用于双向传输数据、特别是传感器数据的方法以及具有无线电功能的节点技术

本发明专利技术涉及一种用于在具有双向无线电传输运行的通信系统(1)中在至少一个、优选持久位置固定安装的电池运行的节点(2)和基站(3)之间通过无线电传输数据、特别是传感器数据的方法，其中，基站(3)具有带有第一频率发生器(11)的通信模块(10)，节点(2)具有带有第一频率发生器(18)和第二频率发生器(21)的通信模块(17)，所述第二频率发生器具有比第一频率发生器(18)的频率更低的频率，其中，节点(2)的通信模块(17)被设置用于：将数据在上行链路中发送到基站(3)的通信模块(10)，其方式为将无线电报(40)划分成至少两个数据包、优选划分成多个数据包(40

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于双向传输数据、特别是传感器数据的方法以及具有无线电功能的节点


[0001]本专利技术涉及一种用于在具有双向无线电传输运行的通信系统中在至少一个——优选持久位置固定安装的——电池运行的节点和基站之间通过无线电传输数据、尤其是传感器数据的方法。此外，本专利技术涉及一种可根据前述方法运行的具有无线电功能的节点。

技术介绍

[0002]通信系统、例如智能消耗测量仪的节点通常配设给例如相应的住宅单元或住宅楼的本地局部位置。在那里积累的测量数据可以通过多种方式读取。测量数据可以例如通过电网(电源线)读出。但是，使消耗测量仪接入到本地之外的网络在此是不可能的。此外，可以使用移动无线电技术以数据包或电报的形式传输测量数据。然而，这很昂贵，需要在消耗测量仪上安装移动无线电模块，并且在各个消耗测量仪的高功耗方面具有缺点。此外，数据包或电报形式的测量数据也可以通过无线电传输，例如在ISM(工业、科学、医学)频率范围内或在SRD(短程设备)频率范围内传输。这些频率范围的优点是由运营商仅需要对频率管理的一般批准。然而，问题在于，由于车库门控制器、婴儿监视器、报警系统、WLAN、蓝牙、烟雾报警器等各种技术设备频繁使用此类频率范围，可能经常会发生干扰。测量数据通过无线电的采集要么由固定式数据采集器实现要么由移动式数据采集器实现(基站或采集器)，在消耗测量仪的发射器中提供的测量数据被发送到这些数据采集器上。
[0003]在这种情况下，测量数据在特定的、非常短的采样时间段中(包括时间偏移的采样时间或者说采样时间点)从消耗测量仪传输到数据采集器，并且将在这些采样时间段中接收到的测量数据用于消耗评估。这里的一个特殊挑战是数据采集器和消耗测量仪之间的通信需要在位于消耗测量仪区域中的振荡器和位于数据采集器区域中的振荡器之间非常精确的时间同步。对于自主式消耗测量仪的振荡器，使用频率相对较低且相应地功耗相对较低的简单石英作为频率发生器(具有频率参考装置的时间记录功能)。由于制造公差、温度特性和老化，此类石英具有大约10
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100ppm的石英误差。例如，在标准石英中，50ppm的石英误差会导致每天4.3秒或者说每年26分钟的偏移。由此在较小的温度波动情况下又已经导致了时间同步的偏移，该偏移即使在非常短的时间段的情况下也很明显。结果是接收不佳。
[0004]在双向传输中，在从节点到基站的上行链路传输之后，发生从基站到相应节点的窄带下行链路传输。在下行链路中传输的数据例如是对基站接收到数据包或电报的确认，在下行链路中传输的数据例如是关于是否例如还要从相应节点向基站传输进一步数据的询问，在下行链路中传输的数据例如是控制电报或要传输到相应节点上的其他数据/信息。不仅在上行链路而且在下行链路中，数据通过电报不是整体式传输的。相反，电报被分成长度比电报更短的单个的数据包，然后以一定的时间间隔一个接一个地单独传输，并在接收器中解码或重新组合。在这种情况下，下行链路的特殊问题是数据包的数量大于在上行链路中的数据包的数量并且因此各个数据包的传输持续时间更长。此外，数据包的载频必须与节点期望的载频非常精确地对应，以尽可能地抑制噪声的影响。最后，节点必须在预期时
间打开其下行链路的接收窗口，然而，这由于节点侧频率发生器的频率受温度引起的失真(偏移)而带来了额外的困难。因此，受温度和直到在下行链路中接收到电报的上一个数据包的累进时间影响，可能会发生频率偏移和/或时间偏移，这使得下行链路中数据包的良好接收更加困难或甚至不可能。
[0005]根据权利要求的前序部分的方法从DE102005020349B4已知。在那里描述的消耗记录系统中，消耗测量仪具有用于连续运行的具有较低功耗的第一时钟发生器和具有较高频率稳定性和较高功耗的第二时钟发生器，该第二时钟发生器仅在短暂激活阶段中运行。根据在那里描述的想法，在消耗测量仪中在第二时钟发生器的短暂激活阶段期间，频率、周期持续时间或由此导出的参量被记录作为第一时钟发生器的基于从第二时钟发生器导出的比较量度的时钟量度，并根据检测到的偏移来校准第一定时器的累积时间。其结果是：时间误差随后相应于消耗测量仪的第二时钟发生器的时间误差。
[0006]DE102010031411A1和EP2751526B1描述了用于无线传输有用数据的构思，其中有用数据被分成多个信道编码的数据包并在一定时间间隔内从节点通过无线通信信道传输到基站。数据包在基站中被解码并重新组合以形成有用数据。根据EP2751526B1，用于生成数据包的节点可以设计成将同步序列划分为子同步序列并且为每个数据包设置子同步序列之一。同步序列是确定性或伪随机二进制数据序列，其与数据包中的实际有用数据或传感器数据一起发送到基站。同步序列对于基站是已知的。通过将接收数据流与已知同步序列相关联，基站可以确定已知同步序列在接收数据流中的时间位置。为了保持数据包的较短长度，在此可以将同步序列分布在各个单个的短数据包上，使得各个单个的数据包的同步性能比多个数据包上的同步差。
[0007]为了改善信道利用率，在DE102016205052A1中提出了一种数据发送器，该数据发送器被设计为在使用附加的发送数据包(该发送数据包在两个发送数据包之间的间隙或暂停中被发送)的情况下，对于另一数据发送器规定一个发送时间点，该另一数据发送器在所述发送时间点上对发送数据包进行发送，或者对于另一数据发送器规定在由另一数据发送器发送的两个发送数据包之间的时间间隔。
[0008]根据DE102016009197B3，为了将电报从数据采集器传输到测量仪，在测量仪接收到数据电报后，在数据采集器中发送器侧参考频率偏移在数据采集器侧参考频率与测量仪侧参考频率之间的频率差。
[0009]DE102018004828A1描述了一种通过无线电在终端和数据采集器之间传输数据的方法，其中，在通信建立后，终端向数据采集器发送消息，并且数据采集器在接收到消息后基于在通信期间消息的内容而继续、中断或结束数据的传输。

技术实现思路

[0010]本专利技术的任务是改善下行链路中的接收质量。
[0011]上述任务通过根据权利要求1的方法的特征和根据权利要求18的具有无线电功能的节点的特征来实现。在从属权利要求中要求保护根据本专利技术的方法的有利改进方案。
[0012]在由一个序列的上行链路数据包和一个随后序列的下行链路数据包连同可能处于之间的时间段的总和的传输时间段期间，通过节点的具有较高频率的第一频率发生器对具有较低频率的第二频率发生器进行至少两个校准，可以对于由节点接收下行链路数据包
更好地遵循对符号持续时间的要求，因为节点的频率较低的第二频率发生器的受温度引起的相对较大的偏移基于多次校准不再能如此强烈地影响符号持续时间。此外，因为基于根据本专利技术的校准，误差仍足够小，因此可以增加上行链路中数据包的传输和下行链路中数据包的传输之间的间隔。特别地，本专利技术还可以满足待传输符号不超过符号持续时间的四分之一的要求。因为接收器在计数器中只在四分之一的符号持续时间的范围上进行搜索。由于数据包在下行链路中的精确回本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在具有双向无线电传输运行的通信系统(1)中在至少一个、优选持久位置固定安装的、电池运行的节点(2)和基站(3)之间通过无线电传输数据、特别是传感器数据的方法，其中，基站(3)具有带有第一频率发生器(11)的通信模块(10)，节点(2)具有带有第一频率发生器(18)和第二频率发生器(21)的通信模块(17)，所述第二频率发生器具有比第一频率发生器(18)的频率更低的频率，其中，节点(2)的通信模块(17)被设置用于：将数据在上行链路中发送到基站(3)的通信模块(10)，其方式为将无线电报(40)划分成至少两个数据包、优选划分成多个数据包(40
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n)，各个数据包(40
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n)以时间间隔彼此相继地发送，其中，基站(3)的通信模块(10)设置用于，将数据在下行链路中发送到节点(2)的通信模块(17)，其方式为将无线电报(50)划分成至少两个数据包、优选划分成多个数据包(50
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n)，各个数据包(50
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n)以时间间隔彼此相继地发送，其特征在于，在由一个序列的数据包(40
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n)和一个随后序列的数据包(50
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n)连同可能处于之间的时间段的总和的传输时间段期间，进行节点(2)的第一频率发生器(18)和第二频率发生器(21)的至少两个校准(KAL1)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在接收到最后的数据包(40
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n)和接收到随后的各数据包(50
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1)中的第一个数据包(50
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1)之间在节点(2)中进行校准(KAL1)。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在接收到所述第一个数据包(50
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1)之后，在数据包(50
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n)传输的总持续时间期间进行至少一个校准(KAL1)。4.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，校准(KAL1)按顺序地在数据包(40
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n)和数据包(50
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n)的序列上进行。5.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，在所述节点(2)的运行期间，所述第二频率发生器(21)永久激活，而所述第一频率发生器(18)仅部分时间激活。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，由在不同时间点的至少两个校准(KAL1)确定由此得到的偏移，由所述偏移导出补偿因子(KF)并且所述补偿因子(KF)被考虑在接收算法中以用于在...

【专利技术属性】
技术研发人员：H，
申请(专利权)人：代傲表计系统有限公司，
类型：发明
国别省市：