WO2019219115A1 - Master-slave-system - Google Patents

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WO2019219115A1
WO2019219115A1 PCT/DE2019/100356 DE2019100356W WO2019219115A1 WO 2019219115 A1 WO2019219115 A1 WO 2019219115A1 DE 2019100356 W DE2019100356 W DE 2019100356W WO 2019219115 A1 WO2019219115 A1 WO 2019219115A1
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WO
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master
ultra
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master device
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PCT/DE2019/100356
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Alexander Krebs
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • H04B2201/713—Frequency hopping
    • H04B2201/71346—Bluetooth

Definitions

  • the invention relates to a master Siave system for communication via an ultra-wideband radio link. Furthermore, the present invention relates to a motor vehicle, in particular a passenger car, which is a Slaveein device or a master device for communication with a Mastereinrich- device or a slave device in such a master-slave system.
  • Ultra-wideband radio communication can be used as short-range radio communication, with large frequency ranges (3.1 - 10.6 GHz) being used for data transmission. If several subscribers simultaneously use a physical resource (e.g., frequency spectrum, time slot, or the like) of the ultra-wideband radio link in a communication system, conflicts such as glitches, packet collisions and interference may occur.
  • the current IEEE 802.15.4a standard defines both coordinated and uncoordinated approaches to solving such conflicts. For example, the co-ordinated approach is to use "superframe beaconing" synchronization and, for uncoordinated approaches, the CSMA technique and the ALOHA domain access protocol.
  • the invention is therefore based on the object of enabling communication between a slave device and a master device with a low collision probability, while at the same time the required energy and computing resources can be reduced.
  • the master slave system includes at least one slave device and a master device configured to communicate over the ultra-wideband wireless link.
  • the slave device and the master device each have a communication unit for this purpose.
  • the master device may first generate a request message and send it to the slave device via a first channel of the ultra-wideband radio link.
  • a sub-frequency range of the entire frequency spectrum of the ultra-wideband radio link can be understood as a channel of the ultra-wideband radio link.
  • a time slot of the ultra-wideband radio connection can also be understood as a channel.
  • it can also be a combination of frequency and time channel.
  • the Masterein direction can carry the request message to more than one slave device when a communication with multiple slave devices to be performed. In this case, for each slave device, another channel of the ultra-wideband radio link is used as the first channel.
  • the slave device can send the request message via the first channel of the Broadband radio link, based on the request message at least generate a response message and send the at least one response message to the master device via the first channel of the ultra-wideband radio link.
  • the master device then receives at least one response message. If the request message has been transmitted to more than one slave device, the master device may receive response messages from more than one slave device. In this case, the master device may perform the operation described below for each slave device.
  • the master device may classify the first channel of the ultra-wideband radio link as being suitable or unsuitable for data transmission. Under a REMtra tion can be understood both a transmission of messages with payload and a runtime measurement.
  • the classification can be based on various criteria, which are explained in more detail below. Furthermore, the classification can take place in several stages, whereby the channel can for example be classified as unsuitable, acceptable or very suitable. After classification, if the channel has been deemed suitable, the master device may send further messages on the first channel of the ultra-wideband radio link or, if the channel is deemed inappropriate, switch to another channel of the ultra-wideband radio link , Depending on the type of channel (frequency range and / or time slot), a change of the channel means a change to another sub-frequency range and / or to another time slot.
  • the procedure can start from the beginning with the other channel.
  • the exchange of request and response messages can take place until a channel has been classified as suitable and the communication is carried out via this channel.
  • the master device is set up to classify the first channel of the ultra-wideband radio connection based on at least one property of the at least one received response message.
  • This classification or evaluation of the received response message may, for example, based on the quality of the received Answernacbricht (s) he follow.
  • a signal-to-noise ratio (SNR) can be used, which can directly indicate the signal quality of the channel.
  • a number of the received response messages and / or a content of the response message may be used for classification.
  • the number of received response messages for example, it can be determined how well a transmission works or how many messages could not be received due to a bad channel quality. Thus, a high number of received messages may lead to a classification of the channel as appropriate, whereas a low number of received messages may lead to a classification of the channel as inappropriate.
  • the content of the reply messages is used, for example, it can be checked whether the reply messages are full, e.g. using a checksum.
  • the classification can use multiple thresholds. For example, the number of received messages can be used for classification into different quality levels. Depending on the type of communication with the slave device, the master device can make a different requirement on the quality level. Even when classified into several quality levels, the master device finally makes a decision as to whether the channel is suitable or unsuitable and continues based on the transmission of further messages based thereon or changes the channel.
  • the decision can be made in binary (ie yes or no, 1 or 0).
  • Another possibility is to evaluate a medium-good or acceptable channel with 0.5 and / or to include the rating with the time history of the channel evaluation (mo- ving average). If the averaged channel rating falls at a certain time below a threshold to be defined (eg 0.123), the channel can be changed in response to it.
  • the master device and the slave device are set up in accordance with a further embodiment, in advance via another radio link, in particular a Bluetooth low-energy connection, configuration information for the communication via the Uitra broadband radio link.
  • This configuration information may be used to preselect well through the master device as well as the slave device, the first channel and / or at least one other channel of the Uitra broadband radio link. In this way it can be ensured that the master device and the slave device use the same first channel and also change to the same channel when the channels are changed.
  • the master device and the slave device may be configured to select the first channel and / or at least one other channel of the Uitra broadband radio connection based on a common rule.
  • the master device and the slave device based on the configuration information and the same rule, the same channel as the first channel and / or other channel determine.
  • the master device and the slave device may have previously predefined an order of the channels for the first channel and the following further channels via the configuration information.
  • the master device can be set up based on the at least one response message and the classification a decision message about the classification or use of the first channel of the Uitra- Broadband radio link to create and send to the slave device. Subsequently, the slave device based on the Decision message to send further messages on the first channel of the ultra-wideband radio link or switch to the other channel of the ultra-wideband radio link.
  • the decision message may, for example, directly contain information about the classification of the channel as appropriate or not suitable.
  • the decision message may not contain direct information, but the slave device may interpret receiving the decision message itself as information about the classification of the channel as appropriate. If no decision message is sent or received, the slave device can interpret this so that the channel was classified as unsuitable.
  • the master device may be configured to switch to the other channel of the ultra-wideband radio link. For example, if the channel quality is poor, the siren device may not have received a request message from the master device and therefore will not send a response message either. By changing the channel after a predefined period, it can be ensured that the master device searches for another (better) channel when there is no transmission of messages from the slave device.
  • a motor vehicle in particular a passenger car
  • the motor vehicle can either be the slave device or represent the master device in a master Siave system as described above.
  • the corresponding master or slave device for communication with the motor vehicle can be a mobile device such as a smartphone, Tabiet-PC or the like.
  • the method comprises the following steps:
  • a Com puterprogramm product which has a program code, which is adapted to cause on a computer imple tion of the method as explained above.
  • a com puter program product such as a computer program means, for example, as a storage medium, such as memory card, USB stick, CD-ROM, DVD, or in the form of a downloadable file from a server in a network ready or be supplied. This can be done, for example, in a wireless communication network by transmitting a corresponding file with the computer program product or the computer program means.
  • 1 shows a master-slave system for communication via an ultra-wideband radio link
  • Fig. 2 is a schematic flow diagram for communication between a master device and a slave device of the master-slave system of Fig. 1; and 3 shows a decision diagram for a change between channels in the master-slave system of FIG. 1.
  • the master-slave system 1 shows a master-slave system 1 for communication via an ultra-wideband radio link (hereinafter referred to as UWB).
  • the master-slave system 1 has a master device 2 and a slave device 4.
  • the master device 2 In order to be able to communicate via the Uitra broadband radio link, the master device 2 first sends a request message 6 to the slave device 4 via a first channel of the UWB connection.
  • the slave device 4 then sends based on the request message 6 one or more response messages 8, 10, also via the first channel of the UWB connection to the master device 2. This can now, based on the received response messages 8, 10 a decision or classification about the quality of the first channel of the UWB connection.
  • This classification may be based, for example, on how many response messages 8, 10 are received, such as the signal-to-noise ratio, or on other characteristics that characterize a transmission quality of the first channel. Furthermore, a combination of this information may be used to classify the first channel as good or bad.
  • the master device 2 If the channel has been classified as good 12, the master device 2 is in cyclic mode, ie it sends further messages over this channel. If the channel has been classified as poor 14, the master device changes to hopping mode and switches to another channel of the UWB connection. In both cases, the master device 2 can send a decision message 16 to the slave device 4, for example, a label of the first channel as good or bad.
  • the slave device 4 can now also decide whether the channel is classified as good or bad.
  • the slave device 4 can classify the channel as good 18 and is now also in the cyciic IVI mode, ie. It sends further messages via this channel. If a decision message 16 has not been received within a certain period of time, or if a received decision message 16 contains the classification of the channel as bad, the slave device 4 classifies the channel as bad 20, thus switching to hoping mode and changing to another one Channel of the UWB connection.
  • the decision on the signal quality of a channel can be made explicitly by the master device 2 by classifying the channel as good / suitable or poor / unsuitable for data transmission and transmitting a corresponding decision message 16 to the slave device 4.
  • the slave device 4 can not make an active classification of the channel. However, by implicitly not sending the response message (s) 8, 10, the slave device 4 may force the master device 2 to change to another channel of the UWB connection.
  • FIG. 2 shows an exemplary flow diagram for a communication between a master device 2 and a slave device 4.
  • communication first takes place via a Bluetooth low-energy radio interface (in the following BLE).
  • the master device 2 detects in a first step S1 whether a BLE radio link is present. This is done until a BLE connection is detected and established to the slave device 4.
  • the slave device 4 also detects whether a BLE radio connection is present and carries this out until a BLE radio link Wireless connection detected and was built to the master device 2.
  • the structure of the BLE radio link can be Runaway leads by a known method.
  • the parameters or configuration information for the UWB communication are exchanged in a further step S2.
  • the exchange takes place via the BLE radio connection.
  • the parameters or configuration information can indicate, for example, how a UWB channel is selected.
  • the search for a UWB connection takes place in a next step S4. This search is performed until a UWB connection is found.
  • the shaver 2 decides whether the currently used channel is to be classified as good or bad and notifies the slave device 4 of this. Depending on the classification, both the master device 2 and the siding device 4 alternate between the hopping mode and the cyclic mode. The rating may also change during communication over the selected channel. In this case, the master device 2 and the Siave worn 4 switch back to the hopping mode.
  • the master device 2 and the siren device 4 have agreed that the channel is classified as a good channel, they remain on this channel for a certain period of time, which was previously defined, in order to exchange data. If the channel has been rated as poor, the master device 2 and the siren device 4 jump to the next channel in the hopping mode and rate it again. The channel to channel hopping is performed until a good channel is found. If the UWB connection between the master device 2 and the siping device 4 is lost, both go back to step S3 and search again for a UWB connection. The process then continues at this point with the search for a UWB channel and the evaluation of this channel.
  • Fig. 3 shows an example of classification of a channel.
  • the channel is classified by the master device 2 as good or bad. If it has been evaluated as good, the master device 2 is in the cycle mode in step S11, as described above.
  • the master device 2 and the slave device 4 are in cycle mode, ie remain on the current channel and can communicate.
  • the master device 2 is in the cycle mode and the slave device 4 changes to the hopping mode. A communication from the master device 2 with the slave device 4 will therefore run into the void. Since the master device 2 now receives no messages from the slave device 4, the master device 2 will also jump in the next step S14 again in the hopping mode, as has already been described above. Both devices 2, 4 are now in the same mode again and can agree again on the classification of a channel, since both devices talk again on the same channel. This is possible because the master device 2 and the slave device 4 have agreed in advance by exchanging configuration information on a rule for selecting channels, and therefore, in the hopping mode, will select the same channel for evaluation.
  • the entire system 1 can always fall back into the stable state of the hopping mode. If the channel has been evaluated as bad in step S10, the master device 2 is in the hopping mode in step S15, as described above. If the master device 2 sends a decision message 16 to the slave device 4, this contains the information that the channel was classified as bad. The slave device 4 will therefore, like the master device 2, remain in Hop ping mode and both devices 2, 4 will jump to the next channel to classify it.
  • the slave device 4 If the slave device 4 receives no decision message 16 from the master device 2 in step S17, for example because it has been lost, the slave device 4 remains in hopping mode. Since the master device 2 is also in hopping mode, the two devices 2, 4 change to the next channel and the classification starts again at step S10.
  • the system 1 described a simple selection of a UWB channel for communication between a master device 2 and a Slaveein device 4 is possible. In comparison to known systems, no complex allocation of resources is necessary.

Abstract

Es wird ein Master-Slave-System zur Kommunikation über eine Ultra-Breitband- Funkverbindung vorgeschlagen. Das Master-Slave-System weist mindestens eine Slaveeinrichtung und eine Mastereinrichtung auf, wobei die Slaveeinrichtung und die Mastereinrichtung dazu eingerichtet sind, über die Ultra-Breitband-Funkverbindung zu kommunizieren. Die Mastereinrichtung ist dazu eingerichtet, eine Anfragenachricht zu erzeugen und über einen ersten Kanal der Ultra-Breitband-Funk-verbindung an die Slaveeinrichtung zu senden. Die Slaveeinrichtung ist dazu eingerichtet, die Anfragenachricht über den ersten Kanal der Ultra-Breitband-Funk-verbindung zu empfangen, basierend auf der Anfragenachricht zumindest eine Antwortnachricht zu erzeugen und die zumindest eine Antwortnachricht an die Mastereinrichtung über den ersten Kanal der Uitra-Breitband-Funkverbindung zu senden, und die Mastereinrichtung ist dazu eingerichtet, die zumindest eine Antwortnachricht zu empfangen. Des Weiteren ist die Mastereinrichtung dazu eingerichtet, basierend auf der zumindest einen empfangenen Antwortnachricht den ersten Kanal der Ultra-Breitband-Funkverbindung als für eine Datenübertragung geeignet oder ungeeignet einzustufen und basierend auf der Einstufung weitere Nachrichten auf dem ersten Kanal der Ultra-Breitband-Funkverbindung zu senden oder zu einem anderen Kanal der Ultra-Breitband-Funkverbindung zu wechseln.

Description

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Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Master-Siave-System zur Kommunikation über eine Ultra- Breitband-Funkverbindung. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, welches eine Slaveein richtung oder eine Mastereinrichtung zur Kommunikation mit einer Mastereinrich- tung oder einer Slaveeinrichtung in einem solchen Master-Slave-System ist.
Eine Ultra-Breitband-Funkverbindung (UWB) kann als Nahbereichsfunkkommuni kation verwendet werden, wobei große Frequenzbereiche (3,1 - 10,6 GHz) zur Datenübertragung genutzt werden können. Nutzen mehrere Teilnehmer gleichzei tig eine physikalische Ressource (z.B. ein Frequenzspektrum, einen Zeitslot oder ähnliches) der Ultra-Breitband-Funkverbindung in einem Kommunikationssystem, können Konflikte wie Störungen, Paketkollisionen und Interferenzen auftreten. Der aktuelle IEEE 802.15.4a Standard definiert sowohl koordinierte als auch unkoordi nierte Vorgehensweisen zur Lösung solcher Konflikte. Beispielsweise kann als ko ordinierte Vorgehensweise die Synchronisation mittels„Superframe Beaconing“ und für unkoordinierte Vorgehensweisen die CSMA-Technik und das ALOHA Ran dom Access Protokoll verwendet werden.
Die Synchronisation unter Verwendung von„Superframe Beaconing“ ist jedoch gerade für den Einsatz im Automobilbereich nicht geeignet, da regulatorische Be schränkungen die Aussendung solcher Nachrichten durch Kraftfahrzeuge in vielen Ländern verbieten. Andere koordinierte Verfahren erfordern eine Kenntnis der ge samten Netztopologie bei jedem Teilnehmer, welche üblicherweise aufgrund des Ausmaßes an notwendiger Kommunikation nicht erreicht werden kann oder zu mindest mit einem sehr hohen Aufwand verbunden ist. Die unkoordinierten Vorgehensweisen sind mit einem hohen Energieverbrauch aufgrund der Vielzahl an notwendigen Nachrichten zu Beginn der Kommunikation und/oder sehr hohen Paketkollisionsraten bei mehreren Teilnehmern verbunden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kommunikation zwischen ei nem Slavegerät und einem Mastergerät mit einer geringen Kollisionswahrschein- lichkeit zu ermöglichen, während gleichzeitig die benötigte Energie und Rechen ressourcen reduziert werden können.
Diese Aufgabe wird durch ein Master-Siave-System zur Kommunikation über eine Ultra-Breitband-Funkverbindung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Das Master-Siave-System weist mindestens eine Slaveeinrichtung und eine Mas- tereinrichtung auf, die dazu eingerichtet sind, über die Ultra-Breitband-Funkverbin- dung zu kommunizieren. Die Slaveeinrichtung und die Mastereinrichtung weisen hierzu jeweils eine Kommunikationseinheit auf.
Um eine Kommunikation über die Ultra-Breitband-Verbindung zu beginnen, kann die Mastereinrichtung zunächst eine Anfragenachricht erzeugen und über einen ersten Kanal der Ultra-Breitband-Funkverbindung an die Slaveeinrichtung senden. Unter einem Kanal der Ultra-Breitband-Funkverbindung kann dabei ein Unter-Fre quenzbereich des gesamten Frequenzspektrums der Ultra-Breitband-Funkverbin dung verstanden werden. Alternativ kann unter einem Kanal auch ein Zeitsiot der Ultra-Breitband-Funkverbindung verstanden werden. Des Weiteren kann es sich auch um eine Kombination aus Frequenz- und Zeitkanal handeln. Die Masterein richtung kann die Anfragenachricht auch an mehr als eine Slaveeinrichtung über tragen, wenn eine Kommunikation mit mehreren Slaveeinrichtungen durchgeführt werden soll. In diesem Fall wird für jede Slaveeinrichtung ein anderer Kanal der Ultra-Breitband-Funkverbindung als erster Kanal verwendet.
Die Slaveeinrichtung kann die Anfragenachricht über den ersten Kanal der Ultra- Breitband-Funkverbindung empfangen, basierend auf der Anfragenachricht zumin dest eine Antwortnachricht erzeugen und die zumindest eine Antwortnachricht an die Mastereinrichtung über den ersten Kanal der Ultra-Breitband-Funkverbindung senden.
Die Mastereinrichtung empfängt anschließend zumindest eine Antwortnachricht. Wurde die Anfragenachricht an mehr als eine Slaveeinrichtung übertragen, kann die Mastereinrichtung Antwortnachrichten von mehr als einer Slaveeinrichtung empfangen. In diesem Fall kann die Mastereinrichtung den im Folgenden be schriebenen Vorgang für jede Slaveeinrichtung durchführen.
Basierend auf der zumindest einen empfangenen Antwortnachricht kann die Mas tereinrichtung den ersten Kanal der Ultra-Breitband-Funkverbindung als für eine Datenübertragung geeignet oder ungeeignet einstufen. Unter einer Datenübertra gung kann sowohl eine Übertragung von Nachrichten mit Nutzdaten als auch eine Laufzeitmessung verstanden werden.
Die Einstufung kann basierend auf verschiedenen Kriterien erfolgen, die weiter un ten näher erläutert werden. Des Weiteren kann die Einstufung in mehreren Stufen erfolgen, wobei der Kanal beispielsweise als ungeeignet, akzeptabel oder sehr gut geeignet eingestuft werden kann. Nach der Einstufung kann die Mastereinrich tung, wenn der Kanal als geeignet eingestuft wurde, weitere Nachrichten auf dem ersten Kanal der Ultra-Breitband-Funkverbindung senden oder, wenn der Kanal als ungeeignet eingestuft wurde, zu einem anderen Kanal der Ultra-Breitband- Funkverbindung wechseln. Je nach Art des Kanals (Frequenzbereich und/oder Zeitslot) bedeutet ein Wechsel des Kanals einen Wechsel zu einem anderen Un terfrequenzbereich und/oder zu einem anderen Zeitslot.
In dem letzten Fall kann das Verfahren mit dem anderen Kanal von vorne begin nen. Der Austausch von Anfrage- und Antwortnachrichten kann solange erfolgen, bis ein Kanal als geeignet eingestuft wurde und die Kommunikation über diesen Kanal durchgeführt wird. Gemäß einer Ausführungsform ist die Mastereinrichtung dazu eingerichtet, basie- rend auf zumindest einer Eigenschaft der zumindest einen empfangenen Antwort nachricht den ersten Kanal der Ultra-Breitband-Funkverbindung einzustufen.
Diese Einstufung bzw. Auswertung der empfangenen Antwortnachricht kann bei spielsweise basierend auf der Qualität der empfangenen Antwortnacbricht(en) er folgen. Hierzu kann ein Signal-zu-Rausch-Verhäitnis (SNR) verwendet werden, das die Signalqualität des Kanals direkt anzeigen kann.
Alternativ kann eine Anzahl der empfangenen Antwortnachrichten und/oder ein In halt der Antwortnachricht zur Einstufung verwendet werden. Durch die Anzahl der empfangenen Antwortnachrichten kann beispielsweise bestimmt werden, wie gut eine Übertragung funktioniert, bzw. wie viele Nachrichten aufgrund einer schlech ten Kanalquaiität nicht empfangen werden konnten. Eine hohe Anzahl empfange ner Nachrichten kann somit zu einer Einstufung des Kanals als geeignet führen, wohingegen eine niedrige Anzahl empfangener Nachrichten zu einer Einstufung des Kanals als ungeeignet führen kann. Wird der Inhalt der Antwortnachrichten verwendet, kann beispielsweise überprüft werden, ob die Antwortnachrichten voll ständig sind, z.B. unter Verwendung einer Prüfsumme.
Bei der Einstufung können mehrere Schwellwerte verwendet werden. Beispiels weise kann die Anzahl der empfangenen Nachrichten zu einer Einstufung in ver schiedene Qualitätsstufen verwendet werden. Die Mastereinrichtung kann je nach Art der Kommunikation mit der Slaveeinrichtung eine unterschiedliche Anforde rung an die Quaiitätsstufe steilen. Auch bei der Einstufung in mehrere Qualitäts stufen trifft die Mastereinrichtung abschließend eine Entscheidung darüber, ob der Kanal geeignet oder ungeeignet ist und fährt basierend darauf mit der Übertra gung weiterer Nachrichten fort bzw. wechselt den Kanal. Die Entscheidung kann binär (d.h. ja oder nein, 1 oder 0) getroffen werden. Eine andere Möglichkeit be steht darin, einen mittelguten bzw. akzeptablen Kanal mit 0,5 zu bewerten und/o der die Bewertung mit der zeitlichen Historie der Kanalbewertung zu mittein (mo- ving average). Fällt die gemittelte Kanalbewertung zu einem bestimmten Zeitpunkt unter einen zu definierenden Schwellwert (z.B. 0,123), kann in Reaktion darauf der Kanal gewechselt werden.
Um die Kommunikation über die Uitra-Breitband-Funkverbindung beginnen zu können, sind die Mastereinrichtung und die Slaveeinrichtung gemäß einer weite ren Äusführungsform dazu eingerichtet, vorab über eine weitere Funkverbindung, insbesondere eine Bluetooth-Low-Energy-Verbindung, Konfigurationsinformatio- nen für die Kommunikation über die Uitra-Breitband-Funkverbindung auszutau schen. Diese Konfigurationsinformationen können dazu verwendet werden, um so wohl durch die Mastereinrichtung als auch die Slaveeinrichtung, den ersten Kanal und/oder zumindest einen anderen Kanal der Uitra-Breitband-Funkverbindung vor auszuwählen. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Masterein- richtung und die Slaveeinrichtung denselben ersten Kanal verwenden und bei ei nem Wechsel der Kanäle ebenfalls auf denselben Kanal wechseln.
In einer Äusführungsform können die Mastereinrichtung und die Slaveeinrichtung dazu eingerichtet sein, den ersten Kanal und/oder zumindest einen anderen Kanal der Uitra-Breitband-Funkverbindung basierend auf einer gemeinsamen Regel aus zuwählen. Hierbei können die Mastereinrichtung und die Slaveeinrichtung basie rend auf den Konfigurationsinformationen und derselben Regel denselben Kanal als ersten Kanal und/oder anderen Kanal bestimmen. Alternativ können die Mas tereinrichtung und die Slaveeinrichtung vorab über die Konfigurationsinformatio nen eine Reihenfolge der Kanäle für den ersten Kanal und die folgenden weiteren Kanäle vordefiniert haben.
Um der Slaveeinrichtung die Einstufung und die damit verbundene weitere Ver wendung des ersten Kanals mitzuteilen, kann die Mastereinrichtung dazu einge richtet sein, basierend auf der zumindest einen Antwortnachricht und der Einstu fung eine Entscheidungsnachricht über die Einstufung bzw. Verwendung des ers ten Kanals der Uitra-Breitband-Funkverbindung zu erzeugen und an die Slaveein- richtung zu senden. Anschließend kann die Slaveeinrichtung basierend auf der Entscheidungsnachricht weitere Nachrichten auf dem ersten Kanal der Ultra-Breit- band-Funkverbindung senden oder zu dem anderen Kanal der Ultra-Breitband- Funkverbindung wechseln.
Die Entscheidungsnachricht kann beispielsweise direkt eine Information über die Einstufung des Kanals als geeignet oder nicht geeignet enthalten. Alternativ kann die Entscheidungsnachricht keine direkte Information enthalten, sondern die Sla- veeinrichtung kann das Empfangen der Entscheidungsnachricht selbst als Infor mation über die Einstufung des Kanals als geeignet interpretieren. Wird keine Ent scheidungsnachricht gesendet bzw. empfangen, kann die Slaveeinrichtung dies so interpretieren, dass der Kanal als ungeeignet eingestuft wurde.
In dem Fall, dass die Mastereinrichtung in einem vordefinierten Zeitraum keine Antwortnachricht oder sonstige Nachricht von der Slaveeinrichtung empfängt, kann die Mastereinrichtung dazu eingerichtet sein, zu dem anderen Kanal der Ultra-Breitband-Funkverbindung zu wechseln. Beispielsweise kann, wenn die Ka~ nalquaiität schlecht ist, die Siaveeinrichtung keine Anfragenachricht von der Mas tereinrichtung empfangen haben und wird daher auch keine Antwortnachricht aus- senden. Durch das Wechseln des Kanals nach einem vordefinierten Zeitraum kann sichergestelit werden, dass die Mastereinrichtung nach einem anderen (bes seren) Kanal sucht, wenn keine Übertragung von Nachrichten von der Slaveein richtung erfolgt.
Auch auf Seiten der Slaveeinrichtung kann ein solcher Wechsel des Kanals erfol gen. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn nach einem vordefinierten Zeit raum nach Aufbau der Ultra-Breitband-Funkverbindung keine Anfragenachricht und/oder nach einem vordefinierten Zeitraum nach dem Senden der zumindest ei nen Antwortnachricht keine Entscheidungsnachricht von der Mastereinrichtung empfangen wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personen- kraftwagen, vorgeschiagen. Das Kraftfahrzeug kann entweder die Slaveeinrichtung oder die Mastereinrichtung in einem wie oben beschriebenen Master-Siave-System repräsentieren. Die entsprechende Master- oder Slaveeinrichtung zur Kommunika tion mit dem Kraftfahrzeug kann ein mobiles Gerät, wie beispielsweise ein Smart- phone, Tabiet-PC oder ähnliches sein.
Des Weiteren wird ein Verfahren zur Kommunikation zwischen einer Slaveeinrich tung und einer Mastereinrichtung über eine Ultra-Breitband-Funkverbindung vor geschlagen. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
Erzeugen einer Anfragenachricht und Senden der Anfragenachricht von der Mastereinrichtung an die Slaveeinrichtung über einen ersten Kanal der Ultra-Breit- band-Funkverbindung,
Empfangen der Anfragenachricht von der Slaveeinrichtung über den ersten Kanal der Ultra-Breitband-Funkverbindung, Erzeugen von zumindest einer Ant wortnachricht basierend auf der Anfragenachricht und Senden der zumindest ei nen Antwortnachricht von der Slaveeinrichtung an die Mastereinrichtung über den ersten Kanal der Ultra-Breitband-Funkverbindung,
Empfangen der zumindest einen Antwortnachricht, Einstufen, basierend auf der zumindest einen empfangenen Antwortnachricht, des ersten Kanals der Ultra- Breitband-Funkverbindung als für eine Datenübertragung geeignet oder ungeeig net und Senden, basierend auf der Einstufung, von weiteren Nachrichten von der Mastereinrichtung an die Slaveeinrichtung auf dem ersten Kanal der Ultra-Breit band-Funkverbindung oder Wechseln der Mastereinrichtung zu einem anderen Kanal der Ultra-Breitband-Funkverbindung.
Die für die vorgeschlagene Vorrichtung beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für das vorgeschlagene Verfahren entsprechend.
Weiterhin wird ein Com puterprogramm produkt vorgeschlagen, welches einen Pro grammcode aufweist, der dazu ausgebildet ist, auf einem Computer die Durchfüh rung des wie oben erläuterten Verfahrens zu veranlassen. Ein Com puterprogramm produkt, wie z.B. ein Computerprogramm-Mittel, kann bei spielsweise als Speichermedium, wie z.B. Speicherkarte, USB-Stick, CD-ROM, DVD, oder auch in Form einer herunterladbaren Datei von einem Server in einem Netzwerk bereitgesteilt oder geliefert werden. Dies kann zum Beispiel in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk durch die Übertragung einer entsprechenden Datei mit dem Computerprogrammprodukt oder dem Computerprogramm-Mittel erfolgen.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausfüh rungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der je- welligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind in der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen angegeben. Dabei sind insbesondere die in der Beschreibung und in den Zeichnungen angegebenen Kombinationen der Merkmale rein exemplarisch, so dass die Merkmale auch einzeln oder anders kombiniert voriiegen können.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Dabei sind die Ausfübrungs- beispieie und die in den Ausführungsbeispielen gezeigten Kombinationen rein exemplarisch und sollen nicht den Schutzbereich der Erfindung festlegen. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert.
Es zeigen:
Fig. 1 : ein Master-Slave-System zur Kommunikation über eine Ultra-Breit- band-Funkverbindung;
Fig. 2: ein schematisches Ablaufdiagramm zur Kommunikation zwischen ei ner Mastereinrichtung und einer Siaveeinrichtung des Master-Slave-Systems von Fig. 1 ; und Fig. 3: ein Entscheidungsdiagramm für einen Wechsel zwischen Kanälen in dem Master-Slave-System von Fig. 1 .
Im Folgenden werden gleiche oder funktionell gleichwirkende Elemente mit den selben Bezugszeichen gekennzeichnet.
Fig. 1 zeigt ein Master-Slave-System 1 zur Kommunikation über eine Ultra-Breit- band-Funkverbindung (im Folgenden UWB genannt). Das Master-Slave-System 1 weist eine Mastereinrichtung 2 und eine Slaveeinrichtung 4 auf.
Um über die Uitra-Breitband-Funkverbindung kommunizieren zu können, sendet die Mastereinrichtung 2 zunächst eine Anfragenachricht 6 an die Slaveeinrichtung 4 über einen ersten Kanal der UWB-Verbindung.
Die Slaveeinrichtung 4 sendet anschließend basierend auf der Anfragenachricht 6 eine oder mehrere Antwortnachrichten 8, 10, ebenfalls über den ersten Kanal der UWB-Verbindung, an die Mastereinrichtung 2. Diese kann nun, basierend auf den empfangenen Antwortnachrichten 8, 10 eine Entscheidung bzw. Einstufung über die Qualität des ersten Kanals der UWB-Verbindung treffen.
Diese Einstufung kann beispielsweise darauf basieren, wie viele Antwortnachrich ten 8, 10 empfangen werden, wie das Signal-zu-Rausch-Verhältnis ist, oder an dere Eigenschaften, die eine Übertragungsquaiität des ersten Kanals kennzeich nen. Des Weiteren kann auch eine Kombination dieser Informationen verwendet werden, um den ersten Kanal als gut oder schlecht einzustufen.
Wurde der Kanal als gut 12 eingestuft, befindet sich die Mastereinrichtung 2 im Cyclic-Modus, d.h. sie sendet weitere Nachrichten über diesen Kanal. Wurde der Kanal als schlecht 14 eingestuft, wechselt die Mastereinrichtung in den Hopping- Modus und wechselt zu einem anderen Kanal der UWB-Verbindung. In beiden Fällen kann die Mastereinrichtung 2 eine Entscheidungsnachricht 16 an die Slave einrichtung 4 senden, die beispielsweise eine Kennzeichnung des ersten Kanals als gut oder schlecht beinhaltet.
Die Siaveeinricbtung 4 kann nun ebenfalls entscheiden, ob der Kanal als gut oder schlecht eingestuft wird.
Wurde eine Entscheidungsnachricht 16 empfangen, und enthält diese Entschei- dungsnachricht 16 die Einstufung des Kanals als gut, kann die Slaveeinrichtung 4 den Kanal als gut 18 einstufen und befindet sich nun ebenfalls im Cyciic-IVIodus, d.h. sie sendet weitere Nachrichten über diesen Kanal. Wurde in einem bestimm ten Zeitraum keine Entscheidungsnachricht 16 empfangen, oder enthält eine emp fangene Entscheidungsnachricht 16 die Einstufung des Kanals als schlecht, stuft die Slaveeinrichtung 4 den Kanal als schlecht 20 ein, wechselt daher in den Hop- ping-Modus und wechselt zu einem anderen Kanal der UWB-Verbindung.
Durch dieses System 1 kann die Entscheidung über die Signalqualität eines Ka- nals explizit von der Mastereinrichtung 2 getroffen werden, indem diese den Kanal als gut/geeignet oder schlecht/ungeeignet für eine Datenübertragung einstuft und eine entsprechende Entscheidungsnachricht 16 an die Slaveeinrichtung 4 übermit telt. Die Slaveeinrichtung 4 kann keine aktive Einstufung des Kanals vornehmen. Allerdings kann die Slaveeinrichtung 4 durch implizites Nicht-Versenden der Ant- wortnachricht(en) 8, 10 die Mastereinrichtung 2 dazu zwingen, in einen anderen Kanal der UWB-Verbindung zu wechseln.
Fig. 2 zeigt ein beispielhaftes Ablaufdiagramm für eine Kommunikation zwischen einer Mastereinrichtung 2 und einer Slaveeinrichtung 4.
In diesem Beispiel erfolgt zunächst eine Kommunikation über eine Bluetooth-Low- Energy-Funkschnittstelle (im Folgenden BLE). Die Mastereinrichtung 2 delektiert in einem ersten Schritt S1 , ob eine BLE-Funkverbindung voriiegt. Dies wird so- lange durchgeführt, bis eine BLE-Verbindung erkannt und zu der Slaveeinrichtung 4 aufgebaut ist. Zur selben Zeit delektiert auch die Slaveeinrichtung 4 in Schritt S1 , ob eine BLE-Funkverbindung voriiegt, und führt dies durch, bis eine BLE- Funkverbindung erkannt und zu der Mastereinrichtung 2 aufgebaut wurde. Der Aufbau der BLE-Funkverbindung kann nach einem bekannten Verfahren durchge führt werden.
Wurde die BLE-Funkverbindung aufgebaut, werden in einem weiteren Schritt S2 die Parameter bzw. Konfigurationsinformationen für die UWB-Kommunikation aus- getauschi. Der Austausch erfolgt dabei über die BLE-Funkverbindung. Die Para meter bzw. Konfigurationsinformationen können beispielsweise angeben, auf wel che Weise ein UWB-Kanai ausgewählt wird.
Nach dem Austausch der UWB-Parameter erfolgt in einem nächsten Schritt S4 die Suche nach einer UWB-Verbindung. Diese Suche wird durchgeführt, bis eine UWB-Verbindung gefunden wurde.
Anschließend tauschen die Mastereinrichtung 2 und die Slaveeinrichtung 4, wie in Fig. 1 beschrieben, Nachrichten aus.
In den Schritten S4 und S5 entscheidet die Masiereinrichtung 2, ob der aktuell ver wendete Kanal als gut oder schlecht einzustufen ist und teilt dies der Slaveeinrich tung 4 mit. Je nach Einstufung wechseln sowohl die Mastereinrichtung 2 als auch die Siaveeinrichtung 4 zwischen dem Hopping-Modus und dem Cyclic-Modus. Die Einstufung kann sich auch während Kommunikation über den ausgewählten Kanal ändern. In diesem Fall wechseln die Mastereinrichtung 2 und die Siaveeinrichtung 4 wieder zurück in den Hopping-Modus.
Haben sich die Mastereinrichtung 2 und die Siaveeinrichtung 4 darauf geeinigt, dass der Kanal als guter Kanal eingestuft wird, bleiben sie für einen bestimmten Zeitraum, der vorher definiert wurde, auf diesem Kanal, um Daten auszutauschen. Wurde der Kanal als schlecht bewertet, springen die Mastereinrichtung 2 und die Siaveeinrichtung 4 im Hopping-Modus zum nächsten Kanal und bewerten diesen erneut. Das Springen von Kanal zu Kanal wird durchgeführt, bis ein guter Kanal gefunden wurde. Sollte die UWB-Verbindung zwischen der Mastereinrichtung 2 und der Siaveein- richtung 4 verloren gehen, gehen beide zurück in Schritt S3 und suchen erneut nach einer UWB-Verbindung. Das Verfahren fährt dann an dieser Stelle erneut mit der Suche nach einem UWB-Kanal und der Bewertung dieses Kanals fort.
Fig. 3 zeigt ein Beispiel einer Einstufung eines Kanals. In Schrift S10 wird der Ka nal von der Mastereinrichtung 2 als gut oder schlecht eingestuft. Wurde er als gut bewertet, befindet sich die Mastereinrichtung 2 in Schritt S11 in dem Cycle-Modus, wie oben beschrieben wurde.
Wird nun die von der Mastereinrichtung 2 erzeugte Entscheidungsnachricht 16 von der Slaveeinrichtung 4 in Schritt S12 empfangen, befinden sich die Masterein- richtung 2 und die Slaveeinrichtung 4 im Cycle-Modus, bleiben also auf dem aktu ellen Kanal und können kommunizieren.
Wird die von der Mastereinrichtung 2 erzeugte Entscheidungsnachricht 16 von der Slaveeinrichtung 4 in Schritt S13 nicht empfangen, befindet sich die Mastereinrich tung 2 im Cycle-Modus und die Slaveeinrichtung 4 wechselt in den Hopping-Mo- dus. Eine Kommunikation von der Mastereinrichtung 2 mit der Slaveeinrichtung 4 wird daher ins Leere laufen. Da die Mastereinrichtung 2 nun keine Nachrichten von der Slaveeinrichtung 4 empfängt, wird die Mastereinrichtung 2 im nächsten Schritt S14 ebenfalls wieder in den Hopping-Modus springen, wie oben bereits be schrieben wurde. Beide Einrichtungen 2, 4 befinden sich nun wieder im gleichen Modus und können sich erneut über die Einstufung eines Kanals einigen, da sich beide Einrichtungen wieder über denselben Kanal unterhalten. Dies ist möglich, da die Mastereinrichtung 2 und die Slaveeinrichtung 4 sich vorab durch Austausch von Konfigurationsinformationen auf eine Regel zum Auswahlen von Kanälen ge einigt haben und daher in dem Hopping-Modus denselben Kanal zur Bewertung auswählen werden. Auf diese Weise kann das Gesamtsystem 1 immer wieder in den stabilen Zustand des Hopping-Modus zurückfallen. Wurde der Kanal in Schritt S10 als schlecht bewertet, befindet sich die Masterein richtung 2 in Schritt S15 in dem Hopping-Modus, wie er oben beschrieben wurde. Falls die Mastereinrichtung 2 eine Entscheidungsnachricht 16 an die Siaveeinrich- tung 4 sendet, enthält diese die Information, dass der Kanal als schlecht eingestuft wurde. Die Slaveeinrichtung 4 wird daher, wie die Mastereinrichtung 2, im Hop ping-Modus bleiben und beide Einrichtungen 2, 4 werden zu dem nächsten Kanal springen, um diesen einzustufen.
Empfängt die Slaveeinrichtung 4 von der Mastereinrichtung 2 keine Entschei dungsnachricht 16 in Schritt S17, beispielsweise weil diese verloren gegangen ist, bleibt die Slaveeinrichtung 4 im Hopping-Modus Da sich die Mastereinrichtung 2 ebenfalls im Hopping-Modus befindet, wechseln die beiden Einrichtungen 2, 4 auf den nächsten Kanal und die Einstufung beginnt erneut bei Schritt S10.
Durch das beschriebene System 1 ist eine einfache Auswahl eines UWB-Kanals für eine Kommunikation zwischen einer Mastereinrichtung 2 und einer Slaveein richtung 4 möglich. Im Vergleich zu bekannten Systemen ist keine aufwendige Zu teilung von Ressourcen nötig.
Bezugszeichen
IVIaster-Siave-System
Maslereinrichtung
4 Slaveeinrichtung
Anfragenachricht
8 10 Antwortnachricht 12 14 Einstufung
16 Entscheidungsnachricht
18 20 Einstufung
S1 -S15 Verfahrensschritte
S10-S17 Verfahrensschritte

Claims

Ansprüche:
1. Master-Slave-System (1 ) zur Kommunikation über eine Ultra-Breitband- Funkverbindung, mit
mindestens einer Slaveeinrichtung (4) und einer Mastereinrichtung (2), wo bei die Slaveeinrichtung (4) und die Mastereinrichtung (2) dazu eingerichtet sind, über die Ultra-Breitband-Funkverbindung zu kommunizieren,
wobei die Mastereinrichtung (2) dazu eingerichtet ist, eine Anfragenachricht (6) zu erzeugen und über einen ersten Kanal der Ultra-Breitband-Funkverbindung an die Slaveeinrichtung (4) zu senden,
wobei die Slaveeinrichtung (4) dazu eingerichtet ist, die Anfragenachricht (6) über den ersten Kanal der Ultra-Breitband-Funkverbindung zu empfangen, ba sierend auf der Anfragenachricht (6) zumindest eine Antwortnachricht (8, 10) zu erzeugen und die zumindest eine Antwortnachricht (8, 10) an die Mastereinrich tung (2) über den ersten Kanal der Ultra-Breitband-Funkverbindung zu senden, und
wobei die Mastereinrichtung (2) dazu eingerichtet ist, die zumindest eine Antwortnachricht (8, 10) zu empfangen,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Mastereinrichtung (2) dazu eingerichtet ist, basierend auf der zumindest einen empfangenen Antwortnachricht (8, 10) den ersten Kanal der Ultra-Breit band-Funkverbindung als für eine Datenübertragung geeignet oder ungeeignet einzustufen und basierend auf der Einstufung weitere Nachrichten auf dem ersten Kanal der Ultra-Breitband-Funkverbindung zu senden oder zu einem anderen Ka nal der Ultra-Breitband-Funkverbindung zu wechseln.
2 Master-Slave-System gemäß Anspruch 1 , wobei die Mastereinrichtung (2) dazu eingerichtet ist, basierend auf zumindest einer Eigenschaft der zumindest ei nen empfangenen Antwortnachricht (8, 10) den ersten Kana! der Ultra-Breitband- Funkverbindung einzustufen, insbesondere basierend auf einem Signal-zu- Rausch-Verhältnis und/oder einer Anzahl der empfangenen Antwortnachrichten (8, 10)
3. Master-Slave-System gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Mastereinrich- tung (2) und die Siaveeinrichtung (4) dazu eingerichtet sind, vorab über eine wei tere Funkverbindung, insbesondere eine Bluetooth-Low-Energy-Verbindung, Kon- figurationsinformationen für die Kommunikation über die Uitra-Breitband-Funkver- bindung auszutauschen.
4. Master-Slave-System gemäß Anspruch 3, wobei die Mastereinrichtung (2) und die Slaveeinrichtung (4) dazu eingerichtet sind, den ersten Kanal und/oder zu- mindest einen anderen Kanal der Uitra-Breitband-Funkverbindung basierend auf den ausgetauschten Konfigurationsinformationen vorauszuwählen.
5. Master-Slave-System gemäß Anspruch 4, wobei die Mastereinrichtung (2) und die Slaveeinrichtung (4) dazu eingerichtet sind, den ersten Kanal und/oder zu mindest einen anderen Kanal der Uitra-Breitband-Funkverbindung basierend auf einer gemeinsamen Regel und/oder gemäß einer vordefinierten Reihenfolge der Kanäle auszuwählen.
8. Master-Slave-System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mastereinrichtung (2) dazu eingerichtet ist, basierend auf der zumindest einen Antwortnachricht (8, 10) und der Einstufung eine Entscheidungsnachricht (18) über die Einstufung des ersten Kanals der Uitra-Breitband-Funkverbindung zu er zeugen und an die Siaveeinrichtung (4) zu senden.
7. Master-Slave-System gemäß Anspruch 6, wobei die Siaveeinrichtung (4) dazu eingerichtet ist, basierend auf der Entscheidungsnachricht (16) weitere Nachrichten auf dem ersten Kanal der Uitra-Breitband-Funkverbindung zu senden oder zu dem anderen Kana! der Uitra-Breitband-Funkverbindung zu wechseln.
8. Master-Slave-System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mastereinrichtung (2) dazu eingerichtet ist, zu dem anderen Kanal der Uitra- Breitband-Funkverbindung zu wechseln, wenn nach einem vordefinierten Zeitraum keine Antwortnachricht (8, 10) und/oder weitere Nachricht von der Slaveeinrich- tung (4) empfangen wird.
9. Master-Slave-System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Siaveeinrichtung (4) dazu eingerichtet ist, zu dem anderen Kanal der Uitra- Breitband-Funkverbindung zu wechseln, wenn nach einem vordefinierten Zeitraum nach Aufbau der Uitra-Breitband-Funkverbindung keine Anfragenachricht (8) und/oder nach einem vordefinierten Zeitraum nach Senden der zumindest einen Antwortnachricht (8, 10) keine Entscheidungsnachricht (18) von der Mastereinrich- tung (2) empfangen wird.
10. Kraftfahrzeug, insbesondere Personenkraftwagen, weiches eine Slaveein richtung (4) oder eine Mastereinrichtung (2) zur Kommunikation mit einer Master einrichtung (2) oder einer Siaveeinrichtung (4) in einem Master-Slave-System (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ist.
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