Beschreibungdescription
VERFAHREN ZUR SIGNALUBERTRAGUNG IN EINEM FUNK-KOMMUNIKATIONSSYSTEMMETHOD FOR TRANSMITTING SIGNALS IN A RADIO COMMUNICATION SYSTEM
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Signalübertragung in einem Funk—KommunikationsSystem, insbesondere in einem dezentral organisierten Funk—Kommunikationssystem.The invention relates to a method for signal transmission in a radio communication system, in particular in a decentralized radio communication system.
Zukünftige Funksysteme werden sehr hohe Datenraten unterstützen, um beispielsweise multimediale Anwendungen mit einer erforderlichen Dienstgüte bedienen zu können. Es ist zudem eine weiter zunehmende Anzahl Teilnehmerzahl -zu erwarten, so dass weitere Frequenzbänder für die Nutzung durch Funksysteme er- schlössen werden müssen. Zur effizienten Nutzung dieser Frequenzbänder müssen Funksysteme jedoch über einen großen Frequenzbereich operieren.Future radio systems will support very high data rates, for example to be able to serve multimedia applications with the required quality of service. A further increasing number of participants is also to be expected, so that further frequency bands have to be developed for use by radio systems. To use these frequency bands efficiently, however, radio systems must operate over a wide frequency range.
In Funksystemen werden verschiedene Verfahren zur Ressourcen- aufteilung und zum Multiplexen verwendet. Neben dem Multiple— xen im Zeitbereich (Time Division Multiplex, TDM) und Codebereich (Code Division Multiplex, CDM) werden verschiedene Frequenzkanäle durch das FDM—Verfahren (Frequency Division Multiplex) realisiert. Bei dem FDM-Verfahren wird ein breites Frequenzspektrum in viele, im Frequenzbereich getrennte Frequenzkanäle mit jeweils schmaler Bandbreite aufgeteilt, wodurch ein durch die Abstände der Trägerfrequenzen definiertes Frequenzkanalraster entsteht. Vorteilhaft können hierdurch gleichzeitig mehrere Teilnehmer auf unterschiedlichen ϊre- quenzkanälen bedient und die Ressourcen besser individuellen Bedürfnissen der Teilnehmer angepasst werden. Ein ausreichender Abstand zwischen den Frequenzkanälen stellt dabei sicher,
Various methods for resource allocation and multiplexing are used in radio systems. In addition to multiplexing in the time domain (Time Division Multiplex, TDM) and code area (Code Division Multiplex, CDM), various frequency channels are implemented using the FDM method (Frequency Division Multiplex). In the FDM method, a broad frequency spectrum is divided into many frequency channels separated in the frequency range, each with a narrow bandwidth, which results in a frequency channel grid defined by the spacing of the carrier frequencies. This advantageously allows several participants to be served simultaneously on different frequency channels and the resources to be better adapted to the individual needs of the participants. A sufficient distance between the frequency channels ensures
dass Störungen zwischen den Kanälen verringert und kontrolliert werden können.that interference between channels can be reduced and controlled.
Weiterhin können durch die Trennung in mehrere Frequenzkanäle Dienste mit unterschiedlichen Dienstgüteanforderungen (QoS - Quality of Service) angeboten werden. Höher priorisierte Dienste stehen in diesem Fall nicht im Wettbewerb mit niedriger priorisierten Diensten, wodurch vorteilhaft Dienstgüteanforderungen durch eine Ressourcenzuteilung in Frequenzberei- chen garantiert werden können.Furthermore, by separating into several frequency channels, services with different quality of service requirements (QoS - Quality of Service) can be offered. In this case, higher-priority services are not in competition with lower-priority services, as a result of which quality of service requirements can advantageously be guaranteed by resource allocation in frequency ranges.
Für die Nutzung schmalbandiger Frequenzkanäle durch ein entsprechendes, FDMÄ (Frequency Division Multiple Access) genanntes Zugriffsverfahren müssen Sender und Empfänger koordi- niert jeweils eine entsprechende Trägerfrequenz auswählen. Vor einer Nutzung der entsprechenden Ressource, d.h. des Funkkanals, muss weiterhin überprüft werden, ob die gewählte Ressource nicht bereits von anderen Stationen genutzt wird. Anschließend wird die Ressource reserviert und die Reservie- rung gegebenenfalls anderen potenziellen Stationen mitgeteilt, so dass diese Stationen im folgenden nicht zeitgleich auf die Ressource zugreifen und Kollisionen verursachen. Dabei besteht die Herausforderung, mit wenig Aufwand und möglichst nur einem Sender und Empfänger (Transceiver) je Sta— tion die Nutzung dieser Frequenzen möglichst effizient zu gestalten. Hinzu kommt gegebenenfalls die Randbedingung, dass alle Stationen gleichberechtigt sind, d.h. keine Station Kon— trollfunktionen über mehrere Stationen zur Vergabe der Frequenzkanäle übernimmt. Insbesondere in selbstorganisierenden Netzen und Netzen ohne Infrastruktur, so genannten Ad-hoc- Netzen, existieren häufig gleichberechtigte Stationen, die gleiche Algorithmen und Protokolle durchführen. Ein bekanntes
In order to use narrow-band frequency channels by means of an appropriate access method called FDMÄ (Frequency Division Multiple Access), the transmitter and receiver must each coordinate and select a corresponding carrier frequency. Before using the corresponding resource, ie the radio channel, it must be checked whether the selected resource is not already being used by other stations. The resource is then reserved and the reservation may be communicated to other potential stations, so that these stations do not subsequently access the resource simultaneously and cause collisions. The challenge here is to make the use of these frequencies as efficient as possible with little effort and, if possible, only one transmitter and receiver (transceiver) per station. In addition, there may be the boundary condition that all stations have equal rights, ie no station takes over control functions over several stations for the allocation of the frequency channels. Particularly in self-organizing networks and networks without infrastructure, so-called ad hoc networks, there are often stations with equal rights that carry out the same algorithms and protocols. A well known
Beispiel für derartige Netze ist das drahtlose lokale Netz (Wireless 1AN) nach dem Standard IEEE 802.11.An example of such networks is the wireless local area network (Wireless 1AN) according to the IEEE 802.11 standard.
Sind in solchen Netzen die Stationen nicht über die Nutzung der Frequenzkanäle weiterer Stationen informiert, da entsprechende Informationen nicht durch eine zentrale Station gesammelt und verteilt werden, so kann eine Station nicht entscheiden, welchen Frequenzkanal sie für eine Kommunikation mit einer anderen Station vorschlagen bzw. auswählen soll. Zudem weiß eine Station nicht, wann eine andere Station auf welcher Frequenz empfangsbereit ist. Eine Station könnte somit in der Regel keine Verbindung mit einer weiteren Station aufbauen, wenn die Frequenzkanäle von beiden beliebig gewählt würden. Außerdem würde ein Verteildienst (Broadcast) auf ei— ner Frequenz nur einen Teil der Stationen erreichen, die zufällig auf dieser Frequenz emp angsbereit sind.If the stations in such networks are not informed about the use of the frequency channels of other stations, since corresponding information is not collected and distributed by a central station, a station cannot decide which frequency channel they propose or select for communication with another station should. In addition, a station does not know when another station is ready to receive what frequency. A station could therefore generally not establish a connection to another station if the frequency channels were chosen arbitrarily by both. In addition, a distribution service (broadcast) on one frequency would only reach a part of the stations that happen to be on this frequency.
Es ist daher erforderlich, die Nutzung dieser orthogonalen Ressourcen zu koordinieren. Falls zu diesem Zweck eine be- stimmte Frequenz zu fest vorgegebenen Zeiten genutzt werden soll, d.h. alle Stationen sind auf dieser Frequenz empfangs— bereit, dann können die parallel dazu vorhandenen Frequenzen nicht genutzt werden. Diese Ressourcen wären dann ungenutzt und nicht verfügbar für diese Stationen. ■• It is therefore necessary to coordinate the use of these orthogonal resources. If a specific frequency is to be used for this purpose at fixed times, ie all stations are ready to receive at this frequency, then the frequencies available in parallel cannot be used. These resources would then be unused and not available for these stations. ■ •
In bestehenden zellularen Mobilfunksystemen werden die Frequenzen durch eine zentrale Station, die Basisstation (BS — Base Station) , den in einer Funkzelle der Basisstation befindlichen Mobilstationen (MS — Mobile Station) zugewiesen. Im GSM (Global System for Mobile Commuication) wird beispielsweise ein zentraler Frequenzkanal je Funkzelle zur Aussendung von allgemeinen Informationen verwendet, der von den Mobilstationen dazu genutzt wird, einen Frequenzkanal für die
Anmeldung und Anforderung von Ressourcen zu erfahren. Möchte eine Mobilstation Daten übertragen, so fordert sie diese auf dem ihr bekannten Frequenzkanal bei der Basis Station an. Die Basisstation teilt daraufhin der Mobilstation die entspre— chende Trägerfrequenz mit, auf der sie mit der BasisStation kommunizieren kann. Die Zuweisung und das Management der zur Verfügung stehenden Ressourcen wird zentral in einer der Basisstation übergeordneten BasisStationssteuerung (BSC - Base Station Controller) gesteuert und von der Basisstation signa- lisiert. Gleiches gilt für Systeme der dritten GenerationIn existing cellular mobile radio systems, the frequencies are assigned by a central station, the base station (BS base station), to the mobile stations (MS mobile station) located in a radio cell of the base station. In the GSM (Global System for Mobile Communication), for example, a central frequency channel per radio cell is used to transmit general information, which is used by the mobile stations to create a frequency channel for the Learn to register and request resources. If a mobile station wishes to transmit data, it requests this from the base station on the frequency channel known to it. The base station then informs the mobile station of the corresponding carrier frequency on which it can communicate with the base station. The allocation and management of the available resources is controlled centrally in a base station controller (BSC - Base Station Controller) and signaled by the base station. The same applies to third generation systems
UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) , die ebenfalls nach dem zentralen Ansatz mit Hilfe einer Basisstation die Zuordnung von Frequenzen signalisieren. Aufgrund der zentralen Steuerung kann dieser Ansatz nicht in einem dezen- tral organisierten System ohne zentrale Instanz angewendet werden .UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), which also signal the allocation of frequencies according to the central approach with the help of a base station. Due to the central control, this approach cannot be used in a decentralized system without a central authority.
Andere Systeme, wie z.B. WLAN-Systeme (Wireless Local Area Network) nach dem Standard HIPERLAN Typ 2, beispielsweise aus dem Dokument ETSI/BRAN "Broadband Radio Access Networks (BRAN) ; HIPERLAN Type 2 Functional Speci ication Data Link Control (DLC) Layer; Part 4 — Ξxtension for Home Environments., Draft DTR/BRAN-0020004-4, ETSI, Sophia Antipolis, France, April 2000, bekannt,'-' oder nach dem Standard IEEE 802.11 verwenden für die Kommunikation nur eine Trägerfrequenz. Der Wechsel auf eine andere Frequenz dient dazu, Störungen aufgrund beispielsweise einer bereits bestehenden Nutzung der ausgewählten Frequenz durch andere Stationen auszuweichen. Wird eine neue, nutzbare Trägerfrequenz gefunden, so senden und empfangen alle Stationen auf dieser Frequenz, in HIPERLAN/2 ist dieses Verfahren unter dem Begriff Dynamic Frequency Selection (DFS) bekannt. Eine gleichzeitige bedarfsabhängige Nutzung mehrerer Frequenzen durch beliebige
Stationen zur Erhöhung der möglichen Gesamtkapazität des System bzw. einer individuellen Verbindung ist jedoch nicht vorgesehen. Die maximale Datenrate ist somit auf einen Frequenzkanal begrenzt .Other systems, such as WLAN systems (Wireless Local Area Network) according to the HIPERLAN Type 2 standard, for example from the document ETSI / BRAN "Broadband Radio Access Networks (BRAN); HIPERLAN Type 2 Functional Specification Data Link Control (DLC) Layer ; Part 4 - Ξxtension for Home Environments., Draft DTR / BRAN-0020004-4, ETSI, Sophia Antipolis, France, April 2000, known, '- ' or according to the IEEE 802.11 standard use only one carrier frequency for communication to another frequency serves to avoid interference due to, for example, an already existing use of the selected frequency by other stations.If a new, usable carrier frequency is found, all stations send and receive on this frequency, in HIPERLAN / 2 this method is known as Dynamic Frequency Selection (DFS) is known: simultaneous, demand-dependent use of multiple frequencies by any number However, stations for increasing the possible total capacity of the system or an individual connection are not provided. The maximum data rate is therefore limited to one frequency channel.
Ähnlich dem DFS-Verfahren nach dem HIPERLAN/2 Standard wird in dem Dokument R. Sakata, K. Naka, H. Murata, S. Yoshida, Performance Evaluation of Autonomous Decentralized Vehicle- grouping Protocol for Vehicle-to-vehicle Communications, in Prov. IEEE VTC, Boston, MA ,Sep. 24-28, 2000, pp.153-157, ein System vorgeschlagen, in dem Fahrzeuge Gruppen formen, die unterschiedliche Frequenzen nutzen. Benachbarte Fahrzeuge teilen sich dabei dieselbe Träger requenz. Durch Messung der aktiven Frequenzkanäle ist es möglich, gleichzeitig in mehre- ren Gruppen zu partizipieren und Gruppen zu wechseln, um die sich ändernden Netztopologien zu berücksichtigen. Dabei wird davon ausgegangen, dass in der Regel nur eine Frequenz für den Datenaustausch genutzt wird, während auf den anderen Frequenzen nur empfangen wird, um die Belegung und einen mögli— chen Frequenzwechsel vorzubereiten. Um gleichzeitig auf anderen Frequenzen empfangen zu können, wird vorgeschlagen, zwei Transceiver zu verwenden, einen für den Datenaustausch, und den zweiten für die Messung anderer, potenzieller Frequenzen. Eine Nutzung mehrerer verfügbarer Frequenzen für die Kommuhi— kation mit benachbarten Stationen für den Datenaustausch wird jedoch auch hierin nicht beschrieben.Similar to the DFS method according to the HIPERLAN / 2 standard, the document R. Sakata, K. Naka, H. Murata, S. Yoshida, Performance Evaluation of Autonomous Decentralized Vehicle-grouping Protocol for Vehicle-to-vehicle Communications, in Prov , IEEE VTC, Boston, MA, Sep. 24-28, 2000, pp.153-157, proposed a system in which vehicles form groups that use different frequencies. Adjacent vehicles share the same carrier requirement. By measuring the active frequency channels, it is possible to participate in several groups and switch groups at the same time in order to take into account the changing network topologies. It is assumed that generally only one frequency is used for the data exchange, while the other frequencies are only received in order to prepare the assignment and a possible frequency change. In order to be able to receive on other frequencies at the same time, it is proposed to use two transceivers, one for data exchange and the second for measuring other potential frequencies. However, the use of several available frequencies for communication with neighboring stations for data exchange is not described here either.
In dem Schnurlos—Telefon—Standard DECT (Digital Enhanced Cordless Telephone) ist eine flexible Nutzung der Ressourcen inklusive verschiedener Frequenzkanäle spezifiziert. Das Verfahren zur Nutzung der Ressourcen wird Dynamic Channel Selec— tion (DCS) genannt. Obwohl in dem System in dem so genannten "Basic Mode" eine Basisstation exklusiv die Ressourcenvergabe
steuert, wird die Weiterleitung (engl . Relaying) von Datenpa— keten unterstützt . Dazu wird ähnlich wie in einem verteilten, dezentralen System die Verfügbarkeit der Ressourcen geprüft und belegt .The cordless telephone standard DECT (Digital Enhanced Cordless Telephone) specifies flexible use of resources, including various frequency channels. The procedure for using the resources is called Dynamic Channel Selection (DCS). Although in the system in the so-called "basic mode", a base station exclusively allocates resources controls, the forwarding of data packets is supported. For this purpose, the availability of resources is checked and documented in a similar way to a distributed, decentralized system.
Aufgrund der speziellen Rolle der Basis Station sind die Mechanismen des DECT— Systems nicht auf dezentral organisierte System anwendbar . Zudem ist bei DECT eine direkte Kommunikation zwis chen den Stationen oder auch ein Aufbau von mehreren parallelen Verbindungen auf verschiedenen Frequenzkanälen nicht vorgesehen. Vielmehr sucht eine Station einen Frequenzkanal erniedrigt bzw. erhöht die Datenrate durch die Wahl einer Anzahl von Zeitschlitzen .Due to the special role of the base station, the mechanisms of the DECT system are not applicable to decentralized systems. In addition, DECT does not provide for direct communication between the stations or to set up several parallel connections on different frequency channels. Rather, a station searches for a frequency channel to decrease or increase the data rate by selecting a number of time slots.
Aufgabe der Erfindung ist somit , in einem dezentral organisierten System eine möglichst effiziente Nutzung mehrerer zur Verfügung stehender Frequenzkanäle zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche «gelöst . Weiterbildungen der Erfindung sind jeweils abhängigen Patentansprüchen entnehmbar .The object of the invention is therefore to enable the most efficient use of several available frequency channels in a decentrally organized system. This object is achieved by the features of the independent claims. Further developments of the invention can be found in each dependent patent claim.
Vorteilhaft wird durch das erfindungs gemäße Verfahren vorteilhaft eine Nutzung mehrerer Frequenzkanäle mit nur einer Sende— /Empfangseinrichtung in einem asynchronen System ohne zentrale Instanz ermöglicht . Weiterhin wird sichergestellt , class bestimmte, beispielsweise hochpriorisierte Daten bzw . Signale innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls von empfang s ähigen Stationen empfangen werden, und eine effizientere Nutzung der Übertragungsressourcen gewährleistet .Advantageously, the method according to the invention advantageously enables the use of several frequency channels with only one transceiver in an asynchronous system without a central instance. Furthermore, it is ensured that class - specific, for example, highly prioritized data or. Signals are received by receivable stations within a certain time interval, and a more efficient use of the transmission resources is guaranteed.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand' von Aus führungsbei spielen näher erläutert . Es zeigen dabei
The invention is explained in more detail with reference to games from exemplary embodiments. It show
FIG 1 einen beispielhaften wahlfreien Zugriff einer Funkstation auf drei Frequenzkanäle, und FIG 2 erste beispielhafte Sende—/Empfangszugriffe auf drei Frequenzkanäle mit unterschiedlichen Prioritäten, FIG 3 ein beispielhaftes stationsindividuelles Zugriffsmus— ter auf die drei Frequenzkanäle, FIG 4 zweite beispielhafte Sende-/EmpfangsZugriffe bei nur einem priorisierten Frequenzkanal, und FIG 5 Frequenzkanalzuordnungen in einem DSRC-System.1 shows an exemplary random access of a radio station to three frequency channels, and FIG. 2 shows first exemplary transmission / reception accesses to three frequency channels with different priorities, FIG. 3 shows an exemplary station-specific access pattern to the three frequency channels, FIG. 4 shows second exemplary transmission / reception accesses only one prioritized frequency channel, and FIG 5 frequency channel assignments in a DSRC system.
Unter dem Begriff Station wird im Umfang der Erfindung ein übenr Funk kommunikationsfähiges mobiles oder stationäres Tei-Lnehmerendgerät, oder aber auch eine beispielsweise einer Maschine zugeordnete Funkstation verstanden. Die folgenden Beispiele basieren auf folgenden Randbedingungen, jedoch ohne auf diese beschränkt zu sein. So ist für die Durchführung des er indungsgemäßen Verfahrens in jeder Station nur eine Sende- /Emp angseinheit (Transceiver) erforderlich, was vorteilhaft Kosten reduziert. Weiterhin erfolgt ein Zugriff auf übertra- gungsmedien, d.h. Frequenzkanäle, nach einem unter dem Begriff Random Access bekannten wahlfreien Zugriffsprotokoll. Es existiert zudem keine zentrale Instanz für eine zentrale Steuerung der Ressourcennutzung, und der Zugriff durch mehrere Stationen erfolgt asynchron, d.h. die Stationen sind nicht miteinander synchronisiert.In the scope of the invention, the term station is understood to mean a mobile or stationary partial subscriber terminal capable of radio communication, or else a radio station assigned, for example, to a machine. The following examples are based on the following boundary conditions, but are not limited to them. Thus, only one transmitter / receiver unit (transceiver) is required in each station to carry out the method according to the invention, which advantageously reduces costs. Furthermore, there is access to transmission media, i.e. Frequency channels, according to an optional access protocol known as random access. There is also no central instance for central control of resource use, and access by multiple stations is asynchronous, i.e. the stations are not synchronized with each other.
In der FIG 1 ist beispielhaft dargestellt, wie eine Station zum Senden und Empfangen zeitlich auf drei in der Frequenz getrennte Frequenzkanäle 1 bis 3 zugreift. Nach einem Zu— fallszugriff auf dem Frequenzkanal 1 sendet die Station beispielsweise ein oder mehrere Datenpakete. Nach dem Senden führ die Station einen Frequenzwechsel durch und empfängt auf dem Frequenzkanal 2 ein oder mehrere Datenpakete einer
weiteren Station. Nach diesem Empfangen wiederum greift die Station mittels eines Zufallszugriffs auf den Frequenzkanal 3 zu und sendet ein oder mehrere Datenpakete. Der Zugriff erfolgt demnach wahlfrei, und aufgrund der Randbedingung der nur einen Sende-/Empfangseinrichtung kann die Station auf den Frequenzkanälen entweder senden oder empfangen. Der Frequenz— Wechsel sowie das Umschalten zwischen Senden und Empfangen ist im Allgemeinen mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung verbunden .1 shows an example of how a station for transmitting and receiving accesses three frequency channels 1 to 3 separated in frequency. After a random access on frequency channel 1, the station sends one or more data packets, for example. After transmission, the station performs a frequency change and receives one or more data packets on frequency channel 2 another station. After this reception, the station in turn accesses frequency channel 3 by means of random access and sends one or more data packets. The access is therefore optional, and due to the boundary condition of the only one transceiver, the station can either transmit or receive on the frequency channels. The frequency change and switching between sending and receiving are generally associated with a certain time delay.
In der FIG 2 ist ein erstes Beispiel für eine zeitliche Nutzung von drei Frequenzkanälen 1 bis 3 durch eine Station dargestellt. In Ergänzung zu dem Beispiel der FIG 1 sind in diesem Beispiel die Frequenzkanäle mit einer jeweiligen Priori— tat Z versehen, wobei der Frequenzkanal 1 eine höchste Priorität, Frequenzkanal 2 ein nächstniedrigere Priorität und Frequenzkanal 3 eine niedrigste Priorität aufweist. Die Priorität bezieht sich dabei beispielsweise auf die Bedeutung der auf den jeweiligen Frequenzkanälen übertragenen Daten bzw. Signalen, d.h. Daten mit einer hohen Priorität bzw. Bedeutung für eine Vielzahl weiterer Stationen werden von einer Station auf dem Frequenzkanal 1 gesendet, währenddessen Daten bzw. Signale von geringerer Bedeutung, wie beispielsweise ein Datenaustausch zwischen zwei Stationen, auf dem Frequenzkanal 3 übertragen werden.2 shows a first example of a time use of three frequency channels 1 to 3 by a station. In addition to the example in FIG. 1, in this example the frequency channels are provided with a respective priority Z, frequency channel 1 having a highest priority, frequency channel 2 having a next lower priority and frequency channel 3 having a lowest priority. The priority relates, for example, to the meaning of the data or signals transmitted on the respective frequency channels, i.e. Data with a high priority or meaning for a large number of further stations is sent by one station on frequency channel 1, while data or signals of less importance, such as a data exchange between two stations, are transmitted on frequency channel 3.
Die zeitliche Komponente t der Frequenzkanäle 1 bis 3 ist in der FIG 2 in N erste Zeitintervalle mit einer jeweiligen Länge von X ms unterteilt . Bei einer beispielhaften Wahl von N = 8 ergibt sich ein betrachtetes zweites Zeitintervall Y = N*X ms .
The time component t of the frequency channels 1 to 3 is divided into N first time intervals with a respective length of X ms in FIG. An exemplary choice of N = 8 results in a considered second time interval Y = N * X ms.
Hochpriorisierte Daten bzw. Signale werden von der Station periodisch über eine Anzahl von ersten Zeitintervallen, in dem Beispiel der FIG 2 über alle N erste Zeitintervalle, wiederholt ausgesendet. Hierdurch wird vorteilhaft sicherge— stellt, dass die Daten bzw. Signale für alle in dem Funkversorgungsbereich der Station befindlichen aktiven weiteren Stationen innerhalb des zweiten Zeitintervalls Y empfangbar sind, selbst wenn die jeweilige Sende-/Empfangseinrichtung nur während eines ersten Zeitintervalls X auf den ersten Fre- quenzkanal 1 ausgerichtet ist.Highly prioritized data or signals are periodically transmitted repeatedly by the station over a number of first time intervals, in the example of FIG. 2 over all N first time intervals. This advantageously ensures that the data or signals for all active further stations located in the radio coverage area of the station can be received within the second time interval Y, even if the respective transmitter / receiver device only during the first time interval X on the first fre - Quenzkanal 1 is aligned.
Um Daten bzw. Signale auf dem Frequenzkanal 1 mit der höchsten Priorität zu senden, wird die Station also für mindestens die Dauer des zweiten Zeitintervalls Y auf den Frequenzkanal 1 wechseln und die Daten bzw. Signale mit einer Periode X ms senden. Damit eine weitere Station diese Daten bzw. Signale der Station empfangen kann, in der FIG 2 dargestellt durch den mit zwei Punkten abgegrenzten Strich — empfangen fremder Sendungen - , muss sie innerhalb des zweiten Zeitintervalls Y für zumindest ein erstes Zeitintervall X auf den Frequenzkanal 1 wechseln. Dabei ist es unerheblich, wann dieses innerhalb des zweiten Zeitintervalls Y er olgt.In order to send data or signals on frequency channel 1 with the highest priority, the station will therefore switch to frequency channel 1 for at least the duration of the second time interval Y and send the data or signals with a period X ms. So that another station can receive this data or signals from the station, shown in FIG. 2 by the dash delimited by two points - receive foreign broadcasts - it must switch to frequency channel 1 within the second time interval Y for at least a first time interval X. , It is irrelevant when this occurs within the second time interval Y.
In dem Beispiel der FIG 2 wird neben dem Frequenzkanal 1 mit der höchsten Priorität der Frequenzkanal 2 mit einer nächstniedrigeren Priorität genutzt, um einen gesicherten Empfang von prioritären Daten bzw. Signalen sicherzustellen. In diesem Fall sendet die Station Daten bzw. Signale wiederholt während vier (Y/2) ersten Zeitintervallen X innerhalb des zweiten Zeitintervalls Y.In the example in FIG. 2, in addition to frequency channel 1 with the highest priority, frequency channel 2 with a next lower priority is used in order to ensure secure reception of priority data or signals. In this case, the station sends data or signals repeatedly during four (Y / 2) first time intervals X within the second time interval Y.
Um in diesem Fall einen Empfang der Daten bzw. Signale durch weitere Stationen zu gewährleisten, wechselt eine weitere
Station alle Y/2 ms für den Zeitraum zumindest eines ersten Zeitintervalls X auf den Frequenzkanal 2. Auch hier ist es unerheblich, wann dieser Wechsel innerhalb des zweiten Zeitintervalls Y erfolgt.In order to ensure that the data or signals are received by further stations in this case, another changes Station every Y / 2 ms for the period of at least one first time interval X on frequency channel 2. Here, too, it is irrelevant when this change takes place within the second time interval Y.
Die beschriebene Herangehensweise stellt sicher, dass Daten bzw. Signale mit einer höchsten Priorität von einer weiteren Station durch lediglich einen Wechsel auf den Frequenzkanal 1 und Empfangen auf diesem Kanal während lediglich eines ersten Zeitintervalls X innerhalb des zweiten Zeitintervalls Y empfangen werden können. Vorteilhaft wird hierdurch ein nur sehr geringer Aufwand für die weitere Station und damit einer Erhöhung der Wahrscheinlichkeit des Empfangs ermöglicht. Bei Daten bzw. Signalen der nächstniedrigen Priorität beträgt die maximale Verzögerung hingegen Y/2 ms aufgrund eines zweimaligen Wechsels für jeweils ein erstes Zeitintervall X auf den Frequenzkanal 2, wobei die weitere Station gegebenenfalls bei einem ersten Zugriff außerhalb der Sendeperiode von Y/2 ms liegt.The described approach ensures that data or signals with a highest priority can be received by a further station by simply changing to frequency channel 1 and receiving on this channel during only a first time interval X within the second time interval Y. This advantageously allows only very little effort for the further station and thus an increase in the probability of reception. In the case of data or signals of the next lower priority, on the other hand, the maximum delay is Y / 2 ms due to a two-time switch for frequency interval 2 for a first time interval X, the further station possibly being outside the transmission period of Y / 2 ms during a first access ,
Das erfindungsgemäße Muster zum zeitlich gesteuerten Zugriff auf mehrere Frequenzkanäle weist somit den Vorteil auf, dass der Empfang von periodisch gesendeten Signalen auf zumindest einem Freftjuenzkanal mit einer höheren Priorität gewährleistet wird, obwohl es asynchron von Stationen mit jeweils nur einer Sende—/Empfangseinrichtung genutzt wird.The pattern according to the invention for time-controlled access to a plurality of frequency channels thus has the advantage that the reception of periodically transmitted signals is guaranteed on at least one frequency channel with a higher priority, although it is used asynchronously by stations with only one transmitting / receiving device each.
FIG 3 zeigt eine aus dem Beispiel der FIG 2 folgende Struktur eines Umschaltmusters zwischen Senden und Empfangen einer weiteren Station. Diese weitere Station kann während fünf ersten Zeitintervallen X in dem zweiten Zeitintervall Y den Frequenzkanal 3 zum Senden und/oder Empfangen von Daten bzw. Signalen von/zu anderen Stationen nutzen. Nur während festge-
legter Zeiträume, in diesem Fall dem zweiten, sechsten und siebten ersten Zeitintervall X, muss die weitere Station entsprechend vorangehender Beschreibung auf die Frequenzkanäle 1 und 2 wechseln, um höher priorisierte Daten bzw. Signale zu empfangen .3 shows a structure of a switchover pattern between the sending and receiving of a further station which follows from the example in FIG. This further station can use the frequency channel 3 for sending and / or receiving data or signals from / to other stations during the first five time intervals X in the second time interval Y. Only during fixed The time period, in this case the second, sixth and seventh first time interval X, the further station must change to frequency channels 1 and 2 in accordance with the above description in order to receive data or signals with higher priority.
Sind für jede Station ein - in obigem Beispiel dem zweiten Zeitintervall Y entsprechender — virtueller Rahmen sowie Sende- und Empfangszeitintervalle definiert, so kann sich die Lage dieser Intervalle zwischen den Stationen unterscheiden, d.h. asynchron liegen. Asynchrone Intervalle beeinflussen die Funktionsweise des System nicht, da die maximalen Abstände zwischen Aussendungen von priorisierten Daten bzw. Signalen und stationsindividuell definierte Empfangszeitintervalle den Empfang dieser Daten bzw. Signale sicherstellen. Vorteilhaft wird aufgrund der freien Wahl der ersten Zeitintervalle zum Empfangen von höher priorisierten Daten bzw. Signalen ein Entstehen von Zeiträumen, in denen beispielsweise der Frequenzkanal 3 nicht genutzt wird, verhindert und somit die Systemkapazität erhöht.If a virtual frame, as well as transmission and reception time intervals, corresponding to the second time interval Y in the above example, are defined for each station, the position of these intervals can differ between the stations, i.e. lie asynchronously. Asynchronous intervals do not influence the functioning of the system, since the maximum intervals between the transmission of prioritized data or signals and the reception time intervals defined individually for each station ensure that these data or signals are received. Due to the free choice of the first time intervals for receiving data or signals with higher priority, the occurrence of periods in which, for example, frequency channel 3 is not used, is advantageously prevented and the system capacity is thus increased.
Das Muster legt somit für eine Station fest, wann und wie häufig die Station innerhalb des virtuellen Rahmens auf Frequenzkanälen mit höher priorisierten Daten bzw. Signalen emp— fangen muss, und wann und wie lange sie entsprechend priorisierte Daten bzw. Signale aussenden muss. Die zeitlichen Abstände zwischen Senden und Empfangen sind beispielsweise systemweit vorgegeben, sie können jedoch relativ zueinander variieren.The pattern thus specifies for a station when and how often the station must receive within the virtual frame on frequency channels with higher priority data or signals, and when and how long it has to transmit correspondingly prioritized data or signals. The time intervals between sending and receiving are predetermined, for example, throughout the system, but they can vary relative to one another.
FIG 4 zeigt ein simplifiziertes Beispiel, bei dem nur auf dem Frequenzkanal 1 höherpriorisierte Daten bzw. Signale gesendet werden, währenddessen auf den Frequenzkanälen 2 und 3 eine
wahlfreie Übertragung erfolgen kann . Weiterhin ist das zweite Zeitintervall Y zeitlich kürzer gewählt und entspricht nunmehr vier ersten zeitIntervallen X. Ein Empfang von priorisierten Daten bzw. Signalen auf dem Frequenzkanal 1 durch eine weitere Station wird somit bereits durch vier wiederholte Aussendungen der Station gewährleistet.4 shows a simplified example, in which data or signals with higher priority are only sent on frequency channel 1, meanwhile on frequency channels 2 and 3 optional transmission can take place. Furthermore, the second time interval Y is chosen to be shorter in time and now corresponds to four first time intervals X. Reception of prioritized data or signals on frequency channel 1 by another station is thus already ensured by four repeated transmissions from the station.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhaft in dem derzeit im Standardisierungsprozess befindlichen DSRC-System (Dedicated Short Range Communication) verwirklicht werden. Das DSRC-System soll eine digitale Kommunikation zwischen Fahrzeugen und Fahrbahnrand, sowie zwischen Fahrzeugen untereinander ermöglichen. Dabei dient es sowohl sicherheitstechnischen, beispielsweise Weitergabe von Gefahrenmeldungen, als auch privaten bzw. öffentlichen Anwendungen, wie beispielsweise Maut-Erfassung, Internetzugang im Fahrzeug etc.The method according to the invention can advantageously be implemented in the DSRC system (Dedicated Short Range Communication) currently in the standardization process. The DSRC system is designed to enable digital communication between vehicles and the edge of the road, as well as between vehicles. It is used for both safety-related purposes, such as forwarding hazard reports, and private or public applications such as toll collection, Internet access in the vehicle, etc.
Als Basis für den Funkzugang des DSRC-Systems ist der IEEE- Standard 802.11 vorgesehen, der jedoch im Rahmen der Standar- disierung zu einem so genannten Road Access StandardThe basis for the radio access of the DSRC system is the IEEE standard 802.11, which, however, is part of the standardization to a so-called road access standard
802.11aR/A erweitert werden soll. Das System stellt, wie in FIG 5 dargestellt, sieben Frequenzkanäle im FrequenzSpektrum von 5850 bis 5925 MHz zur Verfügung. Einer der Frequenzkanäle ist dabei als ein Kontrollkanal definiert, der vorwiegend zur Übertragung sicherheitsrelevanter Nachrichten wie beispielsweise Gefahrenmeldungen, genutzt werden soll. Die weiteren Frequenzkanäle dienen als Servicekanäle für die Übertragung weiterer Daten, beispielsweise zur Verkehrsflusssteuerung, Inter—Fahrzeug-Kommunikation oder Maut—Erfassung. Der Kon— trollkanal soll ebenfalls für Ankündigungen von Zeit, Art und Umfang dieser Nachrichten genutzt werden. Charakteristisch für sicherheitsrelevante Nachrichten ist eine sich periodisch
802.11aR / A is to be expanded. As shown in FIG. 5, the system provides seven frequency channels in the frequency spectrum from 5850 to 5925 MHz. One of the frequency channels is defined as a control channel, which is to be used primarily for the transmission of safety-related messages such as hazard reports. The further frequency channels serve as service channels for the transmission of further data, for example for traffic flow control, inter — vehicle communication or toll collection. The control channel should also be used to announce the time, type and scope of these messages. A characteristic of security-relevant messages is periodic
wiederholende Aussendung, um ihren Empfang durch die Fahrzeuge zu gewährleisten.repeated transmission to ensure their reception by the vehicles.
Der Zugriff auf das Medium, d.h. der so genannten Medium Ac- cess Control (MAC) , innerhalb der Kanäle erfolgt zufallsgesteuert nach dem bekannten CSMA/CA—Verfahren (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) des IEEE-802.11-Stan- dards . Dies bedeutet, dass der Zugriff asynchron und dezentral ohne Steuerung durch eine zentrale Instanz .Access to the medium, i.e. the so-called medium access control (MAC) within the channels is randomly controlled according to the well-known CSMA / CA procedure (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance) of the IEEE 802.11 standard. This means that access is asynchronous and decentralized without control by a central authority.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einem DSRC-System beispielsweise entsprechend den vorangehenden Ausführungsbei— spielen verwirklicht werden. Der Frequenzkanal mit der höchsten Priorität (Frequenzkanal 1) wäre entsprechend der Kon— trollkanal des DSRC-Systems, und der Frequenzkanal mit der nächstniedrigeren Priorität (Frequenzkanal 2) der Kanal für öffentliche Sicherheitsanwendungen. Alle weiteren Kanäle sind nicht priorisiert und entsprächen somit dem Frequenzkanal 3 der obigen Beispiele.
The method according to the invention can be implemented in a DSRC system, for example in accordance with the preceding exemplary embodiments. The frequency channel with the highest priority (frequency channel 1) would accordingly be the control channel of the DSRC system, and the frequency channel with the next lower priority (frequency channel 2) would be the channel for public safety applications. All other channels are not prioritized and thus correspond to frequency channel 3 in the above examples.