DE20111114U1 - Funkstrecke zur paketorientierten Datenübertragung - Google Patents

Description

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Beschreibung

Funkstrecke zur paketordentierten Datenübertragung

Die Erfindung betrifft eine Funkstrecke zur paketorientierten Datenübertragung mit wenigstens einem Sender und mit wenigstens einem Empfänger.

Solche Funkstrecken werden zur Übertragung von Daten zwischen einem oder mehreren Sendern und einem oder mehreren Empfängern verwendet. .

Im Bereich des Senders ist häufig ein Sensor zur Erzeugung einer Vielzahl von Momentanwerten eines Meßsignals vorgesehen. Ein solcher Sensor kann als Digitalsensor ausgebildet sein, der in einem vorbestimmten Takt Momentanwerte eines Meßsignals anzeigt. Es ist auch möglich, einen analog arbeitenden Sensor vorzusehen, dessen Ausgangssignal einer Digitalisiereinrichtung zugeführt wird, die in einem vorbestimmten Takt digitalisierte Momentanwerte des Meßsignals des Sensors liefert.

Außerdem ist eine Codiereinrichtung zur Umwandlung der Momentanwerte in Datenpakete eines Datenpaketstroms sowie eine Sendeeinrichtung zur Aussendung der Datenpakete als Funksignal im Sender vorgesehen. Wenn dann der Empfänger eine Empfangseinheit für den Empfang der als Funksignal vorliegenden Datenpakete sowie eine Decodiereinrichtung zur Umwandlung der empfangenen Datenpakete in Meßinformationen sowie eine Ausgabeeinheit zur Ausgabe der so erhaltenen Meßinformationen aufweist, dann läßt sich auf einfache Weise eine Messung auch über weite Strecken auswerten, ohne daß hierzu eine Kabelver-

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bindung zwischen dem Sensor und der Ausgabeeinheit vorgesehen sein braucht.

Bei solchen Funkstrecken wird häufig gewünscht, die Ausgangssignale von mehreren Sensoren gleichzeitig zu übertragen. Außerdem wird häufig gewünscht, ausgehend von einem Sensorausgangssignal mehrere Ausgangsgrößen zu errechnen und diese an der Ausgabeeinheit des Empfängers abzunehmen. Dabei ergibt sich häufig das Problem, daß die an der Ausgabeeinheit abgenommenen Größen große Fehler aufweisen, die im praktischen Betrieb nicht akzeptabel sind.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Funkstrecke bereitzustellen, bei der die an der Ausgabeeinheit ausgegebenen Meßinformationen nur einen geringen Fehler aufweisen. Schließlich soll auch ein Sender und ein Empfänger für eine solche Funkstrecke bereitgestellt werden.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.

Gemäß der Erfindung ist die Codiereinrichtung so ausgebildet, daß aus dem Meßsignal ein erster Momentan-Meßgrößenwert und wenigstens ein zweiter Momentan-Meßgrößenwert gewinnbar sind. Dabei kann der zweite Momentan-Meßgrößenwert aus dem ersten Momentan-Meßgrößenwert errechnet werden. Es ist auch denkbar, den zweiten Momentan-Meßgrößenwert aus mehreren ersten Momentan-Meßgrößenwerten zu berechnen, beispielsweise aus deren Verlauf. Auf diese Weise werden mehrere Momentan-Meßgrößenwerte gebildet. Außerdem können auch dritte, vierte, usw. Momentan-Meßgrößenwerte übertragen werden. Dadurch können auch mehrere Meßgrößen auf einer einzigen Funkstrecke übertragen

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werden. Die zu übertragenden Meßgrößen können sich auch durch eine jeweils verschiedene Auflösung unterscheiden, obwohl sie aus demselben Meßsignal hervorgehen.

Der Datenpaketstrom weist dabei sowohl Datenpakete auf, die Informationen über den ersten Momentan-Meßgrößenwert enthalten, als auch Datenpakete, die Informationen über den zweiten Momentan-Meßgrößenwert enthalten.

Mit der Erfindung lassen sich somit auf einfache Weise Daten erhalten, die sich aus dem Sensorsignal ergeben. Dabei können sowohl Daten erhalten und übertragen werden, die unmittelbar vom Sensor geliefert werden, als auch Daten, die erst aus dem Sensorsignal errechnet werden müssen.

Die Erfindung läßt sich dabei vorteilhafterweise nicht nur für luftgebundene Funkstrecken anwenden, sondern auch für Funkstrecken, die an ein Kabelmedium gebunden sind. Dadurch läßt sich die Ubertragungsqualität noch weiter verbessern.

Bei der Verwendung von luftgebundenen Funkstrecken ergibt sich der besondere Vorteil, daß Sender und Empfänger nicht mechanisch miteinander verbunden sind. Dadurch lassen sich auf einfache Weise Meßwerte übertragen, die an drehenden Wellen, Rädern oder anderen beweglichen Objekten abgenommen werden.

Bei der erfindungsgemäßen Funkstrecke können sowohl Datenpakete vorgesehen sein, die ausschließlich Informationen über den ersten Momentan-Meßgrößenwert enthalten, als auch Datenpakete, die ausschließlich Informationen über den zweiten Momentan-Meßgrößenwert enthalten. Durch zeitlich versetztes Senden kann so auf unterschiedliche zeitliche Anforderungen

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für den ersten Momentan-Meßgrößenwert bzw. für den zweiten Momentan-Meßgrößenwert reagiert werden.

Gemäß der Erfindung können die Informationen über den ersten Momentan-Meßgrößenwert und/oder über den zweiten Momentan-Meßgrößenwert usw. auch jeweils über mehrere Datenpakete verteilt übertragen werden. Dadurch können unterschiedliche Auflösungen bei den von der Ausgabeeinheit ausgegebenen Meßinformationen erzeugt werden. Momentan-Meßgrößenwerte, die mit einer höheren Auflösung vorliegen müssen, können dabei vorteilhafterweise so übertragen werden, daß pro übertragenem Momentan-Meßgrößenwert eine große Anzahl von Datenpaketen verwendet wird. Im Gegensatz dazu können bei Momentan-Meßgrößenwerten, die nur mit einer kleinen Auflösung benötigt werden, nur ein Datenpaket oder wenige Datenpakete verwendet werden. Auf diese Weise läßt sich die maximale Bandbreite der Funkstrecke besonders einfach und vorteilhaft an die Zeiterfordernisse der zu übertragenden Momentan-Meßgrößenwerte anpassen.

Gemäß der Erfindung können auch Datenpakete übertragen werden, die sowohl Informationen über einen ersten Meßgrößenwert als auch über einen zweiten Meßgrößenwert usw. enthalten.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann die Ausgabeeinheit den durch die ersten Momentan-Meßgrößenwerte und/oder den durch die zweiten Momentan-Meßgrößenwerte usw. repräsentierten Verlauf der Meßgrößen zu Zeitpunkten zwischen dem Empfang oder der Umwandlung von Datenpaketen schätzen und ausgeben.

Dadurch ist gewährleistet, daß an der Ausgabeeinheit des Empfängers ständig Informationen über das von dem Sensor ausgegebene Meßsignal vorliegen, und zwar auch dann, wenn gerade kein aktueller Momentan-Meßgrößenwert über die Funkstrecke

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übertragen wird. Zur Schätzung wird dabei ein Modell des vom Sensor abgetasteten Systems zugrundegelegt. Für den Fall, daß die zweiten Momentan-Meßgrößenwerte unter Zuhilfenahme der ersten Momentan-Meßgrößenwerte errechnet werden, ergibt sich ein besonders genauer Betrieb dann, wenn die ersten Momentan-Meßgrößenwerte mit einer größeren Häufigkeit übertragen werden als die zweiten Momentan-Meßgrößenwerte. Dies bietet sich beispielsweise dann an, wenn die Auflösung der ersten Momentan-Meßgrößenwerte wesentlich geringer ist, als die Auflösung der zweiten Momentan-Meßgrößenwerte. In einem solchen Fall treffen häufiger Informationen über erste Momentan-Meßgrößenwerte beim Empfänger ein als über zweite Momentan-Meßgrößenwerte. Eine zuverlässige Schätzung über den Verlauf der Meßgröße, soweit diese von den zweiten Momentan-Meßgrößenwerten repräsentiert wird, läßt sich dann zuverlässig aus den ersten Momentan-Meßgrößenwerten errechnen.

Die erfindungsgemäße Funkstrecke kann besonders vorteilhaft zur Anzeige der momentanen Fahrgeschwindigkeit und der gefahrenen Wegstrecke eines Fahrzeugs verwendet werden. Dabei wird der Sensor im Bereich eines Rads des Fahrzeugs angeordnet, wobei vorteilhafterweise ein Sensor verwendet wird, der als Meßsignal wenigstens bei jeder vollständigen Umdrehung des Rads einen Impuls abgibt. Die Codiereinrichtung wird dann so ausgebildet, daß unter Verwehdung einer Systemzeit aus dem Meßsignal die Momentangeschwindigkeit des Fahrzeugs errechnet wird. Die Momentangeschwindigkeit des Fahrzeugs wird dann als erster Momentan-Meßgrößenwert auf der Funkstrecke übertragen. Die Anzahl der ausgeführten Raddrehungen ergibt sich als Summe der vom Sensor abgegebenen Impulse und wird als zweiter Momentan-Meßgrößenwert errechnet und übertragen.

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Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs kann aus dem zeitlichen Abstand von zwei aufeinanderfolgenden Impulsen am Ausgang des Sensors errechnet werden. Ein Impuls entspricht jeweils einer Radumdrehung und damit einer bekannten gefahrenen Wegstrecke. Der zweite Momentan-Meßgrößenwert stellt die gesamte bis zum Meßzeitpunkt gefahrene Wegstrecke dar, die durch die Summe aller bis dahin vom Sensor abgegebenen Impulse ermittelt wird. An der Ausgabeeinheit des Empfängers werden sowohl der erste Momentan-Meßgrößenwert als auch der zweite Momentan-Meßgrößenwert dargestellt. Die momentane Geschwindigkeit wird mit einer Rate von beispielsweise einem Momentan-Meßgrößenwert pro Sekunde übertragen. Die direkt im Sender ermittelte Gesamtstrecke wird dagegen nur mit einer Rate von beispielsweise 32 Sekunden pro Meßgrößenwert zum Empfänger übertragen.

Im Empfänger wird jeder neue Meßgrößenwert für die Geschwindigkeit mit derjenigen Zeit multipliziert, die seit dem letzten störungsfreien Übertragen eines solchen Meßgrößenwerts verstrichen ist. Dadurch erhält man einen geschätzten Wert für die in der Zwischenzeit zurückgelegte Wegstrecke. Dieser wird zum zuletzt fehlerfrei übermittelten Gesamtwert der gefahrenen Strecke addiert und auf der Anzeige dargestellt.

Wenn ein Fehler in der Übertragung der Momentan-Meßgrößenwerte für die Geschwindigkeit aufgetreten ist, wird empfängerseitig ein falscher Wert empfangen und angezeigt. Der so entstandene Fehler wirkt sich auf die gefahrene Teilstrecke aus, die im Empfänger berechnet wird. Daher wird dort ebenfalls ein falscher Wert angezeigt. Nach der nächsten fehlerfreien Übertragung eines zweiten Momentan-Meßgrößenwerts zum Empfänger wird dort ein fehlerfreier Wert für die gefahrene Gesamtstrecke angezeigt und für die weitere Berechnung des geschätzten Werts verwendet. Auf diese Weise ergibt sich eine

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zuverlässige und genaue Anzeige der momentanen Geschwindigkeit sowie der gefahrenen Gesamtstrecke, und zwar selbst dann, wenn die Funkstrecke gelegentlich Störungen unterliegt.

Die Erfindung kann auch vorteilhaft zur Anzeige der momentanen Herzschlagrate und der Herzschlagvariabilität eines Lebewesens verwendet werden. Hierzu ist der Sensor als Herzschlagsensor ausgebildet, der im Bereich des Nervensystems des Lebenwesens angeordnet sein kann. Ein solcher Sensor gibt beim Abtasten eines Herzschlags jeweils wenigstens einen Impuls als Meßsignal ab. Die Codiereinrichtung ist dabei so ausgebildet, daß unter Verwendung einer Systemzeit aus dem Meßsignal die momentane Herzschlagrate als ein erster Momentan-Meßgrößenwert errechnet werden kann. Die Herzschlagvariabilität kann beispielsweise aus dem Verhältnis des längsten Abstands zwischen zwei Herzschlägen zu dem kürzesten Abstand zwischen zwei Herzschlägen innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums abgeleitet werden. Sie kann als ein zweiter Momentan-Meßgrößenwert aus dem Verlauf des Meßsignal gewonnen werden.

Die erfindungsgemäße Funkstrecke kann auch besonders vorteilhaft zur Übertragung der in dem von einem Spannungs-Frequenzwandler erzeugten elektrischen Pulse enthaltenen Informationen verwendet werden. Die Codiereinrichtung ist dabei so ausgebildet, daß die momentane Frequenz der elektrischen Pulse als ein erster Momentan-Meßgrößenwert gewinnbar und übertragbar ist. Die gesamte Anzahl der von dem Sensor erzeugten Pulse kann dabei als Summe der Pulse gewonnen werden und als zweiter Momentan-Meßgrößenwert übertragen werden.

Als praktische Anwendung dieser Ausgestaltung ist eine Vorrichtung vorstellbar, in der eine analoge Größe wie eine Lei·

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stung oder eine Temperatur mit Hilfe eines Spannungs-Frequenzwandlers in eine kontinuierliche Pulsfolge umgewandelt wird. Die Frequenz der Pulse dieser Pulsfolge wird als erster Momentan-Meßgrößenwert verwendet. Der zweite Momentan-Meßgrößenwert ergibt sich aus dem Integral der Meßgröße und repräsentiert im Falle der Verwendung eines Leistungssensors die geleistete Arbeit bzw. im Fall der Verwendung eines Temperatursensors eine übertragene Wärmemenge.

Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung kann das Integral des Meßsignals vorteilhafterweise durch einfaches Zählen der Pulse der Pulsfolge gebildet werden, ohne daß dabei langfristig ein Fehler beispielsweise durch Akkumulation entsteht. Dieser Zählstand wird mit einer niedrigen Ubertragungsrate über die Funkstrecke übertragen, während die jeweils ermittelte momen-

tane Frequenz mit einer hohen Übertragungsrate übertragen wird. Im Empfänger wird eine Fehlerakkumulation wie sie beim Integrieren der ersten Momentan-Meßgrößenwerte auftreten kann, vermieden bzw. in regelmäßigen Abständen durch einen aktuellen zweiten Momentan-Meßgrößenwert korrigiert.

Die Erfindung ist auch im Zusammenhang mit einem Herzschlagsensor beispielsweise bei Sportwettbewerben anwendbar, bei denen Biodaten von Sportlern so auf eine für Zuschauer sichtbare Anzeige projiziert werden, daß diese von den Zuschauern gesehen werden können. Aus solchen Biodaten lassen sich beispielsweise Rückschlüsse über Fitness und Einsatzfreude eines Athleten ziehen, was die Sportwettbewerbe für Zuschauer attraktiver macht. Bei Tieren, die von Menschen geführt werden, lassen sich so auch unerwünschte Überlastungen vermeiden.

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Die Erfindung umfaßt schließlich auch die Einzelkomponenten einer solchen Funkstrecke wie deren Sender oder deren Empfänger.

Ein der Erfindung zugrundeliegender Gedanke geht davon aus, daß bei der Übertragung von Meßgrößen über eine gestörte Funkstrecke vereinzelt Fehler auf der Empfängerseite auftreten können. Solange der auf der Empfängerseite abgegebene Meßwert nur dazu dient, von einem Menschen sporadisch abgelesen zu werden, braucht das nicht kritisch zu sein. Im Fehlerfall ergibt eine erneute Ablesung mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit einen richtigen Wert. Wenn die übertragene Meßgröße auf der Empfängerseite jedoch mathematisch zu einer weiteren Meßgröße weiterverarbeitet wird, beispielsweise durch ein Integrationsverfahren, werden Fehler aufsummiert,

was sich langfristig in der dabei errechneten weiteren Meßgröße nachteilig bemerkbar macht. Die dadurch verursachten Fehler setzen sich sowohl aus Übertragungsfehlern als auch aus Rundungsfehlem zusammen.

Solche Fehler könnten durch eine Erhöhung der' Bandbreite der Funkstrecke vermindert werden, wenn gleichzeitig die Sendehäufigkeit, und die Auflösung der gesendeten Meßgrößenwerte erhöht werden. Dies resultiert jedoch in erhöhten Kosten, was nicht erwünscht ist. Die Erfindung geht einen anderen Weg. Gemäß der Erfindung wird die Bandbreite der Funkstrecke so gewählt, daß die Übertragung der ersten Meßgrößenwerte den Großteil der verfügbaren Bandbreite ausfüllt. Um den Fehler in der Übertragung der zweiten Meßgrößenwerte zu reduzieren, wird gemäß der Erfindung eine Korrektur angewandt, die im Vergleich zur Übertragungsrate der ersten Meßgrößenwerte nur relativ selten zu erfolgen braucht. Dadurch reicht eine Bandbreite für die Übertragung der zweiten Meßgrößenwerte, die

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geringer ist als diejenige für die Übertragung der ersten Meßgrößenwerte.

Die durch die zweiten Meßgrößenwerte repräsentierten Verläufe der Meßgröße zu Zeitpunkten zwischen dem fehlerfreien Empfang von entsprechenden Datenpaketen wird empfängerseitig ermittelt und gegebenenfalls zur Darstellung gebracht. Immer dann, wenn ein vollständiger und fehlerfreier Wert für den zweiten Meßgrößenwert empfangen worden ist, wird die vom Empfänger gebildete Schätzung durch den im Sender berechneten korrekten Wert korrigiert.

Die Erfindung macht weiterhin von folgendem Ansatz Gebrauch. Die zu erwartenden zweiten Meßgrößenwerte werden demnach nicht nur auf der Seite des Senders gebildet, sondern auch auf der Seite des Empfängers. Die auf der Seite des Empfängers gebildeten ersten Meßgrößen werden regelmäßig mit den auf der Senderseite ermittelten zweiten Meßgrößenwerten verglichen. Dabei ist besonders von Vorteil, daß senderseitig keine Übertragungsfehler in die Bildung der zweiten Meßgrößenwerte mit eingehen. Beim Einsatz von Spannungs-Frequenzwandlern, bei denen die zweiten Meßgrößenwerte durch Zählen von Pulsen gebildet werden, entstehen sogar außer demjenigen Fehler, der durch die zeitliche Auflösung im Zusammenhang mit dem zeitlichen Abstand der Pulse hervorgerufen wird, keine weiteren Fehler.

Die Auflösung der zweiten Meßgrößenwerte kann dabei erfindungsgemäß größer sein als diejenige der ersten Meßgrößenwerte. Jedoch braucht man dann zum Übertragen der zweiten Meßgrößenwerte mehr Datenpakete als zum Übertragen des ersten Meßgrößenwert.

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Beim Einsatz eines Spannungs-Frequenzgenerators werden die ersten Meßgrößenwerte aus der Frequenz der vom Sensor erzeugten Impulse ermittelt, und zwar in periodischen Abständen. Ihr Wert entspricht der Inverse des zeitlichen Abstands je zweier Impulse. Bei der Berechnung der ersten Meßgrößenwerte treten zwar inhärent Rundungsfehler auf, die bezogen auf die ständig erfolgende Ablesung auf der Empfängerseite möglichst gering zu halten sind. Geringe Abweichungen können jedoch vernachlässigt werden bzw. werden vom Benutzer akzeptiert.

Die Summe dieser Fehler über einen längeren Zeitraum ist bezüglich ihrer Größe und ihres Vorzeichens nicht.voraussagbar. Dadurch könnten empfängerseitig in einer etwaigen Summe erhebliche Fehler auftreten. Solche Fehler werden durch das erfindungsgemäße Verfahren klein gehalten oder ganz vermieden.

Parallel zum ersten Meßgrößenwert, der typischerweise mit einer Breite von mehreren Bits übertragen wird, werden senderseitig die fehlerfrei ermittelten zweiten Meßgrößenwerte mit niedriger Bandbreite mit nur einem einzigen oder mit wenigen Bits übertragen, die sogar der Einfachheit halber an die Daten für den ersten Meßgrößenwert angehängt werden können. Die für eine kontinuierliche Darstellung auf der Seite des Empfängers benötigten Verläufe der zweiten Meßgrößenwerte werden empfängerseitig unter Verwendung des Verlaufs der ersten Meßgrößenwerte geschätzt und zu dem jeweils letzten vollständig übertragenen.zweiten Meßgrößenwert hinzuaddiert. Auf diese Weise läßt sich der Verlauf der zweiten Meßgrößenwerte trotzdem mit einer Rate darstellen, die höher ist als die eigentliche Übertragungsrate der zweiten Meßgrößenwerte.

Gemäß der vorstehend beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dauert die vollständige Übertragung je eines zweiten Meßgrößenwerts ein Mehrfaches der Zeit, die für

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die Übertragung je eines ersten Meßgrößenwerts benötigt wird. Dieser Effekt wird unter anderem dadurch verstärkt, daß der zweite Meßgrößenwert häufig mit einer höheren Auflösung benötigt wird als der erste Meßgrößenwert. Im Falle der Übertragung der momentanen Geschwindigkeit und der gefahrenen Wegstrecke eines Fahrzeugs äußert sich dies besonders stark. Zur Anzeige der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs in einem vorgegebenen Geschwindigkeitsbereich zwischen beispielsweise 0 km/h und 250 km/h reicht es nämlich häufig aus, die Geschwindigkeit auf 1 km/h genau anzuzeigen, wodurch insgesamt 250 Auflösungsschritte benötigt werden. Bei der gefahrenen Wegstrekke des Fahrzeugs in einem Bereich zwischen 0 km und 100.000 km werden bei einer Auflösung von "100 m" hingegen 1.000.000 Auflösungsschritte für eine vollständige Darstellung benötigt, also 4.000 mal mehr als für die vollständige Darstellung der Geschwindigkeit.

Mit der Erfindung, bei der die zweiten Meßgrößenwerte empfängerseitig weiterberechnet werden, läßt sich gelegentlich noch die Akkumulation eines Fehlers beobachten. Solange die Übertragungsdauer der zweiten Meßgrößenwerte jedoch viel kürzer ist als der gesamte Zeitraum, in dem Meßgrößenwerte übertragen werden, kann davon ausgegangen werden, daß die Dauer und damit das Ausmaß der Fehlerakkumulation auf eine Zeit beschränkt ist, die die Übertragungszeit für die senderseitig ermittelten zweiten Meßgrößenwerte nicht überschreitet.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Sender insbesondere eine Eingangseinheit zur Eingabe bzw. Generierung je eines Datenpakets bzw. Datensatzes oder Datums sowie eine Sendersteuereinheit zur Verarbeitung des Datenpakets und zum Einfügen einer sich aus dem Inhalt des Datenpakets ergebenden vorbestimmten Prüfcodierung in das

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Datenpaket auf. Weiterhin ist eine von der Sendersteuereinheit betätigbare Sendeeinheit zur Aussendung des Datenpakets vorgesehen, wobei der Sender so ausgebildet ist, daß die Datenpakete regelmäßig hintereinander aussendbar sind. 5

Die Signale eines solchen Senders lassen sich besonders einfach von einem Empfänger abtasten. Dabei braucht im einfachsten Fall mit nur einem Sender nur eine einmalige Aktivität des Senders festgestellt werden, um die weiteren Aktivitäten des Senders vorherzusagen. In Systemen mit mehreren Sendern lassen sich die Sendezeitpunkte der Sender ebenso einfach vorhersagen, wenn alle Sendewiederholzeiten der in der Funkstrecke vorhandenen Sender vorher dem Empfänger mitgeteilt wurden. Der Empfänger braucht dann nur noch die Aktivitäten auf der Funkstrecke feststellen und versuchen, zu den möglichen nachfolgenden Zeitpunkten und bei Vielfachen der Wiederholungszeiten Datenpakete zu empfangen. Ein derart getaktetes Übertragungsverfahren läßt sich vorteilhaft bei solchen Funkstrecken einsetzen, bei denen es nicht von besonderer Bedeutung ist, ob jedes Datenpaket des Datenstroms übertragen wird oder nicht. Somit läßt sich die Erfindung besonders gut bei Funkstrecken zur Übertragung von Meßwerten einsetzen, bei denen sich der übertragene Meßwert im Vergleich mit der Übertragungshäufigkeit der Meßwerte nur sehr langsam ändert.

Durch das Vorsehen einer sich insbesondere aus dem Inhalt des jeweils übertragenen Datenpakets ergebenden vorbestimmten Prüfcodierung im Datenpaket lassen sich dabei auf einfache Weise ordnungsgemäß übertragene Datenpakete von defekten Datenpaketen unterscheiden, so daß auf der Seite des Empfängers nur fehlerfreie Datenpakete weiter verarbeitet werden brauchen.

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Entsprechend zum erfindungsgemäßen Sender hat der erfindungsgemäße Empfänger der Funkstrecke eine Empfangseinheit zum Empfang von Datenpaketen sowie eine mit der Empfangseinheit verbundene Empfängersteuereinheit, mit der die empfangenen Datenpakete verarbeitbar und ausgebbar sind. Die Empfängersteuereinheit kann dabei je eine Prüfcodierung eines Datenpakets ermitteln, wobei aus einem Vergleich der Prüfcodierung mit dem Inhalt des Datenpakets bestimmbar ist, ob ein fehlerfreies oder ein fehlerbehaftetes Empfangen des Datenpakets vorliegt. Bei einem Empfang eines fehlerbehafteten Datenpakets wird das betreffende Datenpaket verworfen.

Der erfindungsgemäße Empfänger ist so ausgebildet, daß Zeitpunkte für einen zu erwartenden Eingang je eines Datenpakets bestimmbar sind. Dies kann beispielsweise durch zeitweises Abtasten aller Aktivitäten auf der Funkstrecke erfolgen, wobei ein besonders energiesparender Einsatz des Empfängers dann ermöglicht wird, wenn lediglich abgetastet wird, ob überhaupt eine Aktivität vorliegt. In vorgegebenen zeitlichen Abständen wird dann vom Zeitpunkt des Ertastens einer Aktivität aus versucht, Datenpakete zu empfangen. Eine solche einfache Lösung bietet sich insbesondere dann an, wenn die zeitlichen Abstände zwischen den von den jeweiligen Sendern ausgesendeten Datenpaketen dem Empfänger bekannt sind.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Sendersteuereinheit so ausgebildet, daß wenigstens ein Duplikat des Datenpakets erstellbar ist, wobei das Datenpaket und/oder das Duplikat jeweils eine Typinformation aufweisen. Mit einer solchen Typinformation kann von dem Empfänger erfaßt werden, ob es sich bei dem empfangen Datenpaket um ein Datenpaket selbst oder um ein Duplikat eines Datenpakets handelt.

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Der Sender ist so ausgebildet, daß je ein Datenpaket sowie ein Duplikat regelmäßig hintereinander aussendbar sind, wobei ferner die zeitliche Versetzung zwischen je einem Datenpaket und dessen Duplikat gemäß einer vorbestimmten Versetzungsregel und einer Versetzungsinformation variierbar ist. Die Versetzungsinformation kann man dabei in einem Datenpaket oder in einem Duplikat vorgesehen sein. Durch das Aussenden eines oder mehrerer Duplikate des ausgesendeten Datenpakets kann sich der Empfänger beim Empfangen eines defekten Datenpakets die in dem Datenpaket enthaltenen Daten auch aus dem nachfolgend ausgesendeten Duplikat beschaffen. Beim Aussenden mehrerer Duplikate stehen dem Empfänger dann sogar mehrere Möglichkeiten zur Rekonstruktion der defekten Daten des Datenpakets zur Verfügung. Die zeitliche Versetzung zwischen je einem Datenpaket und dessen Duplikaten ist gemäß der Versetzungsregel sowohl dem Sender als auch dem Empfänger bekannt. In einer besonders einfachen Ausgestaltung der Erfindung kann der Empfänger schon aufgrund einer einzigen Versetzungsinformation in einem einzigen Datenpaket den zu erwartenden Eingangszeitpunkt aller folgenden Duplikate vorhersagen. Dadurch ergibt sich ein besonders sicherer Betrieb, weil nur wenige Informationen über die zeitliche Abfolge des Sendens von Datenpaketen und Duplikaten übertragen werden müssen.

Die Versetzungsinformation kann aus einer vorgegebenen Zählfolge generiert werden, und zwar insbesondere unter Verwendung eines Zählerstands, mit dem die vom Sender gesendeten Datenpakete gezählt werden. Dabei ist es empfängerseitig nicht notwendig, wirklich jedes vom Sender gesendete Datenpaket zum empfangen, weil diesem die Zeitpunkte, zu denen Datenpakete ausgesendet werden sollen, bekannt sind. Somit kann der Empfänger den Zähler auch betreiben, ohne wirklich alle gesendeten Datenpakete empfangen zu müssen. Trotzdem bleibt

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für ihn die relative Lage zwischen Duplikaten und Datenpaketen rekonstruierbar, weil der von ihm geführte Zählerstand stets aktuell ist.

Durch das Vorsehen einer Typinformation in dem Datenpaket bzw. in dem Duplikat ist es dem Empfänger dabei auf einfache Weise möglich, zu jedem Zeitpunkt eine Unterscheidung zwischen Datenpaketen und Duplikaten vorzunehmen. Dies bewährt sich besonders beim Einrasten eines erfindungsgemäßen Senders und eines erfindungsgemäßen Empfängers zu Beginn des Betriebs der Funkstrecke.

Weiterhin kann je ein Datenpaket bzw. dessen Duplikat mit einer dem zugehörigen Sender zugeordneten Identitätsinformation versehbar sein, die eine Information über die Art bzw. Bedeutung der Datenpakete enthalten kann. So kann innerhalb der Funkstrecke eine bestimmte Sub-ID des jeweiligen Senders einer Übertragungsrate oder einem Übertragungsraster der Datenpakete zugeordnet sein. Außerdem kann einer bestimmten Sub-ID eine Bedeutung der mit den Datenpaketen übermittelten Daten zugeordnet sein. So lassen sich beispielsweise übertragene Geschwindigkeitsdaten auf einfache Weise von übertragenen Streckendaten unterscheiden. Die Identitätsinformation kann auch einen Teil einer eindeutigen Information über den jeweiligen Sender beinhalten. Hierdurch läßt sich innerhalb der Funkstrecke auf besonders einfache Weise feststellen, ob die in der Funkstrecke eingeschalteten Sender auch wirklich zu dem vorgesehenen System gehören. Zu einem anderen System mit einer anderen Funkstrecke gehörende Sender lassen sich dadurch auf besonders einfache Weise erkennen, wobei nachfolgend der Empfang der unerwünschten Daten von diesen Systemen unterdrückbar ist.

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Gemäß der Erfindung sind zum Empfangen eines Datenpakete aufweisenden Datenstroms ein Such-Modus sowie ein Übertragungsmodus vorgesehen. Im Such-Modus werden dabei die folgenden Schritte ausgeführt:

Abtasten des Datenstroms auf das Verhandensein von Datenpaketen,

Vorbestimmen von Zeitpunkten für einen zu erwartenden Eingang je eines weiteren Datenpakets.

In einem solchen Such-Modus reicht es im einfachsten Fall aus, durch Datenpakete verursachte Aktivitäten auf der Funkstrecke abzutasten. Zeitpunkte für den Eingang weiterer Datenpakete nach einem zuerst abgetasteten Datenpaket ergeben sich dann aus Vielfachen einer vorbekannten Abstandszeit zwisehen den jeweiligen Datenpaketen, die zu dem Zeitpunkt des Eintreffens des ersten Datenpakets hinzu addiert werden. Im Übertragungsmodus wird dann jeweils ein Datenpaket selektiv ausgewertet, wobei aus einem Vergleich der Prüfcodierung mit dem Inhalt des Datenpakets bestimmt wird, ob ein fehlerfreies oder ein fehlerbehaftetes Empfangen des Datenpakets vorliegt. Bei dem erfindungsgemäßen selektiven Auswerten kann ein Empfänger, der das erfindungsgemäße Verfahren ausführt, selektiv aus- oder eingeschaltet werden.

Die Erfindung läßt sich vorteilhaft dadurch verbessern, daß der Datenstrom auf das Vorhandensein von zu den Datenpaketen gehörenden Duplikaten abgetastet wird. Wenn anschließend eine Versetzungsregel für eine zeitliche Versetzung zwischen Datenpaketen und Duplikaten aus wenigstens einer den Datenpaketen und/oder deren Duplikaten entnommenen Versetzungsinformation bestimmt wird, ergibt sich eine vergrößerte Übertragungssicherheit. Dann kann bei einem Empfangen eines defekten

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Datenpakets die übertragene Information immer noch dem Duplikat entnommen werden.

In einer besonderen Ausbildung ist der Empfänger so ausgebildet, daß aus je einem Datenpaket bzw. aus je einem Duplikat eine dem Sender des Datenpakets bzw. des Duplikats zugeordnete Identitätsinformation decodierbar ist. Dies wird insbesondere zur Bestimmung des zeitlichen Abstands zwischen zwei Datenpaketen verwendet, wobei dieser von Datenpaketen mit übereinstimmenden Identitätsinformationen bestimmt wird. Dadurch läßt sich eine besonders schnelle und genaue Synchronisation der Funkstrecke erreichen.

Zum Bestimmen der Zeitpunkte für einen zu erwartenden Eingang eines Datenpakets kann ein von der Empfangseinheit an die Empfängersteuereinheit geliefertes Signal in einem Such-Modus des Empfängers auch wiederholt selektiv ausgewertet werden. Eine selektive Auswertung kann beispielsweise darin bestehen, daß das von der Empfangseinheit abgegebene Signal in regelmäßigen Abständen auf Aktivitäten hin überprüft wird. Mit dem erfindungsgemäßen Empfänger werden Zeitpunkte für einen zu erwartenden Eingang je eines Datenpaketes aus einem Anfangszeitpunkt beim Eingang eines ersten Datenpakets sowie aus einer vorbestimmten, insbesondere aus dem Inhalt oder aus der zeitlichen Lage des ersten Datenpakets rekonstruierbaren Abstandszeit errechnet. Dabei ist auch möglich, aus dem empfangenen Datenpaket direkt die Abstandszeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Datenpakten zu rekonstruieren, beispielsweise indem eine bestimmte Kennung wie die Sub-ID ausgewertet wird. Dadurch ergibt sich eine schnelle und ökonomische Berechnung der regelmäßigen Abstandszeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Datenpaketen.

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Abweichend von der vorstehend erläuterten Methode zum Auffinden der Abstandszeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Datenpaketen können Zeitpunkte für einen zu.erwartenden Eingang je eines Datenpakets auch aus einer Abstandszeit zwischen zwei Datenpaketen errechnet werden, die aus einem Anfangszeitpunkt beim Eingang eines ersten Datenpakets sowie aus einem Wiederholungszeitpunkt beim Eingang eines weiteren Datenpakets ermittelt wird.

Die Erfindung ist auch in einem kombinierten Sende-/Empfangsmodul für eine Funkstrecke verwirklicht, das einen erfindungsgemäßen Sender und/oder einen Empfänger aufweist. Der Empfänger und der Sender können zur Vermeidung von Kollisionen von Datenpaketen oder deren Duplikaten auch betätigbar miteinander verbunden sein. Dabei kann der Empfänger beim Abtasten eines von einem weiteren Sender gesendeten Datenpakets den mit ihm verbundenen Sender zeitweilig unterdrücken oder zum Aussenden von Datenpaketen mit verändertem zeitlichen Abstand veranlassen.

Mit der erfindungsgemäßen Funkstrecke ist ein Langzeitbetrieb von Sender und Empfänger möglich, wenn diese aus Batterien gespeist werden. Dadurch ergeben sich Einsatzmöglichkeiten insbesondere im Zusammenhang mit Sportuhren, die Geschwindigkeits- und Herzschlagssensoren auswerten. Das erfindungsgemäße System ist vorteilhaft in unidirektionalen als auch bidirektionalen Systemen einsetzbar, die jeweils aus einem Empfänger und mehreren Sendern bestehen. Das erfindungsgemäße System weist eine hohe Immunität gegen Sender gleichartiger benachbarter Systeme und gegen Kollisionen der Sender eines Systems untereinander auf. Es ergibt sich weiterhin eine hohe Störfestigkeit gegenüber Fremdeinstrahlung. Schließlich ist

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aus der Sicht eines Endanwenders eine einfache Inbetriebnahme bzw. ein unkomplizierter Betrieb gewährleistet.

Bei dem erfindungsgemäßen Protokoll wird die Information in der Form von wiederkehrenden Sendepakten mit typischerweise 8 bis 16 Datenbits sowie diversen Steuer- und Prüfbits übertragen. Zusätzlich können durch einen Zahlensequenzgenerator über den Zeitbereich hinweg verstreute Sendepakete redundant zu den regelmäßigen, im fixen Abstand aufeinanderfolgenden Sendepaketen bereitgestellt werden. Nach einer Synchronisationsphase ist die Lage aller ankommenden Pakete für den Empfänger berechenbar. Durch gezieltes An- und Ausschalten des Empfängers und des Senders wird ein niedriger Stromverbrauch erreicht.

Die Erfindung läßt sich besonders vorteilhaft bei Anwendungen einsetzen, die eine unidirektionale Übertragung von Daten bei einer niedrigen Datenrate erfordern. Dabei ergeben sich Vorteile im Langzeitbetrieb wie beispielsweise bei der Überwachung von Meßdaten, die sich mit einer Rate im Bereich von wenigen Hertz ändern. Dies kann vorteilhafterweise zum regelmäßigen Übertragen von Geschwindigkeitsinformationen genutzt werden. Nach einer kurzen vorhergehenden Synchronisationszeit ist bei der Erfindung eine Übertragung von Daten möglich. Ein Kurzzeitbetrieb wie beispielsweise die Fernsteuerung von Geräten kann mit zusätzlichem Verfahrensaufwand erreicht werden.

Außerdem ist es möglich, im Sender aufakkumulierte Streckeninformationen in einzelne Datenbereiche zu zerlegen und diese Datenbereiche einzeln - mit jeweils wenigstens einem Redundanzpaket versehen - zum Empfänger zu schicken, wobei sie

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dort wieder zu den ursprünglichen Streckeninformationen zusammengesetzt werden.

Systeme mit mehreren Sendern, die trotz Auftreten der Kollisionen zwischen Datenpaketen und anderer Störungen mit möglichst gleichmäßiger Rate von einem Empfänger empfangen werden sollen, lassen sich durch die erfindungsgemäßen Redundanzfunktionen bei einem gleichzeitig extrem sparsamen Langzeitbatteriebetrieb erreichen. Hierzu gehören beispielsweise Sportcomputer, medizinische Geräte zur Patientenüberwachung, Alarmanlagen, Überwachungssysteme im Industrie- und Heimanwenderbereich sowie Meßdatenübertragungen.

Mit der Erfindung ergibt sich gerade bei Sportcomputern wie solchen für Fahrrädern ein verbessertes Übertragungsprotokoll, mit dem sich ein einziger Empfänger für alle Sender eines Systems verwenden läßt. Alle Sender senden dann auf einer gemeinsamen Frequenz, wobei sich eine maximale Zahl von 4 bzw. 6 oder 8 Sendern bewährt hat. Mit der Erfindung läßt sich eine hohe Übertragungsrate in einem vorgegebenen Zeitrahmen erreichen, wobei Kollisionen zwischen den verschiedenen Sendern bzw. Sensoren eines Systems vermieden werden. Die erfindungsgemäße Funkstrecke hat dabei eine hohe Störfestigkeit gegenüber atmosphärischen Störungen und Sender anderer Systeme. Aus der Erfindung resultiert ferner eine sehr niedrige mittlere Aktivität der Empfänger- und Senderbausteine, so daß sich ein niedriger Stromverbrauch der Funkstrecke erreichen läßt.

Die Erfindung umfaßt dementsprechend auch ein Protokoll für eine Datenübertragung, bei dem Datenwörter vor dem Senden in ein oder mehrere Datenpakete umgewandelt werden. Jeder Sender der Funkstrecke hat eine jeweils unterschiedliche Sub-ID, die

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den jeweiligen Sensortyp innerhalb eines Systems angibt. So lassen sich Sensoren für einen Herzschlag, für eine Radumdrehung oder für eine Pedalfrequenz anhand der Sub-ID unterscheiden. Außerdem hat jedes Sendermodul unabhängig von der Sub-ID eine einmalig vorkommende ID oder auch Seriennummer. Diese wird beispielsweise bei einem Fertigungstest in einem nichtflüchtigen Speicherbereich des Senders geschrieben oder beim Einlegen einer neuen Batterie nach einem Zufallsprinzip ermittelt. Jeder Sub-ID ist eine bestimmte, fixe Paketwiederholzeit bzw. Paketfrequenz zugewiesen. Die Paketfrequenz ist von der jeweiligen Frequenz, mit der die Meßwerte eintreffen oder sich ändern, unabhängig. Parallel zum Begriff Paketfrequenz kann auch eine Bezeichnung "Time-Slot" benutzt werden. Es handelt sich dabei um ein Raster aus Zeitabständen, die der Paketlänge entsprechen. Der Abstand zwischen zwei Paketen

eines Senders beträgt immer eine ganzzahlige Anzahl an Timeslots. Der Paketabstand der einzelnen Sub-IDs differiert immer um eine gerade Zahl.

Zur Kollisionsvermeidung innerhalb eines Systems einer Funkstrecke soll erreicht werden, daß für jeden Sender die Kollision seiner Pakete mit Paketen eines anderen Senders des gleichen Systems nicht länger als ein Paket in Folge unterbrochen ist. Die erfindungsgemäßen Sender haben abhängig von der Sub-ID eine unterschiedliche fixe Paketfrequenz, die sie durch eine Kodierung innerhalb des Systems erhalten. Diese Kodierung variiert in Stufen, und zwar so, daß sich die Peri-

odenlänge der Paketfrequenz von Sender zu Sender jeweils um die zweifache Paketlänge erhöht. Es läßt sich leicht nachvollziehen, daß dann bei zwei Sendern, die zwei unterschiedliche Paketfrequenzen haben, tatsächlich keine zwei Pakete in Folge kollidieren können.

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Grundsätzlich gilt jedoch, daß bei einer Anzahl N Sendern im schlechtesten Fall N-I Pakete eines der Sender in Folge gestört werden können. Dieser Fall ist jedoch unwahrscheinlich und in der Realität von geringerer Bedeutung. Um eine vorgeschriebene maximale Übertragungszeit nicht zu überschreiten, könnte man nun die Häufigkeit der gesendeten Pakete mit N multiplizieren. Bei vier Sendern müßten in diesem Fall viermal mehr Pakete pro Sekunde übertragen werden als bei einer "normalen" Datenübertragung. Dies bedingt jedoch einen erhöhten Stromverbrauch bei Sender und Empfänger. Gemäß der Erfindung wird ein ähnlicher Effekt mit einem verringerten Aufwand erzielt.

Aus der Summe aller Paketfrequenzen und der jeweiligen Paketdauer errechnet sich der Durchsatz der gesamten Zeitscheibe mit Sendepaketen. Dieser Parameter, den man auch "Belegung" nennen kann, gibt ein Maß über die Festigkeit des Systems gegenüber systemfremden Störungen an. Je mehr Pakete auf der Funkstrecke unterwegs sind und je länger diese jeweils sind, desto höher ist auch die Wahrscheinlichkeit, daß ein kurzer Störimpuls mit einem dieser Pakete kollidiert.

Zur Kollisionsvermeidung zwischen zwei Sendern benachbarter, jeweils überstrahlender Funkstrecken kann zusätzlich zu den Fixpaketen, die mit jeweils konstanter Frequenz ausgesendet und empfangen werden, bei jedem Sender jeweils zwischen zwei Fixpaketen noch ein Paket mit variabler Lage bzw. ein Redundanzpaket ausgesendet werden. Der Time-Slot, in den das Redundanzpaket gelegt wird, wird durch einen Zahlensequenzgenerator bestimmt, dessen Sequenz abhängig von der ID des jeweiligen Senders sein kann. Der Algorithmus für die Zahlensequenz ist sowohl dem Sender als auch dem Empfänger bekannt. Nach einer Synchronisationszeit sind auch die jeweiligen IDs

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der einzelnen Sender im Empfänger abgelegt, so daß auch diese als Parameter in der Zahlensequenz verwendet werden können. Somit kann der Sender im voraus berechnen, in welchem Time-Slot das nächste Redundanzpaket zu erwarten ist und dementsprechend die Empfangseinrichtung zeitgenau einschalten. Eine jeweils in einem Datenpaket übertragene Startinformation für den Zahlensequenzgenerator kennzeichnet einen Nulldurchgang der Zahlensequenz, so daß Sender und Empfänger anhand dieses Datenpakets synchronisierbar sind.

Die ID des Senders wird periodisch innerhalb der Dätenpakete übertragen, und zwar jeweils Stück für Stück. Es brauchen dabei insgesamt nur so viele Bestandteile der Seriennummer übertragen werden, wie zur Individualisierung der vom Zahlensequenzgenerator durchlaufenden Zahlensequenz benutzt werden. Dies beschleunigt die Übertragung der ID bzw. Seriennummer des Senders. Genauso können vielstellige aufkumulierte Strekkeninformationen auf einfache Weise zuverlässig übertragen werden.

Bevor ein Empfänger einer Funkstrecke weiß, welche Sender der Funkstrecke aufgrund ihrer ID zu seiner Funkstrecke zu rechnen sind, muß er die IDs der jeweiligen Sender wenigstens einmal korrekt empfangen und dauerhaft ablegen. Dazu wird ein entsprechender Modus im Empfänger angewählt und gleichzeitig gewährleistet, daß alle Sender des eigenen Systems aktiv sind. Außerdem muß sichergestellt sein, daß keine Sender eines zweiten, gleichartigen Systems übersprechen. In einem solchen Zustand können die IDs zuverlässig angelernt werden.

Im Normalbetrieb schaltet sich der erfindungsgemäße Empfänger zum jeweiligen Eingangszeitpunkt der Fixpakete ein und beachtet die Redundanzpakete nicht. Wenn aufgrund von Fremdstörun-

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gen oder Kollisionen in der Funkstrecke ein Fixpaket fehlerhaft oder nicht empfangen werden kann, versucht der Empfänger, das fehlende Fixpaket durch das nächstfolgende Redundanzpaket oder weitere Redundanzpakete zu ersetzen. Dies wird unter Zuhilfenahme der beidseitig bekannten Zahlensequenz für die Berechnung der zeitlichen Lage der Redundanzpakete erreicht. Wenn die Störungen der Funkstrecke wieder aufhören, beschränkt sich der Empfänger wieder auf den Empfang von Fixpaketen. Dies hält den Stromverbrauch niedrig.

Beim Einrasten zwischen Sender einer Funkstrecke und dem Empfänger oder beim Aufwachen aus einem Modus mit verringertem Energieverbrauch kann der Empfänger auch auf die Sender eines Nachbarsystems reagieren. Über die in einem besonderen Modus eingelernten IDs der Sender des Systems kann jedoch festgestellt werden, ob die beim Einrasten aufgefundenen Sender zum eigenen System gehören oder nicht.

Die Sender können als Mikrocontroller mit internem EEPROM für die ID-Nummer ausgeführt sein. Die jeweilige Sub-ID und die Paketfrequenz des Systems können durch externe Pins fest einstellbar oder durch Einträge im EEPROM konfigurierbar sein. Die ID wird nach einem Reset aus dem EEPROM eingelesen oder nach dem Zufallsprinzip generiert. Zu Testzwecken wird kurz nach dem Reset die gesamte ID einmal ausgesendet. Beim Einsatz von Mikroprozessoren mit integriertem EEPROM kann die ID beim Test auch seriell in den Baustein geschrieben und durch nochmaliges Reset auf korrektes Schreiben hin überprüft werden.

Schließlich ist es noch denkbar, die erfindungsgemäße Funkstrecke in einem Fitneßcomputer vorzusehen, bei dem ein Sender mit einem Sensor zur Messung des Herzschlags eines Benut-

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zers oder zur Messung dessen Schrittfrequenz verbunden sein kann. Ein solcher Fitneßcomputer kann einen Empfänger mit Display zur Anzeige des vom Sensor übertragenen Werts aufweisen.

Zu der Offenbarung der Erfindung zählen auch die folgenden, stichpunktartig mit Merkmalen beschriebenen Gegenstände gemäß den Ziffern 1 bis 5:

1. Verwendung einer erfindungsgemäßen Funkstrecke.

2. Übertragung eines Meßsignals mit einer erfindungsgemäßen Funkstrecke, welche die folgenden Schritte aufweist: Erzeugen einer Vielzahl von Momentanwerten eines Meßsignals,

Umwandeln der Momentanwerte in Datenpakete eines Datenpaketstroms, wobei jeweils ein erster Momentan-Meßgrößenwert und wenigstens ein zweiter Momentan-Meßgrößenwert aus dem Meßsignal gewonnen werden und wobei dabei sowohl Datenpakete erzeugt werden, die Informationen über den ersten Momentan-Meßgrößenwert enthalten, als auch Datenpakete erzeugt werden, die Informationen über den zweiten Momentan-Meßgrößenwert bzw. die zweiten Momentan-Meßgrößenwerte enthalten,
Aussenden der Datenpakete als Funksignal, Empfang der als Funksignal vorliegenden Datenpakete, Umwandeln der empfangenen Datenpaketen in Meßinformationen,
Ausgabe der Meßinformationen.

3. Übertragung eines Meßsignals mit einer erfindungsgemäßen Funkstrecke nach Ziffer 2, wobei Datenpakete erzeugt werden, die ausschließlich Informationen über den ersten Mo-

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mentan-Meßgrößenwert enthalten, und daß Datenpakete erzeugt werden, die ausschließlich Informationen über den zweiten Momentan-Meßgrößenwert enthalten.

4. Übertragung eines Meßsignals mit einer erfindungsgemäßen Funkstrecke nach Ziffer 2 oder Ziffer 3, wobei die Informationen über den ersten Momentan-Meßgrößenwert und/oder über den zweiten Momentan-Meßgrößenwert jeweils über mehrere Datenpakete verteilt übertragen werden.

5. Übertragung eines Meßsignals mit einer erfindungsgemäßen Funkstrecke nach einer der Ziffern 2 bis 4, wobei der durch die ersten Momentan-Meßgrößenwerte und/oder durch die zweiten Momentan-Meßgrößenwerte repräsentierte Verlauf der Meßgröße zu Zeitpunkten zwischen dem Empfang und/oder der Umwandlung von Datenpaketen geschätzt und ausgegeben wird.

Schutz für ein Verfahren wird nicht begehrt.

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels veranschaulicht.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines mit der erfindungsgemäßen Funkstrecke ausgerüsteten Kraftfahrzeugs;

Figur 2 zeigt ein Spannungs-Zeit-Diagramm eines elektrischen Signals, das von dem Sensor der Funkstrecke aus Figur 1 abgegeben wird,

Figur 3 zeigt das Format eines Datenpakets, das in der Funkstrecke aus Figur 1 übertragen wird,

Figur 4 veranschaulicht die zeitliche Abfolge von Datenpaketen der Funkstrecke aus Figur 1 und

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Figur 5 veranschaulicht die Inhalte der Datenpakete gemäß Figur 4.

Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Funkstrecke, die drei Sender und einen Empfänger aufweist,

Figur 7 veranschaulicht die von den Sendern aus Figur 1 abgegebenen Signale im Hinblick auf deren zeitliche Abfolge,

Figur 8 veranschaulicht den Aufbau eines von einem Sender aus Figur 6 abgegebenen Datenpaket oder dessen Du

plikat.

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Funkstrecke, die zur Messung des zurückgelegten Wegs und der momentanen Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs verwendet wird. Von dem Kraftfahrzeug ist in dieser Ansicht nur ein Laufrad 1 zu sehen, das mehrere Speichen aufweist, wobei an einer Speiche ein Dauermagnet 2 befestigt ist. Im Bereich des Laufrads 1 befindet sich weiterhin ein induktiver Sensor 3, der über eine Sensorleitung 4 mit einer Codiereinrichtung 5 in Verbindung steht. Die Codiereinrichtung 5 steht wiederum mit einer Sendeeinrichtung 6 in Verbindung, die über eine Sendeantenne 7 Funksignale aussenden kann.

Der induktive Sensor 3, die Codiereinrichtung 5 und die Sendeeinrichtung 6 bilden einen Sender 8, der mit dem weiterhin in Figur 1 gezeigten Empfänger 9 eine Funkstrecke bereitstellt.

Der Empfänger 9 gliedert sich in eine Decodiereinrichtung 10, die mit einer Empfangsantenne 11 sowie mit einer Ausgabeeinheit 12 verbunden ist. Die Ausgabeeinheit 12 wiederum steht mit einer zweiteiligen Anzeigeeinheit 13 in Verbindung. Die

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Anzeigeeinheit 13 ist so ausgebildet, daß in einem ersten Anzeigebereich I eine Geschwindigkeit "10 km/h" des Fahrzeugs angezeigt wird, während in einem zweiten Anzeigebereich II eine zurückgelegte Strecke "130 km" des Fahrzeugs angezeigt wird.

Figur 2 veranschaulicht die zeitliche Abfolge der vom induktiven Sensor 3 über die Sensorleitung 4 abgegebenen Signale, wenn das Laufrad 1 um seine Achse gedreht wird. Im vorliegenden Fall führt das Laufrad 1 sechs Umdrehungen aus, wobei es von einer hohen Umdrehungszahl auf eine niedrige Umdrehungszahl abgebremst wird. Wie man in Figur 2 besonders gut sieht, werden dabei im Bereich von 0 bis ca. 1 see insgesamt drei Impulse Ul, U2 und U3 erzeugt. Beim Zeitpunkt t = 2 see wird der Impuls U4 erzeugt, beim Zeitpunkt t = 3 see wird der Impuls U5 erzeugt und beim Zeitpunkt t = 4 see wird der Impuls U6 erzeugt.

Die Impulse Ul bis U6 bilden das vom induktiven Sensor 3 ausgesendete Meßsignal, das an die Codiereinrichtung 5 weitergeleitet wird. In der Codiereinrichtung 5 werden aus diesem Meßsignal momentane Geschwindigkeitswerte berechnet, indem der Umfang des Laufrads 1 durch den zeitlichen Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen dividiert wird, die vom induktiven Sensor 3 abgegeben werden. Diese Geschwindigkeitsinformationen werden in Datenpakete gepackt und von der Sendeeinrichtung 6 über die Sendeantenne 7 ausgesendet. Außerdem werden die vom induktiven Sensor 3 abgegebenen Impulse von der Codiereinrichtung 5 gezählt und mit dem Umfang des Laufrads 1 zu einer zurückgelegten Wegstrecke multipliziert. Zu gleichen Zeitabständen wandelt die Codiereinrichtung 5 den momentanen Wert der zurückgelegten Wegestrecke in insgesamt vier Datenpakete um, die über die Sendeeinrichtung 6 und die

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Sendeantenne 7 ausgesendet werden. Diese Multiplikation kann in einem hier nicht gezeigten Ausführungsbeispiels auch im Empfänger 9 stattfinden.

Das Format der von der Codiereinrichtung 5 erzeugten Datenpakete ist in Figur 3 veranschaulicht. Dort ist ein Datenpaket 20 gezeigt, das von der Sendeeinrichtung 6 ausgesendet werden kann. Das Datenpaket 20 stellt dabei ein sogenanntes "Roh"-Datenpaket dar, das zum Aussenden von der Sendeeinrichtung 6 noch mit Synchronisationsinformationen sowie mit Validierungsinformationen versehen werden kann. Figur 3 zeigt somit nur diejenigen Teilbereiche des Datenpakets 20, die für die Aufnahme von Meßinformation relevant sind.

Das Datenpaket 20 hat ein Identifikationsbit 21, dessen Inhalt darüber Aufschluß gibt, ob eine Geschwindigkeitsinformation oder eine Streckeninformation übertragen wird. Außerdem sind zwei Rangbits 22 vorgesehen, die Aufschluß darüber geben, welchen Rang ein Datenpaket innerhalb einer Reihe von mehreren Datenpaketen hat, mit denen zusammengehörende Bestandteile einer einzigen Information übertragen werden. Zwei Prüfbits 23 und insgesamt acht Datenbits 24 dienen zur Aufnahme der Daten, die durch die Decodiereinrichtung 10 erzeugt werden.

Im vorliegenden Fall können die acht Datenbits 24 des Datenpakets 20 insgesamt 2⁸ (= 256) verschiedene Werte annehmen. Bei einer Auflösung von 1 km/h ergibt sich somit ein Geschwindigkeitsbereich von 0 km/h bis 255 km/h, der durch die Codiereinrichtung 5 abgedeckt werden kann. Dabei entspricht ein binärer Inhalt der Datenbits 24 von "0000 0000" der Geschwindigkeit 0 km/h und ein Wert "1111 1111" entspricht einem Wert von 255 km/h.

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Für den Fall, daß mit dem Datenpaket 20 Streckeninformationen übertragen werden sollen, wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel folgendermaßen verfahren. Die Streckeninformation wird als achtstellige Dezimalzahl übertragen. Bei einer Auflösung von "10 m" können dabei Gesamtstrecken von insgesamt 999.999,99 km übermittelt werden. Diese Informationen können mit insgesamt vier Datenpaketen 20 codiert werden, wenn jeweils zwei Dezimalstellen von den acht Datenbits eines Datenpakets 20 wiedergegeben werden. Hierzu werden je zwei binärcodierte Dezimalzahlen übermittelt. In dieser Codierung lassen sich mit jeweils vier Bits die Dezimalzahlen zwischen 0 und 9 repräsentieren. Eine Gesamtstrecke von 1.242,42 km also von 1 242 420 m wird dabei durch die folgende binärcodierte Dezimalzahl wiedergegeben:

0000 0000 0001 0010 0100 0010 0100 0010 00124242

H₁ H₂ II3 II4

In der vorstehend wiedergegebenen Codierung geben die Bezeichnungen Hi, H₂, II3 und H₄ die jeweilige Numerierung der insgesamt vier Datenpakete wieder, die zur Übertragung einer solchen Streckeninformation verwendet werden.

Figur 4 veranschaulicht den zeitlichen Ablauf des Aussendens von Datenpaketen durch die Sendeeinrichtung 6 über die Sendeantenne 7. Wie man in Figur 4 besonders gut sieht, wird mit einem zeitlichen Abstand von 0,1 see je ein Datenpaket ausgesendet. Dabei wechseln sich Datenpakete I, die Geschwindigkeitsinformationen aufweisen, mit Datenpaketen Hi ab, die Streckeninformationen aufweisen. Die Streckeninformationen

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Hi sind so codiert wie obenstehend mit Bezug auf Figur 3 erläutert wurde.

Wie man in Figur 4 besonders gut sieht, werden pro vollständiger Übertragung einer Streckeninformation Hi bis H₄ insgesamt drei Geschwindigkeitsinformationen I ausgesendet.

Figur 5 veranschaulicht den Inhalt der einzelnen Datenpakete aus Figur 4.

Dabei ist in der ersten Spalte unter der Bezeichnung "lfd. Nr." der Zeitpunkt angegeben, zu dem das in der betreffenden Zeile ausgesendete Datenpaket in Figur 4 dargestellt ist.

Wie man in Figur 5 besonders gut sieht, sind die zu jeweils ungeraden Zeitpunkten "1, 3, 5, ..., 21" ausgesendeten Datenpakete I jeweils im Identifikationsbit 21 mit einem Wert "0" versehen. Dies deutet darauf hin, daß der in diesen Datenpaketen transportierte Wert je einen Geschwindigkeitswert repräsentiert. Im Gegensatz dazu weisen die zu geradzahlingen Zeitpunkten "2, 4, 6, ..., 20" ausgesendeten Datenpakete im Identifikationsbit 21 je einen Wert "1" auf, was darauf hindeutet, daß in diesen Datenpaketen je ein Streckenwert übertragen wird. Bei Streckenwerten geben die Inhalte der Rangbits 22 weiteren Aufschluß darüber, welche Stellen der dezimalen Streckenangabe gerade übertragen werden. Insgesamt sind vier Datenpakete zur Übertragung eines Streckenwerts vorgesehen, so daß je nach Rang eines Datenpakets innerhalb der Streckenangabe die Prüfbits 23 einen der binären Werte "00", "01", "10" oder "11" aufweisen.

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Die so vom Sender 8 ausgesendeten Datenpakete werden über die Empfangsantenne 11 von der Decodiereinrichtung 10 empfangen und in ihre einzelnen Bestandteile zerlegt.

Für den Fall, daß das Vorliegen eines Datenpakets indentifiziert wird, dessen Wert "0" des Identifikationsbit 21 darauf hindeutet, daß es sich um eine Geschwindigkeitsinformation handelt, wird diese Geschwindigkeitsinformation zunächst daraufhin überprüft, ob sie fehlerfrei ist. Hierzu wird der Inhalt der Prüfbits 23 mit den übrigen Inhalten des Datenpakets 20 verglichen. Für den Fall, daß sich bei diesem Vergleich herausstellt, daß eine fehlerfreie Übertragung dieses Datenpakets vorliegt, wird der entsprechende Inhalt der Datenbits 24 decodiert und an die Ausgabeeinheit 12 weitergeleitet. Die Ausgabeeinheit 12 zeigt im vorliegenden Fall den der Geschwindigkeitsinformation des Datenpakets entsprechenden Wert im ersten Anzeigebereich I der Anzeigeeinheit 13 an. Bei jedem Eintreffen eines weiteren Datenpakets I, das Geschwindigkeitsinformationen enthält, wird entsprechend den vorbeschriebenen Schritten vorgegangen, so daß der erste Anzeigebereich I der Anzeigeeinheit 13 stets einen aktuellen Geschwindigkeitswert des Fahrzeugs anzeigt, sofern eine fehlerfreie Datenübertragung stattfand.

Beim Empfang eines Datenpakets Hi, was durch den Inhalt "1" im Identifikationsbit 21 angezeigt wird, prüft die Decodiereinrichtung 10 zunächst anhand der Inhalte der Prüfbits 23 und der übrigen Inhalte des betreffenden Datenpakets, ob ein fehlerfrei übertragenes Datenpaket vorliegt. Wenn dies der Fall ist, prüft die Decodiereinrichtung 10 anhand der Rangbits 22 den Rang des aktuellen Datenpakets ab. Daraufhin wird verglichen, ob ein Datenpaket mit einem solchen Rang derzeit benötigt wird, um eventuell bereits vorher eingegan-

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gene Datenpakete mit Streckeninformationen zu vervollständigen. Auf diese Weise wird solange verfahren, bis eine vollständige aktuelle Streckeninformation in der Decodiereinrichtung 10 vorliegt. Beim Vorliegen einer vollständigen Strekkeninformation wird diese an die Ausgabeeinheit 12 weitergeleitet, die die Streckeninformation im zweiten Anzeigebereich II der Anzeigeeinheit 13 anzeigt.

In der vorbeschriebenen Weise werden laufend Geschwindigkeitsinformationen und Streckeninformationen vom Sender 8 zum Empfänger 9 übertragen.

Im Fall von Störungen der Übertragung zwischen Sender 8 und Empfänger 9 kann es vorkommen, daß einzelne Datenpakete verstummelt beim Empfänger 9 ankommen, so daß diese dort nicht ausgewertet werden können. Im Falle eines defekten Datenpakets, das eine Geschwindigkeitsinformation enthält, kann dies von einem Benutzer noch hingenommen werden. Im schlimmsten Fall werden über mehrere Übertragungszeiträume hinweg nicht zutreffende Geschwindigkeitsinformationen angezeigt.

Im Falle einer gestörten Übertragung eines Datenpakets, das eine Streckeninformation enthält, verwirft die Decodiereinrichtung 10 das entsprechende Datenpaket. Insbesondere in diesem Fall wird in der Decodiereinrichtung 10 eine geschätzte Veränderung der im zweiten Anzeigebereich II angezeigten Streckeninformation berechnet. Hierzu werden die in der Zwischenzeit decodierten Geschwindigkeitsinformationen zusammen mit der seit dem Empfang der letzten vollständigen Streckeninformation vergangenen Zeit zu einer geschätzten Streckenveränderung umgerechnet, die zu der im zweiten Anzeigebereich II der Anzeigeeinheit 13 angezeigten Streckeninformation hinzuaddiert werden. Auf diese Weise wird solange eine neue ak-

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tuelle Gesamtstreckeninformation berechnet und angezeigt, bis eine fehlerlose Gruppe von Datenpaketen im Empfänger 9 eingegangen ist, die eine aktuelle Gesamtstrecke enthalten. Entsprechend wird auch zu Zeitpunkten verfahren, in denen die aktuelle Streckeninformation gerade übertragen wird. Bei jedem Eintreffen einer fehlerfreien Geschwindigkeitsinformation wird aus der vergangenen Zeit eine geschätzte Veränderung der Streckeninformation berechnet und zu der zuletzt übertragenen Streckeninformation hinzuaddiert.

Der Fall einer gestörten Übertragung eines Datenpakets wird nachfolgend anhand Figur 5 veranschaulicht. In einem normalen, ungestörten Betrieb des Senders 8 und des Empfängers 9 werden Datenpakete übertragen, wie dies anhand der Datenpakete mit den laufenden Nummern 1 bis 9 veranschaulicht ist. Nach der Übertragung der Datenpakete 2, 4, 6, 8 verfügt der Empfänger 9 über alle Informationen Hi, II2, II3, II4, die zur Berechnung einer vom Sender 8 übertragenen Gesamtstrecke benötigt werden. Ausgehend von dieser Gesamtstrecke berechnet der Empfänger 9 jeweils geschätzte Streckenveränderungen anhand der in den Datenpaketen 9, 11, 13 und 15 übertragenen Geschwindigkeitsinformation, indem die jeweilige Geschwindigkeitsinformation mit der Übertragungszeit zwischen zwei Geschwindigkeits-Datenpaketen multipliziert wird. Der_ventsprechende Wert wird zu der zuletzt übertragenen Gesamtstrecke hinzuaddiert.und angezeigt. Im vorliegenden Fall, in dem das Datenpaket 14 mit einer Streckeninformation II3 gestört ist, kann aus den Datenpaketen 10, 12, 14 und 16 keine neue Gesamtstrecke entnommen werden. In diesem Fall werden die Datenpakete 10, 12, 14 und 16 verworfen und nicht weiter verwendet. Vielmehr berechnet der Empfänger 9 die Gesamtstrekkeninformationen ausgehend von dem mit den Datenpaketen 2, 4, 6, 8 übertragenen Wert weiter, indem auch mit den Geschwin-

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digkeits-Datenpaketen 17, 19, 21 usw. neue Streckenveränderungen geschätzt und zu dem zuletzt übertragenen Wert der Gesamtstrecke hinzu addiert werden. Dies geschieht solange, bis wieder eine Gesamtstreckeninformation fehlerfrei vom Sender 8 an den Empfänger 9 übertragen wird. In diesem Fall wird die mit geschätzten Werten aktualisierte Gesamtstreckeninformation durch eine aktuelle fehlerfrei übertragene Gesamtstreckeninformation ersetzt.

Im Betrieb des Senders 8 und des Empfängers 9 kann der Fall auftreten, daß der Gesamtstreckenzähler im Sender 8 einen niedrigeren Wert aufweist, als der Gesamtstreckenzähler im Empfänger 9. Dies weist darauf hin, daß im Sender 8 ein sogenannter "Überlauf" des Gesamtstreckenzählers stattgefunden hat. Dies wird vom Empfänger 9 so berücksichtigt, daß angenommen wird, daß genau ein Überlauf stattgefunden hat. Dieser Überlauf wird dann entsprechend bei der neuen Anzeige der Gesamtstreckeninformationen im Empfänger 9 berücksichtigt.

In diesem geschilderten Fall wird die "wahre" vom Laufrad 1 zurückgelegte Strecke nur vom Empfänger 9 festgehalten. Der Sender 8 kann in diesem Fall nur Werte speichern, die durch die Größe des Gesamtstreckenzählers im Sender 8 begrenzt sind. Dies kann gemäß der Erfindung besonders vorteilhaft dazu verwendet werden, daß die Größe des Gesamtstreckenzählers im Sender 8 vergleichsweise gering zur Größe des Gesamtstrekkenzählers im Sender 9 gehalten wird. Dadurch verringern sich die auf der Funkstrecke zu übertragenden Daten, so daß die Übertragungsrate hinsichtlich der Geschwindigkeitsinformationen erhöhbar ist. In einer besonderen, hier nicht gezeigten Ausbildungsform der Erfindung werden je 10 Geschwindigkeits-Datenpakete genau ein Streckeninformations-Datenpaket gesendet.

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In weiteren, hier nicht dargestellten Ausbildungsform werden im einem einzigen Datenpaket sowohl Geschwindigkeitsinformationen als auch Streckeninformationen übertragen, wobei beispielsweise von insgesamt 9 Datenbits eines Datenpakets 8 Datenbits für die Übertragung einer Geschwindigkeitsinformation verwendet werden, während genau ein Datenbit zur Übertragung eines Teils der Streckeninformation verwendet wird. Auf diese Weise kann aus 8 hintereinander folgenden Datenpaketen genau eine Streckeninformation rekonstruiert werden, während insgesamt 8 Geschwindigkeitsinformationen übertragen worden sind.

Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Funkstrecke 101, die einen ersten Sender 102, einen zweiten Sender 103, einen dritten Sender 104 sowie einen Empfänger 105 umfaßt. Der erste Sender 102 hat eine erste Antenne 6 zum Ausenden von Funksignalen. Die erste Antenne 106 steht mit einer in dieser Ansicht nicht gezeigten Sendeeinheit in Verbindung, die die von der ersten Antenne 106 auszusendenden Funksignale generiert. Weiterhin umfaßt der erste Sender 102 eine in dieser Ansicht nicht gezeigte Sendersteuereinheit zur Ansteuerung der Sendeeinheit. Die Sendersteuereinheit empfängt über eine erste Eingangsleitung 107 Signale von einem ersten Sensor 8, der als Umdrehungszähler eines in dieser Ansicht nicht gezeigten Laufrades ausgebildet ist. Der erste Sensor 108 liefert somit über die erste Eingangsleitung 107 Lageinformationen über das Laufrad an die Sendersteuereinheit. Die Sendersteuereinheit wandelt diese Lageinformationen in digitale Daten um und veranlaßt die Sendeeinheit, diese digitalen Daten über die erste Antenne 6 auszusenden. Dabei werden sowohl die Momentangeschwindigkeit als auch die zurückgelegte Gesamtstrecke des Rads übermittelt,

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wie dies obenstehend mit Bezug auf Figur 1 bis Figur 5 ausgeführt worden ist.

Der zweite Sender 103 hat eine zweite Antenne 109 sowie eine zweite Eingangsleitung 110 und stimmt hinsichtlich seines übrigen Aufbaus im wesentlichen mit dem ersten Sender 102 überein. Der zweite Sender 103 empfängt über die zweite Eingangsleitung 110 Signale eines zweiten Sensors 111, der Lageinformationen über eine hier nicht gezeigte Tretkurbel eines Fahrrads auswertet. Der zweite Sender 103 wandelt diese Lageinformationen in digitale Signale um, die über die zweite Antenne 109 als Funksignale abgegeben werden. Dabei werden sowohl die momentane Lageinformation als auch deren Integral über die Zeit übermittelt, wie dies obenstehend mit Bezug auf Figur 1 bis Figur 5 ausgeführt worden ist.

Der dritte Sender 104 umfaßt eine dritte Antenne 12 sowie eine dritte Eingangsleitung 113, über die Daten von einem dritten Sensor 114 aufgenommen werden. Hinsichtlich seines übrigen Aufbaus stimmt der dritte Sender 104 im wesentlichen mit dem ersten Sender 102 überein. Der dritte Sensor 114 bestimmt die momentane Herzschlagsfrequenz sowie deren Integral über die Zeit, das einen Rückschluß auf den Energieverbrauch eines in dieser Ansicht nicht gezeigten Menschen zuläßt, der sich auf einem Fahrrad fortbewegt. Diese Daten werden vom dritten Sender 4 in digitale Daten umgewandelt und über die dritte Antenne 12 als Funksignal abgegeben. Dabei werden sowohl die momentane Herzschlagsfrequenz als auch deren Integral über die Zeit übermittelt, wie dies obenstehend mit Bezug auf Figur 1 bis Figur?5 ausgeführt worden ist.

Der Empfänger 105 hat eine Empfängerantenne 115 zum Empfang der vom ersten Sender 102, vom zweiten Sender 103 und vom

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dritten Sender 104 abgegebenen Funksignale. Die von der Empfängerantenne 115 empfangenen Funksignale werden an eine in dieser Ansicht nicht gezeigte Empfangseinheit weitergeleitet, die betätigbar mit einer in dieser Ansicht ebenfalls nicht gezeigten Empfängersteuereinheit verbunden ist. Die Empfangseinheit kann von der Empfängersteuereinheit ein- und ausgeschaltet werden. Die Empfängersteuereinheit kann sich außerdem auch selbst in einen ausgeschalteten Zustand versetzen. Die Empfängersteuereinheit wandelt die von der Empfangseinheit aufgenommenen Daten um und zeigt diese auf einem Display 116 an. Auf dem Display 116 kann dabei angezeigt werden, von welchem Sender die im Display 116 angezeigten Daten ausgesendet wurden. Außerdem können auch die Inhalte der jeweiligen Daten angezeigt werden. Weiterhin weist der Empfänger 105 eine Bedienertaste 117 auf, mit der die Empfängersteuereinheit von einem Benutzer betätigt werden kann.

Im Betrieb der Funkstrecke 101 senden der erste Sender 102, der zweite Sender 103 und der dritte Sender 104 ständig wiederholend Daten aus, die vom Empfänger 105 empfangen, ausgewertet und auf dem Display 116 angezeigt werden.

Figur 7 veranschaulicht die vom ersten Sender 102, vom zweiten Sender 103 und vom dritten Sender 104 abgegebenen Funksignale hinsichtlich der zeitlichen Abfolge der durch sie übermittelten Daten. Dabei werden Informationen nur jeweils für einen Teil der Daten gezeigt, die vom ersten Sender 102, vom zweiten Sender 103 und vom dritten Sender 104 abgegeben werden. Im gezeigten Beispiel wird nur die Übertragung derjenigen Daten veranschaulicht, die entsprechend in Figur 4 mit der Bezeichnung "I" versehen sind, also die regelmäßig übertragenen Geschwindigkeitsdaten. Es versteht sich von selbst, daß auch die entsprechend in Figur 4 mit der Bezeichnung "II"

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versehenen Streckeninformationen genauso mit einem Fixpaket und mit einem Redundanzpaket übertragen werden können.

Figur 7a zeigt einen ersten Zeitstrahl 120, der ein erstes Fixpaket Fl sowie ein erstes Redundanzpaket Rl enthält. Das erste Fixpaket Fl und das erste Redundanzpaket Rl werden durch jeweils ein Datensignal gebildet, die auf ein Trägersignal mit einer Trägersignalfrequenz aufmoduliert sind. Hierfür kann grundsätzlich ein beliebiges Modulationsverfahren verwendet werden.

Wie man in Figur 7a besonders gut sieht, beginnt das Aussenden des ersten Fixpakets Fl zum Zeitpunkt ti. Das Aussenden des ersten Redundanzpakets Rl beginnt zu einem Zeitpunkt t₂. Die Länge des ersten Fixpakets Fl und die Länge des ersten Redundanzpakets Rl stimmt im wesentlichen überein.

Figur 7b veranschaulicht anhand eines zweiten Zeitstrahls das vom zweiten Sender 103 abgegebene Funksignal. Es umfaßt ein zweites Fixpaket F2 und ein zweites Redundanzpaket R2, die als Datensignale auf eine Trägerfrequenz aufmoduliert sind, die mit der Trägerfrequenz des ersten Senders 102 identisch übereinstimmt. Das zweite Fixpaket F2 wird zu einem Zeitpunkt ti ausgesendet und das zweite Redundanzpaket R2 wird zu einem Zeitpunkt tß ausgesendet, wobei die Differenz t₃-t2 beim zweiten Sender 103 kleiner ist als die Differenz t₂-ti beim ersten Sender 102. Auf diese Weise wird eine zeitliche Kollision von ersten Fixpaket Fl, zweiten Fixpaket F2, ersten Redundanzpaket Rl und zweiten Redundanzpaket R2 in der Weise vermieden, daß zumindest eines der Datenpakete pro Sender nicht mit allen Datenpaketen des anderen Sender zeitlich zusammenfällt.

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Figur Ic veranschaulicht einen dritten Zeitstrahl 122, auf dem ein vom dritten Sender 104 ausgesendetes drittes Fixpaket F3 sowie ein drittes Redundanzpaket R3 eingezeichnet sind.
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Der dritte Sender 104 sendet auf der gleichen Trägerfrequenz wie der erste Sender 102 und der zweite Sender 103, wobei das dritte Fixpaket F3 und das dritte Redundanzpaket R3 auf ein entsprechendes Trägersignal aufmoduliert sind. Wie man in Figur 7c besonders gut sieht, beginnt das Aussenden des Fixpakets F3 zum Zeitpunkt ti, während das Aussenden des dritten Redundanzpakets zum Zeitpunkt t4 beginnt. Dabei unterscheidet sich die Zeitdifferenz t₄-ti des dritten Senders 104 von den entsprechenden Zeitdifferenzen t3~ti des zweiten Senders 103 und t₂-ti des ersten Senders 102.

Figur 7d veranschaulicht anhand des ersten Zeitstrahls 120 den zeitlichen Abstand to zwischen zwei Fixpakten Fl des ersten Senders 102. Der Abstand to ist zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Fixpaketen Fl im wesentlichen identisch. Demzufolge werden die Fixpakete Fl in regelmäßigen zeitlichen Abständen ausgesendet.

Figur 7e veranschaulicht anhand des zweiten Zeitstrahls 121 den zeitlichen Abstand t₀' zwischen je zwei zweiten Fixpaketen F2 des zweiten Senders 103. Die zweiten Fixpakete F2 werden in regelmäßigen zeitlichen Abständen vom zweiten Sender 103 ausgesendet.

Figur 7f veranschaulicht anhand des dritten Zeitstrahls 122 die vom dritten Sender 104 abgegebenen dritten Fixpakete F3. Die dritten Fixpakete F3 werden jeweils mit einem zeitlichen Abstand t₀' ' regelmäßig aufeinanderfolgend ausgesendet.

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Die jeweiligen zeitlichen Abstände to, to' und to¹¹ unterscheiden sich voneinander, so daß sich in den meisten Fällen die vom ersten Sender 102, vom zweiten Sender 103 oder vom dritten Sender 104 ausgesendeten Fixpakete zeitlich nicht überschneiden. Dadurch wird der Betrieb von mehreren Sendern zusammen mit einem einzigen Empfänger ermöglicht.

Im vorliegenden Fall kommt noch hinzu, daß jeder Sender nicht nur einen Fixpakettyp - nämlich z.B die Geschwindigkeitsinformation - regelmäßig aussendet. Vielmehr werden jeweils zwei Fixpaketypen - nämlich z.B. noch die integrierte Strekkeninformation - ausgesendet.

Figur 8 veranschaulicht den Aufbau eines Datenpakets 125, das hinsichtlich seines Aufbaus im wesentlichen mit demjenigen des ersten Fixpakets Fl, des zweiten Fixpakets F2, des dritten Fixpakets F3 bzw. mit dem ersten Redundanzpaket Rl, mit dem zweiten Redundanzpaket R2 oder mit dem dritten Redundanzpaket R3 übereinstimmt. Das Datenpaket 125 gliedert sich in einen ersten Identifikationsbereich 126, in einen Typbereich 127, in einen Versetzungsinformationsbereich 128, in einen zweiten Identifikationsbereich 129, in einen Nutzdatenbereich 130 sowie in einen Prüfcodebereich 131.

Dabei dient der erste Identifikationsbereich 126 zur Aufnahme von Informationen, die die sogenannte Sub-ID des jeweiligen Senders angeben. Die Sub-ID des jeweiligen Senders kann eine Information über die zeitliche Versetzung zwischen einem von dem Sender ausgesendeten Fixpaket und dem entsprechenden Redundanzpaket aufnehmen. Ähnlich der Vergabe von Kanälen bei Funkstrecken, die vorgegebene Bandbreiten von Funksignalen ausnützen, können so Zeitscheibenbereiche bei der Nutzung ei-

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ner einzigen vorgegebenen Ubertragungsfrequenz ausgenutzt werden. Die so definierten Zeitscheibenbereiche werden vorteilhafterweise eindeutig gekennzeichnet und - jeweils einem Sender zugeordnet - im ersten Identifikationsbereich eines vom betreffenden Sender ausgesendeten Fixpakets bzw. Redundanzpakets wiedergegeben.

Der Typbereich 127 nimmt Informationen darüber auf, ob es sich bei dem jeweiligen Datenpaket um ein Fixpaket oder um ein Redundanzpaket handelt.

Der Versetzungsinformationsbereich 128 bleibt bei einem einfachen Betrieb der erfindungsgemäßen Funkstrecke 101 ohne Redundanzpakete ungenutzt. In einer vorteilhaften Weiterbildung geben die im Versetzungsinformationsbereich 128 enthaltenen Informationen zusammen mit den Informationen im ersten Identifikationsbereich 126 darüber Auskunft, in welchem zeitlichen Abstand das einem Fixpaket folgende Redundanzpaket erscheint. Hierzu kann in dem entsprechenden Sender des Datenpakets 125 eine Rechenregel bzw. eine Zählfolge vorgesehen sein, gemäß der der zeitliche Abstand zwischen Fixpaket und dem daraufhin ausgesendeten Redundanzpaket festgelegt ist. Wenn eine solche Folge über einen Zähler gesteuert wird, dann kann der jeweilige Zählerstand in dem Versetzungsinformationsbereich 128 festgehalten und ausgesendet werden.

Der zweite Identifikationsbereich 129 kann zur Aufnahme einer jeweils nur einmal vergebenen Seriennummer verwendet werden, durch die sich eine Unterscheidung eines Senders der Funkstrecke 101 von einem Sender einer anderen Funkstrecke ermöglichen läßt.

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Der Nutzdatenbereich 130 nimmt die durch die Funkstrecke 101 zu übertragenden Daten auf.

Der Prüfcodebereich 131 dient bei einem Empfang des Datenpakets 125 zur Feststellung , ob die übertragenen Daten in der Zwischenzeit unerwünschte Veränderungen erfahren haben. Zur Generierung des Inhalts des Prüfcodebereichs 131 kann beispielsweise ein Paritätsverfahren oder ein Prüfsummenverfahren verwendet werden.

Weiterhin weist das Datenpaket 125 noch in dieser Ansicht nicht gezeigte Scan, -Synchronisations- und Startdaten auf, die insbesondere durch die maschinelle Verarbeitung des Datenpakets 125 bedingt und entsprechend ausgebildet sind.

Im Normalfall, in dem das Vorhandensein des ersten Sender 102, des zweiten Senders 103 und des dritten Senders 104 abgetastet wird, geht der Empfänger 105 in einen Aktiv-Modus über. Im Aktiv-Modus, der den Normalbetrieb der Funkstrecke repräsentiert, wird die Empfangseinheit im wesentlichen ausgeschaltet gehalten. Lediglich zu Zeitpunkten, an denen die Empfängersteuereinheit den zu erwartenden Eingang eines Fixpakets eines der Sender erwartet, wird die Empfangseinheit eingeschaltet. Im Aktiv-Modus wird die genaue Lage der empfangenen Fixpakete ständig überprüft und gegebenenfalls kleinere Fehler in der Lageberechnung durch die Empfängersteuereinheit korrigiert. Im Aktiv-Modus werden außerdem die Daten innerhalb der Funkstrecke 101 übertragen, von der Empfängersteuereinheit ausgewertet und an das Display 116 weitergeleitet.

Ausgehend vom Aktiv-Modus begibt sich der Empfänger 105 in einen Redundanz-Modus 14 6, wenn die im Prüfcodebereich 131

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eines empfangenen Fixpakets enthaltene Information bei der Auswertung des Datenpakets daraufhin deutet, daß das Datenpaket verfälscht oder unvollständig übertragen worden. Im Redundanz-Modus wird die Empfangseinheit von der Empfängersteuereinheit dann eingeschaltet, wenn zu dem falsch oder nicht empfangenen Fixpaket zu einer bestimmten ID eines der Sender ein Redundanzpaket auszuwerten ist. Die genaue zeitliche Lage des Empfangs des Redundanzpakets zu dem betreffenden Fixpaket ergibt sich aus der in der Empfängersteuereinheit weiterverfolgten Zahlenfolge.

Nach dem Empfangen des entsprechenden Redundanzpakets geht der Empfänger 105 wieder in den Aktiv-Modus zurück, in dem er aufeinanderfolgende Fixpakete auswertet.

Eine besondere Situation für den Empfänger 105 stellt ein Anlern-Modus dar, in dem die Funkstrecke 101 abgeschirmt von anderen Funkstrecken und Störungen betrieben wird. Im Anlern-Modus wird abgetastet, welche Sender sich in der Umgebung des Empfängers 105 befinden. Deren IDs werden dann empfangen und dauerhaft im Empfänger 105 abgelegt. Dabei muß selbstverständlich gewährleistet sein, daß alle Sender der Funkstrekke 101 aktiv sind und daß keine Sender einer zweiten Funkstrecke die Übertragung stören.

Claims (13)

1. Funkstrecke zur paketorientierten Datenübertragung mit wenigstens einem Sender (8) und mit wenigstens einem Empfänger (9),
wobei der Sender (8) jeweils wenigstens einen Sensor (3) zur Erzeugung einer Vielzahl von Momentan-Meßgrößenwerte eines Meßsignals, eine mit dem Sensor (3) verbundene Codiereinrichtung (5) zur Umwandlung der Momentan- Meßgrößenwerte in Datenpakete eines Datenpaketstroms sowie eine Sendeeinrichtung (6) zur Aussendung der Datenpakete als Funksignal aufweist,
und wobei der Empfänger (9) eine Empfangseinheit für den Empfang der als Funksignal vorliegenden Datenpakete, eine Decodiereinrichtung (10) zur Umwandlung der empfangenen Datenpakete in Meßinformationen sowie eine Ausgabeeinheit (12) zur Ausgabe der Meßinformationen aufweist,
wobei die Codiereinrichtung (5) ferner so ausgebildet ist, daß aus dem Meßsignal ein erster Momentan- Meßgrößenwert und wenigstens ein zweiter Momentan- Meßgrößenwert gewinnbar ist, wobei der Datenpaketstrom sowohl Datenpakete aufweist, die Informationen über den ersten Momentan-Meßgrößenwert enthalten, als auch Datenpakete aufweist, die Informationen über den zweiten Momentan-Meßgrößenwert bzw. über die zweiten Momentan- Meßgrößenwerte enthalten.

2. Funkstrecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Informationen über den ersten Momentan-Meßgrößenwert und/oder über den zweiten Momentan-Meßgrößenwert jeweils über mehrere Datenpakete verteilt übertragbar sind.

3. Funkstrecke nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Datenpakete vorgesehen sind, die ausschließlich Informationen über den ersten Momentan-Meßgrößenwert enthalten, und daß Datenpakete vorgesehen sind, die ausschließlich Informationen über den zweiten Momentan-Meßgrößenwert enthalten.

4. Funkstrecke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgabeeinheit so ausgebildet ist, daß der durch die ersten Momentan-Meßgrößenwerte und/oder durch die zweiten Momentan-Meßgrößenwerte repräsentierte Verlauf der Meßgröße zu Zeitpunkten zwischen dem Empfang und/oder der Umwandlung von Datenpaketen schätzbar und ausgebbar ist.

5. Funkstrecke nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Anzeige der momentanen Fahrgeschwindigkeit und der gefahren Wegstrecke eines Fahrzeugs, wobei der Sensor (3) im Bereich eines Rads (1) des Fahrzeugs angeordnet ist und als Meßsignal wenigstens bei jeder vollständigen Umdrehung des Rads (1) einen Impuls abgibt, wobei die Codiereinrichtung (5) ferner so ausgebildet ist, daß unter Verwendung einer Systemzeit aus dem Meßsignal die Momentangeschwindigkeit des Fahrzeugs als ein erster Momentan-Meßgrößenwert und die Anzahl der ausgeführten Raddrehungen als ein zweiter Momentan-Meßgrößenwert gewinnbar sind.

6. Funkstrecke nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Anzeige des momentanen Herzschlagrate und der Herzschlagvariabilität eines Lebewesens, wobei der Sensor im Bereich des Nervensystems des Lebenswesens angeordnet ist und als Meßsignal beim Abtasten eines Herzschlags wenigstens einen Impuls abgibt, wobei die Codiereinrichtung ferner so ausgebildet ist, daß unter Verwendung einer Systemzeit aus dem Meßsignal die momentanen Herzschlagrate als ein erster Momentan-Meßgrößenwert und die Herzschlagvariabilität als ein zweiter Momentan-Meßgrößenwert gewinnbar sind.

7. Funkstrecke nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Übertragung der in den von einem Spannungs-Frequenzwandler erzeugten elektrischen Pulse enthaltenen Informationen, wobei die Codiereinrichtung so ausgebildet ist, daß die momentane Frequenz der elektrischen Pulse als ein erster Momentan-Meßgrößenwert und die Anzahl der Pulse als ein zweiter Momentan-Meßgrößenwert gewinnbar sind.

8. Sender, der wenigstens einen Eingang zur Eingabe einer Vielzahl von Momentanwerten eines Meßsignals, eine mit dem Eingang verbundene Codiereinrichtung zur Umwandlung der Momentanwerte in Datenpakete eines Datenpaketstroms sowie eine Sendeeinrichtung zur Aussendung der Datenpakete als Funksignal aufweist, wobei die Codiereinrichtung ferner so ausgebildet ist, daß aus dem Meßsignal ein erster Momentan-Meßgrößenwert und wenigstens ein zweiter Momentan-Meßgrößenwert gewinnbar ist, wobei sowohl Datenpakete erzeugbar sind, die Informationen über den ersten Momentan-Meßgrößenwert enthalten, als auch Datenpakete erzeugbar sind, die Informationen über den zweiten Momentan-Meßgrößenwert bzw. die zweiten Momentan-Meßgrößenwerte enthalten.

9. Sender nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Datenpakete erzeugbar sind, die ausschließlich Informationen über den ersten Momentan-Meßgrößenwert enthalten, und daß Datenpakete erzeugbar sind, die ausschließlich Informationen über den zweiten Momentan-Meßgrößenwert enthalten.

10. Sender nach Anspruch 8 oder nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Datenpakete erzeugbar sind, die jeweils nur einen Teil der Informationen über den ersten Momentan-Meßgrößenwert und/oder über den zweiten Momentan-Meßgrößenwert aufweisen.

11. Empfänger mit einer Empfangseinheit für den Empfang von als Funksignal vorliegenden Datenpaketen, mit einer Decodiereinrichtung zur Umwandlung der empfangenen Datenpakete in Meßinformationen sowie mit einer Ausgabeeinheit zur Ausgabe der Meßinformationen, wobei die Decodiereinrichtung so ausgebildet ist, daß Datenpakete, die Informationen über den ersten Momentan-Meßgrößenwert enthalten, unterschiedlich zu Datenpaketen behandelbar sind, die Informationen über den zweiten Momentan-Meßgrößenwert enthalten.

12. Empfänger nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß wobei die Decodiereinrichtung so ausgebildet ist, daß Informationen über den ersten Momentan-Meßgrößenwert und/oder über den zweiten Momentan-Meßgrößenwert jeweils aus mehreren Datenpakete gewinnbar ist.

13. Empfänger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgabeeinheit so ausgebildet ist, daß der durch die ersten Momentan-Meßgrößenwerte und/oder durch die zweiten Momentan-Meßgrößenwerte repräsentierte Verlauf der Meßgröße zu Zeitpunkten zwischen dem Empfang und/oder der Umwandlung von Datenpaketen schätzbar und ausgebbar ist.