CN105393510B - 用于发送数据的方法和装置以及用于发送识别信号的方法和装置 - Google Patents

用于发送数据的方法和装置以及用于发送识别信号的方法和装置 Download PDF

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Abstract

在用于借助数据传输通道(104)从发射站(100)发送数据(108)的方法中，响应于识别信号(106)地发送数据(108)，识别信号代表关于数据传输通道(104)的空闲的数据传输容量的信息。

Description

用于发送数据的方法和装置以及用于发送识别信号的方法和 装置
技术领域
本发明涉及一种用于发送数据的方法和装置以及一种用于发送识别信号的方法和装置。
背景技术
无线电开关和其他的高频设备经常使用ISM频带(ISM：工业、科学和医疗)以进行数据传输。基于以下事实，即，这些ISM频带可以无需许可地使用，因此在对其进行使用时经常遇到彼此竞争的无线电用户，无线电用户的各自的应用优选地在这个频带内工作。竞争的用户也可以是本身的产品。
用于使用例如868-MHz-ISM频带的法律规定确定了最多使用1％的时间(1％占空比)或者LBT运行(LBT：listen before talk，对话前监听)。基于这种1％占空比规定，所提供的通道必须由每个站或每个无线电用户至大约99％地保持空闲，以便数据碰撞以较小概率出现。
为了进一步降低传输受干扰的概率，在现有技术中公知的是，以固定的和随机的等待间隔(可能多次地)重复发送，并且采用LBT运行。例如使用LBT协议以确保传输。在这种LBT协议中，有发射意愿的无线电开关首先在通道中监听并确认其是否空闲。只有在识别出通道空闲的情况下，无线电开关才开始发送它的数据。
发明内容
在这种背景下，本发明实现一种改进的用于发送数据的方法以及一种相应的装置，和一种改进的用于发送识别信号的方法以及一种相应的装置。有利的设计方案由从下面的描述中得出。
响应于由接收站提供的、数据传输通道中的空闲数据传输容量的识别信号地从发射站中发送信号，在同时相对于通常的LBT方法电流消耗降低的情况下提高了成功传输的可能性。
根据在此介绍的构思，可以确保例如从自给自足的无线电开关到接收站的数据传输，其中，无线电开关能够尽可能地在没有所需用于重复传输的能量需求的情况下使用，但是却可以不受限制地提供LBT协议的优点。要传输的无线电脉冲因此可以相应地设计得较短，由此又可以将ISM频带的负载保持得较小。于是，能够以有利的方式进一步减少通道占用的持续时间或者说无线电用户的预给定的等待间隔的持续时间，从而不需要过多地减少例如无线电开关的有限的能量储备。
以有利的方式，借助执行在此建议的方案，可以有效地减少在ISM频带中和类似的频率范围中发生数据碰撞的可能性，即使假定在未来有越来越多的用户使用这些频带。于是可以有很多的无线电用户在给定的无线电通道的附近区域利用该无线电通道，而不必强制性地使通道被占用较长的时间。也可以减少由无线电用户进行的重复发射的次数，这是因为通过根据本发明实现的频带减负，可以实现较少的传输干扰。
在用于借助数据传输通道从发射站中发送数据的方法中，数据响应于识别信号地被发送，识别信号代表了关于数据传输通道的空闲的数据传输容量的信息。
数据的发送可以在预给定的频率范围中的无线电路径上进行。数据传输通道可以是该频率范围中的多个频带的其中一个，这些频带适合用于传输数据。发射站例如可以是自给自足的无线电开关或者是其他设备，所述其他设备被构造用于发射并且替选地也接收无线电路径上的数据。识别信号可以是可以由发射站经由相同的数据传输通道接收的无线电信号，发射站可以经由该数据传输通道发送其数据。识别信号例如可以由接收站向发射站发射，该接收站准备接收来自发射站的数据。借助空闲的数据传输容量可以表示，数据传输通道在需要用于传输数据的时间窗口内不会由于其他数据的传输被占用。
根据实施方式，所述方法可以具有检验数据传输通道是否存在空闲的数据传输容量的步骤。当检验步骤得出存在数据传输通道的空闲的数据传输容量时，可以相应地进行数据发送。这个检验步骤例如可以由接收站实施。接收站可以重复这个检验步骤，或者在预给定的时间段内实施。根据这种实施方式，可以有效地避免数据与其他同时经由这个数据传输通道发送的数据发生可能的碰撞。
这种方法也可以具有在编码方面对识别信号进行分析的步骤，该编码将发射站唯一地鉴别为发送数据的发射站。分析步骤可以由发射站实施。因此，能够以简单的方式确保只有当接收站需要数据时，发射站才发送数据。可以以有利的方式保护数据传输通道不会因为不必要的数据通信而过载。
此外，当发射站中存在需要发射的或待发送的消息时，所述方法可以具有评估识别信号的步骤。于是，可以有利地以如下方式避免发射站的能量储备在许多情况下短缺，即，当不存在要发送的数据时，发射站可以忽略识别信号。
在用于借助数据传输通道从接收站发送识别信号的方法中，识别信号代表了关于数据传输通道的空闲的数据传输容量的信息。
接收站例如可以是如下设备，该设备被构造成用于从根据以上实施方式阐述的发射站接收数据，以便实施某个特定的动作。尽管如此，接收站也可以构造成用于发送数据。识别信号的发送可以在预给定的频率范围中的无线电路径上进行。识别信号可以是如下的无线电信号，该无线电信号能够被接收站经由相同的数据传输通道发送，经由该数据传输通道接收站可以接收来自发射站的数据。识别信号例如可以从接收站向发射站发射，接收站需要该发射站的数据。数据传输通道可以是频率范围中的多个频带的其中一个，这些频带适合用于传输数据。借助空闲的数据传输容量可以表示，数据传输通道在需要用于从发射站向接收站进行数据传输的时间窗口内不会由于其他数据的传输被占用。
根据实施方式，所述方法可以具有检查数据传输通道是否有空闲的数据传输容量的步骤。在此，检查的持续时间和/或频率可以高于发射站的所期望的检查时间窗口的持续时间和/或频率。例如，可以由接收站实施检查的步骤。这种实施方式有利地利用如下事实，即，与发射站相比通常为接收站提供更多电能。于是可以全面地并且不中断地进行对数据传输容量的检验。与此同时，在通常配有较少的能量储备的发射站方面，可以利用访问接收站的检查结果来节省能量，这是因为在此不再需要检查数据传输容量。
例如识别信号可以构造用于，在发送识别信号期间为从至少一个配属给接收站的发射站发送数据而预留该数据传输通道。于是可以容易地确保，在接收站与配属给该接收站的发射站之间的数据传输不受到其他在相同的频率范围内进行通讯的用户的数据传输的干扰。
根据另一实施方式，所述方法可以具有对识别信号进行编码的步骤，以便借助经编码的识别信号来鉴别配属给接收站的用于发送数据的第一发射站和/或至少一个配属给该接收站的用于发送数据的第二发射站。在此，可以为第一发射站和/或第二发射站配属有不同的功能和/或不同的优先级。于是，能够以简单的方式实现使用多个接收站，这些接收站可以同时请求不同的数据。
尤其是可以在ISM频带中发送数据和/或识别信号。于是能够以有利的方式在不支付许可证费用的情况下发送数据或识别信号。
具有程序编码的电脑程序产品也是有利的，该程序编码可以存储在像半导体存储器、硬盘存储器或光学存储器这样的机器可读的载体上，并且当程序在电脑或装置上运行时，用于执行按照上述实施方式中任一个所述的方法。
用于借助数据传输通道发送数据的发射站构造用于，响应于识别信号地发送数据，识别信号代表了关于数据传输通道的空闲的数据传输容量的信息。
接收站构造成用于借助数据传输通道发送识别信号，其中，该识别信号代表了关于数据传输通道的空闲的数据传输容量的信息。
发射站和接收站可以构造用于在相应的设施中执行或实施根据本发明的方法的步骤。通过本发明的这些形式为发射站和接收站的实施变型方案可以迅速且有效地解决基于本发明的任务。
发射站和接收站可以是电设备意义上的装置，它们处理传感器信号并且依赖于传感器信号地发出控制信号。装置可以具有一个或多个合适的端口，这些端口可以根据硬件和/或根据软件来构造。在根据硬件构造的情况下，这些端口例如可以是集成电路的部件，在其中执行所述装置的功能。这些端口也可以是固有的集成的电路回路，或者至少部分地由独立的构造元件组成。在根据软件构造的情况下，这些端口可以是软件模块，它们例如与其他软件模块并存地存在于微控制器上。
附图说明
借助附图示例性地进一步详细阐述本发明。其中：
图1示出经由无线电的数据通信系统的示图，具有根据本发明实施例的发射站和根据本发明实施例的接收站；
图2示出用于发送来自根据本发明实施例的发射站的数据的方法流程图；以及
图3示出用于发送来自根据本发明实施例的接收站的识别信号的方法流程图。
在下面对本发明优选实施例进行的描述中，为在不同的附图中示出的且作用类似的元件使用相同的或者类似的附图标记，其中，省略了对这些元件的重复描述。
具体实施方式
无线电开关(在其中，为了局部的能量生成而自行促成开关操作)提供了在大部分情况下持续时间非常短的、在毫秒范围内的电压脉冲。因为每种能量存储形式(通常是借助电容)在给定的范围内都会比较迅速地失去能量，所以需要尽可能迅速地发送要利用无线电信号来传输的数据。
在例如针对家用技术的KNX应用的情况下，只有为了一次性发送完整的电报才需要大于15ms的时间。为了确保传输，对于现有技术虽然可能会期待多次发送数据电报(即使这些数据电报较短或者甚至非常短)；但是在利用目前公知的发电机的情况下通常既不能提供用于多次发送所需的能量，也不能提供用于针对无线电开关的足够时长的持续等待所需的能量。
结合下面的附图，这些技术问题的解决方案应当借助本发明来阐述。
图1示出了用于阐述经由无线电进行数据通信的系统的原理图。该系统根据在图1中所示的实施例由发射站100和接收站102构成，发射站和接收站经由数据传输通道104相互通信。在此，发射站100是无线电开关，并且接收站102是电设备，例如照明设施。替选地，发射站100和接收站102也可以是其他的用于经由无线电进行数据通信的设备。发射站100被构造用于经由数据传输通道104向接收站102发送数据，并且接收站102被构造用于经由数据传输通道104向发射站100发送识别信号。
在图1中所示的系统在ISM频带的频率范围内工作。根据替选的实施例，该系统也可以使用在其他的频率范围内。开头所述的LBT协议以根据本发明修改的形式使用。
在图1所示的系统中，接收站102被构造用于基于由发射站100接收到的数据实施动作。相应地，接收站102被构造用于检验数据传输通道104是否具有空闲的容量，以便使得发射站100能够无阻碍地向接收站102传送所需的数据。为此，接收站102以有规律的间隔在预给定的时间间隔期间在该数据传输通道104中进行监听。如果确认有空闲的数据传输容量，那么接收站102就借助数据传输通道104向发射站100发射代表着空闲的数据传输容量的识别信号106。
响应于对识别信号106的接收和必要时的评估地，发射站100向接收站102发射数据108，由此，接收站能够基于这些数据108实施所需的动作，例如激活与接收站102联接的照明设施。根据本发明，发射站100可以传达数据108，而不必事先检验数据传输通道104是否具有空闲的容量，因为这已经通过接收站102完成了。
在图1所示的实施例中，只有由于在发射站100中存在需借助数据108向接收站102传送的需要发送的消息110，发射站100才评估由接收站102传送的识别信号106。否则，在本实施例中，发射站100忽略识别信号106。例如，识别信号106具有合适的长度，以便在发送识别信号106期间为从发射站100进行的数据108的发射“预留”数据传输通道104，并且针对从系统其他用户进行的数据发送隔断数据传输通道104。
在图1所示的实施例中，识别信号106配有借助虚线描绘的编码112，从而发射站100唯一地鉴别为期待或者需要从该站中向接收站102进行数据发射的站。相应地，发射站100被构造用于在编码112方面分析接收到的识别信号106，并且只有当发射站100基于编码分析而视为有权发出数据108时，才发出数据108。
不依赖于接收识别信号106地，根据实施例，发射站被构造用于自行地在数据传输通道104中监听，并且检验数据传输通道是否具有空闲的数据传输容量。所以发射站100也可以不依赖于接收识别信号106地传达数据108，只要这是需要的。
在图1中发射站100构成的无线电开关和目标接收站102以及可能还有其他的接收站被设计用于双向的数据交换，其中，指出的是，一般情况下接收站102更多地提供能量，并且意义更加重大的是，在那里永久性地提供能量。
正如已经提及的那样，在根据图1中所示的、根据本发明的无线电触发的无线电开关连接的实施例中，无线电开关100在发射之前(总是仅很短暂地)在通道104中监听；但是无线电开关不仅在数据传输通道104空闲时发射，而是优选地也在无线电开关从通道104接收到识别标志或者说识别信号106时也发射，该识别信号根据本发明在“灯塔信号”的意义内由目标接收站102传达。
在根据本发明的经修改的LBT协议中，配设有设备现代化的能量储备的接收站102承担相对耗电大的“在通道中监听”的大部分工作。在当然也适用于接收站102的规定的范围内，例如在868-MHz-频带中的1％占空比规定，接收站(例如通过可能比较常见的“在通道中监听”)检验通道占用，并且于是可以获知空闲的通道104。正如已经提及的那样，接收站102可以立即通过发送在合适的长度内的识别标志106针对发射识别标志的时间以及针对“其无线电开关”100在一定的意义上占用这个通道104。此外，在此介绍的构思也可以在考虑到在此适用的规定下用在其他的ISM频带中，例如2.45GHz。
就像灯塔那样，接收站102利用由其射出的信号106信号在如下意义中通知以消息110进行等待的无线电开关100，即，“我在这里，已准备接收-请发射”。无线电开关100于是就“知道”了，也就是通过它自身的“在通道中监听”，它现在可以发射。也就是说，要么通过无线电开关100自行发现通道104空闲要么通过识别“灯塔信号”106来完成对发射的启动。在后一种情况下，无线电开关100也不必再次在通道104中监听；无线电开关现在可以在没有进一步的等待时间的情况下传达其消息110。根据在图1中所示的实施例，在此假设，在无线电开关100中存在需要发送的消息110。
此外，未配设有“灯塔功能”的传统的LBT协议也可以用在这种布置中，并且同样也可以像迄今为止的现有技术那样确保传输。但是附加的可能性，即，将来自“灯塔”102的识别标志106用作针对自身发送数据108的触发器，显著地拓展了无线电开关的应用可能性。
根据本发明可能不再需要由无线电开关100进行较长的“在通道中监听”，并且所属的接收流量可以保持得小。
在给出的无线电通道104中，每个用户一般来说都是权利平等的。谁只要简单地发送就可以，在统计上简单地纳入干扰。但是“灯塔信号”106可以例如激活特殊的无线电开关组。如果例如为两个具有也许是不同的优先级的开关组配置两种不同的功能时，那么两个或者多个相邻放置的接收器就可以利用它们的识别信号分别联系其中一个开关组。因此，多个“灯塔”102就可以合作地并且确定优先级地工作。
图2示出了用于借助数据传输通道从发射站发送数据的方法200的实施例的流程图。在步骤202中，发射站从接收站接收识别信号，识别信号代表了关于数据传输通道的空闲的数据传输容量的信息。在步骤204中，发射站在编码方面分析识别信号，这个编码将发射站唯一地鉴别为授权发射的发射站。当在步骤204中得出所执行的分析(发射站被授权向接收站进行数据发射)时，发射站在步骤206中借助数据传输通道向接收站发送数据。
图3示出了用于从接收站发送如下识别信号的方法300的实施例的流程图，该识别信号代表了数据传输通道的空闲的数据传输容量。在步骤302中，接收站检查数据传输通道是否有空闲的数据传输容量。如果步骤302得出存在空闲的数据传输容量，那么接收站在步骤304中用编码对识别信号进行编码，从而确保该识别信号只能被授权发射的发射站接收或使用，并且在步骤306中经由数据传输通道来发送经编码的识别信号。
在图1至3中使用的术语“发射站”100例如可以理解为自给自足的无线电开关、自给自足的传感器或者无线电开关。这些术语在此视为如下的站的同义词，即，希望向接收站传输数据并且同时呈现本发明的拓展的范围；其在(双向的)无线电协议中不排除“发射站”100也可以接收，以便例如“在通道中监听”。
在图1至3中使用的术语“接收站”102例如可以理解为接收器或者其他“接收元件”。这些术语被视为如下的站的同义词，即，从发送器接收数据并且同时呈现本发明的拓展的范围。其在(双向的)无线电协议中不排除“接收站”102也可以发射，以便例如促成无线电开关发送其数据。
所描述的和在附图中所示的实施例仅示例性地被选出。不同的实施例可以完全地或者就各个特征而言相互组合。一个实施例也可以通过另一个实施例的特征得到补充。
此外，根据本发明的方法步骤可以重复以及以不同于这里描述的顺序来执行。
如果实施例在第一个特征与第二个特征之间包括“和/或”的关联词，那么就可以这样理解，即，该实施例根据一个实施方式不仅具有第一个特征还具有第二个特征，并且根据另一个实施方式要么仅具有第一个特征要么仅具有第二个特征。
附图标记列表
100 发射站
102 接收站
104 数据传输通道
106 识别信号
102 接收站
106 数据传输通道
108 数据
110 需要发射的消息
112 编码
200 用于发出数据的方法
202 接收识别信号的步骤
204 分析识别信号的步骤
206 发出数据的步骤
300 用于发出识别信号的方法
302 检查数据传输通道是否有空闲的数据传输容量的步骤
304 为识别信号编码的步骤
306 发出识别信号的步骤

Claims (16)

1.一种用于借助数据传输通道(104)从发射站(100)发送数据(108)的方法，其中，所述发射站(100)被构造成用于与用于借助数据传输通道(104)发送识别信号(106)的接收站(102)配合作用，其中，所述发射站(100)从所述接收站(102)接收所述识别信号(106)，并响应于所述识别信号(106)地发送所述数据(108)，其中，所述识别信号代表关于所述数据传输通道(104)的空闲的数据传输容量的信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法具有检验步骤：所述接收站(102)在发送所述识别信号(106)之前，检验所述数据传输通道(104)是否存在空闲的数据传输容量，其中，当检验步骤得出存在所述数据传输通道(104)的空闲的数据传输容量时，所述发射站(100)响应于接收到的识别信号(106)地发送所述数据(108)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法具有分析步骤：在所述发射站(100)从所述接收站(102)接收所述识别信号(106)之后，由所述发射站(100)在编码方面对所述识别信号(106)进行分析，所述编码将所述发射站(100)唯一地鉴别为发送所述数据(108)的发射站(100)。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述发射站(100)中存在要发送的消息时，所述方法具有对所述识别信号(106)进行评估的步骤。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，在ISM频带中发送或接收所述数据(108)和/或所述识别信号(106)。
6.一种用于借助数据传输通道(104)从接收站(102)发送识别信号(106)的方法，其中，所述接收站(102)被构造成用于与用于借助数据传输通道(104)发送数据(108)的发射站(100)配合作用，其中，所述发射站(100)从所述接收站(102)接收所述识别信号(106)，并响应于所述识别信号(106)地发送所述数据(108)，其中，所述识别信号(106)代表关于所述数据传输通道(104)的空闲的数据传输容量的信息。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法具有检验步骤：所述接收站(102)在发送所述识别信号(106)之前，检验所述数据传输通道(104)是否有空闲的数据传输容量，其中，检验的持续时间和/或频率高于发射站(100)的所期望的检验时间窗口的持续时间和/或频率。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述识别信号(106)构造用于，在发送所述识别信号(106)期间为从至少一个配属给所述接收站(102)的发射站(100)发送数据(108)而预留所述数据传输通道(104)。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法具有编码步骤：在所述检验步骤之后，由所述接收站(102)对所述识别信号(106)进行编码，以便借助经编码的识别信号(106)鉴别配属给所述接收站(102)的用于发送数据(108)的第一发射站(100)和/或至少一个配属给所述接收站(102)的用于发送数据(108)的第二发射站(100)，其中，能够为所述第一发射站(100)和/或所述第二发射站(100)配属不同的功能和/或不同的优先级。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的方法，其特征在于，在ISM频带中发送或接收所述识别信号(106)。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述发射站(100)在接收所述识别信号(106)之后响应于所述识别信号(106)地借助所述数据传输通道(104)发送数据(108)。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法具有检验步骤：所述接收站(102)在发送所述识别信号(106)之前，检验所述数据传输通道(104)是否存在空闲的数据传输容量，其中，当检验步骤得出存在所述数据传输通道(104)的空闲的数据传输容量时，所述发射站(100)在接收所述识别信号(106)之后响应于所述识别信号(106)地发送所述数据(108)。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法具有分析步骤：在所述发射站(100)从所述接收站(102)接收所述识别信号(106)之后，由所述发射站(100)在编码方面对所述识别信号(106)进行分析，所述编码将所述发射站(100)唯一地鉴别为发送所述数据(108)的发射站(100)。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，当所述发射站(100)中存在要发送的消息时，所述方法具有评估步骤：由所述发射站(100)对所述识别信号(106)进行评估。
15.用于借助数据传输通道(104)发送数据(108)的发射站(100)，其中，所述发射站(100)被构造成用于与用于借助数据传输通道(104)发送识别信号(106)的接收站(102)配合作用，其中，所述发射站(100)从所述接收站(102)接收所述识别信号(106)，并响应于所述识别信号(106)地发送所述数据(108)，所述识别信号代表关于所述数据传输通道(104)的空闲的数据传输容量的信息。
16.用于借助数据传输通道(104)发送识别信号(106)的接收站(102)，其中，所述接收站(102)被构造成用于与用于借助数据传输通道(104)发送数据(108)的发射站(100)配合作用，其中，所述发射站(100)从所述接收站(102)接收所述识别信号(106)，并响应于所述识别信号(106)地发送所述数据(108)，所述识别信号(106)代表关于所述数据传输通道(104)的空闲的数据传输容量的信息。
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