DE4323144A1 - Wireless information transmission system - Google Patents

Wireless information transmission system

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Abstract

A very compact and easy-to use wireless information transmission system of the internal corporate radio data transmission (radio data LAN) type has a standardised plug-in serial interface (15) which in each case can be plugged directly into small-housing radio modules (12) to receive or transmit data (18) and also a rod antenna (14) to transmit or receive the correctly coded data (18) in the VHF frequency range, so that, even when broadcast through buildings, no phase shifts occur which interfere with reception and revert to reflex phenomena. In addition to the transmitted data (18), an identifier (19) is transmitted to switch only specific contactable modules (12) to reception. The modules (12) can be plugged directly into the externally accessible serial interfaces (15) of computers (28, 30) or peripheral devices (32) and operated. The interface (26) in the module (12) can also be designed, however, to convert the information into a fax protocol in order to operate this module (12) when directly plugged into a fax socket (35). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein drahtloses Informationsübertra­ gungssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a wireless information transmission system according to the preamble of claim 1.

Die grundsätzlichen Anforderungen an ein solches System sind erörtert in dem Beitrag "Funknetze im industriellen Umfeld" von W. Franz in atp Heft 2/1993, Seiten 65 f. Da­ nach weisen die dort so bezeichneten Funk-LANs vor allem Vorteile in örtlichen Netzen beschränkter Ausdehnung auf, in denen aufgrund der Umgebungsbedingungen die Verkabelung schwierig realisierbar ist bzw. in denen mit häufiger Um­ konfigurierung gerechnet werden muß. Wegen der in der Praxis gegebenen Betriebsbeschränkungen bei Infrarot- Übertragungsstrecken werden in jenem Beitrag praktisch ein­ satzfähige Produkte mit einer Übertragungsfrequenz im Giga­ hertz-Bereich angekündigt. Ein entsprechendes System, auf­ gebaut als PC-Steckkarte, bietet unterdessen die Deutsche Aerospace unter der Bezeichnung "MeshNet 2" an. Die Antenne ist dort über ein Kabel an den PC angeschlossen. Die Sende­ frequenz liegt bei 2,4 GHz, was wegen der eingeschränkten Ausbreitungsgegebenheiten in Räumen eine Informationsüber­ mittlung über verteilte Relaisstellen bedingt. Das ent­ spricht insoweit der Wirkungsweise des betriebsinternen Da­ tenfunksystemes "Altair" von Motorola (Blick durch die Wirtschaft, 03.02.1993), das mit 18 GHz sendet. Nachteilig bei solchen Mikrowellen-Übertragungssystemen ist aber stets, daß Reflexionserscheinungen in Gebäuden leicht zu phasenverschobenen Übertragungswegen und damit zu Si­ gnalauslöschungen führen können. Um diesen Nachteil zu überwinden, ist beim System "Altair" der hohe Aufwand einer Vielzahl von untereinander zu verkabelnden Sendern mit je­ weils einer Vielzahl von unterschiedlich ausgerichteten An­ tennen in den einzelnen Räumen vorgesehen. Es wird dann ständig durchgeprüft, über welchen der Sender und über wel­ che seiner Antennenkombinationen momentan optimale Übertra­ gungsverhältnisse zu einem bestimmten Empfänger vorliegen. Dabei fragt dieser Sender ständig seine Empfangsumgebung ab, um sicherzustellen, daß kein unbefugter Empfänger sich aufschaltet, wofür eine Identifizierinformation von allen Empfängern an die Sender übermittelt wird. Das bedeutet zu­ sätzlichen apparativen und Datenübertragungs-Aufwand und schränkt somit die Leistungsfähigkeit des Systems trotz größeren Hardware-Einsatzes entscheidend ein.The basic requirements for such a system are discussed in the article "Radio networks in industrial Environment "by W. Franz in atp issue 2/1993, pages 65 f. Da According to the so-called radio LANs above all Advantages in local networks of limited expansion, in which due to the environmental conditions the wiring is difficult to implement or in those with frequent order configuration must be expected. Because of the in the Operational Limitations Given Infrared Transmission routes are practically included in that post ready-to-use products with a transmission frequency in the giga Hertz division announced. A corresponding system on built as a PC card, meanwhile offers the German Aerospace under the name "MeshNet 2". The antenna is connected to the PC via a cable. The broadcast frequency is 2.4 GHz, which is due to the limited Spreading conditions in rooms an information about averaging via distributed relay points. That ent speaks in this respect of the mode of operation of the internal Da "Altair" radio system from Motorola (view through the Economy, 03.02.1993), which transmits at 18 GHz. Disadvantageous in such microwave transmission systems  always that reflection in buildings easily phase-shifted transmission paths and thus to Si signal erasure. To overcome this disadvantage overcoming, with the "Altair" system the high effort is one Large number of transmitters to be wired to each other because of a multitude of differently oriented approaches tennen provided in the individual rooms. Then it will constantly checked over which of the transmitter and via which optimal combination of its antenna combinations relationships to a specific recipient. This transmitter constantly asks its reception environment to ensure that no unauthorized recipient for what identification information from all Receivers to the transmitter is transmitted. That means too additional equipment and data transmission effort and thus limits the performance of the system despite major use of hardware.

Demgegenüber liegt vorliegender Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, ein preiswerter erstellbares und flexibler einsetz­ bares Funk-Informationsübertragungssystem zu schaffen.In contrast, the present invention has the object reasons, an inexpensive to create and flexible use to create a stable radio information transmission system.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß im wesentlichen durch die Auslegung nach dem Patentanspruch 1 gelöst.This object is essentially by the Design solved according to claim 1.

Nach dieser Lösung ist ein kleines Funkmodul unmittelbar mit einer kleinen Stabantenne ausgestattet und über einen Stecker unmittelbar an eine genormte serielle Schnittstelle anschließbar, wie sie an jedem PC von außen zugänglich ist. Dieses Modul enthält alle Komponenten zum funkgerechten Co­ dieren und Senden sowie Empfangen und Decodieren von Daten­ paketen einschließlich eines Sende-Empfangs-Antennen-Um­ schalters, der aus dem Interface für die Schnittstelle ge­ steuert wird. Das Interface ist gegebenenfalls auch für die Normanpassung zum unmittelbaren Anstecken an eine Telekom- Faxdose ausgelegt. Der Sender arbeitet im UKW-Bereich und damit in einem Frequenzbereich, der vergleichsweise wenig durch Gebäudeteile abgeschattet wird und insbesondere nicht nennenswerte Reflexionseigenschaften mit der störenden Folge phasenverschobener Empfangskomponenten aufweist, weil Frequenzen dieser Größenordnung gewöhnliche Wände und Decken noch recht gut durchdringen. Der Empfänger ist zur Schonung der eingebauten Energiequelle normalerweise abge­ schaltet; er schaltet nur und erst ein, wenn gerade er von einem Sender durch Übermittlung einer Kennung als Adressat zur Entgegennahme eines Funk-Datenpaketes angesprochen wird.After this solution, a small radio module is immediate equipped with a small rod antenna and one Plug directly into a standardized serial interface connectable as it is accessible from the outside on every PC. This module contains all components for radio-compatible Co dation and sending as well as receiving and decoding of data packages including a transmit / receive antenna um switch that ge from the interface for the interface is controlled. The interface may also be for Standard adaptation for direct connection to a telecom Fax box designed. The transmitter works in the FM range and  thus in a frequency range that is comparatively little is shaded by parts of the building and in particular not noteworthy reflection properties with the disturbing Sequence of out-of-phase receiving components because Frequencies of this order of magnitude ordinary walls and Penetrate ceilings quite well. The recipient is for Protection of the built-in energy source normally abge switches; he only switches on and only when he is from a sender by transmitting an identifier as the addressee addressed to receive a radio data packet becomes.

Ein solches Funkmodul läßt sich in der Größenordnung einer größeren Streichholzschachtel realisieren. Er wird einfach an die miteinander kommunizierenden Geräte (Host-PC, User- PC, Peripherie-Gerät, stationäre oder mobile Datenquelle) angesteckt und ermöglicht damit sofort, je nach den Über­ tragungsgegebenheiten über mehrere hundert Meter hinweg, eine zuverlässige Datenübertragung im gebührenfrei nutzba­ ren Band des nicht-öffentlichen mobilen Funkbetriebes.Such a radio module can be of the order of magnitude realize larger matchbox. It becomes easy to the communicating devices (host PC, user PC, peripheral device, stationary or mobile data source) infected and thus enables immediately, depending on the over wearing conditions over several hundred meters, a reliable data transfer in the toll-free usable ren band of the non-public mobile radio operation.

Die erwähnte Empfängereinschaltung durch die zugeordnete Kennung in der Funkinformation von einem für diese Informa­ tionsübertragung vorgesehenen Sender hat auch unabhängig vom Betriebsdatenfunk erfinderische Bedeutung, so etwa im Bereich der drahtlosen oder über das Haus-Stromnetz gekop­ pelten Sprechanlagen (wie Wechselsprechanlagen und Baby- Überwachungseinrichtungen), bei denen in der Praxis häufig ein Empfänger einen gar nicht zugeordneten aber aufgrund räumlicher oder elektrischer Nähe einstreuenden anderen Sender empfängt. Wenn dagegen der Empfänger für Reaktion nur auf eine vorgegebene Sender-Kennung ausgelegt ist, ist die lästige Störung überwunden, die in der Praxis häufig darauf beruht, daß ein Lautsprecher eine gar nicht interes­ sierende, fremde Nachricht abstrahlt. The aforementioned receiver activation by the assigned Identification in the radio information from one for this informa tion transmission provided has also independent of operational data radio inventive meaning, such as in Area of wireless or Kopop over the house electricity network intercoms (such as intercoms and baby Monitoring devices), which are common in practice a recipient has an unassigned but due spatial or electrical proximity to other Sender receives. If, on the other hand, the recipient for response is designed only for a given transmitter identifier overcome the annoying disorder that is common in practice is based on the fact that a loudspeaker is not of interest at all emitting foreign message.  

Zusätzliche Alternativen und Weiterbildungen sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen und, auch unter Berücksichtigung der Darlegungen in der nachgehefteten Zusammenfassung, aus nachstehender Beschreibung eines in der Zeichnung unter Be­ schränkung auf das Wesentliche stark abstrahiert und nicht maßstabsgerecht skizzierten bevorzugten Realisierungs- und Anwendungsbeispieles zur erfindungsgemäßen Lösung. Die ein­ zige Figur der Zeichnung zeigt symbolisch den Aufbau und Einsatz eines erfindungsgemäß ausgelegten LAN-Funkdatennet­ zes.Additional alternatives and further training as well as others Features and advantages of the invention result from the further claims and, also taking into account the Explanations in the stapled summary the following description of one in the drawing under Be restriction to the essentials is highly abstract and not preferred implementation and sketched to scale Application example for the solution according to the invention. The one Zige figure of the drawing symbolically shows the structure and Use of a LAN radio data network designed according to the invention zes.

Das skizzierte Datennetz 11 wird über Funkmodule 12 für bi­ direktionale Datenübertragungs-Funkverbindungen 13 betrie­ ben. Die Funkmodule 12 sind jedes unmittelbar mit einer Sende-Empfangs-Antenne 14 und mit einer genormten seriellen Stecker-Schnittstelle 15 (vorzugsweise RS 232; oder TTL 485) ausgestattet. Jedes Funkmodul 12 enthält vor einem Sende-Empfangs-Antennenumschalter 16 einen UKW-Sender sehr beschränkter Sendeleistung (um 25 Milliwatt), der mit einer Bandbreite von etwa einem Megahertz im 15M-Band (433-434 MHz) arbeitet, also im postgebühren-freien Frequenzbereich des nicht-öffentlichen mobilen Sprechfunk- und Fernwirkver­ kehres. Mit dieser Auslegung lassen sich bidirektionale Übertragungsraten bis zu knapp 20 kBaud erzielen, wenn auf ein Kanalraster verzichtet wird, was für den Anwendungsfall eines Datennetzes 11 ohne weiteres möglich ist. Mit einem quarzstabilisierten Sender 17 ist eine Freifeldentfernung in der Größenordnung von 1 km zwischen zwei Funkmodulen 12 dieser Ausstattung überbrückbar, in einer preisgünstigeren Auslegung mit einem Oberflächenwellen-Filter immerhin etwa die Hälfte dieser Distanz. Entscheidend ist, daß die ver­ gleichsweise niedrige Sende-Frequenz bei der Ausbreitung in Gebäuden relativ wenig gedämpft und gespiegelt wird, so daß je nach den Baumaterialien eine Raum- oder Etagenüber­ brückung bis in die Größenordnung von 250 Metern realisier­ bar ist.The data network 11 outlined is operated via radio modules 12 for bi-directional data transmission radio connections 13 . The radio modules 12 are each directly equipped with a transmit / receive antenna 14 and with a standardized serial plug interface 15 (preferably RS 232; or TTL 485). Each radio module 12 contains, in front of a transmit-receive antenna switch 16, an FM transmitter with very limited transmission power (around 25 milliwatts), which operates with a bandwidth of approximately one megahertz in the 15M band (433-434 MHz), that is to say in the postage-free range Frequency range of the non-public mobile radio and telecontrol traffic. With this design, bidirectional transmission rates of up to almost 20 kbaud can be achieved if a channel grid is dispensed with, which is readily possible for the application of a data network 11 . With a quartz-stabilized transmitter 17 , a free field distance of the order of 1 km between two radio modules 12 of this configuration can be bridged, in a more economical design with a surface wave filter, at least about half this distance. It is crucial that the comparatively low transmission frequency is damped and reflected relatively little when spreading in buildings, so that depending on the building materials, a room or floor bridging up to the order of 250 meters can be realized.

Die modulierte Sendefrequenz beinhaltet als Information den Datenstrom 18 und eine Kennung 19, die über eine Codier­ stufe 20 als Modulationsinformation 21 auf den Sender 17 bzw. vom Empfänger 22 als demodulierte Information 23 zur Decodierung auf eine Decodierstufe 20 übermittelt werden. Die Kennung 19 wird von einem Kennungsgeber 24 geliefert, der Bestandteil eines Zwischenspeichers 25 sein kann. Die serielle Informationsübertragung an die Schnittstelle 15 erfolgt über ein Interface 26 zur Aufnahme von auszusenden­ den Informationen über den Norm-Anschluß 3 und zur Abgabe von empfangenen Informationen über den Norm-Anschluß 2; außerdem liefert das Interface 26 im Funkmodul 12 eine Um­ schaltinformation 27 an den Antennenumschalter 16, um die Antenne 14 bei Eingang einer abzusetzenden Information so lange vom Empfänger 22 fort auf den Sender 17 umzuschalten.The modulated transmission frequency contains as information the data stream 18 and an identifier 19 , which are transmitted via a coding stage 20 as modulation information 21 to the transmitter 17 or from the receiver 22 as demodulated information 23 for decoding to a decoding stage 20 . The identifier 19 is supplied by an identifier 24 , which can be part of an intermediate memory 25 . The serial information transmission to the interface 15 takes place via an interface 26 for receiving the information to be sent out via the standard connection 3 and for delivering received information via the standard connection 2 ; In addition, the interface 26 in the radio module 12 supplies switching information 27 to the antenna switch 16 in order to switch the antenna 14 away from the receiver 22 to the transmitter 17 when a piece of information is received.

Das Gerät, etwa einer Host-Server-PC 28, an das das Funkmo­ dul 12 mit seiner direkt angebauten Antenne 14 über die Steck-Schnittstelle 15 adaptiert ist, verfügt an seiner Schnittstelle 15 ebenfalls über ein Interface 26. Die In­ terfaces 26-26 steuern die wechselseitige Datenübernahme über den genormten Anschluß Nr. 6.The device, such as a host server PC 28 , to which the radio module 12 with its directly attached antenna 14 is adapted via the plug-in interface 15 , also has an interface 26 at its interface 15 . The interfaces 26-26 control the mutual data transfer via the standardized connection No. 6.

Gleiche Funkmodule 12 befinden sich etwa an einer Telekom- Telefax-Steckdose 29, an einem User-PC 30, an einem für multiplen Zugriff zentral aufgestellten Drucker 31, an ei­ nem manuellen Peripheriegerät 32, an einem Fahrzeug 33 und an einer stationären Datenerfassungsstation 34. Lediglich der direkte Anschluß an eine Telekom-Fax-Steckdose 35 be­ darf eines speziell angepaßten Interface zum Umsetzen des (ausgehenden oder eingehenden) Datenstromes unter Berück­ sichtigung des standardisierten Telefax-Protokolles. The same radio modules 12 are located, for example, on a telecommunications fax socket 29 , on a user PC 30 , on a printer 31 centrally positioned for multiple access, on a manual peripheral device 32 , on a vehicle 33 and on a stationary data acquisition station 34 . Only the direct connection to a Telekom fax socket 35 may be a specially adapted interface for implementing the (outgoing or incoming) data stream taking into account the standardized fax protocol.

Die Kennung 19 stellt zweckmäßigerweise eine Sender-Identi­ fikation dar. Um zu vermeiden, daß ein Funkmodul 12 über seinen Empfänger 22 Daten verarbeitet, die hier gar nicht benötigt werden, wird die demodulierte Empfangsinformation 23 nur dann zum Decodieren durchgeschaltet, wenn die emp­ fangene Information in Zusammenhang mit dem Datensatz auch eine zugeordnete Kennung 19 führt. Durch die Senderidenti­ fikation wird also eine Empfangsinformation nur dann wei­ terverarbeitet, wenn der vorgegebene "richtige" Sender 17 den aktuell aufnehmbaren Datenstrom liefert.The identifier 19 expediently represents a transmitter identification. In order to avoid that a radio module 12 processes data via its receiver 22 that is not required here, the demodulated reception information 23 is only switched through for decoding if the received information an associated identifier 19 also leads in connection with the data record. By means of the transmitter identification, reception information is only further processed if the predetermined “correct” transmitter 17 supplies the currently recordable data stream.

Claims (5)

1. Drahtloses Informationsübertragungssystem, gekennzeichnet durch mit Sender (17), Empfänger (22) und unmittelbar ange­ schlossener Antenne (14) ausgestattete Funkmodule (12), die eine unmittelbar steckbare genormte serielle Schnittstelle (15) zum externen Anschluß an einen PC (28, 30), an ein Peripheriegerät (32) und/oder an eine stationäre oder mobile Datenerfassungsstation (34) enthalten.1. Wireless information transmission system, characterized by a transmitter ( 17 ), receiver ( 22 ) and directly connected antenna ( 14 ) equipped radio modules ( 12 ) which have a directly pluggable standardized serial interface ( 15 ) for external connection to a PC ( 28 , 30 ), to a peripheral device ( 32 ) and / or to a stationary or mobile data acquisition station ( 34 ). 2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Funkmodule (12) mit Interfaces (26) zum direkten Anstecken an Telefax-Dosen (35) ausgestattet sind.2. System according to claim 1, characterized in that radio modules ( 12 ) are equipped with interfaces ( 26 ) for direct connection to fax boxes ( 35 ). 3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkmodule (12) über ihre serielle Schnitt­ stelle (15) aufgenommene Daten nach funkgerechter Co­ dierung in Kombination mit einer Kennung (19) zum An­ sprechen der Empfänger (22) in bestimmten anderen Funkmodulen (12) im UKW-Frequenzbereich abstrahlen.3. System according to claim 1 or 2, characterized in that the radio modules ( 12 ) via their serial interface ( 15 ) recorded data after radio-compatible coding in combination with an identifier ( 19 ) to speak to the receiver ( 22 ) in certain radiate other radio modules ( 12 ) in the FM frequency range. 4. System insbesondere nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusammen mit anderen Informationen drahtlos oder über Draht übermittelte Kennungen (19) die Empfänger (22) nur vorbestimmter Module (12) für die Demodula­ tion der Information einschalten. 4. System in particular according to one of the preceding claims, characterized in that, together with other information wirelessly or via wire transmitted identifiers ( 19 ), the receivers ( 22 ) only switch on predetermined modules ( 12 ) for the demodulation of the information. 5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (17) eine Sprech- oder Abhörstelle und der Empfänger (22) der gezielt angesprochene Lautspre­ cher für die übermittelte Sprachinformation ist.5. System according to claim 4, characterized in that the transmitter ( 17 ) is a speech or listening station and the receiver ( 22 ) is the targeted speaker for the transmitted speech information.
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