DE102006046309A1

DE102006046309A1 - Procedure for transmission of data, coupling of transmission data into transmission element, particularly already available infrastructure element

Info

Publication number: DE102006046309A1
Application number: DE102006046309A
Authority: DE
Inventors: Thomas Jatschka; Alfred Dr. Pohl; Robert Tschofen; Gernot Zimmermann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2008-04-03

Abstract

The method involves coupling of the transmission data (1) into a transmission element (3), particularly an already available infrastructure element. The transmission data are coded in the of impulses and coupled, by which the outlet points of the impulse on a signal, particularly periodic signal, in which the phase positions are based in the transmission element and by detecting the signal the transmitting impulse is decoupled again out of the transmission element and the data are decoded. The periodic signal is a mains voltage, and is coupled into the transmission element. An independent claim is also included for a device, particular for the implementation of the method, has a transmission unit, which is coupled with the data, which can be transmitted into a transmission element, particularly an infrastructure element, which is already existing.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Daten, bei dem die zu übertragenden Daten in ein Übertragungselement, insbesondere ein ohnehin vorhandenes Infrastrukturelement, eingekoppelt werden, sowie eine zugehörige Vorrichtung.The The invention relates to a method for transmitting data, in which the data to be transferred in a transmission element, in particular an already existing infrastructure element, coupled be, as well as an associated Contraption.

Systeme, bei denen die zu übertragenden Daten in ein Übertragungselement, insbesondere ein ohnehin vorhandenes Infrastrukturelement, eingekoppelt werden, werden als Systeme zur Nahfeldkommunikation bezeichnet.systems, where the data to be transmitted in a transmission element, in particular an already existing infrastructure element, coupled are referred to as near field communication systems.

Bei der Nahfeldkommunikation wird in der Regel ein frequenz- oder amplitudenmoduliertes Signal kapazitiv oder auch induktiv in elektrisch leitende Infrastrukturelemente eines Gebäudes oder Fahrzeugs, die als Übertragungselemente fungieren, eingekoppelt und durch diese elektrisch weitergeleitet. Der Empfänger koppelt das Signal ebenso kapazitiv oder induktiv aus dem Streufeld des Infrastrukturelements wieder aus und detektiert die Dateninformation.at The near field communication is usually a frequency or amplitude modulated Capacitive or inductive signal in electrically conductive infrastructure elements a building or vehicle acting as transmission elements act, coupled and electrically forwarded by this. Of the receiver also couples the signal capacitively or inductively from the stray field of the infrastructure element again and detects the data information.

Hierzu weist das Nachrichtenübertragungssystem einen Sender auf, der im Wesentlichen ein elektrisches Nahfeld aussendet. Dieses Feld wird in das Infrastrukturelement eingekoppelt, in dem dann ein leitungsgebundener Strom geführt wird. Der Leitungsstrom kann dann durch einen Empfänger wieder ausgekoppelt werden. Dadurch wird grundsätzlich eine Ausstrahlung der hochfrequenten Energie in die Umgebung unterbunden, welche ansonsten in stärkerem Maße Störungen in eigenen oder fremden Systemen zur Folge haben könnte. Der Frequenzbereich bei der Nahfeldkommunikation liegt üblicherweise zwischen 5 und 50 MHz, die Codierung der Daten erfolgt durch bekannte Verfahren wie Frequenz- oder Amplitudenmodulation des Trägersignals. Dieses an sich bekannte Verfahren ist in der WO 2004/036784 beschrieben.For this purpose, the message transmission system has a transmitter which essentially emits an electric near field. This field is coupled into the infrastructure element, where a conducted current is then routed. The line current can then be decoupled by a receiver. As a result, in principle a radiation of the high-frequency energy into the environment is prevented, which otherwise could lead to greater disturbances in one's own or another's systems. The frequency range in the near-field communication is usually between 5 and 50 MHz, the coding of the data is carried out by known methods such as frequency or amplitude modulation of the carrier signal. This per se known method is in the WO 2004/036784 described.

Bei der Nahfeldkommunikation wirken sich jedoch Störungen aus der Umgebung nachteilig aus, die meist impulsartig sind und als Störimpulse bezeichnet werden. Dazu gehören Störungen von Motoren, Schaltreglern, Dimmern, Leuchtstofflampen oder ähnlichem.at However, the near field communication adversely affect disturbances from the environment out, which are mostly impulsive and are referred to as glitches. This includes disorders of motors, switching regulators, dimmers, fluorescent lamps or the like.

Die beschriebene Übertragung wird durch diese Art von Störungen verfälscht, die Empfänger also übersteuert. Weiterhin können störende Überlagerungseffekte durch niederfrequente periodische Signale, insbesondere Netzspannungen, auftreten. Diese Störeffekte führen dazu, dass die Nahfeldkommunikation in vielen Fällen nicht oder nicht zufrieden stellend einsetzbar ist, da die empfangenen Signale zu stark verfälscht sind.The described transmission is caused by this kind of interference corrupted the receiver is overridden. Furthermore you can disturbing overlay effects by low-frequency periodic signals, in particular mains voltages, occur. These disturbing effects to lead In addition, near field communication is often unsatisfactory or unsatisfactory can be used because the received signals are too falsified.

Zudem benötigen die Schalter von Sendern und Empfängern zur Frequenzerzeugung und -selektion Quarze und keramische Filter, was einen unerwünscht hohen technischen Aufwand bedeutet. Darüber hinaus können nur Sender mit Empfängern kommunizieren, die jeweils Quarze und Filter mit der gleichen Frequenz aufweisen, wodurch jeder Sender nur mit einem auf diesen abgestimmten Empfänger kommunizieren kann, was den Aufbau komplexerer Systeme, insbesondere die Kommunikation unterschiedlicher Sender und Empfänger miteinander, erschwert.moreover need the switches of transmitters and receivers for frequency generation and selection quartz and ceramic filters, resulting in an undesirably high technical effort means. In addition, only Transmitters communicate with receivers, each having quartz and filters of the same frequency whereby each transmitter communicate only with a tuned to this receiver can, what the construction of more complex systems, especially the communication different transmitter and receiver together, difficult.

Innerhalb von immer komplexer werdenden Systemen, beispielsweise Kraftfahrzeugen, mit immer mehr Störquellen, beispielsweise Elektromotoren, steigt jedoch die Notwendigkeit zuverlässiger, zugleich jedoch einfach realisierbarer Kommunikation.Within increasingly complex systems, such as motor vehicles, with more and more sources of interference, For example, electric motors, but increases the need more reliable, at the same time however, easily realizable communication.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren sowie eine neue Vorrichtung vorzulegen, bei dem bzw. der die vorgenannten Nachteile nicht auftreten oder zumindest reduziert sind.Of the Invention is therefore the object of a new method and to provide a new device in which the aforementioned Disadvantages do not occur or are at least reduced.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung nach Anspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den von Anspruch 1 oder Anspruch 14 jeweils abhängigen Ansprüchen.These The object is achieved by a method according to claim 1 and by a Device according to claim 14 solved. Advantageous embodiments, developments and applications of Invention will become apparent from those of claim 1 or claim 14, respectively dependent Claims.

Gemäß Anspruch 1 betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Übertragung von Daten, bei dem die zu übertragenden Daten in ein Übertragungselement, insbesondere ein ohnehin vorhandenes Infrastrukturelement, eingekoppelt werden, wobei die zu übertragenden Daten in Form von Impulsen kodiert und eingekoppelt werden, bei dem die Auftrittszeitpunkte der Impulse auf ein, insbesondere periodisches, Signal (oder: Referenzsignal), vorzugsweise dessen Phasenlage, in dem Übertragungselement bezogen sind und bei dem beim Empfang des Signals die übertragenen Impulse wieder aus dem Übertragungselement ausgekoppelt und die Daten dekodiert werden.According to claim 1, the invention relates to a method for transmitting data, in which the ones to be transferred Data in a transmission element, in particular an already existing infrastructure element, to be coupled in, the ones to be transferred Data encoded and injected in the form of pulses at the time of occurrence of the pulses on a, in particular periodic, Signal (or: reference signal), preferably its phase position, in the transmission element and in which, upon receipt of the signal, the transmitted Pulses back from the transmission element decoupled and the data is decoded.

Erfindungsgemäß wird also ein Verfahren zur Nahfeldkommunikation mit der Idee einer Impuls-Ultraweitband-Kommunikation verbunden. Gemäß der Impuls-Ultraweitband-Kommunikation werden einzelne Impulse, die vorzugsweise zu Impulsfolgen gruppiert sind, mit jeweils einer einzelnen Signalspitze erzeugt und dann in das Übertragungselement eingekoppelt, um so Störungen leichter eliminieren zu können.Thus, according to the invention a method for near-field communication with the idea of pulse ultra-wideband communication connected. According to the impulse ultra wide band communication become individual pulses, which are preferably grouped into pulse trains are generated, each with a single signal peak and then coupled into the transmission element, so disturbances easier to eliminate.

Auf die Phasenlage eines periodischen Signals kann entweder Bezug genommen werden durch Auftrittszeitpunkte, die fest mit der Phase gekoppelt sind, oder durch Auftrittszeitpunkte, die in definiert oder zufälliger Weise auf unterschiedliche Phasen bezogen sind.The phase position of a periodic signal can either be referred to by times of occurrence which are firmly coupled to the phase or by times of occurrence that are related to different phases in a defined or random manner.

Dabei werden sehr kurze elektrische Impulse, die vorzugsweise im Bereich weniger Picosekunden liegen, erzeugt, wobei die Impulse vorzugsweise einen sehr breitbandigen Frequenzbereich aufweisen, insbesondere zwischen 5 MHz und 200 MHz, besonders bevorzugt zwischen 50 MHz und 100 MHz. Die Störimpulse, die beispielsweise durch Überschläge verursacht werden, weisen üblicherweise einen Frequenzbereich von nur einigen Megahertz auf. Zur Übertragung von Information werden beispielsweise die Positionen der Impulse variiert, wobei der jeweilige Wert des Modulationssignals den Auftrittszeitpunkt des Impulses oder die Auftrittszeitpunkte der Impulse verändert. Zur einfacheren Eliminierung von Störimpulsen ist es dabei vorteilhaft, wenn ein zu übertragender Wert nicht nur durch den Abstand von zwei aufeinander folgenden Impulsen, sondern durch eine Impulsfolge charakterisiert wird. Beispielsweise kann der Wert „1" durch eine definierte Folge von drei oder mehr Einzelimpulsen codiert werden. Werden diese Impulsfolgen fest auf die Phasenlage eines periodischen Systems bezogen, ergibt sich bei Verwendung geeigneter Verfahren zur Mustererkennung eine besonders wirksame Methode zur Signaldekodierung bei gleichzeitiger Eliminierung von Störimpulsen.there are very short electrical impulses, preferably in the range less picoseconds are generated, the pulses preferably a Have very broadband frequency range, in particular between 5 MHz and 200 MHz, more preferably between 50 MHz and 100 MHz. The glitches, caused for example by flashovers be, usually have a frequency range of only a few megahertz. For transmission For example, information becomes the positions of the pulses varies, wherein the respective value of the modulation signal the time of occurrence of the pulse or the times of occurrence of the pulses changed. to easier elimination of glitches It is advantageous if a value to be transmitted not only by the distance of two consecutive pulses, but is characterized by a pulse train. For example, can the value "1" by a defined Sequence of three or more individual pulses are encoded. Be this Pulse sequences fixed on the phase position of a periodic system based, results when using suitable methods for pattern recognition a particularly effective method for signal decoding at the same time Elimination of glitches.

Da die Auftrittszeitpunkte der Impulse auf die Phasenlage des periodischen Signals bezogen sind, benötigt weder das Sendeelement noch das Empfangselement einen Quarz zur Frequenzstabilisierung.There the time of occurrence of the pulses on the phase of the periodic Signals are required neither the transmitting element nor the receiving element a quartz for Frequency stabilization.

Die Sendeschaltung erzeugt also kein amplituden- oder frequenzmoduliertes hochfrequentes Signal, sondern Impulse, die den Einschaltimpulsen von schlecht kompensierten Leuchtstoffbalken oder den Bürstenimpulsen von Elektromotoren vergleichbar sind. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass dennoch die geltenden EMV-Normen erfüllt werden.The Transmit circuit therefore produces no amplitude or frequency modulated high-frequency signal, but pulses that the switch-on pulses of poorly compensated phosphor bars or the brush pulses of electric motors are comparable. This results in the Advantage that nevertheless the valid EMC standards are met.

Der Stromkreis wird üblicherweise durch „virtuelle" Kapazitäten einerseits zwischen Koppel- und Übertragungselement, anderseits zwischen Sender bzw. Empfänger und Masse geschlossen. Eine eigene Masseleitung, die einerseits technisch aufwendig und andererseits fehleranfällig ist, ist somit nicht erforderlich.Of the Circuit is usually by "virtual" capacities on the one hand between coupling and transmission element, on the other hand closed between transmitter or receiver and ground. A separate ground line, on the one hand technically complex and on the other hand error prone is, is not required.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich auch bidirektionale Sender-/Empfängerstrukturen oder Strukturen mit mehreren Sendern und Empfängern realisieren. Beispielsweise kann zu Beginn einer Botschaft eine Kennung des Senders übertragen werden, um diesen jeweils eindeutig identifizieren zu können. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass die Sender in einer festen Reihenfolge periodisch nacheinander Informationen übertragen, damit jeder Sender innerhalb eines bestimmten Zeitfensters und phasensynchron zum Signal, insbesondere zur Wechselspannung im Netz, seine Information übertragen kann.With Allow help of the method according to the invention also bidirectional transmitter / receiver structures or structures with several transmitters and receivers realize. For example, at the beginning of a message, a Transmit identifier of the sender in order to identify each one clearly. Basically It is also conceivable that the transmitters are in a fixed order periodically successively transmit information so that each transmitter within a certain time window and phase synchronous to the signal, in particular to the AC voltage in the network, transmit its information can.

Bevorzugt ist das periodische Signal eine Netzspannung. Das Signal kann auch in das Übertragungselement eingekoppelt werden. In der Regel erfolgt dies durch kapazitive oder induktive Kopplung aus benachbarten Leitungen. Das periodische Trägersignal kann jedoch auch durch den Sender eingekoppelt werden, insbesondere dann, wenn keine Wechselspannung vorhanden ist, was beispielsweise in Fahrzeugen der Fall sein kann.Prefers the periodic signal is a mains voltage. The signal can also in the transmission element be coupled. In general, this is done by capacitive or inductive coupling from adjacent lines. The periodic carrier signal However, it can also be injected by the transmitter, in particular if no AC voltage is present, such as for example in vehicles may be the case.

In einer vorteilhaften Ausführungsform erfolgt die Einkopplung der Impulse und/oder des periodischen Signals kapazitiv.In an advantageous embodiment the injection of the pulses and / or the periodic signal takes place capacitive.

Bevorzugt erfolgt die Codierung und/oder Dekodierung anhand der absoluten Zeit des Auftretens des Impulses, des Impulsabstands, der Impulsfrequenz und/oder der Impulsphase.Prefers the coding and / or decoding takes place on the basis of the absolute Time of occurrence of the pulse, the pulse interval, the pulse frequency and / or the pulse phase.

In einer vorteilhaften Ausführungsform sind jeweils mehrere Einzelimpulse zu einer Impulsfolge gruppiert, durch die jeweils ein definiertes Muster übertragen wird.In an advantageous embodiment are each a plurality of individual pulses grouped into a pulse train, through which a defined pattern is transmitted.

Vorzugsweise werden die Impulse oder Impulsfolgen phasensynchron, bevorzugt beginnend zur konstanten Phase oder bei festen Werten der Phase, oder definiert nichtsynchron, insbesondere mit bekanntem oder zufälligem Offset, zum periodischen Signal eingekoppelt.Preferably the pulses or pulse sequences are phase-synchronous, preferably starting to constant phase or at fixed values of the phase, or defined non-synchronous, especially with known or random offset, Coupled to the periodic signal.

In einer vorteilhaften Ausführungsform werden die Impulse oder Impulsfolgen alle n Perioden des periodischen Signals eingekoppelt, wobei n eine natürliche Zahl ist oder auch eine reelle Zahl, die größer als Null ist.In an advantageous embodiment the pulses or pulse trains become every n periods of the periodic Signal coupled, where n is a natural number or a real number larger than Is zero.

Bevorzugt weisen die Impulse jeweils eine Zeitdauer von maximal 1 μs, insbesondere von max. 0,1 μs, und/oder eine einzige Signalspitze auf, wobei die Amplitude vorzugsweise 10 V bis 60 V beträgt. Dabei beträgt typischerweise die Bandbreite der Impulse etwa 10 MHz und/oder das periodische Signale ist eine Netzspannung mit etwa 230 V.Prefers each of the pulses has a maximum duration of 1 μs, in particular by Max. 0.1 μs, and / or a single signal peak, the amplitude preferably 10V to 60V. there is typically the bandwidth of the pulses about 10 MHz and / or the periodic signals is a mains voltage of about 230 V.

Vorzugsweise werden die übertragenen Impulse durch Mustererkennung als Symbole der Nachrichtenübertragung dekodiert.Preferably become the transferred Pulses by pattern recognition as symbols of message transmission decoded.

Zur Mustererkennung kommen an sich bekannte Verfahren zum Einsatz, insbesondere Korrelationsverfahren, wobei in üblicher Weise zunächst eine Vorverarbeitung der empfangenen Impulsdaten erfolgt, bei der beispielsweise ein Limiterverstärker zum Einsatz kommt, anschließend eine Merkmalsgewinnung im Zeit- oder Spektralbereich, gegebenenfalls unter Verwendung geeigneter Transformationen, sowie eine Merkmalsreduktion, und schließlich eine Merkmalsklassifikation in Nutzsignale, beispielsweise „0" oder „1", bei größtmöglicher Ausfilterung der periodischen sowie impulsartigen Störsignale. Hierdurch lässt sich auch in Umgebungen mit vielen Störquellen ein hoher Abstand zwischen Nutz- und Störsignalen erzielen. Für die Codierung wird bevorzugt eine Pulspositionsmodulation, für die Dekodierung bevorzugt eine Pulspositionsdemodulation verwendet. Diese beiden Verfahren sind grundsätzlich aus der Spread-Spektrum-Technik bekannt.For pattern recognition methods known per se are used, in particular correlation methods, wherein in the usual way first a preprocessing of the received pulse data takes place using, for example, a limiter amplifier, then a feature extraction in the time or spectral range, if appropriate using suitable transformations, as well as a feature reduction, and finally a feature classification in useful signals, for example "0" or "1", with the greatest possible filtering of the periodic and pulse-like interference signals. As a result, a high distance between useful and interference signals can be achieved even in environments with many sources of interference. For the coding, preference is given to a pulse position modulation, preferably a pulse position demodulation for the decoding. These two methods are basically known from the spread spectrum technique.

Bevorzugt werden Störimpulse durch eine entsprechende Codierung der Impulse ausgeglichen. Besonders bevorzugt ist die zu übertragende Information im zeitlichen Abstand der jeweiligen Impulsen enthalten. Die Störimpulse sind üblicherweise nicht zur Nachricht, die bekannte Impulsmuster umfasst, korreliert.Prefers become glitches balanced by a corresponding coding of the pulses. Especially preferred is the to be transferred Information contained in the time interval of the respective pulses. The glitches are common not correlated to the message comprising known pulse patterns.

Als Übertragungselemente sind in besonders vorteilhafter Weise Infrastrukturelemente verwendbar. Dazu gehören insbesondere ohnehin vorhandene Körper, die auch zumindest teilweise elektrisch leitende Elemente aufweisen. Vorteilhaft verwendbar sind beispielsweise die Karosserie eines Kraftfahrzeugs, eines LKWs oder Busses, Metallteile eines Flugzeugs, Schiffs oder einer Eisenbahn, beispielsweise deren Schienen, das Fundament einer Werkmaschine, ein gummiertes Kettenfließband, Turbinenschaufeln, metallisierte Produktetiketten, Stromleitungen, Rohre, Metallzäune, Metallgestänge, Alufolie, die Heizungsinstallation oder Heizkörper in einem Gebäude, die Wasserleitungen in einem Gebäude oder ähnliche Elemente. Eigene Nachrichtenübertragungssysteme, beispielsweise Bussysteme sind dann für die zu übertragenden Botschaften nicht oder nicht mehr erforderlich oder können als Redundanzebene zu dem erfindungsgemäßen Übertragungssystem fungieren.As transmission elements Infrastructure elements can be used in a particularly advantageous manner. This includes in particular already existing body, which also at least partially have electrically conductive elements. Advantageously usable For example, the body of a motor vehicle, a truck or Buses, metal parts of an airplane, ship or railroad, For example, their rails, the foundation of a machine, a rubberised chain conveyor, turbine blades, metallised product labels, power lines, pipes, metal fences, metal poles, aluminum foil, the heating installation or radiator in a building that Water pipes in a building or similar Elements. Own message transmission systems, For example, bus systems are not for the messages to be transmitted or no longer required or can be used as a redundancy level the transmission system according to the invention act.

Vorzugsweise ist das Übertragungselement Teil eines Gebäudes, einer stationären Anlage oder eines Fahrzeugs. Bei einem Fahrzeug können als Referenzsignale Bussynchronsignale, zusätzlich eingekoppelte Referenzimpulse oder Zeitsignale, die beispielsweise aus GPS (Global Positioning System) stammen, oder auch andere Signale verwendet werden.Preferably is the transmission element part a building, a stationary one Plant or a vehicle. When a vehicle can as reference signals Bussynchronsignale, in addition coupled reference pulses or timing signals, for example come from GPS (Global Positioning System), or other signals be used.

Besonders vorteilhaft ist das Verfahren bei einem Reifendruckkontrollsystem eines Kraftfahrzeugs verwendbar, wobei in jedem Reifen ein Sender angeordnet sein kann, der die zu übertragenden Daten/Nachrichten über das metallene und elektrisch leitende Fahrwerk sowie die Karosserie zu einem fahrzeugseitigem Empfänger überträgt. Vorteilhaft ist hierbei auch die einfache Übertragung von rotierenden zu nicht rotierenden Teilen, auch weil keine Masseleitung benötigt wird.Especially the method is advantageous in a tire pressure monitoring system a motor vehicle usable, wherein arranged in each tire, a transmitter who can be the one to transfer Data / news about the metal and electrically conductive chassis and the body transmits to a vehicle-side receiver. Advantageous Here is the simple transmission from rotating to non-rotating parts, also because no ground line needed becomes.

Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn das Übertragungselement eine stationäre Anlage ist und das periodische Signal die auf die allgegenwärtige und dominante Netzphase ist, da durch diese zeitliche Schachtelung der Übertragung Nutz- und Störimpulse besonders gut separiert werden können.Especially It is also advantageous if the transmission element is a stationary system and the periodic signal is on the ubiquitous and the dominant network phase is because by this temporal nesting of the transmission Useful and interference pulses can be separated very well.

Gemäß Anspruch 14, der auch unabhängig beansprucht wird, betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung,
wobei eine Sendeeinheit die zu übertragenden Daten in ein Übertragungselement, insbesondere ein ohnehin vorhandenes Infrastrukturelement, eingekoppelt,
wobei die Sendeeinheit die zu übertragenden Daten in Form von Impulsen kodiert,
wobei die Auftrittszeitpunkte der Impulse auf ein, insbesondere periodisches, Signal, vorzugsweise dessen Phasenlage, in dem Übertragungselement bezogen sind und
wobei eine Empfangseinheit die übertragenen Impulse wieder auskoppelt und die Daten dekodiert.According to claim 14, which is also claimed independently, the invention also relates to a device
wherein a transmitting unit couples the data to be transmitted into a transmission element, in particular an already existing infrastructure element,
wherein the transmitting unit encodes the data to be transmitted in the form of pulses,
wherein the time of occurrence of the pulses to a, in particular periodic, signal, preferably its phase position, in the transmission element are related and
wherein a receiving unit decouples the transmitted pulses and decodes the data.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Dabei wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in derenThe The invention will be further explained below with reference to exemplary embodiments. there is referred to the drawing, in whose

1 eine Anordnung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in schematischer Darstellung, 1 an arrangement for carrying out the method according to the invention in a schematic representation,

2 ein möglicher Signalverlauf, der erfindungsgemäß über das Übertragungselement übertragen wird und in deren 2 a possible signal waveform, which is transmitted according to the invention via the transmission element and in whose

3 ein weiterer möglicher Signalverlauf bei der erfindungsgemäßen Übertragung von Impulsen über ein Übertragungselement
dargestellt sind. 3 Another possible waveform in the transmission of pulses according to the invention via a transmission element
are shown.

1 zeigt schematisch eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Übertragungsverfahrens mit einer Sendeeinheit 1, die über eine Leitung 4 und ein kapazitives Element 5 Impulse in das zumindest teilweise elektrisch leitende Übertragungselement 3 einer stationären Anlage einkoppelt. Die Empfangseinheit 2 koppelt die über das Übertragungselement 3 übertragenen Impulse über das kapazitive Element 6 und die Leitung 7 wieder aus und weist einen Impulsdetektor, ggf. mit Limiterverstärker, auf. Zur Dekodierung kann von der Empfangseinheit 2 für die empfangenen Impulse die absolute Zeit des Auftretens, der Abstand der Impulse, die Impulsfrequenz oder die Impulsphase ermittelt werden. Eine Ausstrahlung der übertragenen Daten in die Umgebung erfolgt nur in sehr geringem Maße, da das elektrische Nahfeld ohne angeregtes magnetisches Feld nicht ausbreitungsfähig ist, womit gegenüber einem Funknetz das Abhören oder die Manipulation erschwert ist, so dass im Gegensatz zu einem Funknetz eine Verschlüsselung der Information nicht unbedingt erforderlich ist. Andererseits bietet das System jedoch ähnliche Vorteile wie ein Funknetz, beispielsweise die Unabhängigkeit von einem eigenen Kabelnetz. 1 schematically shows an arrangement for carrying out the transmission method according to the invention with a transmitting unit 1 over a line 4 and a capacitive element 5 Pulses in the at least partially electrically conductive transmission element 3 coupled to a stationary system. The receiving unit 2 couples over the transmission element 3 transmitted pulses via the capacitive element 6 and the line 7 again off and has a pulse detector, possibly with limiter, on. For decoding can be done by the receiving unit 2 for the received pulses, the absolute time of occurrence, the distance of the pulses, the pulse frequency or the pulse phase are determined. A radiation of the transmitted data into the environment occurs only to a very small extent, since the electric near field is not capable of propagation without an excited magnetic field, which makes interception or manipulation more difficult for a radio network, so that, in contrast to a radio network, encryption of the information is not absolutely necessary. On the other hand, however, the system offers similar advantages as a radio network, for example independence from its own cable network.

Die virtuellen, also üblicherweise nicht als Bauteil vorhandenen, Kapazitäten 9 von der Sendeeinheit 1 zur Erde und 8 von der Empfangseinheit 2 zur Erde schließen über die Erde den Stromkreis, so dass keine separate Masseleitung erforderlich ist.The virtual, so usually not available as a component, capacities 9 from the transmitting unit 1 to earth and 8th from the receiving unit 2 close to ground the circuit across the earth, so no separate ground line is required.

2 zeigt einen möglichen Signalverlauf im Übertragungselement 3 über die Zeit t. Dieser umfasst die Netzspannung 10 als Trägersignal sowie in dieses eingekoppelte Impulsfolgen 12 und 13. Die Impulsfolgen werden jeweils nach bekannten Mustern codiert. Impulsfolge 12 stellt beispielsweise den Wert „0" dar, wohingegen Impulsfolge 13 den Wert „1" darstellt. Als zeitlicher Abstand zwischen 2 aufeinander folgenden Impulsfolgen 12 und 13 sind hier 1,5 Perioden der Netzspannung definiert. Weiterhin wurden in das Signal 10 Störimpulse 11 eingekoppelt. 2 shows a possible waveform in the transmission element 3 over time t. This includes the mains voltage 10 as a carrier signal and in this coupled pulse sequences 12 and 13 , The pulse trains are each coded according to known patterns. pulse train 12 represents, for example, the value "0", whereas pulse sequence 13 represents the value "1" as a time interval between 2 consecutive pulse sequences 12 and 13 Here 1,5 periods of the mains voltage are defined. Furthermore, in the signal 10 glitches 11 coupled.

Die Impulsfolge 13 wird vom Empfänger mittels Mustererkennung als übertragener Wert „1" interpretiert. Die nach 1,5 Perioden der Netzspannung übertragene Impulsfolge 12 wird als Wert „0" dekodiert.The pulse train 13 is interpreted by the receiver by means of pattern recognition as the transmitted value "1." The pulse sequence transmitted after 1.5 periods of the mains voltage 12 is decoded as value "0".

Auf diese Weise lassen sich beliebige Botschaften digitalisiert übertragen. Eine Digital-Analog-Wandlung bzw. eine anschließende Analog-Digital-Wandlung eines ansonsten digitalen Signals nur für die Übertragung kann entfallen.On In this way, any messages can be transmitted digitized. A digital-to-analog conversion or a subsequent analog-to-digital conversion an otherwise digital signal only for the transmission can be omitted.

Eine Impulsfolge überträgt vorzugsweise 1 Bit, um eine hohe Störsicherheit zu ermöglichen. Denkbar ist jedoch auch die Übertragung eines Datenworts mit einer Impulsfolge, beispielsweise von 4 Bit.A Pulse train transfers preferably 1 bit to a high interference immunity to enable. Conceivable but also the transmission a data word with a pulse train, for example 4 bits.

Als Zeitbasis für die Codierung wie auch für die Dekodierung dient die jeweilige Phasenlage der Netzspannung.When Time base for the coding as well as for the Decoding serves the respective phase position of the mains voltage.

Zwischen den übertragenen Impulsfolgen auftretende Störimpulse 11 werden ignoriert. Dies kann in einfacher Weise erfolgen, wenn die Störimpulse, beispielsweise bei einer Phasenanschnittsteuerung, in einem festen Bezug zur Stromphase stehen. Impulse, die an diesen Zeitpunkten auftreten, sowie Impulse, die an Zeitpunkten auftreten, während denen keine Nutzsignale gesendet werden, werden ignoriert.Interference pulses occurring between the transmitted pulse sequences 11 are ignored. This can be done in a simple manner, if the glitches, for example, in a phase control, in a fixed relation to the current phase. Pulses occurring at these times, as well as pulses occurring at times during which no useful signals are sent, are ignored.

Besonders vorteilhaft ist es hierbei, die Impulsfolgen so zwischen die Störimpulse einzufügen, dass während der Übertragung einer Impulsfolge keine Störimpulse auftreten.Especially it is advantageous in this case, the pulse trains between the glitches insert that while the transmission a pulse train no glitches occur.

Auch innerhalb einer Impulsfolge auftretenden Störimpulse können jedoch durch die Codierung in der Regel erkannt und daher separiert werden. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die empfangenen Impulsfolgen durch Mustervergleich mit den möglichen Impulsfolgen verglichen werden und der übertragene Wert jeweils durch die Ermittlung der der empfangenen Impulsfolge ähnlichsten möglichen Folge ermittelt wird.Also However, glitches occurring within a pulse train can be detected by coding in usually recognized and therefore separated. This can be, for example be done by the received pulse sequences by pattern matching with the possible Pulse trains are compared and the transmitted value by the determination of the pulse sequence most similar possible Sequence is determined.

3 zeigt einen möglichen weiteren Signalverlauf 20 der Netzspannung über die Zeit t, in die eine zu übertragende Impulsfolge 21 eingekoppelt wurde. Eine weitere Impulsfolge wurde in zeitlichem Abstand von vier Perioden ohne Offset (Impulsfolge 22) oder alternativ auch mit Offset (Impulsfolge 23) eingekoppelt. Der Offset kann dabei bekannt oder auch zufällig sein, was auch als time-jitter bezeichnet wird. 3 shows a possible further signal course 20 the mains voltage over the time t, in which a pulse train to be transmitted 21 was coupled. Another pulse sequence was at intervals of four periods without offset (pulse sequence 22 ) or alternatively with offset (pulse sequence 23 ) coupled. The offset can be known or random, which is also referred to as time-jitter.

Während eine Signalübertragung ohne Offset vor allem dann vorteilhaft ist, wenn periodische Störsignale vorliegen und deren Auftrittszeitpunkte bekannt sind, ist eine Signalübertragung mit Offset insbesondere dann von Vorteil, wenn die Auftrittszeitpunkte der Störsignale nicht im vorhinein bekannt sind oder sich während der Übertragung ändern.While one signal transmission Without offset especially advantageous is when periodic noise are present and their occurrence times are known, is a signal transmission with offset particularly advantageous if the appearance times the interference signals are not known in advance or change during the transmission.

Denkbar ist beispielsweise, die Auftrittszeitpunkte der Impulsfolgen relativ zur Periode so lange beizubehalten, bis innerhalb der Impulsfolge ein Störimpuls auftritt und die Impulsfolge dann jeweils geeignet zu verschieben.Conceivable For example, the time of occurrence of the pulse sequences is relative to maintain the period until within the pulse train an interference pulse occurs and the pulse train then each appropriate to move.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Übertragung von Daten, bei dem die zu übertragenden Daten in ein Übertragungselement, insbesondere ein ohnehin vorhandenes Infrastrukturelement, eingekoppelt werden, wobei die zu übertragenden Daten in Form von Impulsen kodiert und eingekoppelt werden. Es soll ein neues Verfahren sowie eine neue Vorrichtung angegeben werden, die unter anderem störungsarm sind und einfach realisiert werden können. Hierfür ist vorgesehen, dass die Auftrittszeitpunkte der Impulse auf ein, insbesondere periodisches, Signal, vorzugsweise dessen Phasenlage, in dem Übertragungselement bezogen sind und dass beim Empfang des Signals die übertragenen Impulse wieder aus dem Übertragungselement ausgekoppelt und die Daten dekodiert werden.In summary The invention relates to a method for transmitting data, in which the ones to be transferred Data in a transmission element, in particular an already existing infrastructure element, to be coupled in, the ones to be transferred Data in the form of pulses encoded and coupled. It should a new method and a new device are given, the among other things trouble-free are and can be easily realized. For this it is envisaged that the Time of occurrence of the pulses on a, in particular periodic, Signal, preferably its phase position, based in the transmission element are and that when receiving the signal, the transmitted pulses again from the transmission element decoupled and the data is decoded.

Claims

Method for transmitting data, in which the data to be transmitted in a Übertra element ( 3 ), in particular an already existing infrastructure element, are coupled in, wherein the data to be transmitted are encoded and coupled in the form of pulses, in which the times of occurrence of the pulses on a, in particular periodic, signal ( 10 ), preferably its phase position, in the transmission element are related and in which upon receipt of the signal ( 10 ) the transmitted pulses again from the transmission element ( 3 ) and the data is decoded.

Method according to Claim 1, in which the periodic signal ( 10 ) is a mains voltage.

Method according to Claim 1 or 2, in which the signal ( 10 ) in the transmission element ( 3 ) is coupled.

Method according to Claim 1, 2 or 3, in which the coupling of the pulses and / or the periodic signal ( 10 ) takes place capacitively.

Method according to one of the preceding claims, in the coding and / or decoding based on the absolute time the occurrence of the pulse, the pulse interval, the pulse frequency and / or the pulse phase occurs.

Method according to one of the preceding claims, in each grouped a plurality of individual pulses to a pulse train are, by each of which a defined pattern is transmitted.

Method according to one of the preceding claims, in which the pulses or pulse sequences are phase-synchronous, preferably before the constant phase or at fixed values of the phase, or defined non-synchronously, in particular with known or random offset, to the periodic signal ( 10 ) are coupled.

Method according to one of the preceding claims, in which the pulses or pulse trains every n periods of the periodic signal ( 10 ) are coupled.

Method according to one of the preceding claims, in the pulses each have a maximum duration of 1 μs, in particular by Max. 0.1 μs, and / or have a single signal peak, the amplitude preferably 10V to 60V.

Method according to one of the preceding claims, in to whom the transferred Pulses by pattern recognition, in particular correlation methods, as symbols of message transmission be decoded.

Method according to one of the preceding claims, in the glitches be compensated by an appropriate coding of the pulses, wherein preferably the to be transferred Information contained in the respective time interval of the pulses is.

Method according to one of the preceding claims, in the transmission element Part of a building, a stationary one Plant or a vehicle.

Method according to one of the preceding claims, in the transmission element electrically conductive and in particular a pipe, radiator, metal rod, metal rod, Aluminum foil, metal fence or a car body is.

Device, in particular for carrying out the method according to one of the preceding claims, wherein a transmitting unit ( 1 ) the data to be transmitted in a transmission element ( 3 ), in particular an already existing infrastructure element, coupled in, wherein the transmitting unit ( 1 ) encodes the data to be transmitted in the form of pulses, wherein the time of occurrence of the pulses on a, in particular periodic, signal ( 10 ), preferably its phase position, are in the transmission element, and wherein a receiving unit ( 2 ) decouples the transmitted pulses and decodes the data.

Apparatus according to claim 14, wherein the transmission element Part of a building, a stationary one Plant or a vehicle.

Apparatus according to claim 14 or 15, wherein the transmission element electrically conductive and in particular a pipe, radiator, metal rod, metal rod, Aluminum foil, metal fence or a car body is.