DE102004033161A1 - Kostengünstige S-UMTS-basierte Notsender für eine persönliche Verwendung - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kommunikationsvorrichtung zum S-UMTS-basierten Notsignalsenden, die folgende Merkmale aufweist: DOLLAR A - eine erste Kommunikationseinrichtung, die für eine Mobilkommunikation gemäß einem ersten Protokoll angeordnet ist, und DOLLAR A - eine S-UMTS-Kommunikationseinrichtung, die zum Senden eines S-UMTS-Notsignals angeordnet ist, DOLLAR A dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kommunikationseinrichtung und die S-UMTS-Kommunikationseinrichtung Hardwarekomponenten gemeinschaftlich verwenden, die angeordnet sind, um für eine Mobilkommunikation gemäß dem ersten Protokoll oder zum Senden eines S-UMTS-Notsignals neu konfiguriert zu werden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Spreizspektrum-Sende-Empfangs-Technik, insbesondere auf die Verwendung von UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) bei einem Such- und Rettungs-System (SAR-System; SAR = Search and Rescue).
  • Such- und Rettungs-Systeme, die auf Notfunkfeuer basieren, ermöglichen es einem Benutzer, eine Notwarnung zu senden, wenn er sich in einer lebensbedrohlichen Situation befindet. Heutige SAR-Systeme sind üblicherweise abhängig von einem terrestrischen drahtlosen Netz oder sind für die meisten Menschen unerschwinglich. Ein Notfunkruf-System sollte jedoch für den Großteil der Menschen zugreifbar sein, so dass jeder von dem System profitieren kann. Eine weitere Anforderung ist eine weltweite Reichweite-Unterstützung.
  • Gegenwärtig existieren einige Nischenmarktprodukte für eine professionelle Verwendung. Dies sind teure Systeme, die alleinstehende Anwendungen sind, die nicht in persönliche Kommunikationsnetzwerke integriert sind und daher nicht für einen kostengünstigen Massenmarktlösungsansatz geeignet sind. Standardmäßige Satellitentelefone können für einen Notfallfunkruf verwendet werden und einige Systeme garantieren eine weltweite Reichweite. Satellitentelefonsysteme sind jedoch sehr teuer, insbesondere wenn der zusätzliche Wert auf das SAR-System eingeschränkt ist. Ferner basieren einige Systeme auf terrestrischen Netzwerken der zweiten und dritten Generation. Hilfreiche Anwendungen, wie z. B. ein Kollisionsbericht z. B. für Autos, sind leicht zu implementieren, aber diese Anwendungen sind auf die Reich weite des Netzwerks eingeschränkt, was SAR für entfernte Orte unmöglich macht.
  • Ferner sind terrestrische Netzwerke anfällig gegenüber Naturkatastrophen und vom Menschen gemachten Katastrophen und fallen somit aus, wenn Such- und Rettungs-Operationen besonders gefragt sind.
  • Es besteht somit ein Bedarf nach einem weltweiten, satellitenbasierten Such- und Rettungs-System, das kleine, kostengünstige und einfach zu integrierende Notfunkfeuer verwendet.
    •
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kommunikationsvorrichtung mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Kommunikationsvorrichtung gemäß Anspruch 1 und 3 gelöst.
  • Die vorliegende Erfindung schafft ein kostengünstiges Notwarnsystem mit weltweiter Reichweite.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kommunikationsvorrichtung für eine S-UMTS-basierte Notsignalübertragung, die folgende Merkmale aufweist:
    • – Eine erste Kommunikationseinrichtung, die für eine mobile Kommunikation gemäß einem ersten Protokoll angeordnet ist, und
    • – Eine S-UMTS-Kommunikationseinrichtung, die zum Senden eines S-UMTS-Notsignals angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kommunikationseinrichtung und die S-UMTS-Kommunikationseinrichtung Hardware-Komponenten gemeinschaftlich verwenden, die angeordnet sind, um für eine Mobilkommunikation gemäß dem ersten Protokoll und zum Senden eines S-UMTS-Notsignals neu konfiguriert zu werden.
  • Bei einem ersten Ausführungsbeispiel ist die Kommunikationsvorrichtung der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das erste Protokoll T-UMTS ist, die erste Kommunikationseinrichtung und die S-UMTS-Kommunikationseinrichtung ein erweitertes HF-Modul, das für eine Verwendung mit sowohl T-UMTS und S-UMTS angeordnet ist, eine neukonfigurierbare Basisbandkomponente und einen neukonfigurierbaren Dualprotokollstapel zumindest teilweise gemeinschaftlich verwenden, wobei beide für ein T-UMTS-Signal-Senden und – Empfangen und eine S-UMTS-Notsignalübertragung angeordnet sind.
  • Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel ist das erste Kommunikationsprotokoll GPS, und ein Schalter ist vorgesehen, um einen Operationsmodus zum Empfangen von GPS-Signalen oder zum Senden eines S-UMTS-Signals auszuwählen.
  • Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine Kommunikationsvorrichtung für eine S-UMTS-basierte Notsignalübertragung, die folgende Merkmale aufweist:
    • – ein Basisbandmodul, das zum Erzeugen des notwendigen Basisbandsignalverlaufs entworfen ist, zum Senden eines S-UMTS-basierten Notsignals, und
    • – ein HF-Modul, das zum Umwandeln des Basisbandsignalverlaufs angeordnet ist, der durch das Basisbandmodul erzeugt wird, in das entsprechende Frequenzband, das für eine S-UMTS-basierte Notsignalübertragung verwendet wird.
  • Eine solche Kommunikationsvorrichtung kann ferner dadurch gekennzeichnet sein, dass sie ferner eine erste Kommunikationseinrichtung aufweist, die ein GPS-Modul ist, bei der ein Schalter vorgesehen ist, um einen Operationsmodus zum Empfangen von GPS-Signalen oder zum Senden eines S-UMTS-Notsignals auszuwählen.
  • Alternativ kann die Kommunikationsvorrichtung ferner eine erste Operationseinrichtung aufweisen, die ein batteriebetriebener handgehaltener Computer ist.
  • Die Kommunikationsvorrichtung kann gemäß der vorliegenden Erfindung in ein motorisiertes Fahrzeug integriert sein. Die eingebaute Elektronik und/oder der Computer können verwendet werden, um eine S-UMTS-Kommunikationseinrichtung bereitzustellen, die zum Senden eines S-UMTS-Notsignals angeordnet ist.
  • Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist das HF-Modul der Kommunikationsvorrichtung einen Hochleistungsverstärker (HPA; HPA = High Power Amplifier) auf, der bei einer niedrigen Eingaberückstellung (IBO; IBO = Input Back Off) arbeitet. Obwohl dies die Effizienz des Notsenders verringert und mehr Verzerrung in den gesendeten Signalverlauf einbringt, sind diese Nebenwirkungen nicht kritisch für die Bereitstellung des Notwarndienstes.
  • Alternativ kann die Kommunikationsvorrichtung der vorliegenden Erfindung, wenn sie für die S-UMTS-Kommunikationseinrichtung konfiguriert ist, den existierenden Hochleistungsverstärker bei einer geringeren Eingaberückstellung verwenden, wodurch die durchschnittliche Ausgangsleistung erhöht wird.
  • Die Kommunikationsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann ferner dadurch gekennzeichnet sein, dass die S-UMTS-Kommunikationseinrichtungen angeordnet sind, um eine aufgezeichnete Stimmnachricht, die Positionsinformationen enthält, zusammen mit der Notwarnmeldung zu senden.
    •
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine S-UMTS-basierte (Satelliten-UMTS-basierte) Notwarnsenderfunktionalität, integriert in einen herkömmlichen T-UMTS-Anschluss (terrestrischen UMTS-Anschluss); und
  • 2 ein S-UMTS-basiertes Notwarnsendermodul, integriert in einen GPS-Empfänger (GPS = Global Positioning System).
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein kostengünstiges Notwarnsystem mit weltweiter Reichweite. Damit ein Notwarnsystem erfolgreich ist, sollte es als ein leicht zugreifbares zusätzliches Tool auf einer Vorrichtung implementiert sein, die einen anderen Hauptzweck hat. Beispiele solcher Vorrichtungen sind T-UMTS-Anschlüsse und GPS-Empfänger. Andere Berücksichtigungen, die unternommen werden sollten, ist, dass eine Notwarnübertragung keine Echtzeitkommunikation sein muss, und dass Hardwareimplementierungen einer solchen Funktionalität billig und einfach in anderen Spreizspektrumvorrichtungen integriert sein sollten.
  • Beispiel 1: T-UMTS-Anschluss mit integrierter S-UMTS-basierter Notwarn-Sendefunktionalität:
  • 1 liefert einen Überblick über diese Anschlussarchitektur 1.
  • Dieser Anschluss ist in der Lage, in zwei Modi zu arbeiten. In dem ersten Modus arbeitet er als ein klassischer T-UMTS-Anschluss. Dies bedeutet, dass sowohl eine Aufwärtsverbindung 2 und eine Abwärtsverbindung 4 für eine normale Verwendung benötigt werden. In dem zweiten Modus wird die Hardware und Software so rekonfiguriert, dass sie einen S- UMTS-basierten Notwarnsender darstellt. Grundsätzlich kann dies als eine spezifische Anschlussklasse für die Satellitenkomponente von UMTS betrachtet werden. Für diese Notwarnsenderfunktionalität wird nur eine Satellitenaufwärtsverbindungsfähigkeit (6) benötigt.
  • Da eine hohe Konvergenz zwischen dem T-UMTS- und dem S-UMTS-System vorliegt, kann ein Großteil der Hardware für beide Modi wiederverwendet werden. In dem HF-Teil (3) sind nur ein zusätzlicher lokaler Oszillator und einige zusätzliche Filter erforderlich. Der Basisbandteil (5) und der Protokollstapel (7) sind als neukonfigurierbare Blöcke implementiert und können somit neukonfiguriert werden, ohne den Bedarf nach zusätzlicher Hardware.
  • Die Hardware-Wiederverwendung kann ferner durch Spezifizieren der Notanschlussklasse verbessert werden, auf eine solche Weise, dass sie an die spezifische Eigenschaft des Dienstes angepasst wird. Dies umfasst folgende Charakteristika.
    • – Eine Sendeverzögerung kann im Bereich von Sekunden liegen. Es ist keine Echtzeitkommunikation notwendig.
    • – Eine sehr niedrige Bitrate ist ausreichend (im Bereich von 10 bis 100 bps). Dies ermöglicht die Verwendung von sehr hohen Verarbeitungs- und Codierungs-Gewinnen und verbessert somit die Verwendbarkeit innerhalb von Gebäuden, Parkplätzen, dichten Wäldern, hügeligen Bereichen, etc.
    • – Niedriger Leistungsverbrauch und Effizienz sind von sekundärer Bedeutung während einer Notwarnsendung. Daher können HF-Komponenten bei maximaler Leistungsausgabe anstelle einer maximalen Signalqualität arbeiten. Eine weitere Möglichkeit ist das Verwenden einiger HF-Komponenten außerhalb ihres optimalen Frequenzbandes.
    • – Während des Sendens einer S-UMTS-Notwarnmeldung kann der HPA (High Power Amplifier; = Hochleistungsverstärker) in dem HF-Modul neu konfiguriert werden, um bei einer geringeren IBO (Input Back Off = Eingaberückstellung) zu arbeiten, um die Ausgangsleistung zu verstärken, wodurch die Wahrscheinlichkeit erhöht wird, dass das Signal durch das S-UMTS-Netzwerk erfasst wird.
    • – Notwarnmeldungen sind sehr kurz und können als ein Bündel/Burst gesendet werden. Eine Bündelwiederholung ist eine einfache Möglichkeit, die Kommunikationszuverlässigkeit zu verbessern.
    • – Wenn Lokalisierungsdaten nicht auf GPS-Messungen basieren können, können stattdessen stimm- oder text-basierte Lokalisierungsdaten verwendet werden. Solche Daten können auf eine Weise aufgezeichnet werden, die nicht in Echtzeit erfolgt. Auf diese Weise kann ein GPS-Empfänger weggelassen werden. Ein Speicher zum Aufzeichnen von Daten ist kostengünstig und klein.
    • – Eine Interferenz, die für andere Benutzer in dem Satelliten- und dem terrestrischen Band erzeugt wird, sollte kein Hauptproblempunkt sein, wenn Menschen in Gefahr sind. Notwarnmeldungen sollten die höchste Priorität in dem Netzwerk haben. Daher können Anschlüsse bei Maximalleistung senden, unabhängig von den tatsächlichen Kanalbedingungen. Als Ergebnis kann die Leistungssteuerung weggelassen werden und es ist kein Rückleitungskanal notwendig.
  • Bei diesem Beispiel ist die Notwarn-Sendefunktionalität vollständig in der existierenden Hardware eines T-UMTS-Anschlusses integriert. Der Anschluss arbeitet entweder als ein standardmäßiges T-UMTS-Telefon oder als ein S-UMTS-Anschluss einer speziellen Klasse. Dies ist möglich, da der S-UMTS-Signalverlauf annähernd identisch zu der T-UMTS-Variante ist. Ferner muss nur ein kleiner Teil des S-UMTS-Protokollstapels implementiert werden.
  • Beispiel 2: S-UMTS-basiertes Notwarn-Sendermodul für eine Integration in GPS-Empfängern
  • Ein zweiter Architekturlösungsansatz ist die Einlagerung eines S-UMTS-basierten Notwarnsendermoduls 13 in einen GPS-Empfänger 11, wie in 2 ersichtlich ist. Die Bereitstellung einer Notwarnfähigkeit ist besonders relevant für einen GPS-Empfänger, da sie häufig an entfernten Orten verwendet werden. Abgesehen von der traditionellen GPS-Hardware 12 kann zusätzliche Hardware auf die notwendige Basisband- (15) und HF- (17) Hardware zum Senden des S-UMTS-Signalverlaufs plus einen zusätzlichen Duplexer oder Schalter 19 begrenzt sein. Spezifische Benutzerschnittstellen-, Anwendungs- und Protokollstapel-Funktionen können durch eine geringfügige Anpassung der Software gehandhabt werden. 2 liefert einen Überblick dieser Architektur. GPS-Signale 14 werden von unterschiedlichen Satelliten bei normaler Verwendung empfangen. Wenn die vorgesehenen SAR-Einrichtungen verwendet werden, kann eine Notwarnung 16 über S-UMTS gesendet werden.
  • Beispiel 3: S-UMTS-basiertes Notwarn-Sendermodul für eine Integration in einen persönlichen digitalen Assistenten (PDA):
  • Viele Menschen verwenden heute bereits einen persönlichen digitalen Assistenten (PDA) oder einen batteriebetriebenen handgehaltenen Computer, um ihr berufliches und persönliches Leben zu organisieren. Da diese Vorrichtungen mit dem Ziel entworfen werden, nahe an den Benutzern getragen zu werden, sind sie perfekt geeignet, um einen Notwarnsender unterzubringen. Auf diese Weise wird die Vorrichtung zu einem „persönlichen Sicherheitsassistenten", der in der Lage ist, eine Notwarnung über das S-UMTS-Netzwerk zu senden, immer wenn dies notwendig sein könnte. Während diese Funktionalität für jeden nützlich sein kann, der unterwegs ist, kann sie besonders die Sicherheit von älteren, kranken und behinderten Menschen verbessern. Eine Einlagerung kann auf eine kostengünstige Weise durchgeführt werden durch Einschließen eines Basisbandes und eines HF-Moduls plus Antenne zum Senden des S-UMTS-Signalverlaufs auf ähnliche Weise wie bei der GPS-Vorrichtung, die in Beispiel 2 erklärt wurde. Für die Benutzerschnittstellen-, Anwendungs- und Protokollstapel-Funktionen kann die existierende PDA-Hardware ohne bedeutende Änderungen wiederverwendet werden.
  • Beispiel 4: S-UMTS-basiertes Notwarn-Sendermodul für eine Integration in privaten und öffentlichen motorisierten Fahrzeugen:
  • Viele Autos und Lastwägen sowie öffentliche Verkehrsmittel bringen einen oder mehrere eingebaute Computer und Elektronik unter. Motorisierte Fahrzeuge können Personen ohne weiteres außerhalb der terrestrischen Reichweite erreichen und sogar an entfernten Orten. Kollisionen und Unfälle passieren häufig und haben oft ernste Folgen. In den meisten Fällen ist es wichtig, dass medizinische Hilfsdienste so schnell wie möglich gewarnt werden können. In diesem Kontext kann die Integration eines S-UMTS-basierten Notwarnsendermoduls in motorisierten Fahrzeugen die Reaktionszeit im Fall eines Unfalls verbessern. Wenn eine Integration wiederum mit einer existierenden eingebauten Elektronik durchgeführt wird, kann eine zusätzliche Hardware auf die notwendige Basisband- (15) und HF- (17) Hardware zum Senden des S-UMTS-Signalverlaufs plus eine außen befestigte Antenne beschränkt sein.

Claims (10)

  1. Kommunikationsvorrichtung zum S-UMTS-basierten Notsignalsenden, die folgende Merkmale aufweist: eine erste Kommunikationseinrichtung, die für eine mobile Kommunikation gemäß einem ersten Protokoll angeordnet ist, und eine S-UMTS-Kommunikationseinrichtung, die zum Senden eines S-UMTS-Notsignals angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kommunikationseinrichtung und die S-UMTS-Kommunikationseinrichtung Hardwarekomponenten gemeinschaftlich verwenden, die angeordnet sind, um für eine Mobilkommunikation gemäß dem ersten Protokoll oder zum Senden eines S-UMTS-Notsignals neu konfiguriert zu werden.
  2. Kommunikationsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Protokoll T-UMTS ist, wobei die erste Kommunikationseinrichtung und die S-UMTS-Kommunikationseinrichtung ein erweitertes HF-Modul, das für eine Verwendung sowohl mit T-UMTS als auch S-UMTS angeordnet ist, eine neukonfigurierbare Basisbandkomponente und einen neukonfigurierbaren Dualprotokollstapel zumindest teilweise gemeinschaftlich verwenden, wobei beide für ein T-UMTS-Signal-Senden und -Empfangen und eine S-UMTS-Notsignalsendung angeordnet sind.
  3. Eine Kommunikationsvorrichtung zum S-UMTS-basierten Notsignalsenden, die folgende Merkmale aufweist: ein Basisbandmodul, das zum Erzeugen des notwendigen Basisband-Signalverlaufs entworfen ist, zum Senden eines S-UMTS-basierten Notsignals, und ein HF-Modul, das zum Umwandeln des Basisband-Signalverlaufs angeordnet ist, der durch das Basisbandmodul erzeugt wird, in das geeignete Frequenzband, das zum S-UMTS-basierten Notsignalsenden verwendet wird.
  4. Kommunikationsvorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe ferner eine erste Kommunikationseinrichtung aufweist, die ein GPS-Modul ist, wobei ein Schalter vorgesehen ist, um einen Operationsmodus auszuwählen zum Empfangen von GPS-Signalen oder zum Senden eines S-UMTS-Notsignals.
  5. Kommunikationsvorrichtung gemäß Anspruch 3 oder 4, die ferner eine erste Operationseinrichtung aufweist, die ein batteriebetriebener handgehaltener Computer ist.
  6. Kommunikationsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, die in ein motorisiertes Fahrzeug integriert ist.
  7. Kommunikationsvorrichtung gemäß Anspruch 6, bei der die eingebaute Elektronik und/oder der Computer verwendet werden, um eine S-UMTS-Kommunikationseinrichtung bereitzustellen, die zum Senden eines S-UMTS-Notsignals angeordnet ist.
  8. Kommunikationsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 7, bei dem das HF-Modul einen Hochleistungsverstärker aufweist, der bei einer niedrigen Eingaberückstellung arbeitet.
  9. Kommunikationsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, die, wenn sie für die S-UMTS-Kommunikationseinrichtung konfiguriert ist, einen existierenden Hochleistungsverstärker bei der niedrigeren Eingaberückstellung verwendet, wodurch die durchschnittliche Ausgangsleistung erhöht wird.
  10. Kommunikationsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die S-UMTS-Kommunikationseinrichtung angeordnet ist, um eine aufgezeichnete Stimmnachricht, die Positionierungsinformationen enthält, zusammen mit der Notwarnmeldung zu senden.
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