JP2008537659A - ノイズ信号が存在する環境にあるマルチチャネル無線受信器での信号検索方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、ノイズ信号（４）が存在する環境にあるマルチチャネル無線受信器での信号検索方法であって、少なくとも２つの異なるデータ信号（５ｂ、５ｃ）が無線システムの少なくとも１つの物理的チャネル（１，２）上で１つの共通の受信器（３）に伝送される形式の方法に関する。本発明は、自動車においてＲＫＥ機能およびＴＰＭＳ機能を実現するための無線伝送システムに適する。さらに本発明は、遠隔調整システムおよび遠隔制御システムで使用されるようなマルチチャネル伝送に適する。

Description

本発明は、ノイズ信号が存在する環境にあるマルチチャネル無線受信器での信号検索方法に関するものであり、ここでは少なくとも２つの異なるデータ信号が無線システムの少なくとも１つの物理的チャネル上で１つの共通の受信器に伝送される。

現在の無線システムは、例えば自動車分野ではアクセスコントロールおよびタイヤ空気圧コントロールに使用され、複数の物理的チャネルをデータ伝送のために使用する。ここで物理的チャネルは少なくとも１つの異なるパラメータによって、例えば周波数、変調、場合によってはデータ速度またはプロトコルフォーマットによって定義される。一方では種々異なる物理的チャネルを種々異なる機能に対して使用することができる。例えば無線式中央ロックはリモートキーレスエントリー（ＲＫＥ）として公知であり、タイヤ空気圧コントロールシステムはタイヤ圧モニタリングシステム（ＴＰＭＳ）として公知である。他方では１つの機能に対するデータを、冗長性の理由から複数の物理的チャネル上で伝送することができる。これは、例えば同じデータの多重伝送が種々異なる周波数で行われるマルチチャネルシステムである。コストの理由から、複数の物理的チャネルを伴うこの機能を受信するためには１つの受信ユニットだけを使用するのが有利である。この受信ユニットは典型的にはシーケンシャルに、物理的チャネルを有効信号について検索する。この信号検索は、受信器が周期的に信号検索のために短時間アクティベートされるときに行われ、これにより電流が節約される。これは概念「ポーリング」として公知である。有効信号に対する基準、すなわち信号基準は、１つまたは複数の信号特性の識別に基づく。この信号特性は例えば信号強度であり、通常は無線信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）により特徴付けられる。さらなる信号特性は、データ速度、データ符号化、例えばマンチェスタ符号か、データシーケンス、例えば「パターン」または「交番ビット」、変調特性、例えばＦＳＫ偏移および／または信号パターン、例えばスペクトル拡散システムでのＰＮシーケンス相関である。受信器が１つの物理的チャネル上で有効な信号基準を識別すると、信号検索は終了され、データフレーム検索が開始され、関連の物理的チャネル上で有効データが受信される。

有効信号が存在しないのに、間違って信号基準が識別される場合も発生し得る。このいわゆるファルスアラームは、例えばノイズ、別の信号源または障害物によって引き起こされ得る。

このことを以下、図１と２に基づいて詳しく説明する。
図１は、ノイズ信号が存在する場合の従来技術による受信器特性を示す。
図２は、図１による公知の方法での、ノイズ信号が存在する場合の受信器の電流消費を示す。

図１は、伝送チャネル１と２を概略的に示す。例えば伝送チャネル１にはノイズ信号４があり、伝送チャネル２には有効信号５ａ、５ｂ、５ｃがある。この有効信号は、信号検索に使用されるウェークアップブロック５ａと、有効データ５ｂと５ｃからなり、この有効データに対してデータフレーム検索が行われる。受信器特性３もノイズ信号６の影響のない場合と、ノイズ信号６ａの影響がある場合とで示されている。受信器はほとんどの時間を、チャネル１上での信号６ａに対する無駄なデータフレーム検索を実行するのに費やす。問題は、１つまたは複数の物理的チャネル、例えばチャネル１または２にファルスアラーム信号が常時存在すると、受信器が間違ったチャネル上で無駄なデータフレーム検索によって有効データ５ｂ、５ｃを恒久的に読み出そうとし、残りのチャネルは信号検索から排除されたままとなることである。ここでファルスアラームを識別するまでの時間はプロトコルに依存しており、一般的にはポーリングの周期よりも大きい。従って一方では、ファルスアラームを識別するまでの時間の間、残されたチャネル上の有効信号５ｂ、５ｃは識別されず、従って読み出されない。他方では、受信器がデータフレーム検索のために常時アクティベートされることによって、周期的なポーリングが阻止される。このことにより平均的電流消費が有意に上昇する。

図２は、図１による信号経過の場合の電流消費を概略的に示す。図示されているのは、時間に依存する電流消費７と、平均的電流消費８である。平均的電流消費は信号が受信ユニットを介して読み出されるか否かに依存する。受信器が消費する平均電流は、データフレーム検索が常時行われるため非常に大きく、連続的アクティブ電流Ｉｒｘ−Ｒｕｎに接している。

図１と図２で説明した状況は、まず第１にノイズ信号、とりわけ本来の有効信号に似た信号特性を有するノイズ信号が持続的に存在する場合に発生する。この種のノイズ信号を以下、重大な障害と称する。
この問題は一般的に、障害を受けないチャネル上での有効信号レベルには依存しない。すなわち障害が感度限界に存在するとすでに重大な障害となる。

ＥＰ０９２６０２１Ａ２から「セキュリティシステム」が公知である。１つには所定のチャネルにおける受信器感度の冗長性が問題であり、２つには所定のチャネルにおける受信を全体で調整することが問題である。

ここで不利なことには、この解決アプローチは不完全である。なぜなら対抗手段のアクティベートだけが記載されており、相応のチャネルでの受信を再び可能にするメカニズムについては述べられていない。

従って本発明の基礎とする課題は、無線信号の確実なデータ受信のための方法を提供することであり、この方法により従来技術と比較して、ノイズ信号と有効信号とを良好に区別できるようにする。

本発明のこの課題は、請求項１の特徴を備えた本発明の方法によって解決される。個別に用いることも相互に組合わせて用いることも可能な有利な実施例および改善例も独立請求項の対象である。

本発明は、重大な障害であるファルスアラーム信号を回避する方法、または少なくとも有意に低減する方法を開示する。これによりデータ伝送の信頼性および使用性が重大な障害が存在する場合でも大きく向上し、受信器の電流消費増大が阻止される。

本発明の方法は次のステップを有する：
・所定のチャネル上での信号検索を考察する。この信号検索は典型的には、複数のチャネル上でのシーケンシャル検索の構成部分である。
・信号基準について検索し、チャネルｘのＲＳＳＩ値を測定する。
・信号基準を識別した場合、測定されたＲＳＳＩ値を目下のＲＳＳＩ閾値と比較する。
・信号基準が識別されない場合、信号検索を続行する。
・ＲＳＳＩ閾値を上回る場合、システムは有効信号の存在を識別する。
・受信器は信号検索からデータフレーム検索に切り替わる。
・ＲＳＳＩ閾値を下回る場合、システムはノイズ信号の存在を識別する。
・ノイズ信号を識別した後、ＲＳＳＩ閾値はノイズ源に適合され、信号検索を継続する。
・データフレーム検索が成功する場合、有効データを読み出す。
・データフレーム検索が失敗する場合、ノイズ源を特定し、ＲＳＳＩ閾値をノイズ源の振幅に適合する。

本発明により得られる利点は、閾値をノイズ信号を基準にして適合的に設定することによるものである。このことにより、高速の制御、短い応答時間が得られ、さらに有効信号＞ノイズ信号であるチャネルを使用することができる。さらなる利点は、妨害を受ける環境での電流消費が小さいことである。なぜなら障害が存在する場合、閾値調整によって不要な有効信号検索が行われないからである。

本発明のさらなる詳細および利点を、図面を参照して説明する。
図３は、本発明による方法を実施するためのフローチャートを示す。
図４は、ＲＳＳＩ閾値が適合される２チャンネルシステムに基づく本発明の方法を示す。
図５は、２チャンネルシステムでの電流消費を示す。
図６は、ＲＳＳＩ閾値領域が適合される、図４の２チャンネルシステムに基づく本発明の方法を示す。

以下の有利な実施例の説明で、同一の構成部材または同等の構成部材には同じ符号を付してある。

図３は、無線システムによりデータ伝送するための本発明の方法の概略的フローチャートであり、以下のステップを有する：
所定のチャネルｘ上での信号検索を考察する。この信号検索は典型的には、複数のチャネル上でのシーケンシャル検索の構成部分である。例えばｘは、２チャンネルのシーケンシャル検索の場合は第１のチャネルとすることができる。信号基準に従い、例えば交番ビットを備えるビットパターンを検索する。同時のチャネルｘに対するＲＳＳＩ値が求められる。

信号基準が識別されると、測定されたＲＳＳＩ値がチャネルｘの目下のＲＳＳＩ閾値と比較される。

信号基準が識別されない場合、チャネルｘに対する閾値が制御アルゴリズムに従って更新された後、信号検索が続行される（例えば次のチャネルｘ＋１で）。信号基準が識別されない場合、閾値は典型的には、例えば即座に消去することにより、またはステップごとに引き下げることにより低減されることとなる。正確な制御アルゴリズムは複数の周辺条件、例えばプロトコル構造に依存する。

測定されたＲＳＳＩ値と目下のＲＳＳＩ閾値との比較の際に閾値を上回れば、実際に有効信号が存在していることが前提とされ、受信器は信号検索からチャネルｘ上でのデータフレーム検索に切り替わる。

測定されたＲＳＳＩ値と目下のＲＳＳＩ閾値との比較の際に閾値を上回らなければ、「重大な障害」が存在していることが前提とされ、ＲＳＳＩ閾値の更新の後、信号検索が続行される。
重要なことはこの場合、閾値は「重大な障害」のレベルに適合されるように更新されることである。典型的には閾値は、測定されたＲＳＳＩ値に例えば６ｄＢのバッファを加算したものに等しく選択される。このバッファは有利には、受信に対して必要なＳ／Ｎ比に基づく。

データフレーム検索が成功する場合、有効データが読み出される。データフレーム受信の終了後に再び閾値の更新を行うことができる。

データフレーム検索が成功しないままであれば、重大な障害の存在を再び前提としなければならず、閾値調整がすでに述べたＲＳＳＩ閾値の更新と同様に実行される。

本発明の方法は以下の特徴の少なくとも１つを使用する：
・障害を受けたチャネルをデアクティベートする、ないしはこのチャネルの信号を無視する。
・障害を受けていないチャネルに優先権を付与するために、検索シーケンスを変更する。
・種々異なるチャネルでの信号識別のＱを引き続き分類することにより、すべてのチャネルを一般的に検索し、最善の信号品質を備えるチャネルを決定する。
・受信器の感度を低減する。このとき低減の値は固定とすることも、またはアルゴリズムに従うこともできる。
・ＲＳＳＩ閾値を設定する。このＲＳＳＩ閾値は固定値であるか、またはアルゴリズムに従う。
・「インテリジェンス」ＲＳＳＩ閾値を設定する。この「インテリジェンス」ＲＳＳＩ閾値は、ノイズレベルに適合的に最適化する。とりわけこの特徴により、重大な障害に対して特に有利なメカニズムが得られる。

図４は、２つのチャネル１と２に対して信号検索によるポーリングを行う、図１と同様の信号経過を示す。ここでチャネル１には重大な障害４が発生するが、チャネル２では有効信号５ｂ、５ｃを受信することができる。障害４に適合された閾値調整によって、チャネル１での「ハングアップ」が阻止され、チャネル２上の有効信号５ｂ、５ｃを上手く受信できることが分かる。さらに目下のＲＳＳＩ閾値９と測定されたＲＳＳＩ値１０が図示されている。

さらに本発明の方法の信号識別のための時間的経過が例として示されている：
ｔ１−ｔ２：チャネル１の信号検索とＲＳＳＩ測定→信号基準が識別されない。
ｔ２−ｔ３：チャネル２の信号検索とＲＳＳＩ測定→信号基準が識別されない。
ｔ７−ｔ８：チャネル１の信号検索とＲＳＳＩ測定。
ｔ８：信号基準が識別され、測定されたＲＳＳＩ値１０がＲＳＳＩ閾値９より大きい→データフレーム検索。
ｔ８−ｔ９：データフレーム検索。
ｔ９：データフレームが発見されない→ＲＳＳＩ閾値９がノイズ信号４の測定されたＲＳＳＩ値１０に、場合によりアルゴリズムに従い適合される。
ｔ１０−ｔ１１：チャネル１での信号検索とＲＳＳＩ測定。
ｔ１１：信号基準を識別する。しかし測定されたＲＳＳＩ値１０はＲＳＳＩ閾値９より小さい→チャネル２で直ちに信号検索を継続し、チャネル１ではデータフレーム検索を行わない。
ｔ１１−ｔ１２：チャネル２での信号検索とＲＳＳＩ測定。
ｔ１２：信号基準が識別され、測定されたＲＳＳＩ値１０がＲＳＳＩ閾値９より大きい→データフレーム検索。
ｔ１３：データフレーム発見→有効データ５ｂ、５ｃの読み出し。
ｔ１３−ｔ１４：有効データ５ｂ、５ｃの読み出し。
ｔ１５−ｔ１６：チャネル１の信号検索とＲＳＳＩ測定→信号基準が識別されない→チャネル１に対するＲＳＳＩ閾値を適合。
ｔ１６−ｔ１７：チャネル２での信号検索とＲＳＳＩ測定。

図５は、図４の線図に対する電流消費を示す。障害４に適合された閾値調整によって、チャネル１での恒久的な「ハングアップ」が阻止されていることが分かる。これにより電流消費８は、重大な障害４の初期の識別を無視すれば、障害を受けていない場合と比較して実質的に上昇していない。

図６は、２つのチャネル１と２に対して信号検索によるポーリングを行う、図４と同様の信号経過を示す。ここでチャネル１には重大な障害４が発生するが、チャネル２では有効信号５ｂ、５ｃを受信することができる。障害４に適合された閾値調整によって、チャネル１での「ハングアップ」が阻止され、チャネル２上の有効信号を上手く受信できることが分かる。さらに目下のＲＳＳＩ閾値９と測定されたＲＳＳＩ値１０が図示されている。

さらに本発明の方法の信号識別のための時間的経過が例として示されている：
ｔ１′−ｔ２′：チャネル１の信号検索とＲＳＳＩ測定→信号基準が識別されない。
ｔ２′−ｔ３′：チャネル２の信号検索とＲＳＳＩ測定→信号基準が識別されない。
ｔ４′−ｔ５′：チャネル１の信号検索とＲＳＳＩ測定。
ｔ５′：信号基準が識別され、測定されたＲＳＳＩ値１０がＲＳＳＩ閾値９より大きい→データフレーム検索。
ｔ５′−ｔ６′：データフレーム検索。
ｔ９：データフレームが発見されない→ＲＳＳＩ閾値９がノイズ信号４の測定されたＲＳＳＩ値１０に、場合によりアルゴリズムに従い適合される。ｔ７′−ｔ８′：チャネル１の信号検索とＲＳＳＩ測定。ｔ８′：信号基準を識別し、測定されたＲＳＳＩレベル１０はＲＳＳＩ閾値窓９ａ、９ｂ内にある→チャネル２で直ちに信号検索を継続し、チャネル１ではデータフレーム検索を行わない。ｔ８′−ｔ９′：チャネル２の信号検索とＲＳＳＩ測定→信号基準が識別されない。
ｔ１０′−ｔ１１′：チャネル１での信号検索とＲＳＳＩ測定。
ｔ１１′：信号基準が識別され、測定されたＲＳＳＩ値１０がＲＳＳＩ閾値窓９ａ、９ｂの外にある→データフレーム検索。
ｔ１２′：データフレーム発見→有効データ５ｂ、５ｃの読み出し。
ｔ１２′−ｔ１３′：有効データ５ｂ、５ｃの読み出し。
ｔ１４′−ｔ１５′：チャネル１の信号検索とＲＳＳＩ測定。
ｔ１５′：信号基準が識別され、測定されたＲＳＳＩレベル１０はチャネル１に対する適合されたＲＳＳＩ閾値窓９ａ、９ｂ内にある。
ｔ１６′−ｔ１７′：チャネル２の信号検索とＲＳＳＩ測定→信号基準が識別されない。

本発明は、自動車においてＲＫＥ機能およびＴＰＭＳ機能を実現するための無線伝送システムに適する。さらに本発明は、遠隔調整システムおよび遠隔制御システムで使用されるようなマルチチャネル伝送に適する。

図１は、ノイズ信号が存在する場合の従来技術による受信器特性を示す。 図２は、図１による公知の方法での、ノイズ信号が存在する場合の受信器の電流消費を示す。 図３は、本発明による方法を実施するためのフローチャートを示す。 図４は、ＲＳＳＩ閾値が適合される２チャンネルシステムに基づく本発明の方法を示す。 図５は、２チャンネルシステムでの電流消費を示す。 図６は、ＲＳＳＩ閾値領域が適合される、図４の２チャンネルシステムに基づく本発明の方法を示す。

Claims (8)

1. ノイズ信号（４）が存在する環境にあるマルチチャネル無線受信器での信号検索方法であって、
   少なくとも２つの異なるデータ信号（５ｂ、５ｃ）が無線システムの少なくとも１つの物理的チャネル（１，２）上で１つの共通の受信器（３）に伝送される形式の方法において、
   有効信号（５ｂ、５ｃ）のシーケンシャルな検索から出発して、任意のチャネル（１，２）での信号検索を、目下の信号強度（１０）をＲＳＳＩ値（１０）の形態で測定することにより開始し、
   検索された信号（５ｂ、５ｃ）に対して信号基準を検索し、信号基準が識別された場合、測定されたＲＳＳＩ値を所定のＲＳＳＩ閾値（９）と比較し、
   ＲＳＳＩ閾値（９）を上回る場合、信号検索からデータフレーム検索に切り替え、データフレーム検索が成功する場合、有効データ（５ｂ、５ｃ）を読み出し、
   信号基準が識別されない場合、ＲＳＳＩ閾値（９）を上回らない場合、およびデータフレームが発見されない場合、当該方法を中断し、新たなＲＳＳＩ閾値（９）の設定後に新たに検索過程を開始する、ことを特徴とする信号検索方法。
2. 請求項１記載の方法において、
   データフレーム受信の終了後に再び閾値（９）の更新を実行する、ことを特徴とする方法。
3. 請求項１または２記載の方法において、
   ノイズ信号（４）が識別されるチャネル（１，２）をデアクティベートするかまたは無視する、ことを特徴とする方法。
4. 請求項１から３までのいずれか一項記載の方法において、
   チャネル（１，２）を検索する順序は変更される、ことを特徴とする方法。
5. 請求項１から４までのいずれか一項記載の方法において、
   すべてのチャネル（１，２）を検索し、引き続き種々異なるチャネル（１，２）における信号識別の品質に従い分類する、ことを特徴とする方法。
6. 請求項１から５までのいずれか一項記載の方法において、
   受信器（３）の感度を低減する、ことを特徴とする方法。
7. 請求項１から６までのいずれか一項記載の方法において、
   ＲＳＳＩ閾値（９）を検出されたノイズレベルに適合する、ことを特徴とする方法。
8. 請求項１から７までのいずれか一項記載の方法において、
   ＲＳＳＩ閾値（９）を、上側限界（９ａ）と下側限界（９ｂ）を備える閾値領域（９ａ、９ｂ）として構成する、ことを特徴とする方法。

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