DE4236002A1 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur Verbindung mehrerer digitaler Datenkanäle zu einem Übertragungskanal - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Schaltungsan­ ordnung zur Verbindung mehrerer digitaler Datenkanäle zu einem gemeinsamen Übertragungskanal nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Es ist bekannt, die Übertragung von Datensignalen auf einem Daten­ kanal mit einer bestimmten Frequenz durchzuführen. Für die Über­ tragung eines weiteren Datensignals eines Datenkanals wird ein weiterer Übertragungskanal benötigt, der zum ersten Übertragungs­ kanal eine andere Frequenz aufweist. Bei der Übertragung vieler Datensignale zur gleichen Zeit ergibt sich daher die Schwierigkeit, daß zu wenig freie Datenkanäle und Übertragungskanäle verfügbar sind. Üblicherweise wird in diesem Fall mittels einer elektronischen Suchschaltung ein freier verfügbarer Kanal aufgesucht, auf dem das gewünschte Datensignal noch übertragen werden kann. Diese Such­ schaltungen sind relativ aufwendig. Außerdem hängt es vom Zufall ab, ob noch ein freier Übertragungskanal gefunden werden kann.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die Schaltungsanordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche hat demgegen­ über den Vorteil, daß mehrere Datenkanäle zu einem einzigen Über­ tragungskanal zusammengefaßt werden und damit die Datensignale quasi gleichzeitig übertragbar sind. Dadurch werden weniger Übertragungs­ kanäle benötigt, wodurch die Übertragungskapazität vergrößert wird.

Ein weiterer Vorteil ist, daß auf der Empfangsseite die zu über­ tragenden Datensignale weitgehend unabhängig voneinander auswertbar sind.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in dem unab­ hängigen Anspruch angegebenen Verfahrens bzw. der Schaltungsan­ ordnung möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß das vorgeschlagene Verfahren keine Beschränkung in der Modulation der Datenkanäle vor­ schreibt, so daß die Trägerfrequenz der Datensignale amplituden- oder frequenzmoduliert sein kann.

Vorteilhaft ist weiter, daß die Datensignale mit einem einfachen Taktsignal zeitlich synchronisierbar sind, so daß bei der Decodie­ rung der Signale auf der Empfangsseite eine eindeutige Zuordnung der Signale möglich ist.

Wählt man für das weitere zu übertragene Datensignal ein Vielfaches der Periodendauer des ersten Datensignals, dann wird die Trennung der Signale sehr einfach und verlustarm.

Weiterhin ist vorteilhaft, das weitere Datensignal in der halben Bit-Periode gemaß dem Biphase/Manchester Verfahren zu modulieren, da bei diesem Verfahren das Signal im arithmetischen Mittel zu Null wird und damit Fehler des Signals leicht erkennbar werden.

Weitere Vorteile und Verbesserungen der Erfindung sind in der Beschreibung dargestellt.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild des Senders und des Empfängers,

Fig. 2 den Aufbau des Datengenerators und Fig. 3 entsprechende Pulsdiagramme.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 ist schematisch in Form eines Blockdiagramms die sende- und empfangsseitige Einrichtung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt. Dabei wird davon ausgegangen, daß der Aufbau eines Senders 30 und eines Empfängers 20 zur Übertragung binär codierter Datensignale beispielsweise aus der EP 0 191 019 B1 bekannt ist. Erfindungsgemäß wird nun die Sendeseite einer derart bekannten Einrichtung 10 in einem oder mehreren Datengeneratoren 1, 2 verbunden, wobei jedem Datengenerator 1, 2 ein Datenkanal zuge­ ordnet ist. Die Ausgänge der Datengeneratoren 1, 2 sind über Daten­ leitungen 4, 5 mit den Eingängen einer Verknüpfungsstufe 3 ver­ bunden, die die Datensignale der Datengeneratoren 1, 2 zu einem Ausgangssignal DL3 verknüpft. Als Verknüpfungsstufe 3 können handelsübliche Gatterschaltungen 6 (z. B. UND-Glieder) verwendet werden, die die addierten Signale zu einem neuen Signal zusammen­ fügen. Das neue Signal wird in einem Modulator 8 moduliert und zusammen mit der Trägerfrequenz des Senders über eine Antenne 7 abgestrahlt. Zur Synchronisation der Datengeneratoren 1, 2 ist ein Taktsignal T vorgesehen, das beispielsweise vom Datengenerator 2 gebildet wird und auf einen Steuereingang des Datengenerators 1 gegeben wird.

Fig. 2 zeigt den prinzipiellen Aufbau des Modulators 1, 2. Der Modulator 1, 2 weist einen Taktgenerator 31 auf, der mit der Frequenz f = 1/(2 × T1) schwingt. T1 ist die halbe Periodendauer des Signals. Der Taktgenerator 31 ist mit einem Eingang einer Logik­ schaltung 32 (Exklusiv-ODER) verbunden, während an einen zweiten Eingang das zu übertragende Datensignal angelegt wird. Am Ausgang der Logikschaltung 32 ist das Datensignal DL1 bzw. DL2 abgreifbar.

Dieses Signal wird an die Verknüpfungsstufe 3 geführt. Das verknüpfte Signal DL3 wird über einen Modulator 8 auf die Antenne 7 gegeben.

Auf der Empfangsseite werden nach einer Empfangsantenne 15 mit einem Demodulator 17 und einem Dekoder 16 ein oder mehrere Filter 11, 12 geschaltet, die das ankommende Datensignal DL3 entsprechend den gesendeten Datensignalen auftrennen. Die Filter 11, 12 sind als Bandpaß- oder Frequenzweiche ausgebildet und dem Fachmann per se bekannt. Der Demodulator 17 ist ebenfalls handelsüblich. Die getrennten Datensignale werden auf separaten Leitungen 13, 14 den Eingängen eines handelsüblichen Dekoder 16 zugeführt. Je nach dem, auf welchem Übertragungskanal der Empfänger 20 eingestellt ist, erfolgt die Decodierung nur des Datensignals, das für diesen Empfänger bestimmt ist.

Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild des Dekoders 16 für die Dekodierung des Biphase/Manchester-Codes. Das ankommende Datensignal DL1 oder DL2 auf der Leitung 13 bzw. 14 wird aus Signalformungsgründen über einen Komperator 41 geleitet.

Anschließend wird aus dem Datensignal DL1 bzw. DL2 die Taktfrequenz für die BIT-Periode entsprechend Fig. 3 abgeleitet. Die eigentliche Dekodierung erfolgt durch zwei nachgeschaltete D-Flipflops 43, 44, deren Ausgangssignale in einer Verknüpfungsschaltung 45 in Abhängig­ keit vom zugehörigen Taktsignal zusammengeführt werden. Am Ausgang der Verknüpfungsschaltung 45 steht dann das dekodierte Datensignal DL1 bzw. DL2 zur Verfügung.

Der Empfänger 20 ist beispielsweise nur zum Empfang und zur Aus­ wertung von Verkehrleitdaten ausgebildet. Er dekodiert dann mit seinem Dekoder 16 nur die Daten des Datensignals DL1. Ein anderer Empfänger kann dagegen auch/oder das Datensignal DL2 dekodieren, das zum Beispiel zur Abrechnung von Straßenbenutzungsgebühren dient.

Eine typische Anwendung der Übertragung von Datensignalen ist die bi-direktionale Datenübertragung zwischen einem Kraftfahrzeug und einer feststehenden Bake an der Straße. Auf diesem Übertragungsweg können auf diese Weise Straßenverkehrsdaten, Straßenpläne oder empfohlene Fahrtrichtungen von der Bake zum Kraftfahrzeug übertragen werden. Aber auch Navigationsdaten beispielsweise über den Standort des Fahrzeuges im Rahmen eines Flottenmanagements sind möglich.

Im Ausführungsbeispiel wird zur Übertragung des Sendesignales DL3 nur ein Übertragungskanal verwendet, der jedoch mit den beiden Datensignalen der Datengeneratoren 1, 2 moduliert wurde. Die Modulation erfolgt zweckmäßigerweise nach dem Amplitudenmodulations­ verfahren (amplitude shift keying, ASK) und/oder nach den Frequenz­ modulationsverfahren (frequency shift keying, FSK). Diese Modula­ tionsverfahren sind besonders vorteilhaft, da einerseits eine ver­ hältnismäßig fehlerfreie Übertragung gewährleistet ist und zum anderen die Codierung und Decodierung mit einfachen Mitteln digital durchführbar ist. Dabei hat sich gezeigt, daß im Sendebetrieb von der Bake zum Fahrzeug (down link-Betrieb) die ASK-Modulation und im Sendebetrieb vom Fahrzeug zur Bake (up link-Betrieb) die FSK-Modulation besonders vorteilhaft sind.

Neben den bekannten Codierungsverfahren ist vorzugsweise das Biphase/Manchester-Verfahren vorgesehen. Hier werden die Signale aus zwei Signalelementen zusammengesetzt, die um 180° phasenverschoben sind (Conrads, Moderne Kommunikationstechnik, Seite 36, 37; bzw. W. Lee, Mobile Communications engineering, Seite 342-343).

In Fig. 3 wird die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. die Wirkung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung an 3 übereinander angeordneten Diagrammen näher erläutert, wobei in den Darstellungen jeweils die gleiche Zeitachse gewählt wurde. Im oberen Diagramm der Fig. 3 ist das Datensignal DL1 der Datenleitung 4 ist dargestellt. Das Datensignal DL1 arbeitet beispielsweise bei einer Trägerfrequenz RF von 5,8 GHz. Auf der Zeitachse sind 18 Bit-Perioden 1. . .18 dargestellt, wobei eine Bit-Periode die Periodendauer 2 × T1 hat. In der erste Bit-Periode erscheint in der zweiten Halbperiode das Trägersignal RF, während in der ersten Halb­ periode kein Signal erscheint. Diese erste Bit-Periode entspricht dem Wert logisch "0". Entsprechend enthält die dritte Bitperiode den Wert logisch "1". Auf diese Weise werden die logischen Signale "0" und "1" vom Datengenerator 1 entsprechend den gewünschten Informationen codiert.

Unter dem ersten Diagramm ist das Diagramm des Datensignals DL2 aufgetragen. Hier ist die Periodendauer einer Bit-Periode nach der Formel 2×T2=2n×T1 ein Vielfaches von der des Datensignals DL1.

Im Ausführungsbeispiel ist die Periodendauer T2 des Datensignals DL2 8 mal solang wie die des Datensignals DL1. Die Codierung mit logischen "0" und "1"-Werten erfolgt in der gleichen Weise wie beim Datensignal DL1. Werden diese beiden Datensignale in der Ver­ knüpfungsstufe 3 beispielsweise mit einem UND-Gatter 6 addiert, dann ergibt sich am Ausgang der Verknüpfungsschaltung 3 das auszusendende Signal DL3 gemäß dem dritten Diagramm. Dieses Signal wird nach Modulation mit einem handelsüblichen Modulator 8 über die Antenne 7 abgestrahlt und von der Antenne 15 empfangen. In dem Empfänger 20 wird aus diesem Signal wieder das Datensignal DL1 und das Datensignal DL2 decodiert.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß das Datensignal DL1 Verkehrsleitdaten enthält, während das niederfrequente Daten­ signal DL2 zur Abrechnung von Straßenbenutzungsgebühren, Parkplatz­ gebühren oder dergl. verwendbar ist. Auf der Empfängerseite sind dann entsprechende Empfangsgeräte verwendbar, die beide Signale gemeinsam verarbeiten oder diese auch jeweils für sich getrennt auswerten können. In einer besonders vorteilhaften einfachen Aus­ führungsform ist es daher ohne Änderung auf der Sendeseite möglich, an den Empfänger ein einfaches Gerät zur Abrechnung der Straßen­ benutzungsgebühr anzuschließen. Dieses Gerät wertet dann nur das Datensignal DL2 aus. Das Datensignal DL1 kann auf einem weiteren Gerät, beispielsweise auf einem Ortungs- und Navigationsgerät aus­ gewertet werden. Dieses Gerät ist ebenfalls an den Empfänger 20 anschließbar.

Claims (10)

1. Verfahren zur Verbindung zweier oder mehrerer digitaler Daten­ kanäle unterschiedlicher Datenraten zu einem Übertragungskanal eines Senders, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfrequenz (RF) des Übertragungskanals mit einem ersten Datensignal (DL1) mit niedrigerer Datenrate mit logischen "0"- und logischen "1"-Werten moduliert wird, daß bei vorhandener Trägerfrequenz ein weiteres Datensignal (DL2) mit höherer Datenrate eingetastet wird, daß das Gesamtsignal (DL3) an wenigstens einen Empfänger (20) übertragen wird und daß der Empfänger (20) Mittel (11, 12) aufweist, die eine Trennung der auf dem Übertragungskanal übertragenen unterschiedlichen Datensignale (DL1, DL2) ermöglichen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Datensignale (DL1, DL2) der Datenkanäle amplituden-(ASK) und/oder frequenzmoduliert (FSK) sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Datensignale (DL1, DL2) mit einem Taktsignal (T) zeitlich synchronisierbar sind.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bit-Periodendauer des weiteren Datensignals (DL2) vorzugsweise ein ganzzahliges Vielfaches ist, von der des ersten Datensignals (DL1).

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Datensignal jeweils während einer halben Bit-Periode, in der die Trägerfrequenz übertragen wird, vor­ zugsweise nach dem Biphase/Manchester-Verfahren moduliert wird.

6. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (30) wenigstens zwei Datengeneratoren (1, 2) aufweist, daß die Datengeneratoren (1, 2) mittels des Taktsignals T zeitlich synchronisierbar sind, daß die Ausgänge der Datengeneratoren (1, 2) mit einer Verknüpfungsschaltung (3) verbunden sind und daß die Verknüpfungsschaltung (3) das modulierbare auszusendende Datensignal (DL3) enthält.

7. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (20) einen den zu übertragenen Datensignalen (DL1, DL2) zugeordnetes Trennmittel (11, 12) aufweist.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennmittel (11, 12) eine Frequenzweiche oder ein Filter ist.

9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung zur Übertragung von Datensignalen (DL1, DL2) zwischen einem Kraftfahrzeug und einer feststehenden Bake und/oder in umgekehrter Richtung verwendbar ist.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung der Datensignale (DL1, DL2) nach dem semipassiven Transponder-Verfahren erfolgt.