AT517803B1

AT517803B1 - Verfahren zur drahtlosen Kommunikation

Info

Publication number: AT517803B1
Application number: ATA50823/2015A
Authority: AT
Inventors: Dr Gila Janos; Dipl Ing Jatschka Thomas; Dipl Ing Skuk Oskar
Original assignee: Siemens Mobility Austria Gmbh
Priority date: 2015-09-29
Filing date: 2015-09-29
Publication date: 2021-01-15
Also published as: AT517803A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur drahtlosen Kommunikation mittels eines Funksystems, wobei das Funksystem zumindest eine Basiseinheit (1) sowie zumindest eine Teilnehmereinheit (2) umfasst, wobei sowohl die Basiseinheit (1) als auch die Teilnehmereinheit (2) als aktive Sende- und Empfangseinheit ausgebildet ist, und wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfasst: - die Basiseinheit sendet ein Trägersignal (3) mit einer vorgegebenen Sendeleistung (P1) an die Teilnehmereinheit (2); - die Teilnehmereinheit (2) empfängt das Trägersignal (3); - die Teilnehmereinheit (2) sendet ein Antwortsignal (4) mit einer bestimmten Sendeleistung (P3) an die Basiseinheit (1) zurück; wobei die Sendeleistung (P3) des Antwortsignals (4) bestimmt wird, indem - die Teilnehmereinheit (2) die Signalleistung (P2) des empfangenen Trägersignals (3) misst und - die Teilnehmereinheit (2) die Sendeleistung (P3) des Antwortsignals (4) proportional zu der gemessenen Signalleistung (P2) des empfangenen Trägersignals (3) wählt.

Description

Beschreibung

VERFAHREN ZUR DRAHTLOSEN KOMMUNIKATION

GEBIET DER ERFINDUNG

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur drahtlosen Kommunikation mittels eines Funksystems, wobei das Funksystem zumindest eine Basiseinheit sowie zumindest eine Teilnehmereinheit umfasst, wobei sowohl die Basiseinheit als auch die Teilnehmereinheit als aktive Sende- und Empfangseinheit ausgebildet ist, und wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfasst:

- die Basiseinheit sendet ein Trägersignal mit einer vorgegebenen Sendeleistung an die Teilnehmereinheit;

- die Teilnehmereinheit empfängt das Trägersignal;

- die Teilnehmereinheit sendet ein Antwortsignal mit einer bestimmten Sendeleistung an die Basiseinheit zurück.

[0002] Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Funksystem zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei das Funksystem zumindest eine Basiseinheit sowie eine Teilnehmereinheit umfasst, wobei sowohl die Basiseinheit als auch die Teilnehmereinheit als aktive Sende- und Empfangseinheit ausgebildet ist.

STAND DER TECHNIK

[0003] Für manche Funk-Kommunikationssysteme ist eine gezielte Einschränkung der minimalen bzw. maximalen Kommunikationsreichweite erforderlich bzw. von Vorteil. Dies ist beispielsweise beim Offnen eines Garagentores mittels drahtloser Identifikation des Fahrers bzw. des Fahrzeuges der Fall, nämlich insbesondere dann, wenn keine Interaktion des Fahrers notwendig ist.

[0004] Auch bei Kooperativen Systemen im Straßenverkehr (V2V) und elektronischen Parksystemen spielen solche Kommunikationssysteme eine immer wichtigere Rolle („DSRC“ - engl.: Dedicated Short Range Communication).

[0005] Andere Systeme, bei denen die Einschränkung der Kommunikationsreichweite essentiell ist, sind Straßenmautsysteme („ERP“, engl.: Electronic Road Pricing). Dabei werden bestimmte Straßenbenützungsgebühren automatisch von einer Wertkarte, die sich in einem Fahrzeug befindet, abgebucht, sobald das Fahrzeug unter einer Mautbrücke hindurchfährt.

[0006] Dabei wird für die Funkkommunikation oftmals ein sogenanntes „Backscatter-Verfahren“ eingesetzt. Bei diesem Verfahren sendet eine Seite einer bidirektionalen Funkstrecke (im Folgenden als Basiseinheit bezeichnet) ein Trägersignal aus, welches in der Folge von der anderen Seite (im Folgenden als Teilnehmereinheit bezeichnet) moduliert und wieder reflektiert wird, und zwar ohne das einfallende Trägersignal dabei aktiv zu verstärken.

[0007] Gemäß der Freiraumdämpfung, welche die Reduzierung der Leistungsdichte der von einem isotropen Kugelstrahler emittierten elektromagnetischen Wellen beschreibt, nimmt bei einem solchen Backscatter-Verfahren die Leistung des reflektierten Signals zwischen Sender (Basiseinheit) und Empfänger (Teilnehmereinheit) mit der vierten Potenz der Entfernung zwischen Basisund Teilnehmereinheit ab. Somit ist eine vergleichsweise klare Begrenzung der Funkreichweite eines solchen Systems möglich.

[0008] Es gibt jedoch Anwendungen, bei denen das oben beschriebene Backscatter-Verfahren nicht sinnvoll eingesetzt werden kann. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn ein Gerät mehrere Funktionen mit einer einzigen Funkeinrichtung abdeckt, sofern diese Funkeinrichtung für bestimmte Funktionen aktiv senden muss, beispielsweise bei Verwendung des Standards IEEE 802.11 p.

[0009] Daher ist es oftmals nötig, dass sowohl die Basis- als auch die Teilnehmereinheit als aktive Sende- und Empfangseinheit ausgebildet ist. Wenn dies der Fall ist, sendet die Teilnehmereinheit ein eigenes, von der Leistung des Trägersignals unabhängiges Antwortsignal aus, sobald das einlaufende Trägersignal der Basiseinheit detektiert wurde. Dadurch, dass die Teilnehmereinheit das empfangene Trägersignal nicht reflektiert, sondern selbst wiederum ein Antwortsignal emittiert, nimmt die Leistung des Antwortsignals zwischen Sender (Teilnehmereinheit) und Empfänger (Basiseinheit) lediglich mit der zweiten Potenz des Abstandes zwischen Sender und Empfänger ab.

[0010] Aufgrund von Signalschwankungen (wegen Interferenz, Mehrwegeausbreitung, Abschattung, Dopplereffekt) kann eine Reichweitenbegrenzung über die Signalleistung nur noch sehr ungenau erreicht werden bzw. für gewisse Anwendungen nicht mehr ausreichend sein.

AUFGABE DER ERFINDUNG

[0011] Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur drahtlosen Kommunikation zur Verfügung zu stellen, bei welchem sowohl die Basiseinheit als auch die Teilnehmereinheit als aktive Sende- und Empfangseinheit ausgebildet ist und die Kommunikationsreichweite effektiv über die Signalleistung begrenzt werden kann.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

[0012] Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur drahtlosen Kommunikation mittels eines Funksystems, wobei das Funksystem zumindest eine Basiseinheit sowie zumindest eine Teilnehmereinheit umfasst, wobei sowohl die Basiseinheit als auch die Teilnehmereinheit als aktive Sende- und Empfangseinheit ausgebildet ist, und wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfasst:

- die Teilnehmereinheit empfängt das Trägersignal;

- die Teilnehmereinheit sendet ein Antwortsignal mit einer bestimmten Sendeleistung an die Basiseinheit zurück;

wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, dass die Sendeleistung des Antwortsignals bestimmt wird, indem

- die Teilnehmereinheit die Signalleistung des empfangenen Trägersignals misst und

- die Teilnehmereinheit die Sendeleistung des Antwortsignals proportional zu der gemessenen Signalleistung des empfangenen Trägersignals wählt.

[0013] Dadurch wird auch bei einem Verfahren zur drahtlosen Kommunikation mittels eines Funksystems mit aktiver Basis- und Teilnehmereinheit das Verhalten eines Backscatter-Systems erreicht.

[0014] Durch Messung der Signalleistung des empfangenen Trägersignals (welches auch ein moduliertes Trägersignal sein kann) durch die Teilnehmereinheit und Wahl der Sendeleistung des Antwortsignals proportional zu dieser gemessenen Signalleistung nimmt die Signalleistung des Antwortsignals wie bei dem eingangs beschriebenen Backscatter-Verfahren mit der vierten Potenz des Abstandes zwischen Teilnehmer- und Basiseinheit ab. Somit ist eine zuverlässige Begrenzung der Reichweite eines solchen Kommunikationssystems über die bei der Basiseinheit ankommende Signalleistung wieder möglich.

[0015] Dabei sind bei gleichen Sendeleistungen der Basiseinheit grundsätzlich auch größere Reichweiten als bei einem Backscatter-Verfahren möglich, da das Trägersignal nicht einfach nur reflektiert wird, sondern durchaus auch eine Verstärkung durch die Teilnehmereinheit erfahren kann.

[0016] Da die Sendeleistung des Trägersignals nicht so groß sein muss, um, ohne von der Teil

nehmereinheit verstärkt zu werden, innerhalb der zulässigen Reichweite des Kommunikationssystems noch von der Basiseinheit detektiert werden zu können, kann die Sendeleistung - und somit der Stromverbrauch - an der Basiseinheit erheblich reduziert werden.

[0017] Eine besonders einfache Wahl der Sendeleistung des Antwortsignals wird bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens getroffen, indem die Teilnehmereinheit die Sendeleistung des Antwortsignals gleich der gemessenen Signalleistung des Trägersignals wählt.

[0018] Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe kann auch durch ein Funksystem gelöst werden, welches zumindest eine Basiseinheit sowie zumindest eine Teilnehmereinheit umfasst, wobei sowohl die Basiseinheit als auch die Teilnehmereinheit als aktive Sende- und Empfangseinheit ausgebildet ist, indem die Teilnehmereinheit Mittel zur Messung einer Signalleistung eines einlaufenden Trägersignals sowie Mittel zur Steuerung einer Sendeleistung eines auslaufenden Antwortsignals aufweist, wobei die Sendeleistung des Antwortsignals proportional der Signalleistung des Trägersignals ist.

[0019] Ein bestehendes oder ohnehin notwendiges System zur Funk-Kommunikation kann somit - auch nachträglich - mittels einer einfachen Leistungsmessung und Leistungssteuerung mit der Fähigkeit einer Reichweitenbegrenzung ausgestattet werden.

[0020] Eine besonders einfache Ausführungsform des erfindungsgemäßen Funksystems ist realisiert, wenn die Sendeleistung des Antwortsignals gleich der Signalleistung des Trägersignals ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

[0021] Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnungen sind beispielhaft und sollen den Erfindungsgedanken zwar darlegen, ihn aber keinesfalls einengen oder gar abschließend wiedergeben. Dabei zeigt

[0022] Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kommunikationssystems

AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

[0023] Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. ein erfindungsgemäßes Funksystem ist schematisch in Fig. 1 dargestellt. Dabei sendet eine Basiseinheit 1 ein Trägersignal 3 mit einer Sendeleistung P+ aus.

[0024] Dieses Trägersignal 3 wird in der Folge von einer Teilnehmereinheit 2 detektiert, wobei das Trägersignal 3 beim Erreichen der Teilnehmereinheit 2 eine Signalleistung P» aufweist.

[0025] Die Teilnehmereinheit 2 emittiert ihrerseits wiederum ein Antwortsignal 4 mit einer Sendeleistung P3. Dieses Antwortsignal 4 erreicht schließlich die Basiseinheit 1, wo es mit einer Signalleistung P« detektiert wird.

FUNKTIONSWEISE DER ERFINDUNG

[0026] Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. Funksystem zeichnet sich zunächst dadurch aus, dass sowohl die Basiseinheit 1 als auch die Teilnehmereinheit 2 als aktive Sende- und Empfangseinheit ausgebildet ist.

[0027] Die Basiseinheit 1 sendet das Trägersignal 3 mit der Sendeleistung P+1 aus. Die Sendeleistung P+ ist dabei so gewählt, dass das Trägersignal 3 von der sich innerhalb der Reichweite des Funksystems befindenden Teilnehmereinheit 2 noch detektiert werden kann - die Signalleistung P2 des an der Teilnehmereinheit 2 einfallenden Trägersignals 3 noch groß genug ist, um detektiert werden zu können.

[0028] Soweit unterscheidet sich das erfindungsgemäße Verfahren bzw. Funksystem noch nicht vom Stand der Technik. Jedoch würde es sich bei einem Verfahren bzw. Funksystem gemäß dem Stand der Technik in weiterer Folge so verhalten, dass die als aktive Sende- und Empfangs-

einheit ausgebildete Teilnehmereinheit 2 nach der Detektion des einfallenden Trägersignals 3 ihrerseits ein Antwortsignal 4 aussendet, welches grundsätzlich von dem Trägersignal 3 unabhängig ist. Ublicherweise wird die Sendeleistung P3, mit der eine solche Teilnehmereinheit 2 das Antwortsignal 4 aussendet, identisch (oder nicht stark abweichend) mit der Sendeleistung P1 sein, mit welcher zuvor die Basiseinheit 1 das Trägersignal 3 ausgesendet hat. Sofern das Trägersignal 3 die Teilnehmereinheit 2 erreicht, würde das Antwortsignal 4 also immer mit demselben Pegel emittiert werden, unabhängig davon, wie weit die Teilnehmereinheit 2 von der Basiseinheit 1 entfernt ist. In anderen Worten, die Sendeleistung P3, mit der das Antwortsignal 4 von der Teilnehmereinheit 2 ausgesendet wird, ist bei Verfahren bzw. Funksystemen mit zwei aktiven Sende- und Empfangseinheiten nach dem Stand der Technik im Allgemeinen ungleich der Signalleistung P»2, mit welcher das Trägersignal 3 von der Teilnehmereinheit 2 detektiert wird. Somit nimmt die Signalleistung des Antwortsignals 4 zwischen Teilnehmer- 2 und Basiseinheit 1, gemäß der Freiraumdämpfung, lediglich mit dem Quadrat der Entfernung zwischen Teilnehmer- 2 und Basiseinheit 1 ab. Eine effektive Begrenzung der Kommunikationsreichweite ist somit aufgrund des vergleichsweise schwachen Abfalls der Sendeleistung mit der Entfernung, insbesondere in Anbetracht von üblicherweise auftretenden Signalschwankungen (wegen Interferenz, Mehrwegeausbreitung, Abschattung, Dopplereffekt, etc.) nicht mehr sinnvoll möglich.

[0029] Um bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. Funksystem dennoch eine Begrenzung der Kommunikationsreichweite dieses Systems zu gewährleisten, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Teilnehmereinheit 2 die Signalleistung P2 des empfangenen Trägersignals 3 misst und die Sendeleistung P3 des Antwortsignals 4 proportional zu der gemessenen Signalleistung P2 des empfangenen Trägersignals 3 wählt.

[0030] Dadurch wird die Funktionsweise eines eingangs beschriebenen Backscatter-Verfahrens nachgeahmt, bei dem lediglich die Basiseinheit 1 als aktive Sende- und Empfangseinheit ausgebildet ist und das einfallende Trägersignal 3 von der Teilnehmereinheit 2 lediglich moduliert und reflektiert - also nicht aktiv verstärkt - wird.

[0031] Durch die erfindungsgemäße Wahl der Sendeleistung P3, mit der das Antwortsignal 4 von der Teilnehmereinheit 2 ausgesendet wird, ergibt sich gemäß der Freiraumdämpfung ein Abfallen der Signalleistung P4 des Antwortsignals 4 mit der vierten Potenz des Abstandes zwischen Basis1 und Teilnehmereinheit 2, wodurch eine effektive Begrenzung der Reichweite des Funksystems möglich wird.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Basiseinheit

2 Teilnehmereinheit

3 Trägersignal

4 Antwortsignal

P; Sendeleistung des Trägersignals

P» Signalleistung mit der das Trägersignal an der

Teilnehmereinheit 2 ankommt

Ps Sendeleistung des Antwortsignals

Pa Signalleistung mit der das Antwortsignal 4 an der Basiseinheit 1 ankommt

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur drahtlosen Kommunikation mittels eines Funksystems, wobei das Funksystem zumindest eine Basiseinheit (1) sowie zumindest eine Teilnehmereinheit (2) umfasst, wobei sowohl die Basiseinheit (1) als auch die Teilnehmereinheit (2) als aktive Sende- und Empfangseinheit ausgebildet ist, und wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfasst:

- die Basiseinheit sendet ein Trägersignal (3) mit einer vorgegebenen Sendeleistung(P+) an die Teilnehmereinheit (2);

- die Teilnehmereinheit (2) empfängt das Trägersignal (3);

- die Teilnehmereinheit (2) sendet ein Antwortsignal (4) mit einer bestimmten Sendeleistung (Pa) an die Basiseinheit (1) zurück;

wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass die Sendeleistung (Ps) des Ant-

wortsignals (4) bestimmt wird, indem

- die Teilnehmereinheit (2) die Signalleistung (P2) des empfangenen Trägersignals (3) misst und

- die Teilnehmereinheit (2) die Sendeleistung (Ps) des Antwortsignals (4) proportional zu der gemessenen Signalleistung (P2) des empfangenen Trägersignals (3) wählt.

2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilnehmereinheit (2) die Sendeleistung (Ps) des Antwortsignals (4) gleich der gemessenen Signalleistung (P2) des empfangenen Trägersignals (3) wählt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Basiseinheit (1) und/oder eine Teilnehmereinheit (2) in einem Fahrzeug befinden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es in einem Kommunikationssystem für den Straßenverkehr eingesetzt wird.

5. Funksystem zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Funksystem zumindest eine Basiseinheit (1) sowie zumindest eine Teilnehmereinheit (2) umfasst, wobei sowohl die Basiseinheit (1) als auch die Teilnehmereinheit (2) als aktive Sende- und Empfangseinheit ausgebildet ist, welches Funksystem dadurch gekennzeichnet ist, dass die Teilnehmereinheit (2) Mittel zur Messung einer Signalleistung (P2) eines einlaufenden Trägersignals (3) sowie Mittel zur Steuerung einer Sendeleistung (Ps) eines auslaufenden Antwortsignals (4) aufweist, wobei die Sendeleistung (P3) des Antwortsignals (4) proportional der Signalleistung (P2) des Trägersignals (3) ist.

6. Funksystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeleistung (P3) des Antwortsignals (4) gleich der Signalleistung (P2) des Trägersignals (3) ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen