CN114223275A - 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 - Google Patents

Abstract

本发明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(40‑1、40‑n)，各个数据包(40‑1、40‑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(50‑1、50‑n)，各个数据包(50‑1、50‑n)以时间间隔彼此相继地发送。为了解决按照本发明的任务，改善在下行链路中的接收质量，按照本发明规定：在由一个序列的数据包(40‑1、40‑n)和一个随后序列的数据包(50‑1、50‑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)。

Description

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

技术领域

本发明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，本发明涉及一种可根据前述方法运行的具有无线电功能的节点。

背景技术

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。

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10-100ppm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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

发明内容

本发明的任务是改善下行链路中的接收质量。

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发明的方法的有利改进方案。

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，因为基于根据本发明的校准，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，本发明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送，也可以节省电能，因为可以节省计算能力。

有利的是，在节点中在接收到最后的上行链路数据包和接收到紧随其后的下行链路电报的随后各数据包中的第一个数据包之间，通过节点的第一频率发生器对第二频率发生器进行至少一个校准，因为实际上直到接收到下行链路电报的第一个数据包的时间段可以是几分钟，因此可能会很长。在该时间段内，不利的与温度相关的频率偏移可能已经在第二频率发生器中出现，这可能不利地影响接收。特别地，上述校准可以在接收到第一下行链路数据包之前不久进行。

此外，在接收到第一个下行链路数据包之后，在所涉及的电报的下行链路数据包的传输的整个持续时间期间，由节点的第一频率发生器对第二频率发生器进行至少一个进一步的校准。由此可以进一步减少下行链路数据包传输的较长持续时间的不利影响以及由此引起的对节点的第二频率发生器的偏移影响。此外，可以由各校准的比较得到一个认识，该认识可以被考虑到接收下行链路数据包的方法中。

为了尽可能节省节点的电池，在节点运行期间，有利的是，只有第二频率发生器永久激活，而由于频率较高而消耗更多能量的第一频率发生器仅在接收数据或发送数据时才被部分时间激活。

要执行的多个校准相应地分别是新的校准或消除自上一次相应校准以来产生的偏移的再次校准。

此外，本发明使得在节点的第一频率发生器和第二频率发生器的后续校准时能够确定随时间的偏移，从所述偏移推导补偿因子并且所述补偿因子被考虑在接收算法中以用于在接收窗口内搜索数据包。这使得能够在更精确地找到采样点(样本)方面实现特别精细的调整同时导致微处理器所需计算能力的降低，这反过来又可以节省电池。

通过所述至少两个校准中的一个校准在下行链路数据包序列的总和的传输时间段期间进行，可以甚至在下行链路中的电报传输的时间段期间对节点的第二频率发生器再次重新调整，使得与来自基站的下行链路数据包的传输时间点相比，节点可以特别精确地设置其接收窗口。另外，在下行链路中的电报传输的较长时间段期间，节点获得相对于上一次相应校准的偏移比较值，该偏移比较值可以在下行链路数据包的传输和/或之后的传输的时间期间再次被用于精细补偿或计算补偿因子。

优选地，所述至少两个校准的集合中的一个校准在下行链路数据包序列的总和的传输时间段开始时进行。由此使得节点能够在下行链路传输开始时就已经补偿了用于下行链路数据包的接收窗口。为了确定补偿因子，可以计算在特定时间段上的偏移变化曲线。节点因此知道在特定时间点的偏移并且基于此可以针对更精确地找到采样点进行微调。

特别地，为了确定补偿因子，偏移在特定时间段上的变化曲线也可以线性地或通过多项式函数外插。这允许预先确定和补偿未来的偏移。

优选的，通过补偿因子可以在时间轴上移动接收算法的搜索域。

尤其地，根据所述补偿因子，例如可以从所述通信模块中存储的采样样本的总量中选择存储在所述通信模块中的特定的采样样本并仅采样这些特定的采样样本。由此又可以提高接收质量并降低所需的计算能力。

通过在确定或计算补偿因子时考虑第二频率发生器以及优选地还有第一频率发生器的特定偏移/温度特性曲线，又可以附加地提高精调的精度。

有利的情况是，基站也可以具有两个分开的频率发生器(石英)，在节点的第一频率发生器和第二频率发生器的所述至少两个校准时，同时进行基站的第二频率发生器与基站的第一频率发生器的校准。如果在基站中针对时间和载频的频率可以设置同一个石英，则不需要在基站中进行这种附加的校准，因为基站的频率发生器具有较小的误差。

有利的是，在考虑节点的第一频率发生器和第二频率发生器的所述至少两个相继的校准中的第一校准时，确定至少一个上行链路数据包的传输时间点。基站因此在节点的第一和第二频率发生器已经进行校准的情况下接收上行链路数据包。在此基础上，基站可以确定第一个下行链路数据包的准确发送时间点。

此外，有利的是，基于节点的第一频率发生器和第二频率发生器的至少两个校准中的第二或进一步后续的校准，确定用于所述至少一个下行链路数据包的接收窗口和/或确定搜索所述至少一个下行链路数据包的搜索域。

附图说明

下面参考附图更详细地解释本发明的特别的设计方案。为清楚起见，重复特征仅设有一个附图标记。其中：

图1示出了具有基站和多个相关节点的双向通信网络的示例的高度简化示意图；

图2示出了根据图1的通信网络的基站的示例的高度简化的示意图；

图3示出了节点和基站中不同校准的高度简化的示意图，更确切地说，在基站中用于LF和HF的分开的频率发生器(图3A)和在基站中用于LF和HF的单个频率发生器(图3B)；

图4示出了根据本发明示例性实施例的上行链路和随后的下行链路数据包的发送以及在该时间段期间执行的校准的高度简化的示意图；

图5示出了节点的接收窗口、节点的接收算法的相关搜索域和输入信号能量分别在时间轴上示出的高度简化的示意图；

图6示出了在节点接收下行链路数据包时节点的多个接收窗口、相关节点的接收算法的相应相关搜索域以及相应相关信号能量在时间轴上的高度简化的示意图以及在此时间段期间在节点中执行的根据本发明的示例实施例的校准；和

图7示出了在从t2到t3的时间段中补偿因子随时间t的不同的变化曲线的高度简化的示意图。

具体实施方式

图1中的标记1表示双向无线电通信系统或无线电通信网络，其包括基站3、例如所谓的数据采集器，和多个独立的、自主运行的节点2。节点2例如是任意类型的传感器装置或计量表，例如水表、热量表、燃气表或电表，或致动器。这些节点2的共同点在于它们具有带有天线8的通信模块17以及控制和计算单元19。此外，每个节点2具有第一频率发生器18和第二频率发生器21，所述第一频率发生器用于生成用于无线电传输的载频，第二频率发生器用于确定在上行链路中发送数据包40-1、40-n的时间点以及用于确定用于在下行链路中接收数据包50-1、50-n的接收窗口。第一频率发生器18是HF(高频)石英，其通常具有20ppm量级的误差。相反，第二频率发生器21是LF(低频)石英，也称为时间石英，其通常具有100ppm量级的误差。这对应于100ps/s的时间误差。

由于时间测量或定时功能，节点2的第二频率发生器21必须始终激活，而第一频率发生器18仅在发送运行和/或接收运行下必须被激活。除此之外，第一频率发生器处于休眠模式。每个节点2能量自给自足地运行，即具有电池22，通过该电池为节点1的各个功能单元提供能量。通信模块17或控制和计算单元19在这种情况下不是直接由电池22而是由能量缓存器5提供电能。能量缓存器通过充电单元4或电池22所属的充电电路被供应电能、即充电。

例如，如果需要，每个节点2也可以设有显示器9。

根据图1的无线电通信系统1双向运行。在上行链路中，数据包40-1、40-n从相应的节点2发送到基站3并且在那里通过基站天线7被接收。在下行链路中，数据包50-1、50-n从基站发送到每个单个的节点2并由节点的天线8接收。

优选地，将SRD频段或ISM频段用于数据传输，其免授权地实现了用于各种应用的频率带宽。

图2示出了按照图1的通信系统1的能量自主运行的基站3的示例性结构的高度简化示意图。基站3包括具有天线7的发送和接收部分6以及微处理器13，所述微处理器具有存储器15并且操控显示器23。

此外，基站3具有HF(高频)石英形式的第一频率发生器11和LF(低频)石英形式的第二频率发生器12。第二频率发生器12用于时间记录并且因此类似于相应节点2的第二频率发生器21也总是激活的。第二频率发生器12通常具有100ppm量级的相应误差。第一频率发生器11的误差在20ppm的范围内。

与之相对地，第一频率发生器11类似于相应节点2的第一频率发生器18，也仅在如下时间被激活，在所述时间上发送和接收部分6打开用于接收相应节点2的数据包40-1、40-n的接收窗口或在下行链路中发送数据包50-1、50-n。

能源16优选地是电池、尤其是最大容量为80Ah的电池。为了利用这种能源在几年内实现自给自足的运行持续时间，基站3不应总是被激活。基站3或其发送和接收部分6应仅在相应节点2向基站3发送数据包40-1、40-n或基站3在下行链路中发送数据包50-1、50-n时才被激活，即，形成接收窗口50-1、50-n。在剩余时间段内，基站3的通信模块10的发送和接收部分6应处于休眠模式。

如上所述，要用于相应的第二频率发生器21或12的时间石英通常具有100ppm量级的误差。这相应地对应于100ps/s的时间误差。在最坏的情况下，如果不进行校准，可能会导致200ppm的总误差。上行链路中的数据包40-1、40-n的最后一个数据包与下行链路中的数据包50-1、50-n的第一个数据包之间的时间跨度通常例如约为300秒。对于100ps/s的时间误差，这会产生30ms的误差。然而，节点2中的接收器只在短的时间段上、例如在四分之一的符号持续时间的时间段上进行搜索。对于2kBaud的符号率，该时间段对于给定示例是0.125ms。使用传统的微控制器无法实现更长的搜索时间。

图3A示出了节点2区域中的校准KAL1，使用DE102005020349B4中描述的方法可以使节点中的在第二频率发生器21和第一频率发生器18之间的偏移从大约100ppm减小到20ppm。然后，该误差比开始提到的误差小五倍。在20ppm和上述300秒的时间间隔下，节点2中的误差仍为6ms，仍远超过0.125ms。

此外，在基站3中频率发生器11和12分开的情况下，也可以执行基站3的第二频率发生器12和基站3的第一频率发生器11的校准KAL3。

此外，在接收到相应节点2的数据包40-1、40-n时，可以在基站3的第一频率发生器11和相应节点2的第一频率发生器18之间执行校准KAL2并存储在基站3中。由此基站3中的误差可以从20ppm显著降低，即，理论上降低到0ppm的误差。然而，由于校准方法在实践中仅具有有限的精度(例如由于温度波动等因素)，因此争取降低到5-0ppm的范围是现实的。

因此，由此实现的附加的精度提高再次相应于至少4倍。

如果——如图3B所示——在基站3中仅提供单个频率发生器11(石英)，该单个频率发生器不仅确定用于时间记录的频率而且确定载频，则即可彻底取消校准KAL3。

图4示出了在上行链路中从节点2向基站3传输电报40以及随后在下行链路中从基站3向节点2传输电报50的示例。这里，电报40或50不是作为电报被传输的，而是被分成单个的数据包40-1到40-n或50-1到50-n，这些单个的数据包连续相继地从时间t1开始从节点2传输到基站3或从时间点t2开始从基站3传输到相应节点2。在基站3或节点2中，数据包40-1到40-n或50-1到50-n被重新结合或重新组合，以获得电报40或50中的信息。

在所示示例中，节点2的第一频率发生器18和第二频率发生器21的校准KAL1在时间点t1紧接在第一数据包40-1之前或与第一数据包40-1一起执行。由此，第二频率发生器21的偏移减小到第一频率发生器18的偏移。在传输数据包40-1时，校准KAL2也可以同时在节点2的第一频率发生器18和基站3的第一频率发生器11之间进行，以便基站3基于校准KAL1和KAL2知道，应在哪个时间点t2将随后电报50的后续数据包50-1至50-n中的第一个数据包50-1从基站3发送到节点2，以便尽可能精确地遇到接收窗口。只要基站3具有两个分开的频率发生器11和12——如图3A所示那样——那么除了校准KAL1和/或KAL2之外，还可以执行、优选与KAL1同时执行基站3的第二频率发生器12和第一频率发生器11的校准KAL3，如图3A所示那样。只要按照图3B，用于时间的频率(LF)和用于载频的频率(HF)由单个频率发生器11产生，则省略校准KAL3。

从在时间点t1的校准KAL1到在时间点t2在下行链路中接收到第一数据包50-1可能会经过一些时间，由此可能产生相应节点2的第二频率发生器21的时间/温度引起的偏移。相应节点2的第二频率发生器21正好具有高度依赖于温度的偏移行为。

为了避免数据包50-1到50-n的接收中的不准确性，根据本发明规定：在上行链路中的电报40和紧随其后的在下行链路中的电报50的传输序列的时间段中应发生至少两次校准KAL1。在图4中的示例中在时间点t2处规定了进一步的校准KAL1。由此，在接收到第一数据包50-1之前再次校准节点2的第二频率发生器21，由此可以消除自在t1校准KAL1以来受时间和/或温度引起的偏移。因此可以更精确地设置用于由相应节点2接收数据包50-1到50-n的接收窗口。此外，搜索、即接收窗口中的时间搜索域可以基于第二校准KAL1而被重新调整。此外，可以增加在上行数据包40-1、40-n与下行数据包50-1、50-n之间的距离。

在图4中所示的根据本发明的方法的实施例中，校准KAL1位于上行电报40的最后一个数据包40-n和下行电报50的第一个数据包50-1之间。

在需要时，可以在各个数据包50-1至50-n的传输时间段期间例如在时间点t3对相应节点2的第二频率发生器21和第一频率发生器18进行进一步的校准。由此可以再次消除自在时间点t2的校准KAL1以来再次建立的由时间/温度引起的偏移。在各个数据包50-1到50-n的传输时间段期间的多个相继进行的校准KAL1的情况下，最近的校准KAL1相应用于确定：用于各个数据包50-1到50-n的接收窗口何时应该打开和/或应该如何规定搜索域。

各个数据包50-1到50-n在不同的频率下被传输，如从图4中可以看出的那样。备选地，数据包50-1至50-n也可以在一个相同的频率下被传输。在这两种情况下，受时间或温度引起的偏移会引起各个数据包50-1到50-n整体上的排列发生偏移。

根据本发明的另一实施例，根据由至少两个校准KAL1、例如在t2和t3时的校准KAL1得出的随着时间产生的偏移可以确定补偿因子KF。该补偿因子KF可以被用于考虑在接收算法的框架内以用于在接收窗口内搜索数据包50-1至50-n或者被用于优化接收算法。

在t1和t2或t2和t3之间的时间间隔内，节点的第二频率发生器21的偏移不断增加。例如，偏移在时间点t2可能已经是3ppm。例如，如果没有校准，在时间点t3中的偏移就已经是9ppm。使用补偿因子KF，现在可以在考虑到查明的偏移的情况下在时间上更精确地确定接收存储数据的时间。由此，一方面节省了计算能力，另一方面，在某些情况下，首先只有这样才能进行接收。

图5示出了节点2的接收窗口32，即，节点2的通信模块17打开以接收来自基站3的电报50的时间窗口。与之相对地，附图标记30表示信号能量的时间延伸，即，由节点2的天线8接收的电磁能量。与之相对地，搜索域31体现了节点2或其通信模块17的接收算法对输入信号的时间搜索域。理想地，接收窗口32、搜索域31和信号能量30彼此对称布置。接收窗口32和搜索域31总是对称的并且在节点2的第二频率发生器21存在偏移时相对于信号能量30一起发生移动。

从图6可以看出，相应的接收窗口32和搜索域31的布置总是相对于彼此以相同的方式位置固定，因为两个区域以相同的方式由节点的第二频率发生器21确定。由于从时间点t2起发生的偏移，与信号能量30的时间分布相比，相应数据包的接收窗口32和搜索域31的位置越来越多地偏移，这如在图6中根据线11和12在没有补偿因子(不带有KF)的区域中所显示的那样。

与之相对地，如果补偿因子KF包含在接收算法中，则节点在按照补偿因子KF的较早或较晚的时间点上期望数据包50-1到50-n。这里的前提是接收窗口32在两方面都包含一定的容差范围。

例如，如果在时间点t2在校准KAL1的框架内偏移为10ppm，那么在时间点t3为20ppm。节点2因此基于补偿因子KF假定：第二频率发生器21和第一频率发生器18的时钟彼此相差10ppm，并且因此从所存储的数据中期待相关数据包稍晚一些。一方面，这节省了计算时间，另一方面，只有在已经存在大偏移时才能接收。

如果例如在KAL1的框架中在t2时偏移测量为例如10ppm并且在进一步的测量时在时间点t3偏移测量为例如20ppm，则节点2的控制和计算单元19计算反映补偿因子KF随时间变化的曲线，即，相对于理想信号的时间延迟。因此，在t3时的数据包必须补偿20ppm。假设从t2到t3的数据包经过了20秒，那么t2和t3之间的误差将为20s x 10ppm＝200ps。例如假设数字IQ数据以50ksamp/s的采样率存储，一次采样对应于20ps的时间。因此，控制和计算单元19例如可以跳过10次采样，以便搜索或采样到正确的位置。补偿因子KF因此能够相对于时间轴t对信号采样的搜索域31进行精调。

图7示出了补偿因子KF随时间的不同曲线。在曲线(a)的情况下，校准KAL1发生在时间点t2。例如，节点的第二频率发生器21和第一频率发生器18彼此相差2ppm。假设从t2到t3已经过10秒，这产生了20ps(2ppm x 10s)的偏移。因此，曲线的斜率是线性的。

例如，在曲线(b)中，在时间点t2测量到2ppm的偏移，并且在时间点t3测量到6ppm的偏移。然而，该曲线显示了一个上升的补偿因子，不是线性上升的，而是二次幂上升的。因此，为了计算补偿因子，必须考虑相应的二次函数。

在曲线(c)中，显示了温度对偏移的影响，因此该曲线也不是线性的，而是根据二次幂因子延伸。

在计算补偿因子KF时，还可以包括第二频率发生器并且尤其还包括节点的第二频率发生器21并且尤其是节点2的第一频率发生器18的特定偏移-温度-特性曲线。

替代地或附加地，也可以外插曲线走向，以便能为节点2针对未来进行确定。

附图标记列表：

1 通信系统

2 节点

3 基站

4 充电单元(节点)

5 能量缓存器(节点)

6 发送和接收部分

7 天线

8 天线

9 显示器

10 通信模块(基站)

11 第一频率发生器(基站)

12 第二频率发生器(基站)

13 微处理器(基站)

14 接收窗口

15 存储器

16 电池

17 通信模块(节点)

18 第一频率发生器(节点)

19 控制和计算单元(节点)

21 第二频率发生器(节点)

22 电池

23 显示器

30 信号

31 搜索域(接收算法)

32 接收窗口

40 电报-上行链路

40-1到40-n 数据包-上行链路

50 电报-下行链路

50-1到50-n 数据包-下行链路

KAL1 在节点中LF/HF校准

KAL2 节点HF/基站HF校准

KAL3 基站LF/HF校准

Claims (18)

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(40-1、40-n)，各个数据包(40-1、40-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(50-1、50-n)，各个数据包(50-1、50-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(40-1、40-n)和一个随后序列的数据包(50-1、50-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-n)和接收到随后的各数据包(50-1、50-1)中的第一个数据包(50-1)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(50-1)之后，在数据包(50-1、50-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(40-1、40-n)和数据包(50-1、50-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接收窗口(32)内搜索数据包(50-1、50-n)。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述至少两个校准(KAL1)中的一个校准(KAL1)在数据包(50-1、50-n)序列的总和的传输时间段期间进行。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述至少两个校准(KAL1)中的一个校准(KAL1)在数据包(50-1、50-n)序列的总和的传输时间段开始时进行。

9.根据权利要求6至8中至少一项所述的方法，其特征在于，为了确定补偿因子(KF)而计算偏移在一定时间间隔上的曲线。

10.根据权利要求6至9中至少一项所述的方法，其特征在于，为了确定补偿因子(KF)而外插偏移在一定时间间隔上的曲线。

11.根据权利要求6至10中至少一项所述的方法，其特征在于，所述接收算法的搜索域(31)基于所述补偿因子(KF)而相对于接收窗口(32)被移动。

12.根据权利要求6至11中至少一项所述的方法，其特征在于，根据所述补偿因子(KF)，从所述通信模块(17)中存储的采样样本的总量中选择存储在所述通信模块(17)中的特定的采样样本。

13.根据权利要求6至12中至少一项所述的方法，其特征在于，在确定所述补偿因子(KF)时考虑所述第二频率发生器(21)的特定偏移/温度特性曲线。

14.根据权利要求6至13中至少一项所述的方法，其特征在于，在确定所述补偿因子(KF)时考虑所述第一频率发生器(18)的特定偏移/温度特性曲线。

15.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)的第一频率发生器(18)和第二频率发生器(21)的所述至少两个校准(KAL1)中，进行基站(3)的第二频率发生器(12)以及基站(3)的第一频率发生器(11)的校准(KAL3)。

16.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，在考虑所述至少两个校准(KAL1)中的第一校准(KAL1)的情况下，确定至少一个上行链路数据包(40-1、40-n)的发送时间点。

17.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，基于所述至少两个校准(KAL1)中的第二或随后的校准(KAL1)，确定用于至少一个下行链路数据包(50-1、50-n)的接收窗口和/或确定搜索至少一个下行链路数据包(50-1、50-n)的搜索域。

18.具有无线电功能的节点(2)，所述节点用于通过无线电经由双向无线电传输路径向基站(3)传输数据、特别是传感器数据，所述节点包括：

控制和计算单元(19)；

电池(22)；

通信模块(17)；

第一频率发生器(18)；

第二频率发生器(21)，

其特征在于，所述控制和计算单元(19)被设置和/或编程成，使得节点(2)能根据权利要求1至17中至少一项所述的方法运行。

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