DE102009022108B4 - Schaltung und Verfahren zum Betrieb einer Schaltung eines Knotens eines Funknetzes - Google Patents

Schaltung und Verfahren zum Betrieb einer Schaltung eines Knotens eines Funknetzes Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Betrieb einer Schaltung (1) eines Knotens (A) eines Funknetzes,
– bei dem von der Schaltung (1) ein Rahmen (F[ACK]) empfangen wird, der eine Bestätigung (ACK) des Empfangs erfordert,
– bei dem eine Empfangsleistung (RSSI, PRXF) des Rahmens (F[ACK]) von der Schaltung ermittelt wird,
– bei dem eine Sendeleistung (PTXACK) für die Bestätigung (ACK) anhand der ermittelten Empfangsleistung (RSSI, PRXF) des zugehörigen Rahmens (F[ACK]) von der Schaltung (1) eingestellt wird,
– bei dem eine Leistungsreduktion (ΔP) aus einer Leistungsdifferenz (PRes) zwischen der Empfangsleistung (PRXF) des zugehörigen Rahmens (F[ACK]) und einer minimal erforderlichen Empfangsleistung (PRXmin) bestimmt wird,
– bei dem zur Einstellung die Sendeleistung (PTXACK) von einer maximalen Sendeleistung (PTXACKmax) um die Leistungsreduktion (ΔP) reduziert wird, und
– bei dem die Bestätigung (ACK) mit der eingestellten Sendeleistung (PTXACK) gesendet wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltung und ein Verfahren zum Betrieb einer Schaltung eines Knotens eines Funknetzes.
  • Aus verschiedenen Industrie-Standards (WLAN, Bluetooth, ZigBee) sind Funknetze für unterschiedliche Anwendungsgebiete bekannt. Beispielsweise werden im Industrie-Standard IEEE 802.15.4 Daten mittels definierter Rahmen gesendet. Eine Vielzahl von definierten Rahmen erfordert eine Bestätigung (ACK – engl. ACKnowledgement) durch einen den Rahmen empfangenden Knoten des Funknetzes. Die Sendeleistung zum Senden der Bestätigung kann beispielsweise einstellbar sein. Beispielsweise kann die Sendeleistung der Bestätigung durch höhere Protokollschichten gesteuert werden.
  • Aus der GB 2 426 150 A ist ein Verfahren zur Kommunikationssteuerung bekannt. Dabei wird eine Benachrichtigung über eine Anforderung eines Sendens von einem ersten Knoten eines drahtlosen Netzwerkes gesendet. Wobei gesendet wird, wenn keine Einwendung durch einen anderen Knoten erfolgt. Die Übertragung wird geändert, wenn ein anderer Knoten eine Einwendung antwortet. Ein empfangender Knoten sendet eine Bestätigung unter Verwendung einer Leistungssteuerung. Aus der US 6,507,574 B1 ist ein Verfahren zur Leistungssteuerung bekannt. Die Sendeleistung der Mobilstation wird anhand der Sendeleistung der Basisstation, der Zielleistung des Empfangs bei der Basisstation und Messwerten berechnet.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde eine Schaltung eines Knotens eines Funknetzes möglichst zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Schaltung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen und in der Beschreibung enthalten.
  • Demzufolge ist eine Schaltung eines Knotens eines Funknetzes vorgesehen. Ein Knoten ist dabei zur Kommunikation mit anderen Knoten des Funknetzes über eine Funkverbindung ausgebildet.
  • Die Schaltung des Knotens weist eine Empfangsschaltung zum Empfang eines Rahmens auf, der eine Bestätigung des Empfangs erfordert. Mittels der Bestätigung quittiert der Knoten den Empfang des Rahmens gegenüber dem Knoten, der den Rahmen zuvor gesendet hat.
  • Die Schaltung weist eine Sendeschaltung zum Senden der Bestätigung auf. Die Bestätigung ist dabei genau dem zuvor empfangenen Rahmen zugeordnet. Die Schaltung des Knotens ist dabei vorzugsweise eingerichtet die Bestätigung innerhalb einer im Funknetz definierten Zeitspanne nach dem Empfang des Rahmens an den Sender des Rahmens zurückzusenden.
  • Die Schaltung weist eine Steuerschaltung zur Einstellung einer Sendeleistung der Bestätigung auf. Zur Einstellung der Sendeleistung ist ein Ausgang der Steuerschaltung mit einem Steuereingang der Sendeschaltung verbunden.
  • Die Empfangsschaltung ist zur Ausgabe einer Empfangsleistung des Rahmens des Rahmens ausgebildet. Vorzugsweise ist die Empfangsschaltung zusätzlich zur Ausgabe einer Signalqualität des Rahmens ausgebildet. Zur Ausgabe der Empfangsleistung und/oder der Signalqualität weist die Empfangsschaltung einen Ausgang auf, der mit einem Eingang der Steuerschaltung verbunden ist. Zur Ausgabe der Empfangsleistung ist die Empfangsschaltung beispielsweise ausgebildet eine Quantisierung eines zur empfangenen Feldstärke korrelierenden analogen Signals durchzuführen. Der Wert der Empfangsleistung kann auch als RSSI-Wert (RSSI – engl. Received Signal Strength Indication) bezeichnet werden.
  • Vorzugsweise wird die Signalqualität durch einen Korrelator der Schaltung ermittelt. Der Wert der Signalqualität kann auch als LQI-Wert (LQI – engl. Link Quality Indication) bezeichnet werden.
  • Die Steuerschaltung ist zur Einstellung der Sendeleistung der Bestätigung anhand der Empfangsleistung des zugehörigen Rahmens eingerichtet. Vorzugsweise ist die Steuerschaltung ist zur Einstellung der Sendeleistung der Bestätigung zusätzlich anhand der Signalqualität des zugehörigen Rahmens eingerichtet. Die Steuerschaltung ist eingerichtet die Sendeleistung nach dem Empfang des Rahmens und vor dem Senden der Bestätigung einzustellen. Bevorzugt ist die Einstellung der Sendeleistung hardwareimplementiert. Vorzugsweise weist die Steuerschaltung zur Einstellung der Sendeleistung eine separate Logik – insbesondere eine Zustandsmaschine – auf, die keine Ressourcen einer softwaregesteuerten Recheneinheit der Schaltung benötigt.
  • Die Steuerschaltung ist zur Bestimmung einer Leistungsreduktion aus einer Leistungsdifferenz zwischen der Empfangsleistung des zugehörigen Rahmens und einer minimal erforderlichen Empfangsleistung eingerichtet. Die Steuerschaltung ist für die Einstellung der Sendeleistung der Bestätigung eingerichtet die Sendeleistung von einer maximalen Sendeleistung um die Leistungsreduktion zu reduzieren.
  • Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zu Grunde ein möglichst verbessertes Verfahren zum Betrieb einer Schaltung eines Knotens eines Funknetzes anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen und in der Beschreibung enthalten.
  • Demzufolge ist ein Verfahren zum Betrieb einer Schaltung eines Knotens eines Funknetzes vorgesehen. Der Betrieb der Schaltung umfasst dabei die Kommunikation mit anderen Knoten des Funknetzes über Funkverbindungen.
  • In dem Verfahren wird von der Schaltung ein Rahmen empfangen, der von einem anderen Knoten gesendet wurde. Der Rahmen erfordert gemäß der Definition des Funknetzes eine Bestätigung des Empfangs.
  • Eine Empfangsleistung des empfangenen Rahmens wird von der Schaltung ermittelt. Vorzugsweise wird zusätzlich eine Signalqualität des empfangenen Rahmens wird von der Schaltung ermittelt. Die Ermittlung der Empfangsleistung und/oder der Signalqualität erfolgt dabei bevorzugt während oder nach dem Empfang des Rahmens, jedoch vor einem Senden der Bestätigung.
  • Im Verfahren wird eine Sendeleistung für die Bestätigung anhand der ermittelten Empfangsleistung des zugehörigen Rahmens von der Schaltung eingestellt. Vorzugsweise wird im Verfahren die Sendeleistung für die Bestätigung zusätzlich anhand der ermittelten Signalqualität des zugehörigen Rahmens von der Schaltung eingestellt. Die Sendeleistung wird dabei bevorzugt nur anhand des einzigen unmittelbar zuvor empfangenen Rahmens eingestellt, so dass früher empfangene Rahmen nicht berücksichtigt werden.
  • Im Verfahren wird eine Leistungsreduktion aus einer Leistungsdifferenz zwischen der Empfangsleistung des zugehörigen Rahmens und einer minimal erforderlichen Empfangsleistung bestimmt. Zur Einstellung wird die Sendeleistung von einer maximalen Sendeleistung um die Leistungsreduktion reduziert.
  • Danach wird die Bestätigung mit der eingestellten Sendeleistung gesendet. Die Bestätigung kann von dem Knoten daraufhin empfangen werden, der den zugehörigen Rahmen zuvor gesendet hat.
  • Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zu Grunde eine verbesserte Verwendung anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Verwendung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen und in der Beschreibung angegeben.
  • Demzufolge ist eine Verwendung einer bestimmten Empfangsleistung zur Einstellung einer Sendeleistung einer Bestätigung vorgesehen. Vorzugsweise wird zusätzlich eine Signalqualität zur Einstellung der Sendeleistung der Bestätigung verwendet.
  • Die Empfangsleistung wird von einem Rahmen ermittelt, den eine Schaltung eines Knotens eines Funknetzes empfängt. Vorzugsweise wird zusätzlich die Signalqualität von dem empfangenen Rahmen ermittelt. Gemäß einer Definition des Funknetzes ist die Bestätigung auf den Empfang des Rahmens an den Sender des Rahmens zurück zu senden.
  • Dabei wird eine Leistungsreduktion aus einer Leistungsdifferenz zwischen der bestimmten Empfangsleistung des zugehörigen Rahmens und einer minimal erforderlichen Empfangsleistung bestimmt. Die Sendeleistung wird von einer maximalen Sendeleistung um die Leistungsreduktion reduziert.
  • Die im Folgenden beschriebenen Weiterbildungen beziehen sich sowohl auf die Schaltung, als auch auf die Verwendung als auch auf das Verfahren zum Betrieb. Funktionale Merkmale der Schaltung ergeben sich dabei aus Verfahrensschritten. Verfahrensschritte sind aus Funktionen der Schaltung ableitbar.
  • Der Empfänger eines für den Empfänger bestimmten Rahmens bestätigt den Empfang dem Sender mit der Bestätigung, die auch als Quittierung (engl. ACKnowledgement) bezeichnet werden kann. Diese Interaktion ist eine direkte Verbindung nur zwischen diesen beiden Teilnehmern des Funknetzes. Aus der Empfangsleistung des empfangenen Rahmens und/oder der Signalqualität des empfangenen Rahmens kann auf die Qualität der Kanalverbindung geschlossen werden. Bei hoher Signalqualität und/oder hoher Empfangsleistung kann die Sendeleistung der Bestätigung reduziert werden. Hierdurch wird der Stromverbrauch verringert, sofern die Bestimmung der Sendeleistung kein Hochfahren/Initialisieren/Aktivieren einer Recheneinheit – wie beispielsweise einem Mikrocontroller erfordert – deren Stromverbrauch die Stromeinsparung durch die Reduktion der Sendeleistung stark mindern oder ganz aufheben könnte.
  • Gemäß einer Ausgestaltung wird zur Einstellung die Sendeleistung von einer maximalen Sendeleistung um eine Leistungsreduktion reduziert. Hierdurch wird die Stromaufnahme der Sendeschaltung zum Senden der Bestätigung verringert.
  • Die Leistungsreduktion wird aus einer Leistungsdifferenz zwischen der Empfangsleistung des zugehörigen Rahmens und einer minimal erforderlichen Empfangsleistung bestimmt. Alternativ oder in Kombination kann die Leistungsreduktion auch aus der Signalqualität des zugehörigen empfangenen Rahmens bestimmt werden. Beispielsweise ist es möglich die Signalqualität mit einer Schwelle zu vergleichen und die Leistungsreduktion der Sendeleistung nur bei einem Überschreiten der Schwelle durch die Signalqualität zu aktivieren. Ist die Signalqualität hingegen nicht ausreichend wird die Leistungsreduktion deaktiviert um einen sicheren Empfang der Bestätigung auch unter schlechten Übertragungskanalbedingungen zu ermöglichen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildungsvariante wird zur Einstellung der Sendeleistung ein zur Empfangsleistung und/oder Signalqualität zugehöriger Wert der Sendeleistung aus einer Tabelle ausgelesen. Vorzugsweise sind mehrere Bereiche der Empfangsleistung in der Tabelle vorgesehen, wobei jedem Bereich eine Sendeleistung zugeordnet ist. Bevorzugt bilden die in der Tabelle gespeicherten Werte der Sendeleistung eine stufenförmige Funktion der Sendeleistung der Bestätigung in Abhängigkeit von der Empfangsleistung des Rahmens ab. Alternativ ist es möglich durch einen Algorithmus aus der Empfangsleistung (RSSI, PRXF) und/oder Signalqualität (LQI) einen zugehöriger Wert (STTX) der Sendeleistung (PTXACK) zu berechnen.
  • Bevorzugt wird eine durch die Tabelle bewirkte Funktion der Sendeleistung der Bestätigung in Abhängigkeit von der Empfangsleistung des Rahmens oder der Algorithmus insbesondere mittels höherer Protokollschichten programmiert. Vorzugsweise wird eine Obergrenze und/oder Untergrenze der einstellbaren Sendeleistung insbesondere mittels höherer Protokollschichten programmiert. In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung ist die Tabelle mehrdimensional ausgebildet, so dass insbesondere eine funktionale beispielsweise stufenförmige Abhängigkeit von der Signalqualität einbezogen wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Steuerschaltung eine Tabelle in einem vorzugsweise programmierbaren Speicher mit Zuordnungen von Sendeleistungen zu Empfangsleistungen des Rahmens aufweist. Vorzugsweise sind an einen Eingang der Tabelle die Empfangsleistung und/oder die Signalqualität als digitaler Wert anlegbar. Die Tabelle gibt zu dem digitalen Wert vorzugsweise an seinem Ausgang einen Steuerwert für die Sendeleistung der Bestätigung aus. Bevorzugt ist die Tabelle dabei derart eingerichtet, dass mit zunehmender Empfangsleistung des Rahmens die Sendeleistung der Bestätigung insbesondere stufenförmig abnimmt.
  • Vorzugsweise ist die Steuerschaltung zur Bestimmung einer Sendeleistung für die Bestätigung und zum Vergleich der bestimmten Sendeleistung mit einer vorgegebenen Sendeleistung mittels eines Vergleichers eingerichtet. Die vorgegebene Sendeleistung ist vorzugsweise durch eine Programmierung eines Registerwerts vorgegeben. Mittels der vorgegebenen Sendeleistung kann beispielsweise eine maximale Sendeleistung für eine Bestätigung bei Inbetriebnahme des Funknetzes festgelegt werden. Auch kann mittels der vorgegebenen Sendeleistung auf Störungen anderer Verbindungen desselben Funknetzes verursacht durch das Senden der Bestätigung reagiert werden.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Steuerschaltung eingerichtet die vorgegebene Sendeleistung für die Bestätigung einzustellen, wenn die bestimmte Sendeleistung die vorgegebene Sendeleistung übersteigt.
  • In einer besonders vorteilhaften Weiterbildungsvariante ist die Steuerschaltung eingerichtet die Einstellung der Sendeleistung anhand der Empfangsleistung und/oder der Signalqualität mittels eines Freigabesignals zu aktivieren und zu deaktivieren. Vorzugsweise weist die Steuerschaltung zur Aktivierung und Deaktivierung einen Freigabeeingang auf.
  • Die zuvor beschriebenen Weiterbildungsvarianten sind sowohl einzeln als auch in Kombination besonders vorteilhaft. Dabei können sämtliche Weiterbildungsvarianten untereinander kombiniert werden. Einige mögliche Kombinationen sind in der Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Figuren erläutert. Diese 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
  • 1a ein schematisches Ablaufdiagramm,
  • 1b eine schematische Darstellung zweier Knoten eines Funknetzes,
  • 2 ein schematisches Diagramm,
  • 3 einen schematischen Blockschaltplan eines Knotens,
  • 4a ein schematisches Diagramm, und
  • 4b ein schematisches Diagramm.
  • In 1a ist ein schematisches Ablaufdiagramm dargestellt. Dargestellt ist dabei der Ablauf für eine Konstellation gemäß 1b mit zwei Knoten A und B eines Funknetzes. Der Knoten A sendet einen Rahmen F[ACK] der eine Bestätigung ACK durch den Knoten B bedingt. Die Bestätigung ACK kann auch als Quittierung bezeichnet werden. Der Knoten A und der Knoten B sind um die Entfernung s voneinander beabstandet. Dargestellt wird im Ablauf der 1a die Situation für den Knoten A. Der Empfänger(knoten) A des für ihn bestimmten Rahmens F[ACK] bestätigt den Empfang dem Sender(knoten) B mit einer Quittierung(Bestätigung) ACK. Diese Interaktion ist eine direkte Verbindung nur zwischen diesen beiden Teilnehmern/Knoten A und B. Aus Werten der Energie des Empfangsrahmens und/oder der Signalqualität kann auf die Qualität der Kanalverbindung geschlossen werden. Bei sehr guten Übertragungsverhältnissen kann die Sendeleistung der Bestätigung ACK signifikant verringert werden. Bei weniger guten Übertragungsverhältnissen fällt die Reduktion geringer aus. Durch höhere Protokollschichten wird die eine Ober- und/oder eine Untergrenze für die Reduzierung festgelegt.
  • In der 1a ist im ersten Verfahrensschritt 1 der Knoten A bereit für den Empfang. Im folgenden zweiten Schritt 2 wird vom Knoten A ein Rahmen F[ACK] empfangen, der eine Bestätigung ACK bedingt. Im folgenden dritten Schritt 3 wird eine Empfangsleistung PRXF aus dem Empfang des Rahmens F[ACK] bestimmt. Im folgenden vierten Schritt 4 wird aus der dem Rahmen F[ACK] zugehörigen Empfangsleistung PRXF eine Sendeleistung PTXACK für das Senden der zum Rahmen F[ACK] zugehörigen Bestätigung ACK bestimmt. Beispielsweise kann zur Bestimmung der Sendeleistung PTXACK diese mittels eines Algorithmus aus der Empfangsleistung PRXF berechnet werden. Bevorzugt wird die Sendeleistung PTXACK durch Zuordnung bestimmt, indem ein Wert für die Sendeleistung PTXACK aus einer Tabelle (LUT – engl. Look Up Table) für eine Empfangsleistung PRXF ausgelesen wird. Im Schritt 5 wird die Bestätigung ACK mit der eingestellten Sendeleistung PTXACK gesendet.
  • In 2 ist ein schematisches Diagramm mit mehreren eingezeichneten Leistungen P dargestellt. Der Knoten B sendet den Rahmen F[ACK] mit der Sendeleistung PTXF. Insbesondere durch die Dämpfung im Übertragungskanal tritt eine Dämpfung des übertragenen Signals und damit der Leistungsverlust PL auf. Knoten A empfängt den Rahmen F[ACK] mit der zum Rahmen F[ACK] zugehörigen Empfangsleistung PRXF. Die Leistungsdifferenz PRes zwischen der Empfangsleistung PRXF des Rahmens F[ACK] und einer minimal notwendigen Empfangsleistung PRXmin kann auch als Leistungsreserve PRes bezeichnet werden.
  • Anhand dieser Leistungsdifferenz PRes erfolgt eine Steuerung der Sendeleistung PTXACK einer zum Rahmen F[ACK] zugehörigen Bestätigung ACK. Zu Steuerung wird die Sendeleistung von einer maximalen Sendeleistung PTXACKmax der Bestätigung ACK um eine Leistungsreduktion ΔP auf einen niedrigeren Wert PTXACK verringert.
  • Die Leistungsreduktion ΔP wird dabei von dem Knoten A aus der aktuell bestimmten Empfangsleistung PRXF des Rahmens F[ACK] bestimmt. Dabei sind die zum Rahmen F[ACK] zugehörige Sendeleistung PTXF des Knotens B und die Leistungsverluste PL im Übertragungskanal für den Knoten A unbekannt. Demzufolge stellt der Knoten A die Leistungsreduktion ΔP gleich oder vorzugsweise kleiner als die Leistungsreserve PRes ein.
  • Die Einstellung der Leistungsreduktion erfolgt vorzugsweise mittels einer Tabelle, die eine besonders stromsparende Implementierung mit geringem rechentechnischen Aufwand ermöglicht. Ein Ausführungsbeispiel einer Zuordnung von Sendeleistung PTXACK zu Empfangsleistung PRXF durch eine Tabelle ist schematisch mittels des Diagramms der 4a dargestellt. Bei maximaler Empfangsleistung PRXF des Rahmens F[ACK] wird die Sendeleistung PTXACK der Bestätigung ACK auf einen minimalen Wert eingestellt. Bei minimaler Empfangsleistung PRXF des Rahmens F[ACK] wird. die Sendeleistung PTXACK der Bestätigung ACK auf einen maximalen Wert eingestellt. Zwischen diesen beiden Zuordnungen sind durch die Tabelle stufenförmige Abstufungen vorgesehen.
  • 4b zeigt die Auswirkungen dieser Zuordnung in einem Diagramm, in dem die Empfangsleistung PRXACK der Bestätigung ACK beim Knoten B in Abhängigkeit von der Entfernung s zwischen den beiden Knoten A und B schematisch dargestellt ist. In einem Mittenbereich ist der Effekt der Abstufung zu erkennen. Durch die Steuerung der Sendeleistung PTXACK der Bestätigung ACK kann der Stromverbrauch des Knotens A reduziert werden. Ein vorteilhafter Effekt dabei ist, dass der reduzierte Stromverbrauch nicht durch eine aufwendige Berechnung der Sendeleistung PTXACK verschlechtert wird.
  • In 3 ist ein Blockschaltplan einer Schaltung 1 eines Knotens A eines Funknetzes schematisch dargestellt. Die Schaltung 1 weist eine Antenne 10 auf, die an einer Empfängerschaltung 11 und an einer Sendeschaltung 12 angeschlossen ist. Alternativ kann zum Senden und zum Empfangen jeweils separat eine Antenne vorgesehen sein. Die Sendeschaltung 12 weist dabei zumindest einen analogen Verstärker auf (nicht dargestellt), dessen Verstärkung zur Einstellung einer Sendeleistung PTXACK einstellbar ist. Die Sendeleistung PTXACK wird dabei mittels eines Steuersignals StTX gesteuert.
  • Die Empfängerschaltung 11 ist zur Ausgabe eines Wertes RSSI für die Empfangsleistung PRXACK und eines Qualitätswertes LQI für die Signalqualität eines empfangenen Rahmens F[ACK] ausgebildet und konfiguriert. Eine Auswerteschaltung 13 ist vorzugsweise eine digitale Schaltung, die den Wert RSSI für die Empfangsleistung PRXACK und den Qualitätswert LQI auswertet und anhand des Wertes RSSI für die Empfangsleistung PRXACK und/oder des Qualitätswertes LQI für die Signalqualität die Sendeschaltung 12 mittels des Steuersignals StTX steuert.
  • Mittels einer Vergleichsfunktion 14 der Auswerteschaltung 13 wird aus dem Wert RSSI für die Empfangsleistung PRXACK des empfangenen Rahmens F[ACK] der Steuerwert StTX für die passende Sendeleistung PTXACK einer zum Rahmen F[ACK] zugehörigen Bestätigung ACK berechnet. Ist die berechnete Sendeleistung PTXACK größer als ein vorgegebener, vorzugsweise programmierter Leistungswert TX_PWR wird die Sendeschaltung 12 für den vorgegebenen Leistungswert gesteuert. Ist hingegen die berechnete Sendeleistung PTXACK kleiner als der vorgegebene (programmierte) Leistungswert TX_PWR wird die Sendeschaltung 12 entsprechend der errechneten Sendeleistung PTXACK gesteuert. Die Steuerung anhand der berechneten Sendeleistung PTXACK kann mittels des Freigabesignals en ein- und ausgeschaltet werden. Im ausgeschalteten Zustand wird die Sendeleistung PTXACK für die Bestätigung ACK immer entsprechend dem vorgegebenen Leistungswert TX_PWR eingestellt.
  • In der Auswerteschaltung 13 ist eine Tabelle 15 implementiert. In der Tabelle 15 sind zu jeder Sendeleistung PTXACK ein Steuerwert StTX zur Steuerung der Sendeschaltung 12 gespeichert. Die Schaltung 1 gemäß 3 weist dabei den Vorteil auf, dass die Steuerung der Sendeleistung der Bestätigung ausschließlich durch eine spezifisch angepasste Hardware erfolgt. Die Verwendung einer Software in einer Recheneinheit, beispielsweise einem Mikrocontroller ist nicht erforderlich, so dass der Stromverbrauch weiter reduziert werden kann. Zusätzlich wird der überraschende Effekt erzielt, dass die Störung anderer Knoten im Funknetz verringert wird, da die Empfangsleistung der nicht für sie bestimmten Bestätigung geringer ist.
  • Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausgestaltungsvarianten der 1a bis 4b beschränkt. Beispielsweise ist es möglich zusätzlich die Sendeleistung PTXF des Knotens B zu regeln. Hierbei kann zur Regelung der Sendeleistung PTXF des Knotens B auf Verfahren zur Berechnung der Sendeleistung PTXF in höheren Protokollschichten zurückgegriffen werden. Bevorzugt wird die Erfindung für ein Funknetz nach einem Industrie-Standard, insbesondere dem IEEE 802.15.4 verwendet.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Schaltung
    10
    Antenne
    11
    Empfängerschaltung
    12
    Sendeschaltung
    13
    Auswerteschaltung
    14
    Vergleicher
    15
    Tabelle (LUT)
    RSSI
    Wert der Empfangsleistung
    LQI
    Empfangsqualität
    StTX
    Steuersignal
    TX_PWR
    Vorgabe der Sendeleistung
    en
    Freigabesignal
    A, B
    Knoten
    s
    Entfernung
    F[ACK]
    Rahmen
    ACK
    Bestätigung
    PTXF
    Sendeleistung (Rahmen)
    PL
    Dämpfung
    PRXF
    Empfangsleistung (Rahmen)
    PRXmin
    minimale Empfangsleistung
    PRes
    Leistungsreserve
    PTXACKmax
    maximale Sendeleistung
    PTXACK
    Sendeleistung (Bestätigung)
    PRXACK
    Empfangsleistung (Bestätigung)
    ΔP
    Leistungsreduktion

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betrieb einer Schaltung (1) eines Knotens (A) eines Funknetzes, – bei dem von der Schaltung (1) ein Rahmen (F[ACK]) empfangen wird, der eine Bestätigung (ACK) des Empfangs erfordert, – bei dem eine Empfangsleistung (RSSI, PRXF) des Rahmens (F[ACK]) von der Schaltung ermittelt wird, – bei dem eine Sendeleistung (PTXACK) für die Bestätigung (ACK) anhand der ermittelten Empfangsleistung (RSSI, PRXF) des zugehörigen Rahmens (F[ACK]) von der Schaltung (1) eingestellt wird, – bei dem eine Leistungsreduktion (ΔP) aus einer Leistungsdifferenz (PRes) zwischen der Empfangsleistung (PRXF) des zugehörigen Rahmens (F[ACK]) und einer minimal erforderlichen Empfangsleistung (PRXmin) bestimmt wird, – bei dem zur Einstellung die Sendeleistung (PTXACK) von einer maximalen Sendeleistung (PTXACKmax) um die Leistungsreduktion (ΔP) reduziert wird, und – bei dem die Bestätigung (ACK) mit der eingestellten Sendeleistung (PTXACK) gesendet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, – bei dem zusätzlich eine Signalqualität (LQI) des Rahmens (F[ACK]) von der Schaltung ermittelt wird, – bei dem die Sendeleistung (PTXACK) für die Bestätigung (ACK) zusätzlich anhand der ermittelten Signalqualität (LQI) des zugehörigen Rahmens (F[ACK]) von der Schaltung (1) eingestellt wird, und/oder – bei dem die Leistungsreduktion (ΔP) zusätzlich anhand der ermittelten Signalqualität (LQI) des zugehörigen Rahmens (F[ACK]) bestimmt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – bei dem zur Einstellung die Sendeleistung (PTXACK) ein zur Empfangsleistung (RSSI, PRXF) und/oder Signalqualität (LQI) zugehöriger Wert (STTX) der Sendeleistung (PTXACK) aus einer Tabelle (15) auslesen wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – bei dem ein zur Sendeleistung (PTXACK) zugehöriger Wert (STTX) durch einen Algorithmus aus der Empfangsleistung (RSSI, PRXF) und/oder Signalqualität (LQI) berechnet wird.
  5. Schaltung (1) eines Knotens (A) eines Funknetzes, – mit einer Empfangsschaltung (11) zum Empfang eines Rahmens (F[ACK]), der eine Bestätigung (ACK) des Empfangs erfordert, – mit einer Sendeschaltung (12) zum Senden der Bestätigung (ACK), und – mit einer Steuerschaltung (13) zur Einstellung einer Sendeleistung (PTXACK) der Bestätigung (ACK), – bei der die Empfangsschaltung (11) zur Ausgabe einer Empfangsleistung (RSSI, PRXF) des Rahmens (F[ACK]) ausgebildet ist, – bei der die Steuerschaltung (13) zur Einstellung der Sendeleistung (PTXACK) der Bestätigung (ACK) anhand der Empfangsleistung (RSSI, PRXF) des zugehörigen Rahmens (F[ACK]) eingerichtet ist, – bei der die Steuerschaltung (13) zur Bestimmung einer Leistungsreduktion (ΔP) aus einer Leistungsdifferenz (PRes) zwischen der Empfangsleistung (PRXF) des zugehörigen Rahmens (F[ACK]) und einer minimal erforderlichen Empfangsleistung (PRxmin) eingerichtet ist, und – bei der die Steuerschaltung (13) für die Einstellung der Sendeleistung (PTXACK) der Bestätigung (ACK) eingerichtet ist die Sendeleistung (PTXACK) von einer maximalen Sendeleistung (PTXACKmax) um die Leistungsreduktion (ΔP) zu reduzieren.
  6. Schaltung (1) nach Anspruch 5, – bei der die Steuerschaltung (13) eine Tabelle (15) mit Zuordnungen von Sendeleistungen (PTXACK) für die Bestätigung (ACK) zu Empfangsleistungen (RSSI, PRXF) des Rahmens (F[ACK]) aufweist.
  7. Schaltung (1) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, – bei der die Steuerschaltung (13) zur Bestimmung einer Sendeleistung (PTXACK) für die Bestätigung (ACK) und zum Vergleich der bestimmten Sendeleistung (PTXACK) mit einer vorgegebenen Sendeleistung (TX_PWR) mittels eines Vergleichers (14) eingerichtet ist.
  8. Schaltung (1) nach Anspruch 7, – bei der die Steuerschaltung (13) eingerichtet ist die vorgegebene Sendeleistung (TX_PWR) für die Bestätigung (ACK) einzustellen, wenn die bestimmte Sendeleistung (PTXACK) die vorgegebene Sendeleistung (TX_PWR) übersteigt.
  9. Schaltung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, – bei der die Empfangsschaltung (11) zur Ausgabe einer Signalqualität (LQI) des Rahmens (F[ACK]) ausgebildet ist, und – bei der die Steuerschaltung (13) eingerichtet ist die Sendeleistung (PTXACK) für die Bestätigung (ACK) zusätzlich anhand der ermittelten Signalqualität (LQI) des zugehörigen Rahmens (F[ACK]) einzustellen, und/oder die Leistungsreduktion (ΔP) zusätzlich anhand der ermittelten Signalqualität (LQI) des zugehörigen Rahmens (F[ACK]) zu bestimmen.
  10. Verwendung einer bestimmten Empfangsleistung (RSSI, PRXF) eines von einer Schaltung (1) eines Knotens (A) eines Funknetzes empfangenen Rahmens (F[ACK]) zur Einstellung einer Sendeleistung (PTXACK) einer auf den Empfang des Rahmens (F[ACK]) zu sendenden Bestätigung (ACK) – bei der eine Leistungsreduktion (ΔP) aus einer Leistungsdifferenz (PRes) zwischen der bestimmten Empfangsleistung (P) des zugehörigen Rahmens (F[ACK]) und einer minimal erforderlichen Empfangsleistung (PRXmin) bestimmt wird, und – bei der die Sendeleistung (PTXACK) von einer maximalen Sendeleistung (PTXACKmax) um die Leistungsreduktion (ΔP) reduziert wird.
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