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Die
Erfindung betrifft ein orthogonales Frequenzmultiplexverfahren für den Einsatz
in einem Funkkommunikationssystem, ein Koordinatorgerät und ein
Kommunikationsendgerät.
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Dem
Fachmann sind aus der Kommunikationstechnik, Netzwerktechnik und
Automatisierungstechnik eine Vielzahl von Verfahren bekannt, wann und
wie Kommunikationsendgeräte
Zugriff auf das Datenübertragungsmedium
erhalten. Der Zugriff wird in vielen Fällen von einem Koordinatorgerät den Kommunikationsendgeräten zugewiesen.
In der englischsprachigen Literatur heißt das Koordinatorgerät Master;
diese Bezeichnung ist dem deutschsprachigen Fachmann ebenfalls ein
Begriff. Ein Kommunikationsendgerät heißt in der englischen Literatur
Slave; auch diese Bezeichnung ist dem deutschsprachigen Fachmann
ebenfalls ein Begriff. Das Koordinatorgerät hat als einziger Teilnehmer
im Netzwerk das Recht, unaufgefordert auf das Datenübertragungsmedium
zuzugreifen. Die Kommunikationsendgeräte müssen auf die Zuweisung vom
Koordinatorgerät warten,
bevor sie auf das Datenübertragungsmedium zugreifen
dürfen.
Die aus der englischsprachigen Literatur auch als Master/Slave-Verfahren bekannte Lösung wird
auch in vielen Bussystemen der Automatisierungstechnik eingesetzt.
Die Bezeichnung Master/Slave-Verfahren ist dem deutschsprachigen Fachmann
ebenfalls ein Begriff.
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Seit
neuestem werden in der Automatisierungstechnik nicht nur „drahtgebundene" Bussysteme für die Datenkommunikation
zwischen dem Koordinatorgerät
und den Kommunikationsendgeräten eingesetzt,
sondern es werden auch drahtlose Netzwerke aufgebaut. Diese drahtlosen
Netzwerke sind auch dem deutschsprachigen Fachmann unter der Bezeichnung „Wireless
Sensor Actor Networks" bekannt.
Der Zugriff der einzelnen Kommunikations endgeräte auf die Funkressource wird
wiederum vom Koordinatorgerät
zugeteilt. Ein derartiges Funkkommunikationssystem FKS, umfassend
ein Koordinatorgerät
KG und zwei Kommunikationsendgeräte KEG1,
KEG2 ist beispielsweise in 1 dargestellt. Im
OSI-Schichtenmodell wird der Zugriff auf die Funkressource, die
sogenannte Medienzugriffssteuerung, in der zweiten Schicht, dem
deutschsprachigen Fachmann auch als Medium Access Control Layer
(MAC Layer) bekannt, durchgeführt.
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Ein
wichtiges Verfahren hinsichtlich des Zugriffs auf die Funkressource
wird dabei in der Standardspezifikation IEEE 802.11 beschrieben.
In einer Erweiterung der IEEE 802.11 nämlich der IEEE 802.11e wurde
eine unter dem Namen Hybridkoordinierungsfunktion „Hybrid
Coordination Function HCF" bekannte
Zugriffssteuerung auf die Funkressource eingeführt. Diese Steuerung ist unter
dem Namen HCF Controlled Channel Access HCCA bekannt. Eine Beschreibung
dieses Zugriffsverfahrens erfolgt mittels der 2.
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Bei
diesem Zugriffsverfahren auf die Funkressource ist die Zeit in aufeinanderfolgende Zeitrahmen
eingeteilt, von denen hier ein erster Zeitrahmen ZR dargestellt
sind. Der Zeitrahmen ZR wird dabei in eine sogenannte wettbewerbsfreie
Periode WFP und eine Wettbewerbsperiode WP unterteilt. In der englischsprachigen
Literatur sind diese Perioden auch als Contention Free Period CFP
bzw. Contention Period CP bekannt. Die englischsprachigen Begriffe
Contention Free Period CFP bzw. Contention Period CP sind dem deutschsprachigen
Fachmann ebenfalls klar. In der wettbewerbsfreien Periode WFP ist
jedem der teilnehmenden Kommunikationsendgeräte KEG1, KEG2 ein bestimmter
Zeitschlitz KEG1ZS, KEG2ZS ausschließlich zur Datenversendung an
das Koordinatorgerät
KG zugewiesen. In der Wettbewerbsperiode WP können alle teilnehmenden Kommunikationsendgeräte versuchen,
Daten an das Koordinatorgerät
KG zu versenden. Das dabei eingesetzte Zugriffsverfahren ist dem
Fachmann unter dem Namen Vielfachzugriff mit Trägerprüfung und Kollisionsvermeidung,
in der englischsprachigen Literatur auch als Carrier Sense Multiple
Access/Collision Avoidance (CSMA/CA) bezeichnet, bekannt.
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Am
Beginn des Zeitrahmens ZR wird von dem Koordinatorgerät KG in
dem Synchronisierungszeitschlitz eine Synchronisierungsmeldung an
alle an der Datenkommunikation teilnehmenden Kommunikationsendgeräte KEG1,
KEG2 gesendet. Diese Synchronisierungsmeldung umfasst Angaben, die sich
jeweils auf den Zeitrahmen ZR beziehen, in dem die Synchronisierungsmeldung
erfolgt. Diese Angaben sind beispielsweise die Zeitdauer der wettbewerbsfreien
Periode WFP, der Zeitpunkt an dem die an der wettbewerbsfreien Periode
WFP teilnehmenden Kommunikationsendgeräte KEG1, KEG2 jeweils mit der
Datenversendung an das Koordinatorgerät KG beginnen dürfen, den
Beginn und das Ende der Wettbewerbsperiode WP. Diese Kommunikationsendgeräte KEG1,
KEG2 und weitere nicht in der 2 dargestellte
Kommunikationsendgeräte
setzen infolge des Empfangs dieser Synchronisierungsmeldung einen
sogenannten Netzbelegungsvektor. Den Netzbelegungsvektor könnte man
als Zeitgeber auffassen. Beim Ablauf der gesetzten Zeit des Zeitgebers
beginnt das jeweilige Kommunikationsendgerät KEG1, KEG2 mit dem Datenversand
an das Koordinatorgerät
KG.
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Des
weiteren sendet das Koordinatorgerät KG den in der wettbewerbsfreien
Periode WFP aktiven Kommunikationsendgeräten KEG1, KEG2 innerhalb des
Koordinatorgerätsendezeitschlitzes
KGSZS eine Meldung, die Signalisierungsdaten und Nutzdaten für die Kommunikationsendgeräte KEG1,
KEG2 umfasst. Die Signalisierungsdaten umfassen Adressinformationen
der angesprochenen Kommunikationsendgeräte KEG1, KEG2. Die Kommunikationsendgeräte KEG1,
KEG2 extrahieren infolge der Adressierung durch das Koordinatorgerät KG die
für sie
jeweils bestimmten Nutzdaten aus der Meldung des Koordinatorgeräts KG, also
das erste Kommunikationsendgerät
KEG1, die für
das erste Kommunikationsendgerät
KEG1 bestimmten Nutzdaten und das zweite Kommunikationsendgerät KEG2,
die für das
zweite Kommunikationsendgerät
KEG2 bestimmten Nutzdaten.
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Das
erste Kommunikationsendgerät
KEG1 sendet im zugewiesenen Kommunikationsendgerätsendezeitschlitz KEG1ZS des
Zeitrahmens ZR Daten an das Koordinatorgerät KG. Das zweite Kommunikationsendgerät KEG2 sendet
im zugewiesenen Kommunikationsendgerätsendezeitschlitz KEG2ZS des
Zeitrahmens ZR Daten an das Koordinatorgerät KG.
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In
der Automatisierungstechnik soll die Datenübertragung innerhalb einer
kurzen Zykluszeit, wobei oft synonym auch die Begriffe Latenzzeit
oder Verzögerungszeit
benutzt werden, erfolgen. Das soll im Weiteren die Zeit sein, innerhalb
der nach dem Auftreten eines Ereignisses, welches durch ein Kommunikationsendgerät registriert
wird, dieses Ereignis dem Koordinatorgerät gemeldet wird. Bei dem beschriebenen
Zeitmultiplexverfahren mit Zeitrahmen und einem für ein Kommunikationsendgerät festgelegten
Zeitschlitz wird die Zykluszeit wesentlich durch die Länge des
festgelegten Zeitschlitzes und die Länge des Zeitrahmens bestimmt.
Heutige technische Anforderungen erfordern Zykluszeiten von wenigen Millisekunden,
um Echtzeitanwendung zu ermöglichen.
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Eine
weitere Anforderung an ein Funkkommunikationssystem in der Automatisierungstechnik ist
das Vorliegen eines geringen Bitfehlerverhältnisses. Fehlerhafte Datenpakete
werden in der Regel vom Empfangsgerät erkannt, worauf hin das Empfangsgerät das Sendegerät auffordert,
diese Datenpakete erneut zu senden. Dieses wiederholte Senden führt andererseits
zu einer Vergrößerung der
Zykluszeit, was, wie beschrieben, ebenfalls unerwünscht ist.
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Ein
dem Fachmann bekanntes Verfahren zur Verringerung des Bitfehlerverhältnisses
ist der Einsatz von Bandspreizverfahren. Der Begriff Bandspreizverfahren
ist dem deutschsprachigen Fachmann aus der englischen Fachliteratur
unter der Bezeichnung „Spread
Spectrum Technique" bekannt. Ein
bandgespreiztes Signal ist gegenüber
Störungen wie
Interferenz durch andere Funkgeräte
und Schwund (engl. Fading) aufgrund zeitvarianter Übertragungskanäle erheblich
unempfindlicher als ein nicht bandgespreiztes, schmalbandiges Signal.
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Ein
weiteres dem Fachmann bekanntes Verfahren, das in Funkkommunikationssystemen
eingesetzt wird, ist das sogenannte orthogonale Frequenzmultiplexverfahren.
In der englischen Fachliteratur heißt diese Frequenzmultiplexverfahren „Orthogonal Frequency
Division Multiplexing" (OFDM)
und ist unter dieser Bezeichnung dem deutschsprachigen Fachmann
ebenfalls bestens bekannt. Beim orthogonalen Frequenzmultiplexverfahren
erfolgt die Datenübertragung
nicht durch zeitlich hintereinanderangeordnetes Senden aufeinanderfolgender
Datensymbole über
einen einzigen Träger
in der dafür
vorgesehenen Bandbreite. Stattdessen wird die für die Übertragung vorgesehene Bandbreite
in zahlreiche, direkt benachbarte, schmalbandige Subträger mit
unterschiedlichen Subträgerfrequenzen
eingeteilt, deren Subträgerfrequenzen
so gewählt
sind, dass die Subträger
paarweise orthogonal sind. Jedem Subträger wird beim orthogonalen
Frequenzmultiplexverfahren jeweils ein Datensymbol zugeordnet, und
alle Datensymbole werden gleichzeitig übertragen. Die einzelnen Subträgerfrequenzen
werden durch die Datensymbole sowohl Phasen- als auch amplitudenmoduliert.
Ein Datensymbol enthält
in der Regel Informationen von mehreren Bits.
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In
der 3 wird ein orthogonales Frequenzmultiplexverfahren,
welches aus dem betriebsinternen Stand der Technik bekannt ist,
mit einem zur Datenübertragung
vorgesehenen ersten und zweiten Datensymbol DS1, DS2 dargestellt.
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Das
erste Datensymbol DS1 und das zweite Datensymbol DS2 werden vom
Kommunikationsendgerät
KEG1 übertragen.
Die Abszisse ist die Zeitachse T, wobei zur Übertragung des ersten und des zweiten
Datensymbols DS1, DS2 die Datensymbolzeitdauer TDS erforderlich
ist, die sich über
4 Zeitschlitze ZS1, ZS2, ZS3, ZS4 erstreckt. Auf der Ordinate ist
die Frequenzbandbreite FBB dargestellt, wobei die Frequenzbandbreite
FBB in einzelne orthogonale Subträgerfrequenzen STF1, STF2 aufgespreizt ist,
auf die die Datensymbole DS1, DS2 aufmoduliert werden. Nach der Übertragung über die
Funkressource muss dementsprechend auf der Empfangsseite das Empfangssignal
zu den Zeitpunkten T1 bis T4 abgetastet, in der englischsprachigen
Literatur auch als „sampled" bezeichnet, werden,
um die Datensymbole DS1, DS2 wieder zusammenzusetzen. Entscheidend
ist hier, dass das erste Datensymbol DS1 ausschließlich auf
der ersten Subträgerfrequenz STF1
und das zweite Datensymbol DS2 ausschließlich auf der zweiten Subträgerfrequenz
STF2 übertragen
wird.
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Aus
dem betriebsinternen Stand der Technik ist des Weiteren bekannt,
dass ein Datensymbol DS1, DS2 auch auf eine Frequenz aufmoduliert
werden kann, welche sich zeitabhängig ändert. Diese
Signalverarbeitung ist dem Fachmann unter dem Begriff „Zwitschern", in der englischsprachigen
Literatur als „Chirp" bezeichnet, bekannt.
Der Begriff „Chirp" ist dem deutschsprachigen
Fachmann bestens bekannt. Dabei werden sogenannte lineare Chirps
verwendet, deren Trägerfrequenz
sich linear mit der Zeit ändert
und die durch folgende Funktion beschrieben wird: f(t) = f0 + Kt (1)
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Mit
Gleichung (1) ändert
sich die Trägerfrequenz
ausgehend einer Basisfrequenz f0 linear
mit der Zeit t, die Änderungsgeschwindigkeit
der Frequenz wird vom Frequenzhub K bestimmt. Die Phase des Chirpsignals
hat deshalb eine quadratische Abhängigkeit von der Zeit.
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Lineare
Chirps gemäß Gleichung
(1) können jedoch
in orthogonalen Frequenzmultiplexverfahren nicht angewendet werden,
da die Anzahl der Subträgerfrequenzen
fest ist. In orthogonalen Frequenzmultiplexverfahren können stattdessen
sogenannte diskrete lineare Chirps eingesetzt werden. Ein diskreter linea rer
Chirp verändert
die verwendete Subträgerfrequenz
aus der Menge der vorgegebenen Subträgerfrequenzen proportional
zurzeit.
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Ein
orthogonales Frequenzmultiplexverfahren, welches diskrete lineare
Chirps verwendet und aus dem betriebsinternen Stand der Technik
bekannt ist, ist in 4 dargestellt.
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Die
Bezeichnungen entsprechen, soweit nichts anderes erläutert wird,
denen aus der 3. Das vom Kommunikationsendgerät KEG1 übertragene
erste Datensymbol DS1 und das vom ersten Kommunikationsendgerät KEG1 übertragene
zweite Datensymbol DS2 nutzen die gesamte dem Kommunikationsendgerät KEG1 zur
Verfügung
gestellte Frequenzbandbreite FBB, umfassend die erste, zweite, dritte
und vierte Subträgerfrequenz
STF1, STF2, STF3, STF4. Die hinsichtlich des ersten Datensymbols
DS1 verwendete Subträgerfrequenz
steigt von Zeitschlitz zu Zeitschlitz ZS1, ZS2, ZS3, ZS4 jeweils auf
die nächsthöhere Subträgerfrequenz
STF1 → STF2 → STF3 → STF4. Hinsichtlich
des zweiten Datensymbols DS2 gilt das entsprechende STF2 → STF3 → STF4, wobei
im ersten Zeitschlitz ZS1 die zweitniedrigste Subträgerfrequenz
STF2 verwendet wird. Im vierten Zeitschlitz ZS4 wird jedoch die
niedrigste Subträgerfrequenz
STF1 verwendet. Das liegt daran, dass dem Kommunikationsendgerät KEG1 keine
höhere
Subträgerfrequenz
mehr zu Verfügung steht.
Zwischen den ausgewählten
Subträgerfrequenzen
STF1, STF2, STF3, STF4 und den verwendeten aufeinanderfolgenden
Zeitschlitzen ZS1, ZS2, ZS3, ZS4 besteht also eine lineare Abhängigkeit.
Da sich in diesem Beispiel die verwendete Subträgerfrequenz in benachbarten
Zeitschlitzen ändert,
soll von einem schnellen Frequenzsprungverfahren, in der englischsprachigen
Literatur als „Fast
Frequency Hopping" (FFH)
bekannt, die Rede sein. Der Begriff Fast Frequency Hopping und die
zugehörige
Abkürzung
FFH sind auch dem deutschsprachigen Fachmann bestens bekannt. Das
in der 4 gezeigte Verfahren soll daher im Weiteren als
orthogonales Frequenzmultiplexverfahren mit schnellem Frequenzsprung
verstanden werden.
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In
Bezug auf die Verringerung des Bitfehlerverhältnisses durch Nutzung eines
Bandspreizverfahrens bietet dieser Stand der Technik bereits eine gute
Grundlage, die jedoch weiter verbessert werden kann.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Lösung für ein orthogonales
Frequenzmultiplexverfahren mit schnellem Frequenzsprung und kurzer
Zykluszeit bereitzustellen, welches eine hohe Robustheit gegenüber Störungen durch
Interferenz oder Schwund (Fading) gewährleistet und bei dem die Auswahl
von Subträgerfrequenz/Zeitschlitzkombinationen
flexibel erfolgt. Des Weiteren soll das orthogonale Frequenzmultiplexverfahren
insbesondere einsetzbar sein, damit mehrere Kommunikationsendgeräte die Funkressource
gleichzeitig nutzen können.
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Die
Aufgabe wird durch ein orthogonales Frequenzmultiplexverfahren für den Einsatz
in einem Funkkommunikationssystem gelöst,
- a)
wobei das Funkkommunikationssystem ein Koordinatorgerät und ein
erstes Kommunikationsendgerät
umfasst,
- b) in dem das dem ersten Kommunikationsendgerät zur Datenübertragung
zur Verfügung
stehende Spektrum aus einer Frequenzbandbreite, welche in eine Vielzahl
von Subträgerfrequenzen
aufgeteilt ist, und der Zeit, welche in eine Vielzahl von Zeitschlitzen
aufgeteilt ist, besteht,
- c) wobei zur Datenübertragung
eines ersten Datensymbols durch das erste Kommunikationsendgerät eine Vielzahl
von Subträgerfrequenz/Zeitschlitzkombinationen
erforderlich sind und die Datenübertragung
des ersten Datensymbols in einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden
Zeitschlitzen erfolgt, wobei in aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen
unterschiedliche Subträgerfrequenzen
benutzt werden,
- d) wobei ein Zugangskode, mit dem die Subträgerfrequenz/Zeitschlitzkombinationen
zur Datenübertragung
des ersten Datensymbols ausgewählt
werden, eine Abhängigkeit
der ausgewählten
Subträgerfrequenzen
in aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen definiert, die von einer linearen Abhängigkeit
verschieden ist.
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Die
Aufgabe wird des Weiteren durch ein Koordinatorgerät und ein
Kommunikationsendgerät, welches
jeweils für
ein orthogonales Frequenzmultiplexverfahren gemäß einem der vorstehenden Patentansprüche ausgebildet
ist, gelöst.
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Die
Lösung
gewährleistet
eine hohe Robustheit gegenüber
Störungen
durch Interferenz oder Schwund. Subträgerfrequenz/Zeitschlitzkombinationen
können
im Gegensatz zu der bekannten Verwendung von diskreten linearen
Chirps flexibel ausgewählt
werden. Auch lässt
sich das erfindungsgemäße orthogonale
Frequenzmultiplexverfahren in Funkkommunikationssystemen einsetzen,
in denen mehrere Kommunikationsendgeräte die Funkressource gleichzeitig
nutzen.
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Weiterbildungen
der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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In
vorteilhafter Weise wird das orthogonale Frequenzmultiplexverfahren
dadurch weitergebildet, dass der Zugangskode eine Töplitzstruktur
aufweist. Töplitzmatrizen
sind dem Fachmann bekannt. Die Verwendung einer Töplitzstruktur
ermöglicht
die Anwendung eines besonders effizienten Lösungsverfahrens für lineare
Gleichungssysteme in der Erfindung.
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In
weiterhin vorteilhafter Weise wird das orthogonale Frequenzmultiplexverfahren
dadurch weitergebildet, dass der Zugangskode eine zyklische Struktur
bezogen auf die verwendeten Subträgerfrequenzen aufweist. Dadurch
können
kostengünstige Filter
für den
Datenempfang verwendet werden.
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In
weiterhin vorteilhafter Weise wird das orthogonale Frequenzmultiplexverfahren
dadurch weitergebildet, dass
- a) das Funkkommunikationssystem
zusätzlich
ein zweites Kommunikationsendgerät
umfasst, bei dem das dem zweiten Kommunikationsendgerät zur Datenübertragung
zur Verfügung
stehende Spektrum dem des dem ersten Kommunikationsendgerät zur Verfügung stehenden
Spektrums entspricht,
- b) wobei zur Datenübertragung
eines zweiten Datensymbols durch das zweite Kommunikationsendgerät ebenfalls
eine Vielzahl von Subträgerfrequenz/Zeitschlitzkombinationen
erforderlich sind und die Datenübertragung
des zweiten Datensymbols in einer Vielzahl der aufeinanderfolgenden
Zeitschlitze des Spektrums erfolgt, die vom ersten Kommunikationsendgerät zur Datenübertragung
des ersten Datensymbols genutzt werden, wobei in aufeinanderfolgenden
Zeitschlitzen unterschiedliche Subträgerfrequenzen benutzt werden,
- c) wobei der für
das erste Kommunikationsendgerät
definierte Zugangskode auch für
das zweite Kommunikationsendgerät
definiert wird,
- d) mit der Maßgabe,
dass ein zwischen dem ersten und zweiten Datensymbol zu verwendender Subträgerfrequenzversatz
bestimmt wird, der über
die benutzten Zeitschlitze hin konstant bleibt. Durch die Verwendung
im Wesentlichen nur eines Zugangscodes für eine Vielzahl von Kommunikationsendgeräten wird
der Signalisierungsaufwand bei seiner Übermittlung an die Kommunikationsendgeräte verringert.
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In
weiterhin vorteilhafter Weise wird das orthogonale Frequenzmultiplexverfahren
des vorstehenden Absatzes dadurch weitergebildet, dass die für die Datenkommunikation
zwischen dem Koordinatorgerät
und den Kommunikationsendgeräten
zur Verfügung
stehende Zeit in Zeitrahmen aufgeteilt ist, die in eine wettbewerbsfreie
Periode und eine Wettbewerbsperiode unterteilt sind, wobei die wettbewerbsfreie
Periode in einen Synchronisierungszeitschlitz, einen Koordinatorgerätsendezeitschlitz
und eine Vielzahl von Kommunikationsendgerätsendezeitschlitzen unterteilt
ist, wobei die Vielzahl der Kommunikationsendgerätsendezeitschlitze der Anzahl
der in der wettbewerbsfreien Periode an der Datenkommunikation teilneh menden
Kommunikationsendgeräte
entspricht, wobei der Zugangskode für sämtliche in der wettbewerbsfreien
Periode sendenden Kommunikationsendgeräte definiert wird, und in dem
Koordinatorgerätsendezeitschlitz
an die Kommunikationsendgeräte übertragen
wird, die diesen Zugangscode zur Datenübertragung der Datensymbole
in diesem Zeitrahmen benutzen. Dadurch kann der Zugangscode für ein in
der Automatisierungstechnik genutztes Funkkommunikationssystem angewendet
werden und die Vielzahl von Kommunikationsendgeräten kann in aufeinanderfolgenden
Zeitschlitzen aber auch gleichzeitig Datensymbole an das Koordinatorgerät übertragen.
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Weitere
Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung,
welche in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung die Erfindung anhand
von einem Ausführungsbeispiel
erläutert.
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Dabei
zeigt in schematischer Darstellung die
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5 das
orthogonale Frequenzmultiplexverfahren gemäß der Erfindung
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Die 5 zeigt
das orthogonale Frequenzmultiplexverfahren gemäß der Erfindung. Die Bezeichnungen
entsprechen in soweit denen der 3 und 4,
als nichts anderes erläutert
wird. In der 5 wird das erste Datensymbol
DS1 von einem ersten Kommunikationsendgerät KEG1 und das zweite Datensymbol
DS2 von einem zweiten Kommunikationsendgerät KEG2 übertragen. Die Kommunikationsendgeräte KEG1,
KEG2 nutzen die von einem Koordinatorgerät KG zur Datenübertragung
angewiesenen Kommunikationsendgerätsendezeitschlitze KEG1ZS,
KEG2ZS, wobei jedes der Kommunikationsendgeräte auch beide Kommunikationsendgerätsendezeitschlitze
KEG1ZS, KEG2ZS nutzen kann, wenn die Erfindung benutzt wird. Die
beiden von den Kommunikationsendgeräten KEG1, KEG2 übertragenen
Datensymbole DS1, DS2 stellen Messdaten dar, für die eine kurze Zykluszeit
erforderlich ist. Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem die Übertra gung
des ersten Datensymbols DS1 des ersten Kommunikationsendgerätes KEG1
ausschließlich
in einer ersten Subträgerfrequenz
erfolgen würde
und die Übertragung
des zweiten Datensymbols DS2 des zweiten Kommunikationsendgerätes KEG2
ausschließlich
in einer zweiten Subträgerfrequenz
erfolgen würde,
wobei Störungen
durch schmalbandige Sender, die diese Subträgerfrequenzen benutzen, auftreten
können,
wird durch das erfindungsgemäße Verfahren
jedem der Kommunikationsendgeräte
KEG1, KEG2 eine größere Frequenzbandbreite
FBB zugewiesen, die die Kommunikationsendgeräte nutzen, um das aus Interferenzen
bzw. Schwund (Fading) mit Signalen anderer Sender verursachte Bitfehlerverhältnis zu
minimieren. Die Subträgerfrequenz,
die für
das erste Datensymbol DS1 des ersten Kommunikationsendgerätes KEG1
benutzt wird, springt dabei von der niedrigsten Subträgerfrequenz
STF1 im ersten Zeitschlitz ZS1 auf die höchste Subträgerfrequenz STF4 im zweiten
Zeitschlitz ZS2, dann auf die zweitniedrigste Subträgerfrequenz
STF2 im dritten Zeitschlitz ZS3 und schließlich zur zweithöchsten Subträgerfrequenz
STF3 im vierten Zeitschlitz ZS4. Diese Struktur ist zyklisch. Die
Subträgerfrequenz,
die für
das zweite Datensymbol DS2 des zweiten Kommunikationsendgerätes KEG2
benutzt wird, springt dabei von der zweitniedrigsten Subträgerfrequenz
STF2 im ersten Zeitschlitz ZS1 auf die niedrigste Subträgerfrequenz
STF1 im zweiten Zeitschlitz ZS2, dann auf die zweithöchste Subträgerfrequenz
STF3 im dritten Zeitschlitz ZS3 und schließlich zur höchsten Subträgerfrequenz STF4
im vierten Zeitschlitz ZS4. Diese Struktur ist ebenfalls zyklisch.
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Die
Subträgerfrequenz
des zweiten Datensymbols DS2 ist also in allen Zeitschlitzen jeweils
um eine Frequenzstufe in Bezug zur Subträgerfrequenz des ersten Datensymbols
DS1 versetzt. Das gilt auch für
den zweiten Zeitschlitz ZS2, wobei jedoch zu beachten ist, dass
eine höhere
Subträgerfrequenz
als die Subträgerfrequenz
STF4 den Kommunikationsendgeräten
KEG1, KEG2 nicht zugeteilt ist und somit wieder von unten, d. h.
die niedrigste Subträgerfrequenz
(hier STF1) zugeteilt wird. Bei de Subträgerfrequenzsprünge der
Datensymbole DS1, DS2 unterliegen dem gleichen Zyklus, jeweils mit
einem Subträgerfrequenzversatz
von einer Stufe. Somit können beide
Kommunikationsendgeräte
KEG1, KEG2 die volle zugeteilte Frequenzbandbreite FBB für die Datenübertragung
benutzen, was zur Verringerung des Bitfehlerverhältnisses führt, selbst wenn schmalbandige
Störungen
auftreten. Zwischen den ausgewählten
Subträgerfrequenzen
STF1, STF2, STF3, STF4 und den verwendeten aufeinanderfolgenden
Zeitschlitzen ZS1, ZS2, ZS3, ZS4 besteht also keine lineare Abhängigkeit.
In diesem Beispiel werden 4 Subträgerfrequenzen den Kommunikationsendgeräten KEG1,
KEG2 für
die Datenübertragung
der Datensymbole DS1, DS2 zugeteilt. Sollten mehrere Subträgerfrequenzen
zur Verfügung
stehen, können
diese selbstverständlich
auch den Kommunikationsendgeräten
KEG1, KEG2 (hier nicht gezeigt) zugeteilt werden. Auch kann entweder
das gesamte überhaupt zur
Datenübertragung
zur Verfügung
stehende Spektrum von Frequenzen oder eine Teilmenge davon den Kommunikationsendgeräten KEG1,
KEG2 zugeteilt werden. Der Zugangscode kann eine Töplitzstruktur aufweisen,
welche mittels einer Töplitzmatrix
beschrieben wird. Der Zugangscode kann eine zyklische Struktur bezogen
auf die verwendeten Subträgerfrequenzen
aufweisen. Der Zugangscode kann für alle an einer Datenübertragung
in einer wettbewerbsfreien Periode, wie sie in 2 dargestellt
ist, teilnehmenden Kommunikationsendgeräte KEG1, KEG2 verwendet werden,
wobei dann jeweils ein Subträgerfrequenzversatz
hinsichtlich der von den jeweiligen Kommunikationsendgeräten KEG1,
KEG2 zu übertragenen
Datensymbolen DS1, DS2 eingehalten werden muss, der jedoch in Bezug
zu den benutzten Zeitschlitzen (Zeitintervallen) konstant bleibt. Auch
können
in der 5 vier Kommunikationsendgeräte (hier nicht gezeigt) das
erfindungsgemäße Orthogonale
Frequenzmultiplexverfahren nutzen.
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Mit
der Einschränkung
eines zu beachtenden Subträgerfrequenzversatzes
wird also ein einziger Zugangscode für eine Vielzahl von Kommunikationsendgeräten bestimmt.
Die Kommunikationsendgeräte
KEG1, KEG2 gemäß 2 können somit gleichzei tig
in den denselben Zeitschlitzen (Zeitintervallen) ihre Datensymbole
versenden und dass Koordinatorgerät kann diese in demselben Zeitschlitz
versendeten Datensymbole aufgrund des aufgeprägten Zugangscodes und der daraufhin
mittels verschiedener Subträgerfrequenzen
erfolgten Versendung wieder trennen. Der Zugangscode wird an alle
Kommunikationsendgeräte
KEG1, KEG2 gemäß 2 in dem
Koordinatorgerätsendezeitschlitz
KGSZS vom Koordinatorgerät
KG gesendet, woraufhin die Kommunikationsendgeräte KEG1, KEG2 diesem Zugangscode
in der wettbewerbsfreien Periode WFP dieses Zeitrahmens ZR bei der
Auswahl der Subträgerfrequenz/Zeitschlitzkombinationen
mit der die Datensymbole versendet werden, folgen. Die Kommunikationsendgeräte KEG1,
KEG2 senden also ihre Daten in aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen,
aber gleichzeitig.
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Die
Anwendung des neuen Zugangscodes kann zur Erweiterung der physikalischen
Schicht von existierenden Funkkommunikationssystemen dienen.
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Die
Erfindung ist nicht auf das spezielle Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern
schließt
weitere nicht explizit offenbarte Abwandlungen mit ein, solange
von dem Kern der Erfindung Gebrauch gemacht wird.