Beschreibung
Verfahren und Übertragungseinrichtung zum Erkennen des Sende- zustandes von an Energieversorgungsleitungen angeschlossenen Übertragungseinrichtungen
In Übertragungssystemen mit Energieversorgungsleitungen als Übertragungsmedium - in der Fachwelt auch als Powerline Com- munication Systems bekannt - werden die Übertragungseinrich- tungen ähnlich wie bei einem Bussystem an die Energieversorgungsleitungen angeschlossen. Hierbei tritt wie bei Bussystemen das Problem auf, dass die an die Energieversorgungsleitungen angeschlossenen Übertragungseinrichtungen gleichzeitig auf das Übertragungsmedium senden. Um diese Kollisionen zu vermeiden, wird von den Übertragungseinrichtungen vor dem Senden bzw. Zugriff auf das Übertragungsmedium geprüft, ob aktuell eine Übertragung auf dem Übertragungsmedium bzw. den Energieversorgungsleitungen stattfindet. Hierzu wird durch die Übertragungseinrichtungen festgestellt, ob aktuell ein Signal über das Übertragungsmedium übertragen wird. Um das Vorhandensein eines Signals zu ermitteln, wird durch die Übertragungseinrichtungen der Signalpegel von auf dem Übertragungsmedium übertragenen Signalen gemessen. Bei der Übertragung der Signale über längere und gestörte Energieversor- gungsleitungen kann der Signalpegel sehr gering sein und zu erheblichen Schwierigkeiten bei der Erkennung des Sendezustands einer Übertragungseinrichtung durch andere Ubertragungseinrichtungen und damit zu Kollisionen bzw. zu erheblichen Störungen bei den Zugriffen der Übertragungseinrichtun- gen auf die Energieversorgungsleitungen führen.
Beim European Telecommunication Standard Institute (ETSI) ist bereits vorgeschlagen worden, vor einem Zugriff den allgemeinen mittleren Rauschpegel auf der Energieversorgungsleitung zu messen und zu überprüfen, ob dieser einen definierten Pegel überschreitet. Bei einer Überschreitung wird die Energieversorgungsleitung als belegt angesehen und die sendewilligen
Übertragungseinrichtungen unterbinden das Senden von Signalen.
Des Weiteren ist in der DE 100 53 948.3 zur besseren Erken- nung von Signalen auf Energieversorgungsleitungen vorgeschlagen worden, den definierten Pegel nicht als einen festen Schwellwert zu definieren, sondern in Abhängigkeit von wenigstens einem einzigen gleichzeitig ermittelten veränderlichen Schwellwert zu ermitteln. Hierbei können mehrere einzeln gebildete Schwellwerte zu einem veränderlichen Schwellwert kombiniert werden. Je mehr diese veränderlichen Schwellwerte berücksichtigt werden, um so mehr zeitinvariant auftretende Störereignisse können berücksichtigt werden.
Da es sich bei den über Energieversorgungsleitungen übermittelten Signalen meist um breitbandige Signale - beispielsweise gemäss dem CDMA-Verfahren (Coded Digital Muliple Access) übertragene Signale - handelt, die mit Hilfe von Trägersignalen übertragen werden, kann der Signalpegel der Trägersignale sehr gering sein und auch unterhalb des Rauschpegels liegen, wodurch die Erkennung eines von einer Übertragungseinrichtung gesendeten Signals bzw. eines Sendesignals mit Hilfe von Schwellpegeln, die über dem Rauschpegel liegen, erheblich schwieriger wird.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, die Erkennung von breitbandigen Sendesignalen von an die Energieversorgungsleitungen angeschlossenen Übertragungseinrichtungen zu verbessern. Die Aufgabe wird ausgehend von einem Ver- fahren bzw. einer Übertragungseinrichtung zum sicheren Erkennen des Sendezustandes von an ein Übertragungsmedium angeschlossenen Übertragungseinrichtungen gemäss den Merkmalen des Oberbegriffs der Patentansprüche 1, 13 und 14 jeweils durch deren kennzeichnende Merkmale gelöst.
Der wesentliche Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass von den Übertragungseinrichtungen des Über-
tragungssystems während des Sendezustands die Informationen mit Hilfe von mehreren Trägersignalen mit kurzzeitig überhöhtem Pegel an das Übertragungsmedium übermittelt werden. Durch diese kurzzeitige Erhöhung des Pegels von mehreren Trägersig- nalen wird ein günstigeres Signal-Rauschsignal-Verhältnis erreicht, wodurch ein Sendesignal bzw. die Sendesignale einer Übertragungseinrichtung auf einer Energieversorgungsleitung erheblich leichter erkannt wird bzw. werden.
Da die Trägersignale auch in vorgegebenen schmalbandigen Bereichen mit hoher Dämpfung - in der Fachwelt auch als vorgegebene Notches für die anderweitig benutzte schmalbandige Frequenzbereiche bekannt - liegen können und die Trägersignale darüber hinaus auch durch Rundfunksender oder andere Sen- deeinrichtungen gestört sein können, weisen erfindungsgemäß die mehreren Trägersignale unterschiedliche Trägerfrequenzbereiche oder Trägerfrequenzen auf - Anspruch 3. Besonders vorteilhaft sind die unterschiedlichen Trägerfrequenzbereiche oder Trägerfrequenzen vorgegeben und die Reihenfolge der vor- gegebenen Trägerfrequenzbereiche oder Trägerfrequenzen, mit der die mehreren Trägersignale über die Energieversorgungsleitung übermittelt werden, ist auch vorgegeben, wobei die Trägersignale mit kurzzeitig überhöhtem Pegel gesendet werden - Anspruch 4.
Alternativ weisen die mehreren Trägersignale kurzzeitig unterschiedliche Trägerfrequenzbereiche oder Trägerfrequenzen auf - Anspruch 5 -, wobei die kurzzeitig unterschiedlichen Trägerfrequenzbereiche oder Trägerfrequenzen vorgegeben sind und die Reihenfolge der vorgegebenen Trägerfrequenzen, mit der die mehreren Trägersignale über die Energieversorgungsleitung übermittelt werden, vorgegeben ist und die mehreren Trägersignale beim Senden mit den vorgegebenen, kurzzeitig unterschiedlichen Trägerfrequenzen mit überhöhtem Pegel ge- sendet werden - Anspruch 6. Durch dieses Frequency Hopping
Verfahren mit vorgegebenen Frequenzbereichen oder Trägerfrequenzen und der vorgegebenen Reihenfolge der Frequenzbereiche
oder Trägerfrequenzen können schmalbandig gedämpfte Trägersignale auch bei niedrigem Pegel noch erkannt werden und somit das Risiko des Nichterkennens von Trägersignalen minimiert wird bzw. Kollisionen vermieden werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und einer Übertragungseinrichtung sind den weiteren Ansprüchen zu entnehmen.
Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand von drei Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen
Figur 1 in einem Blockschaltbild ein Übertragungssystem mit Energieversorgungsleitungen EV, Figur 2 in einem Frequenz-Pegel-Diagramm das Frequency
Hopping Prinzip, und Figur 3 in einem Zeit-Pegel-Diagramm das Frequency
Hopping Prinzip bei CDMA-orientierten Trägersignalen.
Figur 1 zeigt ein Übertragungssystem US mit Energieversorgungsleitungen EL, an das mehrere Übertragungseinrichtungen UE angeschlossen sind. Die Ubertragungseinrichtungen UE sind für die Übermittlung von Informationen bzw. Daten über die Energieversorgungsleitungen EL ausgestaltet. Hierzu sind die Übertragungseinrichtung (UE) mit nicht dargestellten Sende- und Empfangseinrichtungen ausgestattet. Für das Ausführungsbeispiel sei angenommen, dass die Übertragungseinrichtungen UE für die Übermittlung von Daten von mit den Übertragungs- einrichtungen UE verbundenen Personalcomputern PC und dem Internet INT - in der Zeichnung durch die Bezeichnung INT angedeutet - und umgekehrt vorgesehen sind. Hierbei stellt eine der Übertragungseinrichtungen UE eine zentrale Übertragungseinrichtung UE ' dar, über die die anderen Übertragungsein- richtungen UE mit dem Internet INT kommunizieren.
Des weiteren sei für das Ausführungsbeispiel angenommen, dass als Übertragungsverfahren das CDMA-Verfahren (Code Division Multiple Access) eingesetzt wird, wobei die Übertragung der Informationen blockweise erfolgt. Andere Übertragungsverfah- ren wie das OFDM- (Orthognaly Fequency Division Multiplex) bzw. DTM-Verfahren (Diskrete Tone Multiplex) sind alternativ möglich. Bei den erwähnten Übertragungsverfahren werden ein Trägersignal ts oder mehrere Trägersignale ts verwendet. Beim Ausführungsbeispiel werden die einzelnen Informationsblöcke mit jeweils mit dem gleichen Trägersignal ts mit der gleichen Trägerfrequenz übertragen.
Erfindungsgemäß werden die Informationen zumindest kurzzeitig mit unterschiedlichen Trägersignalen ts mit vorzugsweise un- terschiedlichen Trägerfrequenzbereichen f oder Trägerfrequenzen übertragen. Vorteilhaft sind sowohl die Trägerfrequenzbereiche f bzw. die Trägerfrequenzen als auch die Reihenfolge der Trägerfrequenzbereiche f, mit denen die Trägersignale ts kurzzeitig gesendet werden, vorgegeben. Diese Vorgehensweise wird in der Fachwelt auch als Frequency Hopping bezeichnet. In Figur 2 ist mit Hilfe eines Pegel-Frequenz-Diagramms das Frequency Hopping Prinzip dargestellt, wobei in der x- Koordinate die Trägerfrequenzen f und in der y-Koordinate die Pegel p angegeben sind. In der Figur 2 sind beispielhaft fünf verschiedene Trägerfrequenzbereiche fl..f5 dargestellt, mit den die blockweise aufeinanderfolgenden Trägersignale ts entweder kurzzeitig und schmalbandig oder alternativ jeweils vollständig übertragen werden. Hierbei ist erfindungsgemäß die Reihenfolge der Trägerfrequenzbereiche fl..f5 der Träger- signale ts ebenfalls vorgegeben, d.h. eine empfangende Übertragungseinrichtung UE weiß in welcher Reihenfolge die Trägerfrequenzbereiche fl..f5 von den Übertragungseinrichtungen UE gesendet werden. Beim Beispiel werden zu einem ersten Zeitpunk t kurzzeitig ein Trägersignal ts in einem ersten Trägerfrequenzbereich fl - der kleinste Frequenzbereich -, zu einem zweiten Zeitpunkt t+1 kurzzeitig ein zweites Trägersignal ts mit einem zweiten Trägerfrequenzbereich f2 - höchster
Frequenzbereich -, zu einem dritten Zeitpunkt t+2 kurzzeitig ein drittes Trägersignal ts mit einem dritten Trägerfrequenz- bereich f3 - mittlerer Frequenzbereich -, zu einem vierten Zeitpunkt t+3 kurzzeitig ein viertes Trägersignal ts mit ei- nem vierten Trägerfrequenzbereich f4 - zweit niedrigster Frequenzbereich -, und zu einem fünften Zeitpunkt t+4 kurzzeitig ein fünftes Trägersignal ts mit einem fünften Trägerfrequenz- bereich f5 - zweit höchster Frequenzbereich - gesendet. Diese Reihenfolge wird vorteilhaft in eine Tabelle - nicht darge- stellt - eingetragen, die den Übertragungseinrichtungen UE bekannt ist. Des Weiteren werden die mehreren Trägersignale ts nicht nur kurzzeitig mit den verschiedenen Trägerfrequenzbereichen fl..f5, sondern auch in diesem Zeitraum, d.h. kurzzeitig mit erhöhtem Pegel ph - in der Zeichnung durch eine strichlierte Linie angedeutet - übertragen, d.h. der Pegel ph der Trägersignale ts liegt in diesem Zeitraum deutlich über dem mittleren Rauschpegel mrp bzw. einem mittleren Signal - in der Zeichnung durch eine mit mrp bezeichnete strichlierte Linie angedeutet - auf der Energieversorgungsleitung EL. Durch diese kurzzeitige Pegelerhöhung des Trägersignals ts, die vorteilhaft zu Beginn eines Informationsblocks erfolgt, wird die Erkennung von Sendesignalen bzw. Traegersignalen ts durch die Übertragungseinrichtungen UE erheblich erleichtert.
Eine an die Energieversorgungsleitung EV angeschlossene und von dieser Signale empfangende Übertragungseinrichtung UE wird die empfangenen Signale entsprechend der in der Tabelle eingetragenen Trägerfrequenzbereiche fl..f5 filtern. Wird ein Trägersignal ts mit einem der Trägerfrequenzbereiche fl..f5 empfangen bzw. erkannt, wird auf das folgende Trägersignal ts gewartet, das einen entsprechend der Tabelle angegebenen Frequenzbereich fl..f5 aufweisen soll. So können die Trägerfrequenzbereiche fl..f5 mehrerer Trägersignale ts beobachtet und aufgrund der erkannten Reihenfolge der Frequenzbereiche fl..f5 der Trägersignale ts eindeutig erkannt werden, ob ein Sendesignal bzw. ein Trägersignal ts einer Übertragungseinrichtung UE über die Energieversorgungsleitungen EL übermit-
telt wird. Somit kann zusammen mit der Pegelerhöhung des Trägersignals ts eindeutig erkannt werden, ob die Energieversorgungsleitung EL frei ist oder ob aktuell ein Sendesignal bzw. ein Trägersignal ts übertragen wird, d.h. die Energieversor- gungsleitung EL belegt ist.
Sollte ein Trägersignal ts mit einer der vorgegebenen Trägerfrequenzbereiche fl..f5 aufgrund von Störungen oder eines Ausfalls nicht erkannt werden, so wird auf das nächste Trä- gersignal ts gewartet. Stimmt der Trägerfrequenzbereich fl..f5 des nächsten Trägersignals ts mit dem in der Tabelle angegebenen überein, wird davon ausgegangen, dass ein Sendesignal bzw. ein Trägersignal ts über die Energieversorgungsleitung EL übertragen wird, d.h. diese belegt ist.
Figur 3 zeigt beispielhaft die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand von blockweise von Übertragungseinrichtungen UE zu sendenden Signalen. Die Trägersignale ts sind in einem Zeit-Pegel-Diagramm dargestellt, wobei in der x-Koordinate die Zeit t und in der y-Koordinate der Pegel p angegeben ist. Informationsbioecke B sind durch eine Codierung der Informationen gemäß dem CDMA-Übertragungsverfahren codiert, d.h. die einzelnen Informationen bzw. Daten sind durch einen Spreizalgorythmus in eine vorgegebene Folge von Informationen kodiert. Diese Informationsblöcke B werden mit Hilfe von Trägersignalen ts übertragen, die beispielsweise stets die gleiche Frequenz fx aufweisen und mit einem stets gleichen mittleren Sendepegel mrp gesendet werden. Erfindungsgemäß werden nun die mehreren Trägersignale ts kurzzei- tig mit erhöhtem Pegel ph und zur Erhöhung der Erkennungssicherheit mit unterschiedlichen Frequenzen fl... in einer vorgegebenen Reihenfolge gesendet. Diese Erhöhung des Pegels der Trägersignale ts findet vorteilhaft zu Beginn des Sendens des jeweiligen Trägersignals ts statt, damit eine andere Übertra- gungseinrichtung UE das Trägersignal ts und damit die Belegung der Energieversorgungsleitungen EL möglichst frühzeitig erkennen kann. Wie aus Figur 3 ersichtlich, ist der Bereich
des Frequency Hopping, d.h. des Frequenzquechsels, relativ breit und die Trägersignale ts werden nur kurzzeitig gesendet. Folglich ist die mittlere Sendeleistung der Trägersignale ts sehr gering und verursacht nur geringe Störungen. Die von einer Übertragungseinrichtung UE gesendeten Sendesignale bzw. Trägersignale ts können, wie bereits erläutert, durch die kurzzeitige Pegelerhöhung und das gleichzeitige Frequency Hopping erheblich einfacher durch die anderen Übertragungseinrichtungen UE erkannt werden, wobei die durch die Pegeler- höhung zusätzlich verursachten Störungen auf den Energieversorgungsleitungen EL sehr gering sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf das Ausführungs- beispiel beschränkt, sondern kann auch für drahtlose Übertra- gungsmedien oder andere Übertragungsmedien wie Koaxialkabel oder Telekommunikationsleitungen verwendet werden. Alternativ können Daten direkt mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens übertragen werden. Darüber hinaus können bei mehreren Trägersignalen die Daten ähnlich einem DTMF-Verfahren (Dis- krete Tone Multiple Frequency) kodiert werden. Es können auch unterschiedliche Frequency Hopping Systeme, d.h unterschiedliche Tabellen - d.h. unterschiedliche Gruppen von Trägerfrequenzen f.. - verwendet werden um unterschiedliche Übertragungssysteme, die beispielsweise durch unterschiedliche Betreiber mit unterschiedlichen Übertragungsverfahren betrieben werden. Diese unterschiedlichen Frequency Hopping Systeme bzw. unterschiedliche Tabelle können auch dazu benutzt werden, um unterschiedliche Dienste in einem Übertragungssystem zu unterscheiden.