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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur verbesserten Funkübertragung
in einem Fahrzeug gemäß Anspruch
1.
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Im
automobilen Umfeld werden zunehmend Funksysteme zur Datenübertragung
eingesetzt. Verbreitet sind beispielsweise Funksysteme in Fahrzeugen,
insbesondere Personenkraftwagen (PKW) als Ersatz für den Fahrzeugschlüssel, wie
RKE (Remote Keyless Entry) und PKE (Passive Keyless Entry). Zur Funkübertragung
werden überwiegend
die lizenzfreien ISM (Industrial Scientific Medical)-Bänder verwendet.
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Bei
den in Fahrzeugen eingesetzten Funksystemen wird üblicherweise
ein Hochfrequenz-Träger
direkt in der Amplitude, beispielsweise durch Amplitude Modulation
(AM), Amplitude Shift Keying (ASK) oder On Off Keying (OOK), oder
im Winkel, beispielsweise durch Frequency Modulation (FM), Phase
Modulation (PM), Frequency Shift Keying (FSK) oder Phase Shift Keying
(xPSK), moduliert oder getastet. Auch eine Kombination aus beiden
Arten findet Anwendung (QAPSK: Quadrature Amplitude Phase Shift
Keying).
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Durch Überlagerungen
mit anderen zur gleichen Zeit stattfindenden Funkübertragungen
oder mit selbst hervorgerufenen Echos kann es allerdings bei diesen
schmalbandigen Funksystemen zur Störung oder gar zum Ausfall der
eigenen Funkübertragung kommen.
Durch die mittlerweile recht große Verbreitung von derartigen
Funksystemen im Automobilbereich ist zudem eine immer größere Kanalbelegung
in den ISM-Bändern
zu beobachten. Bemerkbar macht sich dies vor allem durch gestörte Funkverbindungen und
-übertragungen,
bei denen Daten nur unvollständig
oder zum Teil gar nicht übertragen
werden können.
Die Störungen
werden hierbei häufig
durch schmalbandige Störer
wie andere Funkübertragungen
verursacht.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur verbesserten
Funkübertragung
in einem Fahrzeug bereit zu stellen, mit dem vor allem gestörte Funkverbindungen
und -übertragungen
verringert werden können.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren zur verbesserten Funkübertragung
in einem Fahrzeug mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Ein
wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, für eine Funkübertragung
im automobilen Umfeld ein Verfahren zu verwenden, bei dem die Energie
der zu übertragenden
Daten über
eine große Bandbreite
verteilt wird. Unter „große" Bandbreite wird
hierbei eine größere Bandbreite
verstanden, als sie beispielsweise bei den verbreiteten und im automobilen
Umfeld üblicherweise
verwendeten schmalbandigen Übertragungsverfahren
benötigt
wird. Durch die Verteilung der Energiedichte über ein breiteres Frequenzspektrum
werden andere Funkübertragungen
weniger gestört,
wodurch sich die Anzahl der parallelen Funkübertragungen in einem Fahrzeug
deutlich erhöhen
lässt.
Außerdem
ist die eigene Übertragung
weniger störanfällig, vor
allem gegenüber
schmalbandigen Störern
wie z.B. herkömmliche Funkschlüssel. Insgesamt
kann durch die Erfindung also die Zuverlässigkeit und Sicherheit einer
Funkübertragung
im automobilen Umfeld erhöht
werden. Weitere Vorteile sind eine geringere Empfindlichkeit gegenüber einer
Mehrwegeausbreitung (Fading).
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur verbesserten Funkübertragung
in einem Fahrzeug vorgesehen, mit einem ersten und einem zweiten
Fahrzeug-Funkmodul, zwischen denen eine Funkverbindung besteht, über die
Daten mit einem Frequenzspreiz- oder Mehrträger-Verfahren zur Erhöhung der
Zuverlässigkeit
der Funkübertragung übertragen
werden. Durch die Verteilung der Energie über eine große Bandbreite
mittels eines Frequenzspreiz- oder Mehrträger-Verfahrens wird die Energiedichte
in einzelnen Frequenzbereichen verringert, beispielsweise in für FDMA genutzten
Frequenzbändern.
Schmalbandige Störer
wie gleichzeitig stattfindende Funkübertragungen basierend auf
FDMA können
daher die Funkverbindung weniger beeinträchtigen.
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Beispielsweise
kann gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung als Frequenzspreizverfahren Direct Sequence Spread
Spectrum – DSSS – eingesetzt
werden und die Daten können
durch eine boolesche Operation mit einem vorgegebenen Spreizkode
zur Übertragung
verarbeitet werden. Oder es kann gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung als Frequenzspreizverfahren Frequency Hopping Spread
Spectrum – FHSS – eingesetzt
werden und die Daten können
durch eine boolesche Operation mit einem vorgegebenen Spreizkode
zur Übertragung
verarbeitet werden.
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Gemäß einer
alternativen Ausführungsform der
Erfindung kann als Mehrfachträger-Verfahren
Orthogonal Frequency Division Multiplex – OFDM – mit äquidistanter Anordnung der
Trägerfrequenzen
eingesetzt werden.
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Typischerweise
ist gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung das erste Fahrzeug-Funkmodul eine im Fahrzeug angeordnete
Funk-Basisstation und das zweite Fahrzeug-Funkmodul ein vorzugsweise
mobiler Funk-Identifikationsgeber
wie beispielsweise ein Funkschlüssel.
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Die
Erfindung betrifft gemäß einer
weiteren Ausführungsform
eine Vorrichtung zur verbesserten Funkübertragung in einem Fahrzeug
gemäß einem Verfahren
nach der Erfindung umfassend
eine im Fahrzeug angeordnete Funk-Basisstation und
einen
Funk-Identifikationsgeber, wobei die Funk-Basisstation und der Funk-Identifikationsgeber
zum Bilden einer Funkverbindung und zur Übertragung von Daten über die
Funkverbindung mit einem Frequenzspreiz- oder Mehrträger-Verfahren
zur Erhöhung
der Zuverlässigkeit
der Funkübertragung
ausgebildet sind.
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Weitere
Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten
der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.
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In
der Beschreibung, in den Ansprüchen,
in der Zusammenfassung und in den Zeichnungen werden die in der
hinten angeführten
Liste der Bezugszeichen und Abkürzungen
verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet.
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Die
Zeichnungen zeigen in
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1 eine
Funkübertragung
zwischen einer Funkstation in einem Fahrzeug und einem mobilen Funk-Identifikationsgeber
gemäß der Erfindung;
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2 ein
erstes Ausführungsbeispiel
für einen
Funk-Identifikationsgeber, der für
eine Funkübertragung
nach 1 ausgebildet ist; und
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3 ein
erstes Ausführungsbeispiel
für einen
Funk-Identifikationsgeber, der für
eine Funkübertragung
nach 1 ausgebildet ist; und
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In 1 sind
ein Fahrzeug 10 mit einer Funk-Basisstation 12 und
ein mobiler Funk-Identifikationsgeber 14 eines Keyless-Entry-Systems
für das
Fahrzeug 10 gezeigt. Der Funk-Identifikationsgeber 14 ist
ein Fahrzeugschlüssel
mit integrierter Funkelektronik, die zur Funkkommunikation über die ISM-Bänder mit
der Funk-Basisstation 12 ausgebildet ist. Eine Funkverbindung 16 zwischen
dem Funk-Identifikationsgeber 14 und der Funk-Basisstation 12 kann
beispielsweise durch Drücken
einer Taste des Funk-Identifikationsgebers 14 zum Öffnen des Schließsystems
des Fahrzeugs 10 aufgebaut werden.
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Zur
Datenübertragung über die
Funkverbindung 16 wird ein Bandspreizverfahren verwendet. Die
zu übertragenen
Daten 18 werden hierbei über eine vergleichsweise große Bandbreite „gespreizt", wie im links in der 1 angeordneten
Energie-/Frequenzdiagramm gezeigt ist. In diesem Diagramm sind zum
Vergleich Daten 19 gezeigt, die mit einem schmalbandigen
FDMA-Verfahren übertragen
werden. Bei den Daten 19 ist die Energie über eine
recht schmale Bandbreite verteilt, besitzt allerdings höhere Werte
als die niedrigen Energiewerte der mit dem Frequenzspreizverfahren
zu übertragenden
Daten 18.
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Als
Frequenzspreizverfahren können
sowohl DSSS als auch FHSS verwendet werden. Alternativ ist die Verteilung
der zu übertragenden
Daten 18 über eine
große
Bandbreite mittels eines Mehrträger-Verfahrens
wie OFDM möglich.
Die 2 und 3 zeigen Blockschaltbilder von
Funk-Identifikationsgebern 14, die für die Funkübertragung mittels DSSS bzw. FHSS
ausgebildet sind.
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Der
in 2 gezeigte und nach dem DSSS-Verfahren arbeitende
Funk-Identifikationsgeber 14 umfasst
hierzu einen Spreizer 20, der zu übertragenden Daten 18 mit
einer Chipping-Sequenz 22 spreizt. Das so gespreizte Signal 24 wird
einem Modulator 26 zugeführt, der es auf eine Trägerfrequenz 28 zur
Funkübertragung
moduliert. Das so gebildete hochfrequente Signal 30 wird über eine
Antenne 32 des Funk-Identifikationsgebers 14 abgestrahlt.
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Eine
andere Variante des Funk-Identifikationsgebers 14 ist in 3 gezeigt.
Dieser Geber 14 arbeitet nach dem FHSS-Verfahren und moduliert
zunächst
die Daten 18 mit einem digitalen Modulator 34 nach
einem digitalen Modulationsverfahren wie z.B. FSK oder BPSK. Das
modulierte Signal 36 ist schmalbandig und wird daher einem
weiteren analogen Modulator 38 zugeführt, der das schmalbandige Signal 36 gemäß einer
Sprungsequenz 40 auf verschiedene Frequenzträger moduliert.
Hierzu ist ein Frequenzsynthesizer 42 vorgesehen, der aufgrund der
zugeführten
Sprungsequenz 40 die Trägerfrequenz
erzeugt, die vom Modulator 38 zur Modulation des Signals 36 verwendet
wird.
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Entsprechend
den in 2 und 3 gezeigten Funk-Identifikationsgebern 14 sind
die Funk-Basisstationen 12 im Fahrzeug zum Empfangen der
Daten ausgebildet. eine Funk-Basisstation 12 im Fahrzeug 10 kann
im übrigen
eine in den 2 und 3 gezeigte
Senderanordnung umfassen. Dementsprechend kann ein Funk-Identifikationsgeber 14 eine
entsprechende Empfängeranordnung aufweisen.
Dadurch kann nicht nur eine unidirektionale Funkübertragung vom Funk-Identifikationsgeber 14 zur
Funk-Basisstation 12 erfolgen, sondern eine bidirektionale
Kommunikation.
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- 10
- Fahrzeug
- 12
- Funk-Basisstation
- 14
- Funk-Identifikationsgeber
- 16
- Funkverbindung
- 18
- Daten
(Frequenzspektrum von mit einem Frequenzspreizverfahren zu übertragenden
Daten)
- 19
- Daten
(Frequenzspektrum von mit FDMA zu übertragenden Daten)
- 20
- Spreizer
- 22
- Chipping-Sequenz
- 24
- gespreiztes
Signal
- 26
- Modulator
- 28
- Trägerfrequenz
- 30
- hochfrequentes
Signal
- 32
- Antenne
- 34
- digitaler
Modulator
- 36
- schmalbandiges
digital moduliertes Signal
- 38
- analoger
Modulator
- 40
- Sprungsequenz
- 42
- Frequenzsynthesizer
- RKE
- Remote
Keyless Entry
- PKE
- Passive
Keyless Entry
- ISM
- Industrial
Scientific Medical
- AM
- Amplitude
Modulation
- ASK
- Amplitude
Shift Keying
- OOK
- On
Off Keying
- FM
- Frequency
Modulation
- FSK
- Frequency
Shift Keying
- PM
- Phase
Modulation
- xPSK
- Phase
Shift Keying
- QAPSK
- Quadrature
Amplitude Phase Shift Keying
- DSSS
- Direct
Sequence Spread Spectrum
- FHSS
- Frequency
Hopping Spread Spectrum
- PRBS
- Pseudo
Random Bit Sequence
- MCM
- Multicarrier
Modulation
- OFDM
- Orthogonal
Frequency Division Multiplex
- TDMA
- Time
Division Multiple Access
- FDMA
- Frequency
Division Multiple Access