DE19600922A1 - Verfahren zur Synchronisation eines Senders und eines oder mehreren diesem Sender zugeordneten Empfängern - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Synchronisation eines Senders und eines oder mehreren diesem Sender zugeordneten Empfängern.

Es ist beispielsweise aus dem Anwendungsgebiet der sogenannten Funkuhren bekannt, einen Empfänger von Signalen eines Senders nicht ständig aktiviert zu haben sondern in gewissen Abständen einzuschalten. Diese Maßnahme dient dazu, den Energiebedarf des Empfängers zu reduzieren. In dem genannten Beispiel der Funkuhren ist es dabei üblich, den Empfänger der Funkuhr einmal pro Tag um 02.00 Uhr nachts einzuschalten.

Demgegenüber soll bei dem Gegenstand der Erfindung auch der Sender nicht ständig aktiviert sein. Es ist dabei notwendig, den Sender und die diesem Sender zugeordneten Empfänger so zu synchronisieren, daß die Empfänger zumindest dann aktiviert sind, wenn der Sender auch aktiviert ist.

Wenn nur ein Sender vorhanden ist, besteht eine einfache Form der Realisierung darin, daß eine Zeitdauer vorgegeben wird. Der Sender wird in Abständen dieser Zeitdauer aktiviert. Wenn die Empfänger zeitgleich in denselben Abständen dieser Zeitdauer aktiviert werden, sind die Empfänger dann mit dem Sender synchronisiert.

Voraussetzung ist dabei, daß einmalig zu einem Zeitpunkt, an dem der Sender aktiviert ist, die Empfänger ebenfalls aktiviert werden. Dies kann beispielsweise erfolgen, indem bei der Inbetriebnahme manuell eine Aktivierung des Senders und des Empfängers erfolgt. Wenn der Sender dem Empfänger eine Adresse, die beispielsweise ein 8-stelliger Binärcode sein kann, im Zuge einer sogenannten "Anmeldung" mitteilt, kann dieser Anmeldevorgang als Ausgangspunkt für die zeitlich synchronisierte Übertragung verwendet werden. Es ist vorteilhaft, auch in diesem Fall die Möglichkeit einer manuellen Synchronisierung vorzusehen. Beispielsweise bei einem Batteriewechsel ist es denkbar, daß die Information über die Synchronisierung verloren geht. Ab dieser ersten synchronisierten Aktivierung erfolgen die weiteren Aktivierungen dann selbsttätig zeitlich synchronisiert.

Sind mehrere Sender vorhanden,kann es zu Störungen infolge von Überlagerungen der Signale kommen. Dies ist bei Sendern mit drahtloser Übertragung dann der Fall, wenn Sender mit derselben Sendefrequenz gleichzeitig senden. Wenn sich die Sendefrequenz der Sender nicht ändern läßt, muß also verhindert werden, daß diese Sender gleichzeitig senden. Bei drahtgebundener Übertragung von mehreren Sendern an einen oder mehrere Empfänger kann es ebenfalls zu Störungen kommen, wenn mehrere Sender gleichzeitig senden.

Der Anmelderin ist bei der drahtgebundenen Übertragung eine Lösung bekannt, die dahin geht, mittels der Zuordnung von Prioritäten zu regeln, welcher Sender gegenüber anderen Sendern bevorzugt sendet. Dadurch wird dann eine Reihenfolge der einzelnen Sender definiert. Das Handling der Übertragung mittels des Datenbusses erfolgt dann so, daß jeder Sender vor dem Absenden einer Nachricht kontrolliert, ob ein anderer Sender über den Datenbus eine Nachricht überträgt. Ist dies nicht der Fall, kann der Sender seine Nachricht absetzen. Wenn ein anderer Sender sendet, so wird die Priorität dieses Senders bzw. der gesendeten Nachricht von dem Sender gelesen und mit der Priorität des Senders bzw. der zu sendenden Nachricht verglichen. Ist die "eigene" Priorität höher, so wird die weitere Übersendung der bereits auf dem Datenbus befindlichen Nachricht unterbrochen und dann die eigene Nachricht abgesetzt. Ist die "eigene" Priorität geringer, so wird gewartet bis die Übersendung der bereits auf dem Datenbus befindlichen Nachricht abgeschlossen ist.

Eine weitere der Anmelderin bekannte Lösung bei der drahtgebundenen Übertragung besteht darin, ein Datenprotokoll aufzubauen. Dieses Datenprotokoll stellt eine fest vorgegebene Abfolge von bestimmten Daten dar. Jeder dieser Sender übersendet dabei zumindest einige dieser bestimmten Daten. Über den Datenbus wird eine Datenfolge entsprechend dem Datenprotokoll gesendet. Die einzelnen Sender setzen dabei die jeweiligen Daten so ab, daß die einzelnen Daten entsprechend der vorgegebenen Abfolge der Daten in dem Datenprotokoll an der jeweiligen Position in dem Datenprotokoll eingetragen werden.

Die beiden aufgezeigten Lösungen bedingen, daß eine bestimmte Systemkonfiguration vorgegeben werden muß. Bei der ersten Lösungen müssen die Prioritäten der einzelnen Sender zueinander fest vorgegeben werden. Das heißt, daß a priori die einzelnen Sender in eine bestimmte Zuordnung zueinander gebracht werden müssen. Bei der zweiten Lösung müssen die zu übertragenden Daten festgelegt werden.

Die vorliegende Erfindung betrifft demgegenüber ein anderes Verfahren, mit dem insbesondere eine drahtlose Übertragung von Daten mehrerer Sender ermöglicht wird.

Dabei sind der bzw. die Empfänger jeweils einzelnen Sendern zugeordnet. Das heißt, daß u. U. eine Vielzahl von Sendern vorhanden ist, daß aber der bzw. die Empfänger jeweils nur die Daten empfangen sollen, die von dem bzw. den ihnen zugeordneten Sendern ausgesendet werden. Es tritt eine Störung der Übertragung auf, wenn Sender gleichzeitig senden.

Vorteilhaft zeigt sich dabei bei dem Verfahren nach Anspruch 1, daß der Empfänger nur dann Daten empfängt bzw. auswertet, wenn diese Daten dem Übertragungszeitpunkt nach für diesen Empfänger bestimmt sind. Empfangs- und Auswertungsversuche von Informationen, die schon vom Übertragungszeitpunkt her nicht für diesen Empfänger bestimmt sind, werden dabei vorteilhaft gar nicht erst durchgeführt.

Bei der Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 2 zeigt sich vorteilhaft, daß Energie eingespart werden kann, was insbesondere ein Vorteil ist bei batteriebetriebenen Sendern und Empfängern. Durch die Einschaltung des Empfängers mit einem bestimmten Zeitvorlauf kann dabei dabei sichergestellt werden, daß der Empfänger bereits empfangsbereit ist, wenn der Sender mit der Übertragung beginnt.

Durch das Verfahren nach Anspruch 3 ist ein "Wiederauffinden" des Senders durch den Empfänger gewährleistet, wenn - beispielsweise infolge einer systematischen und/oder temperaturabhängigen Abweichung der Genauigkeit der Zeitmeßeinrichtungen von Sender und Empfänger - die Einschaltzeitpunkte von Sender und Empfänger nicht mehr übereinander liegen. Dies kann insbesondere dann auftreten, wenn über einen längeren Zeitraum eine Empfangsstörung vorlag und keine zwischenzeitliche Adaption der Synchronisierung von Sender und Empfänger möglich war.

Das Verfahren nach Anspruch 4 zeigt dabei vorteilhaft eine systematische Vorgehensweise zur Änderung der Einschaltzeitpunkte des Empfängers bis die Adresse des Empfängers wieder aufgefunden werden konnte.

Vorteilhaft zeigt sich bei der Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 5, daß ein "Auseinanderdriften" der Einschaltzeitpunkte von Empfänger und diesem Empfänger zugeordnetem Sender vermieden werden kann. Weisen nämlich die Zeitmeßeinrichtungen von Sender und Empfänger unterschiedliche systematische Fehler auf, so kann es andernfalls passieren, daß - beispielsweise im Falle, daß die Zeitmeßeinrichtung des Empfängers vorgeht gegenüber der Zeitmeßeinrichtung des Senders - der Empfänger zunehmend früher einschaltet. Irgendwann wird dann der Empfänger so früh einschalten, daß er beim Ende der Übertragung des Datenpaketes von dem Sender bereits wieder deaktiviert ist. Dieses Datenpaket kann dann nicht ausgewertet werden. Da andererseits diese unterschiedlichen systematischen Fehler der Zeitmeßeinrichtungen vergleichsweise gering sein werden, dauert es dann auch wieder entsprechend lange, bis die Einschaltzeitpunkte von Empfänger und Sender wieder so dicht beieinander liegen, daß das übertragene Datenpaket von dem Empfänger ausgewertet werden kann. Für die entsprechende Anpassung des Einschaltzeitpunktes des Empfängers ist es dabei beispielsweise möglich, den bestimmten Zeitvorlauf von einem Einschaltzeitpunkt zum nächsten entsprechend anzupassen. Es ist aber auch möglich, die Zeit, die von der Zeitmeßeinrichtung des Empfängers ermittelt wurde, entsprechend zu korrigieren. Eine andere Ursache für die Abweichungen in den Zeitmeßeinrichtungen von Sender und Empfänger kann darin bestehen, daß diese unterschiedlichen Temperaturen ausgesetzt sind. Während die Verfahren nach Anspruch 3 oder 4 dazu dienen, ein "Wiederauffinden" des Senders durch den Empfänger zu ermöglichen, erfolgt durch das Verfahren nach Anspruch 5 eine laufende Adaption bei jedem Empfang. Weil diese Verfahren also der Behebung von Abweichungen aufgrund unterschiedlicher Ursachen dienen, eignet sich also auch ein Gegenstand entsprechend einer Kombination dieser Ansprüche in einem Gesamtsystem.

Die Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 6 verhindert in vorteilhafter Weise, daß eine zeitliche Drift in den Übertragungszeitpunkten des Senders auftritt.

Bei dem Verfahren nach Anspruch 7 zeigt sich weiterhin in vorteilhafter Weise, daß ebenso die Drift in den Einschaltzeitpunkten des Empfängers ausgeschaltet wird.

Bei dem Verfahren nach Anspruch 8 zeigt sich vorteilhaft, daß Sender, die erstmalig senden, d. h. neu in das System eingeführt werden, keine Sender stören können, die bereits vorhanden sind. Dadurch ist die Übertragungssicherheit bereits vorhandener Sender gewährleistet, indem die Übertragungszeitpunkte neuer Sender so eingestellt werden, daß keine Störung von Sendern auftreten kann, die bereits in dem System vorhanden sind. Durch die identischen Zeitintervalle der Sender ist dabei sichergestellt, daß dies auch für künftige Übertragungsvorgänge sichergestellt ist, da der neue Sender hinsichtlich seines Übertragungszeitpunktes in den Verbund bereits vorhandener Sender "eingeklinkt" wird. Besonders vorteilhaft erweist es sich dabei, wenn bei dem Verfahren nach Anspruch 6 die Übertragungszeitpunkte der Sender anhand der absoluten Uhrzeit bestimmt werden, wobei diese absolute Uhrzeit mittels eines zentralen Korrektursignales, wie beispielsweise des DCF77-Signales korrigiert wird. Dadurch ist gewährleistet, daß eine unterschiedliche Ganggenauigkeit der zeithaltenden Einrichtungen der einzelnen Sender nicht zu einer Verschiebung der Übertragungszeitpunkte der einzelnen Sender gegeneinander führen kann.

Vorteilhaft zeigt sich bei dem Verfahren nach Anspruch 9 gegenüber dem Verfahren nach Anspruch 8, daß auf eine Empfangseinrichtung in dem Sender verzichtet werden kann. Spätestens bei der Inbetriebnahme eines Senders, d. h. eventuell schon bei der Herstellung des Senders, muß dieser für den bzw. die Empfänger individualisierbar sein. Dazu wird dem Sender eine Zeichenfolge (Adresse) zugeordnet, die von diesem während eines Übertragungsvorganges, insbesondere zu Beginn, ausgesendet wird. Anhand dieser individuell diesem Sender zugeordneten Adresse ist dann für den bzw. die Empfänger erkennbar, ob die übertragenen Daten von dem Sender stammen, der ihnen zugeordnet ist, indem nämlich diese Empfänger die Adresse auswerten und daran erkennen, ob es sich um einen entsprechenden Sender handelt. Es ist also durch die Zuordnung von Sendern und Empfängern gewährleistet, daß der Sender zumindest hinsichtlich seiner näheren Umgebung, in der eine Störung durch gleichzeitiges Senden mehrerer Sender auftreten könnte, eine eindeutige Adresse aufweist. Wenn nun die Länge der Zeitintervalle in Abhängigkeit von diesem Adressenwert bestimmt wird, so ist die Länge der Zeitintervalle der Sender unterschiedlich zumindest in einem Bereich, in dem eine Störung durch gleichzeitiges Senden mehrerer Sender auftreten könnte. Dadurch kommt es zu einer ständigen Verschiebung der relativen zeitlichen Lage der Anfangszeitpunkte von Übertragungen der Sender. Dadurch ist zwar auch festgelegt, daß es immer wiederkehrend zu einem gleichzeitigen Senden von wenigstens zwei Sendern kommen wird. Durch die unterschiedliche Länge der Zeitintervalle ist aber sichergestellt, daß zwischen diesem wiederkehrenden gleichzeitigen Senden von bestimmten Sendern eine gewisse Anzahl von Übertragungen stattfindet, bei denen diese bestimmten Sender nicht gleichzeitig senden. Die Wahrscheinlichkeit, daß während dieser Übertragungen wiederum andere Sender senden und es für einzelne Sender somit zu einer länger andauernden Störung kommt, hat sich als vergleichsweise gering erwiesen.

Vorteilhaft zeigt sich bei der Bestimmung des Zeitintervalles nach Anspruch 10, daß ein guter Kompromiß gefunden werden kann zwischen der Übertragungssicherheit der einzelnen Sender und der Einbringbarkeit mehrerer Sender in den gesamten Bereich. Der Faktor kann dabei beispielsweise in der Größenordnung von ca. 1,5 liegen. Beispielsweise bei einer festen Grundlänge von 30 s und einer mittleren Telegrammlänge von 100 ms ergibt sich eine Mindestdifferenz der Zeitintervalle zweier benachbarter Sender von ca. 150 ms. Damit überlappen sich bei zwei benachbarten Sendern maximal zwei aufeinander folgende Übertragungsvorgänge. Daran schließen sich dann wieder ca. 200 Übertragungsvorgänge an, zu denen keine Überlagerung dieser beiden Sender auftritt. Wenn die feste Grundlänge größer ist als 30 s, kann beispielsweise vorteilhaft der Faktor entsprechend vergrößert werden. Andererseits kann dieser Faktor entsprechend verkleinert werden, wenn die feste Grundlänge geringer ist als 30 s. Diese Zahlenangaben verstehen sich dabei lediglich als Größen für ein Beispiel und beschränken nicht die allgemeine Idee, die sich aus dem Gegenstand dieses Anspruches ergibt. Beispielsweise kann dieser Faktor auch gleich 1 sein.

Entsprechend den Verfahren nach Anspruch 11 und 12 eignen sich die Synchronisationsverfahren sowohl für die drahtlose als auch für die drahtgebundene Übertragung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung näher dargestellt. Es zeigen dabei im einzelnen:

Fig. 1 das Übertragungsverhalten eines Senders S sowie das Ein- und Ausschaltverhalten eines Empfängers E,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel für die Durchführung einer Resynchronisierung von Empfänger und Sender,

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Durchführung einer Resynchronisierung von Empfänger und Sender,

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel zur laufenden Adaption der Synchronisierung von Sender und Empfänger,

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel zur Synchronisation von Sender und Empfänger mittels eines Zeitsignales,

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel einer Synchronisation eines Senders in einem bereits bestehenden Umfeld und

Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Synchronisation eines Senders in einem bereits bestehenden Umfeld.

In Fig. 1 ist das Schaltverhalten eines Senders und eines Empfängers E dargestellt. Zum Zeitpunkt t1 beginnt dabei der Sender S mit der Übertragung von Daten. Zum Zeitpunkt t2 ist dann die Übertragung der Daten beendet. Der Sender S übersendet dann zunächst keine Daten bis zum Beginn eines neuen Zeitintervalles zum Zeitpunkt t3, zu dem der Sender wiederum mit der Übertragung von Daten beginnt, die zum Zeitpunkt t4 beendet ist. Der Empfänger E wird bereits zum Zeitpunkt t5 empfangsbereit geschaltet. Dies kann direkt realisiert sein, indem der Empfänger E bis dann keine Daten empfangen hat oder aber indem die bis dann empfangenen Daten nicht ausgewertet wurden. Der Empfänger E ist zumindest bis zum Zeitpunkt t2 empfangsbereit. Zum Zeitpunkt t2 kann beispielsweise von dem Sender S ein Signal übersendet werden, das das Ende der Übertragung der Daten signalisiert. Alternativ ist es auch denkbar, den Empfänger E noch für eine gewisse Zeitdauer über den Zeitpunkt t2 hinaus empfangsbereit zu halten. Wie aus Fig. 1 zu entnehmen, ist jedenfalls der Empfänger immer dann empfangsbereit, wenn der Sender Daten sendet. Ergänzend dazu kann vorgesehen sein, den Sender S und oder den Empfänger E abzuschalten, wenn gerade keine Daten von dem Sender S zu übersenden sind. Dies erweist sich wegen der Energieersparnis besonders bei batteriebetriebenen Sendern S und Empfängern E als sinnvoll. In diesem Fall werden sowohl in dem Sender S als auch in dem Empfänger E eine zeithaltende Einrichtung weiterbetrieben, um den nächsten Einschaltzeitpunkt von Sender S und Empfänger E ableiten zu können.

Es wird also ein Zeitintervall gebildet, das sich in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 eine Dauer hat von dem Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t3. Zu Beginn dieses Zeitintervalles werden dabei die Daten in einem Paket gesendet. Die Übertragung dauert dabei von dem Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2. Von dem Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t3 findet dann keine Übertragung von Daten dieses Senders S statt. Zum Zeitpunkt t3 startet dann ein neues Zeitintervall. Der Empfänger ist empfangsbereit und wertet dabei Daten aus von dem Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2. Dadurch ist ein Empfang und eine Auswertung der empfangenen Daten gewährleistet. Gegebenenfalls kann der Empfänger bereits zum Zeitpunkt t5 aktiviert werden, um so sicher den Beginn der Übertragung der Daten mit zu erfassen.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Resynchronisierung von Empfänger und Sender. Die Einschaltzeitpunkte von Empfänger und Sender werden über Zeitmeßeinrichtungen ermittelt, die sowohl in dem Sender als auch in dem Empfänger vorhanden sind. Aufgrund einer systematischen Abweichung kann es dabei vorkommen, daß die Zeitmeßeinrichtung des Empfängers gegenüber der Zeitmeßeinrichtung des Senders schneller oder langsamer geht. Dabei kommt es zu einer immer größeren Verschiebung der Einschaltzeitpunkte von Sender und Empfänger. In Abhängigkeit von der Größe dieser systematischen Abweichung wird es dann irgend wann vorkommen, daß zumindest ein gewisser Anteil der von dem Sender übertragenen Daten nicht mehr empfangen werden kann, weil der Empfänger dann bereits nicht mehr eingeschaltet ist.

Wenn nun beispielsweise festgestellt wird, daß der Empfänger mehrere Male hintereinander nur einen Teil der von dem Sender übertragenen Daten empfangen hat, so kann eine Resynchronisierung erfolgen, indem die folgenden Einschaltzeitpunkte des Empfängers in ihrer relativen Lage in dem von der Zeitmeßeinrichtung des Empfängers ermittelten Zeitintervall verschoben werden. Diese Verschiebung kann dabei so bestimmt werden, daß der nächste Einschaltzeitpunkt des Empfängers ermittelt wird, indem zu der Dauer des Zeitintervalles die Dauer addiert wird, während der der Empfänger eingeschaltet ist. Wenn von einer Einschaltung aus der nächste Einschaltzeitpunkt über die so ermittelte Summe bestimmt wird, ergibt sich die relative Lage der Einschaltdauer des Empfängers in aufeinanderfolgenden Zeitintervallen entsprechend der Darstellung in Fig. 2. Dabei ist die relative Lage in einem ersten Zeitintervall entsprechend der Bezugsziffer 21, im darauf folgenden Zeitintervall entsprechend der Bezugsziffer 22, im darauf folgenden Zeitintervall entsprechend der Bezugsziffer 23, im darauf folgenden Zeitintervall entsprechend der Bezugsziffer 24 und im darauf folgenden Zeitintervall entsprechend der Bezugsziffer 25. Wie Fig. 2 zu entnehmen, ist dann zu jedem Zeitpunkt des Zeitintervalles der Empfänger wenigstens einmal aktiviert gewesen. Es ist dann bei ansonsten störungsfreier Übertragung sichergestellt, daß der Empfänger wenigstens einmal die Kennung (Adresse) des Senders aufnehmen konnte. Wenn dies erfolgreich passiert ist, werden die folgenden Einschaltzeitpunkte ab diesem erkannten Zeitpunkt wiederum bestimmt durch die Dauer des Zeitintervalles unter Berücksichtigung eines bestimmten Zeitvorlaufes.

Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß die Darstellung der Fig. 1 und Fig. 2 nur prinzipellen Charakter hat und nichts zwingendes aussagt über die relative Dauer der Übertragung bis zum Beginn der nächsten Übertragung. Als u. U. realistischere Größenordnung sei für die Übertragungsdauer eine Größenordnung von 100 ms genannt und für die Dauer eines Zeitintervalles eine Größenordnung von 30 s bis 60 s, u. U. auch einige Minuten. Der Zeitvorlauf kann dabei in der Größenordnung von ca. 20-30 ms liegen bei einer Genauigkeit der Zeitmeßeinrichtungen, die in der Größenordnung von ± 100 ppm liegt. Weiterhin ist noch die Anschwingdauer des Empfängers zu beachten, d. h. die Zeit, die vergeht, bis der Empfänger nach seinem Einschalten wirklich empfangsbereit ist. Der Zeitvorlauf hängt also allgemein von der Genauigkeit der Zeitmeßeinrichtungen sowie diese Anschwingdauer ab.

Fig. 3 zeigt eine andere Vorgehensweise zur Bestimmung der relativen Lage des Einschaltzeitpunktes des Empfängers. Bei der Vorgehensweise nach Fig. 3 wird die relative Lage des Einschaltzeitpunktes in dem Zeitintervall zunächst (siehe Bezugsziffer 32) um einen bestimmten Betrag nach vorne verlegt gegenüber der bisherigen relativen Lage (Bezugsziffer 31). Wenn dabei der Sender nicht erkannt werden konnte, wird die relative Lage des Einschaltzeitpunktes in dem Zeitintervall beispielsweise um denselben bestimmten Betrag nach hinten verlegt (Bezugsziffer 33) gegenüber der bisherigen relativen Lage (Bezugsziffer 31). Wird dabei der Sender nach wie vor nicht erkannt, so wird die relative Lage des Einschaltzeitpunktes in dem Zeitintervall wiederum (siehe Bezugsziffer 34) nach vorne verlegt gegenüber der bisherigen relativen Lage (Bezugsziffer 31), wobei die relative Lage dann beispielsweise um das doppelte des bestimmten Betrages nach vorne verlegt werden kann. Wenn dabei der Sender auch nicht erkannt werden konnte, wird die relative Lage des Einschaltzeitpunktes in dem Zeitintervall dann wieder nach hinten verlegt (Bezugsziffer 35) gegenüber der bisherigen relativen Lage (Bezugsziffer 31), wobei die relative Lage dann wiederum um denselben Betrag nach hinten verlegt wird, um den sie zuvor nach vorne verlegt worden war. Wenn auch dabei der Sender noch nicht erkannt werden konnte, wird entsprechend weiterverfahren mit der Vorverlegung und entsprechenden Nachverlegung der relativen Lage. Dies erfolgt so lange bis entweder der Sender erkannt worden ist oder durch die Verschiebung der relativen Lage das gesamte Zeitintervall abgedeckt worden ist. Es ist dann bei ansonsten störungsfreier Übertragung sichergestellt, daß der Empfänger wenigstens einmal die Kennung (Adresse) des Senders aufnehmen konnte. Wenn dies erfolgreich passiert ist, werden die folgenden Einschaltzeitpunkte ab diesem erkannten Zeitpunkt wiederum bestimmt durch die Dauer des Zeitintervalles unter Berücksichtigung eines bestimmten Zeitvorlaufes.

Die in Fig. 3 dargestellte Vorgehensweise weist gegenüber der in Fig. 2 dargestellten Vorgehensweise den Vorteil auf, daß die richtige relative Lage des Einschaltzeitpunktes des Empfängers zunächst in unmittelbarer Nähe des bisherigen Einschaltzeitpunktes gesucht wird. Aufgrund der üblicherweise sehr geringen Abweichungen in den Zeitmeßeinrichtungen der Sender und Empfänger wird sich die relative Lage des Einschaltzeitpunktes des Empfängers nicht sehr stark verändert haben. Ein systematisches Suchen des richtigen Einschaltzeitpunktes in der unmittelbaren Nähe des bisherigen Einschaltzeitpunktes wird daher vergleichsweise schneller zum Erfolg führen. Geht nämlich die Zeitmeßeinrichtung des Empfängers gegenüber der des Senders nach, so muß zum Wiederauffinden des Sender bei der Vorgehensweise der Fig. 2 die relative Lage des Einschaltzeitpunktes des Empfängers über nahezu das gesamte Zeitintervall verschoben werden, was beispielsweise unter den oben genannten Größenordnungen für die Dauer der Übertragung und die Länge eines Zeitintervalles vergleichsweise lange dauert. Demgegenüber wird bei der Vorgehensweise nach Fig. 3 mit der Suche in der unmittelbaren Umgebung der bisherigen relativen Lage des Einschaltzeitpunktes im Zeitintervall sowohl zeitlich nach vorne als auch zeitlich nach hinten ein schnellerer Erfolg eintreten.

Es ist dabei denkbar, die Verschiebung der relativen Lage des Einschaltzeitpunktes einzuschränken auf einen bestimmten Bereich um die bisherige relative Lage des Einschaltzeitpunktes im Zeitintervall. Damit kann vermieden werden, daß der Empfänger Empfangsversuche in einem Bereich des Zeitintervalles macht, in dem eine Übertragung von dem Sender unwahrscheinlich ist. Die relative Verschiebung erfolgt dann also nicht über das gesamte Zeitintervall.

Entsprechend der Darstellung der Fig. 4 kann eine laufende Anpassung des Einschaltzeitpunktes des Empfängers an den Beginn der Übertragung von dem Sender vorgenommen werden.

Dabei wird in einem Schritt 401 der Empfänger mit einem bestimmten Zeitvorlauf vor dem erwarteten Übertragungsbeginn des Senders eingeschaltet.

In dem Schritt 402 wird dann überprüft ob der Sender bereits mit der Übertragung begonnen hat. Ist dies nicht der Fall, wird in dem Schritt 403 in einer Variablen die Zeit ermittelt, die seit dem Einschalten des Empfängers vergangen ist. Es erfolgt dann wiederum eine Rückkehr zu dem Schritt 402.

Wenn in dem Schritt 402 dann festgestellt wurde, daß der Sender mit der Übertragung begonnen hat, wird in dem Schritt 404 überprüft, ob der Wert der Variablen, die in dem Schritt 403 bestimmt worden ist, größer, kleiner oder gleich dem bestimmten Zeitvorlauf ist.

In dem Schritt 405 erfolgt dann eine Ableitung des Zeitpunktes für die nächste Aktivierung des Empfänger, die nach nachfolgender Beschreibung erfolgen kann.

Ist diese Variable gleich dem bestimmten Zeitvorlauf, so hat der Empfänger zu dem richtigen Zeitpunkt eingeschaltet und es tritt also keine Verschiebung zwischen dem Einschaltzeitpunkt des Empfängers und dem Beginn der Übertragung des Senders auf.

Wenn der Wert der Variablen größer oder kleiner als der bestimmte Zeitvorlauf ist, so tritt eine systematische Verschiebung auf. Es ist dann möglich, diese systematische Verschiebung bei der Bestimmung des nächsten Einschaltzeitpunktes des Empfängers zu berücksichtigen.

War der Wert der Variablen kleiner, so geht die Zeitmeßeinrichtung des Empfängers gegenüber der des Senders nach. Es ist dann beispielsweise möglich, die Zeitmeßeinrichtung des Empfängers nachzustellen oder aber den bestimmten Zeitvorlauf zu vergrößern. Letzteres hat den Vorteil, daß für verschiedene diesem Empfänger zugeordnete Sender jeweils ein eigener Zeitvorlauf gespeichert sein kann. Durch eine Anpassung des Einschaltzeitpunktes des Empfängers an einen Sender bleiben dann die Einschaltzeitpunkte des Empfängers in Bezug auf andere Sender unbeeinflußt.

War der Wert der Variablen größer, so geht die Zeitmeßeinrichtung des Empfängers gegenüber der des Senders vor. Es ist dann beispielsweise möglich, die Zeitmeßeinrichtung des Empfängers vorzustellen oder aber den bestimmten Zeitvorlauf zu verkleinern. Letzteres hat den Vorteil, daß für verschiedene diesem Empfänger zugeordnete Sender jeweils ein eigener Zeitvorlauf gespeichert sein kann. Durch eine Anpassung des Einschaltzeitpunktes des Empfängers an einen Sender bleiben dann die Einschaltzeitpunkte des Empfängers in Bezug auf andere Sender unbeeinflußt.

Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel zur Synchronisation von Sender und Empfänger mittels eines Zeitsignales. Die Einschaltzeitpunkte von Sender und Empfänger werden dabei als absolute Uhrzeiten bestimmt. Indem dann Sender und Empfänger dieselbe Uhrzeit aufweisen, wird eine Synchronisierung von Sender und Empfänger gewährleistet.

Daß der Sender und der Empfänger dieselbe Uhrzeit aufweisen kann dabei erfolgen, indem die Uhrzeit des Senders - beispielsweise gemeinsam mit anderen zu übermittelnden Daten - an den Empfänger übersendet wird. Diese Uhrzeit kann dann über eine Sendeantenne 502 des Senders S an die Empfangsantenne 503 des Empfängers E übersendet werden. Diese Uhrzeit kann dabei die interne Uhrzeit des Senders S sein. Damit dies auch absolut gesehen die richtige Uhrzeit ist, kann diese Uhrzeit des Senders beispielsweise durch ein externes Zeitsignal korrigiert werden, das dem Sender S zugeführt und mittels einer Empfangsantenne 501 des Senders S empfangen wird.

Wenn die Uhrzeit der Zeitmeßeinrichtung des Senders S mittels eines externen Zeitsignales korrigiert wird, kann anstelle einer direkten Übertragung der Uhrzeit des Senders S der Empfänger E dasselbe externe Zeitsignal mittels der Empfangsantenne 503 empfangen. Auch in diesem Fall ist gewährleistet, daß die Uhrzeiten der Zeitmeßeinrichtungen von Sender und Empfänger synchronisiert sind.

Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem eine Synchronisation erfolgt, indem ein Sender in einem Umfeld die Übertragung aufnimmt, in dem bereits möglicherweise andere Sender senden. Die Zeitintervalle der Sender sind dabei identisch. Um sicherzustellen, daß es dabei zu keiner Überlagerung der Übertragung von mehreren Sendern kommt, muß der neu einzuführende Sender in einem Zeitraum senden, zu dem kein anderer Sender sendet. Die Sender weisen dabei neben ihrer Sendeantenne noch eine Empfangsantenne auf, mit der sie prüfen können, ob ein anderer Sender sendet. Dies kann beispielsweise mittels einer Kreuzkorrelation des ausgesendeten Signales mit dem empfangenen Signal erfolgen. Wenn diese Kreuzkorrelation der Autokorrelation des ausgesendeten Signales entspricht, sendet dabei kein anderer Sender.

In dem Schritt 601 wird dabei also zunächst geprüft, ob ein anderer Sender sendet. Ist dies der Fall, wird wiederum mit dem Schritt 601 fortgefahren, d. h. es wird mit dem weiteren Verfahrensablauf gewartet bis dieser Sender seine Übertragung abgeschlossen hat.

Wenn kein anderer Sender sendet, erfolgt ein Übergang zu dem Schritt 602, in dem der Sender mit der Übertragung von Daten beginnt. In dem Schritt 603 wird dann während der Übertragung der Daten geprüft, ob unterdessen ein anderer Sender mit der Übertragung beginnt.

Ist dies der Fall, erfolgt ein Übergang zu dem Schritt 604, in dem die Übertragung des Senders abgebrochen wird. Im weiteren erfolgt dann ein Übergang zu dem Schritt 601, in dem wiederum so lange gewartet wird bis der andere Sender seine Übertragung abgeschlossen hat.

Wird in dem Schritt 603 festgestellt, daß kein anderer Sender sendet, erfolgt ein Übergang zu dem Schritt 605. In diesem Schritt 605 wird überprüft ob der Sender seine Übertragung beendet hat. Ist dies nicht der Fall, erfolgt eine Rückkehr zu dem Schritt 603, in dem wiederum geprüft wird, ob während der laufenden Übertragung des Senders ein anderer Sender mit der Übertragung beginnt.

Wird in dem Schritt 605 festgestellt, daß der Sender seine Übertragung beendet hat, so erfolgt ein Übergang zu dem Schritt 606, in dem die Übertragungszeitpunkte für künftige Übertragungen dieses Senders mit dem Zeitintervall ausgehend von der erfolgreich abgeschlossenen Übertragung bestimmt werden.

Dadurch, daß die Sender Zeitintervalle identischer Dauer haben, verschiebt sich also die relative Lage der Anfangszeitpunkte der Übertragungsvorgänge nicht. Es können dann also auch künftig keine Störungen durch Überlagerungen mehrerer Sender auftreten.

Der bzw. die diesem Sender zugeordneten Empfänger können die Übertragungszeitpunkte für künftige Übertragungen ebenfalls aus dem Zeitpunkt der ersten erfolgreichen Übertragung ableiten unter Berücksichtigung der Dauer des Zeitintervalles.

Als besonders vorteilhaft erweist es sich bei diesem Verfahren der Inbetriebnahme eines neuen Senders, wenn die von den Zeitmeßeinrichtungen der Sender ermittelte Uhrzeit von einem zentralen Zeitsignal korrigiert wird. Ansonsten kann es aufgrund systematischer Fehler der Zeitmeßeinrichtungen der Sender dazu kommen, daß sich die relative Lage der Anfangszeitpunkte der Übertragung verschiebt und irgendwann auch einmal überlappt. Eine derartige Überlappung würde zu einer vergleichsweise lange andauernden Störung führen, bis die Anfangszeitpunkte wieder hinreichend weit auseinander gelaufen sind.

Die Anfangszeitpunkte für die Übertragung der Daten werden dann in den einzelnen Sendern vorteilhaft als absolute Uhrzeit ermittelt.

Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem eine weitgehende Übertragungssicherheit auch dann gegeben ist, wenn die Sender nicht gleichzeitig empfangen können. Dabei werden die Zeitintervalle aller in einem Umfeld existierenden Sender verschieden gewählt. Dabei kommt es dann zu dauernden Verschiebungen der relativen Anfangszeitpunkte der Übertragungszeitpunkte der einzelnen Sender zueinander. Dadurch treten zwar in bestimmten Abständen immer wieder Überlagerungen der Übertragungen einzelner Sender auf, wenn allerdings entsprechend den oben bereits angegebenen Größenordnungen bei den einzelnen Sendern die Teile der Zeitintervalle, in denen keine Übertragung stattfindet, deutlich länger sind als Übertragungsdauern selbst, so ist eine hinreichende Übertragungssicherheit gegeben.

Jeder Sender weist bei der Übertragung eine bestimmte Adresse auf, die aus einer Zeichenfolge besteht, die zusammen mit den zu übertragenden Daten übermittelt wird und dem Empfänger eine Information darüber gibt, von welchem Sender diese Daten stammen. Da diese Adresse in einem gegeben Umfeld eindeutig ist, kann durch Bestimmung eines Zeitintervalles in eindeutiger Abhängigkeit von dieser Adresse wiederum eine Eindeutigkeit der Dauer des Zeitintervalles für die einzelnen Sender realisiert sein. Dadurch ist dann auch sichergestellt, daß es zu den entsprechenden Verschiebungen der relativen Lage der Anfangszeitpunkte der Übertragung der jeweiligen Sender kommt.

Gemäß Fig. 7 wird dabei zunächst in einem Schritt 701 eine Adresse für den Sender vergeben. In dem Schritt 702 wird dann geprüft ob diese Adresse in dem gegebenen Umfeld eindeutig ist, d. h. noch nicht vorhanden ist. Ist dies nicht der Fall, wird entsprechend dem Schritt 701 eine neue Adresse vergeben.

Andernfalls wird in dem Schritt 703 eine Dauer des Zeitintervalles in Abhängigkeit von der Adresse des Senders festgelegt.

Dies kann dabei erfolgen, indem zu einer bestimmten Grundlänge des Zeitintervalles eine variable Länge addiert wird, die wiederum in Abhängigkeit der Adresse ermittelt wird. Beispielsweise kann diese variable Länge ebenfalls in Abhängigkeit der Länge der Übertragungsdauer ermittelt werden, um so die relative Verschiebung der Anfangszeitpunkte der Übertragung so festlegen zu können, daß nach einem gleichzeitigen Aussenden möglichst schnell wieder eine Übertragung der Sender ohne Störung stattfindet. Es hat sich dabei als vorteilhaft erwiesen, die variable Länge zu ermitteln, indem die mittlere Übertragungsdauer mit einem bestimmten Faktor multipliziert wird. Dieser Faktor liegt dabei vorteilhafter Weise in der Größenordnung von 1 bis 2.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 können die Schritte 701 und 702 auch entfallen. Dann ist die Adresse des Senders fest vorgegeben und das Zeitintervall wird unmittelbar in Abhängigkeit von dieser vorgegeben Adresse bestimmt.

Die dargestellten Ausführungsbeispiele sowie das Verfahren insgesamt eignen sich sowohl für die drahtlose als auch für die drahtgebundene Übertragung.

Claims (12)

1. Verfahren zur Übertragung von Daten von wenigstens einem Sender (S) zu wenigstens einem Empfänger (E), wobei jeder Empfänger (E) wenigstens einem Sender (S) zugeordnet ist,
wobei die Daten von dem wenigstens einen Sender (S) in Paketen gesendet werden,
wobei zu Beginn eines Zeitintervalles (t1, t3) während einer Zeitdauer (t1, t2) die Übersendung eines Paketes erfolgt,
wobei nach der Übersendung eines Paketes der wenigstens eine Sender während der restlichen Dauer (t2, t3) des Zeitintervalles keine Daten überträgt,
wobei sich an ein Zeitintervall unmittelbar das nächste Zeitintervall anschließt,
wobei der wenigstens eine Empfänger (E) Daten während der Zeitdauer (t1, t2) des Zeitintervalles (t1, t3) empfängt bzw. auswertet, während der wenigstens einer der Sender (S), dem der wenigstens eine Empfänger (E) zugeordnet ist, Daten überträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß während einer weiteren Zeitdauer (t2, t3, t2, t6) des Zeitintervalles, während der keine Übertragung von Daten stattfindet, Sender (S) und Empfänger (E) deaktiviert werden bis auf Zeitmeßeinrichtungen,
wobei mittels dieser Zeitmeßeinrichtungen der wenigstens eine Empfänger (E) mit einem bestimmten Zeitvorlauf (t5, t1, t6, t3) vor dem Beginn eines Zeitintervalles (t1, t2) aktiviert wird und wobei der wenigstens eine Sender (S) zu Beginn eines Zeitintervalles (t1, t2) aktiviert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle, daß der Empfänger (E) mehrere Male hintereinander keine Daten von dem Sender (S) empfangen konnte, die relative Lage des Einschaltzeitpunktes (21, 22, 23, 24, 25; 31, 32, 33, 34, 35) des Empfängers (E) in dem von der Zeitmeßeinrichtung des Empfängers (E) ermittelten Zeitintervall geändert wird, bis von dem Empfänger (E) wiederum Daten von dem Sender (S) empfangen werden konnten und daß künftige Einschaltzeitpunkte des Empfängers (E) von diesem Zeitpunkt ausgehend bestimmt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Lage der Einschaltzeitpunkte (21, 22, 23, 24, 25) des Empfängers (E) in dem Zeitintervall abgeleitet wird, indem zur Bestimmung der nächsten Einschaltzeitpunkte zu ganzzahligen Vielfachen der Dauer der Zeitintervalle weiterhin die Dauer der Übertragung der Daten (t1, t2) zuzüglich des bestimmten Zeitvorlaufes (t6, t3) zunächst mit einem Multiplikator multipliziert wird und diese Größe addiert wird, wobei der Multiplikator sich über den Wertebereich von 1 bis zu der nächstgrößeren natürlichen Zahl ändert, die sich ergibt, wenn die Dauer des Zeitintervalles geteilt wird durch die Summe des bestimmten Zeitvorlaufes und der Übertragungsdauer, wobei die Änderung des Multiplikators so lange erfolgt, bis die Adresse des Senders (S) von dem Empfänger (E) wieder erkannt wird und daß die folgenden Einschaltzeitpunkte des Empfängers (E) dann wieder von dem Zeitpunkt aus, zu dem die Adresse des Senders (S) erkannt wurde, bestimmt werden, indem dann eine Einschaltung des Empfängers (E) in Abständen des Zeitintervalles (t1, t2) mit dem bestimmten Zeitvorlauf (t5, t1; t6, t3) erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die tatsächliche Dauer von der Aktivierung (401) des wenigstens einen Empfängers (E) bis zum Beginn der Übertragung der Daten von dem wenigstens einen Sender (S) von der Zeitmeßeinrichtung des wenigstens einen Empfängers (E) erfaßt wird (402, 403),
wobei aufgrund eines Vergleiches dieser tatsächlichen Dauer mit dem bestimmten Zeitvorlauf (404) der Zeitpunkt für die nächste Aktivierung des wenigstens einen Empfängers abgeleitet wird (405).

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitmeßeinrichtung des Senders (S) eine zeithaltende Einrichtung ist, deren ermittelte Uhrzeit zumindest in Abständen von einem Zeitsignal aktualisiert wird (501), und daß der Beginn der Übertragung von Paketen in folgenden Zeitintervallen jeweils als absolute Uhrzeit unter Verwendung wenigstens eines empfangenen Zeitsignales ermittelt wird, wobei das jeweilige Erreichen der absoluten Uhrzeit zur Übertragung eines Datenpaketes anhand der von der zeithaltenden Einrichtung fortermittelten Uhrzeit erkannt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Zeitmeßeinrichtung des Empfängers eine zeithaltende Einrichtung ist, deren ermittelte Uhrzeit zumindest in Abständen von einem Zeitsignal aktualisiert wird (503), und daß der Beginn der Übertragung von Paketen in folgenden Zeitintervallen jeweils als absolute Uhrzeit unter Verwendung wenigstens eines empfangenen Zeitsignales ermittelt wird, wobei das jeweilige Erreichen der absoluten Uhrzeit zur Übertragung eines Datenpaketes anhand der von der zeithaltenden Einrichtung fortermittelten Uhrzeit erkannt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß mehreren Sendern identische Zeitintervalle zugeordnet sind,
daß die Sender Empfangseinrichtungen beinhalten, mit denen feststellbar ist, ob ein anderer Sender sendet (601, 603),
daß eine Inbetriebnahme eines Senders erfolgt mit einer Routine für die Inbetriebnahme, die aus den folgenden Schritten besteht:
Schritt 1: wenn kein anderer Sender sendet, startet der Sender mit der Übertragung eines Paketes von Daten (601, 602),
Schritt 2: während der Übertragung wird mittels der Empfangseinrichtung des Senders kontrolliert, ob ein anderer Sender mit der Übertragung startet (603) und im Falle, daß dies passiert, wird die Übertragung des Paketes abgebrochen (604) und erneut mit Schritt 1 begonnen (601) und im Falle, daß dies nicht passiert, werden nach Beendigung der Übertragung des Paketes (605) der Beginn der Übertragung von Paketen in folgenden Zeitintervallen von dem Zeitpunkt des Beginns dieser Übertragung an ermittelt (606).

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Empfänger wenigstens einem Sender zugeordnet ist,
daß die Identifikation der Sender mittels eines Adressenwertes erfolgt,
daß die Länge eines Zeitintervalles in Abhängigkeit von dem Adressenwert bestimmt wird (703).

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der Länge des Zeitintervalles erfolgt, indem zu einer festen Grundlänge eine variable Länge addiert wird, die bestimmt wird, indem die mittlere Telegrammlänge mit einem gewissen Faktor sowie mit dem Adressenwert multipliziert wird (703).

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß es bei der drahtlosen Übertragung vom Sender zum Empfänger angewendet wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß es bei der drahtgebundenen Übertragung vom Sender zum Empfänger angewendet wird.