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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Testen eines mobilen Empfangsgerätes, beispielsweise eines Autoradios, unter Laborbedingungen.
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Allgemein vorbekannt ist es, mobile Empfangsgeräte im Feldtest durch Erprobungsfahrten zu testen und daraus Rückschlüsse auf deren Funktionalität zu ziehen. Es ist weiterhin bekannt, im Feld aufgenommene Feldstärkeprofile zu nutzen, um diese zum Test unter Laborbedingungen an ein zu testendes Gerät zu übertragen. So zeigt beispielsweise die deutsche Patentanmeldung
DE 10 2006 032 270 A1 ein Verfahren zum Testen einer mobilen Empfangseinrichtung unter Laborbedingungen, bei welchem eine vorab gespeicherte Feldstärke-Zeit-Kurve zum Test an das Empfangsgerät gesendet wird. Die Feldstärke-Zeit-Kurve wird aus einem ortsaufgelösten Feldstärkesignal generiert, welches vorher ortsbasiert aufgenommen wurde und unter Berücksichtigung einer Geschwindigkeitskomponente in das Feldstärke-Zeit-Signal gewandelt wird. Das beschriebene Verfahren hat den Nachteil, dass die ortsbezogenen Daten in Versuchsfahrten ermittelt werden und jeweils nur reale Testfälle, die vorher vermessen wurden, betrachtet werden können.
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Weiterhin ist aus der deutschen Patentanmeldung
DE 196 52 605 A1 ein Verfahren zur Prädiktion der Funkwellenausbreitung bekannt, bei welchem auf Basis bekannter Senderstandorte und Hindernisse in einem realen Sendegebiet eine Empfangsfeldstärke für eine bestimmte Prognosefläche gebildet wird. Die Empfangsfeldstärke wird jeweils nur auf einen bestimmten Ort bezogen ermittelt und die Sendestandorte können variiert werden, um eine möglichst komplette Ausleuchtung eines Empfangsgebietes zu erzeugen.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, für eine beliebige Fahrtstrecke in einer frei wählbaren Umgebung ein Testsignal zum Test einer mobilen Empfangseinheit zu generieren, ohne dass die Notwendigkeit besteht, vorher ortsbezogene Testdaten messen zu müssen.
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Erfindungsgemäß vorteilhaft wird die Aufgabe durch ein Verfahren gemäß dem Hauptanspruch gelöst, wobei weitere vorteilhafte Ausgestaltungen den Unteransprüchen sowie den Ausführungsbeispielen zu entnehmen sind.
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Für die Erzeugung des Testsignals wird dabei in einer virtuellen Landschaft ein Modell gebildet, in dem an definierten Senderstandorten Sender platziert werden, wobei den Sendern definierte Abstrahleigenschaften zugeordnet werden. Es wird ein Datensignal definiert, das virtuell durch die Sender abgestrahlt wird und sich entsprechend der Abstrahlcharakteristik, die beispielsweise durch die Masthöhe und die Antennencharakteristik beeinflusst wird, innerhalb des Modells ausbreitet. Es kann somit für definierte Punkte im Modell ein Empfangssignal generiert werden – modelliertes Empfangssignal –, welches dem entspricht, was eine mobile Empfangseinheit an dem entsprechenden Punkt in einer realen Umgebung, die dem Modell entspricht, empfangen würde. Hierbei wird unter Beachtung der Abstrahleigenschaften für den jeweiligen Punkt das modellierte Empfangssignal generiert, welches durch wenigstens einen der Sender verursacht wird. Entsprechend der bekannten Wellenausbreitung kann eine Berechnung des Empfangssignals erfolgen. Weiterhin können innerhalb des Modells mehrere Sender simuliert werden, so dass Effekte der Überlagerung verschiedener Sender im Testsignal mit modelliert werden können. innerhalb des Modells wird eine virtuelle Fahrtstrecke abgebildet, die entlang definierter Punkte auf der Oberfläche des Modells verläuft und so in ihrem Verlauf festgelegt ist. Die Fahrtstrecke kann dabei beliebig durch das Modell gelegt werden, so dass virtuell jegliche Geländeformen, Sender- und Hindernisstandorte sowie der Verlauf einer Fahrtstrecke durch diese abbildbar sind. Es wird für die jeweiligen Punkte im Modell ortsbezogen jeweils aus der Simulation der Ausbreitung des Datensignals ein ortsbezogenes Empfangssignal generiert, wobei die Punkte im Modell entlang der virtuellen Fahrtstrecke gebildet werden, so dass ein ortsbezogener Verlauf des modellierten Empfangssignals entlang der Fahrtstrecke gebildet wird. Das Testsignal, welches durch ein virtuelles Befahren der Teststrecke entsteht, wird dabei unter Beachtung eines Geschwindigkeitsverlaufs beim Befahren der virtuellen Fahrtstrecke gebildet. Die Geschwindigkeit kann dabei einem festgesetzten Wert entsprechen oder entlang der Fahrtstrecke schwanken. Die Geschwindigkeitskomponente kann weiterhin als Eigenschaft eines Streckenabschnittes entlang der virtuellen Fahrtstrecke definiert sein.
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Erfindungsgemäß vorteilhaft wird zur Simulation des Testsignals ein von den Sendern abzustrahlendes hochfrequentes Gesamtsignal angenommen, das aus einem Nutzsignal und wenigstens einer Trägerfrequenz besteht, wobei das Nutzsignal als Anteil auf die Trägerfrequenz aufmoduliert ist. Das Datensignal wird hinsichtlich seiner Ausbreitung innerhalb des Modells simuliert, wobei Störeinflüsse, die aus dem in der virtuellen Landschaft gebildeten Modell resultieren, bei der Ermittlung des ortsbezogenen modellierten Empfangssignals mit berücksichtigt werden. Es kann somit ein vom jeweiligen Modell und dem Punkt in dem Modell abhängiges modelliertes Empfangssignal ermittelt werden, welches zusätzlich frequenzspezifische Ausbreitungseigenschaften, die vom Modell und den Datensignaleigenschaften, z. B. der Trägerfrequenz, abhängen, berücksichtigt. In vorteilhafter Ausgestaltung der virtuellen Landschaft ist diese aus einem räumlichen Profil gebildet, in dem Hindernisse, wie Erhebungen und vorhandene Bebauung abgebildet werden können. Den Oberflächen des Geländes und der Hindernisse werden dabei spezifische Eigenschaften zugeordnet, die diese hinsichtlich ihres Verhaltens zur Reflexion, Dämpfung und Streuung des Datensignals charakterisieren. Einflussfaktoren, wie Abschattung, Beugung und Reflexion sowie Laufzeitunterschiede durch Mehrfachreflexionen oder den Einfluss verschiedener Sender können damit im ortsbezogenen modellierten Empfangssignal mit berücksichtigt werden.
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Die Definition der virtuellen Fahrtstrecke, die innerhalb des Modells entlang definierter Punkte auf der Oberfläche festgelegt ist, erlaubt eine ortsbezogene Ermittlung des modellierten Empfangssignals, wobei die Ortsauflösung unterschiedlich sein kann und für die Stützstellen zwischen den Punkten ein modelliertes Empfangssignal durch Interpolation gebildet wird.
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Erfindungsgemäß vorteilhaft ist das von den Sendern abzustrahlende hochfrequente Gesamtsignal bzw. Datensignal als Breitbandsignal definiert, welches wenigstens zwei Trägerfrequenzen für ein Nutzsignal enthält. in vorteilhafter Ausgestaltung erfolgt die zeitliche Abtastung für die Abstrahlung des Testsignals so, dass die Information des aufmodulierten Nutzsignals im Testsignal enthalten ist. Die hochfrequente Abtastung erfolgt dabei mindestens mit der doppelten Frequenz des Gesamtsignals, um Störeinflüsse auf dem Gesamtsignals beispielsweise hinsichtlich der Phasenlage durch Laufzeitunterschiede, Reflexion und Streuung mit simulieren und übertragen zu können. Es erfolgt letztlich nicht die Übertragung einzelner Kanäle, sondern es wird breitbandig ein Gesamtsignal simuliert und abgestrahlt, welches die Gesamtinformation von Nutz- und Trägersignalen enthält.
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Erfindungsgemäß vorteilhaft wird das Nutzsignal gleichzeitig auf verschiedene Trägerfrequenzen verteilt, so dass frequenzabhängige Störeinflüsse und eine daraus resultierende unterschiedliche Übertragung auf verschiedene Trägerfrequenzen im Testsignal abgebildet werden kann. Durch diese Maßnahme können z. B. Umschalteffekte oder frequenzspezifische Phänomene zwischen verschiedenen Trägerfrequenzen getestet werden.
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Wie vorbeschrieben kann das in der virtuellen Landschaft gebildete Modell in beliebiger, frei wählbarer Form geschaffen werden. Es können so kritische Testfälle generiert werden, die nicht aus realen Feldversuchen bekannt sind. Um die Bewertbarkeit von zu testenden mobilen Empfangseinheiten untereinander zu ermöglichen, kann ein Katalog von Testfällen generiert und in Modelle umgesetzt werden, die dann unter gleichen Bedingungen im Labor überprüft werden. Gleichfalls erlaubt das Verfahren auch die Abbildung eines real vorhandenen Testszenarios, indem das in der virtuellen Landschaft gebildete Modell einer definierten Umgebung nachempfunden wird. Die Modellierung einer realen Umgebung und ggf. deren Verifizierung mit einer Messung ermöglicht die Adaption des Modells bzw. der Testsignalgenerierung zur Verbesserung der Genauigkeit des Verfahrens. Die Messung in einer realen Umgebung ist jedoch keine Verfahrensvoraussetzung, diese ist vielmehr eine Option für die Verbesserung von Modell und Testsignalgenerierung.
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Erfindungsgemäß vorteilhaft wird das erzeugte Testsignal zum mobilen Endgerät übertragen. Es wird dabei als HF-Breitbandsignal durch einen Signalgenerator abgestrahlt, dem die Eingangsparameter des Testsignals anliegen. Die Abtastung des Testsignals zum Senden erfolgt dabei so hochfrequent, dass Nutz- und Trägersignal übertragen werden können.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus dem nachfolgend beispielhaft dargestellten Ausführungsbeispiel und werden gemeinsam mit deren vorteilhaften Wirkungen erläutert.
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Hierbei zeigt 1 eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Ablaufs, wobei anhand der Figur eine mögliche Ausführungsform detailliert beschrieben wird. Die einzelnen Blöcke symbolisieren dabei die Verarbeitungsschritte, welche zum Generieren eines Testsignals erfolgen. Die Zusammenfassung der Schritte ist dabei für die Erläuterung optimiert. In der Realität können einzelne Verfahrensschritte auch parallel oder in unterschiedlicher Reihenfolge ablaufen. Ausgangspunkt ist in Block 1 eine Beschreibung eines Testszenarios, z. B. aus einem Testkatalog oder alternativ eine real vorhandene Umgebungssituation Block 2 aus der in Block 3 ein Modell in einer virtuellen Landschaft gebildet wird. Das Modell wird im Wesentlichen aus den im Folgenden beschriebenen Teilparametern zusammengesetzt. Das räumliche Profil beschreibt den Aufbau des virtuellen Testgebiets. Dazu gehören Objekte der Geländeform, wie Hügel und Berge sowie Hindernisse im Gelände, wie z. B. Gebäude. Damit sind bei der Berechnung der Empfangssituation Einflussfaktoren, wie Abschattung, Beugung und Reflexion der Funkwellen darstellbar. Geländeform und Hindernisse werden im Modell entsprechend ihrer räumlichen Lage zueinander abgebildet. Die Geländeoberfläche soll eine Gruppe von Eigenschaften derart enthalten, dass bei der Berechnung eines Empfangssignals der Einfluss von Störungen, wie Dämpfung und Streuung der Funkwellen berücksichtigt wird. In einer möglichen Ausführungsform erfolgt eine Gestaltung der Geländeoberfläche mit einer Textur, welche Eigenschaften der Oberfläche hinsichtlich der Streuung, Reflexion und Dämpfung eines Datensignals festlegt. Derartige Texturen können für verschiedene Oberflächentypen standardisiert werden, z. B. Wald, Feld, urbane Textur etc. Weiterhin sind im Modell die Signalquellen, welche als Sender abgebildet werden, enthalten, die ebenfalls mit einem Satz von Teilparametern beschrieben werden. Für eine typische Ausführungsform des Senders als über das Gelände erhobener Sendemast geht außer seinem Standort beispielsweise auch die Höhe der Abstrahlung und Charakteristik der Antennenabstrahleigenschaften mit in das Modell ein. Im Block 7 ist die Bildung eines hochfrequenten Gesamtsignals symbolisiert, in welchem als Ausgangspunkt der Übertragung das abzustrahlende hochfrequenten Gesamtsignals definiert wird. Es besteht in einer bevorzugten Ausführung aus einem Breitbandsignal, das mehrere Kanäle vereinigt. Auf mehreren Trägerfrequenzen ist ein aufmoduliertes Nutzsignal vorhanden, welches zum mobilen Endgerät übertragen werden soll. Trägerfrequenz und Nutzsignal können dabei variieren, wobei der Empfangsbereich des zu testenden Endgerätes mit seinen typischen Frequenzbereichen abgedeckt werden soll. In einem weiteren Block 4 erfolgt die Verarbeitung des hochfrequenten Gesamtsignals, welches anhand der aus dem Modell abgeleiteten Übertragungsstrecke zu einem definierten Punkt im Modell ein Empfangssignal an diesem Ort berechnet, wobei Störeinflüsse, die den Signalpegel beeinflussen (Abschattung, Dämpfung, Beugung, Interferenz) und Störeinflüsse, welche die Phasenlage beeinflussen (Laufzeitunterschiede durch Reflexion und Streuung), betrachtet werden. Es erfolgt ortsbezogen eine Simulation des an einem definierten Punkt im Modell zu empfangenden modellierten Empfangssignals. Die Simulation kann für jeden Punkt im Modell erfolgen, wobei aufgrund des Rechenaufwandes eine Einschränkung auf bestimmte Stützstellen vorteilhaft ist. Im Modell wird dabei vorzugsweise die zu simulierende Fahrstrecke angenommen, welche hinsichtlich ihres Verlaufs durch das Modell festgelegt ist. Entlang dieser Strecke werden punktweise modellierte Empfangssignale ermittelt, so dass ein ortsbezogener Verlauf des Empfangssignals dargestellt werden kann. Im Block 5 wird der ortsbezogen ermittelte Verlauf des Empfangssignals mit einer Geschwindigkeitskomponente zum Testsignal, welches den zeitlichen Verlauf des Empfangssignals beim Befahren der virtuellen Fahrstrecke widerspiegelt, gewandelt. Das so gebildete Testsignal kann nachfolgend zu der zu testenden mobilen Empfangseinheit übertragen werden. Die physische Abstrahlung des Testsignals, die im Block 6 symbolisiert wird, erfolgt dabei über eine Sendeeinheit, die von einem Signalgenerator, der mit den Parametern des Testsignals gespeist wird, angesteuert wird. Das simulierte Testsignal wird dabei hochfrequent abgetastet, so dass sowohl Träger, als auch Nutzsignal breitbandig übertragen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Testszenario aus Testkatalog
- 2
- Reales Testszenario
- 3
- Bildung des Modells
- 4
- Verarbeitung des hochfrequenten Gesamtsignals bezogen auf Punkte im Modell
- 5
- Bildung Testsignal
- 6
- Abstrahlung Testsignal
- 7
- Generierung Datensignal
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006032270 A1 [0002]
- DE 19652605 A1 [0003]
