CN102545918A - 发送装置、接收装置及它们的工作方法、通信系统及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于通信系统(2，2′，2″)并且具有至少一个发送天线(3)的发送装置(1)，其中，所述至少一个发送天线(3)设计用于通过将电磁波发射到辐射区(4，4′)之中来产生辐射场。此外，发送装置(1)还具有第一测定装置(5)，该第一测定装置(5)设计用于确定是否在辐射区(4，4′)之内设有至少一个用来接收所发射的电磁波并且构成不可信接收方(7)的接收装置(6)。除此之外，发送装置(1)还具有第一调整装置(8)，该第一调整装置设计为，如果确定在辐射区(4，4′)之内设有至少一个构成不可信接收方(7)的接收装置(6)，则该第一调整装置调整至少一个发送天线(3)的辐射区，使得至少一个接收装置(6)所在之处的电磁波场强减小。

Description

发送装置、接收装置及它们的工作方法、通信系统及汽车

技术领域

本发明涉及一种用于通信系统的发送装置、一种用于通信系统的接收装置、一种通信系统、一种具有通信系统的汽车、一种使通信系统的发送装置工作的方法、一种使通信系统的接收装置工作的方法、一种计算机程序产品以及一种计算机可读的介质。 

背景技术

DE 102009011276A1公开了一种公路交通中的交通工具的通信系统。该通信系统具有用于与公路中相邻的交通工具或者与路边的电子基础设施交换不同消息类型数据的通信模块。此外还设有用于交通工具转向运动的输入装置和用于无线交换数据且具有多个天线元件的天线设备。控制装置根据消息类型和/或者交通工具的转向运动调整天线设备的辐射波瓣。为此，控制装置具有用来调整各个天线元件相位的移相器、天线元件的距离调整装置、天线元件的天线选择装置以及天线元件的天线功率调整装置。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于通信系统的发送装置、一种用于通信系统的接收装置、一种通信系统以及一种具有通信系统的汽车，它们均能进一步提高无线通信中的安全性或者私密性。本发明所要解决的技术问题还在于，提供一种使通信系统的发送装置工作的方法、一种使通信系统的接收装置工作的方法、一种计算机程序产品以及一种计算机可读的介质，它们相应地同样能进一步提高无线通信中的安全性或者私密性。 

这些技术问题按本发明通过一种用于通信系统的发送装置、一种用于通信系统的接收装置、一种通信系统、一种具有通信系统的汽车、一种使通信系统的发送装置工作的方法、一种使通信系统的接收装置工作的方法、一种计算机程序产品以及一种计算机可读的介质解决。 

按照本发明的一个方面，通信系统的发送装置具有至少一个发送天线，所述至少一个发送天线设计用于通过将电磁波发射到辐射区之中来产生辐射场。此外发送装置还具有第一测定装置，设计用于确定是否在辐射区之内设有至少一个用来接收所发射的电磁波并且构成不可信接收方的接收装置。除此之外，发送装置还具有第一调整装置，该第一调整装置设计为，如果确定在辐射区之内设有至少一个构成不可信接收方的接收装置，则该第一调整装置调整所述至少一个发送天线的辐射区，使得所述至少一个接收装置所在之处的电磁波场强减小。因此，至少一个接收装置在调整了辐射场之后处在调整后的辐射区之外。 

按照本发明的另一个方面，通信系统的接收装置具有至少一个接收天线，所述至少一个接收天线设计用于接收处在接收区之内的发送方的电磁波。此外接收装置还具有第二测定装置，设计用于确定是否设有至少一个用来发射电磁波并且构成不可信的发送方的发送装置。除此之外，接收装置还具有第二调整装置，该第二调整装置设计为，如果确定在接收区内设有至少一个构成不可信发送方的发送装置，则该第二调整装置调整接收装置的接收特性，从而减小对所述至少一个发送装置所发送的电磁波的灵敏度。因此，至少一个发送装置在调整了接收场之后处在调整后的接收区之外。 

这里和以下所述的辐射区指的是发送装置周围的区域，可以在辐射区中接收或者分辨所发射的电磁波，也就是电磁波的信号电平高于某一预定阈值的区域。这里和以下所述的接收区指的是接收装置周围的区域，在接收区中，可以在接收装置中对利用至少一个接收天线接收的电磁波进行放大或者衰减。 

这里和以下所述的不可信接收方指的是根据预定标准其可信度被定级为很低也就是低于某一阈值的接收装置。与此对应，所述的不可信发 送方指的是根据预定标准其可信度被定级为很低的发送装置。因此不可信接收方就是根据安全标准应停止接收至少一个发送天线所发射的电磁波的接收装置。与此对应，不可信发送方就是这样的发送装置，根据安全标准应停止通过至少一个接收天线接收由该发送装置发射的电磁波。 

本发明所述的发送装置由于采用了上述设计的第一测定装置和第一调整装置，可以确定不可信的接收方，并且可以这样调整辐射区，使得所确定的不可信接收方处在调整后的辐射区之外，从而可以进一步提高无线通信中的安全性或者私密性。因此通过相应调整辐射区，即可防止构成不可信接收方的接收装置继续接收至少一个发送天线所发射的电磁波，这些电磁波通常包含消息形式的信号。 

本发明所述的接收装置以类似的方式通过采用上述设计的第二测定装置和第二调整装置，同样也能进一步提高无线通信中的安全性或者私密性。通过确定不可信的发送方，并且调整至少一个接收天线的接收场，使得不可信发送方处在调整后的接收场之外，即可保护至少一个接收天线防止其继续接收不可信发送方所发射的电磁波。这样就有利地防止不可信的发送方与接收装置进行通信。 

此外，所述的发送装置和所述的接收装置可以通过以下方式有利地提高发送信道或接收信道的容量，即，有针对性地传播通常包含消息形式信号的电磁波，仅在一定的区域内需要占用相应的信道，这样就可以多次使用信道，从而提高流量。 

本发明还涉及一种通信系统，该通信系统具有至少一个上述发送装置和/或至少一个上述接收装置。 

本发明所述的通信系统具有已与本发明所述发送装置或接收装置相关联地阐述过的优点，为了避免重复，在此不再赘述。 

以下将从不仅具有至少一个上述发送装置、而且也具有至少一个上述接收装置的通信系统为出发点。 

在此，可以将至少一个发送天线和至少一个接收天线作为通信系统中相互分开的天线元件，这样以有利的方式实现了并行或同时发送和接收电磁波。 

按照另一种实施方式，至少一个发送天线和至少一个接收天线由一个共同的天线元件构成，这种方式的好处在于，尤其对于顺序发送或接收的情况，可以减少通信系统所需部件的数量。 

优选将通信系统设计成车对车通信系统和/或者车对基础设施通信系统。所述这些通信系统适用程度特别高，因为对于这些通信系统，所传送的信号通常已经包含相应发送装置或接收装置的位置数据，这样就能以特别简单的方式确定在接收区或辐射区之内是否设有不可信的发送方或者接收方。 

按照另一种实施方式，第一调整装置设计用于通过调整至少一个发送天线的发送功率来调整至少一个发送天线的辐射场。这样在仅仅具有一个发送天线或一个接收天线的通信系统中就能以有利的方式实现简单地对辐射场或接收场的调整。 

按照其它的实施方式(其中通信系统具有包括多个天线元件也就是包括多个发送天线和/或多个接收天线的天线设备)，第一调整装置和/或第二调整装置还设计用于借助调整各个天线元件相位的移相器和/或者各个天线元件的距离调整装置和/或者各个天线元件的天线选择装置来调整辐射场或接收场。这样就能进一步使得辐射场或接收场与相应的情况匹配。 

还可以采用第一测定装置来确定构成不可信接收方的至少一个接收装置的可信度缺乏程度。作为补充或替代方案，还可以采用第二测定装置来确定构成不可信发送方的至少一个发送装置的可信度缺乏程度。这样就能以有利的方式对不可信接收方或者不可信发送方进行分类，优选地还可以根据所确定的可信度缺乏程度来调整辐射场或调整接收场。 

按照另一种实施方式，通信系统设计为利用至少一个发送装置来发送不同的消息类型。所述通信系统还具有用来对不同消息类型进行分类的分类装置。第一调整装置设计用于根据待发送消息的分类来调整至少一个发送天线的辐射场。这种方式的好处在于，可以在通信过程中根据不同消息类型的需要来调整辐射场。因此就能将消息仅仅传送给确实需要这些消息的接收方。由于可能存在的不可信接收方的数量进一步减少，因此这又以有利的方式提高信道容量以及安全性和私密性。 

所述待发送的消息优选地选自常规的消息类型、区域性消息类型以及准备只发送给某一个接收方的消息类型。最后一种消息类型也称作所谓“Unicast”(单播)。所述常规消息类型也称作所谓“broadcast”(广播)，在这里和以下理解为一种针对非特定接收群的消息类型。也称作“geocast”(区播)的所述区域性消息类型在这里和以下理解为其接收群限制为区域性特征对于他们很重要的那些接收方。 

除此之外，本发明还涉及一种具有按上述实施方式中任一项所述通信系统的汽车。所述汽车在此尤其是轿车或者载重汽车。 

本发明所述的汽车具有已与本发明所述发送装置以及接收装置相关联地阐述过的优点，为了避免重复，在此不再赘述。 

本发明还涉及一种使通信系统的发送装置工作的方法，所述发送装置具有至少一个发送天线，所述发送天线设计用于通过将电磁波发射到辐射区之中来产生辐射场。该方法具有下列步骤：确定是否在至少一个发送天线的辐射区之内设有至少一个用来接收所发射的电磁波并且构成不可信接收方的接收装置。如果确定在辐射区之内设有至少一个构成不可信接收方的接收装置，就这样调整所述至少一个发送天线的辐射场，使得所述至少一个接收装置所在之处的电磁波场强减小。至少一个接收装置由此在调整了辐射场之后处在调整后的辐射区之外。 

本发明还涉及一种使通信系统的接收装置工作的方法，所述接收装置具有至少一个接收天线，所述接收天线设计用于接收由处在接收区之内的发送方所发射的电磁波。该方法具有下列步骤：确定是否设有至少一个用来发送电磁波并且构成不可信发送方的发送装置。如果确定设有至少一个构成不可信发送方的发射装置，就这样调整所述接收装置的接收特性，从而减小对所述至少一个发射装置所发送的电磁波的灵敏度。至少一个发送装置由此在调整了接收场之后处在调整后的接收区之外。 

本发明所述的使发送装置工作的方法以及使接收装置工作的方法具有已与本发明所述发送装置或接收装置相关联地阐述过的优点，为了避免重复，在此不再赘述。 

按照一种优选实施方式，通过对至少一个发送装置和/或另一个发送 装置传送的消息的内容进行分析，和/或通过对至少一个发送装置传送的电磁波的发送频次进行分析，从而确定是否在接收区之内设有至少一个用来发送电磁波并且构成不可信发送方的发送装置。所述对至少一个发送装置传送的消息的内容进行的分析尤其可以包括分析数字签名，通常是检查签名的有效性，和/或检查所传送的发送装置位置数据和/或速度数据的可信度。分析发送频次尤其可以包括将发送频次与预定的阈值进行比较。所述的实施方式尤其能够使得在车对车和/或车对基础设施通信系统中可靠地确定不可信的发送方，因为在这些通信系统中通常已经设置了所述的消息内容，或者通常已经知道其最大允许发送频次。 

本发明还涉及一种计算机程序产品，该计算机程序产品在通信系统的计算单元上执行时引导计算单元执行以下步骤：引导计算单元确定是否在通信系统的至少一个发送天线的辐射区之内设有至少一个用来接收由至少一个发送天线所发射的电磁波并且构成不可信接收方的接收装置。如果确定在辐射区之内设有至少一个构成不可信接收方的接收装置，就这样引导计算单元以调整所述至少一个发送天线的辐射场，使得所述至少一个接收装置所在之处的电磁波场强减小。至少一个接收装置由此在调整了辐射场之后处在调整后的辐射区之外。 

本发明还涉及一种计算机程序产品，该计算机程序产品在通信系统的计算单元上执行时引导计算单元执行以下步骤。在此，所述通信系统的接收装置具有至少一个接收天线，所述至少一个接收天线设计用于接收由处在接收区之内的发送方所发射的电磁波。引导计算单元确定是否设有至少一个用来发送电磁波并且构成不可信发送方的发送装置。如果确定设有至少一个构成不可信发送方的发射装置，就这样引导计算单元以调整接收装置的接收特性，从而减小对所述至少一个发射装置所发送的电磁波的灵敏度。至少一个发送装置由此在调整了接收场之后处在调整后的接收区之外。 

此外本发明还涉及一种计算机可读的介质，上述两种实施方式中至少一项所述的计算机程序产品保存在该计算机可读的介质上。 

本发明所述的计算机程序产品和计算机可读的介质均具有已与本发 明所述发送装置或接收装置相关联地阐述过的优点，为了避免重复，在此不再赘述。 

附图说明

现在将根据附图详细解释本发明的主题。在附图中： 

图1A示出按本发明的一种实施方式的汽车； 

图1B示出按图1A所示汽车的部件； 

图2示出按本发明的第一种实施方式的通信系统的示意方框图； 

图3示出按本发明的第二种实施方式的通信系统的示意方框图； 

图4示出使按本发明的一种实施方式的通信系统的发送装置工作的方法的流程图； 

图5示出使按本发明的一种实施方式的通信系统的接收装置工作的方法； 

图6示出常规消息类型的传送示例； 

图7A和7B示出区域性消息类型的传送示例； 

图8A和8B示出将要只发送给某一个接收方的消息类型的传送示例； 

图9示出调整接收区的示例。 

具体实施方式

图1A所示为本发明的一种实施方式所述的汽车19。图中所示实施方式中的汽车19是一辆轿车。 

汽车19具有包括发送装置1和接收装置10的通信系统2。以下将结合附图详细解释其它细节。 

图1B所示为按图1A所示汽车的部件，以相同的附图标记表示具有与图1A所示相同功能的部件。 

在1B中没有详细绘出的汽车的通信系统2除了包括发送装置1和接收装置10之外，还包括用于发送装置1和接收装置10的共同的天线设备22。 

通信系统2的发送装置1具有用来在辐射区之内发射电磁波的发送天线3。此外发送装置1还具有第一测定装置5，设计用于确定是否在辐射区之内设有至少一个用来接收所发射的电磁波并且构成不可信接收方的接收装置。 

附图所示实施方式中的通信系统2设计用于借助发送装置1发送不同的消息类型，并且还具有用来对不同消息类型进行分类的分类装置18。 

此外发送装置1还具有用来对至少一个发送天线3的辐射场进行调整的第一调整装置8。在附图所示的实施方式中，所述第一调整装置8设计用于根据待发送消息的分类结果来调整发送天线3的辐射场，其中，所述待发送的消息选自常规消息类型、区域性消息类型和只发送给某一个接收方的消息类型。 

此外，如果确定在辐射区之内具有至少一个构成不可信接收方的接收装置，则这样调整辐射场，使得至少一个接收装置处在调整后的辐射区之外。为此，第一调整装置8通过信号线23与第一测定装置5相连，通过信号线89与分类装置18相连，并且通过控制线24与包括发送天线3的天线设备22相连。 

在附图所示的实施方式中，第一调整装置8设计用于通过调整发送天线3的发送功率来调整发送天线3的辐射场。为此，通信系统2具有图中没有详细绘出的功率调节器，用于调整发送天线3的发送功率。 

通信系统2的接收装置10具有接收天线11，设计用于在接收区之内接收利用电磁波传送的信号。接收装置10还具有第二测定装置13，设计用于确定是否在接收区之内有至少一个用来发送电磁波并且构成不可信发送方的发射装置。 

除此之外，接收装置10还具有第二调整装置16，设计用于调整接收天线11的接收场。如果确定在接收区之内有至少一个包括不可信发送方的发送装置，就这样进行调整，使得至少一个发送装置处在调整后的接收区之外。为此第二调整装置16通过信号线25与第二测定装置13相连，并且通过控制线26与包括接收天线11的天线设备22相连。 

在此，所述第二调整装置16设计用于通过调整接收天线11的灵敏 度来调整接收天线11的接收场。 

因此附图所示的实施方式能够以简单方式调整辐射场或者接收场，为此仅需发送天线3或接收天线11。 

在附图所示的实施方式中，发送天线3以及接收天线11由共同的天线元件构成。这样就能以有利的方式减少通信系统2所需部件的数量。 

此外在附图所示实施方式中，没有详细绘出的汽车还具有计算单元20和计算机可读的介质21，一种计算机程序产品保存在该计算机可读的介质21上，当在计算单元20上执行该计算机程序产品时，计算单元20被引导利用所述的元件执行本发明所述方法的步骤。为此，以图中计算单元20以未详细示出的方式与所述部件直接或间接相连。 

图2示出图中没有详细绘出的汽车的、按本发明第一种实施方式的通信系统2′的示意方框图。与之前附图中的功能相同的部件用相同的附图标记表示并且以下不再详细阐述。 

汽车具有CAN总线27，通信系统2′的发送装置1以及接收装置10与该CAN总线27相连。 

此外在附图所示的实施方式中，发送装置1以及接收装置10还与用来对天线元件34至45的辐射场或接收场进行调整的控制装置28相连。附图所示实施方式中的天线元件34至45分别是发送天线和接收天线。 

控制装置28具有移相器29，该移相器形成各个天线元件34至45的馈入电流之间的相位差。除此之外，控制装置28还具有用来计算并且调整天线元件34至45之间距离a的距离调整装置30。在控制装置28中还设有天线选择装置31，该选择装置一方面选择并且接通垂直交叉的直线天线阵列46和47的其中一个天线阵列或者关闭其余的天线元件，另一方面在天线阵列46和47的其中一个天线阵列之中接通那些具有用于产生辐射区或接收区的适当距离的天线元件。此外控制装置28还具有功率调节器32，该功率调节器通过改变馈入到所选有源天线元件之中的电流来调整天线元件34至45的辐射场。移相器29和功率调节器32作用于对各个有源天线元件的馈入电流进行调整的馈电网络33。 

附图所示实施方式所述的通信系统2′能够准确并且有区别地调整天 线元件34至45的辐射场或接收场，从而可以更大程度考虑当时情况地调整辐射区或接收区。 

图3示出图中没有详细绘出的汽车的、按本发明第二种实施方式的通信系统2″的示意方框图。与之前附图中的功能相同的部件用相同的附图标记表示并且以下不再详细阐述。 

在附图所示的实施方式中，将通信系统2″设计成车对车通信系统和车对基础设施通信系统。相应的通信系统也称作所谓的Car-to-Car(C2C)通信系统以及Car-to-Infrastructure(C2I)通信系统，或者简称为C2X通信系统，或者称作Vehicle-to-Vehicle(V2V)通信系统以及Vehicle-to-Roadside(V2R/车对路边)通信系统。 

在附图所示的实施方式中，通信系统2″具有形式为应用模块48以及通信模块52的两个单元。通信模块52也称作CCU(Communication Control Unit/通信控制单元)，其作用是处理从通信入口直至网络层和设备层的所有通信相关部分。应用模块48也称作AU(Application Unit/应用单元)，包含用于提高汽车或车行道安全性和交通效率的所有C2X应用。图3所示为本发明所述通信系统的相关部件。 

应用模块48设计用于执行两个具有前后顺序的应用程序、事件检测和事件通知。事件检测或事件测定可以包含所有车载传感器的信息或信号，也可以包含所接收的车对车或者车对基础设施的消息。应用程序在处理和收集所有相关信息之后，将其整合到DENM(Decentralized Environmental Notification Message/分散环境通知消息)之中。DENM是针对特定事件的消息，并且包含多个用于在网络之内进行转发和用来将事件分类的字段。在附图所示的实施方式中，通信系统2″除了包含DENM之外，还包含应用层(Application Layer)所生成的另一种消息类型。该消息类型称作PVD消息(Probe Vehicle Data Message/探测车数据消息)，并且包含汽车在行驶过程中测定的数值数据记录，例如地理轨迹与局部温度。通过Unicast(单播)将这些消息或者这种消息类型发送给也称作RSU(Roadside Unit/路边单元)的路边的电子基础设施，接着转发给后置设备。 

在附图所示的实施方式中，应用模块48具有ITS应用49(ITS，Intelligent Transport System/智能运输系统)以及AU通信客户端50。AU通信客户端50也称作AU Communication Client，是用于所有进入或离开通信模块52的消息的接口。在进入的消息抵达应用之前，由移动验证单元51对消息中所包含的移动数据进行验证。 

通信模块52包括所谓的ITS设备53，其主要作用是生成所谓的CAM(Cooperative Awareness Message/协同感知消息)。CAM是周期性发送的消息，包含本车的移动数据，例如位置、速度和行驶方向。如果可能的攻击者看到或者收到这些消息或这种消息类型，就可以使用其中所含的数据对汽车进行远程跟踪。因此，这种消息类型尤其在隐私方面非常重要。通信系统2″能够以有利的方式提高私密性，以下还将对此进行详细解释。 

为了根据位置发送消息，引入邻居表58(也称作Location Table/地域表)，并且在收到新消息之后不断更新邻居表。调度单元57(也称作C2X-Dispatcher/C2X调度器)通过数据提供单元54(也称作Vehicle Data Provider/车辆数据提供器)获得本车的移动数据。数据提供单元54可实现对汽车CAN总线和位置测定模块(例如GPS模块)的访问。调度单元57汇集包含网络文件头的消息，然后将整个文件包转给加密单元61。首先生成签名，并且补充相应的证书，然后将消息通过访问层、也就是通过天线设备22″形式的物理层发送出去。通信系统2″的发送装置1还具有转发单元55以及调度单元59(也称作Packet Queuing/包排队)。 

由接收处理单元60(也称作Ingress Handler/进入处理器)对进入的消息进行处理。在收到消息之后，利用加密单元61验证签名的正确性和证书的有效性。更新邻居表58并且确定转发类型。在附图所示的实施方式中，通信模块52还包括传输层56。 

在附图所示的实施方式中，天线设备22″包括两个没有详细绘出的发送和接收天线，这些天线具有5.9GHz的发送或接收频率。这些天线中的每一个均朝汽车前端或者后端的方向产生基本上呈半圆形的辐射场。在附图所示的实施方式中，可在0dBm至20dBm范围内以精确度为0.5dB 的步距，按照包对每一个天线进行功率控制或者功率调节。 

为了相应调整如上所述的两个发送和接收天线的辐射场或接收场，通信系统2″包括在附图所示实施方式中构成共同部件的第一测定装置5以及第二测定装置13。通信系统2″为此还包括第一调整装置8以及第二调整装置16。 

通过与数据提供装置54接通的接口确定本车相对于相邻汽车的位置，并且通过与邻居表58接通的接口确定相关接收方的位置。通过与加密单元61接通的另一个接口确定某些接收方的可信程度。此外还有与调度单元57接通的另一个接口。这样就能实现在总体上准确地分析当前的C2X情况。 

为了提高安全性和私密性，这些部件可以这样动态地确定适合用来发送或接收消息的辐射场或接收场，使得不可信的接收方处在调整后的辐射区之外，或者使得不可信的发送方处在调整后的接收区之外。其它细节将结合以下附图详细解释。 

在附图所示的实施方式中，第一测定装置8还设计用于确定至少一个构成不可信接收方的接收装置的可信度缺乏程度。第二测定装置13还设计用于确定至少一个构成不可信发送方的发送装置的可信度缺乏程度。这在附图所示的实施方式中通过分析不可信发送方或不可信接收方所传送的消息的内容实现，尤其是借助分析签名和/或分析消息中所含移动数据的可信度实现。在附图所示的实施方式中，如果收到了某一个发送方的多个签名不正确的消息，就会将该发送方定级为威胁等级较低的攻击者。反之如果发送方所传送的电磁信号或消息的发送频次超过预定的阈值，并且该发送方发送的消息充斥信道，则将该发送方定级为具有较高潜在危险的攻击者。 

图4为使按本发明的一种实施方式的通信系统的发送装置工作的方法的流程图。在附图所示的实施方式中将通信系统设计成车对车通信系统或者车对基础设施通信系统。 

在步骤100中提供待发送的C2X消息、相应的通信类别和攻击者ID。在步骤110中确定待发送消息的目标地址。在附图所示的实施方式中， 所述待发送的消息选自常规的消息类型、区域性消息类型以及准备只发送给某一个接收方的消息类型。 

如果在步骤110中确定待发送的消息是常规的消息类型，数据提供单元就会就在步骤120中查询本车的当前速度，然后据此确定用于待发送消息的辐射区作用半径。 

在附图所示的实施方式中，沿汽车行驶方向进行发射的发送天线的传播能量或者传播功率直接与汽车的当前速度成正比。而朝向汽车后部区域进行发射的发送天线的传播能量或传播功率则与当前的汽车速度成反比。这样就会在速度较高时将常规消息类型(例如CAM)的重要性从传播区的后方区域转移到前侧区域之中。步骤130表示延伸地将辐射区确定在前侧区域和后方区域内。 

在步骤140中查询所确定的不可信接收方(例如攻击者或者错误接收装置)的位置。这在附图所示的实施方式中根据第一测定装置所确定而识别出的不安全ID实现，其中，从邻居表查询攻击者的当前位置。 

在步骤150中确定在辐射区之内是否具有至少一个不可信的接收方。 

如果没有不可信的接收方处在辐射区之内，就在步骤170中确定覆盖辐射区所需的作用半径。 

反之如果在辐射区之内具有至少一个不可信接收方，就在步骤160中这样确定经过调整的辐射区，使得代表不可信接收方的至少一个接收装置处在调整后的辐射区之外。 

接着在步骤170中再次确定覆盖调整后的辐射区所需的作用半径。 

如果在步骤110中确定待发送的消息是区域性消息类型，就在步骤180中确定待发送消息的来源。 

如果待发送的消息基于利用车载传感器所测定的数据，就在步骤190中这样确定辐射区，使其不仅在汽车的前侧方向、而且也在后侧方向占据预定的区域。 

反之如果在步骤180中确定待发送的消息是经由网络转发的消息，也就是汽车从周围环境获得的消息，就在步骤200中确定转发方向。 

在步骤210中根据所确定的转发方向这样确定辐射区，使其要么指 向汽车的前侧方向，要么指向后侧方向。 

在步骤220中查询不可信接收方的位置，并且在步骤230中确定是否有至少一个攻击者处在辐射区之内。 

如果没有攻击者处在辐射区之内，就在步骤250中将该辐射区应用于邻居表。这样即可确定应向其传送待发送消息的接收方。 

反之如果有至少一个不可信接收方处在辐射区之内，就在步骤240中这样调整辐射区，使得至少一个构成不可信接收方的接收装置处在调整后的辐射区之外。接着在步骤250中将调整后的辐射区应用于邻居表。 

在步骤260中确定辐射区的作用半径，在附图所示的实施方式中这样确定作用半径，使得距离最远的接收方能够收到待发送的消息。 

如果在步骤110中确定待发送的消息是只发送给一个接收方的消息类型，就在步骤270中查询接收方的位置，并且确定作用半径。在步骤280中这样确定辐射区，使其根据接收方的方向要么指向汽车的前侧方向，要么指向后侧方向。 

在步骤290中查询攻击者或者不可信接收方的位置。 

此外，在步骤300中确定是否有至少一个不可信的接收方处在辐射区之内。 

如果没有攻击者处在辐射区之内，就在步骤320中确定接收方能够收到消息所需的作用半径。 

反之如果有至少一个构成不可信接收方的接收装置处在辐射区之内，就在步骤310中这样调整辐射区，使得至少一个接收装置处在调整后的辐射区之外。这在附图所示的实施方式中这样进行，使得调整后的辐射区减小到零。因此在步骤320中同样也将作用半径确定为零，在这种情况下不会发送消息。 

在步骤330中确定用于覆盖辐射区或者调整后的辐射区所需的相应发送功率。 

在步骤340中调整所确定的发送功率，并且利用相应的前侧和/或后侧发送天线发送消息。 

图5为使按本发明的一种实施方式的通信系统的接收装置工作的方 法的流程图。在附图所示的实施方式中，通信系统是车对车通信系统或者车对基础设施通信系统。 

在步骤350中，向接收装置的如上所述的第二测定装置查询攻击者ID。 

在步骤360中确定在接收装置的接收天线的接收区之内是否设有至少一个构成不可信发送方的发送装置。 

如果确定在接收区之内设有至少一个构成不可信发送方的发送装置，就在步骤370中查询攻击者的位置，并且据此确定相关的接收天线。 

接着按照附图所示的实施方式，在步骤380中将相关接收天线的灵敏度减小0.5dB，并且在步骤390中调整新确定的灵敏度值。 

反之如果在步骤360中确定没有攻击者处在接收区之内，在附图所示的实施方式中就在步骤400中将接收天线的灵敏度升高0.5dB。接着再次在步骤390中调整新确定的灵敏度。 

然后重复执行步骤350、360和370至390或者400和390。这样就可以尽可能准确地调整接收区，其中，一方面将不可信的发送方排除在外，由此不会继续收到其消息，另一方面使得调整后的接收区覆盖尽可能大的区域。 

图6所示为常规消息类型的传送示例。与之前附图中的功能相同的部件用相同的附图标记表示并且以下不再详细阐述。 

具有图6中没有详细绘出的本发明所述(例如图3所示)通信系统的汽车19在车行道68上沿着示意性地借助箭头A表示的行驶方向行驶。在按照附图所示实施方式构成三车道高速公路的车行道68上还有其它汽车62至66。 

汽车19传送CAM类型的消息，因此所传送的是常规的消息类型。在此，不仅在汽车19的前侧方向、而且也在后侧方向进行传送。 

为此，图中没有详细绘出的第一发送天线具有辐射区4，汽车19的同样没有详细绘出的第二发送天线具有辐射区4′。辐射能量沿汽车19的行驶方向直接与汽车19的速度成正比，而与行驶方向相反的辐射能量则间接地与汽车19的速度成比例。 

在附图所示的实施方式中，汽车66具有构成不可信接收方7的接收装置6。汽车19的图中没有详细绘出的第一调整装置这样相应地调整发送天线的辐射场，使得汽车66的接收装置6处在调整后的辐射区9或9′之外，为此仅需调整前侧的发送天线。由此，调整后的辐射区9′与原来的辐射区4′相同。 

汽车62同样也具有图中没有详细绘出的通信系统，并且在辐射区67和67′之内传送CAM类型的消息。汽车19的当前速度高于汽车62，因此沿行驶方向以比较高的传输能量传送消息。 

位于汽车19前端的汽车64在附图所示的交通情况下转到汽车19的行车道，并且可以通过汽车19在调整后的辐射区9或9′之内传送的消息提前被告知该汽车19的当前状况。 

辐射区4、4′、9、9′以及67和67′在附图所示的实施方式中基本上呈棒槌形或者椭圆形。 

图7A和7B所示为传送区域性消息类型(在附图所示情况下形式为公路天气预警)的示例。与之前附图中的功能相同的部件用相同的附图标记表示并且以下不再详细阐述。 

在图7A所示的交通情况下，汽车19的车载传感器检测示意性地示出的有薄冰、强降雨或大雾之类的恶劣天气的区域74。利用图中没有详细绘出的汽车19的发送天线将相应的警告消息传送给在汽车19周围的行车道73上行驶的汽车。这种传送不仅沿示意性地借助箭头B表示的汽车19行驶方向、而且也沿与汽车19行驶方向相反的方向进行。 

在此，以点划线示意性地表示最大可以覆盖的辐射区69。在附图所示的实施方式中，汽车19的通信系统检测周围环境中其它汽车66、70、71和72的位置，然后对辐射区4和4′进行调整，使其适合于那些在最大可能辐射区69之内距离汽车19最远的汽车的位置。 

此外，汽车19的通信系统确定是否有攻击者处在辐射区4和4′之内，在附图所示的实施方式中，汽车66具有被定级为不可信接收方7的接收装置6。图中没有详细绘出的汽车19的通信系统的第一调整装置相应地减小后方发送天线的辐射场，使得接收装置6处在调整后的辐射区9′之 外。而前侧发送天线的辐射场则保持不变，因此调整后的辐射区9与原来的辐射区4一样。 

在图7B中同样利用沿箭头C示意性表示的行驶方向行驶的汽车19′的未详细示出的通信系统传送公路天气预警，其中，汽车19′自身已经借助车对车消息从汽车75收到了该公路天气预警，因此汽车19′仅仅转发该预警消息。在附图所示的实施方式中以箭头D示意性地表示转发方向。转发给行车道80上位于汽车19′后面的汽车77和78，而不转发给汽车75以及另一个汽车76。 

路边基础设施79在附图所示的情况下构成接收装置6，例如因为基础设施79具有错误的发送单元，该接收装置已被确定为不可信的接收方7。因此这样提供调整后的辐射区9′，使得基础设施79处在调整后的辐射区9′之外，从而仅仅将公路天气预警转发给汽车77，因为汽车78同样处在调整后的辐射区9′之外。 

图8A和8B所示为传送只发送给某一个接收方的消息类型的示例，在附图所示的实施方式中其形式为将一条消息传送给路边基础设施82。与之前附图中的功能相同的部件用相同的附图标记表示并且以下不再详细阐述。 

通过在行车道81上沿以箭头E示意性表示的行驶方向运动的汽车19的通信系统进行传送，其中，在图8A中只有汽车19的前侧发送天线在辐射区4之内发送消息。 

在图8B中汽车19继续运动，从而仅仅利用后侧的发送天线在辐射区4′之内发送消息。但是在汽车19和基础设施82之间的直接连线上有一辆汽车83，该汽车83包含构成不可信接收方7的接收装置6。因此在附图所示的实施方式中将调整后的辐射区确定为零。这样就会在附图所示的情况下停止发送消息。 

图9所示为调整接收区的示例。与之前附图中的功能相同的部件用相同的附图标记表示并且以下不再详细阐述。 

在附图所示的情况下，具有图中没有详细绘出的本发明所述通信系统的汽车19沿以箭头F示意性表示的行驶方向位于行车道84上。此外 在行车道84上还有汽车85、86和87。 

汽车19的前侧接收天线具有以虚线示意性表示的接收区12，并且汽车19的后侧接收天线具有图中示意性示出的接收区12′。处在接收区12之内的汽车85在附图所示的情况下包含发送装置14，该发送装置14例如因为发生故障而错误发送了消息已被分类为不可信发送方15。适当调整汽车19的前侧接收天线的接收场，使得发送装置14处在调整后的接收区17之外。与此相反的是不需要调整后侧接收天线的接收场，因此调整后的接收区17′与原来的接收区12′一样。 

在附图所示的示例中，还这样对前侧接收天线的接收场进行进一步调整，使得前侧接收天线的进一步调整后的接收区88覆盖尽可能大的区域。 

总而言之，所述的示例均阐述了具有通信系统的汽车，所述通信系统中的第一调整装置针对每一个待发送的消息计算出适当的天线辐射场或接收场的规格。相应调整每一个天线所需的能量。在计算过程中分别将不同的算法用于不同的消息类型。使用随速度变化的场分布发出经由广播发送的消息。将区域性传播的消息发送给作用半径之中预先定义的汽车。单播消息精确地发送给接收方，从而仅仅使用相应方向中的天线来发送。此外对于所有三种消息类型来说，都会针对可能的通信入侵者或攻击者的位置进行辐射场或接收场的调整。 

如果通信系统具有包含多个发送天线的天线设备，则第一调整装置还可以设计用来借助用于调整各天线元件相位的移相器和/或各天线元件的距离调整装置和/或各天线元件的天线选择装置来调整辐射场。这样就能进一步调整辐射场，使之更加适合于相应的情况。 

第二调整装置连续调节两个接收天线的灵敏度。这里以可能存在的攻击者的位置作为输入变量。如果已经识别出某一个攻击者的位置，就会适当减小相应天线的灵敏度，直至不再收到该攻击者的任何消息。这例如也可以通过转动天线使其远离接收攻击者消息的方向，或者通过提高接收方中的开关阈值来实现。然后重新逐步提高灵敏度。 

第一或第二测定装置负责识别攻击者，也就是不可信的发送方或接 收方。测定装置具有接通加密部件的接口，以便检查消息的完整性与可信性。如果对某一发送方的多个消息验证失败，就将其定级为不可信。此外还检查发送方是否发送了比规定更多的消息。如果超过一定的阈值，则同样也将发送方标记为不可信，从而阻止所谓的干扰(Jamming)或拒绝服务攻击。 

尽管已经在上述说明部分中阐述了至少一种实施方式，仍然可以进行不同的修改和改进。所述实施方式仅作为参考示例，并不以任何方式限制本发明的适用范围、适用性或者配置。上述说明可以给本领域技术人员提供一种用来实施至少一种示例性实施方式的提纲，其中，可以对在示例性实施方式中说明的元件的功能和布置进行大量的修改，只要不背离权利要求书所述技术方案及其等同技术方案的保护范围。 

附图标记清单 

1发送装置 

2通信系统 

2′通信系统 

2″通信系统 

3发送天线 

4辐射区 

4′辐射区 

5测定装置 

6接收装置 

7接收器 

8调整装置 

9辐射区 

9′辐射区 

10接收装置 

11接收天线 

12接收区 

12′接收区 

13测定装置 

14发送装置 

15发送方 

16调整装置 

17接收区 

17′接收区 

18分类装置 

19汽车 

19′汽车 

20计算单元 

21介质 

22天线设备 

22′天线设备 

22″天线设备 

23信号线 

24控制线 

25信号线 

26控制线 

27CAN总线 

28控制装置 

29移相器 

30距离调整装置 

31天线选择装置 

32功率调节器 

33馈电网络 

34天线元件 

35天线元件 

36天线元件 

37天线元件 

38天线元件 

39天线元件 

40天线元件 

41天线元件 

42天线元件 

43天线元件 

44天线元件 

45天线元件 

46天线阵列 

47天线阵列 

48应用模块 

49ITS应用 

50通信客户端 

51移动验证单元 

52通信模块 

53ITS设备 

54数据提供单元 

55转发单元 

56传输层 

57调度单元 

58邻居表 

59处理单元 

60接收处理单元 

61加密单元 

62汽车 

63汽车 

64汽车 

65汽车 

66汽车 

67辐射区 

67′辐射区 

68车行道 

69辐射区 

70汽车 

71汽车 

72汽车 

73车行道 

74区域 

75汽车 

76汽车 

77汽车 

78汽车 

79基础设施 

80车行道 

81车行道 

82基础设施 

83汽车 

84车行道 

85汽车 

86汽车 

87汽车 

88接收区 

89信号线 

100-400步骤。 

Claims (15)

1.一种用于通信系统(2，2′，2″)的发送装置(1)，具有

-至少一个发射天线(3)，设计用于通过将电磁波发射到辐射区(4，4′)之中来产生辐射场，

-第一测定装置(5)，设计用于确定是否在所述辐射区(4，4′)之内设有至少一个用来接收所发射的电磁波并且构成不可信接收方(7)的接收装置(6)，

-第一调整装置(8)，该第一调整装置设计为，如果确定在所述辐射区(4，4′)之内设有至少一个构成不可信接收方(7)的接收装置(6)，则该第一调整装置调整所述至少一个发送天线(3)的辐射区，使得所述至少一个接收装置(6)所在之处的电磁波场强减小。

2.一种用于通信系统(2，2′，2″)的接收装置(10)，具有

-至少一个接收天线(11)，设计用于接收由处在接收区(12，12′)之内的发送方发射的电磁波，

-第二测定装置(13)，设计用于确定是否设有至少一个用来发送电磁波并且构成不可信发送方(15)的发送装置(14)，

-第二调整装置(16)，该第二调整装置设计为，如果确定设有至少一个构成不可信发送方(15)的发送装置(14)，则该第二调整装置调整接收装置(10)的接收特性，从而减小对所述至少一个发送装置(14)所发送的电磁波的灵敏度。

3.一种通信系统，具有至少一个按权利要求1所述的发送装置(1)和至少一个按权利要求2所述的接收装置(10)。

4.根据权利要求3所述的通信系统，其中，将所述通信系统(2，2′，2″)设计成车对车通信系统和/或设计成车对基础设施通信系统。

5.根据权利要求3或权利要求4所述的通信系统，其中，所述第一调整装置(8)设计用于通过调整所述至少一个发送天线(3)的发射功率来调整所述至少一个发送天线(3)的辐射场。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的通信系统，其中，所述第一测定装置(5)还设计用于确定所述至少一个构成不可信接收方(7)的接收装置(6)的可信度缺乏程度，和/或所述第二测定装置(13)还设计用于确定所述至少一个构成不可信发送方(15)的发送装置(14)的可信度缺乏程度。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的通信系统，其中，所述通信系统(2，2′，2″)设计用于借助所述至少一个发送装置(1)发送不同的消息类型，并且所述通信系统(2，2′，2″)还具有用来对不同的消息类型进行分类的分类装置(18)，并且其中，所述第一调整装置(8)还设计用于根据待发送的消息的分类结果对所述至少一个发送天线(3)的辐射场进行调整。

8.根据权利要求7所述的通信系统，其中，所述待发送的消息选自由常规的消息类型、区域性消息类型以及准备只发送给某一个接收方的消息类型组成的消息类型组。

9.一种汽车，具有按权利要求3至8中任一项所述的通信系统(2，2′，2″)。

10.一种使通信系统(2，2′，2″)的发送装置(1)工作的方法，其中，所述发送装置(1)具有至少一个用来通过将电磁波发射到辐射区(4，4′)之中从而产生辐射场的发射天线(3)，并且所述方法具有以下步骤：

-确定是否在所述至少一个发送天线(3)的辐射区(4，4′)之内设有至少一个用来接收所发射的电磁波并且构成不可信接收方(7)的接收装置(6)，

-如果确定在所述辐射区(4，4′)之内设有至少一个构成不可信接收方(7)的接收装置(6)，就这样调整所述至少一个发送天线(3)的辐射场，使得所述至少一个接收装置(6)所在之处的电磁波场强减小。

11.一种使通信系统(2，2′，2″)的接收装置(10)工作的方法，其中，所述接收装置(10)具有至少一个接收天线(11)，所述至少一个接收天线设计用于接收由处在接收区(12，12′)之内的发送方所发射的电磁波，并且所述方法具有以下步骤：

-确定是否设有至少一个用来发送电磁波并且构成不可信发送方(15)的发送装置(14)，

-如果确定设有至少一个构成不可信发送方(15)的发射装置(14)，就这样调整所述接收装置(10)的接收特性，从而减小对所述至少一个发射装置(14)所发送的电磁波的灵敏度。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，通过对所述至少一个发送装置(14)传送的消息的内容进行分析，和/或对所述至少一个发送装置(14)传送的电磁波的发送频次进行分析，从而确定是否在所述接收区(12，12′)之内设有至少一个用来发送电磁波并且构成不可信发送方(15)的发送装置(14)。

13.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品在通信系统(2，2′，2″)的计算单元(20)上执行时引导所述计算单元(20)执行以下步骤：

-确定是否在所述通信系统(2，2′，2″)的至少一个发送天线(3)的辐射区(4，4′)之内设有至少一个用来接收由所述至少一个发送天线(3)所发射的电磁波并且构成不可信接收方(7)的接收装置(6)，

-如果确定在所述辐射区(4，4′)之内设有至少一个构成不可信接收方(7)的接收装置(6)，就这样调整所述至少一个发送天线(3)的辐射场，使得所述至少一个接收装置(6)所在之处的电磁波场强减小。

14.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品在通信系统(2，2′，2″)的计算单元(20)上执行时引导所述计算单元(20)执行以下步骤，其中，所述通信系统(2，2′，2″)的接收装置(10)具有至少一个接收天线(11)，所述至少一个接收天线设计用于接收由处在接收区(12，12′)之内的发送方所发射的电磁波：

-确定是否设有至少一个用来发送电磁波并且构成不可信发送方(15)的发送装置(14)，

-如果确定设有至少一个构成不可信发送方(15)的发射装置(14)，就这样调整所述接收装置(10)的接收特性，从而减小对所述至少一个发射装置(14)所发送的电磁波的灵敏度。

15.一种计算机可读的介质，按权利要求13和/或权利要求14所述的计算机程序产品保存在该计算机可读的介质上。

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