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Langzeit-Evolution im Auto

LTE als Basis für innovative Datendienste im Automobil

29. September 2011, 10:23 Uhr | Von Dr. Oliver Klemp, Dr. Peter Fertl und Thomas Krauß

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Fortsetzung des Artikels von Teil 5

On-Board-Zielarchitektur

Der mit der Einführung von LTE beschleunigte Trend hinsichtlich einer allgegenwärtigen mobilen Kommunikation sowie der kontinuierliche Anstieg an unterschiedlichen Übertragungsstandards erfordern adaptive und multifunktionale automobile Empfänger- und Antennenkonzepte. Diese Entwicklung wird durch die Hybridisierung und Konvergenz unterschiedlicher Übertragungsstandards und Netzwerkzugriffsverfahren noch beschleunigt. Hierzu zählt auch die zunehmende Vielfalt in der Netzwerkinfrastruktur im Bereich mobiler Kommunikationsnetzwerke. Insbesondere die zeitgleiche Verwendung von zellularen Diensten sowie Broadcast- und Navigationsdiensten für künftige Telematikanwendungen erfordern innovative Transceiver-Architekturen und ein konzeptionelles Umdenken im Bereich der kombinierten Nutzung unterschiedlicher Übertragungsdienste. Ein Beispiel hierzu ist das europäische eCall-System. Dieses ermöglicht dem Fahrer im Notfall durch Kombination von GPS und Mobilfunktechnologie die Übermittlung von Fahrzeugposition und Unfallschwere über ein zellulares Mobilfunksystem an einen Notfall-Operator.

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Konventionelle Broadcast-Netzwerke können den zunehmenden Drang nach personalisierten Daten nicht befriedigen, da diese eine unidirektionale Datenverbindung zwischen Sender und automobilem Empfänger sicherstellen. Durch eine hohe flächenhafte Verfügbarkeit, gepaart mit den guten Skalierbarkeitseigenschaften gilt LTE als Wegbereiter für die Bereitstellung personalisierter Informationen in Form von Audio- und Videodaten, in Zukunft aber auch von Navigations- und Telematikdiensten.

Als Architekturgrundlage zur Realisierung von Kommunikationssystemen für Mehrantennen-Übertragungsstandards wie LTE eignet sich das Konzept eines von der Head-Unit abgesetzten Antennenbusmoduls in der Nähe der Fahrzeugantennen, entsprechend Bild 4. Das Antennenbusmodul enthält die notwendige Receiver- und Transceiver-Elektronik zur Verarbeitung der unterschiedlichen Kommunikationsdienste. Das auf der Außenhaut des Fahrzeugs positionierte Dachan-tennenmodul bietet ebenfalls die Funktionen für die Übertragung der unterstützten Telekommunikationsdienste. Typischerweise sind hier Antennen für die Mobilfunkkommunikation, Navigation oder auch für Satelliten-Radio-Dienste (z.B. US Satellite Digital Audio Radio Systems; SDARS) integriert. Bild 5 zeigt die beispielhafte Realisierung eines künftigen Antennenbusmoduls im Fahrzeug. Neben den Transceiver-Modulen für GPS, Remote Keyless Entry (RKE) und Telefonie können auch Baugruppen für eine Bluetooth- oder WLAN-Abdeckung der Fahrgastzelle enthalten sein. Durch die Integration weiterer Prozessor- und Speicherblöcke können zusätzlich Logik- und Pufferaufgaben im Rahmen des intelligenten Dachantennenmoduls erledigt werden. Die Daten des Antennenmoduls werden dem Infotainment-Bus des Fahrzeugs über eine digitale Schnittstelle zur Verfügung gestellt. Durch kurze Verbindungsleitungen zu den Außenantennen auf der Dachaußenhaut des Fahrzeugs ergeben sich aus Systemsicht sehr gute Werte für das Signal-zu-Rausch-Verhältnis. Dies macht sich insbesondere für Übertragungsfrequenzen im GHz-Bereich bemerkbar, wo große Längen der Verbindungsleitungen erheblich nachteilige Auswirkungen auf die Gesamtsystemleistung haben. Durch die räumliche Nähe zwischen Transceivern und Antennenstrukturen lassen sich Mehrantennen-Übertragungssysteme – wie in LTE spezifiziert – kostensparend und mit sehr guter Systemleistung umsetzen. Ein ähnliches Konzept wird durch die Verwendung von Remote Radio Heads im Mobilfunk bereits seit Jahren basisstationsseitig erfolgreich umgesetzt.