Infotainment und Telematik
Hybride Kommunikationssysteme im Automobil (Teil 2)
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Testfeld und Testfahrzeug für hybride Kommunikation
Um die Leistungsfähigkeit der hybriden Kommunikation für Automotive-Anwendungen in einem realen Umfeld darzustellen und unterschiedliche Dienste über heterogene Funkzugangssysteme zu realisieren, wurde im Bereich der BMW Forschung und Technik GmbH ein hybrides Testfeld in Betrieb genommen. Das Testfeld verfügt über die folgenden Funkzugangssysteme:
- Mobilfunk (GSM, UMTS, LTE im 800-MHz- und 2600-MHz-Bereich [3])
- IEEE 802.11 WLAN im 2,4-GHz-Bereich
- ETSI ITS-G5 im 5,9-GHz-Bereich
Im Testfeld werden insgesamt fünf Antennenstandorte zum Betrieb einer WLAN-Infrastruktur verwendet, um die WLAN-Netzabdeckung zwischen der Hanauer Straße und der Gneisenaustraße in München zu gewährleisten. Die Antennen sind jeweils für WLAN-Dienste bei 2,4 GHz und ETSI ITS-G5 bei 5,9 GHz ausgelegt. Die Antennenstandorte befinden sich jeweils außerhalb des Gebäudes, wobei die zugehörigen Road Side Units (RSU) und WLAN Access Points (AP) innerhalb des Gebäudes angebracht sind.
Zur Bestimmung der Übertragungsqualität der einzelnen Funksysteme wird für das Fahrzeug eine feste Messroute definiert. Um statistische Schwankungen zum Beispiel durch Standzeiten des Fahrzeugs an Ampeln auszugleichen, werden die Messungen jeweils in einem Zehnmeterraster gemittelt. Bei den Messungen wurde nachgewiesen, dass das Messfeld eine sehr gute Messdynamik aufweist und die erzielten Messergebnisse über eine hohe Reproduzierbarkeit verfügen.
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Bild 3 zeigt Messergebnisse aus einer WLAN-Messkampagne bei 2,4 GHz in Form der Empfangsleistungen. Die gefahrenen Geschwindigkeiten liegen im Bereich bis 50 km/h. Die Ergebnisse zeigen, dass insbesondere entlang der Hanauer Straße und der Gneisenaustraße eine stabile WLAN-Kommunikation im Testnetz erreicht wird.
ITS-G5-Funksysteme für Fahrzeugsicherheitsfunktionen
Für sicherheitsrelevante Applikationen ist insbesondere die Charakterisierung der Luftschnittstelle von großer Bedeutung, weil diese die verfügbare Reichweite und somit die Funktionsqualität maßgeblich beeinflusst. Die Charakterisierung schließt im Wesentlichen die Übertragungseigenschaften der Antenne, ihrer fahrzeugseitigen Integrationseffekte und die Eigenschaften der Hochfrequenzelektronik mit ein. Für die nachfolgende Betrachtung wurde die fahrzeugseitige Luftschnittstelle so beeinflusst, dass sich unter dem Einfluss einer Vielzahl von Integrationseffekten eine maximale Reichweitenlimitierung beobachtet ließ. Insbesondere bei den kurzen Betriebswellenlängen von 5,9 GHz für ITS-G5-Kommunikationssysteme gilt es, die fahrzeugseitigen Integrationseffekte zu berücksichtigen, weil diese maßgeblich die verfügbare Funkreichweite beeinflussen.
Zu den betrachteten Effekten zählen unter anderem
- die Krümmung der Dachlinie des Testfahrzeugs – ca. 11° Neigung zur Horizontalen im Befestigungspunkt der Antenne
- die Verwendung von Dachaufbauten und Dachausschnitten bei Berücksichtigung eines Glasschiebedaches
- eine zusätzliche Dämpfung durch Verbindungsleitungen zwischen Dachantennensystem und Transceiver
- die gegenseitige Beeinflussung der fahrzeugseitigen ITS-G5-Antenne durch Antennensysteme für die GPS- und die Mobilfunk-Kommunikation, die in demselben Bauraum beheimatet sind.
Wie Bild 4 verdeutlicht, wurde bei einer Grenzempfindlichkeit von –89 dBm und einer Sendeleistung von 23 dBm entlang einer geraden Strecke (Gneisenaustraße) und in Sichtverbindung eine Reichweite von 230 m ermittelt. Die Messungen sind in guter Übereinstimmung mit den simulierten Ergebnissen eines modifizierten Pfadverlustmodells nach WINNER [4], das um die spezifischen Integrationseffekte der Luftschnittstelle erweitert wurde.
- Hybride Kommunikationssysteme im Automobil (Teil 2)
- Testfeld und Testfahrzeug für hybride Kommunikation
- Bewertung automobiler Mehrantennensysteme
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