DE102006042453A1 - Verfahren und Vorrichtung zur verbesserten Funkübertragung in einem Fahrzeug - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur verbesserten Funkübertragung in einem Fahrzeug (10) mit einem ersten und einem zweiten Fahrzeug-Funkmodul (12, 14), wobei eine Funkverbindung (16) in den ISM-Bändern zwischen dem ersten Fahrzeug-Funkmodul (12) und dem zweiten Fahrzeug-Funkmodul (14) besteht und Daten (18) zwischen dem ersten Fahrzeug-Funkmodul (12) und dem zweiten Fahrzeug-Funkmodul (14) zur Erhöhung der Zuverlässigkeit der Funkübertragung mehrfach und/oder ergänzt mit Fehlerkorrekturdaten übertragen werden.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur verbesserten Funkübertragung in einem Fahrzeug gemäß Anspruch 1.
• Im automobilen Umfeld werden zunehmend Funksysteme zur Datenübertragung eingesetzt. Verbreitet sind beispielsweise Funksysteme in Fahrzeugen, beispielsweise Personenkraftwagen (PKW) als Ersatz für den Fahrzeugschlüssel, wie beispielsweise RKE (Remote Keyless Entry) und PKE (Passive Keyless Entry). Zur Funkübertragung werden überwiegend die lizenzfreien ISM (Industrial Scientific Medical)-Bänder verwendet. Bei den verwendeten 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). Durch Überlagerungen mit anderen zur gleichen Zeit stattfindenden Funkübertragungen oder mit selbst hervorgerufenen Echos kann es allerdings bei diesen Funksystemen zur Störung oder gar zum Ausfall der eigenen Funkübertragung kommen. Durch die mittlerweile recht große Verbreitung von derartigen Funksystemen im Autmobilbereich ist allerdings 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.
• 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.
• 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.
• Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, Daten mehrfach, d.h. redundant über eine Funkverbindung in ISM-Bändern und/oder ergänzt mit Fehlerkorrekturdaten zu übertragen. Durch eine redundante Datenübertragung oder eine Übertragung von kodierten Daten, d.h. Daten ergänzt um Fehlerkorrekturdaten, um Übertragungsfehler korrigieren zu können, gemäß der Erfindung in einem Funksystem eines Fahrzeugs kann eine erhöhte Zuverlässigkeit der Übertragung gegenüber Störungen erzielt werden, was bei der zukünftigen noch zunehmenderen Verbreitung von Fahrzeug-Funksystemen für eine möglichst störungsfreie und damit problemlose Funkkommunikation von wesentlicher Bedeutung ist.
• Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur verbesserten Funkübertragung in einem Fahrzeug mit einem ersten und einem zweiten Fahrzeug-Funkmodul, wobei eine Funkverbindung in den ISM-Bändern zwischen dem ersten Fahrzeug-Funkmodul und dem zweiten Fahrzeug-Funkmodul besteht und Daten zwischen dem ersten Fahrzeug-Funkmodul und dem zweiten Fahrzeug-Funkmodul zur Erhöhung der Zuverlässigkeit der Funkübertragung mehrfach und/oder ergänzt mit Fehlerkorrekturdaten übertragen werden. Unter Fahrzeug-Funkmodul wird hierbei eine Einheit für ein Fahrzeug, die nicht notwendigerweise fest im Fahrzeug verbaut ist, verstanden, die zur Funkkommunikation eingerichtet oder ausgebildet ist, wie beispielsweise ein Funkschlüssel für ein Fahrzeug.
• Zur Datenübertragung kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ein Zeitmultiplexverfahren (TDMA: Time Division Multiple Access) verwendet werden und die Daten können mehrfach in aufeinander folgenden Zeitschlitzen übertragen werden.
• Zwischen den aufeinander folgenden Zeitschlitzen kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ein vorbestimmter zeitlicher Abstand bestehen, der derart bemessen ist, dass typische Störungen im Wesentlichen nicht zwei aufeinander folgende Zeitschlitze betreffen. Mit anderen Worten sind aufeinander folgende Zeitschlitze nicht direkt aufeinander folgende Zeitschlitze, sondern ausreichend zeitlich beabstandete Zeitschlitze, um zu vermeiden, dass trotz der redundanten Datenübertragung eine Störung mehrere Zeitschlitze betrifft, in denen redundante Daten übertragen werden.
• Zur Datenübertragung können gemäß einer Ausführungsform der Erfindung definierte Zeitschlitze verwendet werden, die ein Zeitraster bilden, in dem gesendet wird. Durch die Verwendung eines definierten Zeitrasters, das insbesondere beiden Kommunikationsteilnehmern, also der Funk-Basisstation und dem Funk-Identifikationsgeber bekannt ist, ist eine vorherige Vereinbarung zwischen den Kommunikationsteilnehmern über die zur Datenübertragung verwendeten Zeitschlitze entbehrlich. Vielmehr kann unmittelbar mit der Datenübertragung begonnen werden.
• Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann zur Datenübertragung auch ein Frequenzmultiplexverfahren (FDMA: Frequency Division Multiple Access) verwendet werden und die Daten können mehrfach mit mehreren Frequenzträgern übertragen werden. In diesem Fall können vor allem die Auswirkungen schmalbandiger Störungen, also von Störungen, die nur einen oder wenige Frequenzträger betreffen, auf die Datenübertragung verringert werden.
• Zwischen den Frequenzträgern kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ein vorbestimmter Frequenzabstand bestehen, der derart bemessen ist, dass typische Störungen im Wesentlichen nicht zwei frequenzmäßig nebeneinander liegende Frequenzträger betreffen. Unter typischen Störungen werden hier vor allem in der Bandbreite begrenzte Störungen, also insbesondere schmalbandige Störungen verstanden. Wenn zwischen den für die redundante Datenübertragung verwendeten Frequenzträgern ein ausreichender Frequenzabstand gemäß dieser Ausführungsform besteht, können die Auswirkungen derartiger Störungen wirksam begrenzt werden.
• Insbesondere können gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zur Datenübertragung definierte Unterträger im zur Datenübertragung verwendeten Frequenzband verwendet werden, die ein Frequenzraster bilden, in dem gesendet wird. Ähnlich wie der oben erläuterten Verwendung definierter Zeitschlitze ist auch hier eine vorherige Vereinbarung zwischen den Kommunikationsteilnehmern über die für die Datenübertragung zu verwendenden Frequenzen entbehrlich und es kann unmittelbar mit der Datenübertragung begonnen werden.
• An dieser Stelle sei angemerkt, dass eine Kombination eines Zeitmultiplexverfahrens mit einem Frequenzmultiplexverfahren gemäß der Erfindung besonders vorteilhaft für eine sichere und zuverlässige Datenübertragung ist, da sowohl zeitlich als auch frequenzmäßig begrenzte Störungen wenig Auswirkungen auf die redundante Datenübertragung haben.
• Zur Datenübertragung kann ferner gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ein Kode verwendet werden, welcher der Funk-Basisstation und dem Funk-Identifikationsgeber bekannt ist. Dieser Kode kann beispielsweise zum Verschlüsseln der zu übertragenden Daten dienen.
• Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann zumindest ein Teil des Kodes Zeitschlitze und/oder Frequenzträger, die zur Datenübertragung genutzt werden sollen, kodieren, d.h. zur Bestimmung von zur redundanten Datenübertragung zu verwendenden Zeitschlitzen und/oder Frequenzträgern dienen.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das erste Fahrzeug-Funkmodul eine im Fahrzeug angeordnete Funk-Basisstation und das zweite Fahrzeug-Funkmodul ein Funk-Identifikationsgeber sein. Der Funk-Identifikationsgeber kann beispielsweise eine mobile Einheit wie ein elektronischer Fahrzeugschlüssel sein.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Vorrichtung zur verbesserten Funkübertragung in einem Fahrzeug nach einem Verfahren gemäß der Erfindung vorgesehen, die Folgendes umfasst:
  eine im Fahrzeug angeordnete Funk-Basisstation und
  einen Funk-Identifikationsgeber, wobei die Funk-Basisstation und der Funk-Identifikationsgeber zum Bilden
  einer Funkverbindung und zur Mehrfachübertragung von Daten über die Funkverbindung ausgebildet sind.
• Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit dem in der einzigen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel.
• In der Beschreibung, in den Ansprüchen, in der Zusammenfassung und in der Zeichnung werden die in der hinten angeführten Liste der Bezugszeichen und Abkürzungen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet.
• In der einzigen Fig. ist ein Fahrzeug 10 mit einer Funk-Basisstation 12 und ein mobiler Funk-Identifikationsgeber 14 eines Keyless-Entry-Systems 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 der 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.
• Zur Datenübertragung über die Funkverbindung 16 wird ein TDMA- bzw. ein kombiniertes TMDA/FDMA-Verfahren eingesetzt, deren Zeit- und Frequenzschemen links in der Fig. gezeigt sind. Danach können Daten 18 in vordefinierten Zeitschlitzen Z1 bis Z5 über vordefinierte Frequenzträger F1 bis F4 übertragen werden. Im Diagram sind zwei Beispiele für Datenübertragungen gezeigt, bezeichnet mit D1 und D2.
• Bei der ersten Datenübertragung D1 werden Daten über die Funkverbindung 16 auf dem gleichen Frequenzträger F1 in aufeinander folgenden Zeitschlitzen Z2 und Z4 übertragen (TDMA-Verfahren). Zwischen den beiden für die Übertragung genutzten Zeitschlitzen Z1 und Z4 besteht ein Zeitabstand 20 von einem Zeitschlitz, so dass eine typische kurze Störung 22 möglichst nur einen der beiden verwendeten Zeitschlitze Z2 und Z4 betrifft. Durch eine redundante Übertragung der gleichen Daten in den beiden Zeitschlitzen Z2 und Z4 kann die Wahrscheinlichkeit daher derart verringert werden, dass die Störung 22 zu einem Datenverlust und damit einer Störung der Datenkommunikation zwischen Funk-Identifikationsgeber 14 und Funk-Basisstation 12 führt. Alternativ oder auch zusätzlich können die zu übertragenden Daten um Fehlerkorrekturdaten ergänzt, d.h. kodiert werden, um beim Empfänger anhand der Fehlerkorrekturdaten ggf. eine Korrektur der eigentlichen Nutzdaten bei Übertragungsfehlern zu ermöglichen.
• Bei der zweiten Datenübertragung D2 werden Daten über die Funkverbindung 16 auf unterschiedlichen Frequenzträgern F1 und F4 in aufeinander folgenden Zeitschlitzen Z2 und Z5 übertragen (kombiniertes TDMA/FDMA-Verfahren). Zwischen beiden Frequenzträgern F1 und F4 liegen zwei weitere Frequenzträger F2 und F3, so dass frequenzmäßig ein vordefinierter Abstand 24 zwischen den zur Datenübertragung verwendeten Trägern F1 und F4 besteht, der ausreichend ist, um zu vermeiden, dass eine zeitlich längere, aber frequenzmäßig schmalbandigere Störung 26 während der Datenübertragung die Datenübertragung stört. Eine zusätzliche Sicherheit vor Störungen besteht aufgrund des zeitlichen Abstands zwischen der Übertragung der redundanten Daten in den Zeitschlitzen Z2 und Z5. Bei diesem Verfahren ist daher die Wahrscheinlichkeit, dass es zum Datenverlust kommt, aufgrund der redundanten Datenübertragung der gleichen Daten auf den Frequenzträgern F1 und F4 in zudem unterschiedlichen Zeitschlitzen Z2 und Z5 sehr gering.
• Sowohl in der Funk-Basisstation 12 als auch dem Funk-Identifikationsgeber 14 ist ein Kode 28 implementiert, der die Zeitschlitz- und/oder Frequenzträgerverteilung für die redundante Datenübertragung angibt. Dadurch kann unmittelbar mit der Datenübertragung über die Funkverbindung 16 zwischen Funk-Basisstation 12 und Funk-Identifikationsgeber 14 begonnen werden, ohne dass die Kommunikationsteilnehmer vor Beginn der Datenübertragung die Zeitschlitz- und/oder Frequenzträgerverteilung aufwändig aushandeln und festlegen müssen.

10

Fahrzeug

12

Funk-Basisstation

14

Funk-Identifikationsgeber

16

Funkverbindung

18

Daten

20

Zeitabstand

22

zeitlich begrenzte Störung

24

Frequenzabstand

26

frequenzmäßig begrenzte Störung

28

Kode

D1, D2

Daten

Z1–Z5

Zeitschlitze

F1–F5

Frequenzträger

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

TDMA

Time Division Multiple Access

FDMA

Frequency Division Multiple Access

Claims (11)

1. Verfahren zur verbesserten Funkübertragung in einem Fahrzeug (10) mit einem ersten und einem zweiten Fahrzeug-Funkmodul (12, 14), wobei eine Funkverbindung (16) in den ISM-Bändern zwischen dem ersten Fahrzeug-Funkmodul (12) und dem zweiten Fahrzeug-Funkmodul (14) besteht und Daten (18) zwischen dem ersten Fahrzeug-Funkmodul (12) und dem zweiten Fahrzeug-Funkmodul (14) zur Erhöhung der Zuverlässigkeit der Funkübertragung mehrfach und/oder ergänzt mit Fehlerkorrekturdaten übertragen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Datenübertragung ein Zeitmultiplexverfahren verwendet wird und die Daten mehrfach in aufeinander folgenden Zeitschlitzen (Z1–Z5) übertragen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den aufeinander folgenden Zeitschlitzen (Z2, Z4) ein vorbestimmter zeitlicher Abstand (20) besteht, der derart bemessen ist, dass typische Störungen (22) im Wesentlichen nicht zwei aufeinander folgende Zeitschlitze (Z2, Z4) betreffen.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Datenübertragung definierte Zeitschlitze (Z2, Z4) verwendet werden, die ein Zeitraster bilden, in dem gesendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Datenübertragung ein Frequenzmultiplexverfahren verwendet wird und die Daten mehrfach mit mehreren Frequenzträgern (F1–F4) übertragen werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Frequenzträgern (F1, F4) ein vorbestimmter Frequenzabstand (24) besteht, der derart bemessen ist, dass typische Störungen (26) im Wesentlichen nicht zwei frequenzmäßig nebeneinander liegende Frequenzträger (F1, F4) betreffen.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Datenübertragung definierte Frequenzträger (F1, F4) im zur Datenübertragung verwendeten Frequenzband verwendet werden, die ein Frequenzraster bilden, in dem gesendet wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Datenübertragung ein Kode (28) verwendet wird, welcher der Funk-Basisstation (12) und dem Funk-Identifikationsgeber (14) bekannt ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Kodes Zeitschlitze (Z1, Z4) und/oder Frequenzträger (F1, F4), die zur Datenübertragung genutzt werden sollen, kodiert.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Fahrzeug-Funkmodul eine im Fahrzeug (10) angeordnete Funk-Basisstation (12) und das zweite Fahrzeug-Funkmodul ein Funk-Identifikationsgeber (14), insbesondere ein Funkschlüssel, ist.
11. Vorrichtung zur verbesserten Funkübertragung in einem Fahrzeug (10) gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfassend ein erstes Fahrzeug-Funkmodul (12) und ein zweites Fahrzeug-Funkmodul (14), wobei das erste Fahrzeug-Funkmodul (12) und das zweite Fahrzeug-Funkmodul (14) zum Bilden einer Funkverbindung (16) in den ISM-Bändern und zur Mehrfachübertragung von Daten (18) über die Funkverbindung und/oder Ergänzung der zu übertragenden Daten mit Fehlerkorrekturdaten ausgebildet sind.