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Dokumentenidentifikation DE602004005718T2 27.12.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001655853
Titel Verfahren zum Modulieren geformter Impulse
Anmelder Freelux S.r.l., Gazzada Schianno, Varese, IT
Erfinder Piacentini, Sergio, 21036 Gemonio (Varese), IT
Vertreter Betten & Resch, 80333 München
DE-Aktenzeichen 602004005718
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IS, IT, LI, LU, MC, NL, PL, PT, RO, SE, SI, SK, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 04.11.2004
EP-Aktenzeichen 044258267
EP-Offenlegungsdatum 10.05.2006
EP date of grant 04.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.12.2007
IPC-Hauptklasse H04B 1/69(2006.01)A, F, I, 20060406, B, H, EP
IPC-Nebenklasse H04L 25/49(2006.01)A, L, I, 20060406, B, H, EP   H03K 7/04(2006.01)A, L, I, 20060406, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Mitteilung über Funk von Informationen nach der Art umfassend die im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Das Verfahren zur Mitteilung über Funk von Informationen gemäß der Erfindung findet eine gültige Anwendung im Bereich der Funkgeräte, die von Niedrigenergiequellen findet und bevorzugter Weise bei Anwendungen, bei denen die Mitteilung über Funk unter Bedingungen von starken Vielfachreflexionen unter sich bewegenden Geräten oder unter Geräten erfolgen muss, in deren nächsten Nähe sich bewegte Gegenstände befinden.

Bei den Mitteilungen über Funk herkömmlicher Art moduliert der durch die Bewegung erzeugte Doppler-Effekt zusammen mit der Erscheinung eines zusammengesetzten Empfangs des direkten Signals und von reflektierten Signalen in der Amplitude das empfangene Signal und kann je nach der verwendeten Übertragungstechnik mehr oder weniger das Ergebnis der Mitteilung beeinflussen. Die herkömmlichen Mitteilungen über Funk n werden damit merklich gestört und die erzeugten Störungen können unter Umständen derart sein, dass die Pakete von erhaltenen Daten zerstört werden. Für die Anwendung, die besonders dem Einfluss des Doppler-Effekts ausgesetzt sind, müsste man bei Verwendung einer herkömmlichen Übertragungstechnik einen Übertragungsalgorithmus mit starker Redundanz der übertragenen Daten derart vorsehen, dass der Empfang des gesamten Datenpakets sichergestellt wird, auch wenn ein oder mehrere nacheinander folgende Pakete zerstört werden sollten. Die Datenübertragung mit großer Redundanz wirkt sich zusammen mit der Trennungsschwierigkeit der gültigen Pakete im allgemeinen in einem hohen Energieverbrauch und eine größere Mitteilungslangsamkeit aus.

Beispielsweise ist aus WO 01/28121 ein drahtloses Modem (Wireless) bekannt, das einen Oberflächenschallwellenkorrelator (SAW) eingebaut hat, um die Divergenz- und Nicht-Divergenzfunktionen im Sender und im Empfänger auszuführen. Ein solches Modem kann als Sender und Empfänger von analogen oder digitalen Impulsen arbeiten und ist derart aufgebaut, dass die Übertragungsgeschwindigkeit der Bits erhöht wird, indem eine Vielzahl von Korrelatoren verwendet wird, bei denen jeder mit einer einzigen Funktion (d.h. Codex) ausgebildet ist, die zu den gesamten anderen Funktionen orthogonal ist.

Aus US 6690741 ist auch ein "Ultrabandbreitensender" bekannt, der mit Ultrabandbreitenimpulsen (UWB) arbeitet. Eine Ausführungsform umfasst eine UWB Quelle niedrigen Niveaus (z.B. ein Impulserzeuger oder ein Oszillator, der in Abhängigkeit der Zeit (fest oder durch die Spannung überwacht) überwacht wird), ein Quellenformadapter (beispielsweise ein Digital- oder Analogfilter, ein Impulsformer, und/oder ein in der Spannung veränderbarer Dämpfer), ein Leistungsverstärker, und eine Antenne zur Ausstrahlung von Signalen mit begrenzter und/oder breiter Bandbreite oder modulierter UWB. In einer weiteren Ausführungsform wird ein Impulssignal niedrigen Niveaus von einem Oszillator kontinuierlicher Welle angenähert, der in Abhängigkeit der Zeit überwacht wird, um einen Impuls sehr breiter Bandbreite mit Merkmalen zur Bestimmung der Brandbreite und der Trägerfrequenz zu erzeugen.

Im Bereich der Datenübertragungstechnologien ist überdies unter dem Begriff Ultra Wide Band (UWB) eine Übertragungstechnologie impulsiver Art in Abwesenheit einer Trägerwelle bekannt, die in der Erzeugung, Übertragung und Empfang eines äußerst kurzen Impulses im Bereich der Funkfrequenzen besteht, typischerweise mit einer Dauer zwischen etwa zehn Picosekunden und einigen Nanosekunden. Eine solche Funktechnologie weist eine starke Doppler-Effekt-Beständigkeit auf, jedoch nachteilhafter Weise erzeugen die von ihr erzeugten Impulse Wellenformen mit einem weiten Spektrum. Die UWB-Technologie ist daher nur in Frequenzbereichen anwendbar, bei denen gemäß den in Kraft stehenden Vorschriften eine weite Besetzung des Bandes zulässig ist. Überdies ist es zufolge der hohen Geschwindigkeit der verwendete Impulse und ihrer Ausarbeitungskomplexität sehr schwierig Lösungen mit einem niedrigen Energieverbrauch zu erhalten.

Die Anmelderin hat gefunden, dass die Verfahren zur Mitteilung per Funk von Informationen der oben beschrieben Art unter verschiedenen Aspekten verbesserbar sind, insbesondere bezüglich der Reinheit des übertragenen Signals und des Energieverbrauchs der Funkfrequenzschaltungen der Sende- und/oder Empfangsgeräte.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung hat die Anmelderin die Möglichkeit erfasst, ein Verfahren zur Mitteilung per Funk von Informationen vorzuschlagen, die es erlaubt, den Energieverbrauch herabzusetzen, wobei jedoch eine optimale Übertragungsqualität sichergestellt wird.

Diese Aufgabe und noch weitere, die näher im Verlauf der folgenden Beschreibung hervorgehen, werden durch ein Verfahren zur Mitteilung per Funk von Informationen gemäß einem oder mehreren beigefügten Ansprüchen gelöst.

Weitere Merkmale und Vorteile gehen näher aus der ausführlichen Beschreibung einer bevorzugten, jedoch nicht ausschließlichen Ausführungsform eines Mitteilungsgerätes hervor, welches das Verfahren, Gegenstand der Erfindung, ausführt.

Die Beschreibung folgt nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten, nur beispielsweise, und daher nicht begrenzende Zeichnungen. Es zeigen,

1 den Leistungsverlauf des mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Signals.;

2a und 2b im Einzelnen die Hüllkurve eines Modulier- bzw. Leistungsimpulses;

3 schematisch hin Übertragungsgerät, das imstande ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen;

4 ein nicht begrenzendes Beispiel eines Bestandteils des Senders aus 3;

5a, 5b, 5c und 5d die Korrelation in der Zeit zwischen den vom Sender erzeugten Signalen gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren;

6 schematisch ein Empfangsgerät, das imstande ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen; und

7 die Korrelation in der Zeit zwischen den im Empfangsgerät erzeugten Signalen.

Unter Bezugnahme auf die genannten Figuren, ist mit 1 insgesamt ein Sendegerät (3) und mit 2 ein Empfangsgerät (6) die eine Mitteilungsanlage bilden, die imstande ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.

Das Verfahren besteht in der Erzeugung einer Vielzahl von Leistungsimpulsen 3 (1 und 2b) deren Zeitabstand durch die zu übertragenden Informationen moduliert wird, und in der Übertragung solcher Leistungsimpulse 3 an den Empfänger 3 über Funkwellen.

Die relative Position eines jeden Leistungsimpulses 3 gegenüber dem vorangehenden Impuls 3, kann eine gewisse Anzahl von Zeitwerten NL P annehmen. Jeder Impuls ist daher imstande, einen verschlüsselten Wert von N-Bits (NBP) darzustellen. Ein solcher Wert NBP ist durch die folgende Formel gegeben: NBP = log2·NLP.

Die erzeugten und gesendeten Impulse können als einzelne Impulse oder als Impulse angesehen werden, die gemäß einem durch einem mathematischen Algorithmus diktierten Schema zusammengefasst sind.

Sind diese Impulse zusammengefasst, ist es auch möglich, die relative Position eines jeden Impulses gegenüber einem anderen zu modulieren oder einer Gruppe gegenüber einer nachfolgenden, wobei so ein komplizierteres Modulierschema erhalten wird, das imstande ist die Verständlichkeit des Signals und/oder die Redundanz der Daten zu verbessern.

Wird derart vorgegangen, dass die Dauer oder die Impulsbreite TON eines jeden der Leistungsimpulse 3 gegenüber dem Zeitabstand Tint zwischen einem Impuls 3 und einem anderen (1) sehr klein ist, erhält man eine erhebliche Herabsetzung der mittleren Leistung bei Gleichheit der ausgesandten Leistungsspitze.

Vorteilhafter Weise werden die zu sendenden Leistungsimpulse 3 über die Erzeugung einer Vielzahl von Trägersignalen 4 erzeugt, die voneinander durch jeweilige Zeitabstände beabstandet sind und durch die Erzeugung einer Vielzahl von Modulierimpulsen 5, die auch sie gegenseitig durch entsprechende Zeitabstände beabstandet sind.

Die Trägersignale 4 werden über die Modulierimpulse 5 moduliert, um die zu sendenden Leistungsimpulse 3 zu erzeugen.

Zu diesem Zwecke umfasst das Sendegerät 1 eine Kontroll- und Zeitschalteinheit 101, die bevorzugter Weise auf einen Mikrokontroller oder eine zugeordnete Logik beruht, die bei Empfang an der Eingangslinie eines zu sendenden Datums 6, die digitalen Befähigungssignale 7 eines Oszillators 102 und eines nicht im Detail erläuterten Profils 8 der Einhüllkurvenform des zu sendenden Signals erzeugt.

Eine Vielzahl von Befähigungssignalen 7 wird sequentiell dem Oszillator 102 gesandt, um die Erzeugung der Vielzahl von Trägersignalen 4 einzuleiten. Ein Impulsformer 103 hat die Aufgabe, das digitale Profilsignal 8 in eine analoge Wellenform umzuwandeln, um so die Modulierimpulse 5 zu veranlassen.

Die Vielzahl von Modulierimpulsen 5 wird im Oszillator 102 zur Modellierung des Oszillators 102 selbst gesandt und um am Ausgang eine Vielzahl von teilweise modulierten Impulsen 4 zu erhalten.

Die Vielzahl von teilweise modulierten Impulsen 9 wird nachfolgend einem Ausgangsverstärker 104 zugesandt, der bevorzugter Weise auch eine Vielzahl von Modulierimpulsen 5 erreicht, die den Verstärker 104 modulieren, um am Ausgang die zu sendenden Leistungsimpulse 3 zu erhalten.

Die Modulierung des Ausgangsverstärkers 13 kann auf eine möglichst lineare Art erfolgen, indem bevorzugter Weise die Speisung und/oder die Polarisierung des aktiven Verstärkungsbestandteiles direkt moduliert wird. Der Ausgang des Verstärkers 104 ist mit einer Antenne 105 verbunden.

5a5d zeigen die Korrelation zwischen den Zeitverlauf der verschiedenen Signale, wie folgt: 5a stellt das Befähigungssignal 7 des Oszillators 102 und des vom Oszillator 102 erzeugten Trägersignals 4 dar; 5b stellt die Hüllkurve des Signals in Funkfrequenz am Ausgang des Oszillators 102, u.zw. eines der teilweise modulierten Signale 9 dar; 5c stellt den Ausgang des Impulsformers 103, und zwar eines der Modulierimpulse 5 dar; 5d stellt die Hüllkurve des Leistungsimpulses 3 am Ausgang des Endverstärkers 104 dar.

Die Funkfrequenzschaltungen müssen derart konstruiert sein, dass die während der Zeitabstände zwischen einem Impuls und dem anderen aufgenommenen Strom vollständig auf Null gestellt wird.

Der Oszillator 102 muss eine möglichst herabgesetzte Einleitungszeit haben, um das mittlere Aufnahmeniveau der Schaltung selbst niedrig zu halten. Um zu vermeiden, dass unerwünschte Ausstrahlungen auf dem Seitenband vorliegen, ist darauf zu achten, dass während der Einleitungsfase keine Frequenzauswanderung erfolgt. Da auch die Stromaufnahme des Oszillators 102 während den Abständen zwischen den verschiedenen Impulsen auf Null gestellt werden sollte, ist die Benutzung von PLL zu vermeiden, die die Notwendigkeit haben würden, sich in der Frequenz bei jedem Impuls einzuhängen, mit Verzögerungseffekten und einer möglichen Ausstrahlung von wilden Frequenzen. Der Oszillator wird daher bevorzugter Weise auf Oberflächenwellenresonator (SAW) basiert, von dem 4 ein Beispielsschema zeigt, das nicht als begrenzend anzusehen ist.

Wie aus dem Vergleich zwischen 5a und 5c ersichtlich, verlangt die Einleitungszeit des Oszillators 102, das Befähigungssignal 7 gegenüber der Aussendung des Modulierimpulses 5 vorauszustellen. Die Konfiguration des in 4 dargestellten Oszillators 102. ist besonders geeignet, die Einleitungszeit auf ein Minimum zu setzen.

1 zeigt den typischen Verlauf der Leistung des übertragenden Signals, mit Zeiten, die mit dem Zeitabstand zwischen zwei Leistungsimpulsen 3 vergleichbar sind, während die 2b im einzelnen die Hüllkurve eines einzelnen Leistungsimpulses 3 zeigt.

Vorteilhafter Weise weist ein jeder Leistungsimpuls 3 eine ansteigende Front 3a und eine absteigende Front 3b auf, die eine asymmetrische Glockenhüllkurve (2b und 5c) festlegen. Bevorzugter Weise ist die absteigende Front 3b des Leistungsimpulses 3 steiler als die ansteigende Front 3a.

Unter Bezugnahme auf die 1, ist der gesamte Leistungsimpuls 3 durch eine vorgegebene Impulsbreite TON und durch einen mittleren Zeitabstand zwischen den Impulsen TINT gekennzeichnet.

Unter Bezugnahme auf die 2b ist zu bemerken, dass die Hüllkurve des gesamten Leistungsimpulses 3 nicht rechteckig ist. Er muss daher die vorgegebene Breite TON als Basis des Rechteckes errechnen, mit einer Fläche gleich jener gegeben durch das Integral der Hüllkurve des gesamten Leistungsimpulses 3 mit der Höhe gleich der Spitzenleistung PPK, entsprechend dem Kammwert. Die vorgegebene Breite TON entsprechend der Basis des Rechteckes mit derselben Höhe wie oben angegeben, liegt bevorzugter Weise zwischen 0,1 und 300 &mgr;s.

Es bietet sich an, dass das Verhältnis TON/TINT so niedrig als möglich ist, um die mittlere Leistung auf ein Mindestmass zu setzen. Die vom Sender aufgenommen mittlere Leistung PMED hängt nämlich von der Spitzenleistung PPK ab, die von der Übertragungsschaltung abgenommen wird, und vom Verhältnis TON/TINT gemäß der folgenden Formel: PMED = PPK·TON/TINT

Das Verhältnis TON/TINT zwischen der vorgegebenen Breite TON und dem Mittelwert der Zeitabstände TINT ist kleiner als 0,2 bevorzugter Weise zwischen 10–1 und 10–5.

Die von der Übertragungsschaltung aufgenommenen Spitzenleistung PPK hängt ihrerseits von der ausgestrahlten Leistung PPOUT und vom Wirkungsgrad n der Schaltung, einschließlich der Antenne 14 ab: PPK = PPOUT/&eegr;

Aus der gerade genannten Formel geht klar hervor, dass je höher der Wirkungsgrad &eegr; der elektrischen Schaltung ist, geringer die von der Speisung PPK aufgenommene Leistung bei Gleichheit der ausgestrahlten Leistung PPOUT sein wird.

Zur Berechnung der Übertragungsgeschwindigkeit der Daten können folgende Passagen durchgeführt werden:

  • 1) Es wird die zulässige Mindestdauer TON des Leistungsimpulses 3 in Abhängigkeit der besetzbaren Bandenbreite und der Ausarbeitungsfähigkeit der Sende- und Empfangsschaltungen festgelegt.
  • 2) Es wird die Leistungsspitze festgelegt, die der Sender ausstrahlen muss, aufgrund des zu erreichenden Verbindungsabstandes und der Sensibilität des Empfängers. Daraus, unter Verwendung der oben genannten Formeln, wird die aufgenommene Spitzenleistung PPK erhalten.
  • 3) Es wird die mittlere Leistung festgelegt, die die Schaltung von der Speisung aufnehmen sollte, aufgrund der eigenen Bedürfnisse; daraus wird TINT über die folgende Formel erhalten: TINT = TON·PPK/PMED
  • 4) Die theoretische Datenübertragungsgeschwindigkeit (Bit pro Sekunde, BR) hängt von TINT und von wie vielen Bit NBP ab, die von jedem Impuls gemäß der folgenden Formel gesendet werden: BR = NBP/TINT

Aus den oben angegebenen Berechnungen geht hervor, das eine bestimmte Beziehung einer direkten Proportionalität zwischen der von der Schaltung aufgenommenen mittleren Leistung und der Datenübertragungsgeschwindigkeit besteht: Pmed = BR·(TON·PPOUT)/(&eegr;.NBP)

Um die Merkmale des wie oben angegebenen Leistungsimpulses 3 zu erhalten, muss die Hüllkurve eines Modulierimpulses 5 ein besonderes in der 2a dargestelltes Profil aufweisen, wodurch es notwendig ist, mit der Genauigkeit die Neigung des Signals zu kontrollieren.

Zu diesem Zwecke umfasst der Schritt der Erzeugung einer Vielzahl von Modulierimpulsen 5 für jeden Modulierimpuls 5 in Unterschritt, eine ansteigende Front 5a und eine absteigende Front 5b zu erzeugen, die eine Glockenhüllkurve festlegen. Diese Glockenhüllkurve ist vorteilhafter Weise asymmetrisch und bevorzugter Weise ist die absteigende Front 5b steiler als die ansteigende Front 5a.

Jeder Modulierimpuls 5 weist überdies eine vorgegebene Breit T1 zwischen 0,1 und 300 &mgr;s und eine vorgegebene Höhe h auf, die typischer Weise dem Speisewert entspricht, wo die vorgegebene Breite T1 die Basis des Rechteckes mit einer Fläche gleich jener bestimmt durch das Integral der Hüllkurve des gesamten Modulierimpulses 5 ist.

Das Verhältnis zwischen der vorgegebenen Breite T1 und einem Mittelwert der Zeitabstände TINT ist kleiner als 0,2 und bevorzugter Weise liegt zwischen 10–1 und 10–5.

Das Empfangsgerät 2 hat, wenn das Merkmal eines niedrigen Verbrauchs nicht erforderlich ist, nur das Bedürfnis, genügend schnell zu sein, um die empfangenen Impulse abzutrennen.

In den Fällen, wo hingegen es notwendig ist, dass der Verbrauch herabgesetzt ist, muss außer der oben genannten Abtrennungsfähigkeit derart vorgegangen werden, dass die Schaltungen normalerweise nicht gespeist und/oder nicht befähigt sind, und dass sie nur in kurzen Zeitperioden aktiviert werden, wo der zu empfangende Impuls 3 fallen könnte.

Diese Betriebsweise ist nur möglich, wenn die übertragenen Daten mit einem Korrelationsalgorithmus derart verschlüsselt sind, wodurch es möglich ist, die zeitliche Position bezüglich eines jeden übertragenen Impulses 3 vorherzusehen.

Dies kann beispielsweise erhalten werden, wenn jeder übertragene Impuls 3 außer den zu sendenden Wert auch die Information über die zeitliche Position bezüglich des nachfolgenden Impulses enthält. Dieser Korrelationsimpuls müsste den Empfänger 2 in die Lage bringen, sich nur kurz vor der Ankunft des nachfolgenden Impulses aktivieren zu können und sich gleich nachfolgend deaktivieren zu können. Insbesondere muss. gemäß dem oben angegebenen Beispiel die Information der Position muss gegenüber den zu sendenden Wert derart überwiegen, dass die Kasuistik von möglichen, vom nachfolgenden Impuls annehmbaren Positionen verengt wird und so die Aktivierungszeit der Schaltungen des Senders 2 herabgesetzt wird.

Das Aktivitätsfenster des Empfängers 2 muss jedenfalls genügend bereit sein, um den Impuls in einer beliebigen der möglichen, von ihm annehmbaren Positionen abzufangen.

Es können verschiedene Typologien von Fängern je nach den Anwendungen und der verlangten Sensibilität benutzt werden. Es muss jedoch in Betracht gezogen werden, dass zur Erreichung des Merkmals eines niedrigen Verbrauchs man vollständig oder teilweise die verschiedenen Teile der Empfängerschaltung während den Pausen zwischen einem Impuls und einem anderen entfähigen können, ohne dass dies den einwandsfreien Betrieb beeinträchtigt.

Mit anderen Worten ist es notwendig, dass die Empfangsschaltungen auf Befehl befähigt werden können und dass die Aktivierungszeit, die für die genannten Schaltungen notwendig ist, um die volle Funktionsfähigkeit zu erhalten, äußerst niedrig ist, bevorzugter Weise in der Größenordnung von einigen Mikrosekunden.

Wie für den Sender 1, können diese Merkmale schwierig mit Empfängern nach der Superart mit lokalem Oszillator zu PLL zu erhalten; man kann hingegen auch in diesem Fall einen SAW-Resonator verwenden.

Weitere mögliche Konfigurationen, auch wenn weniger leistungsfähig, sind: Empfänger mit direkter Verstärkung, verwendbar in einigen Anwendungen, wo eine niedrige Sensibilität ausreicht (Verbindungen mit kleinem Radius); Empfänger nach der superregenerativen Art, verwendbar nur in jenen Fällen, wo eine niedrige Geschwindigkeit im Datenfluss annehmbar ist, gegeben durch die Aktivierungslangsamkeit. In diesem Fall ist sowohl die Dauer der Impulse als auch der Abstand zwischen ihnen proportional zu verlängern.

6 und 7 beziehen sich auf ein Empfangsgerät 2 mit einer bevorzugten Konfiguration, d.h. super mit einfacher Umwandlung, mit lokalem Oszillator mit SAW-Resonator.

6 stellt das Blockschema des Empfängers 2 dar.

Das Empfangsgerät 2 wird durch eine Kontroll- und Zeitschalteinheit 210 verwaltet, bevorzugter Weise auf einem Mikrokontroller basiert.

Die Empfangs- und Erfassungsschaltung umfass überdies: einen Eingangsfilter 211, der die Durchgangsbandbreite des in der Antenne 224 empfangenen Signals; einen Eingangverstärker 230, der das empfangene Signal verstärkt; einen Umwandlungsmixer 214, der unter Mischung des am Ausgang des Eingangsverstärkers anwesende Signals mit ihnen mischt, das vom lokalen Oszillator 212 stammt, ein Überlagerungssignal zur Zwischenfrequenz (I.F.) erzeugt, das am Zwischenfrequenzfilter 216 anzuwenden ist; einen Zwischenfrequenzverstärker 217; eine Signalfassungsschaltung I.F. 218 an deren Ausgang sich das demodulierte Signal 225 befindet, eine Fassungsschaltung des demodulierten Impulses 219, das imstande ist, im logischen Zustand die analogischen Spannung des demodulierten Signals umzuwandeln.

Die Kontroll- und Zeitschalteinheit 210 erzeugt mittels des oben genannten Korrelationsalgorithmus die digitalen Befähigungssignale des Oszillators 215, die Aktivierungssignale 220 der anderen Funkfrequenzstadien 213, 214, 217 und die Befähigungssignale 221 der Impulserfassungsschaltung 219.

Das typische Zeitschaltdiagramm der oben genannten Signale ist in 7 gezeigt. Die Grafik 226 stellt die Hüllkurve des Ausgangssignals des lokalen Oszillators dar.

Die vorliegende Erfindung löst die vorgeschlagenen Aufgaben und erzielt wichtige Vorteile.

Vor allem erlaubt das Mitteilungsverfahren, Gegenstand der vorliegenden Erfindung, von 10 bis über 1000 Mal den Energieverbrauch der Funkfrequenzschaltungen der Funksende- und/oder Empfangsgeräte gegenüber den bei den herkömmlichen Techniken verwendeten Schaltungen zu verringern.

Anwendungsbeispiele, bei denen die Verwendung von Speisequellen mit niedriger Energie besonders geeignet ist, sind: Übertragung von Umgebungsfühler oder anderer Art erfassten Daten; Steuergeräte, die auf dem Gebiet der Automation der häuslichen Umgebung zu verwenden sind; Übertragung oder Empfang von Daten seitens von Geräten, die an beweglichen und/oder tragbaren Organen angeordnet sind; aktive Transponder. Die Verwendung von Geräten niedrigen Verbrauchs erlaubt zahlreiche Vorteile zu erhalten, unter denen: Verwendung von Batterien niedriger Kapazität und Messungen; Verringerung der Wartungseingriffe, dank der Erhöhung der Laufzeit der Batterien; Speisemöglichkeit von Quellen alternativer Energie, wie Licht-, Wärme- oder mechanische Energie, durch Verwendung durch geeigneten Wandlern; Möglichkeit einer Verringerung der Abmessungen und des Gewichtes der Geräte; Speisemöglichkeiten, wo ein Ladungssystem verwendbar ist, über elektrolytische, elektrochemische oder andersartige Kondensatoren.

Überdies ist das Mitteilungsverfahren, Gegenstand der vorliegenden Erfindung, imstande den Einfluss des Doppeleffektes und der vielfachen Reflektionen beim Empfang erheblich zu verringern, obwohl die oben genannten Merkmale eines niedrigen Verbrauchs beibehalten werden. Diese Merkmale machen das Verfahren, Gegenstand der Erfindung, besonders geeignet, für den Austausch von Daten zwischen bewegten Geräten und unter Bedingungen starker durch sich in Bewegung befindlichen Gegenständen erzeugten Reflektionen. Beispiele von durch den Doppler-Effekt und von der Erscheinung der vielfachen Reflektionen beeinflussten Mitteilungen sind: die Mitteilung von Fühlern und/oder Steuergeräten oder in Richtung von Aktoren, die sich in Bewegung befindlichen mechanischen Organe, wie Fahrzeugräder, Luftschrauben und Turbinen, Spindeln von Werkzeugmaschinen usw. angeordnet sind; die Mitteilung zwischen Funkgeräten, zwischen denen sich in Bewegung befindlichen Teile sich zwischenschalten oder überschneiden können, wie Entlüfterflügel, passierende Kraftfahrzeuge usw. Das Verfahren ist auch imstande, die Bandbesetzung auf die gewünschte Breite zu begrenzen, indem daher die Verwendung von Frequenzbereiche erlaubt wird, die verschieden von jenen für die UWB verschieden sind, auch wenn es ermöglicht wird, die gesamte zur Verfügung stehende Brandbreite zu verwenden, vereinbar mit den in Kraft stehenden Vorschriften für die verschiedenen, benutzbaren Frequenzbereiche.

Ein solches Verfahren erlaubt schließlich die zeitliche Besetzung des Funkkanals zu verlängern und außer den Vorteil der Verbrauchsverringerung zu erzielen, weist es weitere Nutzen auf: Möglichkeit auf einen und denselben Funkkanal nähere Mitteilungen koexistieren zu lassen, die das erfindungsgemäße Sendesystem verwenden, das über die Verwendung von Antikollisionsalgorithmen erhalten werden kann; niedrige Überschneidung in Richtung von Sendesystemen herkömmlicher Art, die auf einem und demselben Funkkanal wirken; hohe Verständlichkeit des erhaltenen Signals, auch in Anwesenheit der Funkkanalbesetzung seitens einer Sendung herkömmlicher Art, wegen der hohen Asymmetrie der Wellenform, die das erfindungsgemäße System kennzeichnen.


Anspruch[de]
Verfahren zur Mitteilung von Informationen, umfassend die folgenden Schritte:

– Erzeugen einer Vielzahl von Leistungsimpulsen (3), deren Zeitabstand durch die zu übertragenden Informationen moduliert wird, wobei der Schritt des Erzeugens der Leistungsimpulse (3) die folgenden Unterschritte umfasst:

• Erzeugen einer Vielzahl von Trägersignalen (4), die durch entsprechende Zeitabstandsintervalle (Tint) gegenseitig beabstandet sind, wobei der Schritt des Erzeugens einer Vielzahl von Trägersignalen (4) den Unterschritt umfasst, in Reihenfolge eine Vielzahl von Befähigungssignalen (7) einem Oszillator zum Auslösen des Erzeugens der Vielzahl von Trägersignalen (4) zu senden;

• Erzeugen einer Vielzahl von Modulierimpulsen (5), die durch entsprechende Zeitabstandsintervalle (Tint) gegenseitig beabstandet sind;

• Modulieren der Trägersignale (4) über die Modulierimpulse (5) zum Erzeugen von zu sendenden Leistungsimpulsen (3); und

– Senden der Leistungsimpulse (3) einem Empfänger (2) über Funkwellen;

dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Modulieren der Trägersignale (4) umfasst:

– einen Unterschritt zum Senden der Vielzahl von Modulierimpulsen (5) im Oszillator (102), um den Oszillator (102) zu modulieren und am Ausgang des Oszillators (102) eine Vielzahl von teilweise modulierten Impulsen (9) zu erhalten;

– einen Unterschritt zum Senden der Vielzahl von teilweise modulierten Impulsen (9) einem Verstärker (104); und

– einen Unterschritt zum Senden der Vielzahl von Modulierimpulsen (5) im Verstärker (104), um den Verstärker (104) zu modulieren und am Ausgang des Verstärkers (104) die zu sendenden Leistungsimpulse zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt zum Modulieren des Verstärkers (104) durchgeführt wird, indem unmittelbar die Speisung und/oder die Polarisierung des aktiven Bestandteils des Verstärkers unmittelbar moduliert wird. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt zum Erzeugen einer Vielzahl von Modulierimpulsen (5), für jeden Modulierimpuls (5), den Unterschritt zum Erzeugen einer ansteigenden Front (5a) und einer absteigenden Front (5b) umfasst, die eine Hüllkurve asymmetrischer Glockenform festlegen. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die absteigende Front (5b) steiler ist als die ansteigende Front (5a). Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei dem jeder Modulierimpuls (5) eine vorgegebene Breite (1) zwischen 0,1 und 300 &mgr;s aufweist. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei dem jeder Modulierimpuls (5) eine vorgegebene Breite (T1) aufweist und bei dem das Verhältnis zwischen der vorgegebenen Breite (T1) und dem Mittelwert der Zeitabstandsintervalle (Tint) kleiner als 0,2 und bevorzugter Weise zwischen 10–1 und 10–5 ist. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem jeder Leistungsimpuls (3) eine ansteigende Front (3a) und eine absteigende Front (3b) umfasst, die eine Hüllkurve asymmetrischer Glockenform festlegen. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die absteigende Front (3b) des Leistungsimpulses (3) steiler ist als die ansteigende Front (3a). Verfahren nach Anspruch 1, bei dem jeder Leistungsimpuls (3) eine vorgegebene Breite (1) zwischen 0,1 und 300 &mgr;s umfasst. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem jeder Leistungsimpuls (3) eine vorgegebene Breite (Ton) aufweist und bei dem das Verhältnis zwischen der vorgegebenen Breite (Ton) und dem Mittelwert der Zeitabstandsintervalle (Tint) kleiner als 0, 2 und bevorzugter Weise zwischen 10–1 und 10–5 ist. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend überdies den Schritt, die Informationen mit einem Korrelationsalgorithmus zu verschlüsseln, der es erlaubt in Empfangsfase die von jedem gesandten Leistungsimpuls (3) eingenommene Stellung vorauszusehen.






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