DE102012221121A1

DE102012221121A1 - Konzept zum Senden und Empfangen eines Informationssymbols

Info

Publication number: DE102012221121A1
Application number: DE102012221121.7A
Authority: DE
Inventors: Martin Seeger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2012-11-20
Filing date: 2012-11-20
Publication date: 2014-06-05
Also published as: US9595984B2; CN103841070A; US20140140434A1; CN103841070B

Abstract

Ausführungsbeispiele betreffen ein Konzept zum Übermitteln eines Informationssymbols aus einem Symbolalphabet (I0; I1; I2; I3). Für ein erstes Informationssymbol (I1) aus dem Symbolalphabet wird eine erste Signalfolge (S1) gesendet. Für ein zweites Informationssymbol (I2) aus dem Symbolalphabet wird eine zweite Signalfolge (S2) gesendet. Eine Kreuzkorrelation zwischen der ersten Signalfolge (S1) und der zweiten Signalfolge (S2) liegt dabei unterhalb einer vorbestimmten Kreuzkorrelationsschwelle (Ψthreshold). Für ein drittes Informationssymbol (I3) aus dem Symbolalphabet wird eine dritte Signalfolge (S3) gesendet, so dass sowohl eine Kreuzkorrelation zwischen der dritten Signalfolge (S3) und der ersten Signalfolge (S1) als auch eine Kreuzkorrelation zwischen der dritten Signalfolge (S3) und der zweiten Signalfolge (S2) oberhalb der vorbestimmten Kreuzkorrelationsschwelle (Ψthreshold) liegen.

Description

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung betreffen im Allgemeinen Kommunikationssysteme, und insbesondere Vorrichtungen zum Senden und/oder Empfangen von Informationssymbolen, wie sie beispielsweise in drahtgebundenen oder drahtlosen Sensorsystemen eingesetzt werden können.
Für eine Übertragung mehrwertiger, wie z. B. M-wertiger (mit M = 2ⁿ), Informationssymbole existieren in der Kommunikationstechnik verschiedene (digitale) Modulationsverfahren, wie z. B. Frequenzumtastung (englisch: Frequency Shift Keying, M-FSK), Phasenumtastung (englisch: Phase Shift Keying, M-PSK) oder Quadraturamplitudenmodulation (englisch: Quadrature Amplitude Modulation, M-QAM). Derartige höherstufige digitale Modulationsverfahren ermöglichen eine Übertragung von höherwertigen Informationssymbolen, was eine erreichbare Datenrate im Vergleich zur Übertragung von Informationssymbolen aus einem nur geringwertigen (z. B. binären, d.h. M = 2) Symbolalphabet erheblich erhöhen kann. Im Allgemeinen erfordert die Modulation von Daten höherstufig-modulierter Signale eine komplexere Empfangseinheit. Ebenso sind höherstufig-modulierte Signale anfälliger für Störungen, wie z. B. Rauschen oder Intersymbolinterferenzen (ISI), was eine höhere Bitfehlerwahrscheinlichkeit am Empfänger zur Folge hat.
Im Vergleich zu einfacheren Modulationsverfahren, wie z. B. der sogenannten An-Aus-Umtastung (OOK-Modulation, OOK = On-Off-Keying), sind die oben genannten Modulationsverfahren (M-PSK, M-QAM, etc.) komplexer und benötigen insbesondere mehr Energie für die drahtlose Datenübertragung. Während bei FSK-, PSK- oder QAM-Modulationen zu sendende Daten auf einen permanent vorhandenen Träger moduliert werden, wird bei der binären OOK-Modulation dagegen nur dann ein Trägersignal gesendet, wenn beispielsweise eine „1“ übertragen werden soll, siehe 8, wo unter 1) zu sendende Daten, unter 2) ein daraus resultierendes OOK-Signal und unter 3) ein den Daten entsprechendes FSK-Signal gezeigt ist. Die Informationen werden bei OOK somit in der Amplitude des Trägersignals moduliert („0“: Träger aus, „1“: Träger ein). Bei OOK bzw. An-Aus-Umtastung wird also nicht dauerhaft Energie für das Senden von Information benötigt (lange „0“-Folgen benötigen beispielsweise keine Energie). Nachteilig allerdings ist, dass bei stark geschwächten Empfangssignalen ein Grenzwert unterschritten und somit eine „1“ als „0“ detektiert werden kann. Für eine stabile Datenübertragung werden bei OOK deshalb meist langsamere Datenraten verwendet.
Um mit OOK bzw. An-Aus-Umtastung mehrwertige Informationssymbole übertragen zu können, können für die Übertragung sogenannte Spreizcodes als Binärfolgen gesendet werden, die dann z. B. durch einen Korrelationsempfänger demoduliert werden können. Dabei entspricht jedes einzelne Informationssymbol, das übertragen werden soll, einem mehrere Bits (oder Chips) umfassenden Spreizcode. Es wird ausgenutzt, dass es besondere Binärfolgen gibt, die durch gute Korrelationsergebnisse trotz Störungen eindeutig durch Korrelationsmodule erkannt werden können. Befinden sich in einem Empfänger mehrere Korrelationsstufen, so lassen sich mehr Informationssymbole unterscheiden. In der DE 10128353 A1 wird beispielsweise ein Verfahren beschrieben, bei dem m Spreizcodes m Symbole darstellen. In einem entsprechenden Empfänger wird dann für jeden der Spreizcodes ein entsprechendes Korrelationsmodul benötigt, um ein zu dem jeweiligen Spreizcode zugeordnetes Informationssymbol detektieren zu können. Bei einem 2-wertigen bzw. binären Symbolalphabet (d.h. M = 2¹) kann ein erster Spreiz- bzw. Binärcode dem ersten Symbol (z.B. „0“) und ein zweiter Spreiz- bzw. Binärcode dem zweiten Informationssymbol (z.B. „1“) zugeordnet werden. Je nach zu übertragendem Informationssymbol kann dann der jeweils zugeordnete Spreizcode als An-Aus-Umtastsequenz, d. h. als OOK-modulierte Binärsequenz, von einem Sender zu einem Empfänger übertragen werden. Empfangsseitig braucht dann eine Logikeinheit nur die von den Spreizcodes bzw. OOK-modulierten Binärsequenzen ausgelösten Interrupts (Unterbrechungsanforderungen) zählen.
Mit einem 2-wertigen Symbolalphabet sind allerdings nur vergleichsweise geringe Datenraten möglich. Daher ist es wünschenswert Informationssymbole eines höherwertigen Symbolalphabets (M > 2) vermittels von Informationssymbolen zugeordneten energieeffizient übertragbaren Signalfolgen zu übertragen und dabei gleichzeitig den Schaltungs- bzw. Signalverarbeitungsaufwand eines Empfängers gering zu halten.
Somit besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine möglichst energieeffiziente Datenübertragung bei empfangsseitig möglichst niedrigem Schaltungsaufwand zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch eine Sendevorrichtung und ein dazu korrespondierendes Sendeverfahren sowie durch eine Empfangsvorrichtung und ein dazu korrespondierendes Empfangsverfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird auch ein Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung wenigstens eines der Verfahren vorgeschlagen, wenn das Computerprogramm auf einer programmierbaren Hardwarekomponente, wie z. B. einem digitalen Signalprozessor (DSP) oder einem sogenannten Field Programmable Gate Array (FPGA), abläuft.
Gemäß einem ersten Aspekt umfassen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum Senden eines Informationssymbols aus einem mehrwertigen Symbolalphabet, beispielsweise vermittels einer An-Aus-Umtastung bzw. einer OOK-Modulation. Ausführungsbeispiele sind dabei insbesondere vorteilhaft einsetzbar für Symbolalphabete mit einem Umfang M = 2ⁿ ≥ 4 (d. h. n ≥ 2). Die Vorrichtung umfasst dabei einen Sender, der ausgebildet ist, um für ein erstes Informationssymbol aus dem mehrwertigen Symbolalphabet eine erste Signalfolge, wie z.B. eine Binärfolge, zu senden und, um für ein zweites (von dem ersten Informationssymbol verschiedenes) Informationssymbol aus dem Symbolalphabet eine zweite Signalfolge zu senden, wobei eine Kreuzkorrelation bzw. ein Kreuzkorrelationswert zwischen der ersten Signalfolge und der zweiten Signalfolge unterhalb einer vorbestimmten Kreuzkorrelationsschwelle liegt. Ferner ist der Sender ausgebildet, um für ein drittes Informationssymbol aus dem Symbolalphabet eine dritte Signalfolge zu senden, wobei sowohl eine Kreuzkorrelation zwischen der dritten Signalfolge und der ersten Signalfolge als auch eine Kreuzkorrelation zwischen der dritten Signalfolge und der zweiten Signalfolge oberhalb der vorbestimmten Kreuzkorrelationsschwelle liegt. Die Signalfolgen können dabei sämtlich binäre Signalfolgen sein, welche vermittels OOK-Modulation vom Sender zu einem entsprechenden Empfänger übertragen werden können.
Bei den Informationssymbolen des mehrwertigen Symbolalphabets kann es sich beispielsweise um ganze Zahlen handeln, welche jeweils durch eine Kombination von Informationsbits (0, 1) dargestellt werden können. In anderen Worten ausgedrückt können eine Anzahl von n Informationsbits eines Informationsbitstroms auf 2ⁿ Informationssymbole des 2ⁿ-wertigen Informationssymbolalphabets abgebildet werden. Um die 2ⁿ-wertigen Informationssymbole wiederum vorteilhaft mittels An-Aus-Umtastung (OOK) übertragen zu können, können den einzelnen Symbolen aus dem Symbolalphabet jeweils binäre Signalfolgen bzw. An-Aus-Umtastsequenzen zugewiesen werden. Die Signalfolgen können auch als binäre Spreizsequenzen betrachtet werden, d. h. als eine für das jeweilige Informationssymbol charakteristische Sequenz aus N Bits („0“ und „1“). Diese binären Signalfolgen, die im Nachfolgenden auch als OOK-Sequenzen bezeichnet werden, lassen sich sehr energiesparend übertragen, da beispielsweise nur dann ein Trägersignal gesendet wird, wenn eine „1“ einer OOK-Sequenz anliegt. Gemäß manchen Ausführungsbeispielen kann eine einem Informationssymbol entsprechende OOK-Sequenz beispielsweise N = 31 Bit aufweisen. Selbstverständlich sind je nach Ausführungsform und Anwendungsfall auch beliebig andere Sequenzlängen vorstellbar. Die Wahl der Sequenzlänge wird vor allem durch eine angestrebte Datenrate und durch die Qualität des Übertragungskanals beeinflusst.
Gemäß manchen Ausführungsbeispielen können die den Symbolen zugeordneten OOK-Sequenzen binäre Pseudozufallsfolgen (Pseudo-Noise-Sequences, PN-Sequenzen) sein. Vorbild hierzu ist ein analoges, zufälliges Rauschen x das nur bei Ψ_xx (τ = 0) = 1, d. h. bei der Autokorrelationsfunktion an der Stelle τ = 0, mit sich selbst übereinstimmt. Weiterhin ist es möglich, die OOK- bzw. Spreizsequenzen über bestimmte Generator-Polynome (z. B. Gold-codes) mit guter Eigenkorrelation zu finden. Des Weiteren können geeignete Codes durch wiederholtes Ausprobieren („trial and error“) gefunden werden. Die erste, zweite und dritte Signalfolge bzw. OOK-Sequenz sollten jeweils möglichst gute Autokorrelationseigenschaften besitzen. Außerdem sollten die Signalfolgen derart gewählt werden, dass die Kreuzkorrelation zwischen der ersten Signalfolge und der zweiten Signalfolge unterhalb der vorbestimmten Kreuzkorrelationsschwelle liegt. Mit anderen Worten sollte die Kreuzkorrelation zwischen der ersten und der zweiten Signalfolge möglichst gering sein. Im Gegensatz dazu sollte die dritte Signalfolge so gewählt werden, dass eine Kreuzkorrelation zwischen der dritten Signalfolge und der ersten Signalfolge oberhalb der Kreuzkorrelationsschwelle liegt. Ebenso sollte die Kreuzkorrelation zwischen der dritten Signalfolge und der zweiten Signalfolge oberhalb der Kreuzkorrelationsschwelle liegen. Die Kreuzkorrelationen bzw. die Kreuzkorrelationswerte an der Stelle τ = 0 zwischen der dritten Signalfolge und den anderen beiden Signalfolgen sollten also möglichst hoch sein, sodass die dritte Signalfolge bei empfangsseitigen Korrelationsmodulen für die erste und die zweite Signalfolge jeweils ebenfalls Übereinstimmungen auslösen kann.
Wird für ein viertes Informationssymbol (z. B. „0“) aus dem mehrwertigen Symbolalphabet keine OOK-modulierte Signalfolge gesendet (was für den Empfänger ebenfalls eine Information darstellt), so können mit Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung mit 2ⁿ-1 unterschiedlichen Signalfolgen oder OOK-Sequenzen 2ⁿ-wertige Informationssymbole übertragen werden. Durch die spezielle Wahl der Kreuzkorrelationseigenschaft zwischen den einzelnen Signalfolgen bzw. Spreizsequenzen kann empfangsseitig die Detektion des 2ⁿ-wertigen Informationssymbols vermittels nur n unterschiedlicher Korrelationsmodule erreicht werden. Die n unterschiedlichen Korrelationsmodule entsprechen dabei denjenigen n unterschiedlichen Signalfolgen bzw. OOK-Sequenzen, welche gegenseitig jeweils eine geringe Kreuzkorrelation aufweisen, d. h. eine Kreuzkorrelation unterhalb der vorbestimmten Kreuzkorrelationsschwelle.
Durch das sequentielle bzw. serielle Senden der informationssymbolspezifischen OOK-modulierten Signalfolgen ermöglichen Ausführungsbeispiele ein besonders energieeffizientes Übertragungskonzept, welches beispielsweise im Rahmen von drahtloser Sensorik und/oder drahtlosen Sensor-Netzwerken eingesetzt werden kann. Gemäß manchen Ausführungsbeispielen kann ein Sender also ausgebildet sein, um die informationssymbolspezifischen Signalfolgen seriell vermittels OOK-Modulation drahtlos über eine Funkschnittstelle zu einer Empfangsvorrichtung zu senden.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird auch eine Vorrichtung zum Empfangen eines Informationssymbols aus einem Empfangssignal vorgeschlagen. Die Vorrichtung umfasst eine Korrelationsstufe, die ausgebildet ist, um bei einer Kreuzkorrelation zwischen einer ersten Signalfolge, die einem ersten Informationssymbol aus einem Symbolalphabet entspricht, und dem Empfangssignal oberhalb einer bestimmten Korrelationsschwelle das erste Informationssymbol anzuzeigen. Ferner ist die Korrelationsstufe ausgebildet, um bei einer Kreuzkorrelation zwischen einer zweiten Signalfolge, die einem zweiten Informationssymbol aus dem Symbolalphabet entspricht, und dem Empfangssignal oberhalb der vorbestimmten Korrelationsschwelle das zweite Informationssymbol anzuzeigen. Weiterhin ist die Korrelationsstufe der Empfangsvorrichtung ausgebildet, um sowohl bei einer Kreuzkorrelation zwischen der ersten Signalfolge und dem Empfangssignal als auch bei einer Kreuzkorrelation zwischen der zweiten Signalfolge und dem Empfangssignal jeweils oberhalb der vorbestimmten Korrelationsschwelle ein drittes Informationssymbol aus dem Symbolalphabet anzuzeigen. In anderen Worten umfassen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung also auch eine zu der oben beschriebenen Sendevorrichtung korrespondierende Empfangsvorrichtung.
Die vorbestimmte Kreuzkorrelationsschwelle ist bei Ausführungsbeispielen kleiner als ein jeweiliger Autokorrelationswert (an der Stelle τ = 0) der drei informationssymbolspezifischen Signalfolgen und größer als ein Kreuzkorrelationswert (an der Stelle τ = 0) zwischen der ersten und der zweiten Signalfolge, jeweils korrespondierend zu dem ersten und dem zweiten Informationssymbol.
Gemäß weiteren Aspekten der vorliegenden Erfindung sind auch Verfahren zum Senden und zum Empfangen eines mehrwertigen Informationssymbols vorgesehen, wobei das Informationssymbol vermittels einer An-Aus-Umtastung (On-Off-Keying) bzw. einer OOK-Modulation übertragen/gesendet werden kann. Ein Verfahren zum Senden umfasst dabei folgende Schritte:

– Senden, für ein erstes Informationssymbol aus dem Symbolalphabet, einer ersten symbolspezifischen Signalfolge,
– Senden, für ein zweites Informationssymbol aus dem Symbolalphabet, einer zweiten symbolspezifischen Signalfolge, sodass eine Kreuzkorrelation zwischen der ersten Signalfolge und der zweiten Signalfolge unterhalb einer vorbestimmten Kreuzkorrelationsschwelle liegt, und
– Senden, für ein drittes Informationssymbol aus dem Symbolalphabet, einer dritten Signalfolge, sodass sowohl eine Kreuzkorrelation zwischen der dritten Signalfolge und der ersten Signalfolge als auch eine Kreuzkorrelation zwischen der dritten Signalfolge und der zweiten Signalfolge oberhalb der vorbestimmten Kreuzkorrelationsschwelle liegt.

Demgegenüber umfasst ein Verfahren zum Empfangen eines mit dem obigen Sendeverfahren gesendeten Informationssymbols folgende Schritte:

– Anzeigen, bei einer Kreuzkorrelation zwischen einer ersten Signalfolge, die einem ersten Informationssymbol aus einem Symbolalphabet entspricht, und einem Empfangssignal oberhalb einer vorbestimmten Korrelationsschwelle, des ersten Informationssymbols,
– Anzeigen des zweiten Informationssymbols bei einer Kreuzkorrelation zwischen einer zweiten Signalfolge, die dem zweiten Informationssymbol aus dem Symbolalphabet entspricht, und dem Empfangssignal oberhalb der vorbestimmten Korrelationsschwelle, und
– Anzeigen eines dritten Informationssymbols aus dem Symbolalphabet, wenn sowohl eine Kreuzkorrelation zwischen der ersten Signalfolge und dem Empfangssignal als auch eine Kreuzkorrelation zwischen der zweiten Signalfolge und dem Empfangssignal jeweils oberhalb der vorbestimmten Korrelationsschwelle liegt.

Ausführungsbeispiele ermöglichen, zu einem Zeitpunkt bzw. in einem Symbolintervall, ein Informationssymbol aus einem Symbolalphabet mit einem Symbolvorrat von 2ⁿ statt nur n zu übertragen bei einer empfangsseitigen Verwendung von lediglich n Korrelationsmodulen. Somit lassen sich ein Hardwareaufwand und/oder ein Stromverbrauch verringern, da nur n statt 2ⁿ (bzw. 2ⁿ – 1) Korrelationsmodule benötigt werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Informationsrate der Übertragung um den Faktor 2ⁿ/n erhöht werden. Bei der zweiten Überlegung (Erhöhung der Datenrate) wirkt sich die Steigerung nicht auf den Stromverbrauch aus, da keine zusätzlichen Systemblöcke benötigt werden.
Ein weiterer Vorteil von Ausführungsbeispielen ist es, dass die Informationssymbole nicht durch eine höherstufige Modulation dargestellt werden müssen. Die höherwertigen Symbole bzw. deren Signalfolgen können durch das einfache binäre Modulationsverfahren OOK dargestellt werden, das für einfache und energieeffiziente Übertragungssysteme interessant ist.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1a eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Senden eines Informationssymbols gemäß einem Ausführungsbeispiel;
1b Darstellung einer Tabelle zur Erläuterung des Auslösens von Korrelationsmodulen betreffend verschiedene Signalfolgen;
2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Empfangen eines Informationssymbols gemäß einem Ausführungsbeispiel;
3a ein Beispiel eines gestörten Pulses und ein durch die Störung verändertes Korrelationsergebnis;
3b ein Beispiel für eine zu niedrig gewählte Korrelationsschwelle Ψ_threshold;
4a ein Beispiel einer PN-Folge der Länge N = 31 mit Korrelationsergebnis und Haupt-Nebenmaximumverhältnis (HNV);
4b einen Lindner-Code der Länge N = 31 mit Korrelationsergebnis und HNV;
5a eine Darstellung eines 4-wertigen Symbols gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
5b eine Beziehung von symbolspezifischen OOK-Sequenzen untereinander zur Darstellung eines 4-wertigen Symbols;
5c ein Flussdiagramm für einen Algorithmus zur Generierung von OOK-Sequenzen für ein 4-wertiges Informationssymbol;
6a eine Tabelle mit Auto- und Kreuzkorrelationswerten zwischen verschiedenen OOK-Sequenzen;
6b HNV von drei Binärsequenzen gemäß einem Ausführungsbeispiel;
7 eine Darstellung von drei unterschiedlichen und symbolspezifischen Binärsequenzen nebst Auto- und Kreuzkorrelationen; und
8 eine Gegenüberstellung von OOK und FSK.
In der nachfolgenden exemplarischen Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche, ähnliche oder funktional gleiche Bauteile bzw. Komponenten beziehen.
1a zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Vorrichtung 100 zum Senden eines Informationssymbols aus einem Symbolalphabet I₀, I₁, I₂, I₃, beispielsweise vermittels eines An-Aus-umgetasteten bzw. OOK-modulierten Sendesignals. Obwohl Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung generell auf 2ⁿ-wertige (n ≥ 2) Symbolalphabete anwendbar sind, werden die Prinzipien von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung im Nachfolgenden zum besseren Verständnis anhand eines 2² = 4-wertigen Symbolalphabets beschrieben. In einem solchen 4-wertigen Symbolalphabet kann beispielsweise ohne Beschränkung der Allgemeinheit gelten: I₀ = 0, I₁ = 1, I₂ = 2, I₃ = 3.
Die Vorrichtung 100 umfasst eine digitale und/oder analoge Sendereinheit 110, die ausgebildet ist, um für ein erstes Informationssymbol I₁ aus dem Symbolalphabet eine erste Spreiz- oder Binärsequenz S₁, die auch als An-Aus-Umtastsequenz bezeichnet werden kann, zu senden. Ferner ist die Sendeeinheit 110 ausgebildet, um für ein zweites Informationssymbol I₂ aus dem Symbolalphabet eine (von S₁ verschiedene) zweite Spreiz- oder Binärsequenz S₂ zu senden. Dabei werden die beiden Spreizsequenzen oder -codes S₁ und S₂ derart gewählt, dass eine Kreuzkorrelation (an der Stelle τ = 0) zwischen der ersten Spreizsequenz S₁ und der zweiten Spreizsequenz S₂ unterhalb einer vorbestimmten Kreuzkorrelationsschwelle Ψ_threshold liegt. In anderen Worten weisen die beiden Sequenzen S₁ und S₂ entsprechend den Symbolen I₁ und I₂ eine vergleichsweise niedrige Kreuzkorrelation zueinander auf, idealerweise Null. Die Sendeeinheit bzw. der Sender 110 ist weiterhin angepasst, um für ein drittes Informationssymbol I₃ aus dem Symbolalphabet eine (von S₁ und S₂ verschiedene) dritte Binärsequenz S₃ zu senden. Dabei hat diese dritte Binärsequenz die Eigenschaft, dass sowohl eine Kreuzkorrelation zwischen der dritten Binärsequenz S₃ und der ersten Binärsequenz S₁ als (gleichzeitig) auch eine Kreuzkorrelation zwischen der dritten Binärsequenz S₃ und der zweiten Binärsequenz S₂ oberhalb der vorbestimmten Kreuzkorrelationsschwelle Ψ_threshold liegen. In anderen Worten: Sowohl die Kreuzkorrelation zwischen der dritten und der ersten Sequenz als auch die Kreuzkorrelation zwischen der dritten und der zweiten Sequenz ist vergleichsweise hoch, idealerweise unendlich bzw. Eins (im Falle einer Normierung).
Die ausgewählten Signalfolgen S₁, S₂, S₃ können verwendet werden, um ein Funk- bzw. Trägersignal (RF-Signal, RF = Radio Frequenz) vermittels einer An-Aus-Umtastung (OOK) zu modulieren. Für eine besonders energieeffiziente Übertragung, werden die informationssymbolspezifischen Binärsequenzen S₁, S₂ und S₃ sequentiell mittels An-Aus-Umtastung korrespondierend zu den Binärwerten der Sequenzen S₁, S₂, S₃ übertragen. Jedes Mal wenn eine Sequenz S₁, S₂, S₃ an einer Stelle einen Wert „0“ aufweist, braucht für die Übertragung keine Energie aufgewandt zu werden. Genauso braucht für ein viertes Informationssymbol I₀ = 0 aus dem Symbolalphabet überhaupt keine Binärsequenz bzw. Signalfolge ausgewählt bzw. gesendet zu werden. Stattdessen wird in dem entsprechenden Symbol- bzw. Sendeintervall nichts gesendet, sodass bei einem korrespondierenden Empfänger in diesem Intervall lediglich thermisches Rauschen oder Interferenz empfangen wird.
Wie es der 1b entnehmbar ist, kann jedes Informationssymbol I₀, I₁, I₂ und I₃ durch eine Kombination von n = 2 Binärziffern dargestellt werden. Die Sendeeinheit bzw. der Sender 110 kann demzufolge ausgebildet sein, um die erste Binärsequenz S₁ bzw. Code A zu senden, wenn eine dazu korrespondierende erste Binärziffer des Informationssymbols I₁ den Wert „1“ aufweist und eine zu der zweiten Binärsequenz S₂ korrespondierende zweite Binärziffer des Informationssymbols den Wert „0“ aufweist. Die zweite Binärsequenz S₂ bzw. Code B kann gesendet werden, wenn die dazu korrespondierende zweite Binärziffer des Informationssymbols den Wert „1“ aufweist und die erste Binärziffer des Informationssymbols dagegen den Wert „0“ aufweist. Ferner kann die dritte Binärsequenz S₃ gesendet werden, wenn (gleichzeitig) sowohl die erste als auch die zweite Binärziffer des Informationssymbols jeweils den Wert „1“ aufweisen. Aufgrund der hohen Kreuzkorrelation der dritten Sequenz S₃ mit den beiden anderen Sequenzen S₁, S₂ lösen beim Senden der dritten Sequenz S₃ empfangsseitig auf die beiden anderen Sequenzen S₁ und S₂ abgestimmte Korrelationsmodule ebenfalls aus, da jeweils die vorbestimmte Korrelationsschwelle Ψ_threshold überschritten wird. Dieses „Auslösen“ ist in der 1b durch die beiden „X“ in den Spalten „Code A“ und „Code B“ dargestellt.
Eine zu der Sendevorrichtung 100 korrespondierende Empfangsvorrichtung 200 ist in dem Blockdiagramm gemäß der 2 schematisch dargestellt.
Neben einer Empfangseinheit 202 (z.B. einem Radio-Frontend), die ausgebildet ist, um ein drahtloses, OOK-moduliertes Empfangssignal 205 zu empfangen, umfasst die Empfangsvorrichtung 200 eine Korrelationseinrichtung bzw. -stufe 210, die im Allgemeinen n Korrelationsmodule umfassen kann (für ein 2ⁿ-wertiges Symbolalphabet), wobei jedes der n Korrelationsmodule ausgebildet ist, um das Empfangssignal 205 mit einer entsprechenden Signalfolge bzw. Binärsequenz S_n zu korrelieren. Gemäß dem vorliegend beschriebenen Ausführungsbeispiel zur Übertragung von 2² = 4-wertigen Symbolen kann die Korrelationsstufe 210 n = 2 Korrelationsmodule korrespondierend zu den beiden wenig korrelierenden Signalfolgen S₁ und S₂ umfassen.
Gemäß Ausführungsbeispielen ist die Korrelationsstufe 210 ausgebildet, um bei einer Kreuzkorrelation zwischen der ersten Signalfolge S₁ (siehe Korrelationsmodul 1), die dem ersten Informationssymbol I₁ = 1 aus dem Symbolalphabet entspricht, und dem Empfangssignal 205 oberhalb der vorbestimmten Korrelationsschwelle Ψ_threshold (und bei einer gleichzeitigen Kreuzkorrelation zwischen der zweiten Signalfolge S₂ (siehe Korrelationsmodul 2), die dem zweiten Informationssymbol I₁ = 2 aus dem Symbolalphabet entspricht, und dem Empfangssignal 205 unterhalb der vorbestimmten Korrelationsschwelle Ψ_threshold) das erste Informationssymbol I₁ anzuzeigen. Ferner ist die Korrelationsstufe 210 ausgebildet, um bei einer Kreuzkorrelation zwischen der zweiten Signalfolge S₂ (siehe Korrelationsmodul 2), die dem zweiten Informationssymbol I₂ aus dem Symbolalphabet entspricht, und dem Empfangssignal 205 oberhalb der Korrelationsschwelle Ψ_threshold (und bei einer gleichzeitigen Kreuzkorrelation zwischen der ersten Signalfolge S₁ und dem Empfangssignal 205 unterhalb der vorbestimmten Korrelationsschwelle Ψ_threshold) das zweite Informationssymbol I₂ anzuzeigen. Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist die Korrelationsstufe 210 weiterhin ausgebildet, um sowohl bei einer Kreuzkorrelation zwischen der ersten Sequenz S₁ und dem Empfangssignal 205 als auch bei (gleichzeitigen) einer Kreuzkorrelation zwischen der zweiten Sequenz S₂ und dem Empfangssignal 205 jeweils oberhalb der vorbestimmten Korrelationsschwelle Ψ_threshold das dritte Informationssymbol I₃ = 3 aus dem Symbolalphabet I₀, I₁, I₂ und I₃ anzuzeigen. In einer der Korrelationsstufe 210 nachgeschalteten Logik 220 kann dann auf die übermittelte Information (z. B. den zugrunde liegenden Bitstrom) zurückgeschlossen werden.
Im Nachfolgenden werden benötigte Eigenschaften der Spreiz- bzw. Binärsequenzen S₁, S₂ und S₃ genauer untersucht. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung benötigen dafür Codegruppen, mit denen sich 2ⁿ-wertige (z. B. 4-wertige) Symbole darstellen lassen. Unabhängig vom Einsatz der Codes bzw. Sequenzen sollten alle Sequenzen S₁, S₂ und S₃ jeweils möglichst eine sehr gute Eigenkorrelation (Autokorrelationsfunktion, AKF) aufweisen, um eine sichere Detektion in dem Korrelationsempfänger 200 zu ermöglichen. Mathematisch lässt sich diese Anforderung durch Ψ_xx(0) = 1, sonstΨ_xxτ << 1 (1) mit Ψ_xx(τ) als Autokorrelation und τ als Zeitverschiebung beschreiben. Einen optimalen Code nach dieser Bedingung zeigt das Beispiel der 3a: Innerhalb eines Zeitraums T wird nur an einem Zeitpunkt eine „1“ übertragen und sonst nur „0“. Das Signal 305 hat eine sehr gute Eigenkorrelation: Nur zum Zeitpunkt τ = 0 stimmt die Funktion mit sich selbst überein, sonst zeigt sie keine Ähnlichkeiten. Theoretisch eine wünschenswerte Tatsache. In der Praxis kommt es jedoch durch Mehrfachnutzung des Funkkanals zu Störungen und Interferenzen, so dass sich der Code 305 mit anderen Signalen 310 überlagert und in der Korrelationsstufe 210 nicht mehr eindeutig zu erkannt werden kann, siehe 3a, rechts.
Die Güte von binären Signalfolgen lässt sich durch das sogenannte Haupt-Nebenmaximumverhältnis (HNV) beschreiben. Das HNV ist das Verhältnis des Hauptmaximums mit dem größten Nebenmaximum der Autokorrelation eines Signals:
Für einen schlechten Code gilt HNV → 1, für gute Codes HNV → ∞. Mit Hilfe des HNV lässt sich auch eine Qualität der Codes gegenüber Störungen ermitteln. Ein Code mit niedrigem HNV besitzt hohe Nebenmaxima und ist, wie folgende Beispielrechnung zeigt, unsicher gegen Störungen: Als Korrelationsgrenzwert bzw. Korrelationsschwelle werden bei einer Signalfolge der Länge N = 31 beispielhaft 5 Bitfehler toleriert, was einem Grenzwert Ψ_threshold = Ψ_xx(τ) = 31 – 5 / 31 ≈ 0,839 (3) entspricht. Bei einem Code mit schlechtem HNV_bad = 1, 3 ist der Wert des Nebenmaxi- mums an der Stelle
Dies entspricht einer Übereinstimmung von 24 Bit. Kommt es bei einer Übertragung nun zu mehr als x = (Ψ_threshold – Ψ_xx(τ_NM))·31 = (0,839 – 0,769)·31 = 2,17 (5)
Bitfehlern, löst das Korrelationsmodul 210 fälschlicherweise ein Interrupt aus. Bei einem guten Code mit HNV_good = 2 erlaubt ein Code dagegen ca. 10 Bitfehler. An dieser Stelle sei erwähnt, dass die Wahl der Korrelationsgrenze bzw. Korrelationsschwelle Ψ_threshold ein wichtiger Parameter des Korrelationsempfängers 200 ist. Während eine zu hohe Schwelle Ψ_threshold fast oder gar keine Fehler toleriert, erlaubt eine zu niedrig gewählte Schwelle Ψ_threshold zwar mehr Fehler, jedoch werden auch andere Signale irrtümlich als richtig erkannt. Bei einem Ausführungsbeispiel bietet sich eine dynamische Anpassung der Korrelationsschwelle Ψ_threshold an. Löst ein empfangener Spreizcode eine Übereinstimmung im Korrelationsmodul 210 aus, deren Korrelationsergebnis höher ist, als die aktuelle Schwelle, so kann die Schwelle Ψ_threshold gemäß manchen Ausführungsbeispielen erhöht, d.h. dynamisch an die Übertragungsbedingungen angepasst werden, werden (siehe 3b).
Es existieren mehrere Möglichkeiten Codes S₁, S₂, S₃ zu generieren, die eine sehr gute Eigenkorrelation mit hohem HNV besitzen. Die einfachste Methode ist die Erzeugung von Pseudo-Zufallsfolgen (engl. pseudo-noise sequence, Abk. PN-Folge). Ähnlich wie bei einem analogen Rauschen, bei dem die Autokorrelation mit Ψ_xx(m) = δ(m) (6) die Bedingung aus Gleichung (1) erfüllt, kann von den PN-Folgen ähnliche Eigenschaft erwartet werden. 4a zeigt eine zufällige Binärfolge der Länge N = 31 und m = 15 mit gutem HNV.
Mit einem Korrelationsrechner fand Lindner 1975 für die Codelänge N = 31 502 Codes mit hoher Güte durch Ausprobieren jeglicher Kombination. Ein solcher Lindner-Code ist beispielhaft in 4b gezeigt. Dass nur 502 Codes von 2³¹ Möglichkeiten gute Charakteristiken haben, zeigt, dass die Auswahl der Codes zwar kein unlösbares, aber auch kein triviales Problem darstellt.
Um ein 4-wertiges Informationssymbol übertragen zu können wird ein Code (dritte Signalfolge) gesucht, der gleichzeitig Interrupt A und B auslöst, d.h., dass sowohl eine Kreuzkorrelation zwischen der dritten Binärsequenz S₃ und der ersten Binärsequenz S₁ als auch eine Kreuzkorrelation zwischen der dritten Binärsequenz S₃ und der zweiten Binärsequenz S₂ oberhalb der vorbestimmten Kreuzkorrelationsschwelle Ψ_threshold liegt. Dies ist nur möglich, wenn der gesuchte dritte Code „Code_11“ den ersten und zweiten Codes „Code_01“ und „Code_10“ stark ähnelt und beide zugehörigen Korrelationsstufen eine Übereinstimmung melden (siehe 5a). Allerdings dürfen „Code_10“ und „Code_01“ untereinander keine Ähnlichkeit zeigen, da sonst Fehlauslösungen auftreten können (siehe 5b). Das vierte Symbol kann so definiert werden, dass kein Interrupt ausgelöst wird. Für diesen Fall kann in einer Hard- und/oder Software ein zusätzlicher Mechanismus vorgesehen werden, da der Fall „Keine Auslösung“ nicht ohne weiteres erkannt wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel können Codes, die diese Anforderungen erfüllen, mittels einer „trial and error“ Methode gefunden werden, die zu einem vorgegebenen dritten Code (Code_11) einen ersten und einem zweiten Codes (Code_01 und Code_10) nach den Anforderungen aus Tabelle aus 5b durch wiederholtes Ausprobieren findet. Das Flussdiagram zu der Methode ist in 5c dargestellt.
Ausgangscode für den Algorithmus gemäß 5c ist gemäß einem Ausführungsbeispiel der Code Code_11 = [1 ,1 ,0 ,1 ,0 ,1 ,0 ,1 ,1 ,0 ,0 ,1 ,1 ,0 ,1 ,0 ,1 ,1 ,0 ,0 ,1 ,1 ,1 ,0 ,1 ,0 ,0 ,1 ,1 ,1 ,1]. Mit den Abbruchkriterien
können beispielsweise folgende Code bzw. Signalfolgen ermittelt werden:
Code_10 = [1 ,1 ,0 ,1 ,0 ,1 ,0 ,1 ,1 ,0 ,0 ,1 ,0 ,1 ,1 ,0 ,0 ,0 ,0 ,0 ,1 ,0 ,1 ,0 ,1 ,0 ,0 ,1 ,1 ,1 ,1];
Code_11 = [1 ,1 ,0 ,1 ,0 ,1 ,0 ,1 ,1 ,0 ,0 ,1 ,1 ,0 ,1 ,0 ,1 ,1 ,0 ,0 ,1 ,1 ,1 ,0 ,1 ,0 ,0 ,1 ,1 ,1 ,1].
Die Autokorrelation und Kreuzkorrelationen sind in 7 dargestellt und die Ergebnisse der Korrelationen in den Tabellen der 6a und 6b zusammengefasst.
Der Algorithmus gemäß 5c für die Bedingungen aus den Gleichungen (7) eine gute Codegruppe gefunden, mit denen sich das 4-wertige Informationssymbol darstellen lässt. Alle Codes besitzen mit einem HNV = 2 gute Eigenkorrelationen. Der dritte Code Code_11 (S₃) stimmt mit dem ersten Code_10 (S₁) und dem zweiten Code_01 (S₂) in x = max(Ψ_{Code10-Code01})·31 = max(Ψ_{Code11-Code10})·31 = 0,8603·31= 27bit (8) überein. Code_01 stimmt mit Code_10 dagegen nur in x = max(Ψ_{Code10-Code01})·31 = 0,6875·31 = 22bit (9) überein. Für den Betrieb kann für das hier beschriebene Ausführungsbeispiel somit eine Korrelationsschwelle von Ψ_threshold > 23 / 31 = 0,742 (10) gewählt werden. Demzufolge ist bei Ausführungsbeispielen die vorbestimmte Kreuzkorrelationsschwelle Ψ_threshold kleiner als ein jeweiliger (maximaler) Autokorrelationswert der drei Signalfolgen S₁; S₂; S₃, gleichzeitig ist die vorbestimmte Kreuzkorrelationsschwelle Ψ_threshold größer ist als ein (maximaler) Kreuzkorrelationswert zwischen der ersten und der zweiten Signalfolge S₁ (Code_10) und S₂ (Code_01).
Durch den niedrigen Korrelationswert max(Ψ_{Code10-Code01}) und max(Ψ_{Code11-Code10}) ist das 4-wertige Informationssymbol nun anfälliger gegenüber Störungen. Mit der Rechnung aus Gleichung (3) bis (5) lässt sich bei der oben für das Ausführungsbeispiel empfohlenen Korrelationsschwelle Ψ_threshold = 0,742 die tolerierte Bitfehler-Anzahl x = (max(Ψ_{Code11-Code10}) – Ψ_threshold)·31 = (0,8603 – 0,742)·31 = 3,67 (11) ermitteln. Für eine Implementierung hinsichtlich des 4-wertigen Symbols kann ein zusätzlicher Timer-Mechanismus eingesetzt werden, der beispielsweise zyklisch überprüft, ob Interrupts ausgelöst worden sind. Sonst kann ein Mikrocontroller das Symbol entsprechend dem Code_00 nicht erkennen. Ein Wert des Timers kann beispielsweise einer Symboldauer entsprechen.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und in den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.
Obwohl manche Aspekte der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung eines entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschritts zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details bzw. Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.
Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu-ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einer programmierbaren Hardwarekomponente derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird.
Eine programmierbare Hardwarekomponente kann durch ein Steuergerät, einen Prozessor, ein Computerprozessor (CPU = Central Processing Unit) einen Computer, ein Computersystem, einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC = Application-specific Integrated Circuit), einen integrierten Schaltkreis (IC = Integrated Circuit), ein Ein-Chip-System (SOC = System on Chip), ein programmierbares Logikelement oder ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor (FPGA = Field Programmable Gate Array) gebildet sein.
Das digitale Speichermedium kann daher maschinen- oder computerlesbar sein. Manche Ausführungsbeispiele umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem oder einer programmierbare Hardwarekomponente derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird. Ein Ausführungsbeispiel ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Programm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist.
Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Programm, Firmware, Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode oder als Daten implementiert sein, wobei der Programmcode oder die Daten dahin gehend wirksam ist bzw. sind, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Programm auf einem Prozessor oder einer programmierbare Hardwarekomponente abläuft. Der Programmcode kann oder die Daten können beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger oder Datenträger gespeichert sein. Der Programmcode oder die Daten können unter anderem als Quellcode, Maschinencode oder Bytecode sowie als anderer Zwischencode vorliegen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist ferner ein Datenstrom, eine Signalfolge oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Programm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Datenstrom, die Signalfolge oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahin gehend konfiguriert sein, über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet oder ein anderes Netzwerk, insbesondere ein CAN (Controller Area Network) transferiert zu werden. Ausführungsbeispiele sind so auch Daten repräsentierende Signalfolgen, die für eine Übersendung über ein Netzwerk oder eine Datenkommunikationsverbindung geeignet sind, wobei die Daten das Programm darstellen.
Ein Programm gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eines der Verfahren während seiner Durchführung beispielsweise dadurch umsetzen, dass dieses Speicherstellen ausliest oder in diese ein Datum oder mehrere Daten hinein schreibt, wodurch gegebenenfalls Schaltvorgänge oder andere Vorgänge in Transistorstrukturen, in Verstärkerstrukturen oder in anderen elektrischen, optischen, magnetischen oder nach einem anderen Funktionsprinzip arbeitenden Bauteile hervorgerufen werden. Entsprechend können durch ein Auslesen einer Speicherstelle Daten, Werte, Sensorwerte oder andere Informationen von einem Programm erfasst, bestimmt oder gemessen werden. Ein Programm kann daher durch eine Auslesen von einer oder mehreren Speicherstellen Größen, Werte, Messgrößen und andere Informationen erfassen, bestimmen oder messen, sowie durch ein Schreiben in eine oder mehrere Speicherstellen eine Aktion bewirken, veranlassen oder durchführen sowie andere Geräte, Maschinen und Komponenten ansteuern.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele präsentiert wurden, beschränkt ist.
Bezugszeichenliste

100: Vorrichtung zum Senden eines Informationssymbols gemäß einem Ausführungsbeispiel
110: Sender;
200: Empfangsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
202: Empfangseinheit
205: Empfangssignal
210: Korrelationsstufe
220: Logikeinheit
305: Sendepuls
310: Störimpuls

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10128353 A1 [0004]

Claims

Vorrichtung (100) zum Senden eines Informationssymbols aus einem Symbolalphabet (I₀; I₁; I₂; I₃), mit folgenden Merkmalen: einem Sender (110), der ausgebildet ist, um für ein erstes Informationssymbol (I₁) aus dem Symbolalphabet eine erste Signalfolge (S₁) zu senden, wobei der Sender (110) ferner ausgebildet ist, um für ein zweites Informationssymbol (I₂) aus dem Symbolalphabet eine zweite Signalfolge (S₂) zu senden, wobei eine Kreuzkorrelation zwischen der ersten Signalfolge (S₁) und der zweiten Signalfolge (S₂) unterhalb einer vorbestimmten Kreuzkorrelationsschwelle (Ψ_threshold) liegt; und wobei der Sender (110) ausgebildet ist, um für ein drittes Informationssymbol (I₃) aus dem Symbolalphabet eine dritte Signalfolge (S₃) zu senden, wobei sowohl eine Kreuzkorrelation zwischen der dritten Signalfolge (S₃) und der ersten Signalfolge (S₁) als auch eine Kreuzkorrelation zwischen der dritten Signalfolge (S₃) und der zweiten Signalfolge (S₂) oberhalb der vorbestimmten Kreuzkorrelationsschwelle (Ψ_threshold) liegt.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Signalfolgen jeweils Binärsequenzen sind, und wobei der Sender (110) ausgebildet ist, um die Signalfolgen vermittels einer An-Aus-Umtastung zu senden.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Sender (110) ausgebildet ist, um die informationssymbolspezifischen Signalfolgen sequenziell zu senden.
Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sender (110) ausgebildet ist, um für ein viertes Informationssymbol (I₀) aus dem Symbolalphabet keine Signalfolge zu senden.
Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Informationssymbol (I₀; I₁; I₂; I₃) durch eine Kombination von Binärziffern dargestellt werden kann, und wobei der Sender (110) ausgebildet ist, um die erste Signalfolge (S₁) zu senden, wenn eine dazu korrespondierende erste Binärziffer des Informationssymbols den Wert „1“ aufweist und eine zu der zweiten Signalfolge (S₂) korrespondierende zweite Binärziffer des Informationssymbols den Wert „0“ aufweist, die zweite Signalfolge (S₂) zu senden, wenn die dazu korrespondierende zweite Binärziffer des Informationssymbols den Wert „1“ aufweist und die erste Binärziffer des Informationssymbols den Wert „0“ aufweist, und die dritte Signalfolge (S₃) zu senden, wenn sowohl die erste als auch die zweite Binärziffer des Informationssymbols den Wert „1“ aufweisen.
Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die vorbestimmte Kreuzkorrelationsschwelle (Ψ_threshold) kleiner ist als ein jeweiliger Autokorrelationswert der drei Signalfolgen (S₁; S₂; S₃), und wobei die vorbestimmte Kreuzkorrelationsschwelle (Ψ_threshold) größer ist als ein Kreuzkorrelationswert zwischen der ersten und der zweiten Signalfolge (S₁; S₂).
Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sender (110) ausgebildet ist, um die Signalfolgen drahtlos über eine Funkschnittstelle zu einer Empfangsvorrichtung zu senden.
Vorrichtung (200) zum Empfangen eines Informationssymbols (I₀; I₁; I₂; I₃) aus einem Empfangssignal (205), mit folgenden Merkmalen: einer Korrelationsstufe (210), die ausgebildet ist, um bei einer Kreuzkorrelation zwischen einer ersten Signalfolge (S₁), die einem ersten Informationssymbol (I₁) aus einem Symbolalphabet (I₀; I₁; I₂; I₃) entspricht, und dem Empfangssignal (205) oberhalb einer vorbestimmten Korrelationsschwelle (Ψ_threshold) das erste Informationssymbol (I₁) anzuzeigen, wobei die Korrelationsstufe (210) ferner ausgebildet ist, um bei einer Kreuzkorrelation zwischen einer zweiten Signalfolge (S₂), die einem zweiten Informationssymbol (I₂) aus dem Symbolalphabet (I₀; I₁; I₂; I₃) entspricht, und dem Empfangssignal (205) oberhalb der vorbestimmten Korrelationsschwelle (Ψ_threshold), das zweite Informationssymbol (I₂) anzuzeigen; und wobei die Korrelationsstufe (210) ausgebildet ist, um sowohl bei einer Kreuzkorrelation zwischen der ersten Signalfolge (S₁) und dem Empfangssignal (205) als auch bei einer Kreuzkorrelation zwischen der zweiten Signalfolge (S₂) und dem Empfangssignal (205) oberhalb der vorbestimmten Korrelationsschwelle (Ψ_threshold), ein drittes Informationssymbol (I₃) aus dem Symbolalphabet (I₀; I₁; I₂; I₃) anzuzeigen.
Verfahren zum Senden eines Informationssymbols aus einem Symbolalphabet (I₀; I₁; I₂; I₃), mit folgenden Schritten: Senden, für ein erstes Informationssymbol (I₁) aus dem Symbolalphabet, einer ersten Signalfolge (S₁), Senden, für ein zweites Informationssymbol (I₂) aus dem Symbolalphabet, einer zweiten Signalfolge (S₂), so dass eine Kreuzkorrelation zwischen der ersten Signalfolge (S₁) und der zweiten Signalfolge (S₂) unterhalb einer vorbestimmten Kreuzkorrelationsschwelle (Ψ_threshold) liegt; und Senden, für ein drittes Informationssymbol (I₃) aus dem Symbolalphabet, einer dritten Signalfolge (S₃, so dass sowohl eine Kreuzkorrelation zwischen der dritten Signalfolge (S₃) und der ersten Signalfolge (S₁) als auch eine Kreuzkorrelation zwischen der dritten Signalfolge (S₃) und der zweiten Signalfolge (S₂) oberhalb der vorbestimmten Kreuzkorrelationsschwelle (Ψ_threshold) liegt.
Verfahren zum Empfangen eines Informationssymbols (I₀; I₁; I₂; I₃) aus einem Empfangssignal (205), mit folgenden Schritten: Anzeigen, bei einer Kreuzkorrelation zwischen einer ersten Signalfolge (S₁), die einem ersten Informationssymbol (I₁) aus einem Symbolalphabet (I₀; I₁; I₂; I₃) entspricht, und dem Empfangssignal (205) oberhalb einer vorbestimmten Korrelationsschwelle (Ψ_threshold), des ersten Informationssymbols (I₁); Anzeigen, bei einer Kreuzkorrelation zwischen einer zweiten Signalfolge (S₂), die einem zweiten Informationssymbol (I₂) aus dem Symbolalphabet (I₀; I₁; I₂; I₃) entspricht, und dem Empfangssignal (205) oberhalb der vorbestimmten Korrelationsschwelle (Ψ_threshold), des zweiten Informationssymbols (I₂); und Anzeigen, sowohl bei einer Kreuzkorrelation zwischen der ersten Signalfolge (S₁) und dem Empfangssignal (205) als auch bei einer Kreuzkorrelation zwischen der zweiten Signalfolge (S₂) und dem Empfangssignal (205) oberhalb der vorbestimmten Korrelationsschwelle (Ψ_threshold), eines dritten Informationssymbols (I₃) aus dem Symbolalphabet (I₀; I₁; I₂; I₃).
Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 9 oder 10, wenn das Computerprogramm auf einer programmierbaren Hardwarekomponente abläuft.