Title:
Vorrichtung, Verfahren und Computerprogramm zum Charakterisieren von Antenneneinheiten in einem vordefinierten Raum
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

Ausführungsbeispiele schaffen eine Vorrichtung, ein Verfahren und ein Computerprogramm zum Charakterisieren einer Mehrzahl von Antenneneinheiten (26a; 26b) in einem vordefinierten Raum. Die Antenneneinheiten (26a; 26b) sind zur Versorgung eines mobilen Sendeempfängers mit Funkdiensten in dem Raum ausgebildet. Eine Antenneneinheit (26a; 26b) ist in zwei Betriebsmodi, Senden und Empfangen, betreibbar. Zumindest eine erste Antenneneinheit (26a) weist mehrere Abstrahlcharakteristika auf. Das Verfahren umfasst ein Betreiben (10) der ersten Antenneneinheit (26a) in einem ersten Betriebsmodus und ein Betreiben (12) einer zweiten Antenneneinheit (26b) in einem zweiten Betriebsmodus. Das Verfahren umfasst ferner ein Variieren (14) der Abstrahlcharakteristika der ersten Antenneneinheit und ein Erfassen (16) von Information über Übertragungseigenschaften zwischen der ersten Antenneneinheit (26a) und der zweiten Antenneneinheit (26b) für die Abstrahlcharakteristika. Das Verfahren umfasst darüber hinaus ein Charakterisieren (18) der Antenneneinheiten (26a; 26b) basierend auf der Information über die Übertragungseigenschaften.





Inventors:
Zielinski, Ernst (44803, Bochum, DE)
Mohaupt, Matthias (44789, Bochum, DE)
Kampermann, Jens (42781, Haan, DE)
Theimer, Wolfgang (44879, Bochum, DE)
Application Number:
DE102016213689A
Publication Date:
02/01/2018
Filing Date:
07/26/2016
Assignee:
VOLKSWAGEN AKTIENGESELLSCHAFT, 38440 (DE)
International Classes:
H04B7/00; B60R16/02; G01S5/02
Foreign References:
200302098932003-11-13
201601655482016-06-09
Claims:
1. Verfahren zur Charakterisierung einer Mehrzahl von Antenneneinheiten (26a; 26b) in einem vordefinierten Raum, wobei die Antenneneinheiten (26a; 26b) zur Versorgung eines mobilen Sendeempfängers mit Funkdiensten in dem Raum ausgebildet sind, wobei eine Antenneneinheit (26a; 26b) in zwei Betriebsmodi, Senden und Empfangen, betreibbar ist, und wobei zumindest eine erste Antenneneinheit (26a) mehrere Abstrahlcharakteristika aufweist, umfassend:
Betreiben (10) der ersten Antenneneinheit (26a) in einem ersten Betriebsmodus;
Betreiben (12) einer zweiten Antenneneinheit (26b) in einem zweiten Betriebsmodus;
Variieren (14) der Abstrahlcharakteristika der ersten Antenneneinheit;
Erfassen (16) von Information über Übertragungseigenschaften zwischen der ersten Antenneneinheit (26a) und der zweiten Antenneneinheit (26b) für die Abstrahlcharakteristika; und
Charakterisieren (18) der Antenneneinheiten (26a; 26b) basierend auf der Information über die Übertragungseigenschaften.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der erste Betriebsmodus Senden und wobei der zweite Betriebsmodus Empfangen ist, oder wobei der zweite Betriebsmodus Senden und wobei der erste Betriebsmodus Empfangen ist.

3. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die zweite Antenneneinheit (26b) ebenfalls mehrere Abstrahlcharakteristika aufweist, ferner umfassend
Betreiben der zweiten Antenneneinheit (26b) in dem ersten Betriebsmodus;
Betreiben der ersten Antenneneinheit (26a) in dem zweiten Betriebsmodus;
Variieren der Abstrahlcharakteristika der zweiten Antenneneinheit (26b);
Erfassen von Information über Übertragungseigenschaften zwischen der ersten Antenneneinheit (26a) und der zweiten Antenneneinheit (26b) für die Abstrahlcharakteristika.

4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Antenneneinheit (26a; 26b) mehrere Antennenelemente umfasst und die Abstrahlcharakteristika unterschiedliche Strahlformungsmodi mit unterschiedlichen Hauptabstrahlungsrichtungen umfassen.

5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Variieren (14) der Abstrahlcharakteristika zeitlich versetzt erfolgt, wobei das Variieren (14) der Abstrahlcharakteristika im Frequenzbereich versetzt erfolgt, und/oder wobei das Variieren (14) der Abstrahlcharakteristika durch unterschiedliche Codekennungen erfolgt.

6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Variieren (14) der Abstrahlcharakteristika ein Verwenden jeder möglichen Abstrahlcharakteristik der ersten Antenneneinheit (26a) umfasst, und das Erfassen der Information über die Übertragungseigenschaften zwischen der ersten Antenneneinheit (26a) und der zweiten Antenneneinheit (26b) Information über Übertragungseigenschaften für jede Abstrahlcharakteristik der ersten Antenneneinheit (26a) umfasst.

7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei das Variieren (14) der Abstrahlcharakteristika ein Verwenden jeder möglichen Abstrahlcharakteristik der zweiten Antenneneinheit (26b) umfasst, und das Erfassen der Information über die Übertragungseigenschaften zwischen der ersten Antenneneinheit (26a) und der zweiten Antenneneinheit (26b) Information über Übertragungseigenschaften für jede Abstrahlcharakteristik der zweiten Antenneneinheit (26b) umfasst.

8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Charakterisieren (18) der Antenneneinheiten (26a; 26b) basierend auf der Information über die Übertragungseigenschaften ein Abspeichern einer Information über eine Funkkanaleigenschaft für die verschiedenen Abstrahlcharakteristika umfasst.

9. Verfahren gemäß Anspruch 8, ferner umfassend
Wiederholen des Verfahrens;
Vergleichen abgespeicherter Information über die Funkkanaleigenschaft für die verschiedenen Abstrahlcharakteristika mit bei der Wiederholung des Verfahrens erfasster Information über die Übertragungseigenschaften für die Abstrahlcharakteristika; und
Ermitteln einer Ortsinformation über ein in dem Raum befindliches Objekt über den Vergleich.

10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der vordefinierte Raum einem Innenraum eines Fahrzeugs entspricht.

11. Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei der vordefinierte Raum ein Innenraum (40) eines Fahrzeugs mit mehreren Sitzplätzen (42a; 42b; 42c; 42d; 42e) ist, wobei das in dem Raum befindliche Objekt eine Person (44) auf einem der Sitzplätze (42a; 42b; 42c; 42d; 42e) ist, und wobei die Ortsinformation einer Information über die Belegung der Sitzplätze (42a; 42b; 42c; 42d; 42e) in dem Fahrzeug ist.

12. Verfahren gemäß Anspruch 11, ferner umfassend Verwenden der Information über die Belegung der Sitzplätze (42a; 42b; 42c; 42d; 42e) zur Lokalisierung eines mobilen Endgeräts in dem Fahrzeug.

13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 oder 12, ferner umfassend Verwenden der Information über die Belegung der Sitzplätze zur Auswahl einer Abstrahlcharakteristik einer Antenneneinheit (26a; 26b) zur Datenübertragung mit einem mobilen Endgerät in dem Fahrzeug.

14. Computerprogramm zur Durchführung eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wenn das Computerprogramm auf einem Computer, einem Prozessor, oder einer programmierbaren Hardwarekomponente abläuft.

15. Vorrichtung (20) zur Charakterisierung einer Mehrzahl von Antenneneinheiten (26a; 26b) in einem vordefinierten Raum (40), wobei die Antenneneinheiten (26a; 26b) zur Versorgung eines mobilen Sendeempfängers (100) mit Funkdiensten in dem Raum (40) ausgebildet sind, wobei eine Antenneneinheit (26a; 26b) in zwei Betriebsmodi, Senden und Empfangen, betreibbar ist, und wobei zumindest eine erste Antenneneinheit (26a) mehrere Abstrahlcharakteristika aufweist, umfassend:
ein oder mehrere Schnittstellen (24) für die Mehrzahl von Antenneneinheiten (26a; 26b); ein Kontrollmodul (22) zur Steuerung der ein oder mehreren Schnittstellen (24), wobei das Kontrollmodul (22) ausgebildet ist, um
die erste Antenneneinheit (26a) in einem ersten Betriebsmodus zu betreiben;
die zweite Antenneneinheit (26b) in einem zweiten Betriebsmodus zu betreiben;
die Abstrahlcharakteristika der ersten Antenneneinheit (26a) zu variieren;
Information über Übertragungseigenschaften zwischen der ersten Antenneneinheit (26a) und der zweiten Antenneneinheit (26b) für die Abstrahlcharakteristika zu erfassen; und
die Antenneneinheiten (26a; 26b) basierend auf der Information über die Übertragungseigenschaften zu charakterisieren.

Description:

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, ein Verfahren und ein Computerprogramm zum Charakterisieren von Antenneneinheiten in einem vordefinierten Raum, insbesondere aber nicht ausschließlich, auf die Charakterisierung von mehreren Antenneneinheiten in einem Fahrzeuginnenraum.

Mobile Geräte, im Folgenden auch Mobilgeräte genannt, finden eine immer weiter verbreitete Nutzung auch in geschlossenen Räumen (auch engl. Indoorbereich). Beispielsweise in Fahrzeugen, wie Automobilen, Zügen, Flugzeugen, Bussen, Schiffen, usw. dienen mobile Geräte zur Kommunikation, zur Unterhaltung der Fahrgäste, zur Weiterleitung von relevanten Informationen über den Fahrzeugzustand oder über die Verkehrslage auf der geplanten Route, usw. Dabei kann es hilfreich sein, Informationen zielgerichtet im Raum zu verteilen, zum Beispiel abhängig von der Position des Mobilgerätes in dem Raum, z.B. in der Fahrgastzelle. Beispielsweise kann ein eingehendes Telefonat oder eine Aktualisierung der Routeninformation dem Mobilgerät des Fahrers signalisiert werden. Ein Spiel zur Unterhaltung kann alle Mobilgeräte der Fahrgäste bis auf das Mobilgerät des Fahrers umfassen. Für eine solche Zuordnung ist es zweckmäßig, den Aufenthaltsort des mobilen Endgerätes im Raum, z.B. in dem Fahrzeug zu kennen. Es können dann Übertragungskonzepte an den Aufenthaltsort angepasst werden, und dementsprechend eine Dienstqualität eine Übertragungskapazität, angepasst werden. Beispielsweise können räumliche Übertragungskonzepte basierend auf einer Information über einen Aufenthaltsort eines Endgerätes verbessert werden.

Es steht zu erwarten, dass der Einsatz von Lokalisierungstechniken für die Positionsschätzung von mobilen Endgeräten zur Verbesserung der Nutzerzufriedenheit (auch engl. User Experience) in den nächsten Jahren immer wichtiger wird. Vor allem in Fahrzeugen ergeben sich dadurch viele beeindruckende Einsatzmöglichkeiten. Durch den Einsatz von Funktechnik zur Lokalisierung können zusätzliche Kosten entstehen, die durch eine aufwendige Kalibration verursacht werden. Ein mögliches Verfahren zur Kalibration einer Implementierung von Antenneneinheiten in einem Fahrzeug verwendet zur Kalibrierung einen oder mehrere Testsender, die an mehreren vordefinierten Positionen in Fahrzeuginnenraum platziert werden und so Kalibrierungsparameter gemessen werden können. Eine Detektion einer Belegung im Fahrzeuginnenraum wird ferner über zusätzliche Sensorik durchgeführt, beispielsweise über in Sitze integrierte Drucksensoren oder Schalter.

Mobilgeräte können dabei als Mobilfunkgeräte nach einem oder mehreren standardisierten Mobilfunkstandards ausgebildet sein. Diese können für Nahfeldkommunikation und/oder für die Überbrückung größerer Entfernungen geeignet sein. Fahrgastzellen sind in verschiedensten Größenordnungen bekannt und umfassen Zellen für Personenwagen, Wohnmobile, Lastkraftwagen und auch den Fahrgastraum von Bussen, Zügen, Flugzeugen, Schiffen, usw.

Eine weitere Möglichkeit zur Lokalisierung wird mit Hilfe eines Ultraschallstiftes durchgeführt. Dabei sendet der Stift einen Infrarot-Lichtpuls aus, der sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet. Dieser Lichtimpuls wird durch eine Infrarot-Diode detektiert. Gleichzeitig sendet der Stift ein Ultraschallsignal aus, das durch zwei Ultraschallmikrofone aufgenommen wird. Da sich Schall nur mit ca. 330 Meter/Sekunde ausbreitet, kann man aus der Zeitdifferenz zum optischen Signal die Entfernung und durch eine verteilte Lage von Mikrofonen die Richtung des Signals in einer Ebene detektieren. Allerdings ist dieses Konzept zur Lokalisierung von Mobilgeräten unter Umständen wenig geeignet, da sich der Stift nicht ständig in der Nähe des Mobilgerätes befindet. Alternativ könnte das Mobilgerät Infrarot-Lichtpulse und Ultraschallsignale senden, was seinen Energievorrat nachteilig beeinflussen würde und überdies in handelsüblichen Mobilgeräten in der Regel nicht vorgesehen ist.

Weiter bekannt sind Lokalisierungsmethoden, die auf den Ausbreitungseigenschaften von elektromagnetischen Wellen beruhen. Unterschiedliche HF-Technologien in Frequenzbereichen von wenigen Kilo-Hertz bis zu Ultrawideband Technologie (UWB) mit Frequenzen zwischen 3,2–10,6 Giga-Hertz finden dabei Verwendung. Dabei wird der zu lokalisierende Gegenstand mit einer entsprechenden Markierung, zum Beispiel einem Radiofrequenz-Identifikationstransponder (RFID-Tag), versehen, um auffindbar zu sein. Allerdings ist hierfür an den Mobilgeräten ein Zusatzelement zu befestigen, zum Beispiel der genannte RFID-Tag. Dies ist insbesondere bei wechselnden Mobilgeräten in der Fahrgastzelle nur aufwändig zu handhaben.

Mögliche Ortungstechnologien außerhalb der Fahrgastzelle und des Fahrzeuges basieren auf GPS (engl. Global Positioning System) oder auf Triangulation von Signalen von Basisstationen, die zum Beispiel für einen zellularen Mobilfunk Verwendung finden. Allerdings ist diese Ortsbestimmung zu ungenau, um in einem Raum, der beispielsweise gerade eine Fahrgastzelle umfasst, die Position eines Endgerätes zu bestimmen. Elektromagnetischen Wellen werden überdies nur gedämpft und/oder verzerrt in geschlossene Räume übertragen und dies kann eine Ortung innerhalb des Raumes nachteilig beeinflussen.

Es besteht daher ein Bedarf ein verbessertes Konzept zur Charakterisierung in einem geschlossenen Raum bereitzustellen.

Dem wird durch eine Vorrichtung, ein Verfahren und ein Computerprogramm jeweils mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche Rechnung getragen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Ausführungsbeispiele basieren auf dem Kerngedanken, mehrere Antenneneinheiten in einem Raum zur Charakterisierung untereinander zu verwenden und so nachfolgend eine Ortung von Mobilgeräten innerhalb des Raumes durchführen zu können. Dabei können die Antenneneinheiten zwischen Sende- und Empfangsbetrieb umgeschaltet werden und dabei unterschiedliche Abstrahlcharakteristika der Antenneneinheiten durchiteriert werden. Information über die damit verbundenen Übertragungseigenschaften können dann zur Charakterisierung ausgewertet werden.

Ausführungsbeispiele schaffen Verfahren zur Charakterisierung einer Mehrzahl von Antenneneinheiten in einem vordefinierten Raum. Die Antenneneinheiten sind zur Versorgung eines mobilen Sendeempfängers mit Funkdiensten in dem Raum ausgebildet. Eine Antenneneinheit ist dabei in zwei Betriebsmodi betreibbar, Senden und Empfangen. Zumindest eine erste Antenneneinheit weist mehrere Abstrahlcharakteristika auf. Das Verfahren umfasst ein Betreiben der ersten Antenneneinheit in einem ersten Betriebsmodus und ein Betreiben einer zweiten Antenneneinheit in einem zweiten Betriebsmodus. Das Verfahren umfasst ferner Variieren der Abstrahlcharakteristika der ersten Antenneneinheit und ein Erfassen von Informationen über Übertragungseigenschaften zwischen der ersten Antenneneinheit und der zweiten Antenneneinheit für die Abstrahlcharakteristika. Das Verfahren umfasst ferner ein Charakterisieren der Antenneneinheiten basierend auf der Information über die Übertragungseigenschaften.

Ausführungsbeispiele schaffen ferner eine Vorrichtung zur Charakterisierung einer Mehrzahl von Antenneneinheiten in einem vordefinierten Raum, wobei die Antenneneinheiten zur Versorgung eines mobilen Sendeempfängers mit Funkdiensten in dem Raum ausgebildet sind. Eine Antenneneinheit ist in zwei Betriebsmodi, Senden und Empfangen, betreibbar, und zumindest eine erste Antenneneinheit weist mehrere Abstrahlcharakteristika auf. Die Vorrichtung umfasst ein oder mehrere Schnittstellen für die Mehrzahl von Antenneneinheiten. Die Vorrichtung umfasst ferner ein Kontrollmodul zur Steuerung der ein oder mehreren Schnittstellen. Das Kontrollmodul ist ausgebildet, um die erste Antenneneinheit in einem ersten Betriebsmodus zu betreiben und um die zweite Antenneneinheit in einem zweiten Betriebsmodus zu betreiben. Das Kontrollmodul ist ferner ausgebildet, um die Abstrahlcharakteristika der ersten Antenneneinheit zu variieren und um Information über Übertragungseigenschaften zwischen der ersten Antenneneinheit und der zweiten Antenneneinheit für die Abstrahlcharakteristika zu erfassen. Das Kontrollmodul ist darüber hinaus ausgebildet, um die Antenneneinheiten basierend auf der Information über die Übertragungseigenschaften zu charakterisieren.

Ausführungsbeispiele schaffen eine Strategie zur Vereinfachung eines Prozesses zur Kalibration oder Charakterisierung und schaffen ein grundlegendes Konzept für weitere Anwendungsmöglichkeiten (z.B. Detektion von Fahrzeugbelegung und Fahrzeuginnenraumzustand) bzw. zur Verbesserungen zur Positionsbestimmung von mobilen Endgeräten. Ausführungsbeispiele können eine Charakterisierung mehrerer Antenneneinheiten ermöglichen, wobei die Antenneneinheiten selbst zur Charakterisierung verwendet werden und auf eine Verwendung zusätzlicher Testsender verzichtet werden kann.

In manchen Ausführungsbeispielen kann der erste Betriebsmodus Senden und der zweite Betriebsmodus Empfangen sein. Die erste Antenneneinheit kann dann über die verschiedenen Abstrahlcharakteristika senden und entsprechende Empfangssignale an der zweiten Antenneneinheit erfasst werden. In weiteren Ausführungsbeispielen kann der zweite Betriebsmodus Senden und der erste Betriebsmodus Empfangen sein. Die erste Antenneneinheit kann dann über die verschiedenen Abstrahlcharakteristika empfangen und entsprechende Empfangssignale, die auf ein Sendesignal der zweiten Antenneneinheit zurückgehen, erfassen. Ausführungsbeispiele können dadurch die verschiedenen Vorzüge oder Nachteile der Abstrahlcharakteristika erfassen, auswerten, und anschließend durch die Charakterisierung nutzen.

In weiteren Ausführungsbeispielen kann die zweite Antenneneinheit ebenfalls mehrere Abstrahlcharakteristika aufweisen. Die zweite Antenneneinheit kann dann in dem ersten Betriebsmodus betrieben werden und die erste Antenneneinheit kann in dem zweiten Betriebsmodus betreiben werden, analog zur oben beschriebenen Empfangs- oder Sendevariante. Die Abstrahlcharakteristika der zweiten Antenneneinheit können dann ebenfalls variiert werden und Information über Übertragungseigenschaften zwischen der ersten Antenneneinheit und der zweiten Antenneneinheit für die Abstrahlcharakteristika erfasst werden. Ausführungsspiele können so eine Erfassung und Charakterisierung von Kombinationsmöglichkeiten zwischen Abstrahlcharakteristika mehrerer Antenneneinheiten ermöglichen. Manche Ausführungsbeispiele ermöglichen die Erfassung und Charakterisierung aller Kombinationsmöglichkeiten von Abstrahlcharakteristika mehrerer Antenneneinheiten.

In einigen Ausführungsbeispielen umfasst eine Antenneneinheit mehrere Antennenelemente und die Abstrahlcharakteristika umfassen unterschiedliche Strahlformungsmodi mit unterschiedlichen Hauptabstrahlungsrichtungen. Es können so Übertragungseigenschaften für Kombination der jeweiligen Hauptabstrahlrichtungen jeweils für Sende- und Empfangsbetrieb erfasst werden und so eine entsprechende Charakterisierung durchgeführt werden.

In Ausführungsbeispielen kann das Variieren der Abstrahlcharakteristika zeitlich versetzt erfolgen, z.B. sequentiell in einer Iteration. Ergänzend oder alternativ kann das Variieren der Abstrahlcharakteristika im Frequenzbereich versetzt erfolgen, z.B. können verschiedene Frequenzen, Träger, Unterträger usw. verwendet werden. Ergänzend oder alternativ kann das Variieren der Abstrahlcharakteristika durch unterschiedliche Codekennungen erfolgt, z.B. unter Verwendung orthogonaler Codes, die eine Trennung der Signale unterschiedlicher Abstrahlcharakteristika erlauben. Ausführungsbeispiele können so eine Anpassung der Charakterisierungssignale an das verwendete Übertragungssystem, z.B. ein Vielfachzugriffsverfahren, erlauben.

In weiteren Ausführungsbeispielen kann das Variieren der Abstrahlcharakteristika ein Verwenden jeder möglichen Abstrahlcharakteristik der ersten Antenneneinheit umfassen. Das Erfassen der Information über die Übertragungseigenschaften zwischen der ersten Antenneneinheit und der zweiten Antenneneinheit kann demnach Information über Übertragungseigenschaften für jede Abstrahlcharakteristik der ersten Antenneneinheit umfassen. Ausführungsbeispiele können so für alle Kombinationen von Abstrahlcharakteristika auf Sende- und auf Empfangsseite Übertragungseigenschaften erfassen und eine entsprechend optimierte oder verbesserte Systemkonfiguration ermöglichen. Das Variieren der Abstrahlcharakteristika kann in weiteren Ausführungsbeispielen ein Verwenden jeder möglichen Abstrahlcharakteristik der zweiten Antenneneinheit umfassen sowie das Erfassen der Information über die Übertragungseigenschaften zwischen der ersten Antenneneinheit und der zweiten Antenneneinheit für jede Abstrahlcharakteristik der zweiten Antenneneinheit.

Das Charakterisieren der Antenneneinheiten kann basierend auf der Information über die Übertragungseigenschaften ein Abspeichern einer Information über eine Funkkanaleigenschaft für die verschiedenen Abstrahlcharakteristika umfassen. Ausführungsbeispiele können so einen Bedarf an einem erneuten Charakterisieren hinauszögern, bzw. einen Vergleich zwischen den Ergebnissen mehrerer Charakterisierungen ermöglichen. Beispielsweise kann in weiteren Ausführungsbeispielen das Verfahren wiederholt werden. Zusätzlich kann dann ein Vergleichen abgespeicherter Information über die Funkkanaleigenschaft für die verschiedenen Abstrahlcharakteristika mit bei der Wiederholung des Verfahrens erfasster Information über die Übertragungseigenschaften für die Abstrahlcharakteristika durchgeführt werden. Ferner kann ein Ermitteln einer Ortsinformation über ein in dem Raum befindliches Objekt über den Vergleich erfolgen. Ausführungsbeispiele können so eine Detektion von Objekten in dem Raum sowie deren Ort in dem Raum ermitteln. Der vordefinierte Raum kann in manchen Ausführungsbeispielen einem Innenraum eines Fahrzeugs entsprechen.

In einigen Ausführungsbeispielen, bei denen der vordefinierte Raum ein Innenraum eines Fahrzeugs mit mehreren Sitzplätzen ist, kann das in dem Raum befindliche Objekt eine Person auf einem der Sitzplätze sein. Die Ortsinformation kann dann einer Information über die Belegung der Sitzplätze in dem Fahrzeug entsprechen. Die Information über die Belegung der Sitzplätze kann dann zur Lokalisierung eines mobilen Endgeräts in dem Fahrzeug verwendet werden. Diese Information kann dann zur Anpassung von Übertragungsparametern, wie beispielsweise der Abstrahlcharakteristika der Antenneneinheiten vorteilhaft eingesetzt werden. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Information über die Belegung der Sitzplätze zur Auswahl einer Abstrahlcharakteristik einer Antenneneinheit zur Datenübertragung mit einem mobilen Endgerät in dem Fahrzeug verwendet werden.

Allgemein können Ausführungsbeispiele auch als Programm, Firmware, Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode oder als Daten implementiert sein, wobei der Programmcode oder die Daten dahin gehend wirksam ist bzw. sind, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Programm auf einem Prozessor, Computer oder einer programmierbaren Hardwarekomponente abläuft. Der Programmcode oder die Daten kann bzw. können beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger oder Datenträger gespeichert sein. Der Programmcode oder die Daten können unter anderem als Quellcode, Maschinencode oder Bytecode sowie als anderer Zwischencode vorliegen.

Ausführungsbeispiele schaffen darüber hinaus eines der oben beschriebenen Verfahren oder ein Computerprogramm zur Anwendung in einem Fahrzeug. Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist ein Fahrzeug mit der oben beschriebenen Vorrichtung.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele, auf welche Ausführungsbeispiele generell jedoch nicht insgesamt beschränkt sind, näher beschrieben. Es zeigen:

1 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Charakterisierung einer Mehrzahl von Antenneneinheiten;

2 eine Illustration eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Charakterisierung einer Mehrzahl von Antenneneinheiten;

3 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer weiteren Vorrichtung zur Charakterisierung;

4 ein Blockdiagramm einer Antenneneinheit in einem Ausführungsbeispiel;

5 ein Blockdiagramm einer Anordnung von Antenneneinheiten in einem Ausführungsbeispiel;

6 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Charakterisierung;

7 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Charakterisierung;

8 ein Ausführungsbeispiel einer Lokalisierung eines Objektes;

9 ein Ausführungsbeispiel mit einem Reflektor;

10 ein Ausführungsbeispiel mit einem RFID-Tag;

11 ein Ausführungsbeispiel mit verbesserter Übertragungsqualität in einem Fahrzeuginnenraum.

Verschiedene Ausführungsbeispiele werden nun ausführlicher unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind. Optionale Merkmale oder Komponenten sind dabei in gestrichelten Linien dargestellt.

Obwohl Ausführungsbeispiele auf verschiedene Weise modifiziert und abgeändert werden können, sind Ausführungsbeispiele in den Figuren als Beispiele dargestellt und werden hierin ausführlich beschrieben. Es sei jedoch klargestellt, dass nicht beabsichtigt ist, Ausführungsbeispiele auf die jeweils offenbarten Formen zu beschränken, sondern dass Ausführungsbeispiele vielmehr sämtliche funktionale und/oder strukturelle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen, die im Bereich der Erfindung liegen, abdecken sollen.

Man beachte, dass ein Element, das als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „verkoppelt“ bezeichnet wird, mit dem anderen Element direkt verbunden oder verkoppelt sein kann oder dass dazwischenliegende Elemente vorhanden sein können. Wenn ein Element dagegen als „direkt verbunden“ oder „direkt verkoppelt“ mit einem anderen Element bezeichnet wird, sind keine dazwischenliegenden Elemente vorhanden. Andere Begriffe, die verwendet werden, um die Beziehung zwischen Elementen zu beschreiben, sollten auf ähnliche Weise interpretiert werden (z.B., „zwischen“ gegenüber „direkt dazwischen“, „angrenzend“ gegenüber „direkt angrenzend“ usw.).

Die Terminologie, die hierin verwendet wird, dient nur der Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele und soll die Ausführungsbeispiele nicht beschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „einer”, „eine”, „eines” und „der“, „die“, „das“ auch die Pluralformen beinhalten, solange der Kontext nicht eindeutig etwas anderes angibt. Ferner sei klargestellt, dass die Ausdrücke wie z.B. „beinhaltet“, „beinhaltend“, „aufweist“, „umfasst“, „umfassend“ und/oder „aufweisend“, wie hierin verwendet, das Vorhandensein von genannten Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsabläufen, Elementen und/oder Komponenten angeben, aber das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem bzw. einer oder mehreren Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsabläufen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließen.

1 zeigt ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Charakterisierung einer Mehrzahl von Antenneneinheiten in einem vordefinierten Raum. Die Antenneneinheiten sind zur Versorgung eines mobilen Sendeempfängers mit Funkdiensten in dem Raum ausgebildet. Die Antenneneinheiten sind in zwei Betriebsmodi, Senden und Empfangen, betreibbar. Zumindest eine erste Antenneneinheit weist mehrere Abstrahlcharakteristika auf. Das Verfahren umfasst ein Betreiben 10 der ersten Antenneneinheit in einem ersten Betriebsmodus und ein Betreiben 12 einer zweiten Antenneneinheit in einem zweiten Betriebsmodus. Das Verfahren umfasst ferner ein Variieren 14 der Abstrahlcharakteristika der ersten Antenneneinheit und ein Erfassen 16 von Information über Übertragungseigenschaften zwischen der ersten Antenneneinheit und der zweiten Antenneneinheit für die Abstrahlcharakteristika. Das Verfahren umfasst ferner ein Charakterisieren 18 der Antenneneinheiten basierend auf der Information über die Übertragungseigenschaften.

2 zeigt eine Illustration eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 20 zur Charakterisierung einer Mehrzahl von Antenneneinheiten 26a, 26b in einem vordefinierten Raum. Die Antenneneinheiten 26a, 26b sind zur Versorgung eines mobilen Sendeempfängers mit Funkdiensten in dem Raum ausgebildet. Die Antenneneinheiten 26a, 26b sind in zwei Betriebsmodi, Senden und Empfangen, betreibbar. Zumindest eine erste Antenneneinheit 26a weist mehrere Abstrahlcharakteristika auf. Die Vorrichtung 20 umfasst ein oder mehrere Schnittstellen 24 für die Mehrzahl von Antenneneinheiten 26a, 26b. Die Vorrichtung 20 umfasst ferner ein Kontrollmodul 22 zur Steuerung der ein oder mehreren Schnittstellen 24, wobei das Kontrollmodul 22 mit den ein oder mehreren Schnittstellen 24 gekoppelt ist. Das Kontrollmodul 22 ist ausgebildet, um die erste Antenneneinheit 26a in einem ersten Betriebsmodus zu betreiben und um die zweite Antenneneinheit 26b in einem zweiten Betriebsmodus zu betreiben. Das Kontrollmodul 22 ist ferner ausgebildet, um die Abstrahlcharakteristika der ersten Antenneneinheit 26a zu variieren und um Information über Übertragungseigenschaften zwischen der ersten Antenneneinheit 26a und der zweiten Antenneneinheit 26b für die Abstrahlcharakteristika zu erfassen. Das Kontrollmodul 22 ist ausgebildet, um die Antenneneinheiten 26a, 26b basierend auf der Information über die Übertragungseigenschaften zu charakterisieren. Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist das in gestrichelten Linien gezeigte Fahrzeug 300, z.B. ein Auto, ein Bus, ein Zug, ein Flugzeug, ein Schiff, etc.

In Ausführungsbeispielen kann das Kontrollmodul 22 einem beliebigen Controller oder Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente entsprechen. Beispielsweise kann das Kontrollmodul 22 auch als Software realisiert sein, die für eine entsprechende Hardwarekomponente programmiert ist. Insofern kann das Kontrollmodul 22 als programmierbare Hardware mit entsprechend angepasster Software implementiert sein. Dabei können beliebige Prozessoren, wie Digitale Signal Prozessoren (DSPs) zum Einsatz kommen. Ausführungsbeispiele sind dabei nicht auf einen bestimmten Typ von Prozessor eingeschränkt. Es sind beliebige Prozessoren oder auch mehrere Prozessoren zur Implementierung des Kontrollmoduls 22 denkbar. Es sind auch Implementierungen in integrierter Form mit anderen Kontrolleinheiten denkbar, beispielsweise in einer Kontrolleinheit für ein Fahrzeug, die zusätzlich noch ein oder mehrere anderen Funktionen umfasst. Die hierin beschriebenen Verfahrensschritte können in Ausführungsbeispielen durch das Kontrollmodul 22 ausgeführt werden.

Die ein oder mehreren Schnittstellen 24 können beispielsweise einem oder mehreren Eingängen zum Empfangen von Informationen oder Signalen entsprechen, etwa in digitalen Bitwerten, Spannungen, Stromstärken oder Elektromagnetischen Wellen, beispielsweise basierend auf einem Code, innerhalb eines Moduls, zwischen Modulen, oder zwischen Modulen verschiedener Entitäten. Insofern eignen sich die ein oder mehreren Schnittstellen um Signale mit Antenneneinheiten zu kommunizieren, d.h. zu Senden und/oder zu Empfangen. Dabei können zwischen den ein oder mehreren Schnittstellen noch weitere Komponenten vorhanden oder verschaltet sein, Beispiele sind Leistungsverstärker, Filter, Diplexer, Duplexer, Mischer, Phasenschieber, rauscharme Verstärker (auch engl. Low Noise Amplifier (LNA)), etc.

Eine Antenneneinheit 26a, 26b kann ein oder mehrere Antennenelemente umfassen, die zum Senden und/oder zum Empfangen ausgebildet sind. Es ist auch denkbar, dass eine Antenneneinheit unterschiedliche Antennenelemente zum Senden und zum Empfangen umfasst. Dabei können als Antennenelemente verschiedener Typen eingesetzt werden, Beispiele sind Dipole, Hornantennen, Patchantennen, magnetische Antennen usw. Die einzelnen Antennenelemente können dabei beispielsweise in vordefinierten Geometrien angeordnet sein, z.B. linear, kreisförmig, rechteckförmig, dreieckig, usw. Durch konstruktive bzw. destruktive Überlagerung der Signale über die Antennenelemente, die auch Strahlformungsverfahren oder engl. Beamforming genannt werden, können in Ausführungsbeispielen relativ zu einer Antenneneinheit Vorzugsrichtungen oder Hauptabstrahlrichtungen (konstruktive Überlagerung) sowie Dämpfungsrichtungen (destruktive Überlagerung) erzeugt werden. Dies geschieht durch entsprechende Phasen und/oder Amplitudenvariationen der Signale an den einzelnen Antennenelementen. Diese können dann beispielsweise auch zur Ermittlung von Einfallsrichtungen von Signalen benutzt werden. Einfallsrichtungen und auch Abstrahlrichtungen können dann beispielsweise zur Ortung oder Positionsermittlung von Sendern oder Empfängern herangezogen werden.

Wird zur Ermittlung der Positionen beispielsweise ein von dem Mobilgerät gesendetes Radiosignal verwendet, kann die Position des Mobilgeräts durch die Feldstärkemessungen an der Antenne bei Variation der Phasendifferenzen charakterisiert werden. Dabei kann die Antenne als Gruppenantenne ausgeführt sein, bei der Antennen aus einer Anzahl von Einzelstrahlern konstruiert sind, deren abgestrahlte Felder sich überlagern und durch konstruktive Überlagerung zu einem gemeinsamen Antennendiagramm formen. Die Empfangsrichtung des Signales kann zum Beispiel mit einem 2-Antennenarray (Antennenfeld mit 2 Antennenelementen) und einstellbaren Phasenschiebern ermittelt werden. Hierzu werden die Empfangssignale der beiden Antennen in n Schritten (zum Beispiel n = 8, n = 16) in der Phasenlage zueinander verschoben und dann addiert. Aus der Signalstärke des Summensignales lässt sich die Empfangsrichtung schätzen. Dies entspricht der Richtung, die dem stärksten Summensignal zugeordnet ist (beste Antennenkeule).

Bereits bei Einsatz einer Antenne lässt sich bei bestimmten Raumverhältnissen der Aufenthaltsort des gesuchten Gerätes ermitteln, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme der Raumgeometrie des beweglichen oder vordefinierten Raumes. Bei Einsatz mehrerer Antennen lässt sich aus mehreren Richtungsschätzungen die Position des gesuchten Gerätes ermitteln. Die Schnittfläche der „besten“ Antennenkeulen (auch engl. Beams) der einzelnen Antennenarrays ergibt die Positionsschätzung.

Dabei kann die Ermittlung der Position in verschiedenen Genauigkeiten durchgeführt werden, je nach technischen Möglichkeiten und vorgesehener Verwendung. So kann die Positionsbestimmung einen Bereich ergeben, in dem sich der Gegenstand befindet. Dieser Bereich kann als Strecke ausgebildet sein, auf der sich das Mobilgerät innerhalb des bewegbaren oder vordefinierten Raumes befindet. Weiter kann die Ermittlung der Position auch mehr oder weniger punktgenau durchgeführt werden. Dabei bezieht sich die Ermittlung der Position stets auf ein Bezugssystem. Ein absolutes Bezugssystem ist dabei zum Beispiel die Erde, bei der die ermittelte Position zum Beispiel in Längen- und Breitengrad angegeben sein kann. Eine relative Ermittlung der Position kann sich auch auf einen Gegenstand in einem Raum beziehen, wobei der Raum selbst in seinem Umfeld beweglich sein kann. So kann der vordefinierte Raum beispielsweise als Fahrgastzelle oder als Innenraum eines Fahrzeugs ausgebildet sein. Allgemein kann eine Ermittlung der Position (oder einer relativen Position in dem Raum) auch als Ortung verstanden werden.

Bei einer Fahrgastzelle mit zwei Sitzen lassen sich die Mobilgeräte von Fahrer und Beifahrer hinreichend genau mit einer Antenne, die als Antennenarray ausgeprägt sein kann, unterscheiden. Es sind auch Anwendungen in anderen bewegbaren oder vordefinierten Räumen möglich, die zum Beispiel als Bestandteil einer Testanordnung für physiologische Tests für mehrere Versuchspersonen ausgestaltet sein können.

Vorteilhaft kann somit zum Beispiel das dem Fahrer zugehörige Mobilgerät ermittelt werden, das als Kleidungsstück (Wearable, z.B. Smartwatch) ausgeführt sein kann zur Erfassung seiner physiologischen Parameter. Diese können dann zum Beispiel in einem System zur aktiven Beeinflussung des Fahrverhaltens berücksichtigt werden. Hingegen sind die physiologischen Parameter der Mitfahrer für dieses System unbeachtlich.

Optional kann das Verfahren das Empfangen des Radiosignals des Mobilgeräts mit einer zweiten Antenne umfassen. Weiter kann es das Ermitteln einer zweiten Empfangsrichtung des Radiosignals des Mobilgeräts relativ zur Ausrichtung der zweiten Antenne umfassen. Ferner kann es das Ermitteln der Position des Mobilgeräts unter Berücksichtigung der ersten und der zweiten Empfangsrichtung des Radiosignals umfassen.

In diesem Fall kann sich die Ermittlung der Position auf zwei Empfangsrichtungen stützen. Je nach Anordnung der Antennen in dem bewegbaren oder vordefinierten Raum kann damit die Position des Mobilgerätes genauer erfasst werden. So kann aus einer als Trichter ausgebildeten Antennenkeule (Beam) einer Antenne mit Hilfe der Antennenkeule der zweiten Antenne eine Schnittfläche der zwei Antennenkeulen entstehen, in oder bei der sich das Mobilgerät aufhält. Vorteilhaft dafür ist eine Platzierung oder Anordnung der Antennen dergestalt, dass sich die Empfangswinkel beider Antennen signifikant unterscheiden. So ist bei einem Unterschied von ca. 90 Grad die Positionsermittlung genauer als zum Beispiel bei 10 Grad.

Wird zum Beispiel eine Positionsbestimmung von Mobilgeräten innerhalb einer Fahrgastzelle bezogen auf die Sitzposition benötigt, können zumindest drei Antennen angeordnet werden. Hierdurch ergibt sich bei zweckmäßiger Positionierung der Antennen ein Schnittvolumen, das durch die nunmehr drei Antennenkeulen korrespondierend zu den drei Empfangsrichtungen gebildet wird. Durch Berücksichtigung dieser drei Antennenkeulen lässt sich in der Regel hinreichend genau das Mobilgerät einem Sitz in der Fahrgastzelle zuordnen. So kann zum Beispiel das Mobilgerät des Fahrers von den Mobilgeräten der Beifahrer unterschieden werden. Auch in Fahrgastzellen mit auf mehrere Sitzreihen aufgeteilten Sitzen lassen sich so vorteilhaft die Mobilgeräte den Sitzen mit ausreichender Genauigkeit zuordnen. Vorteilhaft sind auch Anordnungen mit vier Antennen, die die Sicherheit oder Zuverlässigkeit der Positionsermittlung weiter erhöhen. Antennen sind zur Erfassung elektromagnetischer Strahlung ausgebildet. Sie sind in vielfachen Bauformen bekannt und können beispielsweise Flächenantennen, Gruppenantennen, lineare Antennen und magnetische Antennen umfassen. Ordnet man zum Beispiel eine Mehrzahl von Antennen geeignet an, kann zusätzlich zur Erfassung der elektromagnetischen Strahlung auch noch die Richtung der Strahlung ermittelt werden.

Dies wird zum Beispiel mit Antennenarrays (Antennenfeldern) erreicht oder Gruppenantennen. Antennenarrays kennzeichnen sich durch eine Mehrzahl einzelner Antennenelemente, die einzeln angesteuert werden. Ein typischer Abstand der Antennenelemente untereinander ist die Hälfte der Wellenlänge (Lambda/2) oder mehr in dem beobachteten Frequenzbereich. Weiter können Antennenanordnungen auch eine Mehrzahl von Antennenarrays umfassen, sodass aus einer Mehrzahl von Richtungen eine Position, zum Beispiel eines Mobilgerätes, genauer erfasst werden kann. Die Antennen sind im bewegbaren oder vordefinierten Raum ortsfest angeordnet. Antennen können auch durch Sensoren unterstützt werden, um gemeinsam der Ortung von Mobilgeräten zu dienen. Im Folgenden werden unter den Abstrahlcharakteristika der Antenneneinheiten 26a, 26b beispielsweise unterschiedliche Abstrahlrichtungen (Hauptstrahlrichtungen) verstanden, wie dies in der 2 durch die gestrichelten Linien angedeutet ist. In einigen weiteren Ausführungsbeispielen umfasst eine Antenneneinheit 26a, 26b mehrere Antennenelemente und die Abstrahlcharakteristika entsprechen unterschiedlichen Strahlformungsmodi mit unterschiedlichen Hauptabstrahlungsrichtungen.

Mobilgeräte sind üblicherweise mit Kommunikationseinrichtungen zur drahtlosen Übertragung von Daten ausgestattet. Diese umfasst insbesondere auch Funktechnik. So umfassen handelsübliche Mobilgeräte eine Mehrzahl von standardisierten Funktechnologien, die sich zur Datenübertragung eignen. Durch die Standardisierung sind sie mit anderen handelsüblichen Mobilgeräten oder zugehörigen Netzen kompatibel, sodass grundsätzlich eine Datenkommunikation zwischen den Mobilgeräten stattfinden kann. Beispielhaft sind die Standards für den zellularen Mobilfunk wie GSM (Global System for Mobile Communications), UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) und LTE (Long Term Evolution) zu nennen, die für weltweite Verbindungen geeignet sind. Für Nahfeldkommunikation sind WLAN (Wireless Local Area Network), NFC (Near Field Communication), Bluetooth und UWB (Ultra-Breitband-Technologie) als Funkstandards bekannt, die von wenigen Zentimetern bis zu einigen 100 Metern Reichweite kommunizieren können. Allerdings können auch andere Funkstandards oder auch proprietäre Systeme zur Datenübertragung genutzt werden. Die Mobilgeräte können in verschiedenen Größen ausgelegt sein und so genannte Handys oder Mobiltelefone sowie so genannte Tablets und auch andere Größen umfassen. Sie können auch als Uhren, Schmuck, Kleidungsstücke (so genannte Wearables), Brillen, von Menschen oder Tieren verschluckbare Pillen oder andere Gegenstände ausgebildet sein, solange sie per Funk kommunizieren können.

In Ausführungsbeispielen können die Antenneneinheiten an ein Mobilfunksystem oder Mobilkommunikationssystem angepasst sein, wie beispielsweise Bluetooth, Wireless Local Area Network (WLAN), WirelessFidelity (WiFi), Mobilfunk, etc. Dabei kommen beispielsweise Mobilfunksysteme, die von entsprechenden Standardisierungsgremien, wie z.B. der 3rd Generation Partnership Project(3GPP)-Gruppe, standardisiert werden, in Betracht. Beispielsweise umfassen diese das Global System for Mobile Communications (GSM), Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE), GSM EDGE Radio Access Network (GERAN), das Universal Terrestrial Radio Access Network (UTRAN) oder das Evolved UTRAN (E-UTRAN), wie z. B. das Universal Mobile Telecommunication System (UMTS), Long Term Evolution (LTE) oder LTE-Advanced (LTE-A), System der fünften Generation (5G) oder auch Mobilfunksysteme anderer Standards, wie z. B. das Worldwide Interoperability for Microwave Access (WIMAX), IEEE 802.16 oder Wireless Local Area Network (WLAN), IEEE 802.11, sowie generell ein System, das auf einem Zeitbereichsvielfachzugriffsverfahren (auch engl. “Time Division Multiple Access (TDMA)”), Frequenzbereichsvielfachzugriffsverfahren (auch engl. “Frequency Division Multiple Access (FDMA)”), Kodebereichsvielfachzugriffsverfahren (auch engl. “Code Division Multiple Access (CDMA)”), Orthogonalen Frequenzbereichsvielfachzugriffsverfahren (auch engl. “Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA)”) oder einer anderen Technologie bzw. Vielfachzugriffverfahren basiert. Im Folgenden werden die Begriffe Mobilfunksystem, Mobilfunknetz, Mobilkommunikationssystem und Mobilfunknetzwerk synonym benutzt.

Im Folgenden wird angenommen, dass ein solches Mobilfunksystem zumindest einen stationären Sendeempfänger im Sinne einer Basisstation umfasst, der über Anbindung an den leitungsgebundenen Teil des Mobilfunknetzes verfügt. Auf der anderen Seite wird davon ausgegangen, dass das Mobilfunknetz zumindest einen mobilen Sendeempfänger (Mobilfunkendgerät) umfasst, wobei sich der Begriff mobil hier darauf beziehen soll, dass mit diesem Sendeempfänger über die Luftschnittstelle, d. h. kabellos/schnurlos, kommuniziert wird. Ein solcher mobiler Sendeempfänger kann beispielsweise einem tragbaren Telefon, einem Smartphone, einem Tablet-Computer, einem tragbaren Computer, einem Fahrzeug oder einem Funkmodul entsprechen, das nicht zwingend mobil in dem Sinne ist, als dass es sich tatsächlich gegenüber seiner Umgebung bewegt. Der Sendeempfänger kann auch stationär sein (z.B. relativ zu einem Kfz), mit dem Mobilfunknetz jedoch drahtlos kommunizieren. Insofern kann die bereits erwähnte Basisstation einer Basisstation einem der oben erwähnten Standards entsprechen, beispielsweise einer NodeB, einer eNodeB, usw.

Das oben beschriebene Erfassen 16 von Information über Übertragungseigenschaften zwischen der ersten Antenneneinheit 26a und der zweiten Antenneneinheit 26b für die Abstrahlcharakteristika kann dann einer Kanalschätzung oder einer Messung eines Übertragungskoeffizienten oder auch einer Übertragungsfunktion entsprechend. Beispielsweise ist denkbar einen Kanalkoeffizienten anhand einer Dämpfung und/oder einer Phase zu klassifizieren oder zu charakterisieren. In manchen Ausführungsbeispielen ist auch denkbar weitere Größen, wie z.B. eine zeitliche Aufweitung (auch engl. delay spread) oder eine Frequenzbereichscharakteristik zu erfassen.

3 zeigt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer weiteren Vorrichtung 20 zur Charakterisierung. Die Vorrichtung umfasst zwei Schnittstellen 22a, 22b für zwei Antennenelemente 26a-1, 26a-2 einer Antenneneinheit 26a. Die Vorrichtung 20 umfasst ferner zwei Phasenschieber 28a und 28b, über die die Phasen der Signale von den Antennenelementen 26a-1 und 26a-2 modifizierbar sind. Die 3 illustriert den Empfangsfall, der Sendefall gestaltet sich analog in umgekehrter Übertragungsrichtung. In einem Summierer 29 werden die Signale dann addiert, wobei es je nach relativer Phasenlage zu konstruktiver und/oder destruktiver Überlagerung kommen kann. Basierend auf dem Summensignal kann dann ein Leistungsmaß für das Empfangssignal bestimmt werden. Im Ausführungsbeispiel der 3 geschieht dies durch die Komponente 30, der einen Receive Signal Strength Indikator (Empfangssignalleistungsindikator) bestimmt. In Abhängigkeit der Phasenschiebereinstellungen kann nun diejenige Phaseneinstellung ermittelt werden, für die sich ein hoher oder sogar der höchste RSSI-Wert ergibt. Dies entspricht dann einer räumlichen Abstrahlcharakteristik, die neben der relativen Phaseneinstellung auch von der geometrischen Anordnung der Antennenelemente abhängt. Das Ausführungsbeispiel der 3 zeigt die Phasenschieber integriert in die Vorrichtung 20. In weiteren Ausführungsbeispielen ist es auch denkbar, dass die Phasenschieber außerhalb der Vorrichtung 20 angeordnet sind. Die Phasenschieber können auch über einen diskreten Wertenbereich verfügen, d.h. eine gewisse vordefinierte Anzahl von Phasenwerten kann dort eingestellt werden. Darüber hinaus können die Phasenscheiber auch zusammengefasst werden, sodass vordefinierte relative Phaseneinstellungen zwischen den Antennenelementen ausgewählt werden können. Dies kann in Ausführungsbeispielen analog oder digital erfolgen. Beispielsweise kann eine Butler-matrix (Analoge Phaseneinstellungen im Hochfrequenzbereich) dazu eingesetzt werden, vordefinierte Antennenkeulen auszuwählen.

4 zeigt ein Blockdiagramm einer Antenneneinheit 26a (auch engl. Antenna Unit (AU)) in einem Ausführungsbeispiel, die zumindest zwei Antennenelemente umfasst. Die Antenneneinheit 26a erlaubt eine Auswahl zwischen mehreren Hauptabstrahlrichtungen wobei in dem gezeigten Ausführungsbeispiel die Hauptabstrahlrichtung 26a-A als ausgewählt gilt. 4 illustriert eine vereinfachte Darstellung der Empfangs-/Richtcharakteristiken. Diese entstehen durch die Kombination der phasenverschobenen Empfangssignale. Für diesen Zweck wird ein Phasenschieber zwischen Antennenausgang und Koppler implementiert. Bei der vereinfachten Darstellung der Empfangs-/Richtcharakteristik erfolgt die Kombination der Empfangssignale über eine spezifische Phasenschiebereinstellung. Mit dieser Richtungsabhängigkeit wird eine Empfangsrichtung detektiert, die zur Lokalisierung von Sendern im Fahrzeug (FZG) Innenraum (u.U. auch außerhalb des FZG) genutzt wird bzw. werden kann.

Durch Auswählen (Umschalten) der verschiedenen Richtungen können so mobile Sendeempfänger gezielt angesprochen werden und Störungen (Interferenz) unterdrückt werden. Beim Empfang können so Signale aus den Vorzugsrichtungen empfangen werden, Störleistungen, die aus anderen Richtungen kommen, können so reduziert oder unterdrückt werden.

In einem Ausführungsbeispiel können für die Antenneneinheiten 26a, 26b demnach verschiedene Betriebsmodi gewählt werden. Z.B. kann der erste Betriebsmodus Senden und der zweite Betriebsmodus Empfangen sein. Die erste Antenneneinheit 26a wird dann zum Senden verwendet und die zweiten Antenneneinheit 26b zum Empfangen. Beispielsweise weist die erste Antenneneinheit die in 4 gezeigten Abstrahlcharakteristika auf, die dann durchvariiert werden und die Übertragungseigenschaften zur zweiten Antenneneinheit hin beeinflussen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der zweite Betriebsmodus Senden und der erste Betriebsmodus Empfangen sein. Die erste Antenneneinheit 26a wird dann zum Empfangen verwendet und die zweite Antenneneinheit 26b zum Senden. Beispielsweise weist die erste Antenneneinheit die in 4 gezeigten Abstrahlcharakteristika (jetzt Empfangscharakteristika) auf, die dann durchvariiert werden und die Übertragungseigenschaften von der zweiten Antenneneinheit 26b weg beeinflussen.

5 zeigt. ein Blockdiagramm einer Anordnung von Antenneneinheiten 26a, 26b, 26c, 26d in einem Ausführungsbeispiel. Der Raum ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Fahrzeuginnenraum 40 mit 5 Sitzplätzen 42a, 42b, 42c, 42d, 42e, zwei vorne und drei hinten. In den Ecken befinden sich die insgesamt vier Antenneneinheiten, wobei hier jede über verschiedene Abstrahlcharakteristika verfügt. In diesem Ausführungsbeispiel weist die zweite Antenneneinheit 26b ebenfalls mehrere Abstrahlcharakteristika auf. Das Verfahren umfasst hier ein Betreiben der zweiten Antenneneinheit 26b in dem ersten Betriebsmodus und ein Betreiben der ersten Antenneneinheit 26a in dem zweiten Betriebsmodus. Das Verfahren umfasst ferner ein Variieren der Abstrahlcharakteristika der zweiten Antenneneinheit 26b und ein Erfassen von Information über Übertragungseigenschaften zwischen der ersten Antenneneinheit 26a und der zweiten Antenneneinheit 26b für die Abstrahlcharakteristika. Insofern können in Ausführungsbeispielen Übertragungseigenschaften für Kombinationen der Abstrahlcharakteristika mehrerer Antenneneinheiten erfasst werden. Ein Antennensystem wie in der 5 gezeigt, umfasst mehrere AUs (verteilt im FZG Innenraum) und wird beispielsweise zur Lokalisierung von Mobilgeräten (auch engl. User Equipment (UE)) im Innenraum 40 genutzt. Die grundsätzliche Lokalisierung kann mit verschieden Ansätzen/Verfahren (z.B. Triangulation, Fingerprint, etc.) realisiert werden.

Die 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Charakterisierung. Die Charakterisierung oder Kalibrierung soll hier dazu dienen, die Übertragungseigenschaften des KFZ-Innenraums zu erfassen, um diese bei anschließender Ortung oder Datenübertragung vorteilhaft einsetzen zu können. Die 6 illustriert ein Ausführungsbeispiel analog der 5, gleiche Elemente tragen die gleichen Bezugszeichen. In diesem Ausführungsbeispiel wird eine Selbst-Kalibration des AU Systems durchgeführt. Durch die Nutzung der Empfangs- und Sendefähigkeit der AUs kann eine Messung der einzelnen AUs durchgeführt werden. Die Werte werden im Auswerte-System zu einer Kalibrierung/Charakterisierung des Raumes, bzw. der Lokalisationsfunktion, verwendet. Dadurch kann eine aufwendigere Charakterisierung des AU-Systems, beispielsweise mit einem Testsender, „eingespart“ werden.

Darüber hinaus können Ausführungsbeispiele den Belegungszustand im FZG Innenraum über den Funkkanalzustand klassifizieren und detektieren. Das Erkennen des Belegungszustands kann u.a. zur Verbesserung des genutzten Lokalisierungsverfahrens verwendet werden, wie im Folgenden noch näher erläutert werden wird. In dem Ausführungsbeispiel der 6 werden demnach alle möglichen Kombinationen zwischen den Abstrahlcharakteristika der einzelnen Antenneneinheiten 26a, 26b, 26c, 26d durchvariiert/-probiert/-iteriert, wie es die jeweiligen Pfeile andeuten. Das Variieren der Abstrahlcharakteristika umfasst in diesem Ausführungsbeispiel ein Verwenden jeder möglichen Abstrahlcharakteristik der ersten Antenneneinheit 26a. Das Erfassen der Information über die Übertragungseigenschaften zwischen der ersten Antenneneinheit 26a und der zweiten Antenneneinheit 26b umfasst Information über Übertragungseigenschaften für jede Abstrahlcharakteristik der ersten Antenneneinheit 26a. Darüber hinaus umfasst das Variieren der Abstrahlcharakteristika ein Verwenden jeder möglichen Abstrahlcharakteristik der zweiten Antenneneinheit 26b. Das Erfassen der Information über die Übertragungseigenschaften zwischen der ersten Antenneneinheit 26a und der zweiten Antenneneinheit 26b umfasst Information über Übertragungseigenschaften für jede Abstrahlcharakteristik der zweiten Antenneneinheit 26b.

Die 7 illustriert das Ausführungsbeispiel analog der 6, gleiche Elemente tragen die gleichen Bezugszeichen. Die Antenneneinheit 26a wird hier als Sender verwendet und die Antenneneinheiten 26b, 26c, 26d als Empfänger. Während die erste Antenneneinheit 26a über eine vorausgewählte Antennenkeule ein Sendesignal abstrahlt, kann an den empfangenden Antenneneinheiten 26b, 26c, 26d über die jeweiligen Antennenkeulen ein Empfangspegel (RSSI) bestimmt werden. Diese können dann beispielsweise in einem Speicher hinterlegt werden. Das Charakterisieren 18 der Antenneneinheiten 26a, 26b, 26c, 26d basierend auf der Information über die Übertragungseigenschaften umfasst ein Abspeichern einer Information über eine Funkkanaleigenschaft für die verschiedenen Abstrahlcharakteristika, z.B. ein RSSI, eine Dämpfung, eine Phase, etc. Bei der Selbst-Kalibration des AU Systems in dem Ausführungsbeispiel ist jeweils eine AU, Antenneneinheit 26a in der 7, als Sender aktiv (z.B. 1 aus K AUs) und sendet nacheinander mit einer Phasenschiebereinstellung (oder einer ausgewählten Abstrahlcharakteristik/Antennenkeule) in die entsprechende Raumrichtung.

Dies ist in der 7 durch die dunkel hinterlegte Antennenkeule (die nach oben weist) angedeutet. Die übrigen AUs 26b, 26c, 26d sind als Empfänger aktiv und empfangen nacheinander in jeder Sendephase mit einer vordefinierten Phasenschiebereinstellungsabfolge. D.h. zu jeder der N Phaseneinstellungen am Sender 26a ergeben sich M Messwerte (= M Phaseneinstellungen) an jedem Empfänger 26b, 26c, 26d. Es ergeben sich so insgesamt N·M·(K – 1)·K Messwerte die den Raum charakterisieren (bei N = M = 8, K = 4, ergeben sich 768 Kombinationen). In diesem Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, dass die Abstrahlcharakteristiken (jeweils für Sender und Empfänger) zeitlich getrennt werden. In einigen weiteren Ausführungsbeispielen ist aber auch eine Trennung im Frequenzbereich (unterschiedliche Abstrahlcharakteristika bei unterschiedlichen Frequenzen oder Frequenzbändern) oder auch im Codebereich (Verwendung orthogonaler Codes) denkbar. Insofern kann das Variieren der Abstrahlcharakteristika zeitlich versetzt erfolgen, das Variieren der Abstrahlcharakteristika kann im Frequenzbereich versetzt erfolgen, und/oder beispielsweise kann das Variieren der Abstrahlcharakteristika auch durch unterschiedliche Codekennungen erfolgen.

8 illustriert ein Ausführungsbeispiel mit einer Lokalisierung eines Objektes 44, hier eine Person, die sich auf einem Sitzplatz 42a befindet. In dem Ausführungsbeispiel wird das oben beschriebene Verfahren wiederholt, so dass nunmehr zwei erfasste Datensätze bzgl. der Übertragungseigenschaften vorliegen. Damit kann ein Vergleichen abgespeicherter Information über die Funkkanaleigenschaft für die verschiedenen Abstrahlcharakteristika mit bei der Wiederholung des Verfahrens erfasster Information über die Übertragungseigenschaften für die Abstrahlcharakteristika durchgeführt werden. Daraus kann dann eine Ortsinformation über ein in dem Raum befindliches Objekt über den Vergleich ermittelt werden. Dies illustriert die 8. Der vordefinierte Raum ist ein Innenraum 40 eines Fahrzeugs mit mehreren Sitzplätzen 42a, 42b, 42c, 42d, 42e. Das in dem Raum befindliche Objekt ist hier eine Person 44 auf einem der Sitzplätze 42a. Die Ortsinformation entspricht hier einer Information über die Belegung der Sitzplätze 42a, 42b, 42c, 42d, 42e in dem Fahrzeug. Die Information über die Belegung der Sitzplätze 42a, 42b, 42c, 42d, 42e zur Lokalisierung eines mobilen Endgeräts in dem Fahrzeug verwendet werden. Etwaige Abschattungseffekte durch die Person 44 sind nunmehr bekannt und können bei weiteren Lokalisierungsalgorithmen berücksichtigt werden. Wie die 8 weiter illustriert, werden durch den Körper im Signalweg AU2-3 (26a<->26b) und AU2-4 (26a<->26d) entsprechend niedrige Signalleistungen (in vgl. zu leeren FZG) vom Auswerte-System detektiert. Damit kann das Auswerte-System den Belegungszustand im FZG feststellen. Das Verfahren umfasst in diesem Ausführungsbeispiel ferner ein Verwenden der Information über die Belegung der Sitzplätze zur Auswahl einer Abstrahlcharakteristik einer Antenneneinheit zur Datenübertragung mit einem mobilen Endgerät in dem Fahrzeug.

9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel in dem Fahrzeuginnenraum in Anlehnung an die vorangehenden Figuren. In diesem Ausführungsbeispiel befinden sich an den Seiten des Innenraums zwei Reflektoren 46a, 46b die als ideal oder auch als real in Ausführungsbeispielen angenommen werden können. Diese Reflektoren resultieren beispielsweise aus den metallischen Säulen (A-Säule, B-Säule) eines Autos. Im FZG Innenraum 40 kommt es zu Reflexionen. Diese können für eine feinere Detektion des Belegungszustandes genutzt werden ohne dass zusätzliche AUs eingebaut werden. Die 9 zeigt mit gestrichelten Linien Ausbreitungswege innerhalb des Innenraums 40, die bei der Erfassung der Übertragungseigenschaften berücksichtigt werden können.

Die 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem zusätzlich ein RFID-Tag 48 (von engl. Radio Frequency IDentification, Hochfrequenzidentifikation) zur Lokalisierung eines Mobilgerätes verwendet wird. Eine weitere Möglichkeit, um das AU-System einzustellen oder zu verbessern, ist in manchen Ausführungsbeispielen eine Kalibration mit einem (möglicherweise Referenz-)Mobilgerät/UE an dem AU-System bekannten Sendepositionen durchzuführen. Im abgebildeten Ausführungsbeispiel z.B. an einer festen Ablage mit entsprechender RFID-Lokalisierung, d.h. in manchen Ausführungsbeispielen können diese Positionen mit einem RFID Tag gekennzeichnet sein.

11 zeigt schließlich ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem mit verbesserter Übertragungsqualität in einem Fahrzeuginnenraum eine Mehrzahl von Mobilgeräten versorgt werden. 11 zeigt den schon beschriebenen Innenraum 40, wobei nunmehr drei Sitzplätze 42b, 42c und 42e durch drei Personen 44a, 44b und 44c mit Mobilgeräten belegt sind. Durch die detektierte Belegung gemäß dem obigen Verfahren können nunmehr auch die in der 11 gezeigten Antennenkeulen ausgewählt werden, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel zu einer optimierten Übertragung führen, da gegenseitige Störungen reduziert werden. Eine Verbesserung der Empfangsqualität kann durch die Fokussierung der Sendeleistung erreicht werden, sowie Reduktion von Interferenzen (oder Emissionen). Durch die Möglichkeit der Parallelkommunikation von mehreren UEs kann die sog. Nutzer-Erfahrung unter Umständen verbessert (in Datenrate und Zuverlässigkeit) werden.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist ein Kraftfahrzeug oder ein Fahrzeug 300 allgemein mit einer derartigen Vorrichtung 20 oder das ausgebildet ist, um ein hierin beschriebenes Verfahren auszuführen.

Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu-Ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einer programmierbaren Hardwarekomponente derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird.

Eine programmierbare Hardwarekomponente kann durch einen Prozessor, einen Computerprozessor (CPU = Central Processing Unit), einen Grafikprozessor (GPU = Graphics Processing Unit), einen Computer, ein Computersystem, einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC = Application-Specific Integrated Circuit), einen integrierten Schaltkreis (IC = Integrated Circuit), ein Ein-Chip-System (SOC = System on Chip), ein programmierbares Logikelement oder ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor (FPGA = Field Programmable Gate Array) gebildet sein.

Das digitale Speichermedium kann daher maschinen- oder computerlesbar sein. Manche Ausführungsbeispiele umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem oder einer programmierbare Hardwarekomponente derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird. Ein Ausführungsbeispiel ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Programm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist.

Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Programm, Firmware, Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode oder als Daten implementiert sein, wobei der Programmcode oder die Daten dahin gehend wirksam ist bzw. sind, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Programm auf einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente abläuft. Der Programmcode oder die Daten kann bzw. können beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger oder Datenträger gespeichert sein. Der Programmcode oder die Daten können unter anderem als Quellcode, Maschinencode oder Bytecode sowie als anderer Zwischencode vorliegen.

Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.

Bezugszeichenliste

10
Betreiben der ersten Antenneneinheit in einem ersten Betriebsmodus
12
Betreiben einer zweiten Antenneneinheit in einem zweiten Betriebsmodus
14
Variieren der Abstrahlcharakteristika der ersten Antenneneinheit
16
Erfassen von Information über Übertragungseigenschaften zwischen der ersten Antenneneinheit und der zweiten Antenneneinheit für die Abstrahlcharakteristika
18
Charakterisieren (18) der Antenneneinheiten basierend auf der Information über die Übertragungseigenschaften
20
Vorrichtung
22
Kontrollmodul
22a
Schnittstelle
22b
Schnittstelle
24
ein oder mehrere Schnittstellen
26a
Antenneneinheit
26a-1
Antennenelement
26a-2
Antennenelement
26a-A
ausgewählte Antennenkeule
26b
Antenneneinheit
26c
Antenneneinheit
26d
Antenneneinheit
28a
Phasenschieber
28b
Phasenschieber
29
Summierglied
30
RSSI-Messung
40
Innenraum
42a
Sitzplatz
42b
Sitzplatz
42c
Sitzplatz
42d
Sitzplatz
42e
Sitzplatz
46a
Reflektor
46b
Reflektor
48
Ablage mit RFID
300
Fahrzeug

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

Zitierte Nicht-Patentliteratur

  • IEEE 802.16 [0054]
  • IEEE 802.11 [0054]