DE19541363A1 - Verfahren zur digitalen Funkübertragung von Signalen zwischen mobilen Sende- und Empfangsstationen - Google Patents

Description

Die erfindungsgemäße Lösung bezieht sich auf ein Verfahren zur digitalen Funkübertragung von Signalen zwischen mobilen Sende- und Empfangsstationen.

Gegenwärtig erfolgt eine digitale Funksignalübertragung für Alarmanlagen, Notsignalgeber, Modellsteuerungen, Patienten­ rufanlagen, welche auf einer Frequenz arbeiten, durch codierte Signale. Dadurch kann es bei Gleichzeitigkeits­ verkehr, insbesondere, wenn sich die Empfangsbereiche überschneiden, zu Störungen des Empfangs und damit zu Einschränkungen der Betriebssicherheit kommen.

Aus dem nichtöffentlichen mobilen Landfunk ist der grund­ stücksüberschreitende Personenruf-Funk bekannt, der das Aussenden von digitalen Rufsignalen und Nachrichten auf einer Frequenz im Zeitschlitzverfahren von ortsfesten Sendern und mobilen Rufempfängern beinhaltet.

Die Erfindung hat die Aufgabe der optimalen Ausnutzung der Ressource-Frequenz und damit eine ökonomische Zuordnung gegenüber den Nutzern.

Das erfindungsgemäße Verfahren soll die gezielte beeinflussungsfreie Übertragung kurzer Informationen bzw. Signale auf einer Frequenz von mehreren mobilen, voneinander unabhängigen Sendern gleicher Frequenz-bei gleichem bzw. sich überschneidendem Sendebereich ermöglichen.

Das Verfahren der digitalen Funksignalübertragung von mo­ bilen Sendeeinrichtungen mittels zentraler Synchronisation basiert auf der Bildung einer entsprechenden Anzahl von Zeitschlitzen in Abhängigkeit von der erforderlichen Bitra­ te der Nutzkanäle.

Die Synchronisation der Zeitschlitze wird hierbei durch ein per Funk zu empfangendes Zeitsignal gesichert.

Dabei werden in Abhängigkeit von der Übertragungsgeschwindigkeit ü eine Anzahl von n Zeitschlit­ ze mit einer Datenbitrate m übertragen. Dabei gilt das Ver­ hältnis n = ü/m.

Die Bildung der Zeitschlitze erfolgt per Funk über für alle Sender gleiche Synchronimpulse Is. Die Steuerung dieses Prozesses erfolgt mittels eines Taktgebers, welcher bei Ausfall der Funksynchronisation eigenständig mit hoher Konstanz weiterarbeitet, wobei n ein Vielfaches von Is ist, Zur Codierung wird im Rahmen der Datenbitrate eine entspre­ chende Anzahl von Nutzbits verwendet.

Auf der Empfängerseite erfolgt die Auswertung der Signale zeitneutral über die gesamte Zeit oder im gleichen Zeit­ takt.

Die Nutzung der Zeitschlitze kann gegebenenfalls auch nach dem Zufallsprinzip variiert werden. Damit wird eine mögliche Beeinflussung von anderen Sendern weitestgehend ausgeschlossen.

Bei der kontinuierlichen Aussendung von Signalen erfolgt im Empfänger eine zeitliche Überwachung. Dabei wird permanent eine Auswertung der Empfangsfeldstärke zur Bewertung der räumlichen Empfangsbedingungen-. und Veränderungen vorgenom­ men.

Die erfindungsgemäße Lösung wird anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Das erste Ausführungsbeispiel bezieht sich auf die Kontrolle der Funktion von stationären und/oder mobilen Überwachungseinrichtungen, wie beispielsweise Alarmanlagen.

Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird hierbei eine kontinuierliche Überwachung der Funktion (auch gegen Manipulation) von stationären, wie auch mobilen (z. B. Kfz) Alarmanlagen ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß an vorhandene bzw. übliche Alarmanlagen, die im Zusammenhang mit mobilen Einrichtungen verwendet werden, eine Sendeeinrichtung angeschaltet wird, die in festgelegten Zeitabständen im Rahmen der zugeordneten Zeitschlitze Codesignale aussendet, welche die Betriebszustände charakterisieren.

Die Funktionsweise wird anhand Fig. 1 erläutert.

Eine Auswertung/Kodierer-Baugruppe erzeugt in einem Abstand von 60 s ein individuell zu codierendes Signal mit einer Datenrate von 20 bit (Synchron- und Informationsbit). Dabei entstehen bei einer Übertragungsgeschwindigkeit von 2400 bit/s 7200 Zeitschlitze (Kanäle).

Die externe Synchronisation zur Bildung der Zeitschlitze erfolgt durch den Empfang der Zeitinformation des Langwel­ lensenders DCF 77 und Auswertung der Sekundenmarke. Dieser Sender sendet ununterbrochen auf der Frequenz 77,5 KHz und ist mindestens im Umkreis von 2000 km von Frankfurt/M zu empfangen.

Das Signal wird von einem Sender zu einem Empfänger (sta­ tionär oder mobil) übertragen. Diesem schließt sich eine Auswertung an, die den zeitlichen Eingang der Signale überwacht und bei fehlendem Signal dies optisch und aku­ stisch anzeigt.

Wird durch die Alarmanlage eine Unregelmäßigkeit festge­ stellt, erfolgt durch einen Auslöseimpuls die Aussendung des Signals mit gleicher oder veränderter Kodierung in einem Zeitabstand von 10 s für eine Minute.

Diese Kriterien werden auf der Empfängerseite ebenfalls aus­ gewertet sowie optisch und akustisch angezeigt und gespei­ chert. Das Signaldiagramm ist in Fig. 2 dargestellt.

Das zweite Ausführungsbeispiel bezieht sich auf die gezielte Übertragung von Sondersignalen aus einem Fahrzeug.

Fahrzeuge mit Sondersignalen (Feuerwehr, Polizei, Rettungs­ dienste u. a.) verwenden optische und akustische Signale. Diese werden oftmals von den Verkehrsteilnehmern nicht bzw. zu spät wahrgenommen (Innengeräusche im Fahrzeug, Verkehrs­ lärm u. a.), was dadurch auch schon häufig zu Verkehrsun­ fällen geführt hat.

Desweiteren stellen die akustischen Signale durch ihre große Lautstärke eine Umweltbelastung dar.

Auf der Grundlage des beschriebenen Verfahrens wird die Möglichkeit eröffnet, Fahrzeuge mit Sondersignalen mit einem Sendegerät auszustatten, das auf einer hierfür zentral zugewiesenen Frequenz arbeitet, und das folgende Eigenschaften und Parameter besitzt:

• - Die Leistung des Senders wird so dimensioniert, daß die Funksignale im Umkreis von ca. 200 m von den in diesem Bereich befindlichen Empfangsgeräten ausgewertet werden können.
• - Jedem Sendegerät wird ein bestimmter Zeitschlitz zugeordnet, wobei hinsichtlich der verschiedenen berechtigten Gruppen (Feuerwehr, Polizei . . . ) durch Kodierung innerhalb der Datenblöcke eine gesonderte Auswertung im Empfänger ermöglicht wird.
• - Die externe Synchronisation zur Bildung der Zeitschlitze erfolgt durch den Empfang der Zeitinformation des Langwellensenders DCF 77 und Auswertung der Sekundenmarke. Dieser Sender sendet ununterbrochen auf der Frequenz 77,5 kHz und ist mindestens im Umkreis von 2000 km von Frankfurt/M zu empfangen. (Fig. 1)
• - Bei einer Aussendung des Signals je Sekunde ergibt sich bei einer Übertragungsgeschwindigkeit von 2400 bit/s sowie einer Datenrate von 20 bit (Synchron- und Informationsbits) bereits eine Kapazität von 120 Zeitschlitzen (Kanälen).

Die ständig betriebsbereiten Empfänger werten die ankommen­ den Signale aus und ordnen sie entsprechend der Kodierung einer Auswerteinformation zu (akustisch, optisch) . Durch Bewertung der Empfangsfeldstärke kann gleichzeitig auf die Entfernungsänderungen zwischen Sender und Empfänger ge­ schlossen werden.

Der Einsatz derartiger Empfänger ist nicht nur in Fahrzeu­ gen möglich, sondern auch in modifizierter Form bei anderen Verkehrsteilnehmern, wie z. B. bei Gehörgeschädigten.

Durch die vorgeschlagene Form der digitalen Funksignalüber­ tragung zwischen stationären/mobilen Sende- und Empfangs­ stationen mittels zentraler Synchronisation wird die opti­ male Nutzung der nur begrenzt zur Verfügung stehenden Ressource-Frequenzen ermöglicht. Es bietet sich daher auch an, bei der Zulassung von Sende- und Empfangsanlagen, dieses technische Konzept zur Auflage zu machen.

Das im Ausführungsbeispiel 2 dargestellte Verfahren ist insbesondere im Zusammenhang mit den in der Entwicklung befindlichen Verkehrsleitsystemen vorteilhaft zu reali­ sieren.

Claims (4)

1. Verfahren zur digitalen Funkübertragung von Signalen zwischen mobilen Sende- und Empfangsstationen, dadurch gekennzeichnet, daß n unabhängig voneinander auf einer gemeinsamen Frequenz arbeitenden mobilen Sender, deren Sendebereiche identisch sind bzw. sich überschneiden, n unterschiedliche Zeitschlitze/Kanäle zugeordnet werden, wobei die Synchronisation bzw. die Bildung der Zeitschlitze/Kanäle per Funk durch für alle Sender gleiche zentrale Synchronimpulse Is zur Steuerung eines Taktgebers erfolgt, welcher bei Ausfall der Funksynchronisation eigenständig mit hoher Konstanz weiterarbeitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß vom Sender einer mobilen Einrichtung in definierten Abständen, die durch die dem Sender zugeordneten Zeitschlitze/Kanäle festgelegt sind, Codesignale gesendet werden, die die Betriebszustände der zu überwachenden Einrichtung charakterisieren,
• - daß die Codesignale von den im Sendebereich befindlichen Empfängern, denen die gleichen Zeitschlitze/Kanäle zugeordnet sind, empfangen und ausgewertet werden, wobei die Synchronisation für die Zeitschlitze/Kanäle von Sender und Empfänger durch die Zeitinformation des Langwellensenders DCF 77 über die Auswertung der Sekundenmarke erfolgt, und
• - daß bei Empfang eines fehlerhaften Codesignals bzw. bei einem fehlenden Codesignal eine optische bzw. akustische Anzeige erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß in einem Fahrzeug mit Sondersignal bei aktiviertem Sondersignal gleichzeitig ein Sender mit einer Reichweite von 200-300 m aktiviert wird,
• - daß vom Sender des Fahrzeugs mit Sondersignal im Rahmen der dem Sender zugeordneten Zeitschlitze/Kanäle Codesignale gesendet werden, die einen Code für die Art des betreffenden Sonderfahrzeugs enthalten,
• - daß die Synchronisation zwischen dem Sender des Fahrzeugs mit Sondersignal und den Empfängern der Fahrzeuge, die sich innerhalb des Sendebereichs befinden, durch die Zeitinformation des Langwellensenders DCF 77 über die Auswertung der Sekundenmarke erfolgt,
• - daß in den Empfängern der Fahrzeuge, die das Sendesignal empfangen haben, die Codesignale entschlüsselt werden, und daß eine akustische bzw. optische Information an die betreffenden Fahrzeugführer über ein sich annäherndes Fahrzeug mit Sondersignal und über die Art des Fahrzeugs erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Codesignale von Sendestationen aus gesendet und von den im Sendebereich befindlichen Empfangsstationen zeitneutral empfangen und ausgewertet werden.