Verfahren zur Zuordnung von Übertragungssignalen zu Übertragungskanälen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zuordnung von Übertragungssignalen zu Übertragungskanälen eines Funkübertragungssystems, bei dem sich die Übertragungsbandbreiten der Übertragungskanäle überlappen können.

In einer Vielzahl von Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, wird heute eine Vielzahl von Funktionen über mobile, von Benutzern mitgeführte Funksender ausgelöst oder gesteuert. Ein solcher Funksender kann dabei auch ein Empfangsteil für Funksignale aufweisen, so dass eine Funkkommunikation mit einem im oder am Fahrzeug angebrachten Sende-/Empfänger für Funksignale auch bidirektional erfolgen kann. Bei der Funkkommunikation zwischen einem Funksender, der zum Beispiel ein mobiler Identifikationsgeber zur Steuerung von Funktionen ei- nes Fahrzeugs sein kann, und einem entsprechenden im oder an einem Fahrzeug angeordneten Empfänger sind hohe Reichweiten erwünscht. Dies gilt insbesondere für Komfortfunktionen, wie zum Beispiel die Aktivierung einer Standheizung aus größerer Distanz. Darüber hinaus können auch Alarmfunktionen vorgese- hen sein, bei denen zum Beispiel ein Fahrzeugstatus selbständig und zyklisch überprüft und dem mobilen Identifikationsgeber (Fahrzeugschlüssel) übermittelt wird. Dabei sollte auch die Berechtigung des jeweiligen Identifikationsgebers verifiziert werden.

Nachteilig wirkt sich dabei aus, dass auf Grund der hohen Sende- und Empfangsreichweite eines solchen Systems zu erwarten ist, dass ein System Signale von anderen Systemen mit beispielsweise gleicher Funktionsweise und/oder ähnlichen Ka- nalparametern der Funkübertragung empfängt. Dies kann zu unerwünschter Beeinflussung bzw. Störung der jeweiligen Funkübertragung führen. Darüber hinaus kann bei einer hohen Fahrzeugdichte, wie zum Beispiel in Stadtgebieten, der Fall ein- treten, dass ein Funkempfänger in einem Fahrzeug fortlaufend Signale empfängt, die trotz fehlender Berechtigung auf Zugehörigkeit und Berechtigung für das entsprechende Fahrzeug ü- berprüft werden müssen. Dadurch wird zum Beispiel der Stromverbrauch eines solchen Funkempfängers unerwünscht bis um ei- nen Faktor 10 erhöht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Zuordnung von Übertragungssignalen zu Übertragungskanälen eines Funkübertragungssystems und zu deren Verifizierung an- zugeben, bei dem die genannten Nachteile vermieden werden.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1. Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch ein Verfahren zum Zuordnen eines Übertragungssignals zu einem eine Übertragungsbandbreite und eine nominelle Mittenfrequenz aufweisenden Übertragungskanal, der zwischen einem Funksender und ei- nem Funkempfänger besteht, wobei folgende Schritte vorgesehen sind: Aussenden des Übertragungssignals beim Funksender mit einer tatsächlichen Sendefrequenz; Empfangen des Übertragungssignals in dem Funkempfänger; Bestimmen der Frequenz des Übertragungssignals im Funkempfänger; und Entscheiden der Zu- Ordnung des Übertragungssignals zu dem einen Übertragungskanal, wenn die vom Funkempfänger bestimmte Frequenz in einem vorgegebenen Frequenzbereich liegt. Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren der Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Es zeigt:

Figur 1 in einem Diagramm beispielhaft die Frequenztoleranzen der Sende- und Empfangscharakteristik eines Funkkanals; Figur 2a in einem Diagramm den Schutzabstand (guard band) eines Funkkanals;

Figur 2b in einem Diagramm die Definition von Nachbarkanal, Nachbarkanalunterdrückung, Gleichkanal so- wie die benötigte Selektionskurve eines Funkkanals nach dem Stand der Technik;

Figur 3 in einem Diagramm den minimal möglichen Kanalabstand gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren;

Figur 4 in einem Diagramm die Veränderung der Stör- und

Blockierwahrscheinlichkeit bei Anwendung des Verfahrens zur Kanalüberlappung; Figur 5a in einem Diagramm eine Wake-Up"-Präambel (WUP)

(WUP) nach dem Stand der Technik;

Figur 5b in einem Diagramm eine Wake-Up"-Präambel (WUP)

(WUP) das eine kodierte Information aufweist;

Figur 6 in einem Diagramm ein Beispiel für Funkkommunikation, bei der für Hin- bzw. Rückstrecke der Funkkommunikation unterschiedliche Kanäle verwendet werden; Figur 7 in einem Diagramm Beispiele zur Anordnung gepaarter Funkkanäle zur redundanten Signalübertragung; und

Figur 8 in einem Diagramm den minimal möglichen Kanalabstand gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren für benachbarte Kanäle mit unterschiedlichen Frequenztoleranzen .

Bei der Funkkommunikation zwischen einem mobilen Identifikationsgeber zur Steuerung von Funktionen eines Fahrzeugs und einem entsprechenden im oder an einem Fahrzeug angeordneten Empfänger sind wie bereits angesprochen hohe Reichweiten er- wünscht, wobei auch Alarmfunktionen mit beinhaltet sind, bei denen ein Fahrzeugstatus überprüft und dem mobilen Identifikationsgeber (Fahrzeugschlüssel) übermittelt wird. Dabei muss in jedem Fall auch die Berechtigung des jeweiligen Identifikationsgebers für den Funkempfänger und damit das entspre- chende Fahrzeug verifiziert werden.

Auf Grund der erforderlichen hohen Sende- und Empfangsreichweite der Funkkommunikation ist zu erwarten, dass ein System auch Signale von anderen Systemen empfängt, die gleiche oder ähnliche Funktionalitäten und damit gleiche oder ähnliche Kanalparameter für die Funkkommunikation aufweisen. Dies kann zu unerwünschten Beeinflussungen bzw. Störungen der Funkkommunikation führen. Ein erstes Beispiel dafür sind Störungen eines Empfängers durch die Signale anderer Systeme. Eine Stö- rung kann dabei so stark sein, dass die erwünschte Kommunikation zwischen einem bestimmten Funksender und einem bestimmten Funkempfänger fehlschlägt. Ein Beispiel für eine unerwünschte Störung eines Funkkanals durch Signale eines anderen, benachbarten Systems, das sich in der Reichweite des Empfängers befindet, ist eine tatsächliche Blockierung durch die Signale des benachbarten Systems. Dabei werden die Signale des Nachbarsystems empfangen und zunächst als gültig akzeptiert (weil beispielsweise die Sendefrequenz zum verwendeten Funkkanal passt) und verarbeitet. Dabei wird erst bei der Verarbeitung des Übertragungssignals (zum Beispiel bei der Verifizierung einer eindeutigen Kennung im Übertragungssignal) festgestellt, dass dieses Signal für den entsprechenden Empfänger nicht gültig ist.

Dies führt zu einer erhöhten Auslastung eines fahrzeugseiti- gen Empfängers und damit beispielsweise auch zu einem uner- wünscht erhöhten Strombedarf. Zusätzlich dazu besteht durch diese Blockierung das erhöhte Risiko, dass ein Funktelegramm des eigentlich zugeordneten Systems verpasst oder verkannt wird. Die bei derartigen Systemen nach dem Stand der Technik angewandte Telegrammstruktur sieht dabei ein Signal mit zwei Teilbereichen vor. Vor dem eigentlichen, die Information tragenden Datenpaket (Frame) eines Funktelegramms wird eine so genannte "Wake-Up"-Präambel (WUP) gesendet. Der fahrzeugsei- tige Empfänger befindet sich bei einem nicht betriebenen, zum Beispiel geparkten Fahrzeug im so genannten Ruhezustand oder "Polling-Modus" , bei dem er zyklisch aktiviert wird und empfangene Signale auf "Wake-Up"-Kriterien wie zum Beispiel Empfangsfeld-Stärke, Modulationsparameter oder einfache Bit- Muster prüft. Verschiedene Systeme verwenden dabei im Allgemeinen gleiche oder ähnliche WUP - Strukturen. Daher muss ein Empfänger auch bei Signalen eines benachbarten Systems zunächst von einem gültigen Signal ausgehen und kann nicht sofort in den Ruhezustand zurückkehren. Erst durch die Prüfung (Verifizierung) einer eindeutigen Kennung wird die tatsächliche Systemzugehörigkeit und Berechtigung eines Übertragungssignals bzw. des aussendenden Funksenders festgestellt. Diese eindeutige Kennung ist jedoch nach dem Stand der Technik im Datenpaket des Signals angeordnet, also zeitlich nach der WUP.

Durch eine Betrachtung typischer Übertragungszeiten von Funktelegrammen wird das Ausmaß von sich zusätzlich ergebenden aktiven Betriebszuständen eines Empfängers deutlich. Eine WUP weist üblicherweise eine Länge von etwa 150ms auf, der Frame (das Datenpaket) üblicherweise eine Länge von etwa 100 ms. Dies hat zur Folge, dass der Empfänger bis zu 250 ms auf Empfang bleiben muss, bis erkannt werden kann, dass das Signal nicht zum eigenen System gehört. Die Existenz einer großen Anzahl von räumlich benachbarten Systemen führt dementsprechend zu einer Erhöhung der Aktivität des Empfängers und damit zu einem erhöhten Strombedarf.

Des Weiteren besteht wie gesagt ein erhöhtes Risiko, dass der Empfänger Telegramme des eigenen Systems verpasst, weil während des Empfangs (der Prüfung) des Signals eines Nachbarsystems nicht auf Signale des eigenen Systems reagiert werden kann. Die nachfolgende Beispielrechnung für ein deutsches Stadtgebiet veranschaulicht die genannte Problemstellung. Bei einer Einwohnerzahl von 82,244 Mio. beträgt die Anzahl registrierter Fahrzeuge in Deutschland 48,1 Mio. (Stand 2007). Damit ergibt sich ein statistischer Fahrzeugbestand von 0,58 Fahrzeugen je Einwohner. In einer Stadt wie München mit 1,294 Mio. Einwohnern führt dies zu 647.000 Fahrzeugen im Stadtge- biet. Unter der Annahme, dass 10% der Fahrzeuge mit Funkkommunikationssystemen wie den oben beschriebenen ausgestattet und aktiv sind, ergeben sich also 64.700 solcher Systeme im Stadtgebiet München. Bei einer Größe des Stadtgebiets von 310 km ² führt dies statistisch zu 209 Funkkommunikationssystemen j e km ² .

Legt man nunmehr eine Dichte von 200 Systemen je km ² und eine System-Reichweite von im Mittel 1 km zugrunde, dann können sich 628 solcher Systeme gegenseitig beeinflussen. Daraus resultiert bei üblichen Benutzerprofilen bzw. für bestimmte Szenarien (Parkhaus) eine Anzahl von mehreren hundert oder gar tausend gesendeter bzw. empfangener WUPs je Stunde. Bei 100 WUPs/h ist eine Zunahme des Stromverbrauchs eines Empfängers von etwa 10% zu erwarten. Bei 500 WUPs je Stunde beträgt diese Zunahme des Stromverbrauchs etwa 40%, und bei 1000 WUPs je Stunde ist eine Zunahme des Stromverbrauchs von etwa 80% zu erwarten. Bei etwa 10000 WUPs je Stunde empfängt ein Emp- fänger zu jeder Zeit das Signal eines anderen Systems. Ein Polling-Betrieb ist somit nicht mehr möglich und der Stromverbrauch ist etwa um den Faktor 10 erhöht. Darüber hinaus sind Störungen der Kommunikation sehr wahrscheinlich. Bisherige Lösungsansätze für dieses Problem umfassen zum Beispiel folgende Maßnahmen:

• Zuordnen unterschiedlicher Kanäle (Frequenz-Diversity) für verschiedene Fahrzeuge oder Fahrzeug-Gruppen. Nachteil da- bei ist, dass eine gute Kanal-Selektion erforderlich ist, wodurch die Anzahl von Kanälen begrenzt ist.

• Wiederholen des Funktelegramms - zyklisch oder nur im Fehlerfall. Nachteilig sind ein höherer Stromverbrauch im beispielsweise mobilen Funksender und damit eine geringere Lebensdauer der Energieversorgung (z.B. Batterie) . Zudem ist es nachteilig, dass zwar die Systemleistung hinsichtlich Störungen verbessert, jedoch die Situation bezüglich der Empfänger-Blockierung verschlechtert wird. • Reduzieren der Empfänger-Bandbreite und folglich der Kanalbandbreite. Nachteil ist es, dass für gewisse Funktionen höhere Datenraten vorteilhaft (z.B. PASE, Optimierung des Ruhestromes, Reaktionszeit) sind und daher eine aus- reichende Reduzierung der Empfänger-Bandbreite nicht für alle Anwendungsfälle möglich ist.

Sowohl ein Sender wie auch ein Empfänger in einen Funkübertragungssystem, die einen Kanal mit einer nominellen Frequenz aufspannen, weisen eine Toleranz hinsichtlich der tatsächlichen Sende- bzw. Empfangsfrequenz auf. Dies ist zur Begriffsdefinition in Fig. 1 beispielhaft dargestellt. Figur 1 zeigt einen Sender 1 und einen Empfänger 2 sowie die jeweils durch den Sender 1 und den Empfänger 2 belegte Bandbreite 3, die symmetrisch um die nominelle Frequenz des Kanals angeordnet ist. Ein üblicher Sender wie der Sender 1 weist hinsichtlich seiner tatsächlichen Frequenz bestimmte, zum Beispiel fertigungsbedingte oder temperaturabhängige Frequenztoleranzen 4 in negativer bzw. positiver Richtung auf, die zusammen den gesamten Toleranzbereich definieren. Gleiches gilt für den Empfänger 2, der Frequenztoleranzen 5 aufweist.

Im vorliegenden Beispiel sind diese Toleranzen 4 und 5 als symmetrisch, also mit gleichen Abweichungen der Frequenz in positiver wie auch negativer Richtung angenommen. Bei einer belegten Bandbreite 3 von beispielsweise 20 kHz können diese positiven und negativen Frequenztoleranzen 4, 5 zum Beispiel 5 kHz in positiver und negativer Richtung betragen, für den Sender und den Empfänger aber auch jeweils unterschiedlich groß sein. Daraus lassen sich zwei Extremfälle für die maximalen Abweichungen von der nominellen Frequenz ableiten, um die herum jeweils die belegte Bandbreite 3 angeordnet ist. Dies führt schließlich zur gesamten Bandbreite 6 des Senders 1 unter Berücksichtigung der obigen Toleranzen. Analog gilt dies für die Bandbreite 7 des Empfängers 2, wie in Fig. 1 e- benfalls dargestellt. Da sich die positiven und negativen Sender- und Empfängertoleranzen 4, 5 in den Extremfällen aufaddieren, errechnet sich daher die mindestens notwendige Ü- bertragungsbandbreite des Empfängers 2 zu

2 - F _TS + 2 - F _TE +B _B wobei F _τs für die Frequenztoleranz 4 des Senders 1, F _TE2 für die Frequenztoleranz 5 des Empfängers 2 und BB für die belegte Bandbreite 3 steht.

Fig. 2a veranschaulicht den Zusammenhang zwischen den zu berücksichtigenden Frequenztoleranzen 4, 5 und der nach dem Stand der Technik zusätzlich zu berücksichtigenden Marge 8, die erforderlich ist, da das Empfangsfilter eine endliche Steilheit aufweist (in Fig. 2a als gestrichelte Linie gezeigt) . Zur Bestimmung der Größe der Empfängerbandbreite 14 werden üblicherweise die 3-dB-Eckfrequenzen des Empfangsfil- ters herangezogen, das üblicherweise als Bandpassfilter ausgebildet ist. Die Summe aus Sendertoleranz 4, Empfängertoleranz 5 sowie der Marge 8 hinsichtlich der Frequenz wird nach dem Stand der Technik in der Kanaldefinition im Allgemeinen als so genannter Schutzabstand 9 berücksichtigt. Die gesamte Kanalbandbreite 10 ist daher gleich der Summe aus belegter Bandbreite 3 und doppeltem Schutzabstand 9.

Fig. 2b zeigt eine bekannte Anordnung benachbarter Übertragungskanäle n-1, n und n+1 mit jeweils einer Kanalbandbreite, die der Summe aus belegter Bandbreite 3 und doppeltem Schutzabstand 9 entspricht. Der Verlauf des Empfangsfilters des Kanals n ist als gestrichelte Linie dargestellt, wobei eine Nachbarkanalunterdrückung 11 in Bezug auf den Kanal n+1 besteht . Um eine schnelle und sichere Zuordnung bzw. Unterscheidung (zugehöriges Signal, nicht zugehöriges Signal) bereits bei Beginn des Empfangs eines Funktelegramms zu ermöglichen, wer- den nunmehr erfindungsgemäß die Frequenztoleranzen von Sender und Empfänger berücksichtigt. Die jeweilige tatsächliche Trägerfrequenz des empfangenen Übertragungssignals wird im Empfänger während des WUP-Empfangs gemessen. Die Messung kann beispielsweise mit Hilfe eines AFC-Verfahrens (AFC = automa- tische Frequenz- Korrektur, automatic frequency control) oder durch eine FFT-Demodulation (FFT = Fast Fourier Transformation) durchgeführt werden. Unter Verwendung des zuvor definierten (zulässigen) Frequenzfehlers wird entschieden, ob das empfangene Signal (Funktelegramm) von einem zugehörigen Sen- der herrühren kann oder nicht.

Dabei muss eine Möglichkeit einer gleichzeitigen, störungsfreien Signalübertragung in benachbarten Kanälen nicht gegeben sein. Das heißt, dass auch Kanalabstände verwendet werden können, welche eine Frequenzüberlagerung nicht nur direkt benachbarter Kanäle, sondern auch weiterer indirekt benachbarter, zu den direkt benachbarten Kanälen benachbarter Kanäle zur Folge haben. Figur 3 zeigt die Herleitung des minimal möglichen Kanalabstandes 13 bei einem erfindungsgemäßen Verfahren für eine gleichzeitige Signalübertragung in benachbarten, gleiche Bandbreiten und Toleranzen aufweisenden Kanälen, die eine eindeutige Kanalzuordnung ermöglicht. Dazu wird der schlech- teste Fall angenommen, in dem das Übertragungssignal und die Mittenfrequenz die maximalen Frequenzabweichungen (Toleranzen) in unterschiedlichen Richtungen aufweisen. In einem solchen Fall addieren sich die die maximale Frequenztoleranz 4 eines Senders und die maximale Frequenztoleranz 5 eines Empfängers des Kanals n zu dem maximalen Frequenzfehler 12.

Weiterhin wird berücksichtigt, dass ein benachbarter Kanal n+1 in Bezug auf die Zuordnung eines Übertragungssignals zu einem der Kanäle n bzw. n+1 ebenfalls den schlechtesten Fall aufweist. Dies bedeutet, dass die Mittenfrequenz des benachbarten Kanals n+1 um den maximal möglichen Wert der Frequenztoleranz 5 in Richtung des Kanals n verschoben ist. Im vor- liegenden Beispiel wird davon ausgegangen, dass benachbarte

Kanäle eines Funksystems gleiche Bandbreiten und gleiche symmetrische Frequenztoleranzen aufweisen, wie es zum Beispiel in einem Funksystem zur Steuerung von Funktionen eines Fahrzeugs der Fall ist.

Auf dieser Basis lässt sich der minimal mögliche Kanalabstand 13 (= KA) bestimmen, der notwendig ist, um die Frequenz eines empfangenen Übertragungssignals (Funktelegramm) sicher dem zugehörigen Kanal zuzuordnen. Dieser minimal mögliche Kanal- abstand 13 muss dabei folgende Bedingung erfüllen:

KA > 2 - F _TS +2 - F _TE

Der notwendige Kanalabstand nach dem Stand der Technik er- rechnet sich gemäß Fig. 2 demgegenüber zu:

KA = B _B + 2 -S ₀ = B _B + 2 ^• F _τs + 2 ^• F _TE + 2 -M, wobei M eine Marge 8 und SD der Schutzabstand 9 ist

Der notwendige Kanalabstand verringert sich daher erfindungsgemäß um den Wert aus B _B + 2 -M. Auf diese Weise ermöglicht das Auswahlkriterium "Frequenzfehler" bzw. „Frequenztoleranz" eine sichere Unterscheidung der Kanäle, zu denen ein Übertra- gungssignal zugehörig ist. Die Kanäle können unter diesen Bedingungen auf der Frequenzachse enger zueinander angeordnet werden. Bezogen auf die Definition des Kanalabstands nach dem Stand der Technik sind damit auch Überlappungen benachbarter Kanäle möglich. Die in einem vorgegebenen Frequenzband mögliche Kanalanzahl wird somit erhöht.

Dies wird nachfolgend anhand eines vergleichenden Rechenbeispiels verdeutlicht. Dabei wird von einem verfügbaren Fre- quenzband der Breite 300 kHz ausgegangen. Die belegte Bandbreite der Funkkanäle beträgt sowohl beim Stand der Technik als auch beim erfindungsgemäßes Verfahren 20 kHz - die Frequenztoleranzen der Sender und der Empfänger werden zu +/- 5 kHz angenommen.

Ausgehend von diesen Werten errechnet sich der minimale

Schutzabstand für nach dem Stand der Technik (Frequency Di- versity) in einem Frequenzband benachbart angeordnete Übertragungskanäle zu

S _Dmin = 0,125-BB + 1,25-F _TS + 1,25-F _TE = 2,5 kHz + 6,25 kHz + 6,25 kHz = 15 kHz.

Die Empfängerbandbreite 14 (siehe Fig. 2a) errechnet sich zu

B _B + 2-F _T s + 2-F _T E = 20 kHz + 2-10 kHz = 40 kHz.

Die Kanalbandbreite 10 (siehe Fig. 2a) errechnet sich zu KA _min = B _B + 2 -SD = 20 kHz + 2-15 kHz = 50 kHz.

Daraus ergibt sich ein minimaler Kanalabstand KA _min von 50 kHz und eine Anzahl von 6 Kanälen im vorgegebenen Frequenzband von 300 kHz. Für das erfindungsgemäße Verfahren errechnet sich die Empfängerbandbreite 14 ebenfalls zu: B _B + 2-F _T s + 2-F _T E = 20 kHz + 2-10 kHz = 40 kHz.

Der minimale Kanalabstand errechnet sich jedoch zu

2-F _TS + 2-F _T E = 2-5 kHz + 2-5 kHz = 20 kHz.

Dies bedeutet, dass sich in der Frequenz benachbarte Kanäle hinsichtlich ihrer Empfängerbandbreite 14 um bis zu 20 kHz überlappen können (siehe zum Beispiel Fig. 7b und Fig. 7c) und dabei gemäß dem vorgestellten Verfahren immer noch eine sichere Zuordnung von Übertragungssignalen zu Übertragungskanälen erzielt werden kann. Daher können im verfügbaren Frequenzband der Breite 300 kHz nunmehr insgesamt maximal N _κ = 14 benachbarte Kanäle angeordnet werden, wobei F _VB für das verfügbares Frequenzband steht:

N _κ = (F _VB i - B _B + 2 ^• F _τs + 2 ^• F _TE ) / KA _min - 1 = (300 kHz - 20 kHz + 2-10 kHz) / 20 kHz - 1 = 14.

Bei dem vorgestellten Verfahren ist zudem weiterhin vorteil- haft, dass die Frequenzbestimmung des Übertragungssignals und die Zuordnung zu einem Übertragungskanal bereits während des Empfangs der Wake-Up Präambel des Funktelegramms durchgeführt werden kann. Das Funktelegramm (Datenpaket) weist dabei in einem ersten Teil die Wake-Up-Präambel (WUP) und in einem zweiten Teil eine eindeutige Identifikationskennung auf. Der Funkempfänger befindet sich üblicherweise in einem stromsparenden Ruhezustand und wird zyklisch aktiviert, um etwaige Signale zu empfangen. Dabei kehrt der Empfänger des Funktelegramms beim vorgestellten Verfahren nach Empfang der Wake-Up-Präambel und Bestimmung der Frequenz des Übertragungssignals nur dann nicht in einen stromsparenden Ruhezustand zurück und verifiziert nach- folgend die Identifikationskennung im zweiten Tei des Datenpakets, wenn die aktuelle Frequenz des Übertragungssignals ein dem Kanal des Funkempfängers zugehöriges Übertragungssignal anzeigt. Auf diese Weise wird erreicht, dass der aktive Betrieb des Empfängers je empfangenem und nicht diesem zuge- hörigem Funktelegramm reduziert wird, so dass eine entsprechende Stromersparnis beim Betrieb des Empfängers erzielt werden kann.

Nachfolgend wird die Veränderung der Stör- und Blockierwahr- scheinlichkeit bei Anwendung des Verfahrens zur Kanalüberlap- pung betrachtet. Mit A ^J f ^cs ist der Abstand der Mittenfrequenzen zweier benachbarter Kanäle im konventionellen Kanalraster

_Af co

nach dem Stand der Technik bezeichnet, und mit ^J der Abstand im erfindungsgemäßen Kanalraster unter Verwendung der Kanalüberlappung. Die Empfängerbandbreite ist gleich Δ/es ist die gesamte zur Verfügung stehende Ubertragungsband-

_N cs _N co breite, die auch mehrere Kanäle umfassen kann. ^Kanal und ^Kanal sind die Anzahl der Teilnehmer (Übertragungssysteme) pro Kanal beim konventionellen Kanalraster bzw. beim Kanalraster mit Kanalüberlappung. Die Veränderung der Blockier- oder

Störwahrscheinlichkeit beim konventionellen Kanalraster (CS) bzw. beim Kanalraster mit Kanalüberlappung (CO) kann in folgenden Ausdrücken zusammengefasst werden: und

Fig. 4 zeigt die Verläufe für die Verhältnisse von: pco

rBlock

pcs

rBlock

und p co

rStor

in Abhängigkeit von der Anzahl der Nutzer je Kanal im konven- tionellen Kanalraster (CS) . Gemäß dem weiter oben dargestellten Beispiel mit 6 Kanälen im konventionellen Kanalraster (CS) und mit 14 Kanälen im Kanalraster mit Kanalüberlappung (CO) ist zu ersehen, dass für viele Teilnehmer pro konventionellem Kanal die Blockierwahrscheinlichkeit etwa entsprechend dem Verhältnis CO

Δ/

CS

Δ/ deutlich verringert werden kann, während sich die Störwahrscheinlichkeit nur moderat verschlechtert. Berücksichtigt man weiterhin, dass zur Berechnung obiger Kurven die belegte Bandbreite gleich der Empfängerbandbreite und dem Kanalabstand im konventionellen Kanalraster (CS) gesetzt wurde, wird deutlich, dass sich die gezeigten Verhältnisse in der Realität noch besser verhalten können, da in der Berechnung nicht benutzte Frequenzbereiche als benutzt betrachtet wurden.

Fig. 5a zeigt die Struktur eines üblichen Funktelegramms, wie es nach dem Stand der Technik in Funksystemen zur Steuerung von Fahrzeugsystemen eingesetzt wird. Das Funktelegramm 34 (Datenpaket) ist in einen ersten Teil 15 und einen zweiten

Teil 16 unterteilt. Der erste Teil 15 stellt die so genannte Wake-Up Präambel (WUP) dar, der zweite Teil repräsentiert die so genannten Nutzdaten, die zum Beispiel eine eindeutige Kennung zur Identifikation und Verifizierung des Senders des Funktelegramms aufweisen können. Der fahrzeugseitige Empfänger befindet sich bei einem nicht betriebenen, zum Beispiel geparkten Fahrzeug im so genannten Ruhezustand oder "Polling- Modus", bei dem er zyklisch aktiviert wird und empfangene Signale auf "Wake-Up"-Kriterien wie zum Beispiel Empfangs- feld-Stärke, Modulationsparameter oder einfache Bit-Muster prüft. Verschiedene Systeme verwenden dabei im Allgemeinen gleiche oder ähnliche WUP - Strukturen.

Fig. 5b zeigt die Struktur eines Funktelegramms mit einer er- findungsgemäßen WUP-Kennung. In die WUP 15 eines Funktelegramms 34 wird dabei ein einfaches Muster eingebracht, mit dem die Zugehörigkeit zu einem Fahrzeug bzw. zu einer Fahrzeug-Gruppe bereits bei Empfang der WUP 15 erkannt werden kann. Damit kann bereits bei der WUP-Erkennung eine schnelle Entscheidung getroffen werden, ob ein systemfremdes Signal vorliegt, oder ob das empfangen Funktelegramm 34 dem Empfänger zugehörig ist. Die WUP-Erkennung kann beispielsweise durch einen einfachen Korrelator kostengünstig implementiert werden .

Von Vorteil ist dabei ein einfaches Muster (zum Beispiel eine Beschränkung auf 8 Bit) , da ansonsten die notwendige Zeit des Empfängers im aktiven Betriebszustand (Stromverbrauch) für die Entscheidungsfindung ansteigt. Aus diesem Grund könnten auch verschiedene Fahrzeuge die gleiche WUP-Kennung aufweisen. Ziel ist in erster Linie die Reduzierung der für eine Blockierung möglichen bzw. vorhandenen Nachbar-Systeme. Sys- teme nach dem heutigen Stand der Technik verwenden häufig Muster innerhalb der WUP mit einfachen Pegelwechseln (zum Beispiel: Low-High-Low-High) , um eine einfache und schnelle Detektierbarkeit der WUP zu ermöglichen. Hingegen verwendet die Erfindung eine spezifische Kennung innerhalb der WUP ist.

Ausgestaltungsmöglichkeiten des Verfahrens bestehen darin, dass der Funkempfänger die Empfangsfeldstärke und/oder die Modulationsparameter und/oder die Datenrate der Wake-Up- Präambel (WUP) und/oder die Leitungscodierung auswertet, um bereits während des Empfangs der Wake-Up-Präambel die eindeutige Zuordnung eines von dem Funkempfänger empfangenen Übertragungssignals zu diesem Funkempfänger zu verifizieren.

Fig. 6a zeigt eine Ausführungsform des Verfahrens, in der für die Hin- und Rückstrecke 17, 18 einer bidirektionalen Funkkommunikation unterschiedliche Kanäle verwendet werden. Zu diesem Zweck weisen Funksender 23, 24 (zum Beispiel Identifikationsgeber für ein Fahrzeug) auch jeweils einen Funkempfänger Ia bzw. Ib auf, und Funkempfänger 19, 20 weisen auch je- weils einen Funksender 2a bzw. 2b auf. Fig. 6a zeigt zwei Fahrzeuge 17 bzw. 18 mit jeweils einem Funkempfänger 19 bzw. 20 und einem Funkempfänger Ia bzw. Ib, sowie zwei mobile I- dentifikationsgeber bzw. Funksender 23 und 24, die jeweils auch Funkempfänger 2a und 2b mitumfassen. Für den so genannten "Uplink" 22, also die Funkverbindung vom Identifikationsgeber 23, 24 zum Fahrzeug 17, 18 steht dabei ein anderer Frequenzkanal zur Verfügung als für den so genannten "Downlink" 21, also die Funkverbindung vom Fahrzeug 17, 18 zum Identifi- kationsgeber 23, 24.

Auf diese Weise kann die Störwahrscheinlichkeit für Situationen hoher Fahrzeugdichte (zum Beispiel auf einem Großparkplatz) verringert werden. Fahrzeuge, die im Downlink senden, stören bei Anwendung dieses Verfahrens den Uplink von benachbarten Fahrzeugen nicht. Sendet zum Beispiel das Fahrzeug 17 einen Alarm, führt dies zu einer häufigen periodischen Aussendung von Downlink-Funktelegrammen . Ein Benutzer möchte das benachbarte Fahrzeug 18 öffnen, in dem er über den Iden- tifikationsgeber 24 ein Uplink-Funktelegramm sendet. Bei Verwendung des gleichen Kanals für Up- und Downlink bestünde nunmehr eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die Downlink- Telegramme von Fahrzeug 17 die Uplink-Telegramme für Fahrzeug 18 stören würden. Dies wird durch die Verwendung unterschied- licher Frequenzkanäle für Up- und Downlink vermieden. Fig. 5b zeigt beispielhaft die Anordnung der unterschiedlichen Kanäle über der Frequenz f für einen Uplink-Kanal 25 und einen Down- link-Kanal 26. In einer weiteren Ausführungsform kann die weiter oben beschriebene Möglichkeit der Überlappung benachbart angeordneter Kanäle dazu verwendet werden, um möglichst viele Kanalzuordnungen mit besonders guten Selektionseigenschaften gegeneinander einzurichten. Ziel ist zunächst die Reduzierung der Störanfälligkeit gegenüber Störsignalen mit Hilfe der Einrichtung mehrerer parallel genutzter Kanäle mit redundanter Signalübertragung. Je weiter von einander entfernt die parallel genutzten und einander zugeordneten Kanäle hinsichtlich der Frequenz liegen, desto höher ist die erzielbare Störunterdrückung durch die parallele Verwendung von Kanälen. In der nachfolgenden Fig. 7 sind zur besseren Übersichtlichkeit beispielhaft jeweils zwei parallel verwendete Kanäle zur redundanten Signalübertragung dargestellt, wobei zur Verbesse- rung der Störanfälligkeit auch mehr als zwei Kanäle parallel verwendet werden können.

In Fig. 7a sind beispielhaft 3 äquidistante Kanalpaare 27a, 27b und 28a, 28b sowie 29a, 29b dargestellt, die in einem vorgegebenen Frequenzbereich angeordnet sind und deren Empfängerbandbreiten bzw. Kanäle sich nicht überlappen (Stand der Technik) . Aus der gezeigten Anordnung der Kanalpaare 27a, 27b und 28a, 28b sowie 29a, 29b resultiert ein ungenutzter Frequenzbereich 32 und ein Frequenzabstand von einander je- weils zugeordneten Kanälen 33.

Die weiter oben beschriebene Kanalüberlappung kann nunmehr angewandt werden, um im vorgegebenen Frequenzbereich bei gleichbleibenden Selektionseigenschaften (Störanfälligkeit) die Anzahl von Kanalpaarungen zu erhöhen. Ein Beispiel hierzu ist in Fig. 7b dargestellt. Dabei wurden die Empfängerbandbreiten, Frequenztoleranzen und minimal benötigten Kanalabstände der weiter oben ausgeführten Beispielrechnung angewendet, so dass die dargestellten Kanäle eine Übertragungsband- breite von 40 kHz und eine Kanalüberlappung von 20 kHz aufweisen. Aus Fig. 7b ist zu ersehen, dass sich die Anzahl der im vorgegebenen Frequenzband untergebrachten Kanalpaare von drei (siehe Fig. 7a) auf fünf (27a, 27b und 28a, 28b und 29a, 29b und 30a, 30b sowie 31a, 31 b) erhöht, wobei die Größe des ungenutzten Frequenzbereichs 32 und der Frequenzabstand 33 von einander jeweils zugeordneten Kanälen konstant bleibt.

Weiterhin kann die Kanalüberlappung angewandt werden, um im vorgegebenen Frequenzbereich bei gleichbleibender Anzahl von Kanalpaarungen (drei) den Frequenzabstand 33 von einander jeweils zugeordneten Kanälen zu erhöhen. Dies führt zu einer Verbesserung der Selektionseigenschaften und zu einer Verringerung der Störanfälligkeit der redundanten Signalübertra- gung. Ein Beispiel hierzu ist aus Fig. 7c zu ersehen. Dabei vergrößert sich der Frequenzabstand 33 von einander jeweils zugeordneten Kanälen um 20 kHz.

Fig. 8 zeigt ergänzend die Herleitung des minimal möglichen Kanalabstandes bei einem erfindungsgemäßen Verfahren für eine gleichzeitige Signalübertragung in eindeutig zuzuordnenden benachbarten Kanälen n und n+1, die gegenüber Figur 3 unterschiedliche Toleranzen 4 _n und 4 _n+ i für die Frequenz des Sendesignals und unterschiedliche Toleranzen 5 _n und 5 _n+ i für die Mittenfrequenz des Übertragungskanals aufweisen. Der minimale Kanalabstand errechnet sich hierbei zu MAX [ (2*5 _n + 4 _n +

4 _n+ i) , (2*5 _n+ i + 4 _n + 4 _n+ i) ] .Es wird folglich das Problem, dass auf vielen Übertragungsstrecken (Funksender - Funkempfänger) gesendet wird in einem begrenzten f-Bereich, welcher nicht die sinnvolle Einteilung eines konventionellen Kanalrasters zulässt. Die Funkempfänger werden daher häufig aufgeweckt, um eine Identifikationsprozedur durchzuführen. Erfindungsgemäß arbeiten nun die Übertragungsstrecken auf versetzten Frequenzen und die die Empfänger testen vor der Identifikationspro- zedur die Sendefrequenz und führen diese nur bei passender

Frequenz durch. Das Zuordnen eines Übertragungssignals zu einem Übertragungskanal sieht dabei das Aussenden des Übertragungssignals durch den Funksender innerhalb eines Übertragungskanals vor. Die tatsächliche Sendefrequenz weicht dabei von der nominalen Sendefrequenz, d.h. der Mittenfrequenz des Übertragungskanals auf Grund von Toleranzen im Sender ab, wobei die maximale mögliche Abweichung ist bekannt ist. Nach dem Empfangen des Übertragungssignals durch den Funkempfänger erfolgt das Bestimmen der Frequenz des Übertragungssignals innerhalb des Funkempfängers. Eine Bestimmung der "tatsächlichen Frequenz" eines Übertragungssignals ist immer nur mit der endlichen Genauigkeit des Frequenz- bzw. Zeitnormals innerhalb des Messgeräts möglich. Im Falle von Funksendern und -empfängern liegen die Abweichungen dieser Normalen in der gleichen Größenordnung. Aus diesem Grund ist es sinnvoller, von der Bestimmung eines Gangunterschieds zwischen Sender und Empfänger zu sprechen, da bei der Bestimmung des Frequenzfehlers des Sendesignals ein betragsmäßig in etwa ebenso großer Messfehler auftritt.

Danach erfolgt das Zuordnen des Übertragungssignals zum gesuchten Übertragungskanal, wenn die bestimmte Frequenz des Sendesignals einen Schwellwert nicht überschreitet. Das Fre- quenzband entspricht dabei einer Art "Schwellwert" dahingehend, dass eine Entscheidung auf Grund eines bestimmten Kriteriums getroffen werden muss, und dieses Kriterium ist der die Frequenzlage des empfangenen Signals in Bezug auf den gewünschten oder zulässigen Frequenzbereich. Bei mehreren Sen- dern und Empfängern und/oder bei bidirektionaler Kommunikation arbeiten die Übertragungsstrecken auf versetzten Frequenzen, werden also in verschiedene Kanäle aufgeteilt. Die Übertragungskanäle können nun so beabstandet werden, dass sich deren Kanalbandbreiten einander überlappen und zwar direkt und indirekt benachbart, also auch der Nachbar des Nachbarn. Erfindungsgemäß sind also Kanalabstände ausreichend (z. B. halbe Übertragungskanalbandbreite) , welche eine Überlagerung von Frequenzanteilen (direkt und indirekt) benachbarter Kanäle erlauben. Somit wird die Kanalanordnung bevorzugt so fest- gelegt, dass die Kanalabstände nicht größer gewählt werden, als es auf Grund der Kanalzuordnungen nötig ist und so möglichst viele Kanäle vorgesehen werden können.

Bezugszeichenliste

1 Sender

Ia Sender

Ib Sender

2 Empfänger

2a Empfänger

2b Empfänger

3 belegte Bandbreite

4 Frequenztoleranz

5 Frequenztoleranz

6 Bandbreite

7 Bandbreite

8 Marge

9 Schutzabstand

10 Kanalbandbreite

11 Nachbarkanalunterdrückung

12 Frequenzfehler

13 Kanalabstand

14 Empfängerbandbreite

15 erster Teil Funktelegramm

16 zweiter Teil Funktelegramm

17 Fahrzeug

18 Fahrzeug

19 Sender-/Empfänger

20 Sender-/Empfänger

21 Downlink

22 Uplink

23 Identifikationsgeber

24 Identifikationsgeber

25 Uplink-Kanal

26 Downlink-Kamal

27a Kanal

27b Kanal 28a Kanal

28b Kanal

29a Kanal

29b Kanal

30a Kanal

30b Kanal

31a Kanal

31b Kanal

32 Frequenzbereich 33 Frequenzabstand

34 Funktelegramm