CN106470099A - 双向无线数据传输方法 - Google Patents

Abstract

在双向无线数据传输系统中，为了在集中器处能够更可靠地从仪表发射机通过无线上行链路连接接收测量值数据消息，可以较好接收的无线上行链路连接的质量被降低，集中器与控制信号一起通过无线下行链路连接作用于诸如上行链路发射机的控制的发送功率或消息管理之类的参数。为此，在集中器中自动取回的上行链路质量标准尤其是绝对或相对电平、接收数据消息的信噪比以及相对数量。

Description

双向无线数据传输方法

本发明涉及一种根据专利申请权利要求1的前序部分(从EP2360484A2已知)的用于双向无线连接的方法。

本发明呈现的系统可以具有以分布式的方式使用的多个功率、流体(如气体或水)或热量消耗记录装置的布置，下文中简述为仪表。所述仪表中的每一个都配备有发射机，所述发射机用于将其个体化、数字化的测量值作为消息使用短程无线电通过无线上行链路连接发送给以下称为集中器(RDC，无线电数据集中器)的远程操作的中央接收装置。通常以非同步的方式来执行此类测量值传输，相同性能数据和消息恒定长度重复多次。特别对于消费帐单，如果集中器未通过通信连接(例如通过移动网络、WLAN或以太网)与大容量存储装置接触用于准连续的数据传输，暂时存储在集中器中且必要时被重编码的测量值将周期性地被服务员工读取，这尤其是在公用事业公司的情况中。

此类系统可以借助于仪表中和集中器中的收发器被配置用于双向数据传输，以使得通过无线连接可以不仅从仪表发射机到集中器接收机(上行链路)，而且还从集中器发射机到仪表接收机(下行链路)来进行数据传输。可以使用根据现有已知方法的无线下行链路连接，尤其用于分配给仪表的电力用户的收费控制。相比于用于测量数据传输的无线上行链路连接，通过被批准用于更高传输功率的频段可以适当地实现下行链路用户控制。

然而，当前焦点是无线上行链路连接的质量。这可以例如通过接收电平和/或通过接收信号中的信噪比来进行估计。它们取决于不同的常数和变量条件。一方面，例如，不同的与建筑相关的衰减取决于仪表的个体的安装位置和集中器的安装位置之间的屏蔽情况和距离；并且另一方面，例如，更强电平和更弱电平的无线上行链路连接会在接收信道中在接收位置处瞬时相互叠加。因此，估计的测量值消息的接收实际上经由该类型的各种无线连接可完成的仅仅很少或几乎根本不能完成。

本发明的基本技术目标是避免这种影响；即，具体地，考虑到以下事实：一方面根据现有标准，仪表及其发射机和接收机(收发器)配备有通常用于确保仪表十年不间断工作的不可更换的能量源(一次电池)，这已经对弱的可接收发射机的发送功率的仅增大施加了窄的限制；并且另一方面，根据用于ISM段近距离数据无线电使用的相关标准，必须注意例如在电平、频率带宽和与它们个体信道相关的占空比方面的使用限制性。

根据专利申请权利要求1所表明的特征来实现该目标。因此，现有的较好接收的发射机的上行链路传输参数首先由集中器进行无线电控制来改变，直至统计学评估得出它们大致达到那些仍然为可靠的测量值传输提供足够的接收场强的发射机的接收情况的同一水平。

由于相对过强的上行链路发射机的接收场强因此在任何情况下都不再以绝对优势叠加于较弱的接收场强上，根据随机接入原则发送它们的测量值的所有发射机在这方面或多或少同样好地被集中器接收；即，从接收机的角度，弱接收场强不会暂时的或者甚至或多或少永久的被叠加于其上的强场强所抑制。

为了这个目的，集中器被配置为根据在上行链路上从不同仪表发射机接收的测量值消息的质量标准的自动估计，借助于不同仪表发射机上的控制信号对下行链路施加影响。在集中器中实现的传统的统计学评估方法(诸如，信噪比值(例如CQI，信道质量指示器或PER，误包率))可以传送这种评估作为质量标准。

然而，通过计数从上行链路上的特定发射机接收的可用测量值相比于瞬时选择或默认的上行链路参考发射机的在另一方面仅更不可靠接收的测量值有多么更频繁，也已经可以简单地得到质量估计。在可较好接收的发射机的情况下，由集中器远程控制的传输间隔中消息重复的数量然后可以被降低到固定值，或者根据关注的关系降低到一定百分比。因此，较差接收的测量值较不频繁的被该占优上行链路发射机的较强接收场强叠加，即，基本上被更可靠地接收。同时，减少来自较好接收的上行链路发射机的消息传输的连续(占空比)可以减少信道负载。

另外地或者替代地，根据本发明解决方案的一种发展，可以降低好的可接收上行链路发射机的发送功率，在极端的情况下，可以将其降至无法比接收差的发射机的接收更好，或甚至仅达到可用的测量值消息的程度。随后，时常或多或少同样好接收的消息的冲突可以在接收端由已知的信号处理和评估的方法来控制，以使得基本上所有的上行链路发射机都传送可用的测量值接收。此处，基于降低不必要的强发射机电平来降低无线电信道占用负载。

替代或者除上述两种选择之外，可以由集中器很好地接收的上行链路发射机的测量值可以进一步地以增大的的数据率被传输。由于更高的数据率，在数据内容保持相同时，比特脉冲持续时间和有效消息持续时间被缩短。在集中器处的消息的接收质量和它们前述的标准形成了用于增大数据率的标准的基础。在无线传输中，如果这些具有增大的数据率的相对短的消息叠加在那些具有正常传输率的相对长的消息上，两种消息的数据都能被重构且可以使用纠错方法正确地被接收。数据率以如下的方式被设置：伴随着这些叠加，关注的所有消息都能在接收机处被重构。系统的数据吞吐量以及因此可用测量值消息的数量便随这种测量有所增大。此外，这些上行链路发射机的信道负载和能量消耗因消息变短而减少。

与增大接收可靠度一样，随着通信连接更快处理的结果，上述测量中的每个个体的结果是降低了上行链路信道的信道占用负载；以及同时节约了上行链路发射机的能量源，因此可以更加可靠地实现上行链路发射机的规定的服务寿命。

传输优化的一个附加的有益效果是平均降低的得到的发送电平降低了电磁环境污染。

此外，除了上行链路干涉外，根据本发明也可以影响用于集中器到仪表发射机的控制信号的传输的无线下行链路连接。这里以本身已知的方式假设：在不同的无线电信道中实现上行链路和下行链路数据流量；其中，除了占空比之外，允许具有不同最大强度的发送功率通过在ISM频段可用的个体无线电信道用于这种类型的服务。

在仪表侧的接收机中，在下行链路上接收的集中器控制信号的相应的瞬时传输质量再次使用诸如CQI，RSSI或PER之类的标准方法被评估并且以信号的形式被回传给集中器的收发器。在后者中，由此推测用于上行链路测量值传输的上述选择中哪一种将瞬时地优化数据吞吐量。此外，取决于当占优势的情况，可以通过切换到适合的可靠性的信道来降低或增大下行链路传输功率。相应的仪表侧接收机接收来自集中器的消息，即，指示应当切换到哪个信道用于未来来自集中器的任何控制信号的下行链路接收的指令。

因此，在双向无线数据传输系统中，为了能够在集中器处通过无线上行链路连接更加可靠地接收来自仪表发射机的测量值数据消息，以根据本发明的智能的方式来降低较好接收的无线上行链路连接的质量，以增大具有多个仪表和集中器的系统的整体可靠性。对此，集中器与控制信号一起通过无线下行链路连接作用于诸如上行链路发射机的工作的发送功率或消息管理之类的参数。在集中器中自动取回的上行链路质量标准尤其是，绝对或相对电平、可接收数据消息的噪声和相对数量。

Claims (16)

1.一种双向无线数据传输的方法，用于从仪表发射机通过无线上行链路连接向集中器接收机以及利用集中器发射机的无线下行链路连接向仪表接收机传输测量值数据消息，其特征在于，在集中器中，以程序控制的方式来确定关于与至少一个其它无线上行链路连接相比的无线上行链路连接的质量的信息，并且通过无线下行链路连接在质量较差但仍然可用的无线上行链路连接的方向上被降低来影响所述无线上行链路连接中的至少一个的至少一个参数。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，一个参数是发送功率。

3.如上述任一权利要求所述的方法，其特征在于，一个参数是消息重复的数量。

4.如上述任一权利要求所述的方法，其特征在于，一个参数是消息长度。

5.如上述任一权利要求所述的方法，其特征在于，接收电平是质量标准。

6.如上述任一权利要求所述的方法，其特征在于，信噪比情况是质量标准。

7.如上述任一权利要求所述的方法，其特征在于，可用的可接收测量值的数量是质量标准。

8.如上述任一权利要求所述的方法，其特征在于，传输参数关于质量标准而改变。

9.如上述任一权利要求所述的方法，其特征在于，在允许用于与无线上行链路连接相比发送功率更高的频段中实现无线下行链路连接。

10.如上述任一权利要求所述的方法，其特征在于，纠错方法用于接收机侧消息的叠加。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，相对短的消息的接收不会在与相对较长的消息的至少一个叠加的情况下由于纠错而被不利地影响。

12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，纠错和整个比特传输层支持负信噪比，以使得能够以无错的方式传输利用负信噪比接收的消息的数据。

13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，纠错和整个比特传输层支持正信噪比。

14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，在两个消息叠加的情况下，以两个消息的电平差小于比特传输层的负信噪比这样的方式通过功率调节来控制它们的电平差，从而接收这两个消息。

15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，在两个消息叠加的情况下，以两个消息的电平差大于比特传输层的信噪比这样的方式通过功率调节来控制电平差，从而接收两个消息中的至少一个。

16.如上述任一权利要求所述的方法，其特征在于，两个消息中属于外部系统的一个消息被视为干扰信号。