BESCHREIBUNG:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Konfigurieren einer Kanalkodierung, die während einer Übertragung von Datenpaketen benutzt wird. Die Daten pakete werden von einem Sendegerät aus hin zu einem Empfängergerät übertragen, wobei sich beide in einer Verkehrsumgebung befinden und wo bei sich zumindest eines bewegt. Beispielsweise kann das Sendegerät in einem Sendefahrzeug und/oder das Empfängergerät in einem Empfänger fahrzeug angeordnet sein. Die Erfindung umfasst auch ein Kraftfahrzeug, welches als Sendefahrzeug betrieben werden kann. Schließlich umfasst die Erfindung auch eine Steuervorrichtung, mittels welcher ein Sendegerät ge mäß dem Verfahren betrieben werden kann.

Bei der Übertragung von Datenpaketen kann es aufgrund von Störungen auf der Funkstrecke zu einer Verfälschung der Sendesignale kommen, was in einem Empfängergerät dazu führen kann, dass die in dem Datenpaket ent haltenen Daten nicht mehr korrekt rekonstruiert werden können, weil eine ungekannte Anzahl von Datenbits gekippt ist. Dies kann beispielsweise an hand einer Prüfsumme erkannt werden. Es gibt auch die Möglichkeit, die Daten in Datenpaketen mittels einer sogenannten Vorwärtsfehlerkorrektur (Forward Error Correction) rekonstruierbar zu machen, falls die Verfälschung ausreichend gering ist. Allgemein wird dieses Vorsehen von zusätzlicher Redundant (zusätzliche Bits) als Kanalkodierung bezeichnet. Kann auch dann das Datenpaket nicht vollständig rekonstruiert werden, so kann das erneute Aussenden des Datenpakets von dem Empfängergerät bei dem Sendergerät angefragt oder angefordert werden, was als ARQ (Automatic Repeat Request) bezeichnet wird. Ist das Sendergerät dann über die Schwierigkeiten beim Dekodieren der Datenpakete informiert, so kann es zum einen ein Datenpaket erneut senden und zum anderen adaptiv die Kon figuration der Kodierung anpassen, um zukünftige Übertragungsfehler zu vermeiden. Diese Kombination aus adaptiver Kodierung und erneutem Über tragen von nicht-rekonstruierbaren Datenpaketen wird als hybrides ARQ (HARQ - Hybrid Automatic Repeat Request) bezeichnet. Unter einem HARQ- Prozess versteht man also eine Methodik, bei welcher die Kanalkodierung und das zusätzliche Übermitteln von Redundanz Zusammenwirken, um die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Dekodierung der übertragenen Infor mation oder Datenpakete zu erhöhen.

Eine Weiterentwicklung hierzu ist das Blind-HARQ, wo die zusätzliche Re dundanz in der Kanalkodierung nicht gezielt von dem Empfänger angefordert wird, sondern der originalen Übertragung nach einer Entscheidung des Sen dergeräts eingefügt wird. Hierbei kann sich also zusätzliche Redundanz (zusätzliche Datenbits, die in den Datenpaketen übertragen werden) erge ben, die unter Umständen nicht notwendig ist. Diese zusätzliche Redundanz im Blind-HARQ-Prozess resultiert damit in einer erhöhten Auslastung des Kommunikationskanals, das heißt Nutzdaten können nur in geringerer Über tragungsrate übertragen werden. Zudem führt die steigende Kanallast dazu, dass andere Sendergeräte nur in geringerem Maß auf den Sendekanal zu greifen können, da die Gefahr einer Paketkollision zunimmt, was wiederum zu einer fehlerhaften Übertragung der übertragenen Datenpakete führen kann, also kontraproduktiv auf den Schutz der Datenpakete wirkt.

Aus der JP 2003 198 441 A ist bekannt, eine direktive Sendeantenne derart auszurichten, dass ein Empfängerfahrzeug auch dann noch einen ausrei chenden Funkempfang hat, wenn sich zwischen Sendeantenne und Emp fängerfahrzeug ein abschirmendes Objekt befindet. Wo sich abschirmende Objekte befinden, kann mittels einer Karte im Voraus angegeben werden. Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass die Karte aufwändig für jede Region individuell ermittelt werden muss. Aus der WO 2017/027355 A1 ist bekannt, bei einer direkten Kommunikation zwischen mobilen Endgeräten mittels D2D-LTE (Device to Device Long Term Evolution) im Sendergerät und im Empfängergerät zwischen unterschiedli chen Konfigurationsdatensätzen umzuschalten. Dies kann auch in Abhän gigkeit von einer aktuellen Position eines der Geräte erfolgen. Die Übertra gung kann mittels des beschriebenen HARQ-Prozesses durchgeführt wer den. Auch dies erfordert es aber, ein Gebiet lückenlos zu vermessen, um die korrekte Auswahl zu ermöglichen. Die Auswahl kann auch in Abhängigkeit von weiteren Zustandsparametern der Funkstrecke erfolgen, die aber erst im Nachhinein gemessen werden können, wenn es bereits zu einer Übertra gung eines Datenpakets gekommen ist, sodass für eine Datenpaket eine vorsorgliche Konfiguration der Kanalkodierung möglich ist.

Aus der US 8,682,265 B2 ist bekannt, für unterschiedliche Funkstrecken (direkte Sicht, über den Florizont hinweg, hin zu einem fliegenden Objekt) in Abhängigkeit davon umzuschalten, wo sich das Empfängergerät aktuell befindet und ob sich das Empfängergerät aktuell bewegt. Eine Adaption der Kanalkodierung ergibt sich nur regionsweise, d.h. bei gleicher Umgebung und lediglich variierender Relativposition zwischen Sendergerät und Emp fängergerät ergibt sich keine Adaptionsmöglichkeit.

Aus der US 7813742 B1 ist ein positionsbasiertes Kanalcodierungssystem für Kommunikationsvorrichtungen bekannt. Die Vorrichtung kann eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen: (a) einen GPS-Empfänger, der die Positionsdaten von GPS-Satelliten empfangen kann; (b) einen Funkfre- quenz-Sendeempfänger (RF) mit mindestens einem ersten und einem zwei ten Kanal; (c) eine Datenbank für ein geographisches Informationssystems (GIS) mit topographischen Daten; (d) einen Prozessor, der die übermittelten Parameter des RF-Sendeempfängers auf der Grundlage der Positionsdaten und der topographischen Daten optimieren kann, und (e) einen Bus, der den GPS-Empfänger, den RF-Sendeempfänger, die GIS-Datenbank und den Prozessor miteinander verbindet. Aus der DE 10 2015 214 968 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, die zur Anpassung mindestens eines Parameters eines Kommuni kationssystems zwischen zwei Teilnehmern verwendet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Adaption oder Konfiguration einer Kanalkodierung mit geringem Bedarf an Datenaustausch zwischen Sendergerät und Empfängergerät durchzuführen.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprü che gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren beschrieben.

Durch die Erfindung ist ein Verfahren bereitgestellt, um eine Kanalkodierung während einer Übertragung von Datenpaketen von einem Sendegerät hin zu einem Empfängergerät zu parametrieren oder zu konfigurieren. Das Verfah ren geht davon aus, dass sich beide Geräte, also Sendegerät und Empfän gergerät, in einer Verkehrsumgebung befinden, also beispielsweise auf ei nem Straßennetz, und sich von beiden Geräten zumindest eines bewegt. Das Sendegerät und/oder das Empfängergerät kann also in einem jeweiligen Kraftfahrzeug angeordnet sein. Bei der Bewegung geht es insbesondere um eine Relativbewegung zwischen Sendegerät und Empfängergerät sowie um eine Bewegung durch die Verkehrsumgebung hindurch, wodurch sich die Eigenschaft des zwischen dem Sendegerät und dem Empfängergerät beste henden Funkkanals mit der Zeit verändert. Das Verfahren wird durch eine Steuervorrichtung des Sendegeräts durchgeführt. Durch die Steuervorrich tung werden zum einen Umgebungsdaten ermittelt, welche eine vorbestimm te Umgebungsbeschaffenheit der Verkehrsumgebung beschreiben. Bei spielsweise können die Umgebungsdaten eine durchschnittliche Bebau ungsdichte angeben. Insbesondere wird also von einer statistischen oder mittleren Umgebungseigenschaft ausgegangen. Zum anderen werden durch die Steuervorrichtung Lagedaten ermittelt, welche eine Relativlage des Sen degeräts und des Empfängergeräts zueinander beschreiben. Es geht also bei diesen Lagedaten nicht um eine absolute Geoposition der Geräte, son- dem um deren Relativlage. Durch die Umgebungsdaten und die Lagedaten ist also in der Steuervorrichtung bekannt, in welchem Umgebungstyp (bei spielsweise Stadt oder offenes Land) und in welcher Relativposition oder Relativlage die Geräte sich befinden. Anhand der Umgebungsdaten und der Lagedaten wird durch die Steuervorrichtung mittels eines vorbestimmten Funkstreckenmodells prognostiziert, ob sich mit einer aktuell eingestellten Kodierkonfiguration der Kanalkodierung, also mit dem aktuell verwendeten Konfigurationsdatensatz, ein aktuell zu versendendes Datenpaket der Da tenpakete auch tatsächlich in dem Empfängergerät erfolgreich dekodieren und/oder rekonstruieren lässt. Mit anderen Worten wird mittels des Funkstre ckenmodells ermittelt, ob eine Störung des Datenpakets, die sich nach dem Aussenden des Datenpakets auf der Funkstrecke ergeben kann, derart stark oder groß sein kann, dass sich die Daten des Datenpakets in dem Empfän gergerät nicht mehr vollständig oder fehlerfrei rekonstruieren lassen, also das übermittelte Datenpaket unbrauchbar ist. Mit Rekonstruieren ist gemeint, dass auch eine Fehlerkorrektur einbezogen sein kann, um zu entscheiden, ob das Datenpaket korrekt wieder hergestellt werden kann. Bevor also die Steuervorrichtung das Datenpaket aussendet, entscheidet sie schon mittels des Funkstreckenmodells, ob die aktuelle Kodierkonfiguration für die Kanal kodierung ausreichend ist. Eine Kodierkonfiguration der Kanalkodierung kann beispielsweise einen Grad der Redundanz für die Kanalkodierung fest legen, also beispielsweise die Anzahl der Paritätsbits und/oder eine Art des verwendeten Codes. Eine Kodierkonfiguration kann durch einen jeweiligen Wert für zumindest einen Kodierparameter der Kanalkodierung definiert sein.

Falls die Prognose betreffend das erfolgreiche Dekodieren und/oder Rekon struieren keinen Erfolg, sondern einen Misserfolg, signalisiert, also von ei nem nicht-dekodierbaren und/oder nicht-rekonstruierbaren Datenpaket aus zugehen ist, so wird durch die Steuervorrichtung auf eine andere Kodierkon figuration umgeschaltet, die hier als erweiterte Kodierkonfiguration bezeich net ist, weil sie eine größere Redundanz bei der Kanalkodierung des Daten pakets vorsieht als die aktuelle Kodierkonfiguration. Entsprechende Kodier konfigurationen, also z.B. Parametereinstellungen, können je nach Kanalko dierverfahren aus dem Stand der Technik entnommen werden. Durch die Steuervorrichtung wird also auf die erweiterte Kodierkonfiguration umge schaltet, falls die Prognose keinen Erfolg signalisiert. Das zu versendende Datenpaket wird dann mit der erweiterten Kodierkonfiguration kodiert und versendet. Die Steuervorrichtung in dem Sendegerät kann also ohne eine Rückmeldung von dem Empfängergerät entscheiden, welche Kodierkonfigu ration für das Senden des nächsten Datenpakets geeignet ist, um eine er folgreiche Dekodierung und/oder Rekonstruktion der Daten des Datenpakets in dem Empfängergerät sicherzustellen. Die Lagedaten kann das Sendegerät beispielsweise von dem Empfängergerät aus einer vorangegangenen Da tenübertragung vom Empfängergerät zum Sendegerät hin erfahren oder ermitteln. Indem aber keine Rückmeldungen in Bezug auf das erfolgreiche Dekodieren und/oder Rekonstruieren notwendig ist, kann mit geringerer Datenrate eine Kodierkonfiguration in dem Sendegerät festgelegt werden. Das Verfahren eignet sich insbesondere zum Konfigurieren einer Kanalko dierung für eine Mobilfunk-Datenkommunikation, beispielsweise die soge nannte V2X-Kommunikation zwischen einem Fahrzeug und einem anderen Gerät, beispielsweise einem anderen Kraftfahrzeug oder einer Infrastruktur komponente eines Straßennetzes. Die Datenübertragung kann auf einem Mobilfunkstandard, wie beispielsweise LTE oder 5G, und/oder auf einem WLAN-Standard (WLAN - Wireless Local Area Network) beruhen. Das Ver fahren kann im Rahmen eines Blind-HARQ-Prozesses durchgeführt werden, das heißt, das nochmalige Senden eines Datenpakets (ARQ) oder das Nachsenden zusätzlicher Redundanzdaten auf Anfrage des Empfängerge räts hin kann vorgesehen sein.

Die Erfindung umfasst auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.

In einer Ausführungsform geben die besagten Umgebungsdaten eine oder mehrere oder jede der folgenden Umgebungsbeschaffenheiten an: eine Bebauungsdichte, eine mittlere Gebäudehöhe, einen Bebauungstyp der Verkehrsumgebung. Solche Umgebungsbeschaffenheiten können beispiels weise aus einer Straßenkarte oder einer Navigationskarte eines Navigations systems eines Kraftfahrzeugs entnommen werden. Insbesondere ist vorge- sehen, dass die Umgebungsdaten einen statistischen Mittelwert der Beschaf fenheit der Umgebung zwischen Sendegerät und Empfängergerät beschrei ben. Es ist somit keine exakte Beschreibung einzelner Gebäude notwendig. Hierdurch kann das Verfahren ohne vorherige exakte Vermessung eines Gebiets oder einer Verkehrsumgebung genutzt werden. Zusätzlich oder alternativ den genannten Umgebungsdaten (Bebauungsdichte, eine mittlere Gebäudehöhe, einen Bebauungstyp) sind weitere sinnvoll nutzbar:

- Durchschnittliche Straßenlänge [Meter]

- Anzahl der Straßen

- Anzahl der Kurven

- Anzahl der Kreuzungen

- Anteil des Straßennetzes an der Landschaftsfläche oder Szenarienflä che [Prozent]

- Durchschnittliche Gebäudegrundfläche [Quadratmeter]

- Anzahl der Gebäude.

Anzahl meint hier insbesondere eine mittlere Anzahl pro vorgebebener Flä cheneinheit, z.B. pro Quadratkilometer.

In einer Ausführungsform betreffen die Lagedaten die Relativlage in Bezug auf zumindest eine oder mehrere oder alle der folgenden Angaben: eine relative Sichtrichtung in Form eines Sichtrichtungswinkels (beispielsweise gemessen in einer horizontalen Ebene), einen Höhenunterschied zwischen Sendegerät und Empfängergerät, eine Entfernung zwischen Sendegerät und Empfängergerät. Der Sichtrichtungswinkel kann beispielsweise bezüglich einer Vorausrichtung des Sendegeräts oder des Empfängergeräts gemessen werden, also als Winkel zwischen der Längsachse oder Vorausachse (Vor wärtsfahrtrichtung) und der Linie zwischen Sendegerät und Empfängergerät. Ein Sichtrichtungswinkel von 0 Grad würde dann angeben, dass sich das Empfängergerät in einer geraden Linie vor dem Sendegerät befindet, ein Sichtrichtungswinkel von 90 Grad vom Sendegerät würde angeben, dass sich das Empfängergerät querab rechts neben dem Sendegerät befindet. Es hat sich herausgestellt, dass diese Lagedaten bei Kenntnis der Umgebungs beschaffenheit ausreichen, um eine statistische Aussage über den Erfolg betreffend das Dekodieren und/oder Rekonstruieren eines Datenpakets zu ermitteln.

Um hieraus die statistische Aussage über den Erfolg der Dekodie rung/Rekonstruktion des Datenpakets zu machen, ist in einer Ausführungs form vorgesehen, dass das besagte Funkstreckenmodell umfasst, dass das Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein einer direkten Sichtverbindung zwischen Sendegerät und Empfängergerät überprüft wird, also eine Ent scheidung betreffend das Bestehen einer direkten Sichtverbindung erzeugt wird und in Abhängigkeit von einem Bestehen der direkten Sichtverbindung (wie es die Entscheidung angibt oder signalisiert) ein Parameter einer Be rechnungsvorschrift für eine entfernungsabhängige Erfolgswahrscheinlichkeit eingestellt wird. Es wird also in dem Funkstreckenmodell eine Berechnungs vorschrift zugrundegelegt, die in Abhängigkeit von der Entfernung zwischen Sendegerät und Empfängergerät, wie sie durch die Lagedaten signalisiert sein kann, festlegt, wie hoch die Erfolgswahrscheinlichkeit betreffend das Dekodieren und/oder Rekonstruieren ist. Eine solche Berechnungsvorschrift kann an sich aus dem Stand der Technik entnommen werden, allerdings benötigt diese einen aktuellen Parameterwert für den Parameter betreffend das Bestehen der direkten Sichtverbindung, wie sie nun mittels des Funk streckenmodells erkannt werden kann. Eine direkte Sichtverbindung meint hierbei, dass die Funkstrecke reflexionsfrei erfolgt, also keine Reflexion bei spielsweise an einer Gebäudewand und/oder eines Blechs eines anderen Fahrzeugs benötigt.

In einer Ausführungsform wird hierbei das Bestehen der Sichtverbindung in dem Funkstreckenmodell mittels eines künstlichen neuronalen Netzwerks geprüft oder ermittelt. Hierzu wird ein künstliches neuronales Netzwerk ver wendet, welches darauf trainiert ist, den ermittelten Umgebungsdaten und Lagedaten (beide stellen Eingabedaten des neuronalen Netzwerkes dar) Aussagedaten zuzuordnen (die Aussagedaten stellen Ausgabedaten des neuronalen Netzwerks dar). Die Aussagedaten betreffen dabei die Wahr scheinlichkeit des Bestehens der Sichtverbindung. Es hat sich herausge stellt, dass mittels eines Trainings eines künstlichen neuronalen Netzwerks eine Prognose oder Analyse dahingehend bereitgestellt werden kann, dass Aussagedaten betreffend das Bestehen einer Sichtverbindung allein auf Grundlage von Umgebungsdaten und Lagedaten erzeugt werden können. So hat sich beispielsweise herausgestellt, dass unabhängig von einem Umge bungstyp das Bestehen einer Sichtverbindung durch ein künstliches neuro nales Netzwerk allein schon daran erkannt werden kann, wenn das Sende gerät und das Empfängergerät unmittelbar hintereinander angeordnet sind (Sichtrichtungswinkel 0 Grad oder 180 Grad), wenn es sich um eine Daten übertragung zwischen zwei Fahrzeugen handelt, also das Sendegerät in einem Sendefahrzeug und das Empfängergerät in einem Empfängerfahrzeug angeordnet sind. Ein Sichtrichtungswinkel zwischen 0 Grad und 180 Grad, das heißt eine schräge Verbindungslinie, ergibt dagegen mit hoher Wahr scheinlichkeit eine fehlende direkte Sichtverbindung, falls als Umgebungstyp eine Stadtbebauung vorliegt, was ebenfalls zuverlässig durch ein künstliches neuronales Netzwerk zugeordnet werden kann. Diese Beispiele sind aber sehr stark vereinfacht, um zu veranschaulichen, dass die Wahrscheinlichkeit für eine bestehende Sichtverbindung unter einem Sichtrichtungswinkel von 0 Grad oder 180 Grad gegenüber anderen Winkeln hoch ist. Der absolute Wahrscheinlichkeitswert wird jedoch wiederum von dem Umgebungstyp beeinflusst. Somit ist das Bestehen einer Sichtverbindung unter diesen Be dingungen nicht komplett unabhängig vom Umgebungstyp. Beispiel: Je dichter das Gebiet bebaut ist, je mehr Kreuzungen es enthält (insbesondere T-Kreuzungen) und je kürzer die Straßen (zwischen Kreuzungen) sind, umso höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Sichtverbindung auch unter einem Sichtrichtungswinkel von 0 Grad oder 180 Grad behindert ist. Diese Wahr scheinlichkeit steigt natürlich mit zunehmender Distanz zwischen Sender und Empfänger. Als dies kann sehr effizient mittels eines neuronalen Netzwerks berücksichtigt werden. Anstelle eines neuronalen Netzwerks oder zusätzlich dazu kann beispielsweise auch auf eine Look-up-Tabelle und/oder ein Da tenmodell genutzt werden.

Liegt dann eine Wahrscheinlichkeit des Bestehens der Sichtverbindung vor, so muss noch eine konkrete Entscheidung für den vorliegenden Fall erzeugt werden. In einer Ausführungsform ist hierzu in dem Funkstreckenmodell dem künstlichen neuronalen Netzwerk (welches die Wahrscheinlichkeit des Be stehens der direkten Sichtverbindung durch die Aussagedaten signalisiert), eine Entscheidungsstufe zum Erzeugen einer binären Entscheidung (also einer zweiwertigen Entscheidung mit der Aussage ja oder nein) betreffend das Bestehen der Sichtverbindung nachgeschaltet. Die Entscheidungsstufe empfängt also die Aussagedaten betreffend die Wahrscheinlichkeit des Be stehens der direkten Sichtverbindung und erzeugt hieraus die binäre Ent scheidung, die eine Aussage darstellt, dass entweder aktuell eine direkte Sichtverbindung besteht oder eben nicht. Eine Entscheidungsstufe kann beispielsweise auf der Grundlage eines Schwellenwertvergleichs der in den Aussagedaten angegebenen Wahrscheinlichkeit und/oder auf der Grundlage einer Bernoulli-Verteilung implementiert sein.

In der beschriebenen Weise wird in Abhängigkeit von dem Bestehen der direkten Sichtverbindung mittels der besagten Berechnungsvorschrift die Erfolgswahrscheinlichkeit für einen Übertragungsfehler entfernungsabhängig festgelegt. Auch diese Erfolgswahrscheinlichkeit wird bevorzugt in eine kon krete, das heißt eine binäre oder zweiwertige Aussage (Datenpaket kann erfolgreich dekodiert/rekonstruiert werden oder eben nicht, also die Aussage ja oder nein) umgewandelt. In einer Ausführungsform wird hierzu in dem Funkstreckenmodell aus der Erfolgswahrscheinlichkeit mittels eines Ent scheidungsschritts eine binäre Aussage zu der Prognose betreffend dem Erfolg der Dekodierung/Rekonstruktion des Datenpakets erzeugt oder fest gelegt. Dieser Entscheidungsschritt kann auf der Grundlage eines Schwel lenwertvergleichs der ermittelten Erfolgswahrscheinlichkeit mit einem Schwellenwert erfolgen und/oder auf der Grundlage einer Bernoulli- Verteilung, mittels welcher der Erfolgswahrscheinlichkeit die konkrete binäre Aussage zuordnet wird. Somit liegt in vorteilhafter Weise in der Steuervor richtung eine binäre Aussage dazu vor, ob das Datenpaket, wenn es mittels der aktuellen Kodierkonfiguration an das Empfängergerät übertragen würde, in diesem auch erfolgreich dekodiert und/oder rekonstruiert werden könnte.

In einer Ausführungsform wird entsprechend in dem Funkstreckenmodell die Prognose unabhängig von einer Rückmeldung des Empfängergeräts er- zeugt. Das heißt die Entscheidung oder Prognose betreffend den Erfolg der Dekodierung/Rekonstruktion wird gefällt oder erzeugt, ohne dass aus Emp fängergerät (bis auf dessen Lagedaten) Informationen betreffend die Deko dierung/Rekonstruktion notwendig sind.

Ist dann die Prognose negativ, so muss die Kodierkonfiguration geändert werden. Hierzu können mehrere auswählbare Kodierkonfigurationen bereit gestellt oder bei Bedarf erzeugbar sein. In einer Ausführungsform sieht dabei jede Kodierkonfiguration vor, dass durch zumindest einen Konfigurationspa rameter (wie er durch die Kodierkonfiguration festgelegt wird) zumindest eine der folgenden Eigenschaften der Kanalkodierung eingestellt wird: eine Feh lerkorrektur-Kodierungstyp, ein Redundanzanteil der Kanalkodierung. Durch Variieren dieser Eigenschaften kann auf eine veränderliche Verkehrsumge bung und/oder eine veränderliche Relativlage von Sendegerät und Empfän gergerät effektiv reagiert werden, um eine erfolgreiche Datenübertragung von Datenpaketen zu gewährleisten.

Bisher wurde beschrieben, dass stets nur in Richtung einer erweiterten Ko dierkonfiguration umgeschaltet wird, das heißt die Redundanz bei der Über tragung gesteigert wird. In einer Ausführungsform wird mittels des Funkstre ckenmodells überprüft, ob eine reduzierte Kodierkonfiguration möglich ist, also eine Kodierkonfiguration, welche eine geringere Redundanz als die jeweils aktuelle Kodierkonfiguration ergibt oder aufweist. Hierzu wird mittels der reduzierten Kodierkonfiguration ebenfalls die besagte Prognose des Erfolgs der Dekodierung /Rekonstruktion eines Datenpakets überprüft. Ergibt die Prognose auch bei reduzierter Kodierkonfiguration einen Erfolg einer Dekodierung/Rekonstruktion des Datenpakets, so wird in diesem Fall die reduzierte Kodierkonfiguration eingestellt und mittels der reduzierten Kodier konfiguration das auszusendende Datenpaket ausgesendet. Somit kann also die Redundanz reduziert werden, wenn sich günstigere oder veränderte Übertragungsbedingungen ergeben.

Um das erfindungsgemäße Verfahren in einem Sendegerät durchzuführen, ist durch die Erfindung auch eine Steuervorrichtung für ein Sendegerät be- reitgestellt. Die Sendevorrichtung weist eine Prozessoreinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfah rens durchzuführen. Die Sendevorrichtung kann hierzu zumindest einen Prozessor und einen mit dem zumindest einen Prozessor gekoppelten Da tenspeicher aufweisen. Ein Prozessor kann beispielsweise als Mikroprozes sor oder Mikrocontroller oder ASIC (Application Specific Integrated Circuit) ausgestaltet sein. In dem Datenspeicher können computerlesbare Instruktio nen gespeichert sein, die bei Ausführen durch den zumindest einen Prozes sor diesen veranlassen, die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver fahrens durchzuführen. Bei dem Sendegerät kann es sich beispielsweise um ein Mobilfunkmodul (beispielsweise für LTE oder 5G) oder ein WLAN-Modul handeln.

Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich besonders vorteilhaft im Zu sammenhang mit einer Fahrzeugkommunikation nutzen. Entsprechend ist durch die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einem Sendegerät zum Über tragen von Datenpaketen von dem Kraftfahrzeug aus hin zu einem fahrzeug externen Empfängergerät bereitgestellt. In dem Sendegerät ist hierbei eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung bereitgestellt.

Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbe sondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personen bus oder Motorrad ausgestaltet.

Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.

Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschrie benen Ausführungsformen. Im Folgenden sind Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs; und

Fig. 2 ein Flussschaudiagramm zur Veranschaulichung einer Ausfüh rungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispie len stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschrie benen Merkmale der Erfindung ergänzbar.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.

Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 10, bei dem es sich beispielsweise um einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder einen Personenbus handeln kann. In dem Kraftfahrzeug 10 kann ein Sendegerät 11 bereitgestellt sein, mittels welchem von dem Kraftfahrzeug 10 aus Datenpakete 12 nacheinander oder sequenziell über eine Funkstrecke oder Funkverbindung 13 an ein fahrzeugexternes Empfängergerät 14 über tragen werden können. Die Datenpakete 12 können beispielsweise Kommu nikationsdaten (z.B. Sprachdaten eines Telefonats und/oder Daten einer Internetverbindung) und/oder Zustandsdaten (z.B. für die Navigation) enthal ten, die von dem Sendegerät 11 hin zum Empfängergerät 14 übertragen werden sollen. Das Empfängergerät 14 kann beispielsweise ein anderes Kraftfahrzeug oder eine Station (Infrastrukturkomponente) sein. Zum Übertragen der Datenpakete 12 über die Funkverbindung 13 können in dem Sendegerät 11 eine Sendeschaltung 15 und eine Steuerschaltung oder Steuervorrichtung 16 für die Sendeschaltung 15 vorgesehen sein. Die Sen deschaltung 15 kann in an sich bekannter Weise beispielsweise eine Anten ne 17 oder mehrere Antennen betreiben. Durch die Steuervorrichtung 16 kann für die Funkübertragung über die Funkverbindung 13 eine Kanalkodie rung 18 vorgesehen sein, durch welche ein auszusendendes Datenpaket 12 kodiert wird, um jeweils ein kodiertes Datenpaket 19 zu erhalten, welches über die Funkverbindung 13 mittels der Sendeschaltung 15 ausgesendet wird. Durch die Kanalkodierung 18 kann in an sich bekannter Weise den Daten der Datenpakete 12 eine Redundanz zugefügt oder ergänzt werden, durch welche eine Fehlererkennung und/oder eine Datenrekonstruktion durch eine Dekodierung 20 des Empfängergeräts 14 ermöglicht ist. Im Emp fängergerät 14 kann durch die Dekodierung 20 ein kodiertes Datenpaket 19 in ein dekodiertes Datenpaket 21 umgewandelt werden. Hierbei wird dann anhand der Redundanzdaten, wie sie durch die Kanalkodierung 18 bereitge stellt werden, überprüft, ob eine fehlerfreie Rekonstruktion der Daten des Datenpakets 12 stattgefunden hat oder nicht. Die Redundanzdaten der Ka nalkodierung 18 können in einem gemeinsamen kodierten Datenpaket 19 oder in zumindest einem zusätzlichen Datenpaket über die Funkverbindung 13 übertragen werden.

Die Kanalkodierung 18 kann mehrere unterschiedliche Kodierkonfigurationen 22 aufweisen, auf welche zurückgegriffen werden kann oder umgeschaltet werden kann in Abhängigkeit von einer Störanfälligkeit oder einer Störung der Funkverbindung 13. Eine davon kann eine aktuell eingestellte Kodierkon figuration 22' sein. Um keine Rückmeldung aus dem Empfängergerät 14 abwarten zu müssen, können aus dem Empfängergerät 14 Lagedaten 23 empfangen werden, welche eine Relativlage 24 zwischen Sendegerät 11 und Empfängergerät 14 beschreiben können. Zusätzlich zu den Lagedaten 23 können durch die Steuervorrichtung 16 Umgebungsdaten 25 ermittelt wer den, die beispielsweise auf Grundlage einer aktuellen Geoposition des Kraft fahrzeugs 10, wie sie durch einen Empfänger eines GNSS (Global Navigati- on Satellite System), beispielsweise des GPS (Global Positioning System), ermittelt werden können, aus einer digitalen Straßenkarte 26 entnommen werden. Die Umgebungsdaten 25 können zu der aktuellen Verkehrsumge bung 27, durch welche sich das Kraftfahrzeug 10 bewegt, angeben, welcher Umgebungsbeschaffenheit (beispielsweise ein Bebauungstyp (städtisch, ländlich) und/oder eine Bebauungsdichte und/oder eine mittlere Bebauungs höhe) in der Verkehrsumgebung 27 vorliegt.

Durch die Steuervorrichtung 16 kann ein Funkstreckenmodell 28 betrieben werden, durch welches in Abhängigkeit von den Umgebungsdaten 25 und den Lagedaten 23 Prognosedaten für eine Prognose 29 erzeugt werden können. Die Prognose 29 kann angeben, ob mit einer aktuellen Kodierkonfi guration 22‘, wie sie aktuell für das Erzeugen eines kodierten Datenpakets 19 vorgesehen oder eingestellt ist, auch tatsächlich erfolgreich ein vollstän dig rekonstruiertes Datenpaket 21 im Empfängergerät 14 erzeugt werden kann. Dies hängt davon ab, wie stark eine Störung auf der Funkstrecke oder Funkverbindung 13 ist.

Um diesen Grad der Störung auf der Funkverbindung 13 abzuschätzen, kann das Funkstreckenmodell 28 vorsehen, dass mittels eines künstlichen neuro nalen Netzwerks 30 überprüft wird, ob eine direkte Sichtverbindung 31 oder nur eine indirekte Sichtverbindung 32 zwischen Sendegerät 11 und Empfän gergerät 14 besteht. Das neuronale Netzwerk 30 kann hier vorsehen, ledig lich eine entsprechende Wahrscheinlichkeitsangabe oder Aussagedaten 33 betreffend die Wahrscheinlichkeit eines Bestehens einer direkten Sichtver bindung (Sichtverbindungswahrscheinlichkeit) erzeugen. In einer nachge schalteten Entscheidungsstufe 34 kann beispielsweise mittels einer Schwel lenwertentscheidung 35 und/oder auf Basis einer Bernoulli-Verteilung 36 aus der Wahrscheinlichkeit gemäß den Aussagedaten 33 eine binäre Entschei dung 37 erzeugt werden. Entsprechende Entscheidungsdaten können ange ben, dass die binäre Entscheidung 37 besagt, dass die direkte Sichtverbin dung besteht oder dass keine Sichtverbindung besteht. Anstelle eines neu ronalen Netzwerk 30 oder zusätzlich dazu kann beispielsweise auch auf eine Look-up-Tabelle und/oder ein Datenmodell genutzt werden. Auf Grundlage der binären Entscheidung 37 und auf Grundlage der Lageda ten 23, insbesondere einer durch die Lagedaten beschriebenen Entfernung D zwischen dem Sendegerät 11 und dem Empfängergerät 14 kann vorgese hen sein, auf Grundlage einer Berechnungsvorschrift 38 eine Erfolgswahr scheinlichkeit E zu berechnen, die angibt, wie wahrscheinlich eine erfolglose oder nur fehlerbehaftete Rekonstruktion der Daten in dem dekodierten Da tenpaket 21 sein würde, wenn die aktuelle Kodierungskonfiguration 22' ver wendet würde.

Ein funktionaler Zusammenhang zwischen der Entfernung D und der Er folgswahrscheinlichkeit E kann hierbei durch eine Parametrierung 39 einge stellt werden, welche umgeschaltet werden kann in Abhängigkeit von der binären Entscheidung 37 betreffend die direkte Sichtverbindung. Berech nungsvorschriften 38 für die Erfolgswahrscheinlichkeit E in Abhängigkeit von der Entfernung D und für eine direkte und eine indirekte Sichtverbindung können der Fachliteratur entnommen werden. Es können noch zusätzlich zur Entfernung D und der Information über die direkte/indirekte Sichtverbindung 31 , 32 auch die Kommunikationstechnologie mit ihren Parametern (z.B. Nachrichtengröße [Byte], Sendeleistung [mW], Empfangssensitivität [dB]), und/oder die aktuelle Kanallast bei der Parametrierung 39 der Berechnungs vorschrift 38 zugrunde gelegt werden.

Auf Grundlage der Erfolgswahrscheinlichkeit kann durch einen nachgeschal teten Entscheidungsschritt 40 beispielsweise auf der Grundlage eines Schwellenwertvergleichs 41 und/oder auf Grundlage einer Bernoulli- Verteilung 42 eine binäre Aussage 43 erzeugt werden, die angibt, ob mittels der aktuellen Kodierkonfiguration 22' der Empfänger Erfolg haben wird, das mittels der aktuellen Kodierkonfiguration 22' kodierte Datenpaket erfolgreich zu dekodieren. Diese binäre Aussage 43 stellt dann also die besagte Prog nose 29 dar.

Ist die Prognose negativ, so kann auf eine andere, erweiterte Kodierkonfigu ration 22 umgeschaltet werden, die mehr Redundanzdaten (Redundanzbits) bei der Kanalkodierung 18 vorsieht als die aktuelle Kodierkonfiguration 22‘. Ist dagegen die Prognose 29 positiv, so kann die aktuelle Kodierkonfiguration 22' verwendet werden oder es kann überprüft werden, ob mit einer reduzier ten Kodierkonfiguration 22, welche weniger Redundanzdaten als die aktuelle Kodierkonfiguration 22' vorsieht, ebenfalls eine positive Prognose erhalten werden kann. Dann kann auch auf die reduzierte Kodierkonfiguration 22 zurückgegriffen werden.

Fig. 2 veranschaulicht nochmal einen prinzipiellen Ablauf eines Verfahrens, wie er sich durch den Betrieb der Steuervorrichtung 16 ergeben kann. In der Steuervorrichtung 16 kann dieses Verfahren beispielsweise auf der Grundla ge eines Programmcodes für eine Prozessoreinrichtung der Steuervorrich tung 16 realisiert sein. Insbesondere kann das besagte Funkstreckenmodell 28 auf der Grundlage eines Programmcodes realisiert sein.

Gemäß dem Verfahren kann in einem Schritt S10 die Umgebungsdaten 25 und die Lagedaten 23 ermittelt werden.

In einem Schritt S11 können mittels des Funkstreckenmodells 28 auf Grund lage der Umgebungsdaten 25 und der Lagedaten 23 die Prognose betreffend ein erfolgreiches Dekodieren/Rekonstruieren der Daten eines Datenpakets 12 ermittelt werden unter der Voraussetzung, dass eine aktuell eingestellte Kodierkonfiguration 22' verwendet wird.

Ist die Prognose positiv, ist also die aktuelle Kodierkonfiguration 22' ausrei chend für eine erfolgreiche Übertragung, so kann in einem Schritt S12 das aktuell zu sendende Datenpaket 12 mittels der aktuellen Kodierkonfiguration 22' oder sogar mit einer reduzierten Kodierkonfiguration 22 in ein kodiertes Datenpaket 19 umgewandelt und ausgesendet werden. Ist dagegen die Prognose negativ, so kann in einem Schritt S13 auf eine erweiterte Kodier konfiguration 22 umgeschaltet werden und das aktuell zu sendende Daten paket 12 mittels der erweiterten Kodierkonfiguration 22 in ein kodiertes Da tenpaket 19 umgewandelt und ausgesendet werden. Sodann kann mit dem nächsten Datenpaket 12 fortgefahren werden, das heißt zum Schritt S12 zurückgekehrt werden. Die Aktualisierung der Progno se 29 kann für jedes zu sendende Datenpaket 12 oder für eine vorbestimmte Gruppe von Datenpaketen 12 vorgesehen sein.

Die Kodierkonfigurationen 22 können insbesondere einen Blind-HARQ- Prozess der Kanalkodierung 18 betreffen. Unter einem HARQ (Hybrid Auto matic Repeat Request) Prozess versteht man eine Methodik, bei der Kanal codierung und das zusätzliche Übermitteln von Redundanz Zusammenwir ken, um die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Dekodierung der übertra genen Information zu erhöhen. Beim Blind-HARQ wird die zusätzliche Re dundanz nicht gezielt vom Empfänger angefordert, sondern der originalen Übertragung hinzugefügt. Die zusätzliche Redundanz im Blind-HARQ Pro zess kann mittels des beschriebenen Verfahrens gering gehalten werden.

Die Idee in dem vorgestellten Verfahren ist, die Menge der übertragenen Information beim Blind-HARQ Prozess an eine zuvor geschätzte Erfolgs wahrscheinlichkeit anzupassen. Die Schätzung der Erfolgswahrscheinlichkeit berücksichtigt die Bebauung und Topologie der Verkehrsumgebung 27, in der die Kommunikation stattfindet, sowie die verwendete Kommunikations technologie.

Der Vorteil des so geschaffenen adaptiven Blind-HARQ Prozesses liegt in der Reduktion der Kanallast gegenüber des bisherigen Blind-HARQ Prozes ses bei gleich bleibendem Kommunikationserfolg und somit in der Aufhebung des beschriebenen Nachteils.

Ein neuronales Netz 30 wird dabei bevorzugt so trainiert, dass es anhand der Eigenschaften eines Umgebungsgebietes (Bebauung, Bepflanzung, Stra ßenverlauf, Höhenverlauf, ... ), anhand der Eigenschaften einer Kommunika tionstechnologie und/oder einer spezifischen örtlichen Sender-Empfänger- Beziehung zu einem Sendezeitpunkt die Wahrscheinlichkeit für eine direkte Sichtverbindung zwischen Sender und Empfänger in dieser Umgebung aus gibt. Die Sender-Empfänger-Beziehung wird geometrisch beschrieben, z.B. mittels Winkel, Distanz und Höhenunterschied zwischen Sender und Emp fänger zum Sende-Zeitpunkt. Das künstliche neuronale Netz 30 kann für jeden Sendevorgang und jede Sender-Empfänger-Beziehung separat und in Echtzeit abgefragt werden. Das neuronale Netz kann online betrieben oder einmal vor der Verwendung für alle potenziellen Sender-Empfänger- Beziehungen abgefragt und das Ergebnis für mehrere unterschiedliche La dedaten und Umgebungsdaten in einer Look-up Tabelle gespeichert werden.

Aus der vom künstlichen neuronalen Netz 30 ausgegebenen Sichtverbin dungswahrscheinlichkeit zwischen Sender und Empfänger zum Sendezeit punkt wird die Information über eine vorhandene oder nicht vorhandene Sichtverbindung als Entscheidung 37 generiert.

Ein Modell mit einer Berechnungsvorschrift 38 gibt die Erfolgswahrschein lichkeit einer Sender-Empfänger-Beziehung zum Sendezeitpunkt abhängig von dem Vorhandensein einer ermittelten (Nicht-)Sichtverbindung zwischen Sender und Empfänger und der geometrischen Beziehung des Senders und Empfängers zueinander aus.

Aus der ermittelten Erfolgswahrscheinlichkeit E kann die Information über eine erfolgreiche oder nicht erfolgreiche Kommunikation zwischen dem be trachteten Sender und Empfänger zum analysierten Sendezeitpunkt gene riert werden.

Das genannte Verfahren kann verwendet werden, um einen Blind-HARQ Prozess z.B. für V2X zu optimieren. Die Idee in dem vorgestellten Verfahren ist nun, die Menge der übertragenen Information beim Blind-HARQ Prozess durch die vorgestellte Methodik zur Schätzung der Erfolgswahrscheinlichkeit E anzupassen.

Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung eine Adaption eines Blind-HARQ-Prozesses für eine Fahrzeug-zu-X-Kommunikation (V2X) an hand einer geschätzten Erfolgswahrscheinlichkeit durchgeführt werden kann.