DE102015212776A1

DE102015212776A1 - Secure communication

Info

Publication number: DE102015212776A1
Application number: DE102015212776.1A
Authority: DE
Inventors: Joachim Walewski
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2015-07-08
Filing date: 2015-07-08
Publication date: 2017-01-12

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur sicheren Kommunikation, bei denen zur Begrenzung einer Reichweite eines ersten elektromagnetischen Signals von einem ersten Sendeelement das erste elektromagnetische Signal und von zumindest einem zweiten Sendeelement ein jeweiliges zweites elektromagnetisches Signal ausgesendet werden und eine Phasenverschiebung zwischen dem ersten elektromagnetischen Signal und dem zumindest einen zweiten elektromagnetischen Signal derart eingestellt wird, dass ab einem ersten Abstand durch eine Überlagerung des ersten elektromagnetischen Signals und des zumindest einen zweiten elektromagnetischen Signals eine zumindest teilweise Auslöschung des ersten elektromagnetischen Signals (ES1) im Bereich der Überlagerung erzeugt wird.The invention relates to methods and devices for secure communication, in which for limiting a range of a first electromagnetic signal from a first transmitting element, the first electromagnetic signal and at least one second transmitting element, a respective second electromagnetic signal are emitted and a phase shift between the first electromagnetic signal and the at least one second electromagnetic signal is set in such a way that at least a partial extinction of the first electromagnetic signal (ES1) in the region of the superimposition is generated at a first distance by superposing the first electromagnetic signal and the at least one second electromagnetic signal.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur sicheren Kommunikation. The invention relates to methods and devices for secure communication.

Bei einer VLC-Übertragung (VLC – Visible Light Communication, sichtbare Lichtübertragung) wird eine Übertragung von Informationen mit Hilfe des sichtbaren Lichts durchgeführt. Dabei ist es von Interesse, einen Empfang dieser Information örtlich zu begrenzen, beispielsweise aus sicherheitsrelevanten Gründen oder um Interferenzen mit anderen VLC-Übertragungen zu reduzieren bzw. zu vermeiden. In VLC (Visible Light Communication) transmission of information is performed using visible light. It is of interest to localize a reception of this information locally, for example, for security reasons, or to reduce or avoid interference with other VLC transmissions.

Eine bekannte Möglichkeit, eine Reichweite bei der VLC-Übertragung zu reduzieren, ist eine Sendeleistung des übertragenen VLC-Signals derart einzustellen, dass ab einem gewissen Abstand ein Signal-zu-Rauschabstand derart zunimmt, dass das ausgesendete VLC-Signal nicht mehr fehlerfrei empfangen bzw. demoduliert werden kann. Dies ist auch durch eine Verminderung eines Modulationsindexes zu erzielen. A known possibility to reduce a range in the VLC transmission is to set a transmission power of the transmitted VLC signal such that, after a certain distance, a signal-to-noise ratio increases such that the transmitted VLC signal is no longer received or received without errors can be demodulated. This can also be achieved by reducing a modulation index.

Hierbei ist jedoch nachteilig, dass bei vielen Sendeeinheiten ein Anwender entweder standardmäßig keinen Zugriff auf den Modulationsindex hat ober Signalverzerrungen bei zu großem oder zu kleinem Modulationsindex auftreten können. However, it is disadvantageous here that in the case of many transmitting units a user either by default has no access to the modulation index can have signal distortions if the modulation index is too large or too small.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, Verfahren und Vorrichtungen anzugeben, mit denen eine Übertragung eines VLC-Signals derart durchgeführt werden kann, dass eine Begrenzung einer Reichweite in einfacher Art und Weise durchführbar ist. It is therefore an object of the invention to provide methods and apparatus with which a transmission of a VLC signal can be performed such that a limitation of a range in a simple manner is feasible.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen. The object is solved by the features of the independent claims. Further developments of the invention can be found in the dependent claims.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Begrenzung einer Reichweite eines ersten elektromagnetischen Signals, bei dem

– von einem ersten Sendeelement das erste elektromagnetische Signal und von zumindest einem zweiten Sendeelement ein jeweiliges zweites elektromagnetisches Signal ausgesendet werden,
– eine Phasenverschiebung zwischen dem ersten elektromagnetischen Signal und dem zumindest einen zweiten elektromagnetischen Signal derart eingestellt wird, dass ab einem ersten Abstand durch eine Überlagerung des ersten elektromagnetischen Signals und des zumindest einen zweiten elektromagnetischen Signals eine zumindest teilweise Auslöschung des ersten elektromagnetischen Signals im Bereich der Überlagerung erzeugt wird.

The invention relates to a method for limiting a range of a first electromagnetic signal, in which

The first electromagnetic signal is transmitted by a first transmitting element and a respective second electromagnetic signal is transmitted by at least one second transmitting element,
- A phase shift between the first electromagnetic signal and the at least one second electromagnetic signal is set such that from a first distance by a superposition of the first electromagnetic signal and the at least one second electromagnetic signal, an at least partial extinction of the first electromagnetic signal in the region of the superposition is produced.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine Einschränkung der Reichweite des ausgesendeten ersten elektromagnetischen Signals erreicht, ohne den Modulationsindex oder die Sendeleistung ändern zu müssen. Dieser kann in dem für einen Endverstärker, der das erste bzw. zweite elektromagnetische Signal erzeugt, in seinem optimalen Arbeitsbereich, bspw. in Bezug auf geringe Verlustleistung oder geringe Verzerrung des erzeugten Signals, belassen werden. Zudem zeigt das Verfahren den Vorteil, dass es in einfacher und kostengünstiger Art und Weise technisch realisierbar ist. The inventive method, a limitation of the range of the emitted first electromagnetic signal is achieved without having to change the modulation index or the transmission power. This can be left in its for a power amplifier, which generates the first and second electromagnetic signal, in its optimum operating range, for example, in terms of low power loss or low distortion of the generated signal. In addition, the method has the advantage that it is technically feasible in a simple and cost-effective manner.

Das erste elektromagnetische Signals und das zumindest eine zweite elektromagnetische Signal parallel in räumlicher Ausbreitung ausgesendet werden. Die parallele Aussendung des ersten und des zumindest einen zweiten Signals in räumlicher Ausbreitung ermöglicht eine sichere Bestimmung des ersten Abstands, ab dem die Überlagerung des ersten und des zumindest einen weiten Signals die teilweise Auslöschung bewirkt. The first electromagnetic signal and the at least one second electromagnetic signal are transmitted in parallel in spatial propagation. The parallel transmission of the first and the at least one second signal in spatial propagation enables a reliable determination of the first distance, above which the superimposition of the first and the at least one far signal causes the partial cancellation.

In einer optionalen Ausführung der Erfindung werden das erste Sendeelement und/oder das zumindest eine zweite Sendeelement als flächig ausgebildete Sender ausgebildet. Hierdurch kann zum einen eine Ausbreitung des jeweiligen Signals zur Bestimmung des ersten Zustands gut vorhergesagt werden. Zum anderen ist eine Realisierung der Erfindung auf Basis vorhandener Komponenten, wie LED-Displays (LED – Light Emitting Diodes), preiswert und in kurzer Zeit durchführbar. In an optional embodiment of the invention, the first transmitting element and / or the at least one second transmitting element are designed as flat transmitters. In this way, on the one hand, a propagation of the respective signal for determining the first state can be well predicted. On the other hand, an implementation of the invention based on existing components, such as LED displays (LED - Light Emitting Diodes), inexpensive and feasible in a short time.

Werden das erste Sendeelement und/oder das zumindest eine zweite Sendeelement direkt neben einander angeordnet, so kann der erste Abstand in einfacher Weise exakt bestimmt werden. If the first transmitting element and / or the at least one second transmitting element are arranged directly next to each other, then the first distance can be determined exactly in a simple manner.

In einer vorzugsweisen Weiterbildung der Erfindung werden die zweiten Sendeelemente in einem rotationsasymmetrischen Muster, bspw. einem Schachbrettmuster angeordnet. Durch den Einsatz mehrerer gleichgetakteter Sendeelemente kann die Sendeleistung der mit Hilfe des ersten und zweiten Signals zu übertragenden Information erhöht werden. Zudem kann durch das Schachbrettmuster eine Verzahnung von mehreren ersten und mehreren zweiten Sendeelementen in einfacher Weise realisiert werden. Die rotationssymmetrische Ausformung der Erfindung bietet Vorteile, wenn die Detektionszeile bzw. -Matrix des Empfängers gegenüber dem Sender verdreht ist. Außerdem kann eine solche Anordnung benutzt werden, um die relative Drehung des Empfängers gegenüber dem Sender zu bestimmen. In a preferred development of the invention, the second transmitting elements are arranged in a rotationally asymmetric pattern, for example a checkerboard pattern. By using a plurality of gleichaktakteter transmission elements, the transmission power of the information to be transmitted with the aid of the first and second signals can be increased. In addition, a toothing of a plurality of first and a plurality of second transmitting elements can be realized in a simple manner by the checkerboard pattern. The rotationally symmetrical shape of the invention offers advantages when the detection line or matrix of the receiver is rotated relative to the transmitter. In addition, such an arrangement can be used to determine the relative rotation of the receiver to the transmitter.

Wird die Phasenverschiebung etwa zu 90 Grad eingestellt, so kann der erste Abstand in zuverlässiger Art und Weise ermittelt werden. Zum anderen findet auch nach dem ersten Abstand eine zuverlässige (Teil-)Auslöschung des ersten Signals statt. „Etwa“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Phasenverschiebung in einem Bereich um die Gradangabe 90° schwanken kann, z.B. +/–1%. If the phase shift is set at approximately 90 degrees, the first distance can be reliably determined. On the other hand, there is also one after the first distance reliable (partial) erasure of the first signal instead. "Approximately" in this context means that the phase shift in a range around the degree can vary 90 °, eg +/- 1%.

In einer weiteren alternativen Erweiterung der Erfindung kann eine jeweilige Lichtintensität des ersten elektromagnetischen Signals und/oder des zumindest eines zweiten elektromagnetischen Signals zur Einstellung der Phasenverschiebung (PH) über der Zeit moduliert werden. Hierdurch kann die (Teil-)Auslöschung des ersten Signals ab dem ersten Abstand noch genauer erreicht werden, da bspw. technologische Ungleichheiten des ersten bzw. zweiten Sendeelements ausgeglichen werden können, z.B. falls die jeweiligen Endstufen einer Temperaturdrift unterliegen. In a further alternative extension of the invention, a respective light intensity of the first electromagnetic signal and / or the at least one second electromagnetic signal for adjusting the phase shift (PH) over time can be modulated. As a result, the (partial) cancellation of the first signal from the first distance can be achieved even more precisely, since, for example, technological inequalities of the first or second transmission element can be compensated, e.g. if the respective output stages are subject to a temperature drift.

Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Begrenzung einer Reichweite eines ersten elektromagnetischen Signals mit

– einem ersten Sendeelement (SE1) zum Aussenden des ersten elektromagnetischen Signals (ES1) und zumindest einem zweiten Sendeelement (SE2) zum Aussenden von einem jeweiligen zweiten elektromagnetischen Signal (ES2),
– einem Phasenelement (PE) zum Einstellen einer Phasenverschiebung (PH) zwischen dem ersten elektromagnetischen Signal (ES1) und dem zumindest einen zweiten elektromagnetischen Signal (ES2) derart, dass ab einem ersten Abstand (AB1) durch eine Überlagerung des ersten elektromagnetischen Signals (ES1) und des zumindest einen zweiten elektromagnetischen Signals (ES2) eine zumindest teilweise Auslöschung des ersten elektromagnetischen Signals (ES1) im Bereich der Überlagerung erzeugbar ist.

Furthermore, the invention relates to a device for limiting a range of a first electromagnetic signal with

A first transmitting element for emitting the first electromagnetic signal and at least one second transmitting element for transmitting a respective second electromagnetic signal;
- A phase element (PE) for adjusting a phase shift (PH) between the first electromagnetic signal (ES1) and the at least one second electromagnetic signal (ES2) such that from a first distance (AB1) by a superposition of the first electromagnetic signal (ES1 ) and the at least one second electromagnetic signal (ES2), an at least partial extinction of the first electromagnetic signal (ES1) in the region of the overlay can be generated.

Die Vorrichtung kann ferner derart ausgebildet sein, dass das erste Sendeelement (SE1), das zweite Sendeelement (SE2) und /oder das Phasenelement (PE) jeweils derart ausgestaltet ist, dass zumindest einer der optionalen Verfahrensschritte implementierbar und realisierbar ist. The device can also be designed such that the first transmitting element (SE1), the second transmitting element (SE2) and / or the phase element (PE) are each designed such that at least one of the optional method steps can be implemented and implemented.

Die Vorteile der Vorrichtung und ihrer Weiterbildungen sind analog zu denen des Verfahrens. The advantages of the device and its developments are analogous to those of the method.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden anhand von Figuren näher erläutert. Im Einzelnen zeigen: The invention and its developments are explained in more detail with reference to figures. In detail show:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, 1 a first embodiment of the invention,

2 ein Ablaufdiagramm zum Durchführen der Erfindung. Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. 2 a flow chart for carrying out the invention. Elements with the same function and mode of operation are provided with the same reference numerals in the figures.

In einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß 1 soll eine Bilddarstellung, die auf einem 100 Zoll LED-Monitor (LED – Light Emitting Diodes, lichtemittierende Dioden) dargestellt wird, durch eine Kamera ab einem ersten Abstand AB1 nicht mehr aufgenommen werden können. Dies ist beispielsweise wichtig, um ein unbefugtes Aufnehmen von nicht öffentlichem Bildmaterial bzw. Bildzusatzmaterial zu verhindern. Der LED-Monitor, im Folgenden als Sender S bezeichnet, weist eine Vielzahl von Bildelementen, ausgeprägt in Form von einem oder mehreren LEDs, auf. Im folgenden Beispiel werden jeweils fünf in einer Reihe nebeneinander angeordnete LEDs zu jeweils einem Sendeelement zusammengefasst. Die LEDs pro Sendeelement werden in gleicher Art und Weise von einer Elektronik des Bildschirms angesteuert. In a first embodiment of the invention according to 1 should an image display, which is displayed on a 100-inch LED-monitor (LED - light emitting diodes, light emitting diodes), can not be recorded by a camera from a first distance AB1. This is important, for example, to prevent unauthorized recording of non-public image material or additional image material. The LED monitor, hereinafter referred to as transmitter S, has a multiplicity of picture elements, pronounced in the form of one or more LEDs. In the following example, five LEDs arranged next to each other in a row are combined into one transmission element in each case. The LEDs per transmitting element are driven in the same manner by an electronics of the screen.

In dem Beispiel gemäß 1 werden als Sendeelemente, auch als Objektelemente bezeichnet, ein erstes Sendeelement SE1 und zwei zweite Sendeelemente SE2 betrachtet. Das erste Sendeelement sendet das erste elektromagnetische Signal ES1 und die jeweiligen zweiten Sendeelemente ein jeweiliges zweites elektromagnetisches Signal ES2 aus. In 1 wurden die jeweiligen elektromagnetischen Signale mit einem gestrichelten Pfeil skizziert. Es versteht sich von selbst, dass jede LED des jeweiligen Sendeelementes einen Teil des jeweiligen elektromagnetischen Signals aussendet. Somit sind das erste bzw. die zweiten elektromagnetischen Signale ES1, ES2 nicht punktförmig sondern werden flächig ausgestrahlt. In the example according to 1 are considered as transmitting elements, also referred to as object elements, a first transmitting element SE1 and two second transmitting elements SE2. The first transmitting element transmits the first electromagnetic signal ES1 and the respective second transmitting elements a respective second electromagnetic signal ES2. In 1 the respective electromagnetic signals were sketched with a dashed arrow. It goes without saying that each LED of the respective transmitting element emits a part of the respective electromagnetic signal. Thus, the first and the second electromagnetic signals ES1, ES2 are not punctiform but are emitted areally.

In 1 ist nur eine eindimensionale Darstellung gewählt worden. Im Allgemeinen kann das jeweilige Sendeelement auch flächig ausgebildet sein, z.B. mit 5×5 LEDs, so dass das zugehörige elektromagnetische Signal in der Fläche 5×5 LEDs ausgestrahlt wird. In 1 only a one-dimensional representation has been chosen. In general, the respective transmitting element can also be formed flat, for example with 5 × 5 LEDs, so that the associated electromagnetic signal is emitted in the area 5 × 5 LEDs.

Die ersten bzw. zweiten elektromagnetischen Signale weisen also eine Länge Δ auf, die im Beispiel durch die Anzahl der LEDs vorgegeben ist. Auf der Empfängerseite D befinden sich Detektorelemente D1, D2, die das erste bzw. die zweiten elektromagnetischen Signale ES1, ES2 detektieren. Die Länge der jeweiligen Detektorelemente beträgt d. Der Abstand des Empfängers D zur Abbildungsebene, in der sich bspw. eine Linse LI befindet, d.h. eine Abbildungsoptik, beträgt einen Abstand b. Der Sender S hat einen Abstand L von der Linse LI. Unter Annahme einer strahlenoptischen Abbildung ist die Auflösung a des abgebildeten Objekts, repräsentiert durch die zweiten und das erste elektromagnetische Signale, d.h. die Länge gerade noch auflösbarer Objektdetails, definiert zu a = L d / b. The first and second electromagnetic signals thus have a length Δ, which in the example is predetermined by the number of LEDs. On the receiver side D are detector elements D1, D2, which detect the first and the second electromagnetic signals ES1, ES2. The length of the respective detector elements is d. The distance of the receiver D to the imaging plane in which, for example, a lens LI is located, ie an imaging optics, is a distance b. The transmitter S has a distance L from the lens LI. Assuming a beam-optical image, the resolution a of the imaged object, represented by the second and the first electromagnetic signals, ie the length of still resolvable object details, is defined to a = L d / b.

Hierbei wird die Länge, bei der a = Δ, als L_Δ bezeichnet. Aus der obigen Gleichung ergibt sich, dass die Objektauflösung bei einem Abstand 2L_Δ genau 2Δ ist, d.h. zwei Objektelemente fallen dann auf ein Detektorelement. Hierbei ist anzumerken, dass falls L >> b ist („L >> b“ bedeutet L ist viel größer als b), so ändert sich b nicht nennenswert, wenn L sich ändert. Here, the length at which a = Δ as _Δ L, respectively. It follows from the above equation that the object resolution at a distance 2L _{Δ is} exactly 2Δ, ie two object elements then fall on a detector element. It should be noted that if L >> b ("L >>b" means L is much larger than b), then b does not change appreciably as L changes.

Die obige Darstellung ist auch auf eine zweidimensionale Darstellung der Sendeelemente, z.B. mit 5×5 LEDs, bzw. der Detektoren übertragbar. The above illustration is also based on a two-dimensional representation of the transmitting elements, e.g. with 5 × 5 LEDs, or the detectors transferable.

So kann eine Helligkeit der ersten bzw. zweiten elektronischen Signale moduliert, wobei die Helligkeit eine jeweilige Intensität des jeweiligen Signals darstellt, und die Daten somit auf den Empfänger übertragen werden. Bei einer solchen Übertragung handelt es sich um sogenannte MIMO (Multiple In – Multiple Out, zu Deutsch viele Eingangs- – viele Ausgangswerte). Fällt das erste elektromagnetische Signal ES1 mit zumindest einem der zweiten elektromagnetischen Signale ES2 auf ein einziges Detektorelement, z.B. D1, so überlagern sich die Modulationssignale beider elektromagnetischen Signale. Thus, a brightness of the first and second electronic signals is modulated, wherein the brightness represents a respective intensity of the respective signal, and the data is thus transmitted to the receiver. Such a transmission is so-called MIMO (Multiple In - Multiple Out, many input terms in German - many output values). If the first electromagnetic signal ES1 coincides with at least one of the second electromagnetic signals ES2 to a single detector element, e.g. D1, the modulation signals of both electromagnetic signals overlap.

Wird bspw. angenommen, dass das erste elektromagnetische Signal und zumindest eines der zweiten elektromagnetischen Signale mit den gleichen Daten um 90° phasenverschoben moduliert werden, so kann ebenfalls eine Auslöschung bei einem Abstand größer als L_Δ erzielt werden. Beispielhafte Modulationsverfahren sind OOK (OOK – On Off Keying), Manchestermodulation und BPSK (BPSK – Binary Phase Shift Key). Dabei kann die Phasenverschiebung beispielsweise dadurch erreicht werden, dass ein Inhalt des ersten elektromagnetischen Signals einer negierten binären Sequenz der Information des zweiten elektromagnetischen Signals entspricht. If, for example, it is assumed that the first electromagnetic signal and at least one of the second electromagnetic signals are modulated by 90 ° out of phase with the same data, an extinction at a distance greater than L _Δ can likewise be achieved. Exemplary modulation methods are OOK (On Off Keying), Manchester modulation and BPSK (BPSK - Binary Phase Shift Key). In this case, the phase shift can be achieved, for example, in that a content of the first electromagnetic signal corresponds to a negated binary sequence of the information of the second electromagnetic signal.

Bei Abständen kleiner gleich L_Δ können das erste elektromagnetische Signal und das zweite elektromagnetische Signal voneinander getrennt demoduliert und aufgelöst werden. Bei Abständen größer L_Δ überlappen die ersten elektromagnetischen und zweiten elektromagnetischen Signale teilweise, wobei sie bei einem Abstand 2L_Δ oder/und größer vollständig überlappen. Aufgrund der Phasenverschiebung zwischen der Modulation des ersten elektromagnetischen Signals und des zumindest einen zweiten elektromagnetischen Signals kommt es bei der Überlappung zu einer destruktiven Überlagerung der modulierten Signale im Empfänger, so dass ab einem Abstand 2L_Δ am Empfänger kein Signal detektierbar ist. Werden beispielsweise statt nur einem ersten elektromagnetischen Signal gleich zwei benachbarte erste elektromagnetische Signale am Sender im Takt moduliert und neben zwei 90° taktverschobenen modulierten Elementen, d.h. zweiten elektromagnetischen Signalen platziert, so kann das Mischsignal am Empfänger für Abstände größer gleich 4LΔ nicht mehr detektiert und demoduliert werden. At distances less than or equal to L _Δ , the first electromagnetic signal and the second electromagnetic signal can be separately demodulated and resolved. At distances greater than L _Δ , the first electromagnetic and second electromagnetic signals partially overlap, completely overlapping at a distance 2L _Δ or / and larger. Due to the phase shift between the modulation of the first electromagnetic signal and the at least one second electromagnetic signal, the overlap results in a destructive superimposition of the modulated signals in the receiver, so that no signal can be detected at a distance 2L _Δ at the receiver. If, for example, instead of just a first electromagnetic signal, two adjacent first electromagnetic signals are modulated at the transmitter in time and placed next to two 90 ° clock-shifted modulated elements, ie second electromagnetic signals, the mixed signal at the receiver for distances greater than or equal to 4LΔ no longer detected and demodulated become.

Das obige Beispiel wird beispielsweise auf eine Mobiltelefon-Anwendung angewendet. Ein CCD-Bildpunkt (CCD – Charge Coupled Device) in einer Mobiltelefon-Kamera hat eine Kantenlänge von ca. 6 µm. Bei einer Fokallänge von ca. 5 mm (abgeleitet von der Tiefe typischer Smart-Telefone) ergibt sich daraus ein Öffnungswinkel von ca. 1,2 mrad. Nimmt man mit einer solchen Kamera einen LCD-Monitor aus 2 m Entfernung auf, ist die Bildpunkt-bedingte maximal auflösbare Objektgröße 2,5 mm, d.h. kleinere Objekte können nicht aufgelöst werden. For example, the example above is applied to a mobile phone application. A CCD pixel (CCD - Charge Coupled Device) in a mobile phone camera has an edge length of approximately 6 μm. With a focal length of about 5 mm (derived from the depth of typical smart phones), this results in an opening angle of about 1.2 mrad. If you take an LCD monitor from a distance of 2 m with such a camera, the pixel-related maximum resolvable object size is 2.5 mm, ie. smaller objects can not be resolved.

Wird nun das erste Sendeelement von 5×5 mm Größe auf dem LED-Monitor, moduliert, und liegt daneben das zweite Sendeelement in gleicher Größe von 5×5 mm, von welchem das gleiche elektromagnetische Signal, aber 90° phasenverschoben ausgesendet wird, so wird das das erste elektromagnetische Signal bis zu einer Entfernung von 4 m klar und mit maximalen Signal-zu-Rausch-Verhältnis übertragen. Ab dieser Entfernung fangen die beiden Sendeelement an, sich auf dem empfangenden CCD-Bildpunkt des Empfängerelementes zu überlagern und das demodulierbare Signal ist immer schwerer zu detektieren. Ab einer Entfernung von ca. 8 m fällt das elektromagnetische Signal der beiden Bildschirmsektoren, d.h. des ersten und des zweiten Sendeelements, auf einen CCD-Bildpunkt und, bedingt durch die Phasenverschiebung des ersten und des zweiten elektromagnetischen Signals, kann das visuelle Signal nicht mehr demoduliert werden (vollständige Auslöschung). Um eine größere Entfernung als 8 m Abstand zu ermöglichen kann eine Größe des jeweiligen Sendeelements gegebenenfalls vergrößert werden, bspw. auf 10×10 mm. In diesem Fall ist das Signal auch noch bei 8 m ohne Problem auflösbar, verschwindet aber bei Entfernungen von 16 m und größer. Now, if the first transmitting element of 5 × 5 mm size on the LED monitor, modulated, and is next to the second transmitting element in the same size of 5 × 5 mm, from which the same electromagnetic signal, but 90 ° out of phase, is emitted which transmits the first electromagnetic signal up to a distance of 4 m clearly and with maximum signal-to-noise ratio. From this distance, the two transmitting elements begin to overlap on the receiving CCD pixel of the receiver element and the demodulated signal is increasingly difficult to detect. At a distance of about 8 m, the electromagnetic signal of the two screen sectors, i. the first and the second transmitting element, to a CCD pixel and, due to the phase shift of the first and the second electromagnetic signal, the visual signal can no longer be demodulated (complete extinction). In order to allow a distance greater than 8 m, a size of the respective transmitting element can optionally be increased, for example, to 10 × 10 mm. In this case, the signal can be resolved even at 8 m without any problem, but disappears at distances of 16 m and larger.

Es ist anzumerken, dass die obigen Betrachtungen nur für eine rechtwinklige Ausrichtung des Senders bzw. des Empfänger zur Sichtachse zutrifft. Für schräg angeordnete Empfänger bzw. Sender sind im Allgemeinen statt der Größen d und Δ die auf eine Ebene im rechten Winkel zur Sichtachse projizierten Größen zu wählen. It should be noted that the above considerations apply only to a rectangular orientation of the transmitter and the receiver to the viewing axis. For obliquely arranged receivers or transmitters, in general, instead of the variables d and Δ, the variables projected onto a plane at right angles to the viewing axis are to be selected.

Eine Qualität der Erfindung kann im Allgemeinen auch dadurch verbessert werden, dass der Abstand von benachbarten Senderelementen in Richtung der Sichtachse klein gegen den Abstand L_Δ ist. A quality of the invention can generally also be improved in that the distance from adjacent transmitter elements in the direction of the visual axis is small compared to the distance L _Δ .

Da im letzten Beispiel die Größe der Sendeelemente viermal größer als im vorhergehenden Beispiel ist, fällt bei gleicher Entfernung zwischen Kamera und Monitor, viermal mehr Licht auf die CCD – Bildpunkte. Bei gleicher Modulationstiefe ist somit das empfangene, demodulierbare Signal-zu-Rausch-Verhältnis 16 mal größer (12 dB). Es handelt sich hierbei um eine sogenannte IM-DD-Übertragung (IM-DD: Intensity Modulation and Direct Detection), bei der das Signal-zu-Rauschverhältnis quadratisch mit der empfangen optischen Leistung skaliert. Since in the last example the size of the transmitting elements is four times larger than in the previous example, four times more light falls on the CCD pixels with the same distance between the camera and the monitor. With the same modulation depth, the received, demodulated signal-to-noise ratio is thus 16 times greater (12 dB). This is a so-called IM-DD (Intensity Modulation and Direct Detection) transmission, in which the signal-to-noise ratio scales quadratically with the received optical power.

Bei einem LED-Monitor mit 47 Zoll, d.h. ca. 119cm, Bildschirmdiagonale mit einer HD-Auflösung (HD – High Definition) mit 1920×1080 Bildpunkten ergibt sich eine Bildpunktauflösung von 2197PPI² (PPI – Pixel Per Inch square – Bildpunkte pro Inch-Quadrat), wobei 1 inch etwa 2,54cm beträgt. Somit weist das erste bzw. zweite Sendeelement von 5mm×5mm etwa 9×9 LED-Bildpunkte auf. A 47-inch LED monitor, about 119cm in screen definition with HD (high-definition) resolution of 1920 × 1080 pixels, has a resolution of 2197PPI ² (PPI - pixels per inch square). Square), where 1 inch is about 2.54cm. Thus, the first and second transmitting element of 5mm × 5mm has about 9 × 9 LED pixels.

Die Erfindung ist nicht auf die Darstellung von zu übertragenden Informationen mittels eines LED-Monitors und den Empfang dieser Information mittels eines Handys beschränkt. Vielmehr kann als Sender jede Information abstrahlende Einheit, wie beispielsweise ein Projektor (auf Englisch: Beamer), verwendet werden. Analog ist auch auf Empfängerseite jede Art von Empfänger für Lichtsignale einsetzbar. The invention is not limited to the representation of information to be transmitted by means of an LED monitor and the reception of this information by means of a mobile phone. Rather, can be used as a transmitter every information radiating unit, such as a projector (in English: Beamer). Analogously, any type of receiver for light signals can also be used on the receiver side.

2 zeigt ein Flussdiagramm zum Durchführen der Erfindung. In einem ersten Schritt S1 werden von dem ersten Sendeelement das erste elektromagnetische Signal und von zumindest einem der zweiten Sendeelemente das jeweilige zweite elektromagnetische Signal ausgesendet. In einem zweiten Schritt S2 wird durch die Phaseneinheit PE die Phasenverschiebung zwischen dem ersten elektromagnetischen Signal und dem zumindest einen zweiten elektromagnetischen Signal derart eingestellt, dass ab einem ersten Abstand AB1 durch eine Überlagerung des ersten elektromagnetischen Signals und des zumindest einen zweiten elektromagnetischen Signals eine zumindest teilweise Auslöschung des ersten elektromagnetischen Signals im Bereich der Überlagerung erzeugt wird. 2 shows a flowchart for carrying out the invention. In a first step S1, the first electromagnetic signal is transmitted by the first transmitting element and the respective second electromagnetic signal by at least one of the second transmitting elements. In a second step S2, the phase shift PE between the first electromagnetic signal and the at least one second electromagnetic signal is adjusted such that at least partially from a first distance AB1 by a superposition of the first electromagnetic signal and the at least one second electromagnetic signal Erasure of the first electromagnetic signal is generated in the region of the overlay.

So kann die Erfindung beispielsweise auf einer Messe eingesetzt werden, bei der Bildinformationen als Zusatzinformationen zu neuen Produkten mittels auf dem jeweiligen Stand aufgestellten Bildschirmen via VLC-Übertragung an Flächendetektoren, wie CCD-Kameras in Mobilfunktelefonen oder in Laptops übertragen werden. Durch das vorgenannte Verfahren ist die Reichweite der übertragenen Information regulierbar, dass beispielsweise im Falle von mehreren Bildschirmen in einem Sichtfeld eine vorgebbare Information empfangbar ist. Ferner ist vorteilhaft, dass mit Hilfe der Erfindung erreichbar ist, dass Kunden, die sich tiefergehend für ein angebotenes Produkt interessieren, mit ihrem Empfangsgerät näher an den Stand des Verkäufers kommen, um auf ihren jeweiligen Empfangsgeräten die per VLC-Übertragung übermittelte Information aufnehmen und verarbeiten zu können. Thus, the invention can be used, for example, at a trade show where image information is transmitted as additional information on new products by means of screens set up on the respective stand via VLC transmission to area detectors, such as CCD cameras in mobile phones or in laptops. By the aforementioned method, the range of the transmitted information is adjustable, that, for example, in the case of multiple screens in a field of view, a specifiable information is receivable. Furthermore, it is advantageous that it is possible with the aid of the invention that customers who are more interested in an offered product come closer to the state of the seller with their receiving device in order to record and process the information transmitted via VLC transmission on their respective receiving devices to be able to.

Ein weiteres Anwendungsfeld betrifft Krankenhäusern, bei denen im Umfeld von Messgeräten, die auf elektromagnetische Wellen außerhalb des sichtbaren Bereiches negativ reagieren, wie beispielsweise bei einem MRT (MRT – Magnet Resonanz Tomographen) mit Hilfe von VLC-Übertragung Informationen z.B. an einen im MRT liegenden Patienten, so dass MRT störungsfrei übertragen werden können. A further field of application relates to hospitals in which, in the context of measuring instruments which react negatively to electromagnetic waves outside the visible range, as for example in an MRT (MRT - Magnetic Resonance Tomograph) by means of VLC transmission information e.g. to a patient lying in the MRI, so that MRI can be transmitted without interference.

Claims

Method for limiting a range of a first electromagnetic signal (ES1), in which from a first transmitting element (SE1) the first electromagnetic signal (ES1) and from at least one second transmitting element (SE2) a respective second electromagnetic signal (ES2) are emitted, a phase shift (PH) between the first electromagnetic signal (ES1) and the at least one second electromagnetic signal (ES2) is set in such a way that from a first distance (AB1) by superposition of the first electromagnetic signal (ES1) and the at least one second electromagnetic signal (ES2) at least partial cancellation of the first electromagnetic signal (ES1) is generated in the region of the overlay.

Method according to Claim 1, in which the first electromagnetic signal (ES1) and the at least one second electromagnetic signal (ES2) are emitted in parallel in spatial propagation.

Method according to one of the preceding claims, in which the first transmitting element (SE1) and / or the at least one second transmitting element (SE2) are designed as flat transmitters.

Method according to one of the preceding claims, in which the first transmitting element (SE1) and / or the at least one second transmitting element (SE2) are arranged directly next to each other.

Method according to one of the preceding claims, in which the second transmission elements (SE2) are arranged in a rotationally asymmetric pattern or a checkerboard pattern (SM).

Method according to one of the preceding claims, in which the phase shift (PH) is adjusted to approximately 90 degrees.

Method according to one of the preceding claims, wherein a respective light intensity of the first electromagnetic signal (ES1) and / or the at least one second electromagnetic signal (ES2) for adjusting the phase shift (PH) over time is modulated.

Device for limiting a range of a first electromagnetic signal (ES1) with a first transmitting element (SE1) for transmitting the first electromagnetic signal (ES1) and at least one second transmitting element (SE2) for transmitting a respective second electromagnetic signal (ES2), a phase element (PE) for setting a phase shift (PH) between the first electromagnetic signal (ES1) and the at least one second electromagnetic signal (ES2) such that, starting from a first distance (AB1), a superposition of the first electromagnetic signal (ES1) and the at least one second electromagnetic signal (ES2) can be used to generate an at least partial extinction of the first electromagnetic signal (ES1) in the region of the superposition.

Device (VOR) according to claim 8, wherein the first transmitting element (SE1), the second transmitting element (SE2) and / or the phase element (PE) is in each case designed such that at least one of claims 2 to 7 can be realized.