Beschreibung

Steuergerät zur drahtlosen Kommunikation mit einer peripheren Einheit

Die Erfindung betrifft ein Steuergerät zur drahtlosen Kommu- nikation mit mindestens einer peripheren Einheit .

Insbesondere in Kraftfahrzeugen wird bereits heute eine Vielzahl von Funktionen über Fernsteuerungen ausgelöst oder ge- steuert. üblicherweise wird dafür eine Funkstrecke in lizenz- freien Frequenzbändern für die übertragung vom und zun Kraft- fahrzeug genutzt. Für den Fahrzeugzugang und beispielsweise auch den Motorstart sind dies sogenannte „Remote Keyless Entry" System (kurz: RKE-Systeme) , wie sie zum Beispiel zur Funkzentralverriegelung verwendet werden. RKE-Systeme sind inzwischen die Stsnάardlosung nicht, nur für komfortables Ver- und Entriegeln eines Fahrzeuges, sondern auch für weitere Komfortfunktionen. Dies erfolgt, mittels einer meist in einer Fahrzeugschlussel integrierter. Funksteuerung, die darüber hinaus dazu verwendet wird, dass neben dem Ver- und Entrie- geln der Türen und des Kofferraums auch der Diebstahlschutz sowie die Wegfahrsperre entsprechend aktiviert oder deakti- viert werden. Weitere Funktionen, wie beispielsweise komfor- tables öffnen und Schließen von Kenstern, Sonnendächern, Schiebetürer, oder Heckklappen können ebenso mitintegriert sein. Eine weitere Komfort funktion und Sicherheitsfunktion ist die Aktivierung der Vorfeldbeleuchtung des Fahrzeuges . Für zusätzliche Sicherheit sorgt ein in Schlüssel integrier- ter sogenannter Notfall-Knopf, der auf Druck einen akusti- schen und visuellen Alarm am Fahrzeug auslöst.

Solche RKE Systeme arbeiten dabei je nach Anforderungen mit uni- oder bidirektionaler Kommunikation im Bereich von welt- weit freigegebenen ISM-Frequenzen. Weitere Merkmale sind zum Beispiel eine gesicherte Datenübertragung mit optional erhöh- ter Sicherheit durch ein Challenge-Response-Authentifi- zierungiverfahren (bidirektional) sowie ein niedriger Ener-

gieverbrauch. Zudem lasser, weitergehende Anwendungen eine Personalisierung der Funktionen eines RKE-Systems auf ausge- wählte Personen zu. Die Reichweite solcher RKE Systeme be- trägt üblicherweise bis zu 100 m.

Eine weiteres auf Funkkommunikation basierendes System ist das sp genannte PASE-System. PASE steht dabei für PAsive start and Entry und beschreibt eine schlüsselloses Zugangs- und Startsystem. Bei diesem schlüssellosen Fahrzeugzugange- System muss der Fahrer lediglich einen Identifikationsgeber (ID) mit sich fuhren und erhalt dυrch einfaches Berühren des Türgriffes Zugang zum Fahrzeug. Sobald sich der Fahrer im In- nern des Fahrzeuges befindet, kann der Motor durch Kropfdruck gestartet werden. Vorlässt der Fahrer das Fahrzeug, so ver- riegelt das PASE-System das Fahrzeug entweder automatisch o- der auf Knopfdruck. Der identifikationsausweis des Fahrers ersetzt herkömmliche mechanische oder funkgesteuerte Schlus- sel und soll maximaler; Komfort und einfachste Handhabung für der Fahrer bieten. Auch hier besteht wiederum die Mögl ichkeit der Personalisierung auf ausgewählte Personen und es wird üb-- licherweise eine mehrkanalige bidirektionale Datenübertragung eingesetzt, die ebenfalls drahtlos und verschlüsselt, zum Beisρiel im Bereich vor weltweltt freigegebenen ISM- Frequenzen erfolgt.

Daneben etablieren sich im Bereich von Kraftfahrzeugen heute auch noch Systeme mit weiteren Funktionen wie zum Beispiel die übermittlung von Zustandsinformationen. Solche Systeme wirken im Allgemeinen über größere Reichweiten, üblucherweise mehrere 100 m. Beispiele dafür sind der sogenannte Telestart, d. h. ein Motorstart aus größeren Entfernungen, oder die Fernbedienung einer Standheizung, einer Klima-Automatik und- soweiter. Weitere Beispiele für den Einsatz von Funkstrecken mit größeren Reichweiten als denjenigen bei den beschriebenen

RKE- und PASE-Systeme betreffen aus größerer Entfernung abrufbare Statusinformationen zum Kraftfahrzeug, wie etwa der aktuelle Schließzustand, die aktuelle Innenraumtemperatur und Ergebnisse technischer Systemϋberprüfungen (Technik-Check) .

Auch eine übertragung von Alarmmeldungen ist über eine größere Entfernung wünschenswert.

Alle Funktionen, die eine drahtlose Datenübertragung über größere Entfernungen erfordern, werden auch unter dem Oberbegriff „Long-Range-Anwendungen" zusammengefasst . Ein Ziel für Long-Range-Anwendungen ist es, die Datenübertragung beziehungsweise Kommunikation über Entfernungen von mindestens 600 m zur Verfugung zu stellen. Bereits heute verfugbare An- Ordnungen für Long-Range-Anwendungen sind dabei bisher überwiegend "isolierte" Anordnungen, die aus verschiedenen Gründen eine separate Kontrolleinheit mit entsprechender Identifikation (ID) und ein separates Steuergerat im Kraftfahrzeug haben .

Um den Bedienkomfort für den Benutzer zu verbessern besteht ein hohes Interesse daran, die Funkkommunikation bei RKE, PASE und Long-Range-Anwendungen in nur einem einzigen System zu realisieren. Für den Benutzer bedeutet dies, dass er nur eine peripheren Einheit (z. B. mobiles Bediengerat, Fernbedienung) verwenden und mit sich fuhren muss, mit der er alle gewünschten Funktionen steuern kann. Gleichzeitig ist es im Hinblick auf die Kosten gunstig, dass insbesondere fahrzeug- seitig nur ein einziges Steuergerat verbaut werden muss, das die Steuerung aller genannten Funktionen durchfuhrt.

Wünschenswert ist auch, dass das fahrzeugseitige Steuergerat auch zur Kontrolle und überprüfung des Reifendrucks ausgebildet ist, wobei die periphere Einheit dann ein Reifendrucksen- sor ist. Anordnungen zur Kontrolle des Reifendrucks sind beispielsweise unter den Bezeichnungen „Tire Guard" oder „TPMS (Tire Pressure Monitoring System)" bekannt. Dabei ist Tire Guard ein so genanntes direktes Reifendruckkontrollsystem, bei dem durch Batterien gespeiste, an den Radern angebrachte Sensoren den Reifendruck fortlaufend messen. Die codierte Information über den aktuellen Reifendruck wird dabei als ein Hochfrequenzsignal an einen Empfanger übertragen und die entsprechenden Daten werden von einer speziellen Software in ei-

nem Steuergerat ausgewertet und im Armaturenbrett angezeigt. Dabei arbeiten die an den Radern des Kraftfahrzeugs angebrachten Sensoren ebenfalls in lizenzfreien Frequenzbandern (üblicherweise bei 315 MHz und 433,92 MHz) und damit auch in den von RKE und PASE Anordnungen genutzten Frequenzbereichen.

Eine Integration von Standardanordnungen wie beispielsweise RKE, PASE, Tire Guard beziehungsweise TPMS Anordnungen sowie der Long-Range-Anwendungen in ein System ist aus verschiede- nen Gründen wünschenswert. Aus Sicht des Benutzers bedeutet dies beispielsweise, dass er nur eine z. B. als mobiles Bediengerat ausgestaltete peripheren Einheit mit sich fuhren muss, mit der er alle genannten Funktionen steuern kann. Andererseits ist es zum Beispiel im Hinblick auf die Kosten wünschenswert, fahrzeugseitig nur ein einziges Steuergerat vorzusehen, das die fahrzeugseitige Funkkommunikation und Steuerablaufe zu den genannten Funktionen durchfuhrt.

Jedoch sind dabei unterschiedliche teils gegensatzliche An- forderungen insbesondere an das fahrzeugseitige Steuergerat zu erfüllen. Diese unterschiedlichen Anforderungen betreffen beispielsweise das jeweils verwendete Frequenzband, das Modulationsverfahren, die Datenübertragungsrate, die notwendige Bandbreite, die Empfindlichkeit der Empfangereinheit, die er- forderliche Sendeleistung und die jeweilige Antennencharakteristik für das Senden und Empfangen der entsprechenden Signale.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Steuer- gerat zur drahtlosen Kommunikation mit mindestens einer peripheren Einheit für unterschiedliche Standardanordnungen und/oder Long-Range-Anwendungen anzugeben, bei dem die unterschiedlichen Anforderungen weitgehend erfüllt werden.

Die Aufgabe wird gelost durch ein Steuergerat gemäß Anspruch 1. Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand von Unteranspruchen .

Die Aufgabe wird insbesondere gelost durch ein Steuergerat für ein Kraftfahrzeug zur drahtlosen Kommunikation mit mindestens einer peripheren Einheit mit mindestens einer Empfangereinheit zum Empfang von Funksignalen für Standardanwendungen und mindestens einer Empfangereinheit zum Empfang von Funksignalen für Long-Range-Anwendungen, die von der peripheren Einheit auf unterschiedlichen Frequenzen für die Standardanwendungen und die Long-Range-Anwendungen ausgesendet werden; mit mindestens einer Antenne für jeweils eine oder beide Empfangereinheiten; und mit einer Kontrolleinheit zur Steuerung der beiden Empfangereinheiten sowie zur Auswertung von Signalen von den beiden Empfangereinheiten.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren der Zeichnungen dargestellten Ausfuhrungsbeispiele naher erläutert, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Es zeigt:

Figur 1 eine Tabelle mit üblichen Frequenzbereichen bei Standard- und Long-Range-Anwendungen;

Figur 2 in einem Blockschaltbild ein Ausfuhrungsbeispiel mit exklusiven Antennen;

Figur 3 in einem Blockschaltbild ein Ausfuhrungsbeispiel mit einer wechselseitig oder parallel genutzten, geschalteten, gemeinsamen Antenne;

Figur 4 in einem Blockschaltbild ein Ausfuhrungsbeispiel mit einer geschalteten exklusiven und einer wechselseitig oder parallel genutzten, geschalteten, gemeinsamen Antenne;

Figur 5 in einem Blockschaltbild ein Ausfuhrungsbeispiel mit simultaner Verwendung einer exklusiven und einer damit wechselseitig oder parallel genutzten, schaltbaren, gemeinsamen Antenne;

Figur 6 in einem Blockschaltbild ein Ausfuhrungsbeispiel mit einer Vielzahl von über eine Schaltmatrix zuordenba- ren Antennen;

Figur 7 in einem Blockschaltbild eine beispielhafte Schaltungsanordnung zur Verwendung bei den Ausfuhrungsbeispielen nach den Figuren 2 bis 6;

Figur 8 in einem Blockschaltbild ein Ausfuhrungsbeispiel eines Body Controllers mit erfindungsgemaßer Steuerschaltung; und

Figur 9 in einem Blockschaltbild ein alternatives Ausfuhrungsbeispiel zu dem Body Controller nach Figur 8.

Herkömmliche RKE-, PASE- und TPMS-Anordnungen (Standard) nutzen üblicherweise andere Frequenzbander, als diejenigen, die für Long-Range-Anordnungen eingesetzt werden. In Figur 1 ist eine Tabelle gezeigt, die eine übersicht über die verwendeten Frequenzbereiche für Standardanordnungen (RKE, PASE, TPMS) und für Long-Range-Anordnungen in Abhängigkeit von den geographisch unterschiedlichen Vorgaben dargestellt. Tabelle 1 hat dabei 5 Spalten für die Regionen Europa (EC) , USA (US) , Japan, Korea und China. Jede Spalte umfasst zwei Zeilen mit den jeweils zugehörigen Frequenzbereichen für die Anwendungsbereiche Standard (RKE, PASE, TPMS) und Long Range. Weiterhin sind in Tabelle 1 die jeweils zu den dargestellten Frequenzbandern gehörigen Pegelbereiche der verwendeten Signale dargestellt und dort, wo verfugbar, die Bezeichnung der zugeho- rigen Normen beziehungsweise Vorschriften (zum Beispiel ERC und FCC) angegeben.

Aus Tabelle 1 ist zu ersehen, dass Long-Range-Anwendungen wie oben erwähnt üblicherweise andere Frequenzbander und darüber hinaus auch andere Signalpegel (zulassige Sendeleistung in dBm) verwenden, als dies für Standarddienste der Fall ist. Insbesondere die zulassige Sendeleistung ist bei Long-Range- Anwendungen hoher (und auf Grund der höheren erwünschten

Reichweite auch notwendig) , als dies bei Standardanwendungen (zum Beispiel RKE, PASE, TPMS) der Fall ist. Daher lassen sich die Standardanwendungen auf wünschenswerte Weise technisch auch kostengünstiger realisieren als die beschriebenen Long-Range-Anwendungen .

Betreffend die Modulation der übertragenen Signale zielen Long-Range-Anwendungen auf Schmalbandigkeit ab, wie dies zum Beispiel beim ARIB Standard (ARIB STD-T67) für Japan der Fall ist, oder es werden Spread-Spectrum-Ubertragungsverfahren eingesetzt, wie zum Beispiel in den USA. Die dabei eingesetzten Modulationen umfassen ASK (Amplitude Shift Keying) und FSK (Frequency Shift Keying) bei schmalbandigen Ausfuhrungsformen beziehungsweise Direct Sequence Spread Spectrum (PSK - Phase Shift Keying) oder Frequency Hopping

(FSK, OOK = On/Off Keying) . Demgegenüber beschranken sich typische RKE- und PASE-Anordnungen, Tire Guard oder TPMS auf Amplitude Shift Keying (ASK) und Frequency Shift Keying (FSK) mit großem Hub.

Ein weiterer Unterschied zwischen Standardanwendungen und Long-Range-Anwendungen besteht in der typischerweise verwendeten Datenübertragungsrate. Dabei werden bei Long-Range- Anwendungen niedrige Datenübertragungsraten eingesetzt, um eine möglichst hohe Empfindlichkeit zu erreichen. Die Datenübertragungsrate für Long-Range-Anwendungen liegt beispielsweise bei etwa lkbit/sec. Demgegenüber werden bei Standardanwendungen, wie RKE, PASE und TPMS oder Tire Guard höhere Datenübertragungsraten angewendet, die beispielsweise bei etwa 5 kbit/sec bis 10 kbit/sec liegen.

Weiterhin müssen Long-Range-Anwendungen in einigen Anwendungsfallen kompatibel sein zur Nutzung geringer Kanalbandbreiten für Sende- und Empfangssignal, wie dies gemäß der verfugbaren Frequenzbander und der zugehörigen Normen in einigen Regionen der Fall ist. Diese Kanalbandbreiten betragen dabei typischerweise 12,5 kHz für Korea, 12,5 kHz und 25 kHz für Japan und 25 kHz für Europa, wie aus Tabelle 1 zu ersehen

ist. Weiterhin müssen Long-Range-Anwendungen in einigen Fallen kompatibel sein zu Ubertragungsvorschriften für die Spread-Spectrum-Signalubertragung, wie dies zum Beispiel für die USA zutrifft. In diesem Fall betragt die nutzbare Band- breite typischerweise 600 kHz, wodurch sich ganzlich andere Anforderungen für die Realisierung von Sender-Empfanger- Einheiten und zugehörigen Antennen für Long-Range-Anwendungen ergeben. Im Falle von RKE- und PASE- sowie der Tire-Guard- Anwendungen sind Bandbreiten von 50 kHz bis 300 kHz für die Signalubertragung üblich und stellen daher wiederum anders geartete Anforderungen an die technische Realisierung als bei Long-Range-Anwendungen .

Weitere deutliche Unterschiede zwischen den Anordnungen für herkömmliche Standardanwendungen und denen für Long-Range- Anwendungen bestehen in der geforderten Empfindlichkeit der Empfanger-Einheiten. Die für Long-Range-Anwendungen geforderte Empfindlichkeit liegt dabei im Bereich von kleiner -115 dBm, wahrend die für RKE-, PASE- sowie Tire-Guard-Anordnungen erforderliche Empfindlichkeit der Empfangereinheiten beispielsweise bei etwa -105 dBm liegt. Im Falle der Long-Range- Anwendungen beziehungsweise der dort eingesetzten Empfangereinheiten erfordert diese Anforderung spezielle schaltungstechnische Maßnahmen wie etwa besonders rauscharme Vorver- starker. Dies erhöht die Komplexität der Anordnungen und fuhrt zu höheren Kosten.

Außerdem werden bei Long-Range-Anwendungen einerseits und Standardanwendungen andererseits auch unterschiedliche Anfor- derungen an die Sendeleistung gestellt. Die Sender-Einheit für Long-Range-Anwendungen muss dabei für Sendeleistungen von mindestens +14 dBm ausgelegt sein, wahrend die Sendeleistungen bei RKE, PASE sowie Tire Guard üblicherweise deutlich weniger als die zulassigen +10 dBm betragen (nämlich typischer- weise -2OdBm) .

Noch weitere deutliche Unterschiede zwischen den Anordnungen für herkömmliche Standardanwendungen und denen für Long-

Range-Anwendungen ergeben sich aus den Anforderungen an die verwendeten Sende- und Empfangsantennen, wobei wiederum die Anforderungen im Bereich der Long-Range-Anwendungen deutlich hoher sind als bei RKE, PASE und Tire Guard. Dies fuhrt dazu, dass bei Long-Range-Anwendungen häufig Antennen-Diversity Verwendung findet. Antennen-Diversity bezeichnet Verfahren und Anlagen, bei denen mehrere Antennen pro Sender oder Empfanger verwendet werden, um Interferenz-Effekte bei der Funk- ubertragung zu reduzieren. Dies ist besonders bei mobilen Funkanlagen über größere Entfernungen, wie im Fall von Long- Range-Anwendungen, notwendig. Werden nun zum Beispiel mehrere Antennen als Empfangsantennen genutzt, so ist die Wahrscheinlichkeit hoch, dass sich mindestens eine der Antennen an einer Stelle befindet, die nicht von einer Signalausloschung betroffen ist. Entsprechend ist in der Empfangereinheit eine Funktion erforderlich, die erkennt, welche der Antennen gerade das beste Signal empfangt und dann deren Signal verwendet.

Aus den geschilderten Unterschieden in den Anforderungen an Sende-/Empfangereinheiten für Standardanwendungen wie RKE, PASE und Tire Guard gegenüber Long-Range-Anwendungen lasst sich ableiten, dass bei der Realisierung der Funkubertragung in Standardanwendungen die wünschenswerte kostengünstige Umsetzung der Anforderung im Vordergrund steht, wahrend im FaI- Ie von Sende-/Empfangereinheiten für Long-Range-Anwendungen eine leistungsorientierte Auslegung erforderlich ist. Dies stellt eine grundsatzliche Problematik bei einer möglichst flexiblen und kostengünstigen Integration von Long-Range- Anwendungen und Standardanwendungen in eine einzige drahtlose Kontrolleinheit und eine einzige zugehörige Steuergerat dar.

Darüber hinaus besteht bei einer solchen Integration die Anforderung nach möglichst hoher Skalierbarkeit. Herkömmliche Basisausstattungen von Kraftfahrzeugen umfassen im Allge- meinen keine Funktionen im Bereich von Long-Range- Anwendungen, es ist jedoch wünschenswert, dass solche Basisausstattungen möglichst einfach und kostengünstig aufrustbar beziehungsweise nachrustbar sind, um dem Benutzer weiterhin

nur eine einzige Bedieneinheit zur drahtlosen Steuerung des Kraftfahrzeuges zur Verfugung stellen zu können.

Bei bekannten, integrierten Losungen werden zum Beispiel für Funktionen der Long-Range-Anwendungen und der Standardanwendungen oft die gleichen Frequenzbander zur Signal- ubertragung genutzt. Die für Long-Range-Anwendungen notwendigen Sendeleistungen können daher nicht umgesetzt werden. Der Losungsweg besteht in diesen Fallen darin, dass die vorhande- nen Sender-Empfanger-Einheiten der Standardanwendungen lediglich auf höhere Empfindlichkeiten in der Empfangereinheit hin optimiert werden. Die erzielbaren Reichweiten für solche Long-Range-Anwendungen liegen dabei typischerweise bei weniger als 100 m, wohingegen es wünschenswert ist, Reichweiten von mindestens 600 m zu erzielen.

Andere bekannte Anordnungen, die Standardanwendungen und Long-Range-Anwendungen integrieren, setzen dazu unterschiedliche Frequenzbander für die beiden Gruppen von Diensten ein. Dabei wird die Sender-Empfanger-Einheit im fahrzeugseitigen Steuergerat bezuglich der Leistungsfähigkeit (Sendeleistung etc.) für Long-Range-Anwendungen ausgelegt und bei beiden Frequenzbandern genutzt. Dieser auch „Dual Band" Betrieb genannte Losungsansatz hat jedoch zur Folge, dass weit reichen- de Kompromisse hinsichtlich der Hochfrequenzeigenschaften o- der Anpassungen oder Umschaltungen vorgenommen werden müssen. Solche Kompromisse wirken sich vor allem auf die gewünschte Leistungsfähigkeit der integrierten Long-Range-Anwendungen negativ aus. Weiterhin wirken sich die Randbedingungen eines „Dual-Band-Betriebs" von drahtlosen Funkfernsteuerungen auch negativ auf die oben erwähnte erwünschte Skalierbarkeit solcher Anordnungen aus .

Bei der vorliegenden Erfindung ist hingegen die Verwendung von mindestens zwei getrennten Sender-Empfanger-Einheiten zusammen mit nur einer einzigen Kontrolleinheit vorgesehen. Dabei kann eine der Sender-Empfanger-Einheiten auf die technischen Anforderungen von Standardanwendungen wie RKE, PASE

und TPMS (Tire Guard) ausgerichtet und optimiert sein, und eine andere auf die technischen Anforderungen von Long-Range- Anwendungen ausgerichtet und optimiert sein. Zudem kann das fahrzeugseitige Steuergerat ganz oder teilweise in einem Mik- rocontroller mit entsprechender Software implementiert sein oder als State Machine ausgeführt sein. Das Steuergerat kann dabei über nur eine einzige Schnittstelle angesteuert werden, über die sowohl die Funktionssteuerungen der Standardanwendungen RKE, PASE und TPMS (Tire Guard) auf die Kontrollein- heit einwirken wie auch die Funktionssteuerung (en) der Long- Range-Anwendungen . Dies ist vor allem auch dann gunstig, wenn nur eine einzige Antenne für die mindestens zwei Sender- Empfanger-Einheiten verwendet wird oder mindestens zwei Sender-Empfanger-Einheiten die gleiche (n) Antenne (n) gemeinsam verwenden, sei es nun simultan oder umschaltbar.

Die nachfolgend beschriebenen Ausfuhrungsbeispiele zeigen aus Gründen der übersichtlichkeit immer den Fall zweier getrennter Sender-Empfanger-Einheiten (Transceiver) , wobei auch im- mer mehr als zwei Sender-Empfanger-Einheiten möglich sind. Bei dem Ausfuhrungsbeispiel nach Figur 2 ist eine Sender- Empfanger-Einheit 1 und ein Sender-Empfanger-Einheit 2 vorgesehen. Weiterhin umfasst das Ausfuhrungsbeispiel nach Figur 2 einen Funktionsblock 3 für gemeinsam genutzte Komponenten so- wie eine Kontrolleinheit 4. über einen Datenbus BUS sind so genannte Funktionssteuerungen mit der Kontrolleinheit 4 der fahrzeugseitigen Steuergerat verbunden. Diese Funktionssteuerungen umfassen je eine Funktionssteuerung 5 für RKE (Remote Keyless Entry) , eine Funktionssteuerung 6 für PASE (PAssive Start and Entry) , eine Funktionssteuerung 7 für Tire Guard sowie eine Funktionssteuerung 8 für Long-Range-Anwendungen .

Weiterhin ist gemäß Figur 1 die Kontrolleinheit 4 mit beiden Sender-Empfanger-Einheiten 1 und 2 verbunden. Diese Sender- Empfanger-Einheiten 1 und 2 sind jeweils mit dem Funktionsblock 3 verbunden. Jede der Sender-Empfanger-Einheiten 1 und 2 umfasst dabei den vollständigen Sende- und Empfangspfad, das heißt vom Hochfrequenzteil bis hin zur Datenschnittstel-

Ie. Die Sender-Empfanger-Einheiten 1 und 2 können dabei bestimmte Komponenten gemeinsam nutzen, soweit dies im Hinblick auf die schaltungstechnische Umsetzung möglich und beispielsweise unter Kostengesichtspunkten sinnvoll ist. Gemeinsam nutzbare Komponenten können zum Beispiel Quarzoszillatoren, spannungsgesteuerte Oszillatoren (VCO) oder Basisbandkomponenten sein.

Die Sender-Empfanger-Einheit 1 ist auf die Anforderungen hin ausgelegt, die sich für die Standardanwendungen RKE, PASE und Tire Guard ergeben. Dabei kann die Sender-Empfanger-Einheit 1 auch als reiner Empfanger ausgebildet sein, falls die Funkverbindung beispielsweise für RKE, PASE und Tire Guard nur unidirektional sein soll, das heißt, wenn nur Signale von der Peripheren Einheit zum Steuergerat übertragen werden sollen

(wie z. B. beim Tire Guard Reifendruck-Kontrollsystem von der peripheren Einheit im Drucksensor zum Steuergerat), aber keine Signale an die (mobile) peripheren Einheit übermittelt werden sollen. Die Sender-Empfanger-Einheit 2 ist auf die An- forderungen hin ausgelegt, die sich für den Betrieb der Long- Range-Anwendungen ergeben .

Die Kontrolleinheit 4 steuert beide Sender-Empfanger- Einheiten 1 und 2. Dies betrifft insbesondere die Aktivierung der Sender-Empfanger-Einheit 1 und/oder der Sender-Empfanger- Einheit 2 und den Betriebsmodus dieser Sender-Empfanger- Einheiten, wie zum Beispiel Senden, Empfangen oder Polling. Weiterhin umfasst die Steuerung Funktionen betreffend die Kanalwahl und zur Einstellung sender- beziehungsweise empfan- gerspezifischer Parameter, wie etwa Sendeleistung, Kanalfilter, Art der Modulation, Datenübertragungsrate und Protokollformate. Eine weitere Funktionalitat der Kontrolleinheit 4 betrifft die Auswertung der Eigenschaften des jeweils empfangenen Signals, wie zum Beispiel RSSI (Received Signal Strength Indication) , Frequenzabweichungen, zyklische Redun- danzprufung (CRC) und Ahnliches. Die Kontrolleinheit 4 kann dabei mittels eines softwaregesteuerten MikroControllers oder als State-Machine ausgeführt sein.

Darüber hinaus steuert die Kontrolleinheit 4 den Ablauf der Kommunikation durch übertragung so genannter Acknowledge- Signale und Verwendung von ARQ Protokollen (Automatic Repeat- reQuest) . Eine weitere Aufgabe der Kontrolleinheit 4 besteht in der Synchronisation des Ablaufs der verschiedenen Funktionen der Funktionssteuerungen 5 bis 8, insbesondere auch deren Priorisierung . Weitere Funktionen der Kontrolleinheit 4 bestehen in der Durchfuhrung der Datenaufbereitung für das Senden der Signale (zum Beispiel Rahmenaufbau, Mehrfach- ubertragung und Multikanalbetrieb) und das Empfangen der Signale (zum Beispiel Plausibilitatsprufung der empfangenen Daten, Fehlerkorrektur, Zugehorigkeitsprufung/ID und Kanalsuche) . Das fahrzeugseitige Steuergerat zur Funkkommunikation umfasst daher im Allgemeinen die Aufgaben des so genannten

„Physical Layers" (PHY) und des so genannten „Data Link Lay- ers" (DLL) gemäß dem OSI Schichtenmodell. Abweichungen von diesen Funktionalitaten, sei es eine Verringerung des Umfangs zur Vereinfachung oder eine Ergänzung um spezifische Merkmale sind je nach Anwendungsfall möglich.

über die in Figur 2 mit "BUS" bezeichnete Busschnittstelle werden die zu sendenden beziehungsweise die empfangenen Daten von der Kontrolleinheit 4 von beziehungsweise zu den entspre- chenden Funktionssteuerungen 5 bis 8 übertragen. Dabei ist das fahrzeugseitige Steuergerat eine eigenständige Anordnung, die beispielsweise über eine in Kraftfahrzeugen verbreitete Schnittstelle beziehungsweise Datenaustauschverbindung, wie zum Beispiel den LIN-Bus (Local Interconnect Network Bus) o- der den CAN-Bus (Controller Area Network Bus) mit den Funktionssteuerungen 5 bis 8 verbunden ist. Andere geeignete Bus- Verbindungen können ebenso eingesetzt werden. Je nach Ausfuhrungsform können die Funktionssteuerungen 5 bis 8, wie in Figur 2 beispielhaft dargestellt, voneinander getrennte Steue- rungsanordnungen sein, aber zum Beispiel auch einzeln oder vollständig in das fahrzeugseitige Steuergerat zur Funkkommunikation integriert werden.

In Abhängigkeit von den technischen Merkmalen der jeweils konkret gewählten Implementierung und den zugrundeliegenden Anforderungen können die Sender-Empfanger-Einheiten 1 und 2 unterschiedlich betrieben werden. Ein möglicher Betriebsmodus ist ein exklusiver Betrieb der beiden Sender-Empfanger- Einheiten 1 und 2, das heißt zu einem bestimmten Zeitpunkt ist immer nur eine Sender-Empfanger-Einheit aktiv (Senden und/oder Empfangen) . Ein weiterer möglicher Betriebsmodus ist ein Parallelbetrieb der beiden Sender-Empfanger-Einheiten 1 und 2 im Empfangsmodus (Parallelempfang) , das heißt beide

Sender-Empfanger-Einheiten 1 und 2 können sich gleichzeitig im Empfangsbetrieb befinden, allerdings nicht gleichzeitig im Sendebetrieb. Ein anderer möglicher Betriebsmodus ist ein Parallelbetrieb der beiden Sender-Empfanger-Einheiten 1 und 2 im Empfangsmodus und Sendemodus, das heißt beide Sender- Empfanger-Einheiten 1 und 2 können sich gleichzeitig im Empfangsbetrieb und im Sendebetrieb befinden. Entsprechende Kombinationen und Mischformen von Sende- und Empfangsbetrieb sind ebenfalls möglich, insbesondere wenn die Anordnung des fahrzeugseitigen Steuergeräts mehr als zwei Sender-Empfanger- Einheiten umfasst. Durch die Verwendung der gemeinsamen Kontrolleinheit 4 ergeben sich beim Parallelbetrieb der beiden Sender-Empfanger-Einheiten 1 und 2 wesentliche Vorteile im Pollingbetrieb. Da die Dienste RKE, TPMS (Tire Guard) , PASE, sowie Longe Range teilweise gleichzeitig zur Verfugung abgefragt werden können und die Informationen gleichzeitig zur Verfugung stehe, kann die Systemreaktionszeit deutlich reduziert werden. Das sequenzielle Abfrage aller Kanäle kann so zumindest teilweise entfallen. Gleichzeitig wirkt sich dieser Parallelbetrieb auch auf die Strombilanz (den Stromverbrauch) vorteilhaft aus, da die lange Gesamtempfangsdauer durch kurze parallele Empfangsvorgange ersetzt wird. Die Stromaufnahme wird dadurch deutlich verringert.

Für die Anbindung an und die Zuordnung von Sende-Empfangs-

Antennen zu den einzelnen Sender-Empfanger-Einheiten sind unterschiedliche Ausfuhrungen vorgesehen, von denen Beispiele in den Figuren 2 bis 6 dargestellt und erläutert werden. Da-

bei umfassen die Figuren 3 bis 6 wiederum die oben mit Bezug auf Figur 2 beschriebenen Komponenten. Beim Ausfuhrungsbeispiel nach Figur 2 werden zwei separate Antennen ANTl und ANT2 für die beiden Sender-Empfanger-Einheiten 1 und 2 ver- wendet, das heißt für jede der beiden Sender-Empfanger- Einheiten 1, 2 steht eine eigene Antenne exklusiv zur Verfugung. Im Weiteren bezieht sich die Bezeichnung Antenne auf solche Antennen, die sowohl für das Senden als auch das Empfangen von Signalen eingesetzt werden können. Eine exklusive Zuordnung der Antennen ANTl und ANT2 zu jeder der Sender- Empfanger-Einheiten 1 und 2 des fahrzeugseitigen Steuergeräts ermöglicht die Optimierung der Antennen auf den jeweiligen Frequenzbereich. Dabei können diese Antennen im Steuergerat für die Funkkommunikation als so genannte interne Antennen integriert sein oder als sogenannte externe Antennen außerhalb des Steuergeräts im Kraftfahrzeug oder beispielsweise an der Karosserie des Kraftfahrzeugs angeordnet sein.

Für die in Figur 2 gezeigte Anordnung mit einer Sender- Empfanger-Einheit 1 für Standardanwendungen (RKE, PASE, Tire Guard) und einer Sender-Empfanger-Einheit 2 für Long-Range- Anwendungen wird die Antenne ANTl für die Sender-Empfanger- Einheit 1 vorzugsweise als interne Antenne ausgeführt, wodurch eine geringe Baugroße beim Einbau des Steuergeräts in das Kraftfahrzeug erreicht werden kann. Die Ausfuhrungsform als interne Antenne ist auch deswegen gut geeignet, weil zur Datenübertragung der Standardanwendungen keine so hohe Reichweite der Funkkommunikation erzielt werden muss, wie dies bei den Long-Range-Anwendungen der Fall ist. Daher wird die An- tenne ANT 2 für die Sender-Empfanger-Einheit 2 zum Betrieb der Long-Range-Anwendungen beim Ausfuhrungsbeispiel nach Figur 2 vorzugsweise als externe Antenne ausgeführt, die hinsichtlich Baugroße und Platzierung im oder am Kraftfahrzeug eine Verbesserung der Reichweite bewirkt.

Figur 3 zeigt ein Steuergerat mit einer gemeinsamen Antenne ANTl für die Sender-Empfanger-Einheiten 1 und 2. Die eingesetzte Antenne ANTl ist in diesem Fall sowohl für die Fre-

quenzbereiche der Standardanwendungen (RKE, PASE, Tire Guard) als auch für die Frequenzbereiche ausgelegt, die bei den Long-Range-Anwendungen zur Anwendung kommen. Eine solche Antenne wird allgemein auch als Dual Band Antenne bezeichnet. Die Ankopplung der Antenne ANTl an die Sender-Empfanger- Einheiten 1 und 2 und damit die Zuordnung zu diesen Einheiten erfolgt über einen Koppler 9, der als Umschalter oder als Frequenzweiche ausgeführt sein kann. Wenn der Koppler 9 als Umschalter ausgelegt ist, kann der weiter oben beschriebene Betriebsmodus des exklusiven Betriebs der beiden Sender- Empfanger-Einheiten 1 und 2 realisiert werden, das heißt zu einem bestimmten Zeitpunkt ist immer nur eine der Sender- Empfanger-Einheiten 1 und 2 aktiv (Senden oder/und Empfangen) und mit der Antenne ANTl verbunden. Bei als Frequenzweiche ausgeführtem Koppler 9 kann hingegen der Parallelbetrieb der beiden Sender-Empfanger-Einheiten 1 und 2 im Empfangsmodus oder im Empfangs- und Sendemodus mit der einzigen Antenne ANTl realisiert werden. Entsprechende Kombinationen und Mischformen von Sende- und Empfangsbetrieb sind auch hier wiederum möglich, wenn die Anordnung des fahrzeugseitigen

Steuergeräts mehr als zwei Sender-Empfanger-Einheiten 1 und 2 umfasst .

Figur 4 zeigt ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel, bei der wie in Figur 3 die von den Sender-Empfanger-Einheiten 1 und 2 gemeinsam genutzte Dual Band Antenne ANTl verwendet wird und zusatzlich die zweite Antenne ANT2, die exklusiv für die Sender-Empfanger-Einheit 2 zum Betrieb der Long-Range- Anwendungen zur Verfugung steht. Die Verbindung der Antenne ANTl zu den Sender-Empfanger-Einheiten 1 und 2 und damit die Zuordnung zu diesen Einheiten erfolgt wiederum über den Koppler 9. Die Anbindung der Antenne ANT2 an die Sender- Empfanger-Einheit 2 erfolgt in Figur 4 mittels eines Schalters 10 und steht daher der Sender-Empfanger-Einheit 2 exklu- siv zur Verfugung. über den Schalter 10 kann der Sender- Empfanger-Einheit 2 entweder die Antenne ANTl oder die Antenne ANT2 zugeordnet werden. Auf diese Weise wird für die Sender-Empfanger-Einheit 2 zum Betrieb der Long-Range-

Anwendungen ein geschaltetes Antennen Diversity ermöglicht. Die Sender-Empfanger-Einheit 2 wählt über den Schalter 10 die jeweilige Antenne aus, mit der unter den gegebenen Umstanden die beste Signalqualitat und Reichweite für Long-Range- Anwendungen erzielt werden kann.

Bei dem Ausfuhrungsbeispiel nach Figur 5 wird wie in Figur 4 die von den Sender-Empfanger-Einheiten 1 und 2 gemeinsam genutzte Dual Band Antenne ANTl verwendet und zusatzlich die zweite Antenne ANT2, die exklusiv der Sender-Empfanger- Einheit 2 für Long-Range-Anwendungen zur Verfugung steht. Die Verbindung der Antenne ANTl zu den Sender-Empfanger-Einheiten 1 und 2 und damit die Zuordnung zu diesen Einheiten erfolgt wiederum über den Koppler 9. Die Anbindung der Antenne ANT2 an die Sender-Empfanger-Einheit 2 erfolgt jedoch direkt ohne eine Umschaltung oder eine Frequenzweiche und steht daher der Sender-Empfanger-Einheit 2 fortlaufend exklusiv zur Verfugung. Zu diesem Zweck umfasst die Sender-Empfanger-Einheit 2 in Figur 5 zwei Hochfrequenzeingange für die gleichzeitige Anbindung und Nutzung der Antennen ANTl und ANT2. Damit ergibt sich für die Sender-Empfanger-Einheit 2 die Möglichkeit der Nutzung eines simultanen Antennen Diversity, das heißt die beiden unabhängigen Signale der Antennen ANTl und ANT2 können gleichzeitig genutzt und ausgewertet werden. Ist dabei der Koppler 9 als Frequenzweiche ausgeführt, ist diese simultane Antennen Diversity zu jedem Zeitpunkt möglich, da die Signale der Antennen ANTl und ANT2 dauerhaft zur Verfugung stehen. Ist der Koppler 9 alternativ als Schalter zur Umschaltung der Signale der Antenne ANTl zu Sender-Empfanger- Einheit 1 oder Sender-Empfanger-Einheit 2 ausgeführt, steht das Antennen Diversity für die Sender-Empfanger-Einheit 2 nur dann zur Verfugung, wenn die Antenne ANTl von der Sender- Empfanger-Einheit 1 nicht verwendet wird.

Figur 6 zeigt ein Ausfuhrungsbeispiel, bei der n Antennen

ANTl, ANT2 .... ANTn über eine Schaltmatrix 11 beliebig mit den Sender-Empfanger-Einheiten 1 und 2 verbunden werden können. über diese Schaltmatrix 11 können erwünschte beliebige,

beziehungsweise unter den jeweils gegebenen Sende- und Empfangsbedingungen optimale Konstellationen aus den n Antennen ANTl, ANT2 .... ANTn für die Standardanwendungen RKE, PASE beziehungsweise Tire Guard und die Long-Range-Anwendungen ge- wählt werden (Antennen Diversity) . Dabei ist entsprechend dieser Ausfuhrungsform auch die Anwendung von Antennen Diversity für die Sender-Empfanger-Einheit 1.

Zwecks einer übersichtlicheren und einfacheren Darstellung zeigen die Figuren 2 bis 6 keine Schalter für die Umschaltung zwischen Sende- und Empfangsbetrieb bei den Sender-Empfanger- Einheiten 1 und 2. Weiterhin wird in den Figuren 2 bis 6 nicht zwischen den möglichen Ausfuhrungsformen zwischen integrierten und externen Antennen unterschieden, da der Fokus auf der Darstellung der möglichen Verbindungen der jeweils eingesetzten Antennen mit den Sender-Empfanger-Einheiten liegt. Die Ausfuhrungsform der beschriebenen Antennen als interne oder externe Antennen kann dabei entsprechend den technischen Notwendigkeiten, wie zum Beispiel Empfangscharakte- ristik und Sendeleistung beziehungsweise Empfangsempfindlichkeit und entsprechend den vorliegenden Einbaubedingungen für diese Antennen frei gewählt werden. Wie bereits beschrieben, lassen sich weitere Konstellationen der Antennenanbindung an die Sender-Empfanger-Einheiten, auch für Ausfuhrungsformen mit mehr als zwei Sender-Empfanger-Einheiten, leicht aus den vorliegenden Beispielen gemäß Figur 2 bis 6 herleiten.

Figur 7 zeigt eine beispielhafte Ausfuhrungsform der Erfindung, in der die zwei Sender-Empfanger-Einheiten und die zu- gehörige Kontrolleinheit in einem integrierten Schaltkreis 18 (beispielsweise in einem ASIC) zusammengefasst sind. In diesem Fall werden nur mehr gegebenenfalls zugehörige Hochfrequenzanordnungen wie beispielsweise verschiedene Eingangsfilter und/oder Verstarker einzeln und extern ausgeführt. Die Hochfrequenzanordnungen sind dementsprechend der HF Anordnung 16 für Standardanwendungen und der HF Anordnung 17 für Long- Range-Anwendungen vorgeschaltet. Der integrierte Schaltkreis 18 umfasst die Kontrolleinheit 4 sowie die aus der Ubertra-

gungstechnik und Modulation beziehungsweise Demodulation von Funksignalen bekannten Anordnungen für das Basisband 12, die Zwischenfrequenz 13 (ZF Kanal-Filter, Demodulation) und die Hochfrequenz 14 (HF LNA/PA Mischer, wobei LNA für Low Noise Amplification und PA für Power Amplifier steht) . Die Zusammenfassung dieser Komponenten der Sender-Empfanger-Einheiten und der Kontrolleinheit in einem einzigen integrierten Schaltkreis (z. B. in einem ASIC) ermöglicht es, die gemeinsame Nutzung von Funktionskomponenten maximal auszuschöpfen und eine kompakte und kostengünstige Realisierung der fahr- zeugseitigen Steuergerat zur Funkkommunikation zu erzielen.

Die Sender-Empfanger-Einheiten und die Kontrolleinheit können als Teil einer umfassenderen Steuerungsanordnung wie zum Bei- spiel eines so genannten Body Controllers beziehungsweise einer so genannten Body Control Unit ausgeführt werden. Als Body Control Units (BCUs) werden Steuerungsanordnungen bezeichnet, die mehrere Funktionen in einem Gehäuse vereinen. Je nach angewendeter Fahrzeugarchitektur gibt es verschiedene Ausfuhrungsformen von BCUs. Installiert im Motorraum steuern BCUs zum Beispiel Scheinwerfer, Blinker und die Scheiben- wisch-Wasch-Anlage . Im Kofferraum eines Kraftfahrzeuges werden BCUs zum Beispiel für die Steuerung der Heckbeleuchtung, der Motorantenne, des Heckscheibenwischers und der Tur- schließhilfe eingesetzt. Zentrale Body Control Units dienen auch dazu, die Steuerung des Verriegelungssystems, der Wegfahrsperre, der Klimaanlage und der Reifendruckuberwachung in einer Anordnung zu bundein. Hinzukommen BCUs für Tur- und Schiebedachfunktionen. Dabei sind diese BCUs typischerweise modular aufgebaut, sind daher leicht skalierbar und ermöglichen einen hohen Grad an funktionaler Integration. Eingebunden in die Elektronikarchitektur eines Gesamtfahrzeugs reduzieren BCUs die Anzahl der Steckverbinder und Kabelbaume und bieten gleichzeitig ein Höchstmaß an Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit.

Figur 8 zeigt ein Ausfuhrungsbeispiel einer Integration eines Steuergerätes zur Funkkommunikation in eine Body Control U-

nit, die hier kurz als Body Controller bezeichnet wird. Der Body Controller umfasst wie bereits aus den Figuren 2 bis 6 bekannt die Kontrolleinheit 4, den Funktionsblock 3 für gemeinsam genutzte Komponenten und die Sender-Empfanger- Einheiten 1 und 2. Weiterhin umfasst der Body Controller auch die Funktionssteuerung 5 für RKE (Remote Keyless Entry) , die Funktionssteuerung 6 für PASE (PAssive Start and Entry) , die Funktionssteuerung 7 für Tire Guard (TPMS) sowie die Funktionssteuerung 8 für Long Range. Dabei können die Funktions- Steuerungen 5 bis 8, wie in Figur 8 gezeigt, zum Beispiel auch zusammengefasst in einem MikroController 15 ausgeführt sein. In einem solchen Fall erfolgt die Anbindung an die Kontrolleinheit 4 über eine andere Busschnittstelle, die im vorliegenden Fall als so genannte SPI Schnittstelle ausgeführt ist. Das Serial Peripheral Interface (SPI) wird hier für eine synchrone serielle Kommunikation zwischen einem Hostprozessor (hier dem MikroController 15) und Peripheriebausteinen (hier der Kontrolleinheit 4) verwendet.

Figur 9 zeigt eine weiteres Beispiel für die Integration des Steuergerätes zur Funkkommunikation in einen Body Controller, gegenüber Figur 8 ist bei der Ausfuhrungsform nach Figur 9 auch die Kontrolleinheit 4 im MikroController 15 implementiert. Die in den Figuren 8 und 9 dargestellten Ausfuhrungs- formen erlauben eine sehr flexible Anpassung an die jeweiligen Anforderungen auch im bereits in das Kraftfahrzeug eingebauten Zustand des Steuergerätes. Durch Verwendung beziehungsweise unterschiedlicher Software im MikroController 15 lassen sich so auch Abänderungen der Konfiguration und der Steuerung der Anordnung im eingebauten Zustand im Kraftfahrzeug durchfuhren. Dies kann zum Beispiel dann notwendig sein, wenn nachtraglich weitere, bei der Auslieferung des Kraftfahrzeugs noch nicht implementierte Funktionskomponenten aus den Bereichen RKE, PASE, TPMS und Long-Range-Anwendungen rea- lisiert werden sollen.

Weiterhin zeichnen sich die dargestellten Ausfuhrungsformen durch hohe Flexibilität hinsichtlich der Skalierbarkeit der

fahrzeugseitigen Steuergerate aus . Es können zum Beispiel im Rahmen von Bestuckungsvarianten je nach Anwendungsfall nicht benotigte Sender-Empfanger-Einheiten beziehungsweise zugehörige Komponenten weggelassen werden und dementsprechend kos- tenoptimierte Ausfuhrungsformen der Steuergerate zur Verfugung gestellt werden. Somit wird die Datenübertragung beziehungsweise Kommunikation für Standardanwendungen wie zum Beispiel RKE, PASE und TPMS (Tire Guard) sowie Long-Range- Anwendungen skalierbar und kostengünstig in einem einzigen, flexibel konfigurierbaren Steuergerat integriert.