EP1008960A2 - Datenfunkübertragungsvorrichtung - Google Patents

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EP1008960A2
EP1008960A2 EP99120526A EP99120526A EP1008960A2 EP 1008960 A2 EP1008960 A2 EP 1008960A2 EP 99120526 A EP99120526 A EP 99120526A EP 99120526 A EP99120526 A EP 99120526A EP 1008960 A2 EP1008960 A2 EP 1008960A2
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EP
European Patent Office
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wake
transmission device
protocol
data transmission
signal
Prior art date
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EP99120526A
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English (en)
French (fr)
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EP1008960B1 (de
EP1008960A3 (de
Inventor
Wilhelm Grabow
Wolfgang Detlefsen
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Publication of EP1008960A3 publication Critical patent/EP1008960A3/de
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    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07B—TICKET-ISSUING APPARATUS; FARE-REGISTERING APPARATUS; FRANKING APPARATUS
    • G07B15/00—Arrangements or apparatus for collecting fares, tolls or entrance fees at one or more control points
    • G07B15/06—Arrangements for road pricing or congestion charging of vehicles or vehicle users, e.g. automatic toll systems
    • G07B15/063—Arrangements for road pricing or congestion charging of vehicles or vehicle users, e.g. automatic toll systems using wireless information transmission between the vehicle and a fixed station

Definitions

  • the present invention relates to a radio data transmission device, which by receiving a predetermined wake-up signal from a ready state, by being sensitive to wake-up signals is switchable to a working state is in which it is able to transmit user data signals from a remote transmitter to at least one predetermined protocol to receive the transmission a wake-up signal and useful data signals provides.
  • Such radio data transmission devices are coming wherever a transmission device is used must be on standby for a long time in order to Sending and / or receiving data, data communication but actually only in a small one Fraction of that time takes place.
  • an energy-saving use to enable the transmission device these can be switched between the two states mentioned, being one from the transmission device protocol used is a transmission format for user data as well as for a wake-up signal specifies that the wake-up signal is less Power consumption can be received as the useful data signals.
  • Such devices are preferably used for the automatic recording of road usage fees.
  • radio transmission devices installed in motor vehicles used, often as an on-board Unit or OBU designated with an a section of road that is subject to charges Transmitter / receiver communicate to the load for example an account or a credit on a chip card of the vehicle owner allow the corresponding fee without the vehicle must stop for this.
  • DSRC Dedicated short range communication
  • a radio data transmission device is therefore defined created of the type described above, who is able to with external Transmitters / receivers work together, the different Use protocols without a user of the radio communication device worry about it must make what these protocols are and whether two transmitters / receivers with which the device communicated sequentially, possibly different Use protocols.
  • this radio data transmission device comprises a useful signal processing circuit as an independent, of reception and processing of the wake-up signal independent functional unit that only supplied with electrical energy in the working state becomes. Since the useful signal processing circuit usually only during a slight Proportion of the total operating time of the radio data transmission device is supplied, the Keep overall device power consumption low.
  • This useful signal processing circuit can be in different Be wise.
  • it can be a processing unit include, which is switchable to useful data signals according to that of the decision-making unit process selected protocol;
  • it can have at least two Processing units that the user data signals each according to one of the specified protocols process, and include a selector switch, connected to the outputs of the processing units is and those processed data lets through, which corresponds to that of the decision unit selected protocol are processed.
  • the decision-making unit expediently takes the Selection of the protocol to be used based on a received wake-up signal coming from the transmitter in front. This presupposes that the different Protocols used wake-up signals in at least one property, for example the Frequency, modulation or coding. For automatic fee entry This is the case with the protocols used. This feature has the advantage that the useful signal processing circuit immediately after Transition to working condition is able deliver correctly processed user data.
  • the different wake-up signals depending on the protocol to receive, the radio data transmission device a plurality of wakeup amplifiers include, each on a wake-up signal responds according to a certain protocol, and the Decision-maker selects one after addressing one Wakeup amplifier that associated with this wakeup amplifier Protocol for use.
  • a single wake-up amplifier can be used Use come between different states is switchable in which he on the wake-up signal each according to one of the specified protocols appeals.
  • the decision unit switches the wake-up amplifier continuously in standby mode between the different states around.
  • This variant enables less circuitry and consequently less Power consumption. It is expedient to do so make sure that the wake-up amplifier is switched so often is that he will perform within the Communication between an external transmitter / receiver and the radio data transmission device available period is switched as often that during this time he had every state at least once takes and there is also enough time left to the intended communication between Transceiver and radio data transmission device to handle.
  • the decision unit can select the one to be used Protocol also based on one of the transmitter incoming data signal. More accurate said, this is both instead of the evaluation of the wake-up signal as well as a supplement to it. If the selection of the protocol to be used by the decision unit based on the wake-up signal this development offers errors the possibility to make the selection correct.
  • the decision maker monitors preferably at least one property the user data processed according to the protocol and choose a different protocol if this Property deviates from a specification. As one such property can in particular the rate of data received without errors are used. This is usually for a specific protocol fixed. A striking deviation this kind of the given value is an indication assures that the radio data transmission device is using an incorrect protocol, and therefore likely all processed user data unsuitable are. In such a case, everyone can predetermined protocols that the radio data transmission device is able to process that Row can be tried until one is found below is processed at an expected rate Delivers data and thus be that must be used by the external transmitter / receiver becomes.
  • FIGS 1 to 3 each show block diagrams of radio data transmission devices according to the invention.
  • FIG. 1 shows a radio data transmission device for installation in a motor vehicle in the frame the automatic recording of road user fees can be used, briefly below referred to as OBU (On Board Unit).
  • the OBU includes a first antenna, a so-called downlink antenna 1 for receiving radio signals from a fixed Sender / receiver of the fee collection system.
  • a detector 2 is used for rectification means conversion to baseband on a high-frequency carrier of 5.8 gigahertz received signals.
  • a useful signal processing circuit 3 is on an output of the detector 2 connected to the to receive rectified signals from this and into a according to a predetermined protocol Implement stream of user data.
  • An interface 4 can be provided for communication with a (not shown) chip card, on the for example a road user fee credit from the Driver of the vehicle stored in electronic form can be and of which in the context of communication debited an amount with the sender / receiver will increase the road user fee pay.
  • An uplink antenna 15 is at an output the useful signal processing circuit 3 connected and transmits high-frequency response signals from this back to the transmitter / receiver.
  • the two antennas 1 and 15 can be identical.
  • the detector 2 has a second output 5, on which a wake-up signal portion of the signals received by the downlink antenna 1 is output to two wake-up amplifiers 6 A , 6 B connected in parallel.
  • These wake-up amplifiers 6 are each assigned to one of two communication protocols, here designated A and B, and contain a correlator which responds to a match of the signal output on output 5 with a stored pattern of the wake-up signal in accordance with the respective protocol.
  • This correspondence can be of a temporal nature, that is to say the correlator compares the temporal course of the signal output at the output 5 with a pattern, for example in order to recognize the occurrence of a characteristic symbol sequence.
  • the correlator compares the spectrum of the signal with an intended pattern.
  • the latter variant has the advantage that the spectrum of a radio signal can contain characteristic structures that only depend on the signal space constellation of the symbols transmitted according to the protocol, but not on what the individual symbols transmitted are, and on the basis of which there are protocols that differ Use signal space constellations, differentiate with little circuitry, without the need to evaluate the individual symbols.
  • the wake-up amplifiers become just like the detector 2 at least whenever the vehicle drives, supplied with electrical energy.
  • the OBU is then in a standby state.
  • the power supply can be connected to the ignition of the vehicle be coupled.
  • Each wake-up amplifier 6 A , 6 B has an output which is connected to an input of a decision unit 7 assigned only to it.
  • the wake-up amplifier recognizes a wake-up signal in accordance with the protocol A or B assigned to it, it outputs a corresponding character, and the decision unit 7 recognizes from the input on which it recognizes the character, according to which protocol the user data are encoded, which are simultaneous or subsequent are received by the downlink antenna 1.
  • the decision unit As soon as the decision unit recognizes a character, regardless of which of their inputs they are on it receives, it activates a switching unit 8 that thereupon the useful signal processing circuit 3 powered and thereby a working state the OBU manufactures.
  • the switching unit 8 can be designed in this way be that after the lapse of a specified Time period that is greater than the maximum to perform a fee payment process required time, the power supply of the useful signal processing circuit 3 interrupts again and such restores the standby status of the OBU. In this way, the OBU is only during a small fraction of their standby time actually in working condition, reducing their power consumption is kept low.
  • the decision unit 7 supplies a control signal to the useful signal processing circuit 3, which specified by this protocol to be used.
  • the useful signal processing circuit 3 comprises two processing units 9 A , 9 B , which are connected in parallel to the first output of the detector 2 and process the signal supplied by this to a stream of digital data in each case according to one of the two protocols A or B, for whose wake-up signals the Wakeup amplifiers 6 A , 6 B are sensitive.
  • One of the processing units 9 A , 9 B can be connected via a switch 10 to a communication controller 11, which can be formed by a conventional microprocessor or microcontroller.
  • the position of the switch 10 is controlled by the decision unit 7 by the output of operating according to protocol A processing unit 9 A connected to the communication controller 11 when the decision unit has received a character from the AufweckverEntr 6 A to the processing unit 9 B is connected, when a sign from the wakeup amplifier 6 B came.
  • the communication controller 11 receives a stream of user data processed according to the correct protocol in order to evaluate it and, if necessary in communication with a chip card via the interface 4, to generate a response.
  • the control signal of the decision-making unit 7, which specifies the protocol used, is also present at an input of the communication controller 11 in order to enable the latter to provide information, the meaning of which can vary from one protocol to another, for example, depending on its position in the user data stream, evaluate correctly.
  • the data stream generated by the communication controller 11 in response goes to an uplink modulator 12, which modulates the data stream onto a high-frequency carrier of 5.8 gigahertz and outputs it to the uplink antenna 15.
  • the uplink modulator 12 is connected via a switch 13 to one of two functional elements 14 A , 14 B , which enable it, depending on the switch position, according to the protocol A or B. work.
  • These functional elements 14 A , 14 B can be registers, the contents of which are read by the uplink modulator 12 in order to carry out the modulation in accordance with the parameter values contained therein, but it can also be circuit elements which, in their own functionality, form parts of the modulation process , for example carry out two-stage or four-stage modulation etc.
  • FIG. 2 shows a block diagram of a second embodiment of the OBU according to the invention.
  • This embodiment differs from that shown in FIG. 1 in that the two wake-up amplifiers 6 A , 6 B and the two processing units 9 A , 9 B are each replaced by a single wake-up amplifier 6 or a single processing unit 9.
  • These are each connected via switches 16 and 17, which are controlled by the decision-making unit 7, to functional elements 18 A , 18 B or 19 A , 19 B , which are registers analogously to the functional elements 14 A , 14 B or can be circuit assemblies.
  • the switch 17 is controlled by the decision unit 7 together with the switch 13 and in the same way as this, so that the processing unit 9 and the uplink modulator 12 each use functional elements which are assigned to the same protocol.
  • the wake-up amplifier 6 is active not only in the operating state of the OBU, but in particular in the ready state.
  • the switch 16 assigned to it is therefore not controlled by the decision unit 7 in the same way as the switches 13 and 17, namely it is continuously switched back and forth between the functional elements 18 A and 18 B , so that the wake-up amplifier 6 alternately for the Wake-up signal according to protocol A and that is sensitive according to protocol B.
  • the frequency with which the switchover takes place depends on the operating conditions of the OBU. A switching frequency of a few Hertz may be sufficient for the application for automatic fee collection.
  • the switching frequency is high enough so that during the time available for a charging process, that is to say during the time that a moving vehicle is within the communication range of the transmitter / receiver of the charging device, the wake-up amplifier 6 for each of this wake-up signal that may have been used was once sensitive and that in addition to processing the fee payment, the necessary time must have been available.
  • the configuration according to FIG. 2 is all the more advantageous the larger the number of logs, the the OBU should be able to process because for each additional protocol is not a separate one Wake-up amplifier and its own processing unit must be available, but only the corresponding functional elements.
  • a plausibility check can also be carried out based on the meanings of the communication controller 11 received data digestion about the correctness of the protocol used give.
  • a review of the modulation and Coding type is also an option. If at Example the protocol used a phase modulation with four stages provides the received signal but only contains two levels or vice versa, there may also be an error.
  • the communication controller delivers such a case 11 via a line 20 of the decision unit 7 a signal indicating that the received Data is unusable, whereupon this the uplink modulator 12 or in the case of the embodiment from Figure 2 also the processing unit 9 on the use of a different protocol toggles.
  • FIG 3 shows a block diagram of a simplified OBU.
  • the detector 2 delivers on his second output 5 a signal directly to the decision unit 7 if the downlink antenna 1 is a predetermined minimum amount of electromagnetic Receives energy.
  • the reception of the energy points on the presence of a transmitter / receiver in the Proximity of the OBU with which they may be communicating got to.
  • the decision unit activated then the switching unit 8 so that the useful signal processing circuit 3 powered becomes.
  • Processing unit 9 and uplink modulator 12 are set to look for a any, preferably the last used, protocols A, B to work. In the shown in Figure 3
  • the case is protocol A.
  • the communication controller 11 checks the quality that supplied by the processing unit 9 Data and processes the fee payment if the Quality is an. Otherwise notified he on line 20 the decision unit 7, and this sets with the help of switches 13, 17 the processing unit 9 or the Uplink modulator 12 to a different protocol.

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Abstract

Bei einer Datenfunkübertragungsvorrichtung, insbesondere zur automatischen Erfassung von Straßenbenutzungsgebühren, die durch Empfang eines vorgegebenen Aufwecksignals aus einem Bereitschaftszustand, in dem sie für Aufwecksignale empfindlich ist, in einen Arbeitszustand umschaltbar ist, in dem sie in der Lage ist, Nutzdatensignale von einem entfernten Sender nach wenigstens einem vorgegebenen Protokoll zu empfangen, ist vorgesehen, daß sie in der Lage ist, wenigstens zwei verschiedene Protokolle anzuwenden, und daß sie eine Entscheidereinheit (7) umfaßt, die das zu einem gegebenen Zeitpunkt verwendete Protokoll anhand eines vom Sender kommend empfangenen Signals auswählt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Datenfunkübertragungsvorrichtung, die durch Empfang eines vorgegebenen Aufwecksignals aus einem Bereitschaftszustand, in dem sie für Aufwecksignale empfindlich ist, in einen Arbeitszustand umschaltbar ist, in dem sie in der Lage ist, Nutzdatensignale von einem entfernten Sender nach wenigstens einem vorgegebenen Protokoll zu empfangen, das die Übertragung eines Aufwecksignals und von Nutzdatensignalen vorsieht.
Derartige Datenfunkübertragungsvorrichtungen kommen überall dort zum Einsatz, wo eine Übertragungsvorrichtung lange Zeit in Bereitschaft stehen muß, um Daten zu senden und/oder zu empfangen, Datenkommunikation aber tatsächlich nur in einem kleinen Bruchteil dieser Zeit stattfindet. Um unter solchen Einsatzbedingungen einen energiesparenden Einsatz der Übertragungsvorrichtung zu ermöglichen, ist diese zwischen den zwei genannten Zuständen umschaltbar, wobei ein von der Übertragungsvorrichtung angewendetes Protokoll ein Übertragungsformat für Nutzdaten sowie für ein Aufwecksignal derart spezifiziert, daß das Aufwecksignal unter geringerem Leistungsaufwand empfangbar ist als die Nutzdatensignale.
Derartige Vorrichtungen finden bevorzugt Anwendung zur automatischen Erfassung von Straßenbenutzungsgebühren. Für die automatische Erhebung solcher Gebühren werden in Kraftfahrzeugen eingebaute Funkübertragungsvorrichtungen eingesetzt, oft als On-Board Unit oder OBU bezeichnet, die mit einem an einem gebührenpflichtigen Straßenabschnitt montierten Sender-/Empfänger kommunizieren, um die Belastung zum Beispiel eines Kontos oder eines Guthabens auf einer Chipkarte des Fahrzeughalters mit der entsprechenden Gebühr zu ermöglichen, ohne daß das Fahrzeug hierfür anhalten muß.
Für die automatische Gebührenerfassung auf Autobahnen existieren zur Zeit in Europa hauptsächlich drei Kommunikationssysteme, als DSRC (Dedicated short range communication)-Systeme bezeichnet, die bei einer Frequenz von 5,8 Gigahertz arbeiten: Ein von der CEN standardisiertes und zwei von diesem Standard abweichende Systeme, die in Italien beziehungsweise Portugal verwendet werden.
Diese drei Systeme unterscheiden sich hinsichtlich des Von ihnen verwendeten Übertragungsprotokolls. Eine nach dem CEN-Standard arbeitende OBU in einem Fahrzeug kann deshalb nicht mit einer nach italienischem oder portugiesischen Standard arbeitenden Gebührenerfassungsstelle kommunizieren, und umgekehrt versteht sich eine nach italienischem oder portugiesischem Standard arbeitende OBU nach CEN-Standard nicht. Dies bedeutet, daß ein Kraftfahrer, der von einem europäischen Land, an dessen Standard die in seinem Kraftfahrzeug eingebaute Datenfunkübertragungsvorrichtung angepaßt ist, in ein Land wechselt, wo ein abweichender Standard eingesetzt wird, dort Straßenbenutzungsgebühren bar entrichten muß, was insbesondere bei Kurzaufenthalten und Durchfahrten äußerst lästig ist, oder möglicherweise gar nicht weiß, daß seine Datenfunkübertragungsvorrichtung mit dem verwendeten Standard nicht zusammenarbeitet, deshalb ohne böse Absicht an der Gebührenentrichtungsstelle vorbeifährt und deshalb möglicherweise sogar Schwierigkeiten mit Polizei oder Justizbehörden des betreffenden Landes bekommt.
Vorteile der Erfindung
Mit der vorliegenden Erfindung wie in Anspruch 1 definiert wird deshalb eine Datenfunkübertragungsvorrichtung der eingangs beschriebenen Art geschaffen, die in der Lage ist, mit externen Sender-/Empfängern zusammenzuarbeiten, die unterschiedliche Protokolle benutzen, ohne daß ein Anwender der Datenfunkübertragungsvorrichtung sich darüber Gedanken machen muß, welches diese Protokolle sind und ob zwei Sender/Empfänger, mit denen die Vorrichtung nacheinander kommuniziert, möglicherweise unterschiedliche Protokolle benutzen.
Vorzugsweise umfaßt diese Datenfunkübertragungsvorrichtung eine Nutzsignalverarbeitungsschaltung als eine eigenständige, von Empfang und Verarbeitung des Wecksignals unabhängige Funktionseinheit, die nur im Arbeitszustand mit elektrischer Energie versorgt wird. Da somit die Nutzsignalverarbeitungsschaltung in der Regel nur während eines geringen Anteils der Gesamtbetriebszeit der Datenfunkübertragungsvorrichtung versorgt wird, läßt sich der Gesamtstromverbrauch der Vorrichtung gering halten.
Diese Nutzsignalverarbeitungsschaltung kann in unterschiedlicher Weise ausgestaltet sein. Gemäß einer ersten Alternative kann sie eine Verarbeitungseinheit umfassen, die umschaltbar ist, um Nutzdatensignale entsprechend dem von der Entscheidereinheit ausgewählten Protokoll zu verarbeiten; gemäß einer zweiten Alternative kann sie wenigstens zwei Verarbeitungseinheiten, die die Nutzdatensignale jeweils entsprechend einem der vorgegebenen Protokolle verarbeiten, und einen Wählschalter umfassen, der an die Ausgänge der Verarbeitungseinheiten angeschlossen ist und diejenigen verarbeiteten Daten durchläßt, die entsprechend dem von der Entscheidereinheit ausgewählten Protokoll verarbeitet sind.
Zweckmäßigerweise nimmt die Entscheidereinheit die Auswahl des zu verwendenden Protokolls anhand eines von dem Sender kommend empfangenen Aufwecksignals vor. Dies setzt voraus, daß sich die nach unterschiedlichen Protokollen verwendeten Aufwecksignale in wenigstens einer Eigenschaft, zum Beispiel der Frequenz, der Modulation oder der Kodierung unterscheiden. Bei den zur automatischen Gebührenerfassung verwendeten Protokollen ist dies der Fall. Durch dieses Merkmal wird der Vorteil erzielt, daß die Nutzsignalverarbeitungsschaltung sofort nach Übergang in den Arbeitszustand in der Lage ist, korrekt verarbeitete Nutzdaten zu liefern.
Um die je nach Protokoll unterschiedlichen Aufwecksignale zu empfangen, kann die Datenfunkübertragungsvorrichtung eine Mehrzahl von Aufweckverstärkern umfassen, deren jeder auf ein Aufwecksignal gemäß einem bestimmten Protokoll anspricht, und die Entscheidereinheit wählt nach dem Ansprechen eines Aufweckverstärkers das diesem Aufweckverstärker zugeordnete Protokoll zur Verwendung aus.
Alternativ kann ein einzelner Aufweckverstärker zum Einsatz kommen, der zwischen verschiedenen Zuständen umschaltbar ist, in denen er auf das Aufwecksignal jeweils gemäß einem der vorgegebenen Protokolle anspricht. Dabei schaltet die Entscheidereinheit den Aufweckverstärker im Bereitschaftszustand fortlaufend zwischen den verschiedenen Zuständen um. Diese Variante ermöglicht einen geringeren Schaltungsaufwand und infolgedessen auch einen geringeren Stromverbrauch. Zweckmäßigerweise ist darauf zu achten, daß der Aufweckverstärker so oft umgeschaltet wird, daß er innerhalb des zur Durchführung einer Kommunikation zwischen einem externen Sender/Empfänger und der Datenfunkübertragungsvorrichtung verfügbaren Zeitraum so oft umgeschaltet wird, daß er in dieser Zeit jeden Zustand wenigstens einmal einnimmt und zusätzlich genügend Zeit übrigbleibt, um die beabsichtigte Kommunikation zwischen Sender/Empfänger und Datenfunkübertragungsvorrichtung abzuwickeln.
Die Entscheidereinheit kann die Auswahl des zu verwendenden Protokolls auch anhand eines von dem Sender kommend empfangenen Datensignals vornehmen. Genauer gesagt, ist dies sowohl anstelle der Auswertung des Wecksignals als auch ergänzend dazu möglich. Falls die Auswahl des zu verwendenden Protokolls durch die Entscheidereinheit anhand des Wecksignals fehlerhaft war, bietet diese Weiterentwicklung die Möglichkeit, die getroffene Auswahl zu korrigieren. Zu diesem Zweck überwacht die Entscheidereinheit vorzugsweise wenigstens eine Eigenschaft der nach dem Protokoll verarbeiteten Nutzdaten und wählt ein anderes Protokoll aus, wenn diese Eigenschaft von einer Vorgabe abweicht. Als eine solche Eigenschaft kann insbesondere die Rate der fehlerfrei empfangenen Daten herangezogen werden. Diese ist normalerweise für ein bestimmtes Protokoll fest vorgegeben. Eine auffällige Abweichung dieser Art vom vorgegebenen Wert ist ein Hinweis darauf, daß die Datenfunkübertragungsvorrichtung ein falsches Protokoll anwendet, und daß somit voraussichtlich sämtliche verarbeiteten Nutzdaten untauglich sind. In einem solchen Fall können alle vorgegebenen Protokolle, die die Datenfunkübertragungsvorrichtung zu verarbeiten imstande ist, der Reihe ausprobiert werden, bis eines darunter gefunden wird, das eine erwartungsgemäße Rate an verarbeiteten Daten liefert und somit dasjenige sein muß, das von dem externen Sender/Empfänger verwendet wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen.
Figuren
Die Figuren 1 bis 3 zeigen jeweils Blockschaltbilder von Datenfunkübertragungsvorrichtungen gemäß der Erfindung.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Figur 1 zeigt eine Datenfunkübertragungsvorrichtung zum Einbau in einem Kraftfahrzeug, die im Rahmen der automatischen Erfassung von Straßenbenutzungsgebühren eingesetzt werden kann, nachfolgend kurz als OBU (On Board Unit) bezeichnet. Die OBU umfaßt eine erste Antenne, eine sogenannte Downlinkantenne 1 zum Empfangen von Funksignalen von einem ortsfesten Sender/Empfänger des Gebührenerfassungssystems. Ein Detektor 2 dient zur Gleichrichtung, das heißt Umsetzung ins Basisband, der auf einem Hochfrequenzträger von 5,8 Gigaherz empfangenen Signale. Eine Nutzsignalverarbeitungsschaltung 3 ist an einen Ausgang des Detektors 2 angeschlossen, um die gleichgerichteten Signale von diesem zu empfangen und gemäß einem vorgegebenen Protokoll in einen Strom von Nutzdaten umzusetzen. Eine Schnittstelle 4 kann vorgesehen sein zur Kommunikation mit einer (nicht dargestellten) Chipkarte, auf der zum Beispiel ein Straßenbenutzungsgebühren-Guthaben des Fahrers des Fahrzeugs in elektronischer Form gespeichert sein kann und von dem im Rahmen der Kommunikation mit dem Sender/Empfänger ein Betrag abgebucht wird, um die Straßenbenutzungsgebühr zu entrichten. Eine Uplinkantenne 15 ist an einen Ausgang der Nutzsignalverarbeitungsschaltung 3 angeschlossen und überträgt hochfrequente Antwortsignale von dieser zurück an den Sender/Empfänger. Die zwei Antennen 1 und 15 können identisch sein.
Der Detektor 2 besitzt einen zweiten Ausgang 5, auf welchem ein Wecksignal-Anteil der von der Downlinkantenne 1 empfangenen Signale an zwei parallel geschaltete Aufweckverstärker 6A,6B ausgegeben wird. Diese Aufweckverstärker 6 sind jeweils einem von zwei Kommunikationsprotokollen, hier mit A beziehungsweise B bezeichnet, zugeordnet und enthalten einen Korrelator, der auf eine Übereinstimmung des auf dem Ausgang 5 ausgegebenen Signals mit einem abgespeicherten Muster des Wecksignals gemäß dem jeweiligen Protokoll ansprechen. Diese Übereinstimmung kann zeitlicher Art sein, das heißt der Korrelator vergleicht den zeitlichen Ablauf des auf dem Ausgang 5 ausgegebenen Signals mit einem Muster, um zum Beispiel das Auftreten einer charakteristischen Symbolfolge zu erkennen. Sie kann auch spektraler Art sein, das heißt der Korrelator vergleicht das Spektrum des Signals mit einem vorgesehenen Muster. Letztere Variante hat den Vorteil, daß das Spektrum eines Funksignals charakteristische Strukturen enthalten kann, die lediglich von der Signalraum-Konstellation der gemäß Protokoll übertragenen Symbole abhängen, nicht aber davon, welches die einzelnen übertragenen Symbole sind, und anhand von denen sich Protokolle, die unterschiedliche Signalraum-Konstellationen einsetzen, mit geringem Schaltungsaufwand unterscheiden lassen, ohne daß eine Auswertung der einzelnen Symbole notwendig ist.
Die Aufweckverstärker werden genauso wie der Detektor 2 wenigstens immer dann, wenn das Fahrzeug fährt, mit elektrischer Energie versorgt. Die OBU befindet sich dann in einem Bereitschaftszustand. Die Energieversorgung kann an die Zündung des Fahrzeugs gekoppelt sein.
Jeder Aufweckverstärker 6A,6B hat einen Ausgang, der an einen nur ihm zugeordneten Eingang einer Entscheidereinheit 7 angeschlossen ist. Wenn der Aufweckverstärker ein Aufwecksignal gemäß dem ihm zugeordneten Protokoll A beziehungsweise B erkennt, gibt er ein entsprechendes Zeichen aus, und die Entscheidereinheit 7 erkennt anhand des Eingangs, auf dem sie das Zeichen erkennt, nach welchem Protokoll die Nutzdaten kodiert sind, die gleichzeitig oder anschließend von der Downlinkantenne 1 empfangen werden.
Sobald die Entscheidereinheit ein Zeichen erkennt, unabhängig davon, auf welchem ihrer Eingänge sie es empfängt, aktiviert sie eine Schalteinheit 8, die daraufhin die Nutzsignalverarbeitungsschaltung 3 mit Strom versorgt und dadurch einen Arbeitszustand der OBU herstellt. Die Schalteinheit 8 kann so ausgelegt sein, daß sie nach Verstreichen einer festgelegten Zeitspanne, die größer ist als die maximal zum Durchführen eines Gebührenentrichtungsvorgangs benötigte Zeit, die Stromversorgung der Nutzsignalverarbeitungsschaltung 3 wieder unterbricht und so den Bereitschaftszustand der OBU wiederherstellt. Auf diese Weise befindet sich die OBU nur während eines kleinen Bruchteils ihrer Bereitschaftszeit tatsächlich im Arbeitszustand, wodurch ihr Leistungsverbrauch geringgehalten wird.
Gleichzeitig mit der Aktivierung der Schalteinheit 8 liefert die Entscheidereinheit 7 ein Steuersignal an die Nutzsignalverarbeitungsschaltung 3, das das von dieser zu verwendende Protokoll spezifiziert.
Die Nutzsignalverarbeitungsschaltung 3 umfaßt zwei Verarbeitungseinheiten 9A,9B, die parallel an dem ersten Ausgang des Detektors 2 angeschlossen sind und das von diesem gelieferte Signal zu einem Strom von digitalen Daten jeweils nach einem der zwei Protokolle A oder B verarbeiten, für deren Aufwecksignale die Aufweckverstärker 6A,6B empfindlich sind. Jeweils eine der Verarbeitungseinheiten 9A,9B ist über einen Schalter 10 mit einem Kommunikationscontroller 11, der durch einen üblichen Mikroprozessor oder Mikrocontroller gebildet sein kann, verbindbar. Die Position des Schalters 10 wird von der Entscheidereinheit 7 gesteuert, indem der Ausgang der nach Protokoll A arbeitenden Verarbeitungseinheit 9A mit dem Kommunikationscontroller 11 verbunden wird, wenn die Entscheidereinheit ein Zeichen vom Aufweckverstärker 6A empfangen hat mit der Verarbeitungseinheit 9B verbunden wird, wenn ein Zeichen vom Aufweckverstärker 6B kam. Auf diese Weise erhält der Kommunikationscontroller 11 jeweils einen nach dem richtigen Protokoll verarbeiteten Strom von Nutzdaten, um diese auszuwerten und, gegebenenfalls in Kommunikation mit einer Chipkarte über die Schnittstelle 4, eine Antwort zu erzeugen. Das Steuersignal der Entscheidereinheit 7, welches das verwendete Protokoll spezifiziert, liegt auch an einem Eingang des Kommunikationscontrollers 11 an, um diesen in die Lage zu versetzen, Information, deren Bedeutung beispielsweise je nach ihrer Stellung im Nutzdatenstrom von einem Protokoll zum anderen unterschiedlich sein kann, richtig zu bewerten.
Der vom Kommunikationscontroller 11 als Antwort erzeugte Datenstrom geht an einen Uplinkmodulator 12, der den Datenstrom auf einen Hochfrequenzträger von 5,8 Gigahertz moduliert und auf die Uplinkantenne 15 ausgibt. Zur Modulierung gemäß dem jeweils vom Sender/Empfänger verwendeten Protokoll ist der Uplinkmodulator 12 über einen Schalter 13 mit jeweils einem von zwei funktionalen Elementen 14A, 14B verbunden, die ihn in die Lage versetzen, je nach Schalterstellung gemäß dem Protokoll A oder B zu arbeiten. Bei diesen funktionalen Elementen 14A, 14B kann es sich um Register handeln, deren Inhalte vom Uplinkmodulator 12 gelesen werden, um gemäß der darin enthaltenen Parameterwerte die Modulation durchzuführen, es kann sich aber auch um Schaltungselemente handeln, die in eigener Funktionalität Teile des Modulationsprozesses, zum Beispiel zwei- beziehungsweise vierstufige Modulation etc. durchführen.
Figur 2 zeigt ein Blockschaltbild einer zweiten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen OBU. Diese Ausgestaltung unterscheidet sich von der in Figur 1 gezeigten dadurch, daß die zwei Aufweckverstärker 6A, 6B und die zwei Verarbeitungseinheiten 9A, 9B jeweils durch einen einzelnen Aufweckverstärker 6 beziehungsweise eine einzelne Verarbeitungseinheit 9 ersetzt sind. Diese sind jeweils über Schalter 16 beziehungsweise 17, die von der Entscheidereinheit 7 gesteuert werden, mit funktionalen Elementen 18A, 18B beziehungsweise 19A, 19B verbunden, bei denen es sich analog wie bei den funktionalen Elementen 14A, 14B um Register oder um Schaltungsbaugruppen handeln kann. Der Schalter 17 wird von der Entscheidereinheit 7 gemeinsam mit dem Schalter 13 und in gleicher Weise wie dieser gesteuert, so daß zu einem Zeitpunkt die Verarbeitungseinheit 9 und der Uplinkmodulator 12 jeweils funktionale Elemente benutzen, die dem gleichen Protokoll zugeordnet sind.
Der Aufweckverstärker 6 ist im Gegensatz zu der Verarbeitungseinheit 9 und dem Uplinkmodulator 12 nicht nur im Arbeitszustand der OBU, sondern insbesondere im Bereitschaftszustand aktiv. Der ihm zugeordnete Schalter 16 wird deshalb von der Entscheidereinheit 7 nicht in gleicher Weise wie die Schalter 13 und 17 gesteuert, und zwar wird er fortlaufend zwischen den funktionalen Elementen 18A und 18B hin- und hergeschaltet, so daß der Aufweckverstärker 6 abwechselnd für das Aufwecksignal nach Protokoll A und das nach Protokoll B empfindlich ist. Die Häufigkeit, mit der die Umschaltung erfolgt, hängt von den Einsatzbedingungen der OBU ab. Bei der Anwendung zur automatischen Gebührenerfassung kann eine Schaltfrequenz von wenigen Hertz ausreichend sein. Wichtig ist, daß die Umschaltfrequenz groß genug ist, so daß während der für einen Gebührenerfassungsvorgang zur Verfügung stehenden Zeit, das heißt während der Zeit, die sich ein fahrendes Fahrzeug sich in Kommunikationereichweite des Sender/Empfängers der Gebührenerfassungseinrichtung befindet, der Aufweckverstärker 6 für jedes von dieser möglicherweise verwendete Wecksignal einmal empfindlich gewesen ist, und daß zusätzlich zur Abwicklung der Gebührenzahlung die notwendige Zeit zur Verfügung gestanden haben muß.
Die Ausgestaltung gemäß Figur 2 ist umso vorteilhafter, je größer die Zahl der Protokolle ist, die die OBU zu verarbeiten imstande sein soll, da für jedes zusätzliche Protokoll nicht jeweils ein eigener Aufweckverstärker und eine eigene Verarbeitungseinheit zur Verfügung stehen müssen, sondern lediglich die entsprechenden funktionalen Elemente.
Eine vorteilhafte Weiterentwicklung der Ausgestaltungen nach Figuren 1 und 2 berücksichtigt die Möglichkeit, daß die Erkennung eines Protokolls durch den beziehungsweise die Aufweckverstärker fehlerhaft gewesen sein könnte. Falls eine solche fehlerhafte Erkennung aufgetreten ist, erhält der Kommunikationscontroller 11 über den Schalter 10 eine Nutzdatenfolge, deren einzelne Pegel und deren Abfolge keine auswertbaren Daten wiedergeben. Dies läßt sich in Höhe des Kommunikationscontrollers 11 durch eine Fehlerprüfung, zum Beispiel eine Paritätskontrolle oder ähnliches, leicht ermitteln. Wenn die Zahl der auf diese Weise erkannten Fehler groß ist, also wenig wenigstens scheinbar brauchbare Daten zum Kommunikationscontroller 11 gelangen, ist dies ein deutlicher Hinweis darauf, daß das von der Verarbeitungseinheit verwendete Protokoll falsch ist.
Bei bestimmten Anwendungen kann auch eine Plausibilitätskontrolle anhand der Bedeutungen der vom Kommunikationscontroller 11 empfangenen Daten Aufschluß über die Richtigkeit des verwendeten Protokolls geben. Eine Überprüfung der Modulations- und Kodierungsart kommt ebenfalls in Frage. Wenn zum Beispiel das verwendete Protokoll eine Phasenmodulation mit vier Stufen vorsieht, das empfangene Signal aber nur zwei Stufen enthält oder umgekehrt, dürfte ebenfalls ein Fehler vorliegen. In einem solchen Fall liefert der Kommunikationscontroller 11 über eine Leitung 20 der Entscheidereinheit 7 ein Signal, welches anzeigt, daß die empfangenen Daten unbrauchbar sind, woraufhin diese den Uplinkmodulator 12 beziehungsweise im Falle des Ausführungsbeispiels aus Figur 2 auch die Verarbeitungseinheit 9 auf die Verwendung eines anderen Protokolls umschaltet.
Figur 3 zeigt ein Bockschaltbild einer vereinfachten OBU. Bei dieser liefert der Detektor 2 auf seinem zweiten Ausgang 5 ein Signal direkt an die Entscheidereinheit 7, wenn die Downlinkantenne 1 eine vorgegebene Mindestmenge an elektromagnetischer Energie empfängt. Der Empfang der Energie deutet auf die Anwesenheit eines Sender/Empfängers in der Nähe der OBU hin, mit dem diese möglicherweise kommunizieren muß. Die Entscheidereinheit aktiviert daraufhin die Schalteinheit 8, so daß die Nutzsignalverarbeitungsschaltung 3 mit Strom versorgt wird. Verarbeitungseinheit 9 und Uplinkmodulator 12 sind zu dem Zeitpunkt eingestellt, um nach einem beliebigen, vorzugsweise dem zuletzt verwendeten, der Protokolle A, B zu arbeiten. Im in Figur 3 gezeigten Fall ist dies das Protokoll A. Der Kommunikationscontroller 11 überprüft daraufhin die Qualität der von der Verarbeitungseinheit 9 gelieferten Daten und wickelt die Gebührenzahlung ab, wenn die Qualität einwandfrei ist. Andernfalls benachrichtigt er auf der Leitung 20 die Entscheidereinheit 7, und diese stellt mit Hilfe der Schalter 13, 17 die Verarbeitungseinheit 9 beziehungsweise den Uplinkmodulator 12 auf ein anderes Protokoll um.

Claims (12)

  1. Datenfunkübertragungsvorrichtung, insbesondere zur automatischen Erfassung von Straßenbenutzungsgebühren, die durch Empfang eines vorgegebenen Aufwecksignals aus einem Bereitschaftszustand, in dem sie für Aufwecksignale empfindlich ist, in einen Arbeitszustand umschaltbar ist, in dem sie in der Lage ist, Nutzdatensignale von einem entfernten Sender nach wenigstens einem vorgegebenen Protokoll zu empfangen, das die Übertragung eines Aufwecksignals und von Nutzdatensignalen vorsieht, dadurch gekennzeichnet, daß sie in der Lage ist, wenigstens zwei verschiedene Protokolle (A,B) anzuwenden, und eine Entscheidereinheit (7) umfaßt, die das zu einem gegebenen Zeitpunkt verwendete Protokoll anhand eines vom Sender kommend empfangenen Signals auswählt.
  2. Datenfunkübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Nutzsignalverarbeitungsschaltung (3) umfaßt, die nur im Arbeitszustand mit elektrischer Energie versorgt wird.
  3. Datenfunkübertragungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutzsignalverarbeitungsschaltung (3) eine Verarbeitungseinheit (9) umfaßt, die umschaltbar ist, um die Nutzdatensignale entsprechend dem von der Entscheidereinheit (7) ausgewählten Protokoll zu verarbeiten.
  4. Datenfunkübertragungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutzsignalverarbeitungsschaltung (3) wenigstens zwei Verarbeitungseinheiten (9A,9B) umfaßt, die die Nutzdatensignale jeweils entsprechend einem der vorgegebenen Protokolle (A,B) verarbeiten, und einen Wählschalter (10) umfaßt, der an die Ausgänge der Verarbeitungseinheiten (9A,9B) angeschlossen ist und diejenigen Daten durchläßt, die entsprechend dem von der Entscheidereinheit (7) ausgewählten Protokoll (A,B) verarbeitet sind.
  5. Datenfunkübertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entscheidereinheit (7) die Auswahl anhand eines von dem Sender kommend empfangenen Aufwecksignals vornimmt.
  6. Datenfunkübertragungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Mehrzahl von Aufweckverstärkern (6A,6B) umfaßt, deren jeder auf ein Aufwecksignal gemäß einem bestimmten Protokoll anspricht, und daß die Entscheidereinheit (7) nach dem Ansprechen eines Aufweckverstärkers das diesem Aufweckverstärker (6A,6B) zugeordnete Protokoll (A,B) zur Verwendung auswählt.
  7. Datenfunkübertragungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Aufweckverstärker (6) umfaßt, der zwischen verschiedenen Zuständen umschaltbar ist, in denen er auf das Aufwecksignal jeweils gemäß einem der vorgegebenen Protokolle (A,B) anspricht, und daß die Entscheidereinheit (7) den Aufweckverstärker (6) im Bereitschaftszustand fortlaufend zwischen den verschiedenen Zuständen umschaltet.
  8. Datenfunkübertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entscheidereinheit (7) die Auswahl anhand eines von dem Sender empfangenen Datensignals vornimmt.
  9. Datenfunkübertragungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Entscheidereinheft (7) wenigstens eine Eigenschaft der nach dem Protokoll verarbeiteten Nutzdaten überwacht und ein anderes Protokoll wählt, wenn die Eigenschaft nicht einer Vorgabe entspricht.
  10. Datenfunkübertragungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenschaft die Rate der fehlerfrei empfangenen Daten ist.
  11. Datenfunkübertragungsvorrichtung nach Anspruch 8, mit einem Sensor (2), der auf das Vorhandensein von Hochfrequenzenergie des Senders anspricht.
  12. Datenfunkübertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entscheidereinheit die Auswahl anhand wenigstens eines der folgenden Eigenschaften des empfangenen Signals vornimmt: Frequenz, Modulation, Kodierung.
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