DE102007031129A1

DE102007031129A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Abstandsbestimmung, insbesondere für WLAN-Netze

Info

Publication number: DE102007031129A1
Application number: DE102007031129A
Authority: DE
Inventors: Klaus Tittelbach-Helmrich
Original assignee: IHP GmbH
Current assignee: IHP GmbH
Priority date: 2007-06-29
Filing date: 2007-06-29
Publication date: 2009-01-02

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Sende-Empfangsgerät mit einem Zeitgeber, einer Sendeeinheit, einer Empfangseinheit und einer Abstandsbestimmungseinheit. Dabei ist die Sendeeinheit ausgebildet, ein Messanfrage-Datenpaket zu erzeugen, an ein zweites Sende-Empfangsgerät zu senden, einen ersten Sende-Zeitwert T1 zu erfassen, nach einer Verarbeitungszeit eines Messanfrage-Datenpakets, das von einem zweiten Sende-Empfangsgerät empfangen wurde, ein Messantwort-Datenpaket zu erzeugen, an das zweite Sende-Empfangsgerät zu senden, einen Zeitstempel, der einen ersten Empfangs-Zeitwert T2 zum Zeitpunkt des Empfangs anzeigt, und e T3 anzeigt, hinzuzufügen. Die Empfangseinheit ist ausgebildet, ein Messanfrage-Datenpaket von einem zweiten Sende-Empfangsgerät zu empfangen, einen ersten Empfangs-Zeitwert T2 zu erfassen und ein Messantwort-Datenpaket zu empfangen, einen dem Empfangszeitpunkt des Messantwort-Datenpakets zugeordneten zweiten Empfangs-Zeitwert T4 zu erfassen, die in den Zeitstempeln des Messantwort-Datenpakets enthaltenen ersten Empfangs-Zeitwert T2 und zweiten Sende-Zeitwert T3 zu extrahieren. Die Abstandsbestimmungseinheit ist ausgebildet, eine Signalrundlaufzeit 2T und einen Abstand D zwischen dem Sende-Empfangsgerät und dem zweiten Sende-Empfangsgerät zu bestimmen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Sende-Empfangsgerät, ein Verfahren zur Abstandsbestimmung zwischen zwei Sende-Empfangsgeräten und eine Entfernungsbestimmungsanordnung.
Bei vielen Anwendungen ist es wünschenswert, einen Abstand zwischen zwei Sende-Empfangsgeräten zu bestimmen. Insbesondere in drahtlosen Netzwerken wie Mobilfunknetzen und WLAN-Netzen können damit Abstände zwischen einem mobilen Sende-Empfangsgerät und einer Basisstation bestimmt werden.
Hierbei sind verschiedene Ansätze bekannt. Ein Ansatz ist die Messung einer Signalstärke eines Sende-Empfangsgeräts von einem zweiten Sende-Empfangsgerät aus. Aus der Signalstärke kann die Entfernung zwischen den Sende-Empfangsgeräten berechnet werden. Allerdings stößt dieses Verfahren auf Probleme, wenn sich Gegenstände zwischen den Sende-Empfangsgeräten befinden.
Ein weiterer Ansatz ist es das zu suchende Sende-Empfangsgerät von mindestens zwei Basisstationen aus anzupeilen und aus den Peilrichtungen, durch Triangulation einen Schnittpunkt der Peilrichtungen zu bestimmen. Dazu sind aufwändige Richtantennen notwendig.
Ein weiterer Ansatz besteht in einer Laufzeitmessung von Datenpaketen. Dabei sendet ein Sende-Empfangsgerät ein Datenpaket an ein anderes Sende-Empfangsgerät. Der Sendezeitpunkt wird mit dem Empfangszeitpunkt verglichen und eine Signallaufzeit bestimmt. Wenn die Messung auf einer Korrelator-Sequenz im Basisband-Signal basiert, sind hohe Messgenauigkeiten möglich. Nachteilig ist ein hoher Hardware-Aufwand für die Korrelator-Schaltungen und die Notwendigkeit eines exakten Abgleichs der Uhren der beteiligten Sende-Empfangsgeräte.
Aus der US 2006/0183488 ist ein Verfahren zur Laufzeitmessung bekannt, bei dem ein Datenpaket von einem ersten Sende-Empfangsgerät an ein zweites Sende-Empfangsgerät gesendet wird und das zweite Sende-Empfangsgerät ein Datenpaket zurücksendet. Nun kann das erste Sende-Empfangsgerät die doppelte Signallaufzeit messen, wenn die Reaktionsgeschwindigkeit des zweiten Sende-Empfangsgeräts bekannt ist. Dazu wird der Gerätetyp des zweiten Sende-Empfangsgeräts mit einer bekannten Reaktionsgeschwindigkeit durch Korrelation der Form des Sendesignals des zweiten Sende-Empfangsgeräts mit bekannten Formen aus einer Datenbank bestimmt. Nachteilig ist hier, dass eine Datenbank mit verschiedenen Gerätetypen und verschiedenen Reaktionsgeschwindigkeiten notwendig ist.
Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende technische Problem ist es, ein einfaches Verfahren und Sende-Empfangsgerät anzugeben, die die oben beschriebenen Nachteile reduzieren oder überwinden.
Das technische Problem wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung durch ein Sende-Empfangsgerät gelöst mit

– einem Zeitgeber, der ausgebildet ist, einem Zeitpunkt des Aussendens oder Empfangens eines jeweiligen Datenpakets einen jeweiligen Sende-Zeitwert oder Empfangs-Zeitwert in einem Zeit-Bezugssystem des Sende-Empfangsgeräts zuzuordnen;
– einer Sendeeinheit, die mit dem Zeitgeber verbunden ist,
– einer Empfangseinheit, die mit dem Zeitgeber und der Sendeeinheit verbunden ist, und
– einer Abstandsbestimmungseinheit, die mit der Sendeeinheit und der Empfangseinheit verbunden ist.

Dabei ist die Sendeeinheit ausgebildet,

– ein Messanfrage-Datenpaket zu erzeugen, an ein externes zweites Sende-Empfangsgerät zu senden und einen vom Zeitgeber zugeleiteten momentanen ersten Sende-Zeitwert T₁, der den Zeitpunkt des Sendens anzeigt, zu erfassen,
– nach Ende einer Verarbeitungszeit eines Messanfrage-Datenpakets, das von einem externen zweiten Sende-Empfangsgerät empfangen wurde, ein Messantwort-Datenpaket zu erzeugen, an das externe zweite Sende-Empfangsgerät zu senden, und einem Sendesignal des Messantwort-Datenpakets an einer vorbestimmten Position entweder einen Anfrageempfangs-Zeitstempel, der einen ersten Empfangs-Zeitwert T₂ zum Zeitpunkt des Empfangs des erhaltenen Messanfrage-Datenpakets anzeigt, und einen Antwortsende-Zeitstempel hinzuzufügen, der einen vom Zeitgeber zugeleiteten zweiten Sende-Zeitwert T₃ zum Zeitpunkt des Aussendens des Sendesignals des Messantwort-Datenpakets anzeigt, oder alternativ einen Differenz-Zeitstempel, der eine Differenz T₃–T₂ des zweiten Sende-Zeitwerts T₃ und des ersten Empfangs-Zeitwerts T₂ anzeigt, hinzuzufügen.

Bei dem erfindungsgemäßen Sende-Empfangsgerät ist die Empfangseinheit ausgebildet,

– ein Messanfrage-Datenpaket von einem externen zweiten Sende-Empfangsgerät her zu empfangen,
– einen ersten Empfangs-Zeitwert T₂, der den Empfangszeitpunkt des Messanfrage-Datenpakets anzeigt, vom Zeitgeber zu erfassen und der Sendeeinheit zuzuleiten,
– ein Messantwort-Datenpaket zu empfangen,
– einen dem Empfangszeitpunkt des Messantwort-Datenpakets zugeordneten zweiten Empfangs-Zeitwert T₄ vom Zeitgeber zum Empfangszeitpunkt zu erfassen,
– aus dem Messantwort-Datenpaket entweder den ersten Empfangs-Zeitwert T₂ und den zweiten Sende-Zeitwert T₃ oder die Differenz T₃–T₂ des zweiten Sende-Zeitwerts T₃ und des ersten Empfangs-Zeitwert T₂ zu extrahieren und
– mitsamt dem zweiten Empfangs-Zeitwert T₄ der Abstandsbestimmungseinheit zuzuleiten.

Weiterhin ist die Abstandsbestimmungseinheit ausgebildet,

– aus der Differenz T₄–T₁ des zweiten Empfangs-Zeitwerts T₄ und des ersten Sende-Zeitwerts T₁ abzüglich der Differenz T₃–T₂ des zweiten Sende-Zeitwerts T₃ und des ersten Empfangs-Zeitwerts T₂ eine Signalrundlaufzeit 2T zu bestimmen,
– aus der Signalrundlaufzeit 2T und einer Signalausbreitungsgeschwindigkeit einen Abstand D zwischen dem Sende-Empfangsgerät und dem externen Sende-Empfangsgerät zu bestimmen

Der technische Effekt des Sende-Empfangsgeräts gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ist, dass dem Sende-Empfangsgerät nach dem Empfang des Messantwort-Datenpakets zwei Zeitdifferenzen bekannt sind, nämlich die Verarbeitungszeit oder Reaktionszeit des externen zweiten Sende-Empfangsgeräts und die Gesamtzeit zwischen dem Aussenden des Messanfrage-Datenpakets und dem Empfang des Messantwort-Datenpakets. Damit kann das Sende-Empfangsgerät die Signallaufzeit berechnen, ohne dass Verarbeitungszeiten des externen zweiten Sende-Empfangsgeräts durch Protokollvorschrift festgelegt oder in Form einer entsprechenden Datentabelle abgespeichert sein muss. Weiterhin müssen die Uhren des Sende-Empfangsgeräts und des externen zweiten Sende-Empfangsgeräts nicht synchronisiert sein, weil nur mit Zeitdifferenzen gerechnet wird, die in dem jeweiligen zeitlichen Bezugssystem der Sende-Empfangsgeräte bestimmt wurden. Die Verarbeitungszeit des externen zweiten Sende-Empfangsgeräts wird also mit dem Zeitgeber des externen zweiten Sende-Empfangsgeräts bestimmt. Das Sende-Empfangsgerät gemäß der Erfindung kann also seine eigene Verarbeitungszeit, also die Zeitdifferenz zwischen dem Empfang eines Messanfrage-Datenpakets und dem Aussenden des Messantwort-Datenpakets im eigenen zeitlichen Bezugssystem bestimmen und mit dem Messantwort-Datenpaket versenden.
Dabei werden den Sendesignalen der jeweiligen Datenpakete Zeitstempel hinzugefügt. Diese Zeitstempel sind Informationsträger zeitlicher Information wie den Zeit-Werten oder den Zeitdifferenzen.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die Zeitstempel ein digitales Informationsfeld im jeweiligen Datenpaket. Ein digitales Informationsfeld ist eine Abfolge von Bits, die das Sendesignal an einer vorbestimmten Stelle enthält. Dem Fachmann ist bekannt, wie Bits in einem Sendesignal kodiert werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Zeitstempel als Symbol oder als eine Symbolfolge des Sendesignals kodiert.
Bei einem Ausführungsbeispiel werden die Zeitstempel einem oder mehreren speziellen Frametypen hinzugefügt. Diese Frametypen können sich von regulären Frametypen unterscheiden. Reguläre Frametypen sind für verschiedene Funktechnologien definiert. Beispiele für solche Standards sind für WLAN die IEEE 802.11 Standards. Beispiele für Frametypen sind Daten-Frames, Kontroll-Frames oder Management-Frames. Diese Frametypen können wiederum in Untertypen unterteilt werden. Die Frametypen stellen spezielle Datenpaket-Typen dar. Dieses Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, dass die Fähigkeit zur Abstandsbestimmung gemäß der vorliegenden Erfindung keine Anpassung der genannten Standards erfordert, was zur Folge hätte, dass Geräte ohne Fähigkeit zur Abstandsbestimmung ihre Funktionalität verlören.
Bei einer Ausführungsform des Sende-Empfangsgeräts der Erfindung ist die Sendeeinheit ausgebildet,

– einem Sendesignal des Messanfrage-Datenpakets an einer vorbestimmten Position innerhalb des Messanfrage-Datenpakets einen Anfragesende-Zeitstempel hinzuzufügen, der einen vom Zeitgeber zugeleiteten momentanen ersten Sende-Zeitwert T₁ zum Zeitpunkt des Aussendens des Sendesignals des Messanfrage-Datenpakets anzeigt, und
– dem Sendesignal des Messantwort-Datenpakets an einer vorbestimmten Position einen Zeitstempel hinzuzufügen, der den von der Empfangseinheit zugeleiteten ersten Sende-Zeitwert T₁ anzeigt.

Bei dieser Ausführungsform ist weiterhin die Empfangseinheit ausgebildet,

– einen im Anfragesende-Zeitstempel des Messanfrage-Datenpakets enthaltenen ersten Sende-Zeitwert T₁ zu extrahieren,
– der Sendeeinheit den ersten Sende-Zeitwert T₁ zuzuleiten, und
– den im Zeitstempel des Messantwort-Datenpakets enthaltenen ersten Sende-Zeitwert T₁ zu extrahieren und der Abstandsbestimmungseinheit zuzuleiten.

Der technische Effekt dieser Ausführungsform ist, dass dem Sende-Empfangsgerät nach dem Empfang des Messantwort-Datenpakets der erste Sende-Zeitwert vorliegt, weil er in einem Zeitstempel mit dem Messantwort-Datenpaket zurückgesendet wurde. Dadurch kann das Sende-Empfangsgerät eine Vielzahl von Messanfrage-Datenpaketen versenden und die jeweiligen Messantwort-Datenpakete auswerten, ohne das jeweilige Messanfrage-Datenpaket einem Messanfrage-Datenpaket zuordnen zu müssen, weil das Messanfrage-Datenpaket alle nötigen Informationen zur Laufzeitberechnung enthält. Das Sende-Empfangsgerät muss einem Messantwort-Datenpaket also keinen ersten Sende-Zeitwert zuordnen, weil der entsprechende erste Sende-Zeitwert im Messantwort-Datenpaket enthalten ist.
Damit wird es auf einfache Art möglich, mit vielen Sende-Empfangsgeräten zu kommunizieren und einen jeweiligen Abstand zu berechnen. Beim Einsatz von drei Sende-Empfangsgeräten mit bekannter räumlicher Position kann die räumliche Position eines vierten Sende-Empfangsgeräts bestimmt werden.
Bei einer Ausführungsform enthält ein Messanfrage- oder Messantwort-Datenpaket eine Identifikationsnummer des entsprechenden Sende-Empfangsgeräts. Diese Identifikationsnummer hilft dem das Messantwort-Datenpaket empfangenden Sende-Empfangsgerät bei der Zuordnung zu einem Sende-Empfangsgerät mit bekannter Position.
In einem Ausführungsbeispiel enthält ein Messanfrage- oder Messantwort-Datenpaket eine Netzwerkadresse oder eine Netzwerkkartenadresse des jeweiligen Sende-Empfangsgeräts.
Bei einem Ausführungsbeispiel des Sende-Empfangsgeräts ist
die Sendeeinheit ausgebildet,

– der Abstandsberechnungseinheit den vom Zeitgeber zugeleiteten momentanen ersten Sende-Zeitwert T₁ zum Zeitpunkt des Aussendens des Sendesignals des Messanfrage-Datenpakets zuzuleiten, und

– den von der Sendeeinheit erhaltenen ersten Sende-Zeitwert T₁ zu speichern, bis das Abstandsbestimmung durchgeführt wurde.

Der Vorteil dieses Ausführungsbeispiels ist, dass dem Sende-Empfangsgerät der erste Sende-Zeitwert direkt vorliegt, also nicht mit dem Messantwort-Datenpaket empfangen werden muss. Dies ist sinnvoll, weil beim versenden und wieder Empfangen der Information des ersten Sende-Zeitwerts keine Information zum ersten Sende-Zeitwert hinzukommt. Dann kann diese Information in den Datenpaketen eingespart werden.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des Sende-Empfangsgeräts sind der Zeitgeber, die Sendeeinheit und die Empfangseinheit ausgebildet, das Erfassen der Sende- und Empfangs-Zeitwerte und das Extrahieren der Sende- und Empfangs-Zeitwerte auf der physikalischen Ebene nach dem OSI-Referenzmodell durchzuführen.
Der Vorteil dieses Ausführungsbeispiels ist, dass das Erfassen der Zeitwerte schneller geschehen kann, als wenn das Erfassen der Zeitwerte auf einer höheren Protokollebene durchgeführt würde. Des Weiteren ist eine Zeitauflösung der physikalischen Ebene höher als die Zeitauflösung einer höheren Protokollebene wie z. B. der MAC-Ebene, engl. Medium Access Control Layer, eines IEEE 802.11 Standards. Dadurch können die Zeitwerte mit einer höheren Zeitauflösung erfasst werden, was die Genauigkeit der Entfernungsmessung durch einfache Maßnahmen ohne Verletzung oder die Notwendigkeit einer Änderung des Standard-Protokolls erhöht.
Die physikalische Ebene wird oft mit PHY bezeichnet und wird anhand des IEEE 802.11a Standards kurz erläutert. Zur physikalischen Ebene zählt z. B. die Signalkodierung, Multiplexen und Modulation. Bei IEEE 802.11a Sende-Empfangsgeräten wird OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) verwendet. Die PHY Layer Convergence Procedure (PLCP) transformiert weiterhin jeden 802.11 Frame, den ein Sende-Empfangsgerät versendet, in eine PLCP Protocol Data Unit (PPDU). Die PPDU enthält verschiedene Informationsfelder, beispielsweise: PLCP Präambel, Rate, PDSU etc. Die Arbeitsweise der physikalischen Ebene ist dem Fachmann an sich bekannt. Zumeist sind die Komponenten der physikalischen Ebene in Hardware implementiert. Dadurch resultiert die höhere Geschwindigkeit der Prozesse auf der physikalischen Ebene.
Die Sende- und Empfangseinheit der Sende-Empfangsgeräte entfernt normalerweise die Felder der physikalischen Ebene. In einem Ausführungsbeispiel gibt die physikalische Ebene die Inhalte der Felder, die die Zeitstempel enthalten, also ersten und zweiten Sende-Zeitpunkt etc. an höhere Ebenen weiter, wo sie weiterverarbeitet werden können. Eine solche höhere Ebene kann z. B. die Anwendungsebene sein.
Bei einer Ausführungsform des Sende-Empfangsgeräts liegt eine Periodendauer eines Zeit-Takts des Zeitgebers zwischen 1 und 100 ns.
Die Periodendauer des Zeit-Takts des Zeitgebers bedingt die Zeitauflösung des Zeitgebers. Je niedriger die Periodendauer, umso höher die Zeitauflösung und damit größer die Genauigkeit der Zeiterfassung mit dem Zeitgeber.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel des Sende-Empfangsgeräts liegt die Periodendauer des Zeit-Takts des Zeitgebers zwischen 12.5 und 50 ns. Dies sind typische Werte für IEEE 802.11a Geräte.
In einem Ausführungsbeispiel werden für die Messanfrage- oder Messantwort-Datenpakete spezielle Datenpaket-Typen verwendet (z. B. Control- oder Management-Frametypen im Sinne von IEEE 802.11).
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des Sende-Empfangsgeräts ist die Abstandsbestimmungseinheit ausgebildet, eine Abweichung eines Zeitwerts von einem tatsächlichen Zeitwert des physikalischen Empfangs eines Messanfrage- oder Messantwort-Datenpakets und dem Erfassen des Empfangs-Zeitwerts oder eine Abweichung von einem tatsächlichen Zeitwert des physikalischen Sendens eines Messanfrage- oder Messantwort-Datenpakets und dem Erfassen des Sende-Zeitwerts dadurch auszugleichen, dass ein der Verzögerung entsprechender vorbestimmter Zeitwert zur Signalrundlaufzeit 2T addiert oder von ihr abgezogen wird, oder die Signallaufzeit wird um bekannte oder durch Kalibrierung ermittelte, Verzögerungen bei der Datenverarbeitung in der Sende- und/oder Empfangseinheit korrigiert.
Der technische Effekt dieses Ausführungsbeispiels ist, dass eine unerwünschte Abweichung der erfassten Zeit-Werte von den physikalischen Zeitpunkten gemessen werden kann und nachträglich die Abweichung aus dem Ergebnis, der Signalrundlaufzeit, herausgerechnet wird. Dieser Prozess kann auch als kalibrie ren bezeichnet werden. Dies kann so geschehen, dass die Abweichung gemessen wird und ein entsprechender Zeitwert in die Signalrundlaufzeit eingerechnet wird. Bei einer Hardware-Implementierung wird dieser Zeit-Wert konstant sein.
Eine weitere Erhöhung der Genauigkeit der Signalrundlaufzeitmessung kann erreicht werden, indem mehrere Messungen durchgeführt werden und die Ergebnisse gemittelt werden. Dadurch können Diskretisierungsfehler und stochastische Abweichungen ausgeglichen werden.
Deshalb ist das Sende-Empfangsgerät bei einem Ausführungsbeispiel ausgebildet, die Laufzeitmessung mehrmals durchzuführen, und die ermittelten Signalrundlaufzeiten zu mitteln.
Ein Frequenzfehler der Zeitgeber der beteiligten Sende-Empfangsgeräte kann dadurch ausgeglichen werden, dass zwei Messungen durchgeführt werden. Einmal wird die Messung vom einen Sende-Empfangsgerät initiiert und einmal vom anderen Sende-Empfangsgerät. Die Ergebnisse werden dann wieder gemittelt.
Deshalb ist in einem Ausführungsbeispiel das Sende-Empfangsgerät ausgebildet, ein zweites Messantwort-Datenpaket zu erzeugen und dem Messantwort-Datenpaket einen Zeitstempel hinzuzufügen, der die Signallaufzeit einer ersten Zeitmessung anzeigt, und ausgebildet, ein zweites Messantwort-Datenpaket zu empfangen und die Signallaufzeit der ersten Messung zu extrahieren und die Abstandsbestimmungseinheit ausgebildet die Signallaufzeit der ersten Messung mit der Signallaufzeit einer zweiten Messung zu mitteln.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Sende-Empfangsgeräts arbeiten sowohl die Sendeeinheit als auch die Empfangseinheit mit einer Funktechnologie. Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel des Sende-Empfangsgeräts arbeiten sowohl die Sendeeinheit als auch die Empfangseinheit mit einer Funktechnologie, die eine WLAN-Technologie ist und nach einem IEEE 802.11 Standard oder einem Nachfolger dieses Standards arbeitet.
Bisher konnten nur solche Signalrundlaufzeitmessungen bei WLAN-Sende-Empfangsgeräten durchgeführt werden, bei denen die Verarbeitungszeit auf Seiten des Empfängers eines Messanfrage-Pakets a priori bekannt war. Diese Beschränkung ist bei diesem Ausführungsbeispiel aufgehoben, weil die Signalrundlaufzeitmessung durch Zeitdifferenzbildung von der Verarbeitungszeit eines jeweiligen Sende-Empfangsgeräts unabhängig ist. Wie oben beschrieben können die Datenpakete spezielle Frametypen, die für die Signalrundlaufzeitmessungen spezialisiert sind, verwendet werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Sende-Empfangsgerät ausgebildet, dem jeweiligen Zeitstempel eine verwendete Zeiteinheit für den Empfangs- und Sende-Zeitwert des Zeitgebers des Sende-Empfangsgeräts hinzuzufügen.
Die Zeiteinheit ist die physikalische Einheit, in der die Zeit-Werte angegeben werden. Beispiele sind Nanosekunden, Mikrosekunden, etc. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass dem Sende-Empfangsgerät nicht a priori bekannt sein muss, in welcher Zeiteinheit das externe zweite Sende-Empfangsgerät die Zeit-Werte angibt.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Sende-Empfangsgerät ausgebildet, die Entfernung zu bestimmen, indem die halbierte Signalrundlaufzeit durch die Signalausbreitungsgeschwindigkeit (c, die Lichtgeschwindigkeit im Medium, das das Sende-Empfangsgerät und das externe Sende-Empfangsgerät umgibt.) geteilt wird.
Die angegebenen Ausführungsbeispiele können, wenn sie dem Kontext nach keine Alternativen zueinander bilden, auch miteinander kombiniert werden.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin nach einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Entfernungsbestimmung mit zwei Sende-Empfangsgeräten gelöst,
mit den Schritten
in einem ersten Sende-Empfangsgerät:

1) Erzeugen eines Messanfrage-Datenpakets,
2) Erfassen eines von einem Zeitgeber zugeleiteten momentanen ersten Sende-Zeitwerts T₁ zum Zeitpunkt des Aussendens des Sendesignals des Messanfrage-Datenpakets
3) Senden des Messanfrage-Datenpakets an ein zweites Sende-Empfangsgerät,

4) Empfangen des Messanfrage-Datenpakets vom ersten Sende-Empfangsgerät her,
5) Erfassen eines ersten Empfangs-Zeitwerts T₂, der einen ersten Empfangs-Zeitwert T₂ zum Zeitpunkt des Empfangs des erhaltenen Messanfrage-Datenpakets anzeigt,
6) Erzeugen eines Messantwort-Datenpakets,
7) Erfassen eines zweiten Sende-Zeitwerts T₃, der den vom Zeitgeber zugeleiteten zweiten Sende-Zeitwert T₃ zum Zeitpunkt des Aussendens des Messantwort-Datenpakets anzeigt,
8) Hinzufügen entweder eines Anfrageempfangs-Zeitstempels, der den ersten Empfangs-Zeitwert T₂ anzeigt, und eines Antwortsende-Zeitstempels, der den zweiten Sende-Zeitwert T₃ anzeigt, oder eines Differenz-Zeitstempels, der eine Differenz aus zweitem Sende-Zeitwert T₃ und erstem Empfangs-Zeitwert T₂ anzeigt, an einer vorbestimmten Position eines Sendesignals des Messantwort-Datenpakets,
9) Senden des Messantwort-Datenpakets an das erste Sende-Empfangsgerät,

10) Empfangen des Messantwort-Datenpakets,
11) Erfassen eines zweiten Empfangs-Zeitwerts T₄, der den vom Zeitgeber zugeleiteten zweiten Empfangs-Zeitwert T₄ zum Zeitpunkt des Empfangens des Messantwort-Datenpakets anzeigt, oder der Differenz aus zweiten Empfangs-Zeitwert T₄ und erstem Sende-Zeitwert T₁
12) Extrahieren des ersten Empfangs-Zeitwerts T₂ und des zweiten Sende-Zeitwerts T₃ oder der Differenz aus dem Messantwort-Datenpaket,
13) Berechnen einer Signalrundlaufzeit 2T aus einer Differenz T₄–T₁ aus dem zweiten Empfangs-Zeitwert T₄ und dem ersten Sende-Zeitwert T₁ abzüglich einer Differenz T₃–T₂ aus zweitem Sende-Zeitwert T₃ und erstem Empfangs-Zeitwert T₂,
14) Berechnen einer Entfernung zwischen erstem und zweiten Sende-Empfangsgerät durch Teilen der halbierten Signalrundlaufzeit 2T durch eine Signalausbreitungsgeschwindigkeit.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Vorteilen und technischen Effekten des Sende-Empfangsgeräts nach dem ersten Aspekt der Erfindung.
Bei einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Entfernungsbestimmung enthält das Verfahren die zusätzlichen Schritte:
im ersten Sende-Empfangsgerät:

1a) Hinzufügen eines Anfragesende-Zeitstempels, der den vom Zeitgeber erfassten momentanen ersten Sende-Zeitwert T₁ zum Zeitpunkt des Aussendens des Sendesignals des Messanfrage-Datenpakets anzeigt, an einer vorbestimmten Position in einem Sendesignal des Messanfrage-Datenpakets,

5a) Extrahieren des im Anfragesende-Zeitstempel des Messanfrage-Datenpakets enthaltenen ersten Sende-Zeitwerts,
6a) Hinzufügen des ersten Zeitstempels, der den vom Zeitgeber zugeleiteten ersten Sende-Zeitwert T₁ zum Zeitpunkt des Aussendens des Sendesignals des Messanfrage-Datenpakets anzeigt, an einer vorbestimmten Position in einem Sendesignal des Messantwort-Datenpakets,

10a) Extrahieren des ersten Sende-Zeitwerts aus dem Messantwort-Datenpaket.

Die Schritte, welche mit „Nummer" a) nummeriert sind verstehen sich immer nach dem Schritt „Nummer" und vor dem nächsten folgenden Schritt.
Die technischen Effekte der Ausführungsbeispiele des Verfahrens ergeben sich entsprechend den Ausführungsbeispielen des Sende-Empfangsgeräts, wie oben beschrieben.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel enthält das Verfahren zur Entfernungsbestimmung die Schritte:
mit dem ersten Sende-Empfangsgerät:

2a) Speichern des ersten Sende-Zeitwerts bis die Abstandsbestimmung durchgeführt wurde.

Bei einer Ausführungsform des Verfahrens zur Entfernungsbestimmung wird das Erfassen der Sende- und Empfangs-Zeitwerte und das Extrahieren der Sende- und Empfangs-Zeitwerte auf der physikalischen Ebene nach dem OSI-Referenzmodell durchgeführt.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Entfernungsbestimmung liegt eine Taktperiode eines Zeittakts des Zeitgebers zwischen 1 ns und 100 ns und das Erfassen der Sende- und Empfangs-Zeitwerte geschieht auf 1 ns bis 100 ns genau.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Entfernungsbestimmung liegt eine Taktperiode eines Zeittakts des Zeitgebers zwi schen 12.5 ns und 50 ns, und das Erfassen der Sende- und Empfangs-Zeitwerte geschieht auf 12.5 ns bis 50 ns genau.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens zur Entfernungsbestimmung werden für die Messanfrage- oder Messantwort-Datenpakete spezielle Datenpaket-Typen verwendet (z. B. Control- oder Management-Frametypen im Sinne von IEEE 802.11).
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Entfernungsbestimmung wird eine Abweichung des Empfangs-Zeitwerts zwischen physikalischem Empfang eines Messanfrage- oder Messantwort-Datenpakets und dem Erfassen des Empfangs-Zeitwerts und zwischen dem physikalischen Senden eines Messanfrage- oder Messantwort-Datenpakets und dem Erfassen des Sende-Zeitwerts dadurch ausgeglichen, dass ein der Verzögerung entsprechender vorbestimmter Zeitwert zur Signalrundlaufzeit 2T addiert oder abgezogen wird.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Entfernungsbestimmung geschieht das Senden- und Empfangen mit einer Funktechnologie.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Entfernungsbestimmung geschieht das Senden- und das Empfangen mit einer Funktechnologie, die eine WLAN-Technologie ist und nach einem IEEE 802.11 Standard oder einem Nachfolger dieses Standards arbeitet.
Bei einem Ausführungsbeispiel enthält das Verfahren zur Entfernungsbestimmung die zusätzlichen Schritte:

9a) Hinzufügen einer Zeiteinheit des Zeitgebers des zweiten Sende-Empfangsgeräts zum Messantwort-Datenpaket.
12a) Extrahieren der Zeiteinheit der Zeitstempel der zweiten Sende-Empfangseinheit aus dem Messantwort-Datenpaket.

Bei einem Ausführungsbeispiel wird die Entfernung bestimmt, indem die halbierte Signalrundlaufzeit durch die Signalausbreitungsgeschwindigkeit (in der Funk technologie also c, die Lichtgeschwindigkeit im Medium, das das Sende-Empfangsgerät und das externe Sende-Empfangsgerät umgibt) geteilt wird.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Betreiben eines Sende-Empfangsgeräts im Rahmen der Durchführung einer Entfernungsbestimmung zu einem externen zweiten Sende-Empfangsgerät gelöst, mit den Schritten

1) Empfangen eines Messanfrage-Datenpakets von einem zweiten Sende-Empfangsgerät her,
2) Erfassen eines ersten Empfangs-Zeitwerts T₂, der einen ersten Empfangs-Zeitwert T₂ zum Zeitpunkt des Empfangs des erhaltenen Messanfrage-Datenpakets anzeigt,
3) Erzeugen eines Messantwort-Datenpakets,
4) Erfassen eines zweiten Sende-Zeitwerts T₃, der den vom Zeitgeber zugeleiteten zweiten Sende-Zeitwert T₃ zum Zeitpunkt des Aussendens des Messantwort-Datenpakets anzeigt,
5) Hinzufügen entweder eines Zeitstempels, der den ersten Empfangs-Zeitwert T₂ anzeigt, und eines Zeitstempels, der den zweiten Sende-Zeitwert T₃ anzeigt, oder eines Zeitstempels, der eine Differenz aus zweitem Sende-Zeitwert T₃ und erstem Empfangs-Zeitwert T₂ anzeigt, an einer vorbestimmten Position eines Sendesignals des Messantwort-Datenpakets,
6) Senden des Messantwort-Datenpakets an das zweite Sende-Empfangsgerät.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel des dritten Aspekts der Erfindung sind bei dem Verfahren zur Entfernungsbestimmung sowohl das Messanfrage-Datenpaket als auch das Messantwort-Datenpaket WLAN-Datenpakete.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird die technische Aufgabe der Erfindung durch eine Entfernungsbestimmungsanordnung mit zwei Sende- Empfangsgeräten nach einem ersten Aspekt der Erfindung oder eines Ausführungsbeispiels des ersten Aspekts der Erfindung gelöst.
Bei einer Ausführungsform der Entfernungsbestimmungsanordnung implementieren die Sende-Empfangsgeräte das Verfahren gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung.
Es folgt eine kurze Beschreibung der Figuren.
1 zeigt ein zeitliches Ablaufdiagramm mit zwei Sende-Empfangsgeräten gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2 zeigt schematisch einen Aufbau eines Sende-Empfangsgeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Es folgt eine detaillierte Beschreibung der Figuren.
1 zeigt ein zeitliches Ablaufdiagramm 100 einer Ausführungsform der Erfindung. Es ist eine Zeitachse 102 dargestellt und die Sende-Empfangsgeräte 104 und 106 zu verschiedenen Zeitpunkten T_1-4. Das erste Sende-Empfangsgerät 104 sendet ein Messanfrage-Datenpaket 108 an das zweite Sende-Empfangsgerät 106.
Das erste Sende-Empfangsgerät fügt dem Messanfrage-Datenpaket eine zeitliche Information hinzu, die mit Zeitstempel bezeichnet wird. Dieser Zeitstempel enthält eine zeitliche Information über den Zeitpunkt, an dem das erste Sende-Empfangsgerät das Messanfrage-Datenpaket 108 ausgesendet hat, der mit erster Sende-Zeitwert T₁ bezeichnet wird. Dann benötigt das Sendesignal des Messanfrage-Datenpakets 108 eine Signallaufzeit 114 vom ersten zum zweiten Sende-Empfangsgerät. Das zweite Sende-Empfangsgerät 106 empfängt das Messanfrage-Datenpaket 108 und verarbeitet es.
Das zweite Sende-Empfangsgerät erfasst einen Empfangs-Zeitwert T₂ zum Zeitpunkt des Empfangs des Messanfrage-Datenpakets 108. Die Verarbeitung des Messanfrage-Datenpakets durch das zweite Sende-Empfangsgerät 106 dauert eine Verarbeitungszeit 116. Das zweite Sende-Empfangsgerät 106 er zeugt daraufhin ein Messantwort-Datenpaket 110 und fügt ihm den ersten Zeitstempel und einen zweiten Zeitstempel mit der Information des ersten Empfangszeitwerts T₁ hinzu. Weiterhin erfasst das zweite Sende-Empfangsgerät 106 den Zeitpunkt des Aussendens des Messantwort-Datenpakets 110 als zweiten Sende-Zeitwert T₃ und fügt diese zeitliche Information dem Messantwort-Datenpaket als dritten Zeitstempel hinzu.
Das erste Sende-Empfangsgerät empfängt das Messantwort-Datenpaket 110 nach einer Signallaufzeit 118 und extrahiert den ersten, zweiten und dritten Zeitstempel aus dem Messantwort-Datenpaket. Das erste Sende-Empfangsgerät erfasst einen Empfangszeitpunkt des Messantwort-Datenpakets in Form eines zweiten Empfangs-Zeitwerts T₄. Das erste Sende-Empfangsgerät berechnet daraufhin eine Signalrundlaufzeit. Die Gesamt-Signallaufzeit 112 wird dabei um die Verarbeitungszeit 116 des zweiten Sende-Empfangsgeräts korrigiert. Damit erhält man die Signalrundlaufzeit 114 plus 118. Die Hälfte der Signalrundlaufzeit ergibt die einfache Signallaufzeit 114, 118. Daraus lässt sich mit der Signalausbreitungsgeschwindigkeit die Entfernung zwischen erstem und zweitem Sende-Empfangsgerät berechnen.
Der Vorteil des Verfahrens ist, dass die Verarbeitungszeit 116 variabel sein kann, weil die Verarbeitungszeit 116 durch den ersten Empfangs-Zeitwert und den zweiten Sende-Zeitwert erfasst wird.
Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist, dass die Zeitgeber, welche in den Sende-Empfangsgeräten zur Zeiterfassung genutzt werden nicht synchron sein müssen, weil durch die Differenzbildung ein Gangunterschied zwischen dem Zeitgeber des ersten Sende-Empfangsgeräts und dem Zeitgeber des zweiten Sende-Empfangsgeräts nicht auf die Zeitmessung auswirkt. Dies rührt daher, dass die Zeitdifferenz des zweiten Sende-Empfangsgeräts also die Verarbeitungszeit nur mit dem Zeitgeber des zweiten Sende-Empfangsgeräts 106 gemessen wird und die Zeitdifferenz des ersten Sende-Empfangsgeräts also die Gesamt-Signallaufzeit 112 nur mit dem Zeitgeber des ersten Sende-Empfangsgeräts 104 gemessen wird.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung überträgt das zweite Sende-Empfangsgerät nur einen Zeitdifferenz-Wert 116 und nicht den ersten Empfangs-Zeitwert T₂ und den zweiten Sende-Zeitwert T₃. Damit wird die notwendige Datenübertragungsmenge zur Bestimmung der Signalrundlaufzeit reduziert. Dadurch verkleinert sich der Signal-Overhead.
2 zeigt schematisch einen Aufbau des Sende-Empfangsgeräts gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit einem Zeitgeber 206, der ausgebildet ist, einem Zeitpunkt des Aussendens oder Empfangens eines jeweiligen Datenpakets einen jeweiligen Sende-Zeitwert oder Empfangs-Zeitwert in einem Zeit-Bezugssystem des Sende-Empfangsgeräts zuzuordnen, einer Sendeeinheit 202, die mit dem Zeitgeber verbunden ist, einer Antenne 210, die mit der Sendeeinheit 202 verbunden ist. Weiterhin enthält das Sende-Empfangsgerät eine Empfangseinheit 204, die mit dem Zeitgeber, der Antenne 210 und der Sendeeinheit 202 verbunden ist, und eine Abstandsbestimmungseinheit 208, die mit der Sendeeinheit 202, dem Zeitgeber 206 und der Empfangseinheit 204 verbunden ist. Bei einer Ausführungsform ist für den Empfangszweig eine zweite nicht dargestellte Antenne vorgesehen, die mit der Empfangseinheit verbunden ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 2006/0183488 [0006]

Claims

Sende-Empfangsgerät mit – einem Zeitgeber, der ausgebildet ist, einem Zeitpunkt des Aussendens oder Empfangens eines jeweiligen Datenpakets einen jeweiligen Sende-Zeitwert oder Empfangs-Zeitwert in einem Zeit-Bezugssystem des Sende-Empfangsgeräts zuzuordnen; – einer Sendeeinheit, die mit dem Zeitgeber verbunden ist, – einer Empfangseinheit, die mit dem Zeitgeber und der Sendeeinheit verbunden ist, und – einer Abstandsbestimmungseinheit, die mit der Sendeeinheit und der Empfangseinheit verbunden ist, wobei die Sendeeinheit ausgebildet ist, – ein Messanfrage-Datenpaket zu erzeugen, an ein externes zweites Sende-Empfangsgerät zu senden und einen vom Zeitgeber zugeleiteten momentanen ersten Sende-Zeitwert T₁, der den Zeitpunkt des Sendens anzeigt, zu erfassen, – nach Ende einer Verarbeitungszeit eines Messanfrage-Datenpakets, das von einem externen zweiten Sende-Empfangsgerät empfangen wurde, ein Messantwort-Datenpaket zu erzeugen, an das externe zweite Sende-Empfangsgerät zu senden, und einem Sendesignal des Messantwort-Datenpakets an einer vorbestimmten Position entweder einen Anfrageempfangs-Zeitstempel, der einen ersten Empfangs-Zeitwert T₂ zum Zeitpunkt des Empfangs des erhaltenen Messanfrage-Datenpakets anzeigt, und einen Antwortsende-Zeitstempel hinzuzufügen, der einen vom Zeitgeber zugeleiteten zweiten Sende-Zeitwert T₃ zum Zeitpunkt des Aussendens des Sendesignals des Messantwort-Datenpakets anzeigt, – oder alternativ einen Differenz-Zeitstempel, der eine Differenz T₃–T₂ des zweiten Sende-Zeitwerts T₃ und des ersten Empfangs-Zeitwerts T₂ anzeigt, hinzuzufügen, wobei die Empfangseinheit ausgebildet ist, – ein Messanfrage-Datenpaket von einem externen zweiten Sende-Empfangsgerät her zu empfangen, – einen ersten Empfangs-Zeitwert T₂, der den Empfangszeitpunkt des Messanfrage-Datenpakets anzeigt, vom Zeitgeber zu erfassen und der Sendeeinheit zuzuleiten, – ein Messantwort-Datenpaket zu empfangen, – einen dem Empfangszeitpunkt des Messantwort-Datenpakets zugeordneten zweiten Empfangs-Zeitwert T₄ vom Zeitgeber zum Empfangszeitpunkt zu erfassen, – aus dem Messantwort-Datenpaket entweder den ersten Empfangs-Zeitwert T₂ und den zweiten Sende-Zeitwert T₃ oder die Differenz T₃–T₂ des zweiten Sende-Zeitwerts T₃ und des ersten Empfangs-Zeitwert T₂ zu extrahieren und – mitsamt dem zweiten Empfangs-Zeitwert T₄ der Abstandsbestimmungseinheit zuzuleiten, und wobei die Abstandsbestimmungseinheit ausgebildet ist, – aus der Differenz T₄–T₁ des zweiten Empfangs-Zeitwerts T₄ und des ersten Sende-Zeitwerts T₁ abzüglich der Differenz T₃–T₂ des zweiten Sende-Zeitwerts T₃ und des ersten Empfangs-Zeitwerts T₂ eine Signalrundlaufzeit 2T zu bestimmen und – aus der Signalrundlaufzeit 2T und einer Signalausbreitungsgeschwindigkeit einen Abstand D zwischen dem Sende-Empfangsgerät und dem externen Sende-Empfangsgerät zu bestimmen.
Sende-Empfangsgerät nach Anspruch 1, bei dem die Sendeeinheit ausgebildet ist, – einem Sendesignal des Messanfrage-Datenpakets an einer vorbestimmten Position innerhalb des Messanfrage-Datenpakets einen Anfragesende-Zeitstempel hinzuzufügen, der einen vom Zeitgeber zugeleiteten momentanen ersten Sende-Zeitwert T₁ zum Zeitpunkt des Aussendens des Sendesignals des Messanfrage-Datenpakets anzeigt, und – dem Sendesignal des Messantwort-Datenpakets an einer vorbestimmten Position einen Zeitstempel hinzuzufügen, der den von der Empfangseinheit zugeleiteten ersten Sende-Zeitwert T₁ anzeigt; bei dem die Empfangseinheit ausgebildet ist, – einen im Anfragesende-Zeitstempel des Messanfrage-Datenpakets enthaltenen ersten Sende-Zeitwert T₁ zu extrahieren, – der Sendeeinheit den ersten Sende-Zeitwert T₁ zuzuleiten, und – den im Zeitstempel des Messantwort-Datenpakets enthaltenen ersten Sende-Zeitwert T₁ zu extrahieren und der Abstandsbestimmungseinheit zuzuleiten.
Sende-Empfangsgerät nach Anspruch 1, bei dem die Sendeeinheit ausgebildet ist, – der Abstandsberechnungseinheit den vom Zeitgeber zugeleiteten momentanen ersten Sende-Zeitwert T₁ zum Zeitpunkt des Aussendens des Sendesignals des Messanfrage-Datenpakets zuzuleiten, und die Abstandsbestimmungseinheit ausgebildet ist, – den von der Sendeeinheit erhaltenen ersten Sende-Zeitwert T₁ zu speichern, bis die Abstandsbestimmung durchgeführt wurde.
Sende-Empfangsgerät nach Anspruch 1, bei dem der Zeitgeber, die Sendeeinheit und die Empfangseinheit ausgebildet sind, das Erfassen der Sende- und Empfangs-Zeitwerte und das Extrahieren der Sende- und Empfangs-Zeitwerte auf der physikalischen Ebene nach dem OSI-Referenzmodell durchzuführen.
Sende-Empfangsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem eine Periodendauer eines Zeit-Takts des Zeitgebers zwischen 1 und 100 ns liegt.
Sende-Empfangsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem eine Periodendauer eines Zeit-Takts des Zeitgebers zwischen 25 und 50 ns liegt.
Sende-Empfangsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, das ausgebildet ist, für die Messanfrage- oder Messantwort-Datenpakete spezielle Datenpaket-Typen zu verwenden (z. B. Control- oder Management-Frametypen im Sinne von IEEE 802.11).
Sende-Empfangsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Abstandsbestimmungseinheit ausgebildet ist, eine Abweichung zwischen einem tatsächlichen Zeitwert des physikalischen Empfangs eines Messanfrage- oder Messantwort-Datenpakets und dem Erfassen des Empfangs-Zeitwerts oder eine Abweichung zwischen einem tatsächlichen Zeitwert des physikalischen Sendens eines Messanfrage- oder Messantwort-Datenpakets und dem Erfassen des Sende-Zeitwerts auszugleichen, indem eine jeweilige vorbestimmte Verzögerungszeitspanne zur Signalrundlaufzeit 2T addiert oder von ihr abgezogen wird, oder die Signallaufzeit um bekannte oder durch Kalibrierung ermittelte, Verzögerungen bei der Datenverarbeitung in der Sende- und/oder Empfangseinheit zu korrigieren.
Sende-Empfangsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem sowohl die Sendeeinheit als auch die Empfangseinheit mit einer Funktechnologie arbeiten.
Sende-Empfangsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem sowohl die Sendeeinheit als auch die Empfangseinheit mit einer Funktechnologie arbeiten, die eine WLAN-Technologie ist.
Sende-Empfangsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, das ausgebildet ist, dem jeweiligen Zeitstempel eine verwendete Zeiteinheit für den Empfangs- und Sende-Zeitwert des Zeitgebers des Sende-Empfangsgeräts hinzuzufügen.
Verfahren zur Entfernungsbestimmung zwischen zwei Sende-Empfangsgeräten mit den Schritten in einem ersten Sende-Empfangsgerät: 1) Erzeugen eines Messanfrage-Datenpakets, 2) Erfassen eines von einem Zeitgeber zugeleiteten momentanen ersten Sende-Zeitwerts T₁ zum Zeitpunkt des Aussendens des Sendesignals des Messanfrage-Datenpakets 3) Senden des Messanfrage-Datenpakets an ein zweites Sende-Empfangsgerät, und im zweiten Sende-Empfangsgerät: 4) Empfangen des Messanfrage-Datenpakets vom ersten Sende-Empfangsgerät her, 5) Erfassen eines ersten Empfangs-Zeitwerts T₂, der einen ersten Empfangs-Zeitwert T₂ zum Zeitpunkt des Empfangs des erhaltenen Messanfrage-Datenpakets anzeigt, 6) Erzeugen eines Messantwort-Datenpakets, 7) Erfassen eines zweiten Sende-Zeitwerts T₃, der den vom Zeitgeber zugeleiteten zweiten Sende-Zeitwert T₃ zum Zeitpunkt des Aussendens des Messantwort-Datenpakets anzeigt, 8) Hinzufügen entweder eines Anfrageempfangs-Zeitstempels, der den ersten Empfangs-Zeitwert T₂ anzeigt, und eines Antwortsende-Zeitstempels, der den zweiten Sende-Zeitwert T₃ anzeigt, oder eines Differenz-Zeitstempels, der eine Differenz aus zweitem Sende-Zeitwert T₃ und erstem Empfangs-Zeitwert T₂ anzeigt, an einer vorbestimmten Position eines Sendesignals des Messantwort-Datenpakets, 9) Senden des Messantwort-Datenpakets an das erste Sende-Empfangsgerät, im ersten Sende-Empfangsgerät: 10) Empfangen des Messantwort-Datenpakets, 11) Erfassen eines vom Zeitgeber zugeleiteten momentanen zweiten Empfangs-Zeitwerts T₄ zum Zeitpunkt des Empfangs des Messantwort-Datenpakets, 12) Extrahieren des ersten Empfangs-Zeitwerts T₂ und des zweiten Sende-Zeitwerts T₃ oder der Differenz aus dem Messantwort-Datenpaket, 13) Berechnen einer Signalrundlaufzeit 2T aus einer Differenz T₄–T₁ aus dem zweiten Empfangs-Zeitwert T₄ und dem ersten Sende-Zeitwert T₁ abzüglich einer Differenz T₃–T₂ aus zweitem Sende-Zeitwert T3 und erstem Empfangs-Zeitwert T₂, 14) Berechnen einer Entfernung zwischen erstem und zweiten Sende-Empfangsgerät durch Teilen der halbierten Signalrundlaufzeit 2T durch eine Signalausbreitungsgeschwindigkeit.
Verfahren zur Entfernungsbestimmung nach Anspruch 12, mit den zusätzlichen Schritten: im ersten Sende-Empfangsgerät: 1a) Hinzufügen eines Anfragesende-Zeitstempels, der den vom Zeitgeber erfassten momentanen ersten Sende-Zeitwert T₁ zum Zeitpunkt des Aussendens des Sendesignals des Messanfrage-Datenpakets anzeigt, an einer vorbestimmten Position in einem Sendesignal des Messanfrage-Datenpakets, im zweiten Sende-Empfangsgerät: 5a) Extrahieren des im Anfragesende-Zeitstempel des Messanfrage-Datenpakets enthaltenen ersten Sende-Zeitwerts, 6a) Hinzufügen des ersten Zeitstempels, der den vom Zeitgeber zugeleiteten ersten Sende-Zeitwert T₁ zum Zeitpunkt des Aussendens des Sendesignals des Messanfrage-Datenpakets anzeigt, an einer vorbestimmten Position in einem Sendesignal des Messantwort-Datenpakets, im ersten Sende-Empfangsgerät: 10a) Extrahieren des ersten Sende-Zeitwerts aus dem Messantwort-Datenpaket.
Verfahren zur Entfernungsbestimmung nach Anspruch 12, mit dem vom ersten Sende-Empfangsgerät durchgeführten Schritt 2a) Speichern des ersten Sende-Zeitwerts, bis die Abstandsbestimmung durchgeführt wurde.
Verfahren zur Entfernungsbestimmung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Erfassen der Sende- und Empfangs-Zeitwerte und das Extrahieren der Sende- und Empfangs-Zeitwerte auf der physikalischen Ebene nach dem OSI-Referenzmodell durchgeführt wird.
Verfahren zur Entfernungsbestimmung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem eine Taktperiode eines Zeittakts des Zeitgebers zwischen 1 ns und 100 ns liegt und das Erfassen der Sende- und Empfangs-Zeitwerte auf 1 ns bis 100 ns genau geschieht.
Verfahren zur Entfernungsbestimmung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem bei dem eine Taktperiode eines Zeittakts des Zeitgebers zwischen 12.5 ns und 50 ns liegt und das Erfassen der Sende- und Empfangs-Zeitwerte auf 12.5 ns bis 50 ns genau geschieht.
Verfahren zur Entfernungsbestimmung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem für die Messanfrage- oder Messantwort-Datenpakete spezielle Datenpaket-Typen verwendet werden (z. B. Control- oder Management-Frametypen im Sinne von IEEE 802.11).
Verfahren zur Entfernungsbestimmung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem eine Abweichung des Empfangs-Zeitwerts zwischen physikalischem Empfang eines Messanfrage- oder Messantwort-Datenpakets und dem Erfassen des Empfangs-Zeitwerts und zwischen dem physikalischen Senden eines Messanfrage- oder Messantwort-Datenpakets und dem Erfassen des Sende-Zeitwerts dadurch ausgeglichen wird, indem eine jeweilige vorbestimmte Verzögerungszeitspanne zur Signalrundlaufzeit 2T addiert oder von ihr abgezogen wird.
Verfahren zur Entfernungsbestimmung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Senden- und Empfangen mit einer Funktechnologie geschieht.
Verfahren zur Entfernungsbestimmung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Senden- und das Empfangen mit einer Funktechnologie geschieht, die eine WLAN-Technologie ist.
Verfahren zur Entfernungsbestimmung nach einem der vorstehenden Ansprüche mit die zusätzlichen Schritte: 9a) Hinzufügen einer Zeiteinheit des Zeitgebers des zweiten Sende-Empfangsgeräts zum Messantwort-Datenpaket. 12a) Extrahieren der Zeiteinheit der Zeitstempel der zweiten Sende-Empfangseinheit aus dem Messantwort-Datenpaket,
Verfahren zum Betreiben eines Sende-Empfangsgeräts im Rahmen der Durchführung einer Entfernungsbestimmung zu einem externen zweiten Sende-Empfangsgerät, mit den Schritten 1) Empfangen eines Messanfrage-Datenpakets von einem zweiten Sende-Empfangsgerät her, 2) Erfassen eines ersten Empfangs-Zeitwerts T₂, der einen ersten Empfangs-Zeitwert T₂ zum Zeitpunkt des Empfangs des erhaltenen Messanfrage-Datenpakets anzeigt, 3) Erzeugen eines Messantwort-Datenpakets, 4) Erfassen eines zweiten Sende-Zeitwerts T₃, der den vom Zeitgeber zugeleiteten zweiten Sende-Zeitwert T₃ zum Zeitpunkt des Aussendens des Messantwort-Datenpakets anzeigt, 5) Hinzufügen entweder eines Zeitstempels, der den ersten Empfangs-Zeitwert T₂ anzeigt, und eines Zeitstempels, der den zweiten Sende-Zeitwert T₃ anzeigt, oder eines Zeitstempels, der eine Differenz aus zweitem Sende-Zeitwert T₃ und erstem Empfangs-Zeitwert T₂ anzeigt, an einer vorbestimmten Position eines Sendesignals des Messantwort-Datenpakets, 6) Senden des Messantwort-Datenpakets an das zweite Sende-Empfangsgerät.
Verfahren zur Entfernungsbestimmung nach Anspruch 23, wobei sowohl das Messanfrage-Datenpaket als auch das Messantwort-Datenpaket WLAN-Datenpakete sind.
Entfernungsbestimmungsanordnung mit zwei Sende-Empfangsgeräten nach einem der Ansprüche 1 bis 11.