangsseite eine Emp- fangs-Diversity auf Paketebene. Die oben beschriebene Prozedur kann auch als Paket-Sende-Diversity bezeichnet werden, da von jeder Antenneneinheit ein vollständiges Paket gemäß einem vorgegebenen Kommunikationsprotokoll, beispielsweise gemäß einem IEEE 802.11-2012-Standard, eigenständig emittiert wird. Eine Synchronisation der Antenneneinheiten des Antennennetz werks zum synchronen Senden der ersten Sendedatenpakete erfolgt vorzugsweise über eine Inter-Modulverbindung, das heißt eine Taktsynchronisation der Antenneneinheiten des Antennennetz werks. Solche Taktsynchronisationen sind beispielsweise aus dem Bereich der Ethernet-, der BroadR-Reach- , Universal Serial Bus- und IEEE 802.11 WiFi- (Wireless Fidelity) Netzwerke dem Fachmann bekannt . The requirements for synchronous transmission here are moderate, in particular lower than for beamforming (in English beamforming). The transmission of the first transmit data packet and the corresponding first transmit data packets need not be phase-accurate (<0.5 ns), but may be in the range of 0.5 ys to 50 ys, in particular in the range of 1 ys to 3 ys. Simultaneous or quasi-simultaneous transmission of the same first transmission data packets by the antenna units of the antenna network enables reception diversity at the packet level on the reception side. The procedure described above may also be referred to as packet transmit diversity, since each antenna unit independently emits a complete packet according to a predetermined communication protocol, for example, according to an IEEE 802.11-2012 standard. A synchronization of the antenna units of the antenna network plant for synchronous transmission of the first transmission data packets is preferably carried out via an inter-module connection, that is, a clock synchronization of the antenna units of the antenna network. Such clock synchronization systems are known to the person skilled in the art, for example from the field of Ethernet, the BroadR-Reach, Universal Serial Bus and IEEE 802.11 WiFi (Wireless Fidelity) networks.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt wird die vorgegebene Zeitspanne für das jeweilige erste Datenpaket für alle Antenneneinheiten gleich vorgegeben. Dies ermöglicht, dass das erste Sendedatenpaket und die korres pondierenden ersten Sendedatenpakete von der Antenneneinheit und den weiteren Antenneneinheiten synchron oder näherungsweise synchron gesendet werden können. Eine Backoff-Zeit kann somit für alle Antenneneinheiten gleich vorgegeben werden. In a further advantageous embodiment according to the first aspect, the predetermined period of time for the respective first data packet is set the same for all antenna units. This enables the first transmission data packet and the corresponding first transmission data packets to be transmitted synchronously or approximately synchronously by the antenna unit and the further antenna units. A backoff time can thus be set the same for all antenna units.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt empfängt die Antenneneinheit in Verbindung mit dem ersten Datenpaket eine bereitgestellte Zeitinformation, die direkt oder indirekt vorgibt, zu welchem Zeitpunkt das erste Datenpaket vorgesehen ist, von der Antenneneinheit gesendet zu werden. Die Antenneneinheit sendet das erste Sendedatenpaket, das den Dateninhalt des ersten Datenpakets aufweist abhängig von der bereitgestellten Zeitinformation . Die Antenneneinheit kann die Zeitinformation nutzen, das erste Datenpaket oder das erste Sendedatenpaket in die Warteschlange einzusortieren und/oder Sendevorgänge für die ersten Sendedatenpakete in entsprechenden zeitlichen Abständen, die in Abhängigkeit der Zeitinformation ermittelt werden, zu starten. In a further advantageous embodiment according to the first aspect, the antenna unit receives, in conjunction with the first data packet, a time information provided which directly or indirectly specifies at which time the first data packet is intended to be transmitted by the antenna unit. The antenna unit transmits the first transmission data packet having the data content of the first data packet depending on the provided time information. The antenna unit may use the time information to queue the first data packet or the first transmission data packet and / or transmit processes for the first transmission data packets in corresponding ones Time intervals that are determined depending on the time information to start.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt ist dem ersten Datenpaket, das an die Antenneneinheit und die weiteren Antenneneinheiten gesendet wird, ein Identifikator zugeordnet zur Unterscheidung von weiteren ersten Datenpaketen, die früher oder später an die Antenneneinheit und die weiteren Antenneneinheiten gesendet wurden beziehungsweise werden. Ferner umfasst die Synchronisationsinformation eine Informa tion, die repräsentativ ist für den Identifikator eines be stimmten ersten Datenpakets. Dies ermöglicht, dass die An tenneneinheit die empfangene Synchronisationsinformation einfach dem ersten Datenpaket zuordnen kann, das tatsächlich gelöscht werden soll. In a further advantageous embodiment according to the first aspect, an identifier is assigned to the first data packet, which is sent to the antenna unit and the further antenna units, for distinguishing further first data packets which were or will be sent sooner or later to the antenna unit and the further antenna units , Furthermore, the synchronization information comprises an information which is representative of the identifier of a specific first data packet. This allows the antenna unit to easily associate the received synchronization information with the first data packet that is to be actually deleted.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt passt die Antenneneinheit abhängig von einer bereit gestellten Positionsinformation, die repräsentativ ist für eine Position einer externen Einheit außerhalb des Antennennetzwerks, ihre Sendeleistung an. Die externe Einheit kann ein Fahrzeug sein, das die ersten Sendedatenpakete empfangen soll. In a further advantageous embodiment according to the first aspect, the antenna unit adjusts its transmission power depending on a provided position information which is representative of a position of an external unit outside the antenna network. The external unit may be a vehicle to receive the first transmission data packets.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt weist die Antenneneinheit ein Antennen-Array auf und belegt das Antennen-Array so mit Hochfrequenzsignalen, dass das Antennen-Array eine vorgegebene direktionale Abstrahlcharak teristik aufweist. Dies ermöglicht eine auf die Antenneneinheit bezogene Strahlformung, wodurch zusätzliche Performance- und Robustheitsgewinne erzielt werden können. Die Abstrahlcha rakteristik kann spezifisch für die jeweilige Position der Antenneneinheit optimiert werden. In a further advantageous embodiment according to the first aspect, the antenna unit has an antenna array and occupies the antenna array with high-frequency signals such that the antenna array has a predetermined directional Abstrahlcharak teristik. This allows beam forming related to the antenna unit, which can provide additional performance and robustness gains. The radiation characteristic can be optimized specifically for the respective position of the antenna unit.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt weist die Antenneneinheit zumindest zwei Antennen auf und die Antenneneinheit wählt abhängig von einer Empfangsfeldstärke des jeweils empfangenen Signals an den Antennen eine der zu mindest zwei Antennen aus oder überlagert die empfangenen Signale. Die Antenneneinheit ist somit ausgebildet, einen auf die Antenneneinheit bezogenen Antennen-Diversity-Empfang, zum Beispiel ein Maximum Ratio Combining (MRC) , auszuführen. In a further advantageous embodiment according to the first aspect, the antenna unit has at least two antennas and the antenna unit selects one of the at least two antennas depending on a received field strength of the respectively received signal at the antennas or superimposes the received one Signals. The antenna unit is thus designed to perform an antenna diversity reception related to the antenna unit, for example a maximum ratio combining (MRC).
Vorteilhafterweise ermöglicht dies ergänzend zu der Pa- ket-Diversity, das durch das Mehrfachsenden von Datenpaketen durch die Antenneneinheit und weiteren Antenneneinheiten be reitgestellt wird, zusätzliche Performance- und Robustheits gewinne zu erzielen. Advantageously, in addition to the packet diversity, which is made available by the multicasting of data packets by the antenna unit and further antenna units, this enables additional performance and robustness gains to be achieved.
Die Erfindung zeichnet sich gemäß einem zweiten Aspekt aus durch eine Antenneneinheit, die eine Antenne sowie eine Netzwerk schnittstelle aufweist und ausgebildet ist, das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt oder eine Ausgestaltung des Verfahrens auszuführen. Die Antenneneinheit bildet einen Netzknoten des Antennennetzwerks . The invention is characterized according to a second aspect by an antenna unit having an antenna and a network interface and is adapted to carry out the method according to the first aspect or an embodiment of the method. The antenna unit forms a network node of the antenna network.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem zweiten Aspekt weist die Antenneneinheit ein Antennenmodul auf, das die Netzwerkschnittstelle umfasst. Das Antennenmodul ist elektrisch mit der Antenne gekoppelt und räumlich unmittelbar benachbart zu der Antenne angeordnet. Die weiteren Antenneneinheiten werden vorzugsweise gleich betrieben wie die weiteren Antenneneinheiten des Antennennetzwerks. Vorzugsweise sind die Antennenmodule der Antenneneinheiten des Antennennetzwerks gleich ausgebildet. Alternativ können die Antenneneinheiten unterschiedlich auf gebaut sein, wobei diese jedoch so ausgebildet sind, dass sie sich trotzdem bei der Synchronisierung der zeitlichen Steuerung, der Bearbeitung der Warteschlangen und der Verarbeitung, insbe sondere Protokollverarbeitung, gleich oder näherungsweise gleich verhalten, so dass die Zeitbedingungen für das synchrone oder quasi synchrone Senden eingehalten werden können. Optional können an das Antennennetzwerk optionale Antenneneinheiten angeschlossen sein, die nach Bedarf in das Antennennetzwerk derart eingebunden werden können, dass sie gemeinsam mit den anderen Antenneneinheiten die ersten Sendedatenpakte versenden. Alternativ können die optionalen Antenneneinheiten nur Res sourcen, zum Beispiel eine zentrale Recheneinheit des Anten nennetzwerks mitnutzen. Die Erfindung zeichnet sich gemäß einem dritten Aspekt aus durch ein Antennennetzwerk, das zumindest zwei Antenneneinheiten gemäß dem zweiten Aspekt und eine Recheneinheit umfasst, die aus gebildet ist, die ersten Datenpakete an die Antenneneinheiten zu senden . In an advantageous embodiment according to the second aspect, the antenna unit has an antenna module which comprises the network interface. The antenna module is electrically coupled to the antenna and spatially disposed immediately adjacent to the antenna. The other antenna units are preferably operated the same as the other antenna units of the antenna network. Preferably, the antenna modules of the antenna units of the antenna network are the same. Alternatively, the antenna units can be constructed differently, but they are designed to behave the same or approximately the same for the synchronization of the timing, the processing of the queues and the processing, in particular protocol processing, so that the time conditions for Synchronous or quasi-synchronous transmission can be maintained. Optionally, optional antenna units can be connected to the antenna network, which can be incorporated into the antenna network as required in such a way that they send the first transmission data packets together with the other antenna units. Alternatively, the optional antenna units can only use resources, for example a central processing unit of the antenna network. The invention is characterized according to a third aspect by an antenna network comprising at least two antenna units according to the second aspect and a computing unit, which is configured to send the first data packets to the antenna units.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem dritten Aspekt sind die jeweiligen Antenneneinheiten ferner dazu ausgebildet, synchron oder näherungsweise synchron innerhalb einer zweiten vorgegebenen Toleranzzeitspanne ein zweites Sendedatenpaket über ihre Antenne, das von einer externen Einheit außerhalb des Antennennetzwerks gesendet wurde, zu empfangen, wobei das zweite Sendedatenpaket ein Format gemäß einem ersten Kommunikati onsprotokoll aufweist und Dateninhalte eines zweiten Datenpakets und eine Sendeadresse umfasst. Des Weiteren sind die jeweiligen Antenneneinheiten ausgebildet, synchron oder innerhalb der zweiten vorgegebenen Toleranzzeitspanne das zweite Datenpaket zu rekonstruieren oder ein weiteres Datenpaket, das die Daten inhalte umfasst, zu assemblieren sowie das zweite bezie hungsweise weitere Datenpaket in Verbindung mit der zugehörigen Sendeadresse über die Netzwerkschnittstelle an die Recheneinheit zu senden. Die Recheneinheit ist ausgebildet, abhängig von den empfangenen weiteren beziehungsweise zweiten Datenpaketen fehlerhafte Datenpakete zu erkennen und redundante zweite Datenpakete zu verwerfen und/oder fehlerhafte Datenpakete zu korrigieren . In an advantageous embodiment according to the third aspect, the respective antenna units are further adapted to receive synchronously or approximately synchronously within a second predetermined tolerance period a second transmission data packet via their antenna, which was transmitted by an external unit outside the antenna network, wherein the second transmission data packet has a format according to a first communication protocol and comprises data contents of a second data packet and a transmission address. Furthermore, the respective antenna units are designed to reconstruct the second data packet synchronously or within the second predetermined tolerance period or to assemble a further data packet comprising the data contents and the second or additional data packet in conjunction with the associated transmission address via the network interface to send the arithmetic unit. The arithmetic unit is designed to detect erroneous data packets as a function of the received further or second data packets and to reject redundant second data packets and / or to correct erroneous data packets.
Vorteilhafterweise kann so das Mehrantennensystem, bei dem die einzelnen Antenneneinheiten durch digitale Übertragungsstrecken getrennt sind, trotzdem die Vorteile einer MIMO-Übertragung (Multiple In - Multiple Out) , einer Sendediversity auf Paketebene und Empfangsdiversity auf Paketebene nutzen und gegebenenfalls mit einer Antennendiversity und Signalformung kombinieren. Advantageously, the multi-antenna system, in which the individual antenna units are separated by digital transmission links, nevertheless can take advantage of MIMO (Multiple In-Multiple Out) transmission, packet-level transmit diversity, and packet-level receive diversity, and optionally combine with antenna diversity and signal shaping.
Die Antenneneinheiten können an beliebigen, vorzugsweise op timalen, Stellen positioniert werden in und/oder an einem Fahrzeug. Die Antenneneinheiten können sehr große Abstände aufweisen, ohne dass die Leistungsfähigkeit des Antennen netzwerks reduziert wird. Die Antenneneinheiten können über digitale Standard-Netzwerktechnologien vernetzt werden. Die Anforderungen an das „synchrone" Senden der ersten Sendeda tenpakete können einfach erfüllt werden, da keine phasengenaue Synchronisation erforderlich ist. Die Anforderungen an das „synchrone" Empfangen sind gering. Die Robustheit und Per formance kann im Vergleich zur Nutzung nur einer Antenneneinheit erhöht werden. Eine Abdeckung für das Senden und Empfangen kann erhöht werden. Die Antenneneinheiten können modular aufgebaut werden. Wo nötig, können Anpassungen der einzelnen Module (Antenne, Netzwerkanbindung, Leistungsanpassung, et cetera) vorgenommen werden. Eine Anpassung von Antenneneinheiten an neue Anforderungen kann einfach erfolgen. The antenna units can be positioned at arbitrary, preferably optimal, positions in and / or on a vehicle. The antenna units can be very large distances without the performance of the antenna network is reduced. The antenna units can be networked via standard digital network technologies. The requirements for the "synchronous" transmission of the first transmission packet can be easily met, since no phase-exact synchronization is required.The requirements for "synchronous" reception are low. Robustness and performance can be increased compared to using only one antenna unit. A coverage for sending and receiving can be increased. The antenna units can be modular. Where necessary, adjustments to the individual modules (antenna, network connection, power adaptation, et cetera) can be made. An adaptation of antenna units to new requirements can be done easily.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem dritten Aspekt sind die jeweiligen Antenneneinheiten und die Recheneinheit in einem Fahrzeug angeordnet und die Antenneneinheiten sind ausgebildet, über ihre jeweilige Antennen eine Kommunikations verbindung zu externen Einheiten außerhalb des Fahrzeugs aufzubauen . In an advantageous embodiment according to the third aspect, the respective antenna units and the computing unit are arranged in a vehicle and the antenna units are configured to establish via their respective antennas a communication connection to external units outside the vehicle.
Das Antennennetzwerk kann alternativ auch stationär angeordnet sein und genutzt werden, schwierige örtliche Gegebenheiten zu überbrücken . The antenna network may alternatively be arranged stationary and used to bridge difficult local conditions.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten und zweiten Aspekts gelten hierbei auch für den dritten Aspekt. Advantageous embodiments of the first and second aspects also apply to the third aspect.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Embodiments of the invention are explained below with reference to the schematic drawings.
Es zeigen: Show it:
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines Antennennetzwerks in einem Fahrzeug, Figur 2a, 2b beispielhafte Netzwerktopologien eines Anten nennetzwerks , 1 shows an embodiment of an antenna network in a vehicle, 2a, 2b show exemplary network topologies of an antenna network,
Figur 3a, 3b jeweils ein Blockschaltbild eines Ausführungs beispiels einer Antenneneinheit, 3a, 3b are each a block diagram of an embodiment example of an antenna unit,
Figur 4 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm für ein Programm zum Betreiben der Antenneneinheit, FIG. 4 shows an example flow chart for a program for operating the antenna unit,
Figur 5 eine schematische Darstellung einer Verteilung von ersten Datenpaketen und Figure 5 is a schematic representation of a distribution of first data packets and
Figur 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Antennennetz werks . Figure 6 shows another embodiment of the antenna network plant.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figuren- übergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Elements of the same construction or function are provided with the same reference numbers across the figures.
Figur 1 zeigt beispielhaft ein Antennennetzwerk 1, das in einem Fahrzeug 9 angeordnet ist. Das Antennennetzwerk 1 umfasst zumindest zwei Antenneneinheiten 3 und eine Recheneinheit 11. Die Recheneinheit 11 umfasst beispielsweise ein Steuergerät des Fahrzeugs 9. In dem gezeigten Beispiel sind die Antenneneinheiten 3 jeweils vorne und hinten am Fahrzeug 9 angeordnet. FIG. 1 shows by way of example an antenna network 1 which is arranged in a vehicle 9. The antenna network 1 comprises at least two antenna units 3 and a computing unit 11. The computing unit 11 comprises, for example, a control unit of the vehicle 9. In the example shown, the antenna units 3 are respectively arranged at the front and rear of the vehicle 9.
Das Antennennetzwerk 1 weist eine geeignete Netzwerktopologie auf, beispielsweise eine Sterntopologie oder Bustopologie . Figur 2a zeigt beispielhaft ein Antennennetzwerk 1 mit einer The antenna network 1 has a suitable network topology, for example a star topology or bus topology. FIG. 2a shows by way of example an antenna network 1 with a
Sterntopologie. Figur 2b zeigt beispielhaft ein Antennennetzwerk 1 mit einer Bustopologie . Alternativ sind auch andere Netz werktopologien möglich, beispielsweise eine Ringtopologie oder eine gemischte Topologie. Die Antenneneinheiten 3 und die Recheneinheit bilden sogenannte Konten des Antennennetzwerks 1. Star topology. FIG. 2b shows by way of example an antenna network 1 with a bus topology. Alternatively, other network topologies are possible, such as a ring topology or a mixed topology. The antenna units 3 and the arithmetic unit form so-called accounts of the antenna network 1.
Eine Datenübertragung innerhalb des Antennennetzwerks 1 basiert beispielsweise auf einem Ethernet-Protokoll oder auf der BroadR-Reach-Technologie . Die BroadR-Reach-Technologie ist ein Ethernet-Physical-Layer-Standard für Anwendungen im Automo- bilbereich, die eine Internetverbindung oder eine andere Kommunikationsanbindung erfordern. Alternativ kann ein Uni versal Serial Bus-Protokoll (USB-Protokoll ) oder ein anderes Netzwerkprotokoll genutzt werden. A data transmission within the antenna network 1 is based for example on an Ethernet protocol or on the BroadR-Reach technology. BroadR-Reach technology is an Ethernet physical layer standard for automotive applications. range that require an Internet connection or other communication connection. Alternatively, a universal serial bus protocol (USB protocol) or another network protocol can be used.
Das Antennennetzwerk 1 weist insbesondere eine ausreichende Bandbreite auf und/oder ist ausgebildet, eine vorgegebene Latenzzeit einzuhalten. The antenna network 1 in particular has a sufficient bandwidth and / or is designed to comply with a predetermined latency.
Die Übertragung der Daten innerhalb des Antennennetzwerks 1 erfolgt vorzugsweise leitungsgebunden. Alternativ kann die Übertragung der Daten zwischen allen oder einzelnen Knoten drahtlos erfolgen. The transmission of the data within the antenna network 1 is preferably conducted. Alternatively, the transmission of data between all or individual nodes may be wireless.
Die Figuren 3a und 3b zeigen beispielhaft jeweils ein Block schaltbild der Antenneneinheit 3. FIGS. 3 a and 3 b each show, for example, a block diagram of the antenna unit 3.
Die Antenneneinheit 3 umfasst eine Antenne 5 und ein Anten nenmodul 7. Die Antenneneinheit 3 ist vorzugsweise als inte grierte Einheit ausgebildet, bei der die Antenne 5 und das Antennenmodul 7 räumlich benachbart, insbesondere unmittelbar räumlich benachbart, angeordnet sind. Die Antenne 5 und das Antennenmodul 7 sind elektrisch gekoppelt. The antenna unit 3 comprises an antenna 5 and an antenna module 7. The antenna unit 3 is preferably designed as an inte grated unit, in which the antenna 5 and the antenna module 7 spatially adjacent, in particular immediately adjacent to each other, are arranged. The antenna 5 and the antenna module 7 are electrically coupled.
Figur 3b zeigt ein detaillierteres Bockschaltbild. Das FIG. 3b shows a more detailed block diagram. The
Antennenmodul 7 umfasst eine Endstufe 21, eine Basisbandver arbeitungseinheit 19 sowie eine Verarbeitungseinheit 17 zur Verarbeitung von Daten gemäß einer oder mehrerer Protokoll schichten von zumindest zwei Kommunikationsprotokollen und eine Netzwerkschnittstelle 4. Antenna module 7 comprises an output stage 21, a base band processing unit 19 and a processing unit 17 for processing data according to one or more protocol layers of at least two communication protocols and a network interface 4.
Die Endstufe 21 weist beispielsweise eine analoge Hochfre quenzendstufe und eine Zwischenfrequenzstufe auf. Die Ba sisbandverarbeitungseinheit 19 umfasst zum Beispiel einen Kodierer und/oder Dekodierer. Alternativ kann die Endstufe 21 ohne Zwischenfrequenzstufe ausgebildet sein, so dass Basis bandsignale direkt in Hochfrequenzsignale umgesetzt werden und/oder Hochfrequenzsignale direkt in Basisbandsignale um gesetzt werden. The output stage 21 has, for example, an analog Hochfre frequency amplifier and an intermediate frequency stage. The base processing unit 19 includes, for example, an encoder and / or decoder. Alternatively, the output stage 21 may be formed without intermediate frequency stage, so that base band signals are converted directly into high-frequency signals and / or high frequency signals are converted directly into baseband signals.
Die Verarbeitungseinheit 17 ist beispielsweise ausgebildet, erste Datenpakete von der Recheneinheit 11 zu empfangen, die gemäß einem ersten Kommunikationsprotokoll von der Recheneinheit 11 gesendet werden. Bei dem ersten Kommunikationsprotokoll kann es sich beispielweise um ein Ethernetprotokoll oder einem davon abgeleiteten Protokoll handeln. Ferner ist die Verarbei tungseinheit ausgebildet, erste Sendedatenpakete gemäß einem zweiten Kommunikationsprotokoll bereitzustellen, die die Da teninhalte der ersten Datenpakete umfassen. Das zweite Kom munikationsprotokoll ist beispielsweise geeignet für eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation . Das zweite Kommunikati onsprotokoll ist beispielsweise ein Kommunikationsprotokoll gemäß des IEEE 802.1 lp-Standards oder alternativ des IEEE802.il Wifi-Standards, Long-Term-Evolution-Standards oder The processing unit 17 is designed, for example, to receive first data packets from the arithmetic unit 11 which are sent by the arithmetic unit 11 in accordance with a first communication protocol. The first communication protocol may be, for example, an Ethernet protocol or a protocol derived therefrom. Furthermore, the processing unit is configured to provide first transmission data packets according to a second communication protocol, which comprise the data contents of the first data packets. The second communication protocol is suitable, for example, for vehicle-to-vehicle communication. The second communication protocol is for example a communication protocol according to the IEEE 802.1 lp standard or alternatively the IEEE802.il Wifi standard, long-term evolution standards or
5G-Standards . In einem Empfangsbetrieb erfolgt die Umsetzung analog . 5G standards. In a reception mode, the conversion takes place analogously.
Die Antenneneinheiten 3 sind somit zur Paketbearbeitung oberhalb einer Bitübertragungsschicht ausgebildet. The antenna units 3 are thus designed for packet processing above a physical layer.
Die Antenne 5 ist zum Beispiel ausgebildet, Signale in einem vorgegebenen Frequenzbereich von 5, 9 GHZ zu senden und zu empfangen . The antenna 5 is designed, for example, to transmit and receive signals in a predetermined frequency range of 5.9 GHz.
Die Antenneneinheiten beispielsweise in einem USB-Modul The antenna units, for example, in a USB module
(Universal Serial Bus) integriert sein oder als USB-Modul ausgebildet sein. (Universal Serial Bus) be integrated or designed as a USB module.
Figur 4 zeigt ein beispielhaftes Ablaufdiagramm für ein Programm zum Betreiben einer der Antenneneinheiten 3. FIG. 4 shows an example flow chart for a program for operating one of the antenna units 3.
Den Antenneneinheiten 3 des Antennennetzwerks 1 sind jeweils die gleichen Netzwerkadressen zugeordnet. Dies ermöglicht, dass die Antenneneinheiten 3 Datenpakete mit einer gleichen Adresse versenden können und ein Empfänger diese Datenpakete als ein Datenpaket erkennen kann. Auch wenn die Datenpakete einen zeitlichen Versatz aufweisen, kann der Empfänger dies quasi als „Mehrwegeempfang" interpretieren und die Empfangssignale entsprechend auswerten. The antenna units 3 of the antenna network 1 are each assigned the same network addresses. This allows the antenna units 3 to send data packets having a same address and a receiver to send these data packets as one Can recognize data packet. Even if the data packets have a time offset, the receiver can interpret this quasi as "multipath reception" and evaluate the received signals accordingly.
Das Programm wird in einem Schritt S1 gestartet, sobald ein erstes Datenpaket, das von der Recheneinheit 11 gesendet wird, an der Netzwerkschnittstelle 4 der Antenneneinheit 3 anliegt. Das erste Datenpaket ist ein Datenpaket, das an die Antenneneinheit 3 und zumindest an eine der weiteren Antenneneinheiten 3 des An tennennetzwerks 1 mit gleichem Dateninhalt gesendet wird. The program is started in a step S1 as soon as a first data packet, which is sent by the arithmetic unit 11, is applied to the network interface 4 of the antenna unit 3. The first data packet is a data packet which is sent to the antenna unit 3 and at least one of the further antenna units 3 of the antenna network 1 with the same data content.
Vorzugsweise weisen die ersten Datenpakete, die an die diversen Antenneneinheiten 3 gesendet werden, das gleiche Datenformat auf . Preferably, the first data packets sent to the various antenna units 3 have the same data format.
In einem Schritt S3 wird das erste Datenpaket eingelesen. In a step S3, the first data packet is read.
In einem Schritt S5 wird ein erstes Sendedatenpaket, das die Dateninhalte des ersten Datenpakets und die zugeordnete In a step S5, a first transmission data packet containing the data contents of the first data packet and the associated data packet
Netzwerkadresse umfasst, auf Basis eines vorgegebenen Kommu nikationsprotokolls für die Übertragung über die Antenne 5 bereitgestellt . Network address provided on the basis of a given communication protocol for communication via the antenna 5.
In einem Schritt S7 wird das erste Sendedatenpaket in einer Warteschlange 15 zwischengespeichert. In a step S7, the first transmission data packet is buffered in a queue 15.
Die Warteschlange 15 umfasst beispielweise ein Speicherregister und die zweiten Sendedatenpakete werden in einer vorgegebenen Reihenfolge in der Warteschlange 15 gespeichert und die ersten Sendedatenpakete werden aus der Warteschlange 15 zum Senden der Sendedatenpakete ausgelesen. The queue 15 comprises, for example, a memory register and the second transmission data packets are stored in a predetermined order in the queue 15 and the first transmission data packets are read from the queue 15 for transmission of the transmission data packets.
Alternativ zu den ersten Sendedatenpaketen können auch die ersten Datenpakete in der Warteschlange 15 zwischengespeichert werden. Das Senden der ersten Datenpakete und Zwischenspeichern der ersten Datenpakete ist in Figur 5 veranschaulicht. Alternativ ist möglich, dass zunächst eine teilweise Verar beitung der ersten Datenpakete oder ersten Sendedatenpakete, dann die Speicherung in der Warteschlange für die zeitliche Synchronisierung und abschließend die weitere Verarbeitung der ersten Datenpakete beziehungsweise der Sendedatenpakete er folgt . As an alternative to the first transmission data packets, the first data packets in the queue 15 can also be buffered. The transmission of the first data packets and buffering of the first data packets is illustrated in FIG. Alternatively, it is possible that initially a partial processing of the first data packets or first transmission data packets, then the storage in the queue for the temporal synchronization and finally the further processing of the first data packets or the transmission data packets he follows.
In einem Schritt S9 (Figur 4) wird auf Basis einer vorgegebenen Medien-Zugriffs-Prozedur des vorgegebenen Kommunikationspro tokolls geprüft, ob ein Übertragungsmedium, das für das Senden des ersten Sendedatenpakets vorgesehen ist, belegt ist. In a step S9 (FIG. 4), it is checked on the basis of a predetermined media access procedure of the predetermined communication protocol whether a transmission medium intended for the transmission of the first transmission data packet is occupied.
Falls das Übertragungsmedium nicht belegt ist, wird in einem Schritt Sil das erste Sendedatenpaket aus der Warteschlange 15 ausgelesen und für die analoge Übertragung über die Antenne 5 bereitgestellt. Anschließend wird das Programm in einem Schritt S13 fortgesetzt. In dem Schritt S13 wird eine Synchronisati onsinformation für das erste Datenpaket an die weiteren An tenneneinheiten 3, an die das erste Datenpaket ebenfalls gesendet wurde, gesendet. Anschließend wird das Programm in einem Schritt S21 beendet. If the transmission medium is not busy, in a step Sil, the first transmission data packet is read from the queue 15 and provided for the analog transmission via the antenna 5. Subsequently, the program is continued in a step S13. In step S13, synchronization information for the first data packet is sent to the other antenna units 3 to which the first data packet has also been sent. Subsequently, the program is ended in a step S21.
Falls das Übertragungsmedium belegt ist, wird das Programm in einem Schritt S15 fortgesetzt. In dem Schritt S15 wird geprüft, ob eine Synchronisationsinformation für das erste Datenpaket von einer weiteren Antenneneinheit 3 des Antennensystems empfangen wurde . If the transmission medium is busy, the program is continued in a step S15. In step S15, it is checked whether synchronization information for the first data packet has been received from another antenna unit 3 of the antenna system.
Falls die Synchronisationsinformation innerhalb einer vorge gebenen Zeitspanne empfangen wurde, wird in einem Schritt S17 das erste Sendedatenpaket aus der Warteschlange 15 gelöscht und anschließend wird das Programm in einem Schritt S21 beendet. If the synchronization information has been received within a predetermined period of time, the first transmission data packet is deleted from the queue 15 in a step S17, and then the program is ended in a step S21.
Falls die Synchronisationsinformation nicht innerhalb der vorgegebenen Zeitspanne empfangen wurde, wird das Programm in dem Schritt S9 fortgesetzt. Das Programm wird beispielsweise für jedes der empfangenen ersten Datenpakete ausgeführt. If the synchronization information has not been received within the predetermined period of time, the program proceeds to step S9. The program is executed, for example, for each of the received first data packets.
Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Antennen netzwerks 1. Das Antennennetzwerk 1 weist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel zumindest eine Antenneneinheit 3 auf, die mehr als eine Antenne 5 aufweist, beispielsweise zwei Antennen, und das Antennenmodul 7 zu einer räumlichen Empfangsdiversität und/oder zu einer Sendediversität ausgebildet ist. Die analoge Endstufe des Antennenmoduls nutzt somit mehrere Antennen für das Empfangen beziehungsweise Senden von Signalen. Aufgrund eines Empfangs beziehungsweise Sendens der Signale über räumlich versetzte Antennen der Endstufe können störende Interferenzen reduziert werden. Figure 6 shows another embodiment of the antenna network 1. The antenna network 1 has in the embodiment shown at least one antenna unit 3, which has more than one antenna 5, for example, two antennas, and the antenna module 7 to a spatial reception diversity and / or to a Transmitting diversity is formed. The analog output stage of the antenna module thus uses several antennas for receiving or transmitting signals. Due to a reception or transmission of the signals via spatially offset antennas of the output stage disturbing interference can be reduced.
Durch Kombination dieser Antennendiversität und der Paket- diversität für das Senden beziehungsweise Empfangen kann eine höhere Zuverlässigkeit der Kommunikationsverbindung zwischen dem Antennennetzwerk 1 und einem externen Kommunikationspartner außerhalb des Antennennetzwerks 1 erzielt werden. By combining this antenna diversity and the packet diversity for the transmission or reception, a higher reliability of the communication connection between the antenna network 1 and an external communication partner outside the antenna network 1 can be achieved.
Alternativ oder zusätzlich ist beispielsweise zumindest eine der Antenneneinheiten 3 ausgebildet, eine direktionale Abstrahl charakteristik nachzubilden oder anders ausgedrückt, eine Antennenstrahlformung, im Englischen Beamforming, auszuführen. Die zumindest eine Antenneneinheit 3 weist beispielweise ein Antennen-Array auf und das Antennenmodul 7 ist ausgebildet, die jeweiligen Antennen des Antennen-Arrays so mit Hochfrequenz signalen zu belegen, dass diese eine vorgegebene direktionale AbstrahlCharakteristik aufweisen . Alternatively or additionally, for example, at least one of the antenna units 3 is designed to emulate a directional emission characteristic or, in other words, to perform antenna beam shaping, in English beamforming. The at least one antenna unit 3 has, for example, an antenna array, and the antenna module 7 is designed to signal the respective antennas of the antenna array with high-frequency signals such that they have a predetermined directional emission characteristic.
Beim Beamforming werden mehrere dicht beieinander angebrachte direktionale Antennen so mit HF-Signalen belegt, dass die Antennen-Arrays eine direktionale Abstrahlcharakteristik nachbilden. Die Abstrahlcharakteristik der Array-Antennen kann nach mathematischen Algorithmen geändert werden und zwar durch Änderung der Signalpegel und -phasenlagen . Die beiden Parameter ermöglichen eine komplexe Gewichtung der Abstrahlform. Beim Senden ermöglicht das Beamforming, das Funksignal durch die Verwendung mehrerer Antennen zu formen und damit gezielt auf einen Empfänger auszurichten. Sehr hohe Datenraten und opti mierte Reichweiten bei geringsten Störungen sind die Folge. During beamforming, several directional antennas mounted close to each other are covered with RF signals in such a way that the antenna arrays emulate a directional radiation characteristic. The radiation characteristics of the array antennas can be changed by mathematical algorithms by changing the signal levels and phase positions. The two parameters allow a complex weighting of the emission form. When transmitting, beamforming allows you to shape the radio signal by using multiple antennas and thus targeting a receiver. Very high data rates and optimized ranges with the least interference are the result.
Wird ein solches Antennen-Array als Empfangsantenne geschaltet, kann sie so geformt werden, dass das empfangene Signal verstärkt und Interferenzen unterdrückt werden. If such an antenna array is switched as a receiving antenna, it can be shaped so that the received signal is amplified and interference is suppressed.
Alternativ oder zusätzlich ist beispielsweise zumindest eine Antenneneinheit 3 ausgebildet, eine Sendeleistung an eine jeweilige Position des externen Kommunikationspartners, bei spielsweise ein anderes Kraftfahrzeug außerhalb des Anten nennetzwerks 1, anzupassen, um diesen externen Kommunikati onspartner zielgerichtet besser zu erreichen, ohne eine gesamt zulässige emittierte Sendeleistung zu überschreiten. Bei einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation teilt das jeweilige Fahrzeug den anderen Fahrzeugen seine Position mit. Alternatively or additionally, for example, at least one antenna unit 3 is configured to adapt a transmission power to a respective position of the external communication partner, for example another motor vehicle outside the antenna network 1, in order to better achieve this external communication partner, without a total permissible emitted transmission power To exceed. In vehicle-to-vehicle communication, the particular vehicle communicates its position with the other vehicles.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von The invention is not limited by the description based on the embodiments of these. Rather, the invention includes every new feature as well as any combination of
Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist. Characteristics, which in particular includes any combination of features in the claims, even if this feature or this combination is not explicitly stated in the patent claims or embodiments.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Betreiben einer Antenneneinheit (3) eines Antennennetzwerks (1), wobei das Antennennetzwerk (1) die Antenneneinheit (3) und eine oder mehrere weitere An tenneneinheiten (3) aufweist, denen eine gleiche Netz werkadresse zugeordnet ist, die Antenneneinheit (3) zu mindest eine Antenne (5) und eine Netzwerkschnittstelle (4) aufweist, und das Verfahren folgende Schritte umfasst:1. A method for operating an antenna unit (3) of an antenna network (1), wherein the antenna network (1) the antenna unit (3) and one or more further An antenna units (3), which is assigned a same network address, the antenna unit ( 3) comprises at least one antenna (5) and a network interface (4), and the method comprises the following steps:
- Empfang eines ersten Datenpakets über die Netzwerk schnittstelle (4) der Antenneneinheit (3), wobei das erste Datenpaket ein Datenpaket ist, das an die Antenneneinheit (3) und zumindest an eine der weiteren Antenneneinheiten (3) des Antennennetzwerks (1) mit gleichem Dateninhalt gesendet wird, - Receiving a first data packet via the network interface (4) of the antenna unit (3), wherein the first data packet is a data packet to the antenna unit (3) and at least one of the further antenna units (3) of the antenna network (1) with the same Data content is sent,
- Bereitstellen eines ersten Sendedatenpakets, das die Dateninhalte des ersten Datenpakets und die zugeordnete Netzwerkadresse umfasst, auf Basis eines vorgegebenen Kommunikationsprotokolls ,  Providing a first transmission data packet comprising the data contents of the first data packet and the assigned network address, based on a predetermined communication protocol,
- Senden des ersten Sendedatenpakets über die Antenne (5) der Antenneneinheit (3) .  - Sending the first transmission data packet via the antenna (5) of the antenna unit (3).
2. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend 2. The method of claim 1, comprising
a) Zwischenspeichern des ersten Datenpakets oder des ersten Sendedatenpakets in einer Warteschlange (15),  a) buffering the first data packet or the first transmission data packet in a queue (15),
b) Prüfen auf Basis einer vorgegebenen Medien- b) checking on the basis of a given media
Zugriffs-Prozedur des vorgegebenen Kommunikationsproto kolls, ob ein Übertragungsmedium, das für das Senden des ersten Sendedatenpakets vorgesehen ist, belegt ist, cl) falls das Übertragungsmedium nicht belegt ist, Senden des ersten Sendedatenpakets über die Antenne (5) der Antenneneinheit (3) und Senden einer Synchronisati onsinformation für das erste Datenpaket an die weiteren Antenneneinheiten (3) , an die das erste Datenpaket ebenfalls gesendet wurde, Access procedure of the given communication protocol, whether a transmission medium, which is provided for the transmission of the first transmission data packet is occupied, c1) if the transmission medium is not busy, transmitting the first transmission data packet via the antenna (5) of the antenna unit (3) and Sending a Synchronisati onsinformation for the first data packet to the other antenna units (3) to which the first data packet was also sent,
c2) falls das Übertragungsmedium belegt ist , prüfen, obeine Synchronisationsinformation für das erste Datenpaket von einer weiteren Antenneneinheit (3) des Antennensystems empfangen wurde, c2) check, if the transmission medium is busy, obeine synchronization information for the first data packet of another antenna unit (3) of the antenna system has been received,
-- falls die Synchronisationsinformation innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne empfangen wurde, Löschen des ersten Datenpakets beziehungsweise das erste Sendedatenpaket aus der Warteschlange (15),  if the synchronization information was received within a predetermined period of time, deleting the first data packet or the first transmission data packet from the queue (15),
-- falls die Synchronisationsinformation nicht innerhalb der vorgegebenen Zeitspanne empfangen wurde, erneutes Ausführen der Schritte b) und cl) beziehungsweise c2) .  if the synchronization information has not been received within the predetermined period of time, re-executing steps b) and cl) or c2).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, 3. The method according to claim 1 or 2,
bei dem die ersten Datenpakete, die mit gleichem Dateninhalt jeweils an die Antenneneinheiten (3) des Antennennetzwerks (1) gesendet werden, das gleiche Datenformat aufweisen.  in which the first data packets, which are sent with the same data content to the antenna units (3) of the antenna network (1), have the same data format.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, 4. The method according to any one of the preceding claims,
bei dem die von der Antenneneinheit (3) empfangenen ersten Datenpakete oder die daraus ermittelten ersten Sendedaten pakete in einer vorgegebenen Reihenfolge in der Warte schlange (15) gespeichert werden und die ersten Datenpakete beziehungsweise ersten Sendedatenpakete sequentiell aus der Warteschlange (15) zum Senden der Sendedatenpakete ausgelesen werden.  in which the first data packets received from the antenna unit (3) or the first transmission data determined therefrom are stored in a predetermined order in the queue (15) and the first data packets or first transmission packets sequentially from the queue (15) for transmitting the transmission data packets be read out.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, 5. The method according to any one of claims 2 to 4,
bei dem die vorgegebene Zeitspanne für die jeweils von der Antenneneinheit (3) empfangenen ersten Datenpakete va riiert .  in which the predetermined period of time for each of the first data packets received by the antenna unit (3) va riiert.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, 6. The method according to any one of the preceding claims,
bei dem das Senden des jeweiligen ersten Sendedatenpakets synchron oder näherungsweise synchron, innerhalb einer vorgegebenen Toleranzzeitspanne, zu einem Senden von einem oder mehreren korrespondierenden ersten Sendedatenpaketen erfolgt, die jeweils die gleichen Dateninhalte und die gleiche Netzwerkadresse aufweisen wie das erste Sende datenpaket, und die von den weiteren Antenneneinheiten (3) , die das zur Übertragung des korrespondierenden ersten Sendepakets vorgesehene Übertragungsmedium als frei er kannt haben, gesendet werden. wherein the transmission of the respective first transmission data packet synchronously or approximately synchronously, within a predetermined tolerance period, to a transmission of one or more corresponding first transmission data packets, each having the same data contents and the same network address as the first transmission data packet, and that of the further antenna units (3), which for transmitting the corresponding first Send packets provided transmission medium as free he knew to be sent.
7. Verfahren nach Anspruch einem der Ansprüche 2 bis 6, 7. The method according to claim one of claims 2 to 6,
bei dem die vorgegebene Zeitspanne für das jeweilige erste Datenpaket für alle Antenneneinheiten (3) gleich vorgegeben wird .  in which the predetermined period of time for the respective first data packet is the same for all antenna units (3).
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, 8. The method according to any one of the preceding claims,
bei dem die Antenneneinheit (3) in Verbindung mit dem ersten Datenpaket eine bereitgestellte Zeitinformation empfängt, die direkt oder indirekt vorgibt, zu welchem Zeitpunkt das erste Datenpaket vorgesehen ist, von der Antenneneinheit (3) gesendet zu werden.  in which the antenna unit (3), in conjunction with the first data packet, receives a provided time information which directly or indirectly specifies at which point in time the first data packet is intended to be transmitted by the antenna unit (3).
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, 9. The method according to any one of claims 2 to 8,
bei dem dem ersten Datenpaket, das an die Antenneneinheit (3) und die weiteren Antenneneinheiten (3) gesendet wird, ein Identifikator zugeordnet ist zur Unterscheidung von weiteren ersten Datenpaketen, die früher oder später an die Antenneneinheit (3) und die weiteren Antenneneinheiten (3) gesendet werden und die Synchronisationsinformation eine Information umfasst, die repräsentativ ist für den  in which an identifier is assigned to the first data packet which is sent to the antenna unit (3) and the further antenna units (3) in order to distinguish further first data packets which sooner or later are transmitted to the antenna unit (3) and the further antenna units (3 ) and the synchronization information comprises information representative of the
Identifikator eines bestimmten ersten Datenpakets.  Identifier of a specific first data packet.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, 10. The method according to any one of the preceding claims,
bei dem die Antenneneinheit (3) abhängig von einer be- reitgestellten Positionsinformation, die repräsentativ ist für eine Position einer externen Einheit außerhalb des Antennennetzwerks (1), ihre Sendeleistung anpasst.  in which the antenna unit (3) adapts its transmission power depending on a provisioned position information that is representative of a position of an external unit outside the antenna network (1).
11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Antenneneinheit (3) ein Antennen-Array aufweist und das Antennen-Array so mit Hochfrequenzsignalen belegt wird, dass das Antennen-Array eine vorgegebene direktionale Abstrahlcharakteristik aufweist. 11. The method according to any one of the preceding claims, wherein the antenna unit (3) comprises an antenna array and the antenna array is so occupied with high-frequency signals that the antenna array has a predetermined directional emission characteristic.
12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Antenneneinheit (3) zumindest zwei Antennen aufweist und die Antenneneinheit (3) abhängig von einer Empfangsfeldstärke der jeweils empfangenen Signale an den Antennen eine Antenne (5) auswählt oder die empfangenen Signale überlagert. 12. The method according to any one of the preceding claims, in which the antenna unit (3) has at least two antennas and the antenna unit (3) selects an antenna (5) or superimposes the received signals on the antennas depending on a received field strength of the respective received signals.
13. Antenneneinheit (3), die eine Antenne (5) sowie eine 13 antenna unit (3) having an antenna (5) and a
Netzwerkschnittstelle (4) aufweist und ausgebildet ist, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 auszuführen.  Network interface (4) and is adapted to carry out a method according to one of claims 1 to 12.
14. Antenneneinheit (3) nach Anspruch 13, 14. Antenna unit (3) according to claim 13,
wobei die Antenneneinheit ein Antennenmodul (7) aufweist, das die Netzwerkschnittstelle (4) umfasst, und das An tennenmodul (7) elektrisch mit der Antenne (5) gekoppelt und räumlich unmittelbar benachbart zu der Antenne (5) an geordnet ist.  wherein the antenna unit comprises an antenna module (7) comprising the network interface (4), and the antenna module (7) is electrically coupled to the antenna (5) and spatially disposed immediately adjacent to the antenna (5).
15. Antennennetzwerk (1), 15. antenna network (1),
aufweisend zumindest zwei Antenneneinheiten (3) gemäß einem der Ansprüche 13 und 14 sowie eine Recheneinheit (11), die ausgebildet ist, die ersten Datenpakete an die Anten neneinheiten (3) zu senden.  comprising at least two antenna units (3) according to one of claims 13 and 14 and a computing unit (11) which is designed to transmit the first data packets to the antenna units (3).
16. Antennennetzwerk (1) gemäß Anspruch 15, 16. Antenna network (1) according to claim 15,
bei dem die jeweiligen Antenneneinheiten (3) ferner dazu ausgebildet sind, synchron oder näherungsweise synchron, innerhalb einer zweiten vorgegebenen Toleranzzeitspanne, in which the respective antenna units (3) are further adapted to be synchronous or approximately synchronous within a second predetermined tolerance period,
- ein zweites Sendedatenpaket über ihre Antenne (5) , das von einer externen Einheit außerhalb des Antennennetzwerks (1) gesendet wurde, zu empfangen, wobei das zweite Sendeda tenpaket ein Format gemäß einem ersten Kommunikations protokoll aufweist und Dateninhalte eines zweiten Da tenpakets und eine Sendeadresse umfasst, - Receive a second transmission data packet via its antenna (5), which was sent by an external unit outside the antenna network (1), wherein the second Sendeda tenpaket a format according to a first communication protocol and data contents of a second data packet and a Send address includes,
- das zweite Datenpaket zu rekonstruieren oder ein weiteres Datenpaket, das die Dateninhalte des zweiten Datenpakets aufweist, zu assemblieren,  to reconstruct the second data packet or to assemble another data packet having the data contents of the second data packet,
- das zweite Datenpaket beziehungsweise das weitere Da tenpaket in Verbindung mit der zugehörigen Sendeadresse über die Netzwerkschnittstelle (4) an die Recheneinheit (11) zu senden und - The second data packet or the further data packet in conjunction with the associated send address via the network interface (4) to the arithmetic unit (11) to send and
bei dem die Recheneinheit (11) ausgebildet ist, abhängig von den empfangenen zweiten Datenpaketen fehlerhafte Daten- pakete zu erkennen und redundante zweite Datenpakete zu verwerfen und/oder fehlerhafte Datenpakete zu korrigieren.  in which the arithmetic unit (11) is designed to detect faulty data packets as a function of the received second data packets and to reject redundant second data packets and / or to correct erroneous data packets.
17. Antennennetzwerk (1) nach Anspruch 15 oder 16, 17. Antenna network (1) according to claim 15 or 16,
bei dem die Antenneneinheiten (3) und die Recheneinheit (11) in einem Fahrzeug (9) angeordnet sind und die Antennen einheiten (3) ausgebildet sind, eine Kommunikationsver bindung zu externen Einheiten außerhalb des Fahrzeugs (9) aufzubauen .  in which the antenna units (3) and the arithmetic unit (11) are arranged in a vehicle (9) and the antenna units (3) are designed to establish a communication connection to external units outside the vehicle (9).
PCT/EP2019/060513 2018-04-27 2019-04-24 Method for operating an antenna unit, antenna unit, and antenna network WO2019206995A1 (en)

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