CN109644017A - 用于选择频道的方法 - Google Patents
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Abstract
用于在使用跳频方法的通信系统中选择频道(K1‑Kn)的方法,所述方法尤其是用于对消耗测量仪器进行消耗检测,其中,数据在发送器和接收器之间借助无线电传输来传输,其中,所述数据以包括多个比特的数据包(4)的形式在一个频率/时间区间中传输,数据包(4)或数据包(4)的部分的传输通过可选多个不同频道(K1‑Kn)进行,其中相应的数据包(4)或其部分在发送之前由发送器编码并且在接收之后由接收器解码,评价各频道(K1‑Kn)的传输质量并且根据对频道(K1‑Kn)的传输质量的评价,作出用于选择用于传输数据的一个频道(K1‑Kn)或多个频道(K1‑Kn)的决定,其中,用于成功传输的概率的似然比WQ在解码之前通过接收器确定,所述似然比WQ被考虑为用于确定相应的数据包(4)或其部分的干扰状态的度量,并且相应的频道(K1‑Kn)的传输质量的评价借助数据包(4)或其部分的干扰状态进行。
Description
技术领域
本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的用于在使用跳频方法的通信系统中选择频道的方法以及一种按照权利要求18所述的方法和一种按照权利要求23所述的方法。
背景技术
在其中借助无线电进行数据传输的通信系统现今应用在诸多领域中。例如在智能的消耗测量仪器、所谓的智能表计的领域中。在此涉及处于供应网络中的消耗测量仪器,例如用于能量、电流、气体、水或类似物,所述消耗测量仪器为相应的连接用户显示实际的消耗并且绑定到同类型的通信系统中,以便例如将检测的消耗数据传输给供应方。智能的消耗测量仪器具有如下优点,即,可以省去对计数器读数的人工读取并且在供应方方面较短期地按照实际的消耗开出账单。通过较短期的读取间隔,最终客户费率能够与交易电价的开发更准确地耦联。供应网络也可以显著更好地充分利用。
智能的消耗测量仪器通常分别配置给居住单元或住房。在那里积累的消耗数据例如可以以数据包或数据包的部分(所谓的跳组Hops)的形式经由无线电传输,例如在ISM(工业、科学、医疗Industrial,Scientific,Medical)或SRD(近距离装置Short RangeDevice)-带-频率范围内。这些频率范围具有如下优点,即,由运营商仅需要频率管理的一般的许可。不过存在问题,即,对于最为不同的技术设备、例如车库门控制装置、婴儿电话、警报设备、无线局域网、蓝牙、烟雾报警器等,由于频繁地使用这样的频率范围,可能经常出现干扰。经由无线电对消耗数据的收集通常通过位置固定的或可移动的接收器、所谓的数据采集器或数据集中器进行,向其传输由消耗测量仪器提供的消耗数据。数据采集器随后可以将数据进一步传输给上级的中央单元、例如供应方的控制中心。
数据包的传输在通信系统中可以在多个频率或频道的频带内进行(跳频方法或者说Frequency Hopping),以便改善数据包的传输质量。在此存在如下概率:针对性地选择频道,即隐藏受干扰的频道并且通过不受干扰的或较少受干扰的频道来传输。如果在一个频道上的数据传输被干扰,频道变换按照跳频方法进行。
优选到其他频道上的更换自动利用所谓的自适应跳频方法进行。通过自适应跳频方法,可以快速地对受干扰的频道进行反应。此外在从受干扰的频道到新的不受干扰的频道进行频道变换时,新的频道通过伪随机数确定。然而,基于该对新频道的随机选择可能发生,选择一个频道,该频道同样被干扰或其传输质量甚至差于最初的频道。
印刷的现有技术
一种用于选择数据传输系统的频道的方法由DE 103 20 176 B3已知。在该方法中,在发送器和接收器之间传输数据包时确定频道的传输质量,其方式为,测量数据包错误率和/或比特错误率以及接收信号的场强。用于频道的选择决定,所确定的场强与可定义的阈值场强比较。数据包错误率和/或比特错误率以及接收信号的场强的测量在此在进行测量的单元(发送器或接收器)的定义的发送时隙内进行,其中只分别一个发送器传输数据包。通过发送时隙对于所有发送器和接收器必须协调,所述方法耗费并且易受干扰。
由US 2002/0136268 A1已知一种用于运行通信网络的方法。所述通信网络使用跳频方法,其中通信信道或频道的有效功率借助不同的方法评价,以便实施通信信道的选择。例如具有已知的内容的特别的测试包通过通信信道发送,确定接收的信号的强度指标(RSSI、received Signal strength indicator),借助在数据包的开始的前导码实施前导码关联,确定丢包率(PLR、packet loss ratio)或实施特殊检查,例如前导码错误检查(HEC、报头错误校验header error check)、循环冗余检查(CRC、循环冗余校验cyclicredundancy check)或前向纠错(FEC、forward error correction),以便测试通信信道的有效功率。
US 2006/0133543 A1公开一种无线的使用跳频方法的通信系统,其中所述频道借助信号强度指标(RSSI)或包错误率(PER、packet error ratio)评价并且选择。
此外由US 2006/0013172 A1已知一种用于通过无线电通信信道来通信的装置,其使用跳频方法并且在此借助在频道上接收的数据包的信号强度指标(RSSI)实施频道测量和频道选择。
由DE 10 2013 008 253 A1已知一种用于编码的数据包的解码的方法。数据包在此这样编码,使得其包含错误识别比特(循环冗余校验位、CRC位)和/或误差校正位(前向纠错位、FEC位)。接收器包括用于接收编码的数据包的接收器模块、用于解码数据包的解码器以及用于确定用于数据包的编码的数据位的LLR值、所谓的对数似然比(log likelihoodratios)的LLR模块。LLR值在此给出相应的编码的数据位是被干扰还是未被干扰的概率。借助这些LLR值可以最后进行预选,即,解码器是对数据位解码或还是未解码。随后解码器可以在解码期间借助错误识别位和误差校正位识别并且纠正未解码的数据位。
发明内容
从现有技术出发,本发明的任务在于,提供一种用于选择频道的方法,利用其能实现改善的传输质量和传输安全性。
任务的解决
以上任务通过权利要求1以及并列的各权利要求的全部教导解决。本发明的符合目的的实施方案在从属权利要求中要求保护。
按照本发明,用于成功传输的概率的似然比WQ(即LR、似然比likelihood ratio)在解码前通过接收器确定。接收器为此例如可以具有用于确定数据包的LLR值的LLR模块。似然比WQ在此被考虑为用于确定数据包的干扰状态的度量,即数据包的似然比WQ例如用作用于确定数据包的干扰状态的数值程度。因此以实际的方式,相应的频道的传输质量的评价可以根据数据包的确定的干扰状态或LLR值进行。由此频道的选择可以在其传输质量方面以特别的程度改善,由此通信系统的传输质量和传输安全性能够显著提高。
似然比WQ可以逐比特地、即一比特一比特地或对于数据包或对于所述数据包的一部分的规定数量比特来确定。例如LLR模块可以对于每个所传输的比特确定一个LLR值。所述比特或规定数量的比特的这样确定的似然比WQ然后可以被考虑为用于确定相应的数据包或数据包的相应的部分的干扰状态的度量。
符合目的地,在传输相应的数据包之外的频率/时间区间中确定信号功率SL1,亦即,在传输数据包之外在相关的频道中确定信号噪声。在传输相应的数据包之外的频率/时间区间中确定的信号功率SL1例如可以通过外来信号(干扰信号)和/或通过衰减和/或通过背景噪声建立。此外,也可以在传输相应的数据包之内的频率/时间区间中在相关的频道中确定进行发送的通信模块的信号功率SL2。通过确定在传输数据包之外的信号功率SL1,可以确定干扰器、即例如外来的信号传输是处于还是不处于相关的频道上。在频道上的高的信号噪声也能够在此推断出受干扰的频道。
在频道上的低的信号噪声与此相对地通常指示不受干扰的频道。由此造成优点,即,发送器和/或接收器通过在一个频道上对信号功率SL1的探测而能够附加地检查,在该频道上是否能够成功地传输数据包。数据采集器例如可以发觉频道的干扰并且随后为消耗测量仪器传输信息,即,相关的频道是被干扰还是未被干扰。
优选在数据包之外的信号功率SL1和在传输数据包期间的信号功率SL2彼此相联系,以便例如确定信号-噪声-比例(signal-to-noise-ratio)或信号-干扰-比例(signal-to-interference-ratio)。例如可以借助信号-噪声-比例来确定信号噪声对数据包的传输的干扰的影响并且因此确定相关的频道的传输质量。此外可以由此确定,频道是否基于传输问题或衰减而具有低的信号噪声或是否涉及出现的干扰信号。
此外,所述信号功率SL1和/或SL2和/或信号功率SL1和SL2之间的关系可以被考虑用于精调似然比WQ。例如LLR值可以以信号功率SL1和SL2之间的确定的关系来标度,以便例如将在相应的频道上的信号-噪声-和/或信号-干扰-比例一起包括到相应的频道的传输质量的评价中。频道选择由此以显著的程度改善。
优选地,数据包的所述比特或规定数量比特的似然比WQ的平均值用作用于确定相应的数据包的干扰状态的度量。由此可以以简单的方式得出关于数据包的干扰状态的报告。
所述数据包或其部分的干扰状态在此例如可以作为百分比的值、作为十进制说明或作为二元表达(例如作为二进制的数字表达式“0”或“1”或作为决定表达式“是”或“不是”)给出。
以合乎目的的方式,阈值SW可以定义为用于数据包的干扰状态的选择判据或质量特征,其中,相应的频道的传输质量的评价借助阈值SW进行。例如具有12比特的数据包可以以表达25%比特1/75%比特0评价,从而数据包的干扰状态处于25%,其中3比特评价为良好(比特1)并且9比特被负面评价(比特0)。在阈值SW=50%时,数据包的干扰状态可以因此作为“否”、“干扰”或“0”给出。因此频道的传输质量的评价也借助所述数据包例如“否”、“干扰”或“OE”给出。此外通过频道发送了的数据包的多个干扰状态也可能考虑为用于评价该频道的传输质量的基础。以简单的方式,这可以通过对数据包的干扰状态取平均值进行。
优选地设置多个频道模式,所述频道模式包括占用频道的相应规定的顺序。在此,所述频道模式可以在所有频道上延伸,即每个频道被用于传输数据包(完全差异化),或可以规定,隐去确定的频道。例如中心加权的频道模式可以隐去用于传输数据包的所有边缘侧的频道(高的和低的频率范围)。备选地,在一个频道模式中也可以将所有边缘侧的频道用于传输数据包。此外,仅一侧的频率范围、即要么高的要么低的频率范围也可以用于传输数据包。为了传输包括多个数据包的电报,数据包可以总是以确定的频道顺序传输,例如数据包1通过频道1,数据包2通过频道2,数据包3通过频道4,数据包4通过频道3,数据包5通过频道1等等。频道模式可以在此任意频繁地重复。
符合目的地,可以根据相对应的频道的传输质量的评价,将当前的频道模式改变为另一个频道模式。
此外可以设置一种算法,借助所述算法,发送器选择如下频道模式,将所述频道模式在传输数据之前或随着传输数据通知给接收器。例如所述算法可以涉及随机值或基于事件的计算。
优选地,当在传输质量方面检查过新的频道模式时,才进行频道模式的改变。检查例如可以借助频道扫描或校准功能进行。由此造成如下优点,即,不选择具有差的传输质量的频道或频道模式。
符合目的地,可以由发送器产生改变信号,以便用信号表示频道模式的即将发生的改变。所述改变信号在此必须由接收器借助到发送器上的确认信号来确认,以便能够实现频道或频道模式的改变。确认信号由接收器产生并且传输给发送器,以便允许频道模式的改变。在发送器和接收器之间的通信在此双向进行。由此造成如下优点,即,在发送器和接收器之间不进行频道模式的改变,而不用在新的频道模式方面存在统一。由此为选择频道模式,发送器和接收器的频道的传输情况或评价一同包括在内。在选择频道时的传输安全性由此以特别的程度提高。在此合乎目的是,发送器的改变信号已经包含由发送器提出的频道模式。
备选或附加地,所述确认信号也可以包含由接收器提出的频道模式或以提出的频道模式发送,其中,由此由接收器提出的频道模式随后由发送器检查并且根据所述检查由发送器拒绝或接受所述频道模式。
以有利的方式,可以扫描各频道,其方式为数据包的第一部分和/或数据包的比特的第一部分通过确定的频道在没有频道改变的情况下传输。此外,数据包的第二部分和/或数据包的比特的第二部分移动到另一个不用于传输数据包的频道,以便确定所述频道的传输质量。由此可以评价传输数据包的第二部分的各频道的传输质量。此外可以通过频道或频道扫描(校准功能)的该逐步的评价发现频谱的空缺并且这样检测整个频带的传输质量。所述频道的评价可以在选择频道或频道模式时一同包括在内。由此造成如下优点,即,可以检测用于频道选择的大带宽的频道。在扫描频道时优选扫描频带的所有频道,以便确定频带内的尽可能好的传输质量。
以特别有利的方式,一个频道的传输质量的评价可以也根据其他频道的所评价的传输质量或已通过另一个频道传输的数据包的干扰状态实施,所述数据包。该评价可以通过插值进行,其方式为,例如通过对未评价的频道的相邻频道的已经进行过的评价推断出,在未评价的频道之间的传输质量如何,例如通过对在相邻的频道上传输的数据包的干扰状态取平均值。由此能够评价各频道,而不用将数据包或数据包部分通过这些频道发送,从而所评价的频道的数量在评价花费不变的情况下放大。此外用于评价各频道的由此需要的时间可以缩短。
优选地,所述发送器和/或接收器具有用于规定频率的频率基准设备,其中,所述频率基准设备通常具有频率偏差,并且频率偏差被考虑用于选择和/或校正所述一个频道或多个频道和/或频道模式。
并列地,本发明要求包括如下一种方法,所述方法具有如下方法步骤:
-通过一个频道将数据包从发送器发送至接收器,
-通过接收器接收数据包,
-通过接收器优选逐比特地或对于确定的比特按组地确定数据包的或对于数据包的规定的部分的似然比WQ,
-通过接收器估计发送器的频率基准设备的频率偏差,
-根据似然比WQ确定数据包的干扰状态,
-根据数据包的干扰状态评价相应的频道的传输质量,
-根据评价结果来选择和/或校正频道或频道模式,以及
-将所选择的频道和/或所选择的频道模式从接收器通知至发送器。
符合目的地,可以设置用于存储频道的传输质量的评价的存储器。频道和/或频道模式的选择在此附加地借助所存储的评价进行。
特别符合目的的是,根据对各频道的评价和/或数据包或数据包的一部分的干扰状态确定质量指标QI,所述质量指标用于评价相应的频道模式并且根据质量指标QI作出频道模式的选择。
按照所述方法的一种特别的实施变型方案,所述发送器和/或接收器可以是用于消耗数据检测的消耗测量仪器或是用于收集消耗数据的数据采集器。通信系统在此用于,将多个消耗测量仪器的消耗数据传输给一个或多个数据采集器。所述一个或多个数据采集器随后可以将这些消耗数据传输给供应方的上级的中央单元。此外运行数据、例如固件更新也可以通过通信系统分布到各消耗测量仪器上。
优选地,校准功能在下行方法中进行,即数据采集器、用于评价各频道的数据包传输到消耗测量仪器上。发送频率和接收频率在此只用于在发送器和接收器这两个通信模块之间的传输。然而备选地,校准功能也可以在上行方法中进行,其中例如相应的消耗测量仪器将数据包发送给数据采集器。为此数据采集器必须在一个频道上检测所有消耗测量仪器的传输。因而尤其是对于上行方法有利的是,查明用于在确定的频道上将数据包从消耗测量仪器传输到数据采集器上的确定的时间、所谓的时隙,以便在时间上划分数据包的传输。由此可以避免干扰,所述干扰可能通过多个消耗测量仪器同时发送产生。
在所述方法的一种备选的实施变型方案中,所述发送器是用于确定填充状态的装置。这样的装置例如可能设置在垃圾桶上以用于确定垃圾桶的填充状态、设置在水箱上以用于确定水位(例如饮用水箱、管道系统或雨水溢流池)、设置在货架上(例如用于存放日常用品、文件或药品)以用于确定存放量,亦或设置在其另一种储藏容器(例如冰箱或类似物)上,以用于确定在储藏容器中存放的物体的填充状态。
并列地,本发明要求保护如下一种方法要,其中所述一个频道或多个频道和/或频道模式的选择根据随机值进行。随机值可以在此例如随机、伪随机或通过可规定的算法来规定。例如发送器通过确定的加密机制“掷出”随机值并且由此根据随机选择的频道生成随机的频道模式,尤其是由已经正面评价的频道。随机值在此分别在数据传输之前传送给接收器,从而该接收器可以通过发送器借助随机值确定或算出频道或频道模式的选择。
符合目的地,借助随机值的选择可以在每个以下数据传输时或间隔开确定的时间间隔而重新实施。由此总是选择新的频率或频道模式,从而传输质量以特别的程度改善。令人吃惊地还证明了,改善传输安全性,因为例如通过第三方对通信系统的攻击由于频道或频道模式的随机的并且经常实施的变化而显著变得困难。
附图说明
借助各实施例对本发明的说明
以下借助附图进一步解释本发明的符合目的的实施方案。图中:
图1示出多个消耗测量仪器的强烈简化的示意图,所述消耗测量仪器分别借助一个通信模块将数据包传输给数据采集器;
图2示出在数据包之前和之后具有小的信号噪声的数据包发送的时间顺序的简化图;
图3示出在数据包之前和之后具有明显的信号噪声的数据包发送的时间顺序的简化图;
图4示出在数据包之前在信号噪声中具有干扰信号的数据包发送的时间顺序的简化图;
图5示出消耗测量仪器的强烈简化的示意图,所述消耗测量仪器根据按照本发明的方法借助通信模块将数据包传输给数据采集器;
图6示出在跳频方法中一种频道模式的示例的简化图;
图7示出在利用受干扰的频道进行跳频方法中的图6中的频道模式的简化图;
图8示出在跳频方法中的多个可能的频道模式的简化图;
图9示出关于图7中的受干扰的频道模式的各频道的数据包错误率曲线和似然比曲线的简化图;
图10示出用于检查频道的传输质量的第一流程图的示意图;
图11示出用于改变频道模式的第二流程图的示意图;以及
图12示出以包括发送器和接收器侧的频率偏差的确定的频道模式从发送器至接收器进行数据传输的发送过程的简化图。
具体实施方式
图1示出一种通信系统,其中,多个消耗测量仪器2以各一个集成的通信模块20与数据采集器1的通信模块10通过无线电通信。相应的消耗测量仪器2在此通过通信模块20将数据包4或数据包4的部分发送给数据采集器1的通信模块10。为了确保数据包4的充分接收,数据采集器1的通信模块10具有天线3。数据包4例如包含相应的消耗测量仪器2的消耗测量数据、例如计数器读数、当前的消耗、温度或类似信息。数据包4在通信模块10和20之间的数据传输在此通过无线电以跳频方法进行。根据相应的消耗测量仪器2和/或数据采集器1是否正好在发送或接收,消耗测量仪器2和/或数据采集器1可以是发送器或接收器。
数据包4的传输按照跳频方法通过可选多个不同频道K1-Kn进行。相应的数据包4或其规定的部分在发送之前由发送器、例如相应的消耗测量仪器2编码并且在接收之后由接收器、例如数据采集器1解码。评价各频道K1-Kn的传输质量,其中,根据各频道K1-Kn的传输质量的评价,作出用于选择用于传输数据的一个频道K1-Kn或多个频道K1-Kn的决定。按照本发明,用于成功传输的概率的似然比WQ优选逐比特地对于数据包4或其一部分在解码之前通过接收器确定。此外,似然比WQ也可以对于可规定的比特组来确定。数据包4、其部分、所述比特或一组比特的相应的似然比WQ然后被考虑为用于确定数据包4的干扰状态的度量,其中,根据数据包4或数据包4的部分的干扰状态进行对相应的频道K1-Kn传输质量的评价。
似然比WQ借助似然比检验(likelihood-ratio-test)来计算。在无线电系统中通常实施前向纠错(FEC),这能够实现纠正接收器。由此例如提高无线电系统的作用范围。在接收器或解码器的输入端上馈入所谓的似然比WQ(“LR”或likelihood ratio),所述似然比例如可以通过在图中未示出的LLR模块检测。当例如由比特组成的数据包4或数据包4的部分被强烈干扰时,数据包4或部分被负面评价,例如在最坏的情况下以50%比特1/50%比特0(即50%比特干扰并且50%比特不受干扰)。该数据包4因此无法提供信息或无法提供可靠的信息。与此相对地,不受干扰的数据包4可以相应良好地以例如99%比特1/1%比特0来评价。该似然比WQ能够针对数据包4、数据包4的一部分、数据包4的每个比特或一组比特来确定。例如可以根据所述比特的似然比WQ或LR来确定用于例如包括12个比特的数据包的似然比WQ,其方式为例如4个比特具有WQ=50%/50%、4个比特具有WQ=100%/0%并且4个比特具有WQ=75%/25%。数据包4的似然比WQ据此按照如下计算
WQ=(0.33*0.5)+(0.33*1.0)+(0.33*0.85)=0.78(=78%)。
在此例如50%的值对应于负面评价、即不完善的或受干扰的传输,并且例如值99%对应于积极评价、即非常良好的并且不受干扰的传输。此外,似然比WQ也可以被考虑为用于评价整个频道K1-K6的传输质量的数值程度(度量)。所述数据在此在数据包4或其部分(Hops)中分布在多个频率或频道K1-K6上,其中,对于每个数据包4或数据包的一部分计算似然比WQ。通过相同的频率发送的多个数据包4用于构建频率度量(频率评价)。如果在确定的频率上没有发送数据包4,则这些频率的质量备选地可以通过插值估计。
为了选择频道,例如信号功率SL1可以在相应的数据包4之外的频率/时间区间5a中在相关的频道K1-Kn中确定。在图2中示出数据包4的传输的时间顺序以及在数据包4的传输之后和之后的信号功率SL1或信号噪声。为了确定信号功率SL1,所述信号功率例如可以在整个频率/时间区间5a上取平均或通过所述频率/时间区间5a之内的最大的和最小的信号功率确定。在传输数据包4之外的信号功率SL1在此显著小于在传输数据包4期间的信号功率SL2。
在图3中同样示出数据包4的传输的时间顺序。然而在数据包4的传输之外或在频率/时间区间5b内的信号功率SL1示出显著的振幅,所述振幅不再明显与在传输数据包4期间的信号功率SL2相区别。在频率/时间区间5b中的信号功率SL1或信号噪声因此显著高于在图2中的频率/时间区间5a内的信号功率SL1。
在频率/时间区间5a中的信号功率SL1能够推断出,在该时间t只有少量的直至完全没有干扰或外来传输在相应的频道K1-Kn上发生。因此频道K1-Kn显得较少受干扰或不受干扰。与此相反,频率/时间区间5b示出显著较大的信号功率SL1并且能够由此推断出高的干扰份额和/或小的传输质量。按照图4,同样也可以检测在时间上有限和/或个别出现的干扰器,其方式为,所述干扰器在相应的数据包4传输之外的频率/时间区间5c中检测出。在图4中,个别出现的干扰器借助干扰信号SL1示出。
符合目的地,这样的推断可以在评价各频道K1-Kn的传输质量时被一起包括。例如,也可以在相关的频道K1-Kn的相应的数据包4之外的频率/时间区间5a、5b、5c中规定用于信号功率SL1的界限值。此外,在相应的数据包4之外的频率/时间区间5a、5b、5c中的当前确定的信号功率SL1持续与该预定的界限值比较。在超过界限值的情况下,相应的数据包4和/或相应的频道K1-Kn评价为干扰。在此不仅考虑在传输数据包4之外的统一提高的信号功率SL1(例如按照图3中的信号功率SL1的提高的信号噪声)而且考虑个别出现的干扰信号(例如按照在图4中的信号功率SL1的干扰器),以便针对性地探测不同类型的干扰器。
备选或附加地,在传输数据包4期间的信号功率SL2也可以与在在传输数据包4之外的信号功率SL1彼此相联系,即确定信号-噪声-比例和/或信号-干扰-比例。分别确定的比例能够主要推断出数据包4在相应的频道K1-Kn上的传输质量。在此,在数据包4的传输之外的信号噪声SL1多大或多小不一定是决定性的,而是例如在传输数据包4期间的信号功率SL2相比于在在传输数据包4之外的信号功率SL1大多少。由此对传输质量的不同的影响、例如衰减也可以通过当地差的传输条件(例如通过遮暗)所决定地来确定和区分。频道K1-Kn的评价由此还更可靠地进行,其方式为,数据包4的干扰状态或似然比WQ以相应的数据包4的信号-噪声-比例和/或信号-干扰-比例来标度,即对于似然比计算考虑信号-噪声-比例或信号-干扰-比例。
图5示出图1中的通信系统,其包括消耗测量仪器2和在消耗测量仪器2的区域中的干扰5。在频道K1-Kn的区域中出现干扰5的情况下,所述频道用于将数据包4从消耗测量仪器2的通信模块20传输至数据采集器1的通信模块10,消耗测量仪器2或其通信模块20例如可以借助干扰探测来发觉存在干扰5。例如也可以使用干扰探测,所述干扰探测基于似然比WQ。为了现在导致频道变换,按照一种符合目的的实施方案有利的是,消耗测量仪器2通过通信模块20将通过通信模块20产生的改变信号6传输给数据采集器1的通信模块10。在通信模块10接收通信模块20的改变信号6之后,通信模块10检查通信模块20的频道K1-Kn的变化期望。为了导致频道K1-Kn的改变,数据采集器1的通信模块10生成确认信号7,通信模块10将所述确认信号传送给通信模块20。紧接着,频道K1-Kn或整个频道模式8、8a-8d可以通过通信模块20或10改变。由此可以这样控制频道模式8、8a-8d的改变,使得新的频道模式8、8a-8d在如下情况下才被选择,即,其已关于传输质量被检查过了。传输质量的检查例如可以借助频道扫描或校准功能进行。
在图6中示出在跳频方法中的频道模式8的简化图。数据包4在此通过各频道K1-K6在时间上错开地在通信模块10、20之间传输。在所述频道模式8内,传输数据包4利用所有频道K1-K6(完全差异化)。在按照图7在频道K3和K4中出现干扰5的情况下,通过频道K3和K4传输的数据包4可以不再不受干扰地传送。结果是所述数据包4的损耗或部分损失。按照本发明的方法,这些干扰例如可以通过已经描述的干扰探测及时探测到。基于要传输的频道K1-K6或整个频道模式8的改变确保,干扰的数据包4或其干扰的部分也可以同样不受干扰地传输,如果这些部件通过这些其他的频道K1、K2、K5和K6传输的话。
例如频道模式8可以按照图6和图7修改成在图8中示出的频道模式8a。频道模式8a示出频道K1-K6的边缘侧着重。频道K3和K4在此隐去。据此如果中间的频率范围K3和K4被干扰的话,可以使用频道模式8a。备选地,可以在例如频道K1、K2、K5、K6的边缘侧被干扰的情况下使用频道模式8b,其中,频率范围或频带的中心加权的测量(Vermessung)通过频道K3和K4进行。在一侧的边缘侧手干扰的情况下、即在在上面的或下面的频率范围内的干扰,减弱分别干扰的频率范围。因而按照频道模式8c,频道K1-K3处于其内的下面的频率范围隐去。数据包4的传输在此仅通过上面的频率范围的频道K4-K6进行。此外频道模式8d示出数据包4在下面的频率范围内通过频道K1-K3的传输,其中处于上面的频率范围内的频道K4-K6对于数据包4的传输隐去。
频道K1-K6的似然比WQ优选可以作为在频道K1-K6上的似然比曲线11来记录。按照图7的用于受干扰的频道模式8的频道K1-K6的似然比WQ的似然比曲线11在图9中图形地示出。按照图9,用于通道K1和K6的似然比WQ是最大,而用于通道K3和K4的似然比是最低的。因此频道K3和K4评价为被干扰的。
此外,数据包错误率(hop error rate)可以针对每个频道K1-Kn确定,例如借助在相应的频道K1-Kn上的干扰探测和/或信号-噪声-比例。针对频道K1-K6的数据包错误率曲线12按照在图7中的受干扰的频道模式8同样在图9中示出。同样在此示出,具有高的数据包错误率的频道K3和K4不适合用于传输数据包4。此外具有低的数据包错误率的频道K1和K6非常良好地适合于传输数据包4。也在此示出,频道变换应该这样进行,使得边缘侧的频道K1、K2、K5和K6用于传输数据包4,所述频道适合用于传输数据包4。频道K1-K6的评价在此通过数据包错误率和似然比WQ来确定。通过该双重评价,在选择频道K1-K6时的安全性以特别的程度提高。
数据包4的似然比WQ要么可以通过数据包4是被干扰还是不受干扰的说明来表示,或者准确地作为数值或百分比的表达来表示。当似然比WQ作为二元表达例如“0”和“1”给出时,频道K1-K6作为正常分类,只要似然比的总和WQ>0的话(在此例如必须有三分之二的比特正常)。
根据百分比的表示,可以通过对数据包4或其部分的干扰状态取平均值或通过似然比WQ作出对于频道模式(“Hop-Metrik”)的选择。优选地,为了评价相应的频道模式8、8a-8d,确定或计算质量指标QI。所述计算例如通过对数据包4或其干扰状态的平均加权进行。例如可能借助似然比WQ,将25%的数据包4以50%加权(完全干扰),将25%以60%(易受倾向)并且将50%以98%(几乎不受干扰)加权。用于频道的质量指标QI在此按照如下计算
QI=(0.25*0.5)+(0.25*0.6)+(0.5*0.98)=0.765(=76.5%)。
此外可以确定用于决定使用或不使用频道模式8、8a-8d的质量指标QI的界限值GW、例如70%、优选75%、特别优选80%。相应的频道模式8、8a-8d的当前计算的质量指标QI随后可以与质量指标QI的界限值比较,其中,当前的频道模式8、8a-8d在低于质量指标QI的界限值时更换到另一个频道模式8、8a-8d中,所述另一个频道模式具有尽可能高的质量指标QI。
因此对于确定的频率或频道K1-K6被干扰的情况,可以选择新的频道模式8、8a-8d。如果接收器希望改变频道模式8、8a-8d,则接收器要么本身可以决定调节到哪个频道模式8、8a-8d,将其通知给发送器应该调节哪个频道模式8、8a-8d,要么可以将决定转让给发送器。在此优选进行在发送器和接收器之间的“协商”(“Ping-Pong”)。
备选或附加地,为了评价各频道模式8、8a-8d也可以考虑所接收的不受干扰的数据包4的数量。为此将为了成功地解码整个数据电报所需要的不受干扰的数据包4的数量与所接收的不受干扰的数据包4的数量比较。如果所接收的不受干扰的数据包4的数量低于需要的数据包4的数量,则频道K1-Kn或频道模式8、8a-8d评价为干扰。这例如可以自动通过前向纠错(FEC)进行,所述前向纠错用于在传输数据包4时的错误率降低。在此在传输系统中,要传输的数据包4通过进行发送的通信模块10或20以冗余的方式编码,从而接收的通信模块10或20可以识别并且纠正传输误差,而不用反问发送的通信模块10或20。
图10示出用于检查频道K1-Kn的传输质量的流程图的实施方案。对于在接收器上到达的数据包4,首先优选确定信号-噪声-比例或信号-干扰-比例。此外例如逐比特地确定似然比WQ,以便确定数据包4的干扰状态。随后确定用于干扰状态的阈值SW(例如75%)。此外可以考虑信号-噪声-比例或信号-干扰-比例,以用于确定似然比WQ,即似然比WQ被确定并且以信号-噪声-比例或信号-干扰-比例来标度。借助所述比特或数据包4的似然比WQ,随后可以如以上所述地确定用于相应的频道模式8、8a-8d的质量指标QI。如果质量指标QI大于界限值GW,频道模式8、8a-8d然后评价为不受干扰。
按照图10的流程图可以对于每个数据包4或其部分连续地、对于确定的数据包4随机地或作为频道扫描或校准功能的组成部分来实施。在此可以确定频道模式8、8a-8d的传输质量,其方式为,频道模式8、8a-8d的整个数据包4(例如按照图6-8的八个数据包4)在相应的频道K1-K6上至少一次地发送并且被检查。例如数据包4或Hops的部分保留在其频道上,而其他数据包4在备选的频率或其他的频道上发送,以便检验这些频率或频道。由此可以扫描整个频带,由此可以发现频谱中的空缺,所述空缺随后例如通过插值封闭。
图11示出用于改变频道模式8、8a-8d的流程图的实施方案。流程图的第一步骤是确定或定义用于传输的不受干扰的数据包4的数量的界限值GW或用于质量指标QI的界限值、例如10%,需要所述数量,以便可以对数据包4成功地解码。如果实际上接收的数据包4的数量或质量指标QI处于界限值GW之上,则不需要频道模式8、8a-8d的改变。如果实际上接收的数据包4或质量指标QI的数量处于界限值GW下,则需要频道模式8、8a-8d的改变。为此首先按照图10的流程图实施在要调节的频道模式8、8a-8d的相应频道K1-Kn上对数据包4的传输质量的检查。因此在更换频道模式8、8a-8d之前,进行频道模式8、8a-8d的检查。如果在此期待的不受干扰的数据包4的所确定的数量处于界限值GW之上(例如99%/比特1和1%/比特0),则例如可以由发送器和/或接收器选择相应的频道模式8、8a-8d。如果期待的不受干扰的数据包4的所确定的数量处于界限值GW之下(例如50%/比特1和50%/比特0),则新的频道模式8、8a-8d借助按照图10的流程图来检查并且在相应的传输质量时必要时对其重新选择。优选地,按照图11的流程重复直至确定了如下频道模式8、8a-8d,所述频道模式具有至少足够良好的传输质量。
图12示出数据传输,其中发送器和接收器首先在时刻t(现在)已统一到在图12中以黑的数据包4标出的频道模式,其中数据包4(亦或仅其部分)在频道K1-K6上以示出的时间顺序发送。然而基于发送器和接收器、例如消耗测量仪器2和数据采集器1的频率基准设备的偏差,所调节的频道模式或调节的频道可能在一定的时间间隔之后在时刻t(之后)在发送器侧和接收器侧相区别,如在图12中借助白的数据包所示出的那样。例如发送频率可以移动了5kHz或诸如此类,从而数据传输将不再成功。
为了绕过这个问题,数据采集器1例如可以在选择频道K1-Kn或频道模式8、8a-8d时一起考虑消耗测量仪器2的频率基准设备的误差。例如数据采集器1可以估计消耗测量仪器2的频率基准设备的误差(例如石英误差5ppm、5kHz或类似物)并且在频道选择时已经将其一起包括进来。
公开内容也明确包括单个特征组合(子组合)以及不同的实施形式的各个特征的可能的未在附图中示出的组合。
附图标记列表
1 数据采集器
2 消耗测量仪器
3 天线
4 数据包
5 干扰
5a 频率/时间区间
5b 频率/时间区间
5c 频率/时间区间
6 改变信号
7 确认信号
8 频道模式(完全差异化)
8b 频道模式(中心加权)
8a 频道模式(边缘加权)
8c 频道模式(高的频率范围)
8d 频道模式(低的频率范围)
10 通信模块
11 似然比曲线
12 数据包错误率曲线
20 通信模块
K1-Kn 频道
WQ 似然比
QI 质量指标
SL1 在传输数据包之外的信号功率
SL2 在传输数据包期间的信号功率
t 时间
GW 界限值
SW 阈值
DZ 数据包可靠性
Claims (23)
1.用于在使用跳频方法的通信系统中选择频道(K1-Kn)的方法,所述方法尤其是用于对消耗测量仪器进行消耗检测,其中。数据在发送器和接收器之间借助无线电传输来传输,其中,
所述数据以包括多个比特的数据包(4)的形式或以其部分在频率/时间区间中传输,
数据包(4)或数据包(4)的部分的传输通过可选多个不同频道(K1-Kn)进行,其中
相应的数据包(4)或其部分在发送之前由发送器编码并且在接收之后由接收器解码,
评价各频道(K1-Kn)的传输质量并且根据对各频道(K1-Kn)的传输质量的评价,作出用于选择用于传输数据的一个频道(K1-Kn)或多个频道(K1-Kn)的决定,
其特征在于,
对于成功传输的概率的似然比WQ在解码之前通过接收器确定,
所述似然比WQ被考虑为用于确定相应的数据包(4)或其部分的干扰状态的度量,并且
对相应的频道(K1-Kn)的传输质量的评价根据数据包(4)或其部分的干扰状态进行。
2.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,所述似然比WQ逐比特地或对于规定数量比特确定,并且所述比特或所述规定数量比特的似然比WQ被考虑为用于确定数据包(4)或其部分的干扰状态的度量。
3.按照权利要求1或2所述的方法,其特征在于,在相关的频道(K1-Kn)内,在相应的数据包(4)之外的频率/时间区间(5a、5b、5c)中确定信号功率SL1,和/或在相应的数据包(4)之内的频率/时间区间中确定信号功率SL2。
4.按照权利要求3所述的方法,其特征在于,所述信号功率SL1和SL2彼此相联系。
5.按照权利要求3或4所述的方法,其特征在于,所述信号功率SL1和/或SL2和/或在信号功率SL1和SL2之间的关系被考虑用于精调似然比WQ。
6.按照权利要求2-5中至少一个所述的方法,其特征在于,所述比特的似然比WQ的平均值用作用于确定数据包(4)的干扰状态的度量。
7.按照权利要求6所述的方法,其特征在于,所述数据包(4)或其部分的干扰状态作为百分比值或作为二元表达给出。
8.按照在前的权利要求中至少一个所述的方法,其特征在于,规定用于数据包(4)的干扰状态的阈值SW并且借助阈值SW对相应的频道(K1-Kn)的传输质量进行评价。
9.按照在前的权利要求中至少一个所述的方法,其特征在于,设置多个频道模式(8、8a-8d),所述频道模式包括占用各频道(K1-Kn)的相应规定的顺序。
10.按照权利要求9所述的方法,其特征在于,根据对相应的频道(K1-Kn)的传输质量的评价,将当前的频道模式(8)改变为另一个频道模式(8a-8d)。
11.按照权利要求9或10所述的方法,其特征在于,设置一种算法,借助所述算法,发送器选择如下频道模式(8a-8d),将所述频道模式在传输数据之前或随着传输数据通知给接收器。
12.按照权利要求9-11之一所述的方法,其特征在于,在选择频道模式(8a-8d)之前对频道模式进行检查。
13.按照在前的权利要求中至少一个所述的方法,其特征在于,由发送器产生改变信号(6),所述改变信号必须由接收器借助至发送器上的确认信号(7)来确认,以便能够实现频道(K1-Kn)或频道模式(8a-8d)的改变。
14.按照权利要求13所述的方法,其特征在于,所述确认信号(7)包括由接收器提出的频道模式(8a、8b)或以提出的频道模式(8a、8b)发送,其中,提出的频道模式(8a、8b)随后由发送器检查并且根据所述检查由发送器拒绝或接受所述频道模式。
15.按照在前的权利要求中至少一个所述的方法,其特征在于,扫描各频道(K1-Kn),其方式为数据包(4)的第一部分和/或数据包(4)的比特的第一部分通过确定的频道(K1-Kn)在没有频道改变的情况下传输,并且数据包(4)的第二部分或所述比特的第二部分移动到其他频道(K1-Kn)上,以便确定这些频道(K1-Kn)的传输质量。
16.按照在前的权利要求中至少一个所述的方法,其特征在于,一个频道(K1-Kn)的传输质量的评价根据其他频道(K1-Kn)的传输质量或已通过另一个频道(K1-Kn)传输的数据包(4)的干扰状态进行。
17.按照在前的权利要求中至少一个所述的方法,其特征在于,所述发送器和/或接收器具有用于规定频率的频率基准设备,其中,频率基准设备具有频率偏差,并且频率偏差被考虑用于选择和/或校正所述一个频道(K1-Kn)或所述多个频道(K1-Kn)和/或频道模式(8a-8d)。
18.用于在使用跳频方法的通信系统中选择频道(K1-Kn)的方法,所述方法尤其是用于对消耗测量仪器进行消耗检测,其中,数据在发送器和接收器之间借助无线电传输来传输,其中,
数据以包括多个比特的数据包(4)的形式或以其部分在一个频率/时间区间中传输,
数据包(4)或其部分的传输通过可选多个不同频道(K1-Kn)进行,其中,
相应的数据包(4)或其部分在发送之前由发送器编码并且在接收之后由接收器解码,
评价各频道(K1-Kn)的传输质量,并且根据对所述频道(K1-Kn)的传输质量的评价,作出用于选择用于传输数据的一个频道(K1-Kn)或多个频道(K1-Kn)的决定,
所述方法尤其是按照在前的权利要求中至少一个所述的方法,并且其特征在于以下方法步骤:
通过一个频道(K1-Kn)将数据包(4)从发送器发送至接收器,
通过接收器接收所述数据包(4),
通过接收器确定数据包(4)的似然比WQ,
通过接收器估计发送器的频率基准设备的频率偏差,
-根据似然比WQ确定数据包(4)或其规定的部分的干扰状态,
-根据数据包(4)或其部分的干扰状态评价相应的频道(K1-Kn)的传输质量,
-根据评价结果和/或频率偏差来选择和/或校正频道(K1-Kn)或频道模式(8a-8d),并且
-将所选择的和/或纠正的频道(Kl-Kn)或频道模式(8a-8d)从接收器通知至发送器。
19.按照在前的权利要求中至少一个所述的方法,其特征在于,设置用于存储频道(K1-Kn)的传输质量的评价的存储器,并且频道(K1-Kn)和/或频道模式(8a-8d)的选择附加地根据所存储的评价进行。
20.按照在前的权利要求中至少一个所述的方法,其特征在于,根据各频道(K1-Kn)的传输质量的评价和/或数据包(4)的干扰状态确定质量指标QI,所述质量指标被考虑用于评价相应的频道模式(8a-8d)。
21.按照在前的权利要求中至少一个所述的方法,其特征在于,所述发送器和/或接收器是用于消耗数据检测的消耗测量仪器或用于收集消耗数据的数据采集器。
22.按照在前的权利要求中至少一个所述的方法,其特征在于,所述发送器是用于确定填充状态的装置。
23.用于在使用跳频方法的通信系统中选择频道(K1-Kn)的方法,所述方法尤其是用于对消耗测量仪器进行消耗检测,其中,数据在发送器和接收器之间借助无线电传输来传输,其中,
数据以包括多个比特的数据包(4)的形式或以其部分在一个频率/时间区间中传输,
数据包(4)或其部分的传输通过可选多个不同频道(K1-Kn)进行,其中,
相应的数据包(4)或其部分在发送之前由发送器编码并且在接收之后由接收器解码,
评价各频道(K1-Kn)的传输质量并且根据对各频道(K1-Kn)的传输质量的评价作出用于选择用于传输数据的一个频道(K1-Kn)或多个频道(K1-Kn)的决定,
所述方法尤其是按照在前的权利要求至少一个所述的方法,其特征在于,
所述一个频道(K1-Kn)或所述多个频道(K1-Kn)的选择根据随机值进行,并且
所述随机值分别在数据传输之前传输给接收器,从而所述接收器能够根据随机值确定相关的选择。
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