DE102009014416A1

DE102009014416A1 - Digitales Funknetz, Schaltung eines Knotens eines digitalen Funknetzes und Verfahren zum Einrichten eines digitalen Funknetzes

Info

Publication number: DE102009014416A1
Application number: DE102009014416A
Authority: DE
Inventors: Tilo Dipl.-Ing. Ferchland; Dietmar Dr. Eggert; Rolf Dr. Jaehne
Original assignee: Atmel Automotive GmbH
Current assignee: Atmel Corp
Priority date: 2008-04-14
Filing date: 2009-03-26
Publication date: 2009-10-22
Also published as: US20090262666A1

Abstract

Digitales Funknetz (600), Schaltung eines Knotens eines digitalen Funknetzes (600) und Verfahren zum Einrichten eines digitalen Funknetzes (600), - bei dem für eine Funkverbindung zwischen einem ersten Knoten (601) des digitalen Funknetzes (600) und einem zweiten Knoten (602) des digitalen Funknetzes (600) eine Sendeleistung des ersten Knotens (601) eingestellt wird, - bei dem eine Empfindlichkeit einer Empfängerschaltung des zweiten Knotens (602) eingestellt wird, indem eine Schwelle (th) programmiert wird mit der ein feldstärkeabhängiges Signal (RSSI) verglichen wird, - bei dem eine Signalverarbeitung eines empfangenen und digitalisierten Empfangssignals durch den zweiten Knoten (602) aktiviert wird, wenn das feldstärkeabhängige Signal (RSSI) die programmierte Schwelle (th) erreicht oder überschreitet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein digitales Funknetz, eine Schaltung eines Knotens eines digitalen Funknetzes und ein Verfahren zum Einrichten eines digitalen Funknetzes.
Moderne Empfängerschaltungen für Radio-Hochfrequenzsignale zur Verwendung in lokalen Funknetzen zeichnen sich durch eine sehr hohe Empfindlichkeit bis in die Nähe der physikalisch möglichen Grenze aus. Unterschiedliche Funknetze auf derselben Sendefrequenz können sich gegenseitig stören. Dies kann mit wachsender Dichte der Funknetze zu immer schlechteren Übertragungsbedingungen führen. Derartige Funknetze sind beispielsweise in den Industrie-Standards IEEE 802.11, IEEE 802.15.1 oder IEEE 802.15.4 beschrieben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Einrichten eines digitalen Funknetzes möglichst zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen und in der Beschreibung enthalten.
Demzufolge ist ein Verfahren zum Einrichten eines digitalen Funknetzes vorgesehen. Die Einrichtung erfolgt beispielsweise bei Inbetriebnahme oder Veränderung des digitalen Funknetzes.
Zur Einrichtung wird für eine Funkverbindung zwischen einem ersten Knoten des digitalen Funknetzes und einem zweiten Knoten des digitalen Funknetzes eine Sendeleistung des ersten Knotens eingestellt. Vorzugsweise wird die Sendeleistung in Abhängigkeit von einer gemessenen oder vorherbestimmten Entfernung zu dem zweiten Knoten und/oder zu weiteren Knoten des Funknetzes und/oder in Abhängigkeit von Übertragungsbedingungen, wie Dämpfungen durch Wände etc. eingestellt.
Zur Einrichtung wird weiterhin eine Empfindlichkeit einer Empfängerschaltung des zweiten Knotens für den Empfang für die Funkverbindung eingestellt, indem eine Schwelle programmiert wird. Die Programmierung erfolgt beispielsweise bei Inbetriebnahme oder Veränderung des digitalen Funknetzes. Mit der Schwelle wird zur Einrichtung und im Betrieb des Funknetzes ein feldstärkeabhängiges Signal verglichen.
Eine Signalverarbeitung eines empfangenen und digitalisierten Empfangssignals durch den zweiten Knoten wird für die Funkverbindung aktiviert, wenn das feldstärkeabhängige Signal die programmierte Schwelle erreicht oder überschreitet. Demzufolge wird die Signalverarbeitung nicht aktiviert, wenn das feldstärkeabhängige Signal unterhalb der Schwelle bleibt.
Die Empfindlichkeit des zweiten Knotens wird vorzugsweise derart angepasst, dass ein durch die Sendeleistung des ersten Knotens bedingtes, mittels der Empfängerschaltung des zweiten Knotens bestimmtes feldstärkeabhängiges Signal die Schwelle des zweiten Knotens überschreitet.
Im laufenden Betrieb wird ebenfalls ein feldstärkeabhängiges Signal gebildet. Als feldstärkeabhängiges Signal kann beispielsweise ein sogenanntes RSSI-Signal (engl. Received Signal Strength Indication) verwendet werden. Dabei ist die Erfindung nicht auf ein RSSI-Signal beschränkt, so können auch andere feldstärkeabhängige Signale verwendet werden. Als Vergleichsergebnis des Vergleichs zwischen feldstärkeabhängigem Signal und der programmierten Schwelle wird vorzugsweise eine logische Eins oder eine logisch Null ausgegeben.
Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein möglichst verbessertes digitales Funknetz anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch das digitale Funknetz mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen und in der Beschreibung enthalten.
Demzufolge ist ein digitales Funknetz mit einem ersten Knoten und einem zweiten Knoten vorgesehen.
Der erste Knoten ist zur Einstellung einer Sendeleistung ausgebildet. Beispielsweise ist eine Verstärkung eines Leistungsverstärkers des ersten Knotens kontinuierlich oder in Schritten durch Anlegen eines Steuersignals über eine Schnittstelle einstellbar.
Der erste Knoten ist zum Empfang eines Befehls zur Einstellung der Sendeleistung eingerichtet. Der Befehl zur Einstellung der Sendeleistung wird über eine Schnittstelle, insbesondere über eine kabelgebundene Schnittstelle oder über eine Funkverbindung als Schnittstelle übertragen.
Der zweite Knoten ist zur Einstellung einer Empfindlichkeit einer Empfängerschaltung des zweiten Knotens ausgebildet. Die Empfängerschaltung ist eingerichtet zumindest ein feldstärkeabhängiges Signal zu bilden und das feldstärkeabhängige Signal mit der programmierten Schwelle zu vergleichen.
Der zweite Knoten ist zum Funkempfang eines Befehls zur Einstellung der Empfindlichkeit eingerichtet. Der Befehl zur Einstellung der Empfindlichkeit wird über eine Funkverbindung beispielsweise zwischen dem ersten Knoten und dem zweiten Knoten überfragen.
Für eine Einrichtung des digitalen Funknetzes ist die Empfindlichkeit des zweiten Knotens an ein durch die Sendeleistung des ersten Knotens bedingtes feldstärkeabhängiges Signals derart angepasst, dass das durch die Sendeleistung des ersten Knotens bedingte feldstärkeabhängige Signal die programmierte Schwelle überschreitet.
Vorzugsweise weist die Empfängerschaltung des zweiten Knotens Mittel auf die Schwelle zu programmieren, das feldstärkeabhängiges Signal zu bilden, das feldstärkeabhängige Signal mit der programmierten Schwelle zu vergleichen und die Signalverarbeitung eines empfangenen und digitalisierten Empfangssignals zu aktivieren, wenn das feldstärkeabhängige Signal die programmierte Schwelle erreicht oder überschreitet.
Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine möglichst verbesserte Schaltung eines Knotens eines digitalen Funknetzes anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die Schaltung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen und in der Beschreibung angegeben.
Demzufolge ist eine Schaltung eines Knotens eines digitalen Funknetzes vorgesehen. Die Schaltung ist eingerichtet ein Empfangssignal zu empfangen und zur Auswertung zu digitalisieren. Eine Schwelle zur Einstellung einer Empfangsempfindlichkeit der Schaltung ist programmierbar. Zur Programmierung der Schwelle sind vorzugsweise ein Speicher und ein digitaler Vergleicher vorgesehen.
Die Schaltung ist eingerichtet in einem Modus zur Einrichtung des digitalen Funknetzes einen Befehl zur Programmierung der Schwelle aus dem Empfangssignal auszuwerten.
Die Schaltung ist eingerichtet zumindest ein feldstärkeabhängiges Signal aus dem Empfangssignal zu bilden und in einem Modus zur Kommunikation im digitalen Funknetz das feldstärkeabhängige Signal mit der programmierten Schwelle zu vergleichen.
Die Schaltung ist eingerichtet eine Signalverarbeitung des digitalisierten Empfangssignals zu aktivieren, wenn das feldstärkeabhängige Signal die programmierte Schwelle erreicht oder überschreitet.
Vorzugsweise weist die Schaltung ein Register zur Speicherung der programmierbaren Schwelle für den Vergleich mit dem feldstärkeabhängigen Signal auf. Das feldstärkeabhängige Signal und das Register werden vorzugsweise zur Einstellung der Empfindlichkeit einer Empfängerschaltung eines digitalen Funknetzes verwendet.
Die im Folgenden beschriebenen Weiterbildungen beziehen sich sowohl auf das digitale Funknetz, als auch auf die Schaltung als auch auf das Verfahren zum Einrichten des digitalen Funknetzes.
In einer bevorzugten Weiterbildung wird die Empfindlichkeit der Empfängerschaltung des zweiten Knotens in Abhängigkeit von der Sendeleistung des ersten Knotens eingestellt. Bevorzugt erfolgt dabei die Einstellung derart, dass die Schwelle durch ein feldstärkeabhängiges Signal mit einer Mindestüberschreitung überschritten wird, wenn der erste Knoten mit der eingestellten Sendeleistung sendet. Die gewünschte Einstellung kann entweder aus Messwerten bestimmt werden oder ausgehend von einer geometrischen Anordnung der Knoten des Funknetzes berechnet werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Empfindlichkeit der Empfängerschaltung des zweiten Knotens in Abhängigkeit von einem von der Empfängerschaltung gemessenen feldstärkeabhängigen Signal eingestellt. In einer ersten Ausgestaltungsvariante ist das gemessene feldstärkeabhängige Signal von der Sendeleistung des ersten Knotens abhängig. In einer zweiten Ausgestaltungsvariante, die auch mit der ersten Ausgestaltungsvariante kombiniert werden kann, wird das gemessene feldstärkeabhängige Signal von einem empfangenen Signal eines netzwerkfremden Störers ermittelt.
In einer vorteilhaften Weiterbildungsvariante ist vorgesehen, dass die Empfindlichkeit der Empfängerschaltung des zweiten Knotens in Abhängigkeit von einer Entfernung zwischen dem ersten Knoten und dem zweiten Knoten eingestellt wird. Beispielsweise ist jede Empfindlichkeitsstufe einem Entfernungsbereich (in Metern oder Kilometern) zugeordnet. Dabei wird die Empfindlichkeit derart eingestellt, dass für den Entfernungsbereich bei einer gegebenen Sendeleistung des ersten Knotens ein feldstärkeabhängiges Signal die Schwelle um einen Mindestwert überschreitet.
Eine andere Weiterbildungsvariante sieht vor, dass die Empfindlichkeit der Empfängerschaltung des zweiten Knotens in einer Messprozedur eingestellt wird. Hierzu wird die Empfindlichkeit in Abhängigkeit von einem feldstärkeabhängigen Signal einer Messung eingestellt. Beispielsweise sendet der erste Knoten mit einer vorbestimmten Sendeleistung. Der zweite Knoten bestimmt das feldstärkeabhängige Signal innerhalb der Messung. Eine niedrigere Schwelle wird ermittelt, die um einen Mindestwert von dem feldstärkeabhängigen Signal beabstandet ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Schaltung eines Knotens eingerichtet und ausgebildet im Modus zur Einrichtung des digitalen Funknetzes einen Messwert des feldstärkeabhängigen Signals an einen anderen Knoten zu übertragen. Dies ermöglicht, dass sowohl die Sendeleistung eines sendenden Knotens als auch die Empfindlichkeit eines Empfangs eines empfangenden Knotens in einem Funknetz mit einer Mehrzahl von Knoten und evtl. netzfremder Störer optimiert werden kann.
In vorteilhaften Ausgestaltungsvarianten erfolgt zur Signalverarbeitung eine Präambel-Detektion und/oder eine Datenkopfanalyse und/oder eine Ermittlung der übertragenen Daten. Die Präambel-Detektion ermöglicht dabei eine Überprüfung, ob das vorzugsweise über eine Antenne empfangene Signal zum Funknetztyp – beispielsweise gemäß dem Industrie-Standard IEEE 802.15.4 – gehört. Hierdurch ist es möglich auch netzfremde Knoten zu ermitteln und die Empfindlichkeit und/oder Sendeleistung in Reichweite liegender Knoten des eigenen Funknetzes anzupassen. Vorzugsweise wird hierzu der Präambel-Detektor bei Erreichen oder Überschreiten der Schwelle aktiviert. Im positiven Fall der Überprüfung erfolgt eine Datenkopfanalyse beispielsweise hinsichtlich der Zugehörigkeit zum jeweiligen eingerichteten Funknetz. Gegebenenfalls kann dann eine Ermittlung der übertragenen Daten erfolgen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird die Signalverarbeitung nach einer Verarbeitung eines Rahmens mit übertragenen Daten deaktiviert. Die Deaktivierung erfolgt dabei vorzugsweise, wenn zugleich das feldstärkeabhängige Signal unterhalb der Schwelle ist. Andernfalls wird von der Empfängerschaltung die Suche nach einer Präambel in dem empfangenen Signal fortgesetzt oder wiederholt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird zur Deaktivierung ein Betriebsstrom von zumindest einer Schaltung zur Signalverarbeitung abgeschaltet. Zur Abschaltung ist es für eine CMOS-Schaltung ausreichend, das an der CMOS-Schaltung anliegende Taktsignal abzuschalten. Alternativ ist auch eine Abschaltung einer Versorgungsspannung beispielsweise für Bipolarschaltungen möglich.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung wird das feldstärkeabhängige Signal nach Art einer Echtzeitermittlung gebildet. Bevorzugt erfolgt die Bildung dabei unabhängig von einer seriellen oder parallelen Schnittstelle und vorzugsweise unabhängig von einer Recheneinheit, wie einem Mikrocontroller, so dass ein Aufwecken der Recheneinheit aus einem Schlafmodus (engl. sleep mode) nicht erforderlich ist.
In einer anderen vorteilhaften Weiterbildung erfolgt die Aktivierung innerhalb einer Übertragung einer Präambel. Bevorzugt erfolgt die Aktivierung in einem Anfangsbereich der Präambel, so dass noch eine Synchronisation, beispielsweise durch Korrelation mittels eines Kreuzkorrelators möglich ist.
Eine besonders bevorzugte Weiterbildung sieht vor, dass die Empfängerschaltung ein Register aufweist, in dem zur Programmierung ein Registerwert als Schwelle speicherbar ist. Vorzugsweise weist die Empfängerschaltung eine Messschaltung zur Messung der Feldstärke eines empfangenen Signals und zur Ausgabe des feldstärkeabhängigen Signals auf. Vorzugsweise weist die Empfängerschaltung einen Komparator auf, der zum Vergleich des feldstärkeabhängigen Signals mit dem Registerwert als Schwelle ausgebildet ist. Vorzugsweise weist die Empfängerschaltung eine Signalverarbeitungsschaltung auf, die einen Steuereingang zur Aktivierung einer Signalverarbeitung aufweist. Der Steuereingang ist mit einem Ausgang des Komparators wirkverbunden.
Die zuvor beschriebenen Weiterbildungsvarianten sind sowohl einzeln als auch in Kombination besonders vorteilhaft. Dabei können sämtliche Weiterbildungsvarianten untereinander kombiniert werden. Vorzugsweise ist die Schaltung entsprechend zur Durchführung von Verfahrenschritten ausgebildet und eingerichtet. Einige mögliche Kombinationen sind in der Beschreibung jedes Ausführungsbeispiels der Figuren näher erläutert. Die dort dargestellten Möglichkeiten von Kombinationen der Weiterbildungsvarianten sind jedoch nicht abschließend.
Im Folgenden wird die Erfindung durch Ausführungsbeispiele anhand zeichnerischer Darstellungen näher erläutert.
Dabei zeigen
1 einen schematischen Blockschaltplan einer Empfängerschaltung eines Ausführungsbeispiels,
2 eine schematische Darstellung zweier digitaler Funknetze mit örtlich angeordneten Knoten, und
3 ein schematisches Diagramm.
Moderne Empfängerschaltungen, die in lokalen Funknetzen verwendet werden, zeichnen sich durch eine immer bessere Empfindlichkeit bis hin zur physikalischen Grenze aus. Damit ist eine Erhöhung der Empfangsreichweite verbunden, die digitale Funknetze ermöglicht, die eine größere Fläche überspannen. In 2 sind beispielhaft ein erstes Funknetz 600 mit den Knoten 601 bis 606 und ein zweites Funknetz 700 mit den Knoten 701 bis 707 in ihrer geometrischen Ausdehnung schematisch dargestellt. Beispielsweise der Knoten 602 ist in der Empfangsreichweite der beiden von einander unabhängigen Funknetze 600, 700. Existieren innerhalb der Empfangsreichweite mehrere, von einander unabhängige Funknetze mit der gleichen Sendefrequenz, so stören diese Netze 600, 700 sich gegenseitig. Mit wachsender Dichte der Funknetze führt dies zu immer schlechteren Übertragungsbedingungen. Im Ausführungsbeispiel der 2 kann jeder Knoten 601 bis 606 und 701 bis 707 der Funknetze 600, 700 sowohl Signale empfangen als auch Signale senden.
Kollisionen bei einem Empfang von Datenpaketen entstehen immer dann, wenn mit der Verarbeitung eines Datenpaketes begonnen wurde und währenddessen ein neues Datenpaket empfangen wird. Zumindest in der Zeit, bis erkannt wurde, dass das gerade empfangene Datenpaket nicht zu verarbeiten ist, ist der Empfänger unempfindlich gegenüber weiteren Datenpaketen, auch wenn diese mit deutlich höherer Feldstärke über die Antenne empfangbar wären. In 3 sind die Feldstärken F601 und F701 für beide Funknetze 600, 700 in einem Beispiel, in dem Kollisionen auftreten können, dargestellt.
Es wird bzgl. des Ausführungsbeispiels der 3 angenommen, dass im betrachteten „eigenen” Funknetz 600 der Knoten 601 als Sender und der Knoten 602 als Empfänger fungiert. Der Knoten 701 ist der Sender im „fremden” Funknetz 700 und wirkt in diesem Ausführungsbeispiel als Störer. Beide Senderknoten 601 und 701 senden ein Signal mit einem im Ausführungsbeispiel der 3 ähnlichen Verlauf der Feldstärke F601 und F701 abnehmend mit zunehmender Entfernung zum jeweiligen Sender 601, 701. Am Ort des Empfängerknotens 602 sind die empfangenen Feldstärken F601 und F701 beider Sender 601 und 701 größer als die bestmögliche Empfindlichkeitsschwelle s des Empfängerknotens 602. Beide Sender 601 und 701 „sehen” den jeweils anderen Sender 701 beziehungsweise 601 jedoch nicht, da die jeweils empfangene Feldstärke F601 beziehungsweise F701 unterhalb der bestmöglichen Empfindlichkeitsschwelle s liegt. Somit dürfen beide Sender 601, 701 zeitgleich senden. Damit kann es am Empfängerknoten 602 zum nahezu gleichzeitigen Auftreten von Datenpaketen beider Sender 601, 701 kommen.
Das Ausführungsbeispiel der 3 sieht eine einstellbare Schwelle th vor, mit der die Empfindlichkeit des Empfängerknotens 602 individuell einstellbar ist. Die einstellbare Schwelle th ist zwischen Werten entsprechend der bestmöglichen Empfindlichkeitsschwelle s für eine maximale Empfindlichkeit und einer minimalen Empfindlichkeit für jeden Knoten 601 bis 606 und 701 bis 707 frei programmierbar.
Das digitale Funknetz 600 wird bei einer Inbetriebnahme oder bei einer Veränderung desselben durch Hinzunahme oder Fortlassen eines Knotens eingerichtet. Zur Einrichtung des digitalen Funknetzes 600 wird für eine Funkverbindung zwischen einem ersten Knoten 601 des digitalen Funknetzes 600 und einem zweiten Knoten 602 des digitalen Funknetzes 600 eine Sendeleistung des ersten Knotens 601 eingestellt. Die Sendeleistung ist in 3 schematisch als Maximalwert der Feldstärke F601 am Ort des ersten Knotens 601 dargestellt.
Zusätzlich wird eine Empfindlichkeit einer Empfängerschaltung des zweiten Knotens 602 eingestellt, indem eine Schwelle th programmiert wird. Für eine Wirksamkeit dieser Schwelle th ist entsprechend deren Programmierung erforderlich. Im Betrieb wird ein feldstärkeabhängiges Signal RSSI601, RSSI701 gebildet. Das feldstärkeabhängige Signal RSSI601, RSSI701 wird mit der programmierten Schwelle th beispielsweise mittels eines Komparators verglichen. In 3 ist dargestellt, dass das feldstärkeabhängige Signal RSSI701 des „fremden” Senders 701 nach der Einrichtung des digitalen Funknetzes 600 unterhalb der programmierten Schwelle th liegt. Demzufolge wird eine Signalverarbeitung des vom Sender 701 empfangenen und ggf. digitalisierten Empfangssignals nicht aktiviert. Hingegen wird die Signalverarbeitung für das vom Sender 601 empfangene und digitalisierte Empfangssignal aktiviert, da das feldstärkeabhängige Signal RSSI601 die programmierte Schwelle th überschreitet.
Mittels der Schwelle th kann für jeden Empfänger individuell die Empfindlichkeit an die Empfangsbedingungen und an Sendeleistungen sendender Knoten angepasst und somit ein mehr oder minder großer Teil der störenden fremden Sender ausgeblendet und für einen sicheren Empfang eingestellt werden. Die reichweitenbestimmende maximale Empfindlichkeit bleibt dabei für die Netzknoten, die sie aufgrund größerer Entfernungen oder schlechterer Übertragungsbedingungen benötigen, erhalten. Eine Reichweitenoptimierung erfolgt auch durch die Einstellung der Sendeleistung. Eine Anpassung der Sendeleistung von Knoten „fremder” Funknetze für die Übertragungsbedingungen im „eigenen” Funknetz ist jedoch oft nicht möglich, wenn die benachbarten digitalen Funknetze nicht gemeinsam administriert werden. Durch das Ausführungsbeispiel der 3 mit der Schwelle th wird auf einfache Weise die gegenseitige Beeinflussung benachbarter Funknetze reduziert und der Stromverbrauch aufgrund von Störern drastisch reduziert.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Empfängerschaltung beispielsweise für ein Funknetz nach dem Industrie-Standard IEEE 802.15.4. Der analoge Teil 200 der Empfängerschaltung weist im Empfangspfad 10 einen Verstärker (LNA – engl. Low Noise Amplifier) 210 und einen Mischer 220 auf. Mit dem Mischer 220 ist ein lokaler Oszillator (LO – engl. Local Oszillator) 221 zur Ausgabe eine Oszillatorsignals f_LO verbunden. Weiterhin weist der analoge Teil 200 der Empfängerschaltung einen Filterbaustein (SSBF – engl. Single Site Band Filter) 230 einen Limiter-Verstärker (LIM/AGC – engl. Automatic Gain Control) 240 und einen Analog-Digital-Umsetzer (ADC – engl. Analog-Digital-Converter) 250 auf. Nicht dargestellt ist eine Senderschaltung zum Senden von Daten an einen anderen Knoten.
Das über die Antenne 500 empfangene Hochfrequenz-Signal liegt am Eingang 201 an und wird im rauscharmen Verstärker 210 verstärkt. Das verstärkte Hochfrequenz-Signal wird mit dem Mischer 220 und dem lokalen Oszillator 221 in das Basisband transformiert. Die weitere analoge Signalbearbeitung weist eine frequenzselektive Filterung im Filter 230, eine Nachverstärkung mittels des Limiterverstärkers 240 und die Umsetzung in ein digitales Signal Dig für den Ausgang 202 mittels des Analog-Digital-Umsetzers 250 auf.
Der Limiterverstärker 240 ist zur Bildung des feldstärkeabhängigen Signals RSSI ausgebildet, das am Ausgang 203 ausgegeben wird. In Synergie ist der Limiterverstärker 240 zur Ansteuerung einer automatischen Verstärkungseinstellung mittels des Signals G ausgebildet. Die digitale Signalverarbeitungsschaltung 100 weist verschiedene digitale Funktionsblöcke im Empfangspfad 10 beispielsweise eine Logik 120 (L) und einen Präambel-Detektor 130 (PDT) auf. Die digitale Signalverarbeitungsschaltung 100 weist einen Signaleingang 121 und einen Steuereingang 110 auf, wobei einer oder mehrere Funktionsblöcke 120, 130 der digitalen Signalverarbeitungsschaltung 100 mittels eines Steuersignals EN am Steuereingang 110 aktivierbar sind.
Das feldstärkeabhängige Signal RSSI wird in einem digitalen Komparator 310 einer Steuerschaltung 300 mit einem im Register (Reg) 320 gespeicherten Registerwert als Schwelle th verglichen. Der Registerwert im Register 320 ist über einen Eingang 321 beispielsweise mittels des Mikrocontroller (μC) 400 programmierbar. Hierzu ist ein Ausgang 322 des Registers 320 mit einem Eingang 312 des digitalen Komparators verbunden. Der Ausgang 313 des digitalen Komparators 310 ist mit einer Kontrollschaltung (CTRL) 340 verbunden. Weiterhin ist die Kontrollschaltung 340 mit der digitalen Signalverarbeitungsschaltung 100 verbunden.
Erreicht oder übersteigt das feldstärkeabhängige Signal RSSI den Registerwert gelangt das Ausgangssignal des digitalen Komparators 310 zur Kontrollschaltung 340, die hiervon abhängig die digitale Signalverarbeitung mittels des Steuersignals EN am Ausgang 341 für die Signalverarbeitungsschaltung 100 aktiviert. Ist ein Datenpaket vollständig empfangen wird die Kontrollschaltung 340 von der Signalverarbeitungsschaltung 100 autark zurückgesetzt, so dass die digitale Signalverarbeitung deaktiviert wird. Hierzu kann beispielsweise das Taktsignal für die Signalverarbeitungsschaltung 100 abgeschaltet werden. Weiterhin ist eine Verbindung über den Eingang 342 zur Konfiguration der Kontrollschaltung 340 durch den Mikrocontroller 400 vorgesehen. Zudem ist die Signalverarbeitungsschaltung 100 über eine serielle Schnittstelle SPI mit dem Mikrocontroller 400 verbunden. Beispielsweise kann über die Schnittstelle SPI ein Befehl zum Schreiben eines Registerwerts in das Register 320 zur Einstellung der Empfindlichkeit der Empfängerschaltung aus dem empfangenden Funksignal an den Mikrocontroller 400 übertragen werden.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausgestaltungsvarianten der Figuren beschränkt. Beispielsweise ist es möglich anstelle eines digitalen Komparators 310 einen Analogkomparator vorzusehen, wobei ein Spannungswert als analoge Schwelle anstatt des Registerwertes zur Verfügung gestellt wird. Die Funktionalität der Empfängerschaltung gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 wird besonders vorteilhaft für ein Funknetzwerk des Industrie-Standards IEEE 802.11, IEEE 802.15.1 oder IEEE 802.15.4 verwendet.

10: Empfangspfad
100: digitale Signalverarbeitungsschaltung
110: Steuereingang
120, L: Logik
130, PDT: Präambel-Detektor
200: analoger Teil der Empfängerschaltung
210, LNA: Analogverstärker
220: Mischer
230, SSBF: Filter
240, LIM, AGC: Limiterverstärker, automatische Verstärkungseinstellung
250, ADC: Analog-Digital-Umsetzer
300: Steuerschaltung
310: digitaler Komparator
121, 201, 311, 312, 321, 342: Eingang
313, 322, 202, 341: Ausgang
320, Reg: Register
340, CTRL: Kontrollschaltung
400, μC: Mikrocontrollerkern
500: Antenne
221, LO: lokaler Oszillator
601–606, 701–707: Knoten eines Funknetzes
G: Verstärkungssteuersignal
RSSI, RSSI701, RSSI601: feldstärkeabhängiges Signal
Dig: Digitalsignal
EN: Steuersignal
f_LO: Oszillatorsignal
SPI: serielle Schnittstelle
F701, F601: Feldstärke
th: programmierbare Schwelle
s: maximale Empfindlichkeit

Claims

Verfahren zum Einrichten eines digitalen Funknetzes (600), – bei dem für eine Funkverbindung zwischen einem ersten Knoten (601) des digitalen Funknetzes (600) und einem zweiten Knoten (602) des digitalen Funknetzes (600) eine Sendeleistung des ersten Knotens (601) eingestellt wird, – bei dem eine Empfindlichkeit einer Empfängerschaltung des zweiten Knotens (602) eingestellt wird, indem eine Schwelle (th) programmiert wird mit der ein feldstärkeabhängiges Signal (RSSI) verglichen wird, und – bei dem eine Signalverarbeitung eines empfangenen und digitalisierten Empfangssignals durch den zweiten Knoten (602) aktiviert wird, wenn das feldstärkeabhängige Signal (RSSI) die programmierte Schwelle (th) erreicht oder überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, – bei dem die Empfindlichkeit der Empfängerschaltung des zweiten Knotens (602) in Abhängigkeit von der Sendeleistung des ersten Knotens (601) eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – bei dem die Empfindlichkeit der Empfängerschaltung des zweiten Knotens (602) in Abhängigkeit von einem von der Empfängerschaltung gemessenen feldstärkeabhängigen Signal (RSSI) eingestellt wird, wobei das gemessene feldstärkeabhängige Signal (RSSI) von der Sendeleistung des ersten Knotens (601) abhängig ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – bei dem die Empfindlichkeit der Empfängerschaltung des zweiten Knotens (602) in Abhängigkeit von einer Entfernung zwischen dem ersten Knoten (601) und dem zweiten Knoten (602) eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – bei dem die Empfindlichkeit der Empfängerschaltung des zweiten Knotens (602) in Abhängigkeit von einem gemessenen feldstärkeabhängigen Signal (RSSI) eingestellt wird, wobei das gemessene feldstärkeabhängige Signal (RSSI) von einem empfangenen Signal eines netzwerkfremden Störers (701) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zur Signalverarbeitung – eine Präambel-Detektion und/oder – eine Datenkopfanalyse und/oder – eine Ermittlung der übertragenen Daten erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Signalverarbeitung nach einer Verarbeitung eines Rahmens mit übertragenen Daten deaktiviert wird, insbesondere indem zur Deaktivierung ein Betriebsstrom von zumindest einem Schaltkreis (120, 130) zur Signalverarbeitung abgeschaltet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das feldstärkeabhängige Signal (RSSI) nach Art einer Echtzeitermittlung gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Aktivierung innerhalb – bevorzugt in einem Anfangsbereich – einer Übertragung einer Präambel erfolgt.
Digitales Funknetz (600) mit einem ersten Knoten (601) und einem zweiten Knoten (602), – bei dem der erste Knoten (601) zur Einstellung einer Sendeleistung ausgebildet ist, – bei dem der erste Knoten (601) zum Empfang eines Befehls zur Einstellung der Sendeleistung eingerichtet ist, – bei dem der zweite Knoten (602) zur Einstellung einer Empfindlichkeit einer Empfängerschaltung des zweiten Knotens (602) ausgebildet ist, wobei die Empfängerschaltung eingerichtet ist zumindest ein feldstärkeabhängiges Signal (RSSI) zu bilden und das feldstärkeabhängige Signal (RSSI) mit der programmierten Schwelle (th) zu vergleichen, – bei dem der zweite Knoten (602) zum Funkempfang eines Befehls zur Einstellung der Empfindlichkeit eingerichtet ist, – wobei für eine Einrichtung des digitalen Funknetzes (600) die Empfindlichkeit des zweiten Knotens (602) an ein durch die Sendeleistung des ersten Knotens (601) bedingtes feldstärkeabhängiges Signals (RSSI) zur Überschreitung der programmierten Schwelle (th) angepasst ist.
Schaltung eines Knotens (602) eines digitalen Funknetzes (600) die eingerichtet ist – ein Empfangssignal zu empfangen und zur Auswertung zu digitalisieren, – eine Schwelle (th) zur Einstellung einer Empfangsempfindlichkeit zu programmieren, – in einem Modus zur Einrichtung des digitalen Funknetzes (600) einen Befehl zur Programmierung der Schwelle (th) aus dem Empfangssignal auszuwerten, – zumindest ein feldstärkeabhängiges Signal (RSSI) aus dem Empfangssignal zu bilden, – in einem Modus zur Kommunikation im digitalen Funknetz (600) das feldstärkeabhängige Signal (RSSI) mit der programmierten Schwelle (th) zu vergleichen, und – eine Signalverarbeitung des digitalisierten Empfangssignals zu aktivieren, wenn das feldstärkeabhängige Signal (RSSI) die programmierte Schwelle (th) erreicht oder überschreitet.
Schaltung nach Anspruch 11, – die eingerichtet ist im Modus zur Einrichtung des digitalen Funknetzes einen Messwert des feldstärkeabhängigen Signals (RSSI) an einen anderen Knoten zu übertragen.
Schaltung insbesondere nach einem der Ansprüche 11 oder 12, – mit einem Register (320) in dem zur Programmierung ein Registerwert als Schwelle (th) speicherbar ist, – mit einer Messschaltung (240) zur Messung der Feldstärke eines empfangenen Signals zur Ausgabe des feldstärkeabhängigen Signals (RSSI), – mit einem Komparator (310), der zum Vergleich des feldstärkeabhängigen Signals (RSSI) mit dem Registerwert als Schwelle (th) ausgebildet ist, und – mit einer Signalverarbeitungsschaltung (100), die einen Steuereingang (110) zur Aktivierung einer Signalverarbeitung aufweist, der mit einem Ausgang (313) des Komparators (310) zur Steuerung der Signalverarbeitung verbunden ist.