DE102004030458B4 - Verfahren zur Signalübertragung und Verwendung des Verfahrens - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Signalübertragung zwischen einer ersten Sende-/Empfangseinheit (1) und einer zweiten Sende-/Empfangseinheit (2), bei dema) in der ersten und in der zweiten Sende-/Empfangseinheit (1, 2) ein impulsreihenförmiges erstes oder zweites Sendesignal (S1, S2) mit Sendeimpulsen erzeugt, zur jeweils anderen Sende-/Empfangseinheit (2, 1) gesendet und von dieser als zweites oder erstes Empfangssignal (E2, E1) mit Empfangsimpulsen empfangen wird,b) aus einem Vergleich des von der jeweiligen Sende-/Empfangseinheit (1, 2) erzeugten Sendesignals (S1, S2) mit dem in dieser Sende-/Empfangseinheit (1, 2) empfangenen Empfangssignal (E1, E2) ein impulsreihenförmiges erstes Datensignal (D1) oder ein impulsreihenförmiges zweites Datensignal (D2), das Datenimpulse zu ersten oder zweiten Koinzidenzzeitpunkten (t11, t12, t21, t22) aufweist, zu denen Sende- und Empfangsimpulse in der jeweiligen Sende-/Empfangseinheit (1, 2) zusammentreffen, ermittelt wird,c) bei der Erzeugung eines der beiden Sendesignale (S1, S2) während einer Austastdauer (Ta) keine Sendeimpulse erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Austastdauer (Ta) durch eine Signallaufzeit (τ), die ein von einer der beiden Sende-/Empfangseinheiten (1, 2) ausgesendeter Sendeimpuls bis zum Empfang in der anderen der beiden Sende-/Empfangseinheiten (1, 2) benötigt, wenn sich die Sende-/Empfangseinheiten (1, 2) in einer vorgebbaren maximalen Entfernung voneinander befinden, bestimmt wird und sich insbesondere ergibt zu:wobei mit Ta die Austastdauer, mit Td ein Impulsabstand des ersten und des zweiten Datensignals (D1, D2), mit τdie maximale Signallaufzeit und mit na ein durch eine erste und eine zweite Impulswiederholrate (fp1, fp2) des ersten oder zweiten Sendesignals (S1, S2) bestimmter Dehnungsfaktor bezeichnet ist, so dass eine logische Reichweitenbegrenzung auf die vorgebbare maximale Entfernung erzielt wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Signalübertragung zwischen einer ersten und einer zweiten Sende-/Empfangseinheit. Außerdem betrifft die Erfindung eine Verwendung dieses Verfahrens.
• EP 1 033 585 A2 beschreibt ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Aus der DE 100 19 277 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem zwischen einer ersten Sende-/Empfangseinheit, die Bestandteil eines von einem Benutzer bei sich zu tragenden elektronischen Schlüsselmoduls ist, und einer in einem Kraftfahrzeug angeordneten zweiten Sende-/Empfangseinheit eine Funkverbindung zum Datenaustausch aufgebaut wird, um das Schlüsselmodul anhand einer im Schlüsselmodul gespeicherten Identifikationsnummer zu identifizieren, und das Kraftfahrzeug bei erfolgreicher Identifikation zur Benutzung freizugeben. Um zu verhindern, dass die Funkverbindung über Relaisstationen verlängert wird und das Kraftfahrzeug dadurch unbemerkt für einen unberechtigten Benutzer zur Benutzung freigegeben wird, erfolgt eine Ermittlung des Abstandes zwischen den beiden Sende-/Empfangseinheiten. Die Benutzung des Kraftfahrzeuges wird verhindert, wenn diese Ermittlung als Ergebnis liefert, dass sich das Schlüsselmodul nicht in unmittelbarer Nähe zum Kraftfahrzeug befindet. Die Abstandsermittlung basiert dabei auf einer Auswertung der Signallaufzeit der mittels der Funkverbindung übertragenen Signale. Dieses Verfahren ist technisch relativ aufwändig.
• Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs bezeichneten Art anzugeben, das mit geringem technischen Aufwand einen sicheren Datenaustausch zwischen den Sende-/Empfangseinheiten gewährleistet.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruches 1 gelöst.
• Die Ausgestaltung nach Anspruch 1 zeichnet sich dadurch aus, dass die Austastdauer genau auf die maximale Signallaufzeit bzw. auf den vorgebbaren maximalen Abstand zwischen den beiden Sende-/Empfangseinheiten abgestimmt ist. Jede längere Signallaufzeit, sei es aufgrund einer größeren örtlichen Entfernung zwischen den beiden Sende-/Empfangseinheiten oder aufgrund einer Verlängerung der Funkverbindung durch ein unerwünschtes Zwischenschalten von Relaisstationen, führt dann zum Unterbinden eines Datenaustausches. Das Verfahren wird folglich so ausgeführt, dass nur in einem vorgebbaren Abstandsbereich, von beispielsweise einigen Metern, ein Datenaustausch möglich ist.
• Die Maßnahme gemäß Anspruch 5 ermöglicht eine Datenübertragung.
• Die Variante gemäß Anspruch 6 ermöglicht eine Anpassung sowohl der erzielbaren Datenrate als auch der Reichweite der Signalübertragung an die aktuellen Gegebenheiten, die insbesondere während des Betriebs auch ändern können.
• Die Ausgestaltung gemäß Anspruch 7 dient einem stabilen Betrieb des Verfahrens. Mit der Austastung wird nämlich erst nach Ablauf einer Startphase begonnen, wenn sichergestellt ist, dass die beiden Datensignale stabil, d. h. mit einem im Wesentlichen konstanten Abstand der Datenimpulse, vorliegen.
• Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine bevorzugte Anwendung des Verfahrens anzugeben.
• Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 8 gelöst. Insbesondere lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren mit Vorteil zur Sicherung eines Objektes gegen eine unbefugte Benutzung einsetzen. Dies ist gerade im Kraftfahrzeugbereich von großem Interesse. Die Verhinderung einer unbefugten Benutzung erstreckt sich dabei insbesondere sowohl auf einen Zugang zu dem betreffenden Kraftfahrzeug als auch auf das Starten dieses Kraftfahrzeuges.
• Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung. In dieser zeigen:
• 1 ein Beispiel einer Anordnung mit zwei Sende-/Empfangseinheiten zur Durchführung eines gesicherten Datenaustausches und
• 2 bis 6 Zeitdiagramme der von den Sende-/Empfangseinheiten erzeugten und verarbeiteten Signale.
• Einander entsprechende Teile sind in den 1 bis 6 mit denselben Bezugszeichen versehen.
• Im Ausführungsbeispiel nach 1 ist eine Anordnung zum gesicherten Datenaustausch zwischen einer ersten Sende-/Empfangseinheit 1 und einer zweiten Sende-/Empfangseinheit 2 dargestellt. Die beiden Sende-/Empfangseinheiten 1 und 2 sind an eine Steuer- und Auswerteeinheit 3 bzw. 4 angeschlossen, die beispielsweise als Mikrocontroller realisiert ist. Die Sende-/Empfangseinheit 1 sowie die Steuer- und Auswerteeinheit 3 sind Bestandteile eines nicht näher gezeigten elektronischen Schlüsselmoduls, wohingegen die Sende-/Empfangseinheit 2 und die Steuer- und Auswerteeinheit 4 im Inneren eines ebenfalls nicht näher gezeigten Kraftfahrzeuges angeordnet sind. Die Sende-/Empfangseinheiten 1 und 2 stehen über eine bidirektionale Funkverbindung 5 miteinander in Kontakt. Sie bilden jeweils ein sogenanntes HF-Frontend und sind im Wesentlichen identisch aufgebaut.
• Im Folgenden wird zunächst der Aufbau der Sende-/Empfangseinheit 1 näher beschrieben. Sie beinhaltet einen hochstabilen Oszillator 6, der mittels eines Phasenmodulators 7 und eines Und-Gatters 8 an einen Pulsformer 9 angeschlossen ist. Der Oszillator 6, der Phasenmodulator 7 sowie das Und-Gatter 8 sind jeweils mittels einer Steuerleitung mit der Steuer- und Auswerteeinheit 3 verbunden. Der Pulsformer 9 ist an einen Mirkowellenoszillator 10 angeschlossen, dessen Ausgang sowohl an einen Koppler 11 als auch an einen ersten Eingang eines Mischers 12 geführt ist. Der Koppler 11 ist mit einer Sende-/Empfangsantenne 13 und auch mit einem zweiten Eingang des Mischers 12 verbunden. Ein Ausgang des Mischers 12 ist an ein Zwischenfrequenz-Filter 14 angeschlossen, das seinerseits mittels einer Einheit aus einem Zwischenfrequenz-Verstärker 15 und einem Hüllkurvendemodulator 16 an einen Eingang der Steuer- und Auswerteeinheit 3 geführt ist.
• Die Sende-/Empfangseinheit 2 ist analog zur Sende-/Empfangseinheit 1 aufgebaut. Sie beinhaltet also einen hochstabilen Oszillator 17, einen Phasenmodulator 18, ein Und-Gatter 19, einen Pulsformer 20, einen Mikrowellenoszillator 21, einen Koppler 22, einen Mischer 23, eine Sende-/Empfangsantenne 24, ein Zwischenfrequenz-Filter 25, einen Zwischenfrequenz-Verstärker 26 sowie einen Hüllkurvendemodulator 27.
• Im Folgenden wird die Funktionsweise der in 1 gezeigten Anordnung auch unter Bezugnahme auf die 2 bis 6 näher erläutert.
• Die Sende-/Empfangseinheiten 1 und 2 werden durch einen Weckvorgang, beispielsweise durch ein Betätigen eines Türgriffes des Kraftfahrzeuges oder eines im Inneren des Kraftfahrzeuges angeordneten und zum Starten des Kraftfahrzeuges vorgesehenen Startknopfes, aktiviert und arbeiten dann gleichzeitig.
• Der in seiner typischerweise in einem Bereich zwischen 1 MHz und 50 MHz liegenden Frequenz einstellbare Oszillator 6 erzeugt ein Oszillatorsignal mit einer Schwingungsfrequenz f1, die von der Steuer- und Auswerteeinheit 3 vorgegeben wird. Das Oszillatorsignal kann im nachfolgenden Phasenmodulator 7 in seiner Phase beeinflusst werden, wenn ein entsprechendes Signal von der Steuer- und Auswerteeinheit 3 am Phasenmodulator 7 ansteht. Das Ausgangssignal des Phasenmodulators 7 wird über das Und-Gatter 8 dem Pulsformer 9 zugeführt, wenn das Und-Gatter 8 aufgrund eines entsprechenden Steuersignals von der Steuer- und Auswerteeinheit 3 freigeschaltet ist. Der Pulsformer 11 erzeugt aus dem zugeführten Signal ein kurzes impulsförmiges Triggersignal, dessen Impulswiederholfrequenz fp1 gleich der Schwingungsfrequenz f1 des Oszillators 6 ist. Das Triggersignal wird dem Mikrowellenoszillator 10 zugeführt, der aus jedem Impuls des Triggersignals jeweils einen Mikrowellenimpuls mit einigen Perioden einer Trägerfrequenz fc1 erzeugt. Der Mikrowellenoszillator 10 gibt somit eine Mikrowellenimpulsreihe als erstes Sendesignal S1 ab, das über den Koppler 11 der Sende-/Empfangsantenne 13 sowie dem Mischer 12 zugeführt wird.
• Die Funktionsweise der Sende-/Empfangseinheit 2 ist analog. Der Oszillator 17 erzeugt ein Signal mit einer Schwingungsfrequenz f2, die sich von der Schwingungsfrequenz f1 des Oszillators 6 geringfügig unterscheidet. Aus dem Oszillatorsignal des Oszillators 17 wird ein zweites Sendesignal S2 ebenfalls in Form einer Mikrowellenimpulsreihe erzeugt, deren einzelne Mikrowellenimpulse jeweils einige Perioden einer Trägerfrequenz fc2 des Mikrowellenoszillators 21 aufweisen und deren Impulswiederholfrequenz fp2 gleich der Schwingungsfrequenz f2 des Oszillators 17 ist.
• Über die Sende-/Empfangsantennen 13 und 24 werden das erste bzw. zweite Sendesignal S1 bzw. S2 zur zweiten bzw. ersten Sende-/Empfangseinheit 2 bzw. 1 ausgesendet und nach einer durch die Übertragung über die Funkverbindung 5 bedingten Signallaufzeit τ dort mittels deren Sende-/Empfangsantenne 24 bzw. 13 als zweites bzw. erstes Empfangssignal E2 bzw. E1 empfangen.
• Im Mischer 12 der ersten Sende-/Empfangseinheit 1 entsteht durch Mischung des ersten Empfangssignals E1 und des ersten Sendesignals S1 ein Zwischenfrequenzsignal, aus dem mittels Filterung im Zwischenfrequenz-Filter 14, Verstärkung im Zwischenfrequenz-Verstärker 15 und anschließender Demodulation im Hüllkurvendemodulator 16 ein erstes Datensignal D1 erzeugt wird. Entsprechend wird in der zweiten Sende-/Empfangseinheit 2 aus dem zweiten Empfangssignal E2 und dem zweiten Sendesignal S2 ein zweites Datensignal D2 erzeugt.
• Die Signallaufzeit τ ist diejenige Zeit, die die Sendesignale S1 und S2 benötigen, um über die Funkverbindung 5 von der einen Sende-/Empfangseinheit zur anderen zu gelangen.
• Die Trägerfrequenzen fc1 und fc2 der Sendesignale S1 bzw. S2 sind identisch und liegen beispielsweise im Bereich von einigen GHz. Es sind keine hohen Anforderungen bezüglich ihrer Genauigkeit und Frequenzstabilität zu erfüllen.
• Die Breite der von den Pulsformern 9 und 20 erzeugten Triggersignale liegt im Bereich von etwa einer Nanosekunde und die Impulswiederholfrequenzen fp1 und fp2 der Sendesignale S1 bzw. S2 bewegen sich insbesondere im Bereich von einigen MHz. Die Impulswiederholfrequenzen fp1 und fp2 unterscheiden sich um einen Differenzfrequenzwert fd voneinander. Die Impulswiederholfrequenzen fp1 und fp2 weisen eine höhere Genauigkeit und Frequenzstabilität auf als die Trägerfrequenzen fc1 und fc2.
• In 2 sind die Zeitdiagramme der ausgesendeten Sendesignale S1 und S2, der empfangenen Empfangssignale E1 und E2 sowie der Datensignale D1 und D2 für den Fall gezeigt, dass sich die beiden Sende-Empfangseinheiten 1 und 2 am gleichen Ort befinden. Dies bedeutet, dass die Signallaufzeit τ den Wert 0 annimmt. In diesem (theoretischen) Betrachtungsfall werden die Sendesignale S1 und S2 auf der Funkverbindung 5 nicht verzögert. Dann entspricht das erste Sendesignal S1 dem zweiten Empfangssignal E2 und das zweite Sendesignal S2 dem ersten Empfangssignal E1.
• In 2 sind - wie in der Vergrößerungsdarstellung A des Abschnittes a angedeutet - lediglich die Hüllkurven der Signale S1, S2, E1 und E2 dargestellt. Diese setzen sich aus einzelnen Impulsen zusammen, die im Falle des ersten Sendesignals S1 und des zweiten Empfangssignals E2 um eine Pulsperiode Tpl (= 1 / fp1) voneinander beabstandet sind und im Falle des zweiten Sendesignals S2 und des ersten Empfangssignals E1 um eine Pulsperiode Tp2 (= 1 / fp2) beabstandet sind.
• Die Mischung in den Mischern 12 und 23 entspricht einer Abtastung des ersten und zweiten Empfangssignals E1 bzw. E2 mit dem ersten bzw. zweiten Sendesignal S1 bzw. S2. Der Differenzfrequenzwert fd ist so gering gewählt, dass es sich hierbei um eine Unterabtastung handelt.
• Die resultierenden Datensignale D1 und D2 sind ebenfalls impulsreihenförmige Signale, deren Impulse periodisch im Pulsabstand Td (= 1 / fd) auftreten. Im ersten Datensignal D1 liegen Impulse genau zu den Zeitpunkten vor, zu denen Impulse des ersten Sendesignals S1 und des ersten Empfangssignals E1 zusammentreffen. Diese Zeitpunkte werden im Folgenden als erste Koinzidenzzeitpunkte bezeichnet. Entsprechend liegen auch im zweiten Datensignal D2 die Impulse zu zweiten Koinzidenzzeitpunkten vor, zu denen Impulse des zweiten Sendesignals S2 und des zweiten Empfangssignals E2 zusammentreffen.
• Die Datensignale D1 und D2 ergeben sich also aus einer Abtastung der in den jeweiligen Sende-/Empfangseinheiten 1 bzw. 2 empfangenen Empfangssignalen E1 bzw. E2 mittels der dort erzeugten Sendesignale S1 bzw. S2. In beiden Sende-/Empfangseinheiten 1 und 2 wird jeweils gleichzeitig gesendet und empfangen.
• In 2 sind außerdem Zeitpunkte t01 und t02 dargestellt, zu denen die Impulse der beiden Sendesignale S1 und S2 zeitlich zusammentreffen. Diese ebenfalls um den Impulsabstand Td voneinander beabstandeten Zeitpunkte werden nachfolgend als Sende-Koinzidenzzeitpunkte bezeichnet.
• Bei einer Signallaufzeit τ = 0 fallen die ersten und zweiten Koinzidenzzeitpunkte mit den Sende-Koinzidenzzeitpunkten t01 und t02 zusammen, da sich die Empfangssignale E1 und E2 mit den Sendesignalen S2 bzw. S1 zeitlich decken.
• In 3 sind die Zeitdiagramme der auch in 2 gezeigten Signale für den Fall einer Signallaufzeit τ > 0 dargestellt. Die einzelnen Impulse der Datensignale D1 und D2 sind dann gegenüber den Sende-Koinzidenzzeitpunkten t01 und t02 in jeweils unterschiedliche Richtungen verschoben. Die Richtung der Verschiebung hängt davon ab, ob das erste Sendesignal S1 gegenüber dem zweiten Sendesignal S2 eine höhere oder niedrigere Impulswiederholfrequenz fp1 aufweist. Im Beispiel gemäß 3 wird das erste Datensignal D1 gegenüber den Sende-Koinzidenzzeitpunkten t01 und t02 um eine erste Zeitverschiebung tv1 nach rechts verschoben, während das zweite Datensignal D2 um eine zweite Zeitverschiebung tv2 nach links verschoben wird. Man erhält dann Zeitpunkte t11 und t12 als erste Koinzidenzzeitpunkte und Zeitpunkte t21 und t22 als zweite Koinzidenzzeitpunkte.
• Für die Zeitverschiebungen tv1 und tv2 gilt: $$\text{tv1}=\mathrm{\tau }\cdot \text{na1}$$

  

  $$\text{tv2}=\mathrm{\tau }\cdot \text{na2}$$

  

  mit $$\text{na1}=\frac{\text{fp1}}{\text{fd}}=\frac{\text{fp1}}{\left|\text{fp1}-\text{fp2}\right|}$$

  

  $$\text{na2}=\frac{\text{fp2}}{\text{fd}}=\frac{\text{fp2}}{\left|\text{fp1}-\text{fp2}\right|}$$

  

  wobei die Größen na1 und na2 im Folgenden als Dehnungsfaktoren bezeichnet werden. Die Impulse der Datensignale D1 und D2 sind also um einen durch die Signallaufzeit τ bestimmten Koinzidenzabstand $$\text{tm}=\text{tv1}+\text{tv2}$$

  

  gegeneinander verschoben. Wird die Differenzfrequenz fd verglichen mit den Impulswiederholfrequenzen fp1 und fp2 gering gewählt, dann sind die Dehnungsfaktoren na1 und na2 annähernd gleich groß. Für den Koinzidenzabstand tm gilt dann in guter Näherung $$\text{tm}=2\cdot \mathrm{\tau }\cdot \text{na}$$

  

  mit $$\text{na}=\text{na1}\approx \text{na2}\text{.}$$

  
• Aufgrund der beschriebenen Signalauswertung wird die Signallaufzeit τ der Sendesignale S1 uns S2 aus einem Originalzeitbereich in einen Abbildungszeitbereich der Datensignale D1 und D2 transformiert, wobei die Zeitbasis im Abbildungszeitbereich je nach Dehnungsfaktor na um bis zu einige Größenordnungen größer sein kann als diejenige des Originalzeitbereiches. Beispielsweise lässt sich auf diese Weise eine Signallaufzeit τ im Bereich einiger Nanosekunden im Abbildungszeitbereich auf eine Zeitspanne von einigen Mikrosekunden oder sogar von einigen Millisekunden überführen.
• Um die Übertragung der mittels der Sendesignale S1 und S2 transportierten Informationen zu sichern und insbesondere um einen unberechtigten Zugang zu dem Fahrzeug, in dem sich die zweite Sende-/Empfangseinheit 2 befindet, zu verhindern, wird das Verfahren so erweitert, dass eine Kommunikation zwischen den beiden Sende-/Empfangseinheiten 1 und 2 nur dann zustande kommt, wenn sich beide Sende-/Empfangseinheiten 1 und 2 innerhalb eines bestimmten insbesondere vorgebbaren Maximalabstandes voneinander befinden. Diesem Maximalabstand ist eine maximale Laufzeit τ_max zugeordnet, die die Sendesignale S1 und S2 zum Passieren der Funkverbindung 5 bei maximal beabstandeten Sende-/Empfangseinheiten 1 und 2 benötigen. Systembedingt können die beiden Sende-/Empfangseinheiten 1 und 2 also nur in diesem Nahbereich miteinander kommunizieren.
• Um dies zu erreichen, sind in zumindest einem der beiden Sendesignale S1 oder S2 in zyklischen Abständen Austastlücken einer Austastdauer Ta vorgesehen. Während dieser Austastlücken sind in dem betreffenden Sendesignal S1 oder S2 keine Impulse vorhanden.
• In 4 sind Zeitdiagramme für eine Signallaufzeit τ > 0 und für den Fall von Austastlücken im ersten Sendesignal S1 dargestellt. Aus Gründen einer einfacheren Darstellbarkeit sind die Impulse der Signale nur durch Striche symbolisiert, welche die Zeitpunkte des Auftretens der Impulse markieren.
• Die Zeitdiagramme von 4 verdeutlichen, dass beispielsweise das Datensignal D1 nur dann Impulse aufweist, wenn es innerhalb einer Zeitspanne zwischen zwei Austastlücken zu einer Koinzidenz des ersten Sendesignals S1 mit dem in der ersten Sende-/Empfangseinheit 1 um die Signallaufzeit τ verzögert als erstes Empfangssignal E1 empfangenen zweiten Sendesignal S2 kommt. Außerhalb dieses aktiven Zeitfensters im ersten Sendesignal S1 zwischen zwei Austastlücken ergibt sich keine Koinzidenz mit dem ersten Empfangssignal E1. Gleiches gilt für das zweite Datensignal D2.
• Diese Situation stellt sich insbesondere bei jeder Signallaufzeit τ > τ_max ein, also entweder bei einem zu großen Abstand zwischen den beiden Sende-/Empfangseinheiten 1 und 2 oder bei einer Verlängerung der Funkverbindung 5 beispielsweise aufgrund einer Zwischenschaltung von Relaisstationen um einen unberechtigten Zugang zu dem Kraftfahrzeug zu erlangen.
• Dabei ist dieser Effekt nicht auf eine Feldstärkeabnahme zurückzuführen, sondern eine logische Folge der Modulation, also der Austastung, des ersten Sendesignals S1. Der Effekt ist daher nicht durch eine Manipulation zu umgehen.
• Der maximal zulässige Abstand zwischen beiden Sende-/Empfangsstationen 1 und 2 und folglich die maximal zulässige Signallaufzeit τ_max lassen sich durch die Länge der Austastdauer Ta voreinstellen. Es gilt: $$\text{Ta}=\text{Td}-\left(2\cdot {\mathrm{\tau }}_{\text{max}}\cdot \text{na}\right)=\text{Td}-\text{tm}\text{.}$$

  
• In 4 ist gerade diese Situation dargestellt. Die dort zugrundegelegte Signallaufzeit τ entspricht also dem maximalen Wert τ_max. Bei dem Beispiel gemäß 4 erfolgt der Beginn der Austastung im ersten Sendesignal S1 unmittelbar, nachdem im ersten Datensignal D1 ein Impuls ermittelt worden ist.
• Alternativ hierzu ist es jedoch grundsätzlich auch möglich, die Austastung im Sendesignal S2 vorzunehmen. Diese Situation ist in dem Beispiel gemäß 5 gezeigt. Die Austastung im zweiten Sendesignal S2 erfolgt zeitverzögert nach der Detektion eines Impulses im zweiten Datensignal D2, wobei die Zeitverzögerung dem wiederum durch die maximale Signallaufzeit τ_max bestimmten maximalen Koinzidenzabstand tm_max entspricht: $${\text{tm}}_{\text{max}}=2\cdot {\mathrm{\tau }}_{\text{max}}\cdot \text{na}\text{.}$$

  
• Die in den 4 und 5 gezeigte Austastung in den Sendesignalen S1 und S2 wird mittels des Und-Gatters 8 bzw. 19 bewirkt. Die jeweils maßgebliche Steuer- und Auswerteeinheit 3 oder 4 sperrt mittels eines entsprechenden Steuersignals das Und-Gatter 8 bzw. 19 für die Zeitspanne der Austastdauer Ta, so dass dem Pulsformer 9 bzw. 20 kein Eingangssignal zugeführt wird.
• Nach dem Weckvorgang erfolgt die Aktivierung der beiden Sende-/Empfangseinheiten 1 und 2 zunächst ohne eine Austastung der Sendesignale S1 und S2. Wenn sich in beiden Sende-/Empfangseinheiten 1 und 2 die Datensignale D1 und D2 stabilisiert haben, d. h., wenn sich deren Impulswiederholfrequenz fd stabil eingestellt hat, wird mit der Austastung des Sendesignals S1 oder S2 begonnen. Grundsätzlich ist auch eine Austastung beider Sendesignale S1 und S2 mit dann insbesondere gleicher Austastdauer Ta möglich.
• Die Übertragung von digitalen Daten zwischen den beiden Sende-/Empfangseinheiten 1 und 2 erfolgt beispielsweise durch Variation der Periodendauer der Datensignale D1 und/oder D2. Das Prinzip der Datenübertragung wird anhand der Zeitdiagramme von 6 erläutert, wobei der Einfachheit halber keine Signallaufzeit (τ = 0) und auch keine Austastung eines der beiden Sendesignale S1 und S2 berücksichtigt werden. Zur Datenübertragung sind insbesondere die Phasenmodulatoren 7 und 18 vorgesehen. Die jeweils von den Oszillatoren 6 und 17 erzeugten Oszillatorsignale werden dazu in den Phasenmodulatoren 7 bzw. 18 in ihrer Phase beeinflusst, wenn von der Steuer- und Auswerteeinheit 3 bzw. 4 ein entsprechendes Steuersignal eingespeist wird. Ein solches Steuersignal bewirkt einen Phasensprung (= Phasenumtastung) in dem betreffenden Oszillatorsignal und damit auch in dem daraus abgeleiteten Sendesignal S1 oder S2.
• Im Beispiel von 6 wird zu dem mit dem Pfeil gekennzeichneten Zeitpunkt im Phasenmodulator 7 ein Phasensprung Δφ von 180° bewirkt. Im Sendesignal S1 ergibt sich dadurch eine einmalige Halbierung des Impulsabstandes zum vorherigen Impuls. Dies führt auch zu einem veränderten Impulsabstand Td in den Datensignalen D1 und D2. Verglichen mit dem ursprünglichen Impulsabstand Td hat der veränderte Impulsabstand Td nur die halbe Länge. Die am ersten Sendesignal S1 vorgenommene Modulation (= Phasenumtastung) bewirkt also auch eine in der zweiten Steuer- und Auswerteeinheit 4 detektierbare Veränderung des zweiten Datensignals D2.
• Anhand einer Zuweisung der Dauer des Impulsabstandes Td und Td zu den beiden digitalen Werten „0“ bzw. „1“ ist eine Datenübertragung möglich.
• Eine derartige Datenübertragung ist dabei insbesondere in beiden Richtungen möglich.
• Dem Ausführungsbeispiel von 6 ist aufgrund des dann besonders deutlichen Effektes ein 180°-Phasensprung zugrundegelegt. Grundsätzlich ist jedoch jeder andere Phasensprung, insbesondere auch deutlich geringere Phasenumtastungen von einigen wenigen Winkelgrad, möglich.
• Ist ein Datenaustausch zwischen den beiden Sende-/Empfangseinheiten 1 und 2 aufgrund der Einhaltung der Laufzeit-Bedingungen zustande gekommen und hat die nachfolgende Auswertung der von dem elektronischen Schlüsselmodul übertragenen Identifikationsdaten ergeben, dass eine berechtigte Zugangsanfrage vorliegt, erzeugt die zweite Steuer- und Auswerteeinheit 4 ein Freigabesignal F, so dass sich die Tür des Kraftfahrzeuges öffnen oder der Motor starten lässt.

Claims (8)

1. Verfahren zur Signalübertragung zwischen einer ersten Sende-/Empfangseinheit (1) und einer zweiten Sende-/Empfangseinheit (2), bei dem a) in der ersten und in der zweiten Sende-/Empfangseinheit (1, 2) ein impulsreihenförmiges erstes oder zweites Sendesignal (S1, S2) mit Sendeimpulsen erzeugt, zur jeweils anderen Sende-/Empfangseinheit (2, 1) gesendet und von dieser als zweites oder erstes Empfangssignal (E2, E1) mit Empfangsimpulsen empfangen wird, b) aus einem Vergleich des von der jeweiligen Sende-/Empfangseinheit (1, 2) erzeugten Sendesignals (S1, S2) mit dem in dieser Sende-/Empfangseinheit (1, 2) empfangenen Empfangssignal (E1, E2) ein impulsreihenförmiges erstes Datensignal (D1) oder ein impulsreihenförmiges zweites Datensignal (D2), das Datenimpulse zu ersten oder zweiten Koinzidenzzeitpunkten (t11, t12, t21, t22) aufweist, zu denen Sende- und Empfangsimpulse in der jeweiligen Sende-/Empfangseinheit (1, 2) zusammentreffen, ermittelt wird, c) bei der Erzeugung eines der beiden Sendesignale (S1, S2) während einer Austastdauer (Ta) keine Sendeimpulse erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Austastdauer (Ta) durch eine Signallaufzeit (τ_max), die ein von einer der beiden Sende-/Empfangseinheiten (1, 2) ausgesendeter Sendeimpuls bis zum Empfang in der anderen der beiden Sende-/Empfangseinheiten (1, 2) benötigt, wenn sich die Sende-/Empfangseinheiten (1, 2) in einer vorgebbaren maximalen Entfernung voneinander befinden, bestimmt wird und sich insbesondere ergibt zu: $$\text{Ta}=\text{Td}-\left(2\cdot {\mathrm{\tau }}_{\text{max}}\cdot \text{na}\right)$$

   

   wobei mit Ta die Austastdauer, mit Td ein Impulsabstand des ersten und des zweiten Datensignals (D1, D2), mit τ_max die maximale Signallaufzeit und mit na ein durch eine erste und eine zweite Impulswiederholrate (fp1, fp2) des ersten oder zweiten Sendesignals (S1, S2) bestimmter Dehnungsfaktor bezeichnet ist, so dass eine logische Reichweitenbegrenzung auf die vorgebbare maximale Entfernung erzielt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erzeugung beider Sendesignale (S1, S2) während der, insbesondere für beide Sendesignale (S1, S2) gleich langen, Austastdauer (Ta) keine Sendeimpulse erzeugt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Austastdauer (Ta) mit einer durch die Signallaufzeit τ_max bestimmten Verzögerung von $$2\cdot {\mathrm{\tau }}_{\text{max}}\cdot \text{na}$$

   

   startet, nachdem in der betreffenden Sende-/Empfangseinheit (1, 2) ein Datenimpuls ermittelt worden ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Austastdauer (Ta) unmittelbar startet, nachdem in der betreffenden Sende-Empfangseinheit (1, 2) ein Datenimpuls ermittelt worden ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erzeugung zumindest eines der beiden Sendesignale (S1, S2) eine Phase moduliert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeimpulse des ersten und des zweiten Sendesignals (S1, S2) mit im Wesentlichen durch eine erste oder zweite Impulswiederholrate (fp1, fp2) bestimmten zeitlichen Abständen erzeugt werden und insbesondere zumindest eine der beiden Impulswiederholraten (fp1, fp2) verändert werden kann.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während einer Startphase die beiden Sendesignale (S1, S2) mit Sendeimpulsen in festem zeitlichen Abstand und ohne durch die Austastdauer (Ta) bestimmten Austastlücken erzeugt werden.
8. Verwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Sicherung eines Objektes, insbesondere eine Kraftfahrzeuges, gegen unbefugte Benutzung.

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