具有无线调制解调器的机动车，无线调制解调器和用于交换
通信数据的方法
技术领域
[0001] 本
发明涉及一种用于机动车的无线调制解调器/无线电调制解调器，以便借助于机动车执行例如Car2X通信。借助于无线调制解调器能够由通信数据产生无线电
信号(发射)以及由无线
电信号产生通信数据(接收)。本发明还包括一种具有根据本发明的无线调制解调器的机动车以及一种用于交换通信数据的方法。
背景技术
[0002] 当前每种无线电通信业务(也称为Radio-Layer)要求形式为专
门的移动无线调制解调器的专用
硬件。借助于无线调制解调器能够以所述方式由数字的发射信号产生无线电信号(在发射时通过调制)以及由无线电信号产生数字的接收数据(在接收时通过解调)。对机动车之间(Car2Car，也参见网页https://www.car-2-car.org)或者机动车和公共设施组件--例如交通灯或交通指示牌--之间(Car2I)的通信或交换通信数据来说，目前存在两种可行的无线电标准，其中一种是基于移动无线电标准(LTE-Long Term Evolution)以及一种基于WLAN标准(Wireless Local Area Network)。所述通信服务也总结为Car2X或者车辆-Adhoc-网络。
[0003] 为了能够在机动车中普遍提供所述Car2X通信，为此需要昂贵的硬件，所述硬件能够运行两种通信标准，即可以产生或接收所需的无线电
频率，以及提供所属的协议栈用于控制通信。协议栈在此是至少一个程序模
块，借助于该程序模块处理通信数据，以便由此定义一方面机动车和另一方面环境中的物体之间的通信连接。例如，协议栈可以实现ISO-OSI-参考模型(ISO-国际标准化组织；OSI-开放式系统互联)的层。
[0004] 由EP 2 816 851 A1已知了提供了两种通信标准的机动车。据此提供了两个RAT-收发器(RAT-无线接入技术)，该RAT-收发器能够通过通信总线接收发射数据并由此通过调制产生无线电信号或者颠倒过来由接收的无线电信号通过解调产生接收数据，并且传输至通信总线中。在通信总线上还连接了
数字信号处理器，该数字
信号处理器产生发射数据或者处理接收数据。这种机动车的缺点在于，必须通过单独的混合器进行发射数据至无线电信号或者由无线电信号至接收数据中的转换，该单独的混合器耦联了总线和收发器。这要求额外的构件并因此使得机动车的制造不期望地构件密集。
[0005] 由US 2010/0234071 A1已知了具有Multi-RAT系统的机动车。通过处理器能够提供多个协议栈。为了发射和接收无线电信号提供了多个高频
电路，该高频电路分别具有混合器。这同样使得系统的制造变得硬件密集。
[0006] 由DE 10 2013 222 915 A1已知了一种机动车，其中提供了两个无线调制解调器，所述无线调制解调器能够分享一个天线。提供两个无线调制解调器同样是构件密集的。
[0007] 由US 2003/0139179 A1已知了一种通信系统，该通信系统配备了两个不同的网络协议。为此设置了两个单独的硬件-无线端口。
[0008] 由US 2007/0019672 A1已知了一种通信系统，该通信系统能够在BluetoothTM-标准和ZigBeeTM-标准之间切换，其中为此设置了用于这两个通信标准的基带模块，即硬件电路。也部分地通过相应的模块实现了协议栈。
[0009] 由US 2009/0232191 A1已知了一种通信系统，其中借助于数字混合器把数字通信信号转换为数字HF信号，该数字HF信号借助于数字模拟转换器转换为模拟HF信号。
发明内容
[0010] 因此，本发明的目的在于，以用于Car2X通信的小的构件花费提供无线调制解调器。
[0011] 该目的通过独立
权利要求1的主题实现。通过
从属权利要求、下文的
说明书和
附图描述本发明的有利的改进方案。
[0012] 通过本发明提供了一种用于机动车的无线调制解调器。该无线调制解调器具有天线装置、与天线装置耦联的AD-DA转换器(模拟-数字-和数字-模拟-转换器)以及处理器设备。天线装置可以设计用于有线的、电的HF信号和无线电信号之间的双向转换。即天线装置例如可以包括一个天线或多个天线以及可选地例如包括
放大器电路。AD-DA转换器可以设计用于数字信号和
模拟信号之间的双向转换。处理器设备设置用于在机动车和机动车的环境中的至少一个物体之间通信数据的交换。所述至少一个物体尤其是至少另一车辆和/或至少一个公共设施组件，即例如分别是具有通信模块的交通灯和/或交通指示牌。
[0013] 根据本发明，处理器设备设置用于，提供多个通信标准。通过每个通信标准预先规定了各一个数字无线电协议栈以用于控制通信，即通信数据的交换。此外，每个通信标准预先规定了用于无线电信号的无线电频率。该无线电频率或高频率(HF)在此例如可以位于600兆赫至5千兆赫的频率间隔内。
[0014] 处理器设备使用AD-DA转换器以及天线装置以用于通信数据的交换。在此，通信数据的交换可以包括发射至少一部分通信数据到至少一个物体和/或从至少一个物体接收至少一部分通信数据。
[0015] 作为通信标准优选设置至少一个移动无线电标准和/或至少一个WLAN标准。尤其提供了如下的至少一个作为移动无线电标准：5G、LTE-车辆、LTE-D2D、LTE-ad-hoc。尤其至少设置了标准IEEE 802.11p(也称为pWLAN)作为WLAN标准。
[0016] 此外，处理器设备设置用于，基于选择信号从提供的通信标准中选择出一种通信标准并且以如下方式执行。通过处理器设备本身运行选出的通信标准的无线电协议栈作为
软件模块。为此，能够以所述方式实施包括至少一个程度模块的装置。此外根据本发明规定了，处理器运行一数字混合器，该数字混合器在基带侧与无线电协议栈耦联。换句话说，数字混合器在其基带侧与无线电协议栈交换数字数据。处理器还具有数字混合器，该数字混合器以当前需要的或设置的无线电频率运行。换句话说，利用具有无线电频率f0的数字调制/解调信号来对混合器进行调制和/或解调。
[0017] 通过根据本发明的无线调制解调器得到的优点是，不需要额外的构件来运行多个无线电协议栈。根据选出的通信标准利用相应的无线电协议栈运行
软件模块以及通过数字混合器实现至天线装置的连接。
[0018] 在此为了发射通信数据，根据本发明的无线调制解调器执行如下根据本发明的方法。
[0019] 通过处理器设备基于选择信号从多个提供的无线电协议栈选出一无线电协议栈并且运行选出的通信标准的无线电协议栈作为软件模块以及运行一数字混合器，该数字混合器在基带侧上与无线电协议栈耦联以及在HF侧上与AD-DA转换器耦联。
[0020] 合适的处理器设备尤其可以通过如下方式提供，即处理器包括微型处理器(集成的、可编程的电路)和/或
数字信号处理器(DSP)和/或FPGA(
现场可编程门阵列)和/或ASIC(
专用集成电路)。
[0021] 尤其可以规定，提供处理器设备和AD-DA转换器作为公共的集成的电路。这导致了无线调制解调器的特别紧凑的结构方式。
[0022] 本发明还包括改进方案，通过改进方案的特征给出了额外的优点。
[0023] 数字混合器的HF(高频)侧优选与AD-DA转换器耦联。数字混合器的HF侧在此规定了利用无线电频率的运行。换句话说，数字混合器设置用于，为了发射由基带侧的数字数据在HF侧上产生数字HF信号，该HF信号具有一对应于无线电频率的频率份额。此外，数字混合器设置用于，为了接收从AD-DA转换器接收数字HF信号，并且把该数字HF信号通过数字解调向下混合到基带中并把如此产生的数字数据在基带侧提供给协议栈。AD-DA转换器相应地直接与处理器耦联。由此实现了一方面数字混合器的HF侧和另一方面AD-DA转换器之间的数字HF信号的交换。换句话说，AD-DA转换器的数字信号对应于混合器的HF侧的数字HF信号。因此，AD-DA转换器连接在处理器和天线装置之间。由此AD-DA转换器把其模拟信号与天线装置交换。换句话说，天线装置的电的HF信号对应于AD-DA转换器的模拟信号。
[0024] 优选规定，通过处理器同时提供多个通信标准以及处理器设置用于，基于选择信号运行相应一个提供的通信标准。例如，通信标准能够分别通过处理器的数据
存储器中的相应的、所述的至少一个程序模块准备好。通过改进方案得到了优点：处理器在运行中可以在通信标准之间切换。随后可以分别既提供协议栈也以所属的无线电频率运行天线装置。
[0025] 尤其规定了，提供了控制单元，该控制单元设置用于，借助于处理器中的选择信号依次分别选出一个通信标准。换句话说，控制单元通过如下方式产生选择信号，即处理器设备相继地激活或转换通信标准之一。控制单元也可以提供作为处理器的组成部分，例如作为程序模块。控制单元也可以包括与处理器不同的构件和/或控制程序。此外，控制单元设置用于检查和信号通知，是否借助于当前选出的通信标准成功地与物体进行了通信数据的交换。换句话说，控制单元交替地或相继地试验了不同的通信标准，并识别了，是否能够成功地建立了至至少一个物体的通信连接。如已经具体描述地，Car2X通信可以基于不同的通信标准。为了能够建立机动车与至少一个物体的通信连接，则必须了解，其必须使用哪些通信标准。根据本发明的无线调制解调器由此发现，控制单元相继地独立试验了提供的通信标准，直至识别出通信数据的成功的传输。
[0026] 尤其可以规定，控制单元设置用于，基于公开可用的说明，例如表格调整通信标准的选择。因此，可以在预定的区域内，例如地区/国家中通过公开可用的说明提供用于Car2X通信的可用的或预设的通信标准的列表。随后，控制单元可以接收该说明并用于，从提供的通信标准中选择出为该区域设定的那个通信标准。
[0027] 无线调制解调器的特别优选的实施方案规定了，处理器设置用于，提供移动无线电标准，尤其是LTE。然而在此，在根据标准设定的发射运行中，无线调制解调器运行AD-DA转换器和混合器以及颠倒过来。换句话说，无线调制解调器优选设置用于，由上行链路信道—设置用于发射至基站—接收通信数据。无线调制解调器由此在绕过基站的情况下接收由物体通过上行链路信道发射的通信数据。换句话说，模型在上行链路信道中接收或监听至少一个物体的通信数据。由此可以基于移动无线电标准进行一方面机动车和另一方面至少一个物体之间的直接通信或者直接的数据交换，同时为此不需要基站。在通信标准中，所述通信标准规定了用于发射和接收的相同的无线电频率以及在此说明了用于发射和接收时间的时间复用(Zeitmultiplexing)，无线调制解调器可以相应地在发射时间切换到接收，以便在没有基站的情况下接收通信数据。
[0028] 本发明还包括具有根据本发明的无线调制解调器的机动车。根据本发明的机动车优选设计为
汽车，尤其为轿车或者
卡车。
[0029] 最后，本发明还包括根据本发明的方法的改进方案，所述改进方案具有和已经结合根据本发明的无线调制解调器描述的那些特征一样的特征。因此，此处不再描述根据本发明的方法的相应的改进方案。
附图说明
[0030] 下面描述本发明的
实施例。为此，唯一的附图(图)示出了根据本发明的机动车的实施方案的示意性图示。
[0031] 在下文中阐述的实施例涉及本发明的优选的实施方案。在实施例中所述的实施方案的组件分别是本发明的单个的、可视作彼此独立的特征，这些特征分别也彼此独立地改进本发明并进而也单独地或以与所述组合不同的组合视作本发明的组成部分。此外，所述实施方案也能通过本发明的其它已经描述的特征补充。
具体实施方式
[0032] 附图示出机动车10，其中例如可以是汽车，尤其是轿车。机动车10可以具有无线调制解调器11，通过无线调制解调器可以建立或者构建或者运行车辆组件12与机动车10的环境14中的至少一个物体13的通信连接15以用于通信数据16的交换。车辆组件12例如可以是驾驶员辅助系统或者
信息娱乐系统。通信数据16例如可以是用于描述计划好的或正在执行的行驶机动动作的
位置数据和/或机动动作数据。物体13例如可以是另一车辆或者交通路网的公共设施组件。
[0033] 无线调制解调器11可以包括或具有处理器10和天线元件18。处理器17例如可以是数字信号处理器或者微型处理器或者多个计算机的组合。天线元件18可以具有AD-DA转换器19和天线装置20。天线装置20例如可以包括一个天线21或者多个天线。借助于天线21能够与物体13的天线装置20'交换无线电信号22。无线电信号22在此尤其是
电磁波，所述电磁波可以具有在例如600兆赫至5千兆赫的
频率范围内的频率范围。因此，是高频的(HF)
无线电波。天线装置20在无线电波22和电的HF信号23之间转换，该HF信号通过电
导线24—例如同轴
电缆—从AD-DA转换器19朝着天线装置20(发射)传输或者从天线装置20传输至AD-DA转换器19(接收)。AD-DA转换器在模拟HF信号23和对应的数字HF信号25之间转换，AD-DA转换器可以通过数据连接26与处理器17交换或传输该数字HF信号。例如，数据连接26可以具有每秒10千兆位(Gigabit)至每秒25千兆位范围内的
数据速率。数据连接可以是电的或光学的。
[0034] 此外，处理器17可以通过控制导线27与天线元件18的控制
接口28连接，以便例如设定AD-DA转换器的
采样率和/或针对当前所用的无线电频率调整或调节天线装置20。
[0035] AD-DA转换器的模拟信号可以直接用于运行天线装置20。因为数字HF信号25已经可以具有对应于无线电信号22的无线电频率f0的频率部分。换句话说，不需要单独的、模拟的混合器或
混频器或频率转换器。
[0036] 为此，处理器17具有数字混合器29，该数字混合器以当前所需的或设定的无线电频率f0运行。换句话说，混合器29利用具有无线电频率f0的、数字的调制/解调信号进行调制和/或解调。
[0037] 为了建立与物体13的通信连接15，还需要遵守或遵循通信协议，从而能够正确地通过物体13和机动车10解读发射的通信数据。为此，在处理器17中提供了通信栈或协议栈30，其可以与车辆组件12交换通信数据16以及其与混合器29的基带侧32交换根据通信协议处理的基带数据。在HF侧33上通过数据连接26交换数字的HF信号25。
[0038] 可以在处理器17中通过控制单元34确定，运行哪些协议栈30以及通过混合器29使用哪些无线电频率f0。例如，在处理器17中能够为多种不同的通信标准35提供协议栈30和无线电频率f0，可以通过控制单元34的选择信号36分别确定或选择所述通信标准的其中一个。为此，可以提供例如形式为表格37的说明，借助于该说明也可以运行例如物体13。由此能够通过试验或检查在表格37中确定的通信标准使机动车10和物体13协调一致，直至设定或发现共同的通信标准25。
[0039] 可行的通信标准是移动无线电标准，例如LTE 5G。通过该移动无线电标准尤其定义了上行链路信道38，物体13通过上行链路信道例如可以沿朝着移动无线网络的基站39的方向发射。无线调制解调器11可以设置用于，设定上行链路信道38的无线电频率作为用于接收的无线电频率f0以及由此同样接收在上行链路信道38中发射的、物体13的通信数据16以及直接地，在不需要基站39的情况下作为接收的通信数据16提供给车辆组件12。因此，无线调制解调器在无线电频率f0下颠倒地运行，即不作为发射器，而是作为接收器。在通信标准中，该通信标准规定了用于发射和接收的相同的无线电频率以及在此说明了用于发射和接收时间的时间复用，无线调制解调器可以相应地在发射时间切换到接收，以便在没有基站39的情况下接收通信数据16。
[0040] 因此，在机动车10中基本构思在于，复制了通用的无线电接口的无线调制解调器11设计为多功能的。由此，硬件可以
覆盖至少两个当前竞争的通信标准或者用于将来的Car2X通信(即pWLAN和5G LTE-vehicle)的无线电标准。随后通过处理器17的程序模块可以设定，在特定的时间点运行通信标准中的哪个。通过所述通用的无线调制解调器可以借助于快速的、宽带的AD-DA转换器和通过协议栈30由软件进行的预处理设计，根据哪个通信标准建立无线电连接15。
[0041] 因此能够在车辆
控制器中执行多个信息娱乐-和/或通信服务，优选也是Car2Car-通信和驾驶员辅助功能并为此使用所谓的SDR(软件定义的无线电)，该SDR可以适应性地运行不同的通信标准，而不使用多个专用
硅芯片。
[0042] 因此也可以在提供或制造机动车中已经区分了，根据pWLAN标准或者根据移动无线电标准5G运行Car2Car-通信。这样例如可以固定地以程序输入到处理器17中，从而仅需要提供用于相应一个通信标准的程序模块。然而也可以规定，借助于控制单元34使得可选择多个通信标准35。
[0043] 为了也能够使用移动无线电标准的上行链路信道38，像其在移动无线电标准LTE中那样，则以实现Broadcast-ad hoc-Modus(自组网广播Modus)，该Broadcast-ad hoc-Modus规定了通过CSMA/CA对上行链路信道38的所述的信道
访问。
[0044] 总之该例子说明了，如何能够通过本发明为将来的Car2X-系统提供LTE-5G多种无线制式的调制解调器(Multi-RAT-Modem)。
