Verfahren und Vorrichtung zur Verbesserung der Signalqualität mindestens eines

Kommunikationsdienstes im Bereich eines Fahrzeugs

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung der Signalqualität mindestens eines Kommunikationsdienstes im Bereich eines Fahrzeugs sowie ein Fahrzeug.

Fahrzeuge, insbesondere PKWs, werden demnächst vermehrt mit Kommunikationssystemen oder -diensten ausgestattet. Eine erste Art von Dienst stellt eine Kommunikationsverbindung zwischen Fahrzeugen beziehungsweise von einem Fahrzeug zu einer Infrastruktur, wie zum Beispiel einer Ampel, her. Derartige Konzepte werden zum Beispiel als Car-to-Car-Systeme, Car-to-lnfrastructure-Systeme oder Car-to-X-Systeme bezeichnet, wobei das X als Platzhalter für beliebige Infrastruktureinrichtungen, andere Fahrzeuge und andere Verkehrsteilnehmer steht. Weitere übliche Bezeichnungen sind Car2C-, Car2X-, C2C- bzw. C2X-Systeme, Vehicle- to-Vehicle-Systeme (V2V), Vehicle-to-lnfrastructure-Systeme (V2I) oder Vehicle-to-X-Systeme (V2X).

Zukünftige V2X-Geräte werden in dem 5,9 GHz Frequenzband aktiv werden. In einem benachbarten 5,8 GHz Frequenzband sind zurzeit Mauterfassungssysteme aktiv. Um den Mautbetrieb nicht zu stören, werden die V2X-Geräte diese Maut-Systeme detektieren müssen und dann werden Abstimmungen vorgenommen werden müssen, um eine gegenseitige Beeinflussung der benachbarten Frequenzbänder zu vermeiden. Um die Präsenz solcher Maut- Systeme zu detektieren, werden nach derzeitigem Stand die V2X-Geräte zusätzliche Hardware einsetzen, um das 5,8 GHz Frequenzband des Mautsystems abzuhören und die dort aktiven Maut-Stationen so detektieren. Diese zusätzliche Hardware ist mit zusätzlichen Kosten verbunden.

Zurzeit werden verschiedene Schutz-Mechanismen eingesetzt, wie zum Beispiel starkes Filtern der beiden Frequenzbänder, 5,8 GHz und 5,9 GHz, um diese abzutrennen. In einer anderen Variante werden die 5,9 GHz V2X-Geräte zusätzlichen Detektoren für das 5,8 GHz Band enthalten, um dort die aktiven Maut-Systeme zu detektieren. Alternativ, können die 5,8 Ghz Maut-Systeme zusätzlich in dem 5,9 Ghz Frequenzband aktiv sein und dort ihre Präsenz ankündigen. DE 10 2009 050 503 A1 offenbart weiterhin eine optische Erkennung von Mautstellen, einer erkennbaren Geometrie der Stellen und des Fahrzeugflusses durch diese Stellen, um in solch einer Situation einen freien Pfad für das Fahrzeug zu definieren.

DE 10 2013 227 144 A1 offenbart eine Anpassung der Antennencharakteristik einer

Infrastruktureinheit an eine detektierte Verkehrstopologie, wie Straßentopologie,

Verkehrsrichtung oder Verkehrsfluss.

Draft ETSI TS 102 792 V0. 1. 8: Intelligent Transport Systems (IST); Mitigation techniques to avoid interference between European CEN Dedicated Short Range Communication (CEN DSRC) equipment and intelligent Transport Systems (ITS) operating in the 5 GHz frequency ränge offenbart ein Verfahren zur Verringerung von Interferenzen zwischen einer

Kurzbereichskommunikation (CEN DSRC) einer Mautinfrastruktur und ITS G5 Teilnehmern. Dies kann kartenbasiert erfolgen, wobei die Position eines ITS G5 Teilnehmers mit auf einer Karten gespeicherten Positionen der Mautinfrastruktur verglichen werden und in Abhängigkeit der ermittelten Entfernung Maßnahmen ergriffen werden.

US 2014/0 094 165 A1 offenbart ein Verfahren zur Verringerung von Interferenzen zwischen zwei benachbarten Kommunikations-Frequenzbändern, wobei eine Aktivität in dem

Frequenzband überwacht wird und entsprechend die Sendeaktivität von Basisstationen angepasst wird.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Koexistenz benachbarter

Kommunikationsdienste zu verbessern.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 , einer Vorrichtung gemäß Anspruch 8, beziehungsweise ein Fahrzeug gemäß Anspruch 10.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Verbesserung der Signalqualität mindestens eines Kommunikationsdienstes eines Fahrzeugs, wobei zwei unterschiedliche

Kommunikationsdienste in benachbarten Frequenzbändern vorgesehen sind und wobei zumindest ein erster Kommunikationsdienst im Fahrzeug implementiert ist, umfasst, dass im Fahrzeug Positionen von ortsfesten Installationen eines zweiten Kommunikationsdienstes hinterlegt werden, dass das Fahrzeug seine Position mit den Positionen von ortsfesten Installationen vergleicht, dass eine Sendecharakteristik des ersten Kommunikationsdienstes in einem definierten Umfeld zu den Positionen von ortsfesten Installationen angepasst wird und dass die Anpassung der Sendecharakteristik durch eine Änderung der Abstrahlcharakteristik einer Sendeeinheit des Fahrzeugs derart erfolgt, dass die Abstrahlung in Richtung der ortsfesten Installation verringert wird.

Die Hinterlegung kann eine direkte Speicherung sein oder das Verfügbarmachen über einen Kommunikationsdienst wie ein Mobilfunknetz oder das Internet. In oder innerhalb eines definierten Umfelds wird dann die Sendecharakteristik des ersten Kommunikationsdienstes beziehungsweise eines Senders des Fahrzeugs, mit dem das Fahrzeug mit dem ersten

Kommunikationsdienst kommuniziert angepasst. Die Anpassung kann auch unmittelbar vor Erreichen des Umfelds vorgenommen werden, so dass das Fahrzeug bei Eintritt in den

Umfeldbereich bereits die geforderte Sendecharakteristik aufweist. Der Begriff im Bereich eines Fahrzeugs umfasst sowohl dass der Kommunikationsdienst im Fahrzeug installiert ist, wie der erste Kommunikationsdienst, als auch dass der Kommunikationsdienst extern zu dem Fahrzeug ist, wie der zweite Kommunikationsdienst. Extern kann verstanden werden als außerhalb des Fahrzeugs oder dass das Fahrzeug nicht an diesem Dienst teilnimmt.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass keine zusätzliche, kostenintensive Hardware eingesetzt werden muss. Es muss lediglich eine Liste, eine Tabelle oder ein anderes Speicherformat vorgesehen und gespeichert werden. Die Speicherung oder Integration in ein Fahrzeug oder dessen Steuergerät kann bei der Produktion und/oder während der

Lebensdauer des Fahrzeugs erfolgen. Die Speicherung der Positionen, der Vergleich der Positionen und/oder die Erzeugung eines Steuerbefehls zur Anpassung der Sendecharakteristik kann in einem oder auch mehreren Steuergeräten durchgeführt werden. So kann die

Beeinflussung der beiden oder auch mehrerer Kommunikationsdienste oder

Kommunikationssystem reduziert oder ausgeschlossen werden, was zu einer Verbesserung der Signalqualität eines oder auch beider Dienste führt. Die Anpassung erfolgt richtungsselektiv, so dass in einer Richtung die Sendeleistung reduziert oder auf Null gesetzt wird, während in anderen Richtungen noch kommuniziert werden kann. Dies kann beispielsweise bei einer Anfahrt auf eine Mautstation dazu führen, dass die Sendeleistung nach vorne reduziert wird, während nach hinten mit anderen Fahrzeugen kommuniziert werden kann. Zur Realisierung können einzelne Abstrahlungskeulen aktiviert, deaktiviert oder verschoben werden. Auch können Verfahren wie beam-shaping oder beam-forming eingesetzt werden.

Der erste Kommunikationsdienst kann eine Fahrzeug zu Fahrzeug Kommunikation und/oder eine Fahrzeug zu Infrastruktur Kommunikation umfassen. Dieser zunehmend wichtige Kommunikationsdienst arbeitet üblicherweise im Frequenzband von 5,9 GHz, das eng benachbarte Frequenzbänder aufweist, so dass das Verfahren besonders hier Vorteile schafft.

Der zweite Kommunikationsdienst kann Bestandteil eines Mautsystems sein. Dieses System arbeitet üblicherweise im Frequenzband von 5,8 GHz, das eng benachbarte Frequenzbänder aufweist, was es für einen Einsatz des Verfahrens prädestiniert. Prinzipiell ist das Verfahren für alle benachbarten Frequenzbänder geeignet.

Die Anpassung der Sendecharakteristik kann durch eine Reduktion der Sendeleistung einer Sendeeinheit des Fahrzeugs erfolgen. Diese Maßnahme ist einfach umzusetzen und funktioniert auch bei einfachen rundstrahlenden Sendern oder Antennen.

Die Sendeleistung kann von 23 dB auf 10 dB reduziert werden. Eine derartige Absenkung verhindert erfolgreich eine Beeinflussung des zweite Kommunikationsdienstes durch den ersten Kommunikationsdienst.

Die Positionen können Angaben zu Breitengrad, Längengrad und Höhe umfassen. Da diese Daten zuverlässig als Standortdaten des Fahrzeugs im Fahrzeug bekannt sind, ist ein einfacher und alle Dimensionen umfassender Vergleich der Fahrzeugposition mit den Positionen der ortsfesten Installationen möglich. Vorzugsweise wird die Sendecharakteristik beziehungsweise Abstrahlcharakteristik der Sendeeinheit des Fahrzeugs anhand dieser Parameter angepasst.

Das definierte Umfeld zu den Positionen von ortsfesten Installationen kann einen Bereich von zehn bis fünfzig Metern, vorzugsweise fünfundzwanzig Metern, umfassen. Das Umfeld ist vorzugsweise konzentrisch um die ortsfesten Installation definiert. Bei der Definition des Umfeld kann die Send- und/oder Empfangscharakteristik der ortsfesten Installation berücksichtigt werden, so dass unregelmäßige Bereiche definiert werden können.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verbesserung der Signalqualität mindestens eines Kommunikationsdienstes eines Fahrzeugs, wobei zwei unterschiedliche

Kommunikationsdienste in benachbarten Frequenzbändern vorgesehen sind und wobei das Fahrzeug eingerichtet ist, zumindest mittels eines ersten Kommunikationsdienstes zu kommunizieren, umfasst, dass im Fahrzeug Positionen von ortsfesten Installationen eines zweiten Kommunikationsdienstes hinterlegt sind, dass das Fahrzeug seine Position mit den Positionen von ortsfesten Installationen vergleicht und dass eine Sendeeinheit des Fahrzeugs eingerichtet ist, in Abhängigkeit von dem Vergleich eine Sendecharakteristik des ersten Kommunikationsdienstes in einem definierten Umfeld zu den Positionen von ortsfesten

Installationen anzupassen. Es gelten die gleichen Vorteile und Modifikationen wie zuvor beschrieben.

Die Vorrichtung kann ein Steuergerät des Fahrzeuges sein. Die Vorrichtung kann in einem oder mehreren bestehenden Steuergeräten integriert sein, was die Implementierung vereinfacht. Vorzugsweise ist die Vorrichtung in einem Steuergerät des ersten Kommunikationsdienstes, zum Beispiel V2X, integriert.

Das erfindungsgemäße Fahrzeug umfasst eine Sendeeinheit, eingerichtet zur Teilnahme an einem ersten Kommunikationsdienst, und eine Vorrichtung wie zuvor beschrieben. Es gelten die gleichen Vorteile und Modifikationen wie zuvor beschrieben.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen

Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung von zwei Kommunikationsdiensten;

Figur 2 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem

Kommunikationsdienst; und

Figur 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahren zur Verbesserung der Signalqualität mindestens eines Kommunikationsdienstes.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Kommunikationsdienstes 10, in diesem Beispiel ein V2X Dienst. Dieser erste Kommunikationsdienst 10 erlaubt somit eine Kommunikation zwischen einem Fahrzeug 12 und einem weiteren Fahrzeug 14 sowie zu hier nicht dargestellter Infrastruktur, wie zum Beispiel Ampeln oder Wechselverkehrszeichen. Zur Teilnahme an dem ersten Kommunikationsdienst 10 enthält jedes Fahrzeug 12, 14 eine Sendeeinheit 16, die auch Bestandteil einer kombinierten Sende- und Empfangseinheit sein kann. Der erste Kommunikationsdienst 10 kann von stehenden und fahrenden Fahrzeugen 12, 14 genutzt werden. Die Teilnehmer des ersten Kommunikationsdienstes 10, hier die beiden Fahrzeuge 12, 14, kommunizieren in einem 5,9 GHz Frequenzband.

In der in Figur 1 dargestellten Verkehrssituation ist ein zweiter Kommunikationsdienst 18 aktiv. Der zweite Kommunikationsdienst 18 ist in diesem Beispiel ein Mautdienst oder Mautsystem, das in einem benachbarten Frequenzband von 5,8 GHz arbeitet. Als Teilnehmer oder

Bestandteile des zweiten Kommunikationsdienstes 18 sind beispielhaft eine Mautstation 20 und ein Fahrzeug 22, zum Beispiel ein LKW, dargestellt.

Da die beiden Kommunikationsdienste 10 und 18 benachbarte Frequenzen verwenden, kann es zu Überlagerungen, Interferenzen oder Störungen und damit zu einer Verschlechterung der Signalqualität kommen, wenn keine geeigneten Gegenmaßnahmen getroffen werden.

Hier werden die Sendeeinheiten 16 von Fahrzeugen 12, die sich in einem definierten Umfeld oder Bereich 24 befinden, angepasst, um eine Störung des zweiten Kommunikationsdienstes 18 zu vermeiden oder zu verringern. Das Umfeld 24 kann zum Beispiel anhand der

Sendeleistung beziehungsweise der Reichweite der Mautstation 20 oder anhand einer

Beeinflussungsrate oder eines Störungsfaktors zwischen den beiden Diensten 10, 18 definiert werden. Hier ist ein um die Mautstation 20 konzentrisch angeordnetes Umfeld 24 dargestellt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist das Umfeld 24 nicht maßstabsgerecht dargestellt. Der Radius des Umfeld 24 beträgt zum Beispiel fünfundzwanzig Meter.

Figur 2 zeigt beispielhaft in detaillierter Darstellung einen Bereich des Fahrzeugs 12 mit der Sendeeinheit 16 und einem Steuergerät 26. Das Steuergerät 26 kann zum Beispiel ein V2X- Steuergerät sein und kommuniziert mit der Sendeeinheit 16.

Das Steuergerät 26 enthält eine Recheneinheit 28 und eine Positionsliste 30, mit Angaben zu geographischen Standorten von Mautstationen 20 und gegebenenfalls weiteren Infrastrukturen des zweiten Kommunikationsdienstes 18. Das Bezugszeichen 30 kann auch einen Speicher bezeichnen, in dem eine Positionsliste 30 oder ähnliche Darstellung abgelegt werden kann.

Die Positionsliste 30 umfasst in diesem Beispiel Angaben zu den Mautstationen 20 in folgendem Format: Stationl : (Latitudel , Longitudel , Altitudel ) bis StationN: (LatitudeN, LongitudeN, AltitudeN). Alternativ kann auf die Höhenangabe verzichtet werden, da oftmals eine zweidimensionale Ausrichtung einfacher und bereits erfolgreich sein kann. Das Fahrzeug 12 umfasst ferner ein Navigationsmodul 32, das ein entsprechendes Steuergerät oder ein Sensor zur Erfassung der aktuellen Position des Fahrzeugs 12, wie zum ein GPS- Sensor, sein kann. Das Navigationsmodul 32 ist mit dem Steuergerät 26 beziehungsweise mit der Recheneinheit 28 verbunden, so dass die aktuelle Position des Fahrzeugs 12 in dem Steuergerät 26 vorhanden beziehungsweise bekannt ist. Das Navigationsmodul 32 kann auch Bestandteil des Steuergerätes 26 sein.

Das Steuergerät 26 steuert auf Basis der vorliegenden Information, das heißt der Position des Fahrzeugs 12 und der Positionen der Mautstationen 20, die Sendeeinheit 12 derart an, dass ihr Abstrahlungsbereich 34 angepasst wird. Dies kann über eine Verringerung der Sendeleistung und/oder eine Änderung der Abstrahlcharakteristik realisiert werden.

Anhand von Figur 3 wird nun das Verfahren beschrieben, das in diesem Beispiel weitestgehend in dem Steuergerät 26 ausgeführt wird.

In einem ersten Schritt 100 wird die Positionsliste 30 in das Steuergerät 26 eingebracht. Dies kann zum Beispiel bei der Herstellung des Steuergeräts 26 geschehen. Alternativ oder zur Einspielung von Aktualisierungen kann die Positionsliste 30 während der Laufzeit des

Fahrzeugs 12, auch mehrmalig, gespeichert oder aktualisiert werden. Statt einer Liste können auch andere Formen wie zum Beispiel eine Matrix oder dergleichen gewählt werden. Wichtig ist, dass die Positionen von ortsfesten Installationen, wie Mautstationen 20, des zweiten Kommunikationsdienstes 18 in dem Steuergerät 26 vorhanden sind. Diese Hinterlegung kann gegebenenfalls auch ohne Speicherung über einen Online-Zugang geschehen.

In einem zweiten Schritt 1 10 wird überprüft, ob das Fahrzeug 12 sich in der Nähe einer Mautstation 20 befindet. Dazu wird die Position des Fahrzeugs 12 mit Positionen von

Mautstationen 20 verglichen. Zu jeder Positionen von Mautstationen 20 ist ein Umfeld 24 definiert. Dieses Umfeld kann für alle Mautstationen 20 identisch sein, oder es ist an die jeweiligen Gegebenheiten angepasst, wobei dabei örtliche Charakteristika der Umgebung und/oder Sende-Empfangseigenschaften der jeweiligen Mautstation 20 berücksichtigt werden.

Es wird nun geprüft, ob das Fahrzeug 12 sich in einem der Umfelde 24 befindet. Ist dies der Fall, wird zu einem dritten Schritt 120 verzweigt. Befindet sich das Fahrzeug 12 außerhalb eines Umfelds wird zurück zu Schritt 1 10 verzweigt, das heißt dass die Sendecharakteristik des ersten Kommunikationsdienstes 10 beziehungsweise der Sendeeinheit 16 nicht verändert oder angepasst wird.

In dem dritten Schritt 120 wird nun die Sendecharakteristik des ersten Kommunikationsdienstes 10 beziehungsweise der Sendeeinheit 16 angepasst. Dies kann über eine Verringerung der Sendeleistung und/oder eine Änderung der Abstrahlcharakteristik realisiert werden. Die Anpassung basiert zumindest auf dem geographischen Eintrag in der Positionsliste 30.

Zusätzlich können weitere Informationen zu der jeweiligen Mautstation 20 vermerkt und berücksichtigt werden. Dies können zum Beispiel elektrische oder funktechnische

Eigenschaften der Mautstation wie zum Beispiel Sendeleistung oder Abstrahlungscharaktenstik sein. Weiterhin können Statusinformationen wie aktiv oder ausgeschaltet oder das

Frequenzband des zweiter Kommunikationsdienstes 18 in der Positionsliste 30 vermerkt beziehungsweise in dem Steuergerät 26 vorhanden sein. Auch kann vorgesehen sein, dass die Art und Weise der Anpassung der Sendecharakteristik derart vorgegeben ist.

Nach der Anpassung beziehungsweise der Erzeugung und Absendung eines entsprechenden Steuerbefehls durch das Steuergerät 26 an die Sendeeinheit 16 wird wieder zurück zu Schritt 1 10 verzweigt. Somit ergibt sich eine Überwachungsschleife, in der dauerhaft geprüft wird, ob der aktuelle Zustand der Sendeeinheit 16, entweder angepasst (Schritt 120) oder unangepasst (N nach Schritt 1 10), mit den Vorgaben für die Mautstationen 20 des zweiten

Kommunikationsdienstes 18 übereinstimmen.

Bezugszeichenliste

erster Kommunikationsdienst

Fahrzeug

Fahrzeug

Sendeeinheit

zweiter Kommunikationsdienst

Mautstation

Fahrzeug

Umfeld

Steuergerät

Recheneinheit

Positionsliste

Navigationsmodul

Abstrahlungsbereich

erster Schritt

zweiter Schritt

dritter Schritt