DE102010050118B4 - Sende-Empfangs-Vorrichtung und Verfahren zur Übertragung von Daten zwischen Knoten eines Funknetzes - Google Patents

Sende-Empfangs-Vorrichtung und Verfahren zur Übertragung von Daten zwischen Knoten eines Funknetzes Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Übertragung von Daten zwischen einem ersten Knoten und einem zweiten Knoten eines Funknetzes, – bei dem vom ersten Knoten ein Datenrahmen mit einem ersten Teil (Rconst) und mit einem zweiten Teil (Rvar) gesendet wird, wobei der erste Teil eine vorbestimmte erster Datenrate und der zweite Teil (Rvar) eine einstellbare zweite Datenrate aufweist, – bei dem vom ersten Knoten die zweite Datenrate eingestellt wird, – bei dem vom ersten Knoten im ersten Teil (Rconst) des Datenahmens eine Kennung (SFDvar) gesendet wrid, wobei die Kennung (SFDvar) der eingestellten zweiten Datenrate im zweiten Teil (Rvar) des Datenrahmens zugehörig ist, – bei dem vom ersten Knoten im zweiten Teil (Rvar) des Datenrahmens Daten (PSDUvar) mit der eingestellten zweiten Datenrate gesendet werden, – bei dem vom zweiten Knoten die Kennung (SFDvar) im empfangenen ersten Teil (Rconst) bestimmt wird, – bei dem vom zweiten Knoten die Daten (PSDUvar) im empfangenen zweiten Teil (Rvar) des Datenrahmens anhand der bestimmten Kennung (SFDvar) ermittelt werden, – bei dem der empfangene Datenrahmen vom zweiten Knoten eine Bestätigung des Empfangs erfordert, und – bei dem vom zweiten Knoten die Bestätigung in einem Bestätigungsrahmen mit der zweiten Datenrate anhand der bestimmten Kennung (SFDvar) gesendet wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sende-Empfangs-Vorrichtung und ein Verfahren zur Übertragung von Daten zwischen Knoten eines Funknetzes.
  • Aus dem Industriestandard IEEE 802.15.4 „Wireless Medium Access Control (MAC) and PHYsical Layer (PHY) Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks (WPANs)” ist eine Spezifikation für ein Funknetz bekannt. Das Funknetz hat üblicherweise mehrere Knoten mit jeweils einer Sende-Empfangs-Vorrichtung zur Kommunikation der Knoten untereinander. Jede Sende-Empfangs-Vorrichtung weist einen Sender und einen Empfänger auf. Zur drahtlosen Übertragung von Informationen über beispielsweise relativ kurze Distanzen (ca. 10 m) können sog. „Wireless Personal Area Networks” (WPANs) verwendet werden. Im Gegensatz zu „Wireless Local Area Networks” (WLANs) benötigen WPANs zur Datenübertragung wenig oder sogar keine Infrastruktur, so dass kleine, einfache, energieeffiziente und kostengünstige Geräte für einen breiten Anwendungsbereich implementiert werden können.
  • Der Industrie-Standard IEEE 802.15.4 spezifiziert niederratige WPANs, die mit Rohdatenraten von 250 kbit/s und ortsfesten oder mobilen Geräten für Anwendungen in der industriellen Überwachung und Steuerung, in Sensornetzwerken, in der Automatisierung, sowie im Bereich der Computerperipherie und für interaktive Spiele geeignet sind. Neben einer sehr einfachen und kostengünstigen Implementierbarkeit der Geräte ist für derartige Anwendungen ein extrem geringer Energiebedarf der Geräte von entscheidender Bedeutung. So werden mit diesem Industrie-Standard Batterielaufzeiten von mehreren Monaten bis mehrere Jahre angestrebt.
  • Auf der Ebene der physikalischen Schicht – auch Bitübertragungsschicht genannt – spezifiziert der Industrie-Standard IEEE 802.15.4 im nahezu weltweit verfügbaren ISM-Band (industrial, scientific, medical) um 2,4 GHz für Rohdatenraten von fB = 250 kbit/s eine Bandspreizung (Spreading) mit einer Chiprate von fC = 2 Mchip/s sowie eine Offset-QPSK-Modulation (Quarternary Phase Shift Keying) mit einer Symbolrate von fS = 62,5 ksymbol/s (IEEE 802.15.4-2006. S. 47 ff.). Das Prinzip der Bandspreizung ist beispielsweise auch aus der Druckschrift H. Holma und A. Toskala; WCDMA for UMTS, Chichester 2001, S. 70–91 bekannt.
  • In einem 802.15.4-Sender für das ISM-Band wird der zu übertragende Datenstrom zunächst in eine Folge von PN-Sequenzen (Pseudo Noise) umgesetzt. Hierzu wird der zu sendende Datenstrom zunächst in sogenannte Symbole umgesetzt, wobei jedem Symbol genau ein Wert mit einer festen Bit-Breite – beispielsweise vier Bit – zugeordnet ist. In jeder Symbolperiode (TS = 1/fS = 16 μs) werden daher vier Bits des Datenstroms verwendet, um eine PN-Sequenz aus einem Sequenzvorrat von insgesamt 16 PN-Sequenzen auszuwählen. Jedem Symbol aus vier Bits wird auf diese Weise eine symbolwertspezifische PN-Sequenz aus 32 zweiwertigen Chips (Chipperiode TC = TS/32 = 500 ns = 1/fC) zugeordnet, die anstelle der vier Bits übertragen wird. Der im Standard spezifizierte Sequenzvorrat aus 16 „quasi-orthogonalen” PN-Sequenzen umfasst hierbei eine erste Gruppe von acht ersten PN-Sequenzen, die sich nur durch eine zyklische Verschiebung ihrer Chipwerte voneinander unterscheiden, und eine zweite Gruppe von acht zweiten PN-Sequenzen, die sich ebenfalls nur durch eine zyklische Verschiebung ihrer Chipwerte voneinander und von jeweils einer der ersten PN-Sequenzen nur durch eine Inversion jedes zweiten Chipwertes unterscheiden (siehe IEEE 802.15.4-2006). Die zeitliche Länge eines Symbols entspricht dabei der Dauer der Übertragung aller Chips der zugeordneten PN-Sequenz, wobei der erste und letzte Chip einer PN-Sequenz jeweils zur vorderen bzw. hinteren Grenze des Symbols benachbart ist.
  • Die den aufeinanderfolgenden Symbolen zugewiesenen PN-Sequenzen werden aneinandergehängt und anschließend Offset-QPSK-moduliert (Quarternary Phase Shift Keying), indem – mit Halbsinus-Impulsformung – die Chips mit geradem Index (0, 2, 4, ...) auf den Inphase-(I)-Träger und diejenigen Chips mit ungeradem Index (1, 3, 5, ...) auf den Quadraturphasen-(Q)-Träger moduliert werden. Zur Bildung eines Offsets werden die Quadraturphasen-Chips um eine Chipperiode TC gegenüber den Inphase-Chips verzögert (siehe IEEE 802.15.4-2006). Die modulierten PN-Sequenzen werden vom Sender anschließend spektral in einen der Übertragungskanäle verschoben und schließlich für die Übertragung verstärkt.
  • Das gesendete Funksignal wird von einem Empfänger eines empfangenden Knotens mittels einer Antenne empfangen. Der Empfänger wandelt das aus dem empfangenen Funksignal gebildete Empfangssignal möglichst fehlerfrei gemäß den Vorgaben des Industriestandards IEEE 802.15.4 in die Daten um, indem das Empfangssignal vom Empfänger unter anderem gefiltert, in das Basisband transformiert, demoduliert und die Daten detektiert werden. Erfolgt eine Bandspreizung sendeseitig mit Hilfe der sendeseitigen Sequenzen, so wird die Bandspreizung empfängerseitig durch eine entsprechende Entspreizung mit Hilfe von empfängerseitigen Sequenzen rückgängig gemacht. Jede empfängerseitige Sequenz ist einer senderseitigen Sequenz zugeordnet und aus dieser ableitbar oder sogar mit dieser identisch. Nehmen die Chips der sendeseitigen Sequenzen z. B. die zwei logischen Werte null und eins oder – hierzu äquivalent – die zwei antipodalen Werte ±1 an, so kommen üblicherweise auch im Empfänger Sequenzen zum Einsatz, deren Chips genau zwei unterschiedliche Werte annehmen, z. B. null und eins oder ±1.
  • Aus der DE 10 2005 026 093 B4 ist beispielsweise eine Sende-Empfangs-Vorrichtung für ein Datenübertragungssystem nach dem Industrie-Standard IEEE 802.15.4 bekannt. Die Sende-Empfangs-Vorrichtung weist eine Antenne und eine mit der Antenne verbundene Sendeeinheit zum Senden von Daten auf. Die Sendeeinheit ist ausgebildet, jedem Datensymbol eine PN-Sequenz aus einem Sequenzvorrat zuzuweisen, der eine erste Gruppe von ersten PN-Sequenzen und eine zweite Gruppe von zweiten PN-Sequenzen aufweist. Die ersten und die zweiten PN-Sequenzen unterscheiden sich innerhalb ihrer jeweiligen Größe nur durch eine zyklische Verschiebung ihrer Chipwerte voneinander. Die zweite Gruppe weist zu jeder ersten PN-Sequenz eine entsprechende zweite PN-Sequenz auf, die von der ersten PN-Sequenz nur durch eine Inversion jedes zweiten Chipwertes unterscheidet. Die Sende-Empfangs-Vorrichtung weist eine mit der Antenne verbundene Empfangseinheit mit einem differentiellen Demodulator und eine Detektionseinheit zur Detektion von in einem differentiell demodulierten Signal enthaltenen Symbolen auf. Die Detektionseinheit weist eine Sequenzbereitstellungseinheit zum Bereitstellen einer dritten Gruppe von (den ersten und zweiten Sequenzen) abgeleiteten Sequenzen auf. Die Detektionseinheit weist eine mit der Sequenzbereitstellungseinheit verbundene Korrelationseinheit auf, die zum Berechnen von Korrelationsergebnissen durch Korrelieren des differentiell demodulierten Signals mit jeder der abgeleiteten Sequenzen der dritten Gruppe ausgebildet ist. Die Detektionseinheit weist eine mit der Korrelationseinheit verbundene Auswerteeinheit auf, die zum Ableiten der Werte der Symbole durch Auswerten der Korrelationsergebnisse ausgebildet ist.
  • Im Industriestandard IEEE 802.15.4-2006, Seite 22 ist ein Datenrahmen (engl. data frame) für die standard-konforme Übertragung offenbart. Dieser wird auch als Datenframe bezeichnet. Eine vereinfachte Darstellung ist in 1 gezeigt. Der Datenrahmen lässt sich in drei Teile unterteilen, in einen Synchronisationskopf SHR (engl. – Synchronization HeadeR), einen Kopf der Bitübertragungsschicht PHR (engl. PHYsical HeadeR) und ein Datenfeld PSDU (engl. – PHYsical Service Data Unit). Der Synchronisationskopf SHR weist eine Präambel P (engl. – Preamble) und ein Rahmensynchronisationswort SFD (engl. – Start-of-Frame Delimiter) auf. Der Kopf der Bitübertragungsschicht PHR weist eine Rahmenlängeninformation FL (engl. Frame Length) und ein reserviertes Bit RS auf.
  • Der Synchronisationskopf SHR ermöglicht dem Empfänger, sich für die Detektion der folgenden Daten zu synchronisieren. Vom Empfänger wird die Präambel verwendet, um auf das eingehende Empfangssignal mittels einer empfangsseitig bekannten Sequenz – z. B. einer PN-Sequenz – zumindest eine Chip-Synchronisation und eine Symbol-Synchronisation durchzuführen. Dabei wird auf der Basis der Präambel im Empfänger eine Zeitbasis mit Abtastzeitpunkten der Chips und mit den Symbolgrenzen ermittelt. Die erfolgten Synchronisationen bilden im synchronisierten Zustand des Empfängers die Zeitbasis, wobei der Empfänger mittels der Zeitbasis nachfolgende Daten empfangen kann. Dem Rahmensynchronisationswort SFD folgt im Empfangssignal das Datenfeld PSDU, dessen Daten mittels der Zeitbasis demoduliert und detektiert werden können.
  • In 2 ist ein aus der Druckschrift DE 10 2005 026 093 B4 abgeleitete Schaltung einer Sende-Empfangs-Vorrichtung eines Knotens eines Funknetzes dargestellt. Die Schaltung weist eine mit einer Antenne 80 verbundene Empfangseinheit 10 auf. Die Empfangseinheit 10 weist u. a. einen analogen Verstärker, einen Mischer, einen Filter, einen Analog-Digital-Umsetzer und einen differentiellen Demodulator auf. Mit dem Ausgang der Empfangseinheit 10 ist eine Detektionseinheit 20 verbunden. Die Detektionseinheit weist eine Korrelationseinheit und eine Auswerteeinheit, sowie eine mit der Korrelationseinheit verbundene Sequenzbereitstellungseinheit auf. Ein differentiell demoduliertes Signal gelangt von der Empfangseinheit 10 an einen Eingang der Detektionseinheit 20. Im differentiell demodulierten Signal enthaltenen Symbole werden durch die Detektionseinheit 20 detektiert. Hierzu wird das im Chiptakt vorliegende Signal zunächst in der Korrelationseinheit mit empfängerseitigen Sequenzen korreliert, die durch die Sequenzbereitstellungseinheit der Detektionseinheit 20 bereitgestellt werden. Dies führt auf Korrelationsergebnisse, die ein Maß für die Überstimmung des Signals mit der jeweiligen empfängerseitigen Sequenz darstellen. In der Auswerteeinheit der Detektionseinheit 20 werden die Korrelationsergebnisses ausgewertet und die Daten zur Schnittstelle 40 ausgegeben. Mittels des Registers 51 ist die Detektionseinheit 20 über die Schnittstelle 40 einstellbar.
  • Die Schaltung der 2 weist weiterhin einen Rahmensynchronisationswortdetektor 30 auf, der zum Vergleich des empfängerseitigen Wertes des Rahmensynchronisationsworts SFD mit dem Wert des Rahmensynchronisationsworts SFD im empfangenen Datenstrom ausgebildet ist. Beispielsweise ist der empfängerseitige Wert des Rahmensynchronisationsworts SFD als standard-konforme Folge 1 1 1 0 0 1 0 1 [A7 hex.] – wie diese im Industrie-Standard IEEE 802.15.4-2006, Seite 44 angegeben ist – fest implementiert. Alternativ kann der empfängerseitige Wert in einem Register 31 über die Schnittstelle 40 programmierbar sein. Stimmt der empfängerseitige Wert des Rahmensynchronisationsworts SFD mit dem Wert des Rahmensynchronisationsworts SFD im Datenstrom überein, steuert der Rahmensynchronisationswort-Detektor 30 die Detektionseinheit 20 zur Detektion der dem Rahmensynchronisationswort SFD nachfolgenden Daten PSDU an.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Übertragung von Daten zwischen Knoten eines Funknetzes möglichst zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird durch ein 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 gemäß Anspruch 1 zur Übertragung von Daten zwischen einem ersten Knoten und einem zweiten Knoten eines Funknetzes vorgesehen.
  • In dem Verfahren wird vom ersten Knoten ein Datenrahmen mit einem ersten Teil und mit einem zweiten Teil gesendet. Der Datenrahmen ist eine zu übertragende Einheit, die auch als Datenframe bezeichnet wird. Der erste Teil weist vorzugsweise eine Präambel auf, die dem empfangenden zweiten Knoten eine Synchronisation ermöglicht. Der zweite Teil des Datenrahmens weist vorteilhafterweise zu übertragende Nutzdaten auf. Vorteilhafterweise weist der zweite Teil des Datenrahmens zudem eine Adresse auf, wobei die Adresse den Zielknoten angibt für den die Daten des Datenrahmens bestimmt sind. Vorzugsweise folgt der zweite Teil des Datenrahmens dem ersten Teil, so dass eine Zwischenspeicherung des zweiten Teils nicht erforderlich ist.
  • Der erste Teil des Datenrahmens weist eine vorbestimmte erste Datenrate auf. Die erste Datenrate ist im Funknetz beispielsweise durch eine Hardwareimplementierung fest vorgegeben. Alternativ ist es möglich, dass die vorbestimmte erste Datenrate durch eine Programmierung insbesondere eines Registerwerts vorbestimmt ist. Eine zweite Datenrate des zweiten Teils des Datenrahmens ist hingegen einstellbar. Bevorzugt wird die zweite Datenrate unabhängig von der ersten Datenrate eingestellt. Bevorzugt ist die zweite Datenrate auf einen Wert einstellbar, der ungleich der ersten Datenrate ist. Soll hingegen eine standard-konforme Übertragung erfolgen, können die zweite Datenrate und die ersten Datenrate vorteilhafterweise auf einen gleichen Wert eingestellt werden. Die zweite Datenrate wird vom ersten Knoten eingestellt. Vorzugsweise erfolgt die Einstellung der zweiten Datenrate durch den ersten Knoten dabei unabhängig von dem zweiten Knoten. Daher ist nicht für jede einzelne Übertragung eine Vereinbarung zwischen dem ersten Knoten und dem zweiten Knoten über die zu verwendende zweite Datenrate erforderlich. Vorzugsweise werden die durch die Knoten des Funknetzes verwendbaren Werte der zweiten Datenraten bei einer Einrichtung des Funknetzes in allen Knoten eingestellt oder sind alternativ in den Sende-Empfangs-Vorrichtungen fest implementiert.
  • Vom ersten Knoten wird im ersten Teil des Datenrahmens eine Kennung gesendet. Die Kennung ist zur eingestellten zweiten Datenrate im zweiten Teil des Datenrahmens zugehörig. Zur Zuordnung ist im ersten Knoten und im zweiten Knoten beispielsweise eine Wertzuordnung vorgesehen, die einem bestimmten Wert der Kennung eine bestimmte Datenrate eindeutig zuordnet.
  • In dem Verfahren werden vom ersten Knoten im zweiten Teil des Datenrahmens Daten mit der eingestellten zweiten Datenrate gesendet. Vom zweiten Knoten wird die Kennung im empfangenen ersten Teil bestimmt. Vorzugsweise wird vom zweiten Knoten die Bestimmung der Kennung noch vor dem Empfang des zweiten Teils des Datenrahmens durchgeführt. Vom zweiten Knoten werden die Daten im empfangenen zweiten Teil des Datenrahmens anhand der bestimmten Kennung ermittelt. Vorzugsweise wird anhand der ermittelten Kennung eine Anpassung einer Detektion an die zweite Datenrate gesteuert.
  • Durch eine Ausgestaltung der Erfindung, wie diese beispielsweise in den 3, 4 oder 5 dargestellt ist, werden die Vorteile erzielt, dass die Änderung der Datenrate durch einen Knoten allein initiiert werden kann, so dass während des Betriebs des Funknetzes keine aufwendige Abstimmung der zweiten Datenrate zwischen den Knoten erfolgen muss. Es ist vielmehr möglich, die Datenrate „on the fly” zu ändern ohne die Kommunikation im Funknetz zu unterbrechen oder neu konfigurieren zu müssen. Durch den fest vorgegebenen Vorrat von zweiten Übertragungsraten, zwischen denen lediglich umgeschaltet werden kann, ist die Hardware-Implementierung in die integrierten Sende-Empfangs-Vorrichtungen besonders einfach möglich.
  • Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zu Grunde, eine Schaltung einer Sende-Empfangs-Vorrichtung eines Knotens eines Funknetzes möglichst zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird durch Sende-Empfangs-Vorrichtung zum Empfang von Datenrahmen mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 2 und durch eine Sende-Empfangs-Vorrichtung zum Senden von Datenrahmen mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 3 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen und in der Beschreibung enthalten.
  • Demzufolge ist eine Sende-Empfangs-Vorrichtung eines Knotens eines Funknetzes zum Empfang von Datenrahmen gemäß Anspruch 2 vorgesehen.
  • Die Sende-Empfangs-Vorrichtung weist eine Bestimmungseinheit zur Bestimmung einer Kennung in einem ersten Teil eines empfangenen Datenrahmens auf. Dabei weist der erste Teil des Datenrahmens eine vorbestimmte erste Datenrate auf. Die erste Datenrate ist in der Sende-Empfangs-Vorrichtung beispielsweise durch eine Hardwareimplementierung fest vorgegeben. Alternativ ist es möglich, dass die vorbestimmte erste Datenrate durch eine Programmierung eines Registerwerts in einem Konfigurationsregister der Sende-Empfangs-Vorrichtung vorbestimmt ist.
  • Die Sende-Empfangs-Vorrichtung weist eine Detektionseinheit zur Ermittlung von Datei in einem zweiten Teil des empfangenen Datenrahmens auf. Dabei weist der zweite Teil des Datenrahmens eine zweite Datenrate auf. Die zweite Datenrate wird vom sendenden Knoten festgelegt und muss von der Sende-Empfangs-Vorrichtung des empfangenden Knotens ermittelt werden, um die Daten zu detektieren.
  • Die Kennung ist der zweiten Datenrate zugehörig. Dabei ist die Zuordnung eines Kennungswerts der Kennung zur zweiten Datenrate sowohl einem sendenden Knoten als auch einem empfangenden Knoten bekannt.
  • Die Sende-Empfangs-Vorrichtung weist eine Steuereinheit auf, die mit der Bestimmungseinheit und mit der Detektionseinheit verbunden ist. Die Steuereinheit ist eingerichtet, anhand der bestimmten Kennung eine an die zweite Datenrate angepasste Detektion durch Detektionseinheit zu steuern. Vorzugsweise weist die Steuereinheit einen digitalen Vergleicher auf, der die empfangene Kennung mit vorbestimmten – insbesondere gespeicherten oder hardwareimplementierten – Kennungswerten vergleicht und in Abhängigkeit von dem Vergleich die Detektion anpasst.
  • In dem anderen Aspekt der Erfindung ist eine Sende-Empfangs-Vorrichtung eines Knotens eines Funknetzes zum Senden von Datenrahmen gemäß Anspruch 3 vorgesehen.
  • Die Sende-Empfangs-Vorrichtung weist eine Rahmenerzeugungseinheit zur Erzeugung eines zu sendenden Datenrahmens mit einem ersten Teil und einem zweiten Teil auf. Vorzugsweise ist die Rahmenerzeugungseinheit eingerichtet zu sendende Daten in den zweiten Teil des Datenrahmens einzufügen.
  • Die Sende-Empfangs-Vorrichtung weist eine Steuereinheit auf, die mit der Rahmenerzeugungseinheit zur Steuerung der Rahmenerzeugungseinheit verbunden ist. Die Steuereinheit ist eingerichtet, durch Steuerung der Rahmenerzeugungseinheit eine zweite Datenrate im zweiten Teil des Datenrahmens einzustellen. Die Rahmenerzeugungseinheit ist eingerichtet, den ersten Teil des Datenrahmens mit einer vorbestimmten ersten Datenrate und den zweiten Teil des Datenrahmens mit der eingestellten zweiten Datenrate zu erzeugen. Die Rahmenerzeugungseinheit ist weiterhin eingerichtet, im ersten Teil des Datenrahmens eine zur zweiten Datenrate zugehörige Kennung einzufügen.
  • Die im Folgenden beschriebenen Weiterbildungen beziehen sich sowohl auf die Sende-Empfangs-Vorrichtung gemäß Anspruch 2, als auch auf die Sende-Empfangs-Vorrichtung gemäß Anspruch 3 als auch auf das Verfahren gemäß Anspruch 1. Verfahrensmerkmale sind dabei aus Funktionen der Vorrichtungen ableitbar. Entsprechend können Funktionen der Vorrichtung aus Verfahrensmerkmalen abgeleitet werde.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung werden beide zuvor erläuterten Sende-Empfangs-Vorrichtungen miteinander kombiniert, wobei dieselbe Sende-Empfangs-Vorrichtung sowohl zum Empfangen als auch zum Senden des Datenrahmens mit dem ersten Teil und dem zweiten Teil eingerichtet ist. Vorzugsweise weist die Sende-Empfangs-Vorrichtung lediglich genau eine Steuereinheit zur Steuerung der Detektionseinheit als auch zur Steuerung der Rahmenerzeugungseinheit auf. Bevorzugt weist die Sende-Empfangs-Vorrichtung dieser Weiterbildung einen Anschluss zur Verbindung mit einer Antenne auf, so dass die Antenne beispielweise auf einer Platine ausgebildet und an den Anschluss angeschlossen ist. Vorzugsweise weist die Sende-Empfangs-Vorrichtung eine digitale Schnittstelle zur Verbindung mit einer Recheneinheit – wie beispielweise einen Mikrocontroller – auf.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Sende-Empfangs-Vorrichtung ein mit der Steuereinheit verbundenes Konfigurationsregister zur Speicherung eines Konfigurationswerts aufweist. Der Konfigurationswert ist zur zweiten Datenrate zugehörig. Dabei ist die zweite Datenrate im Funknetz durch Programmierung des Konfigurationswerts im Konfigurationsregister vorgebbar. Zur Programmierung ist das Konfigurationsregister vorzugsweise mit der Schnittstelle verbunden. Die Detektionseinheit und/oder die Rahmenerzeugungseinheit sind mittels des Konfigurationswerts im Konfigurationsregister steuerbar.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Sende-Empfangs-Vorrichtung eine Anzahl von mit der Steuereinheit verbundenen Registern zur Speicherung jeweils eines Steuerwerts und eines zum Steuerwert zugehörigen Kennungswertes aufweist. Dabei ist jeder Steuerwert einer einstellbaren zweiten Datenrate zugehörig. Die Detektionseinheit und/oder die Rahmenerzeugungseinheit ist mittels des Steuerwerts steuerbar. Vorzugsweise ist durch den Steuerwert ein Spreizfaktor einer Bandspreizung durch die Rahmenerzeugungseinheit bzw. Entspreizung durch die Detektionseinheit steuerbar.
  • Bevorzugt ist die Steuereinheit zum Vergleich der aus dem empfangenen Datenstrom bestimmten Kennung mit dem Kennungswert eingerichtet. Für die Steuerung ist die Steuereinheit vorzugsweise eingerichtet, den zum Kennungswert zugehörigen Steuerwert auszugeben, wenn der Kennungswert und die bestimmte Kennung übereinstimmen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildungsvariante ist jedes Register und/oder das Konfigurationsregister insbesondere über die Schnittstelle programmierbar. Hierdurch können die zweiten Datenraten für die Anforderungen im Funknetz angepasst werden.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Sende-Empfangs-Vorrichtung einen Rahmensynchronisationswortdekoder zur Ermittlung der Kennung aus einem empfangenen Datenstrom auf. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass die Kennung unabhängig von der Detektionseinheit ermittelbar ist, so dass die Detektionseinheit deaktiviert wird solange keine gültige Kennung ermittelt worden ist. Hierdurch kann die Zuverlässigkeit der Detektion der Daten erhöht werden.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Steuereinheit zum Abbruch des Empfangs des Datenrahmens eingerichtet ist, wenn die bestimmte Kennung im ersten Teil des empfangenen Datenrahmens nicht mit einem der Werte in einem der Register übereinstimmt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Datenrahmen für den ersten Teil und für den zweiten Teil genau eine Präambel auf. Hierdurch wird der Effekt erzielt, dass lediglich genau eine Synchronisation für den Datenrahmen benötigt wird, so dass der Stromverbrauch des empfangenden Knotens vorteilhaft minimiert werden kann.
  • In einer anderen Ausgestaltung weisen der erste Teil des Datenrahmens und der zweite Teil des Datenrahmens die gleiche Modulation auf. Hierdurch wird der Effekt erzielt, dass für den ersten Teil und für den zweiten Teil keine separate Synchronisation und/oder Einstellung der Modulation/Demodulation erforderlich ist.
  • In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass der erste Teil und der zweite Teil des Datenrahmens mit der gleichen Übertragungsfrequenz übertragen werden. Dies bewirkt den Effekt, dass der zweite Teil des Datenrahmens dem ersten Teil des Datenrahmens unmittelbar nachfolgend übertragen werden kann und somit Umschaltzeiten vermieden werden.
  • 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
  • 1 ein Datenrahmen gemäß Industrie-Standard IEEE 802.15.4,
  • 2 ein Empfänger für den Industrie-Standard IEEE 802.15.4,
  • 3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Datenrahmens,
  • 4 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Sende-Empfangs-Vorrichtung, und
  • 5 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Sende-Empfangs-Vorrichtung.
  • In 3 ist ein Datenrahmen zur Funkübertragung schematisch dargestellt. Ein Datenrahmen ist beispielsweise im OSI-Modell als Datenframe bezeichnet. Der Datenrahmen der 3 weist einen ersten Teil Rconst und einen zweiten Teil Rvar auf. Zudem können weitere Teile vorgesehen sein (nicht dargestellt). Ein und derselbe Datenrahmen weist im ersten Teil Rconst eine vorbestimmte erste Datenrate und im zweiten Teil Rvar eine einstellbare zweite Datenrate auf. Demzufolge werden Daten PSDUvar im zweiten Teil Rvar des Datenrahmens mit der eingestellten Datenrate gesendet. In Abhängigkeit von der Einstellung ist die zweite Datenrate gleich der ersten Datenrate oder von der ersten Datenrate verschieden. Dabei kann zumindest eine zweite Datenrate eingestellt werden, die von der ersten Datenrate verschieden ist.
  • Im Ausführungsbeispiel der 3 schließt sich der zweite Teil Rvar des Datenrahmens unmittelbar an den ersten Teil Rconst im Datenrahmen an. Der erste Teil Rconst des Datenrahmens weist eine Präambel P, einen Kopf PHR der Bitübertragungsschicht und eine Kennung SFDvar auf. Alternativ kann der Kopf PHR auch ein Bestandteil des zweiten Teils Rvar des Datenrahmens sein. Die Präambel P dient dabei dem empfangenden Knoten zur Synchronisation – insbesondere zur Chipsynchronisation – sowohl des ersten Teils Rconst als auch des zweiten Teils Rvar des Datenrahmens. Der Datenrahmen weist also für den ersten Teil Rconst und für den zweiten Teil Rvar genau eine Präambel P auf. Da für den ersten Teil Rconst und den zweiten Teil Rvar des Datenrahmens lediglich eine Synchronisation benötigt wird, kann der Stromverbrauch des empfangenden Knotens vorteilhaft minimiert werden. Der erste Teil Rconst des Datenrahmens und der zweite Teil Rvar des Datenrahmens weisen die gleiche Modulation auf. Durch die gleiche Modulation im ersten Teil und im zweiten Teil des Datenrahmens wird der Vorteil erzielt, dass für den ersten Teil Rconst und für den zweiten Teil Rvar keine separate Synchronisation und/oder Einstellung der Modulation/Demodulation erforderlich ist. Der erste Teil Rconst und der zweite Teil Rvar des Datenrahmens werden mit der gleichen Übertragungsfrequenz übertragen. Die gleiche Übertragungsfrequenz ermöglicht es, dass der zweite Teil Rvar des Datenrahmens dem ersten Teil Rconst des Datenrahmens unmittelbar nachfolgend übertragen werden kann, da eine Umschaltzeit zwischen zwei Frequenzen nicht auftritt. Die den Stromverbrauch beeinflussende Gesamtlänge des Datenrahmens wird durch die Verwendung der gleichen Übertragungsfrequenz für den ersten Teil Rconst und den zweiten Teil Rvar minimiert. Zur Einstellung der zweiten Datenrate im zweiten Teil Rvar des Datenrahmens wird vorteilhafterweise der Spreizfaktor geändert.
  • Die Kennung SFDvar ist der eingestellten zweiten Datenrate im zweiten Teil Rvar des Datenrahmens zugehörig. Daher gibt die Kennung SFDvar bereits im ersten Teil des Datenrahmens an, mit welcher Datenrate die Übertragung der nachfolgenden Daten PSDUSFvar im zweiten Teil Rvar des Datenrahmens erfolgt. Im Ausführungsbeispiel der 3 ist die Kennung SFDvar zugleich ein Rahmensynchronisationswort SFDvar und dient ebenfalls der Synchronisation des empfangenden Knotens mit dem empfangenen Datenstrom.
  • Der Datenrahmen gemäß 3 wird in einem Verfahren zur Übertragung von Daten zwischen einem ersten Knoten und einem zweiten Knoten eines Funknetzes verwendet. In dem Verfahren wird vom ersten Knoten der Datenrahmen mit dem ersten Teil Rconst und mit dem zweiten Teil Rvar gesendet. Der erste Teil Rconst weist die vorbestimmte – insbesondere fest vorgegebene oder programmierbare – erste Datenrate und der zweite Teil Rvar weist die einstellbare zweite Datenrate auf. Dabei bedeutet vorbestimmt, dass die erste Datenrate dem sendenden Knoten und dem empfangenden Knoten – beispielsweise durch eine entsprechende Einrichtung des Funknetzes – bekannt ist.
  • Im ersten Teil Rconst ist zudem eine Adresse enthalten, die vom zweiten Knoten mit der eigenen Identifikation verglichen werden kann. Stimmt die Adresse nicht mit der eigenen Identifikation überein, kann beispielsweise der Empfang des aktuellen Datenrahmens durch den zweiten Knoten abgebrochen werden, da der Datenrahmen offensichtlich nicht für den zweiten Knoten, sondern beispielsweise für einen anderen Knoten im Funknetz bestimmt ist.
  • Vom ersten Knoten wird die zweite Datenrate für den zweiten Teil Rvar des Datenrahmens eingestellt. Beispielsweise erfolgt die Einstellung der zweiten Datenrate innerhalb eines Programmablaufs in einer Recheneinheit, wie beispielsweise einem Mikrocontroller. Auch ist es möglich, dass die Einstellung der zweiten Datenrate durch eine Eingabe eines Nutzers initiiert wird. Die Einstellung der zweiten Datenrate erfolgt, indem ein Spreizfaktor (Spreizfaktor = Chiprate/Bitrate) geändert wird. Vorteilhafterweise wird der Spreizfaktor zwischen den Werten 1 und 8 (vorzugsweise mit den Werten einer Zweierpotenz, wie 1, 2, 4, 8) geändert. Beispielsweise wird bei einer O-QPSK Modulation im 2450 MHz Band bei einem Spreizfaktor von 8 jedes zu übertragene Symbol mit einer Bitbreite von 4 Bit in eine PN-Sequenz mit 32 Chips umgesetzt. Dies entspricht der standard-konformen Datenrate von 250 kBit/s. Bei einem Spreizfaktor von 8 ist das Verfahren rückwärtskompatibel zum Industrie-Standard IEEE 802.15.4-2006 für genau den Spreizfaktor von 8. Demzufolge ist der Spreizfaktor von 8 als Default-Wert vorgesehen.
  • Hingegen wird bei einem Spreizfaktor von 1 für jedes Bit genau ein Chip übertragen. Demzufolge werden bei einem Spreizfaktor von 1 die Daten PSDUvar im zweiten Teil Rvar des Datenrahmens mit einer nicht-standardkonformen Datenrate von 2 MBit/s übertragen. Die zweite Datenrate kann also entsprechend der Einstellung gleich oder ungleich der ersten Datenrate sein. Hingegen ist die (differentielle) Modulation für beide Teile Rconst, Rvar des Datenrahmens gleich. Die Änderung von der ersten Datenrate zur zweiten Datenrate erfolgt dabei genau am Übergang zwischen dem ersten Teil Rconst und dem zweiten Teil Rvar des Datenrahmens.
  • Zur Umschaltung des Spreizfaktors sind unterschiedlich lange Sequenzen vorgesehen aus denen der sendende Knoten auswählt. Beispielsweise wird für einen Spreizfaktor von 8 eine 32 Chip-lange Sequenz, für einen Spreizfaktor von 4 eine 16 Chip-lange Sequenz, für einen Spreizfaktor von 2 eine 8 Chip-lange Sequenz und für einen Spreizfaktor von 1 für 4 Bit eine genau 4 Chip-lange Sequenz vom sendenden Knoten durch Umschalten ausgewählt. Der empfangende Knoten korreliert den eingehenden Datenstrom ebenfalls mit der Sequenz der entsprechenden Länge, vorzugsweise mittels eines Korrelators. In Abhängigkeit von einem durch den empfangenden Knoten bestimmten Messwert, wie eine Empfangssignalqualität, eine Fehlerhäufigkeit oder Entfernung zum sendenden Knoten, kann der Spreizfaktor insbesondere adaptiv angepasst werden.
  • Anhand des Einstellvorgangs wird vom ersten Knoten im ersten Teil Rconst des Datenrahmens eine Kennung SFDvar gesendet. Die Kennung SFDvar ist der eingestellten zweiten Datenrate im zweiten Teil Rvar des Datenrahmens zugehörig. Dabei wird bei einem standard-konformen Spreizfaktor von 8 die Kennung A7 (hex.), also die standard-konforme Folge 1 1 1 0 0 1 0 1 als Rahmensynchronisationswort SFDvar übertragen. Hingegen wird bei einem Spreizfaktor von 1 als Kennung SFDvar beispielsweise die nicht-standardkonforme Folge 0 1 0 1 1 1 0 1 übertragen.
  • Vom ersten Knoten werden im zweiten Teil Rvar des Datenrahmens die Daten PSDUSFvar mit der eingestellten zweiten Datenrate gesendet. Hierzu werden die aneinander gereihten Sequenzen auf ein Trägersignal aufmoduliert.
  • Vom zweiten Knoten wird die Kennung SFDvar im empfangenen ersten Teil Rconst des Datenrahmens bestimmt. Kann die Kennung SFDvar keiner dem empfangenen Knoten bekannten Datenrate zugeordnet werden, wird der Empfang des aktuellen Rahmens abgebrochen. Kann hingegen der zweite Knoten der Kennung SFDvar eine Datenrate zuordnen, werden vom zweiten Knoten die Daten PSDUSFvar im empfangenen zweiten Teil Rvar des Datenrahmens anhand der bestimmten Kennung SFDvar ermittelt.
  • Wird ein Datenrahmen empfangen, der eine Bestätigung (ACK – engl. ACKnowledgement) erfordert, wird die Bestätigung im Bestätigungsrahmen ebenfalls mit der zweiten Datenrate gesendet.
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Blockschaltplans einer Sende-Empfangs-Vorrichtung 1 eines Knotens eines Funknetzes. 4 zeigt dabei die für einen Empfang eines Datenrahmens verwendeten Funktionsblöcke, die teilweise – wie in 5 schematisch dargestellt – auch für ein Senden eines Datenrahmen verwendet werden.
  • Die Sende-Empfangs-Vorrichtung 1 der 4 ist mit einer Antenne 80 zum Empfang eine Funksignals RFRX verbunden, wobei das Funksignal RFRX einen Datenrahmen enthält, wie dieser beispielsweise in der 3 schematisch dargestellt ist. Weiterhin ist die Sende-Empfangs-Vorrichtung 1 mittels ihrer bidirektionalen Schnittstelle 40 mit einer Recheneinheit 90 – wie beispielsweise einem Mikrocontroller uC – verbunden. Die Sende-Empfangs-Vorrichtung 1 der 4 ist zur Ausführung von Funktionen zumindest der Bitübertragungsschicht (physikalische Schicht) des OSI-Modells ausgebildet.
  • Die Sende-Empfangs-Vorrichtung 1 weist eine analoge und digitale Empfangseinheit 10, RX auf, die u. a. zur Verstärkung, Heruntermischung, Filterung, Analog-Digital-Umsetzung und Demodulation ausgebildet ist. Der erste Teil Rconst des Datenrahmens und der zweite Teil Rvar des Datenrahmens weisen die gleiche Modulation auf. Demzufolge ist die Empfangseinheit 10 eingerichtet, den ersten Teil Rconst und den zweiten Teil Rvar des Datenrahmens mittels der gleichen Demodulation zu demodulieren. Ebenfalls werden der erste Teil Rconst des Datenrahmens und der zweite Teil Rvar des Datenrahmens mit der gleichen Übertragungsfrequenz übertragen.
  • Das demodulierte Ausgangssignal der Empfangseinheit 10 gelangt an den Eingang einer verbundenen Detektionseinheit 20 und an den Eingang eines verbundenen Rahmensynchronisationswortdekoders 35 (SFD-Dekoder 35). Ist die Detektionseinheit 20 auf die richtige zweite Datenrate im zweiten Teil Rvar des Datenrahmens eingestellt, detektiert die Detektionseinheit 20 die Daten PSDUSFvar im zweiten Teil Rvar des Datenrahmens mit der richtigen zweiten Datenrate und gibt die entsprechenden Bits an die Schnittstelle 40 – beispielsweise eine SPI-Schnittstelle (engl. – Serial Peripheral Interface) – zur Weiterverarbeitung in höheren Schichten des OSI-Modells durch die Recheneinheit 90 weiter.
  • Zur Einstellung der richtigen zweiten Datenrate ermittelt zunächst der Rahmensynchronisationswortdekoder 35 ein Rahmensynchronisationswort SFDvar in einem dem zweiten Teil Rvar vorhergehenden ersten Teil Rconst des Datenrahmens, wobei das Rahmensynchronisationswort SFDvar in Doppelfunktion eine Kennung SFDvar für die zweiten Datenrate ist. Das Rahmensynchronisationswort SFDvar dient also sowohl der Chip- und Symbolsynchronisation der empfangenden Sende-Empfangs-Vorrichtung 1, als auch der Einstellung der Detektionseinheit 20 für die zweite Datenrate. Der Rahmensynchronisationswortdekoder 35 ist daher zugleich eine Bestimmungseinheit zur Bestimmung der Kennung SFDvar für die zweite Datenrate.
  • Das vom Rahmensynchronisationswortdekoder 35 ermittelte Rahmensynchronisationswort SFDvar gelangt an einen Eingang 68 einer Steuereinheit 60. Die Steuereinheit 60 ist eingerichtet, das ermittelte Rahmensynchronisationswort SFDvar mit Kennungswerten in den Registern 72, 73, 74, 75 zu vergleichen, die an den Eingängen 62, 63, 64, 65 der Steuereinheit anliegen. Beispielsweise sind im Register 72 ein Kennungswert und ein Steuerwert für eine zweite Datenrate von 250 kBit/s gespeichert. Stimmt der Kennungswert mit dem Rahmensynchronisationswort SFDvar überein, wird von der Steuereinheit 60 der Steuerwert aus dem Register 72 in das Register 50 geladen und an die Detektionseinheit 20 ausgegeben. Die Detektionseinheit 20 wird durch den Steuerwert für eine an die zweite Datenrate von 250 kBit/s angepasste Detektion, also für einen Spreizfaktor von 8 gesteuert. Beispielsweise sind in dem Register 73 ein Kennungswert und ein Steuerwert für eine zweite Datenrate von 500 kBit/s – also für einen Spreizfaktor von 4 – gespeichert. Beispielsweise sind in dem Register 74 ein Kennungswert und ein Steuerwert für eine zweite Datenrate von 1 MBit/s – also für einen Spreizfaktor von 2 – gespeichert. Beispielsweise sind in dem Register 75 ein Kennungswert und ein Steuerwert für eine zweite Datenrate von 2 MBit/s – also für einen Spreizfaktor von 1 – gespeichert. Dabei ist es gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausreichend, dass der Kennungswert aus 2 Bits besteht. Somit können Daten PSDUSFvar im zweiten Teil Rvar des Datenrahmens mit den zweiten Datenraten von 250 kBit/s (Kennungswert 00), 500 kBit/s (Kennungswert 01), 1 MBit/s (Kennungswert 10) und 2 MBit/s (Kennungswert 11) empfangen werden. Anstelle der Register 72 bis 75 können in einem alternativen (nicht dargestellten) Ausführungsbeispiel die Werte für mehrere Datenraten alternativ durch Festverdrahtung festgelegt sein. In diesem Fall sind die Kennungswerte, zwischen denen umgeschaltet werden kann, fest vorgegeben und nicht programmierbar.
  • Ebenfalls ist die Steuereinheit 60 eingerichtet, die Umschaltung zwischen den zweiten Datenraten zu aktivieren und zu deaktivieren. Ist die Umschaltung zwischen den zweiten Datenraten deaktiviert, verwendet die Steuereinheit 60 einen Konfigurationswert und ein Rahmensynchronisationswort SFDvar, die im Konfigurationsregister 71 gespeichert sind und am Eingang 61 der Recheneinheit 60 anliegen.
  • Das Konfigurationsregister 71 ist zur Speicherung des Konfigurationswerts vorgesehen, der zur Steuerung einer zweiten Datenrate zugehörig ist. Die zweite Datenrate ist im Funknetz durch Programmierung des Konfigurationswerts im Konfigurationsregister 71 als Standard im Funknetz definiert, wenn die Umschaltung zwischen den zweiten Datenraten deaktiviert ist. Entsprechend ist bei einer Deaktivierung der Umschaltung die Detektionseinheit 20 mittels des Konfigurationswerts steuerbar.
  • Der Konfigurationswert und das Rahmensynchronisationswort SFDvar sind im Konfigurationsregister 71 über die Schnittstelle 40 programmierbar.
  • Beispielsweise können zum Industriestandard konforme Werte im Konfigurationsregister 71 programmiert werden.
  • Um eine Rückwärtskompatibilität zum Standard zu ermöglichen, wird der standardkonforme Wert aus dem Konfigurationsregister 71 in das Register 50 kopiert, wenn Werte in den Registern 72 bis 75 gleich sind. In diesem Fall ist keine Umschaltung zwischen verschiedenen zweiten Datenraten möglich. Sind die Werte in den Register 72 bis 75 hingegen nur teilweise unterschiedlich, wird eine Prioritätenentscheidung getroffen. So kann die Anzahl der möglichen zweiten Datenraten auf eine vorgebbare Menge reduziert werden.
  • In 5 sind die Funktionsblöcke einer Sende-Empfangs-Vorrichtung 2 für ein Senden eines Datenrahmens schematisch dargestellt. Die Sende-Empfangs-Vorrichtung 2 ist wiederum über ihre Schnittstelle 40 mit einer Recheneinheit 90 verbunden. Zu sendende Daten gelangen von der Recheneinheit 90 über die Schnittstelle 40 an die Rahmenerzeugungseinheit 25. Die Rahmenerzeugungseinheit 25 ist zur Erzeugung eines Datenrahmens – wie dieser in der 3 schematisch dargestellt ist – mit einem ersten Teil Rconst und einem zweiten Teil Rvar eingerichtet, so dass am Ausgang der Rahmenerzeugungseinheit 25 alle Chips von aneinandergereihten Sequenzen ausgegeben werden. Die Chips werden durch eine Sendeeinheit 15 moduliert, auf ein Trägersignal gemischt und durch einen Ausgangsverstärker der Sendeeinheit 15 verstärkt an eine Antenne 80 ausgegeben, wobei die Antenne 80 das Funksignal RFTX abstrahlt. Die Sendeeinheit 15 ist eingerichtet, den ersten Teil Rconst des Datenrahmens und den zweiten Teil Rvar des Datenrahmens mit der gleichen Übertragungsfrequenz zu übertragen. Die Sendeeinheit 15 ist zudem eingerichtet, den ersten Teil Rconst des Datenrahmens und den zweiten Teil Rvar des Datenrahmens mit der gleichen Modulation zu modulieren. Die Sendeeinheit 15 ist zudem eingerichtet, die zweite Datenrate des zweiten Teils Rvar des Datenrahmens ausschließlich durch eine Änderung des Spreizfaktors einzustellen.
  • Die Datenrate des zweiten Teils Rvar des Datenrahmens ist mittels des Konfigurationswerts des Konfigurationsregisters 71 einstellbar. Der Konfigurationswert im Konfigurationsregister 71 ist dabei einer Default-Datenrate zugehörig. Beispielsweise ist dies eine für das eingerichtete Funknetz vorbestimmte zweite Datenrate. In einem alternativen Ausführungsbeispiel (nicht dargestellt) kann der Konfigurationswert auch fest verdrahtet sein und beispielsweise einem standard-konformen Wert entsprechen. Im Ausführungsbeispiel der 5 können von der Recheneinheit 90 mögliche Ansteuerungen des zweiten Teils Rvar des Datenrahmens als Steuerwerte in die Register 72 bis 75 programmiert werden.
  • Die programmierten Steuerwerte ermöglichen der Steuereinheit 60, unabhängig von der Recheneinheit 90, also auch unabhängig von höheren Protokollschichten, die zweite Datenrate im zweiten Teil Rvar des Datenrahmens einzustellen. Hierzu lädt die Steuereinheit 60 den für die benötigte zweite Datenrate zugehörigen Steuerwert aus einem der Register 72 bis 75 über den Ausgang 69 in das Register 55. In Abhängigkeit vom Registerwert im Register 55 schaltet die Rahmenerzeugungseinheit 25 die zugehörigen Sequenzen für die gewählte zweite Datenrate. Mehrere Funktionsblöcke, wie die Schnittstelle 40, die Steuereinheit 60 und die Register 71, 72, 73, 74, 75 werden sowohl für das Empfangen gemäß der Sende-Empfangs-Vorrichtung 1 als auch für das Senden gemäß der Sende-Empfangs-Vorrichtung 2 verwendet.
  • Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausgestaltungsvarianten der 3 bis 5 beschränkt. Beispielsweise ist es möglich, andere Datenraten vorzusehen. Auch kann die Idee für andere Frequenzbereiche, wie das 868 MHz/915 MHz Band verwendet werden. Die Funktionalität der Sende-Empfangs-Vorrichtung gemäß den 4 und 5 kann besonders vorteilhaft für ein universelles Funksystem verwendet werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1, 2
    Sende-Empfangs-Vorrichtung
    10, RX
    Empfangseinheit
    15, TX
    Sendeeinheit
    20
    Detektionseinheit
    25
    Rahmenerzeugungseinheit
    30, 35
    Rahmensynchronisationswortdekoder, SFD-Dekoder, Bestimmungseinheit
    40
    Schnittstelle
    31, 50, 51, 55, 71, 72, 73, 74, 75
    Register
    60
    Steuereinheit
    61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69
    Anschluss
    80
    Antenne
    90
    Recheneinheit, Mikrocontroller

Claims (8)

  1. Verfahren zur Übertragung von Daten zwischen einem ersten Knoten und einem zweiten Knoten eines Funknetzes, – bei dem vom ersten Knoten ein Datenrahmen mit einem ersten Teil (Rconst) und mit einem zweiten Teil (Rvar) gesendet wird, wobei der erste Teil eine vorbestimmte erster Datenrate und der zweite Teil (Rvar) eine einstellbare zweite Datenrate aufweist, – bei dem vom ersten Knoten die zweite Datenrate eingestellt wird, – bei dem vom ersten Knoten im ersten Teil (Rconst) des Datenahmens eine Kennung (SFDvar) gesendet wrid, wobei die Kennung (SFDvar) der eingestellten zweiten Datenrate im zweiten Teil (Rvar) des Datenrahmens zugehörig ist, – bei dem vom ersten Knoten im zweiten Teil (Rvar) des Datenrahmens Daten (PSDUvar) mit der eingestellten zweiten Datenrate gesendet werden, – bei dem vom zweiten Knoten die Kennung (SFDvar) im empfangenen ersten Teil (Rconst) bestimmt wird, – bei dem vom zweiten Knoten die Daten (PSDUvar) im empfangenen zweiten Teil (Rvar) des Datenrahmens anhand der bestimmten Kennung (SFDvar) ermittelt werden, – bei dem der empfangene Datenrahmen vom zweiten Knoten eine Bestätigung des Empfangs erfordert, und – bei dem vom zweiten Knoten die Bestätigung in einem Bestätigungsrahmen mit der zweiten Datenrate anhand der bestimmten Kennung (SFDvar) gesendet wird.
  2. Sende-Empfangs-Vorrichtung (1) eines Knotens eines Funknetzes zum Empfang von Datenrahmen, – mit einer Bestimmungseinheit (35) zur Bestimmung einer Kennung (SFDvar) in einem ersten Teil (Rcons) eines empfangenen Datenrahmens, wobei der erste Teil (Rconst) eine vorbestimmte erste Datenrate aufweist, – mit einer Detektioseiheit (20) zur Ermittlung von Daten (PSDUvar) in einem zweiten Teil (Rvar) des empfangenen Datenrahmens, wobei der zweite Teil (Rvar) eine zweite Datenrate aufweist, – bei der die Kennung (SFDvar) der zweiten Datenrate zugehörig ist, – mit einer Steuereinheit (60), die mit der Bestimmungseinheit (35) und mit der Detektionseinheit (20) verbunden ist, – bei der die Steuereinheit (60) eingerichtet ist, anhand der bestimmten Kennung (SFDvar) eine an die zweite Datenrate angepasste Detektion durch Detektionseinheit (20) zu steuern und eine Bestätigung über den Empfang des Datenrahmens in einem Bestätigungsrahmen mit der zweiten Datenrate anhand der bestimmten Kennung (SFDvar) zu senden.
  3. Sende-Empfangs-Vorrichtung (2) eines Knotens eines Funknetzes zum Senden von Datenrahmen, – mit einer Rahmenerzeugungseinheit (25) zur Erzeugung eines zu sendenden Datenrahmens mit einem ersten Teil (Rconst) und einem zweiten Teil (Rvar), – mit einer Steuereinheit (60), die mit der Rahmenerzeugungseinheit (25) verbunden ist, – bei der die Steuereinheit (60) eingerichtet ist, durch Steuerung der Rahmenerzeugungseinheit (25) eine zweite Datenrate im zweiten Teil (Rvar) des Datenrahmens einzustellen, – bei der die Rahmenerzeugungseinheit (25) eingerichtet ist, den ersten Teil (Rconst) des Datenrahmens mit einer vorbestimmten ersten Datenrate und den zweiten Teil (Rvar) des Datenrahmens mit der eingestellten zweiten Datenrate zu erzeugen, und – bei der die Rahmenerzeugungseinheit (25) eingerichtet ist, im ersten Teil (Rconst) des Datenrahmens eine zur zweiten Datenrate zugehörige Kennung (SFDvar) einzufügen, – wobei die Steuereinrichtung des Weiteren dazu eingerichtet ist, eine Bestätigung über einen Empfang des Datenrahmens in einem Bestätigungsrahmen mit der zweiten Datenrate anhand der zugehörigen Kennung (SFDvar) zu empfangen.
  4. Sende-Empfangs-Vorrichtung (1, 2) nach Anspruch 2 oder 3, – mit einem Anschluss zur Verbindung mit einer Antenne (80), und/oder – mit einer Schnittstelle (40) zur Verbindung mit einer Recheneinheit (90).
  5. Sende-Empfangs-Vorrichtung (1, 2) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, – mit einem mit der Steuereinheit (60) verbundenen Konfigurationsregister (71) zur Speicherung eines Konfigurationswerts, der zugehörig zur zweiten Datenrate ist, wobei die zweite Datenrate im Funknetz durch Programmierung des Konfigurationswerts im Konfigurationsregister (71) vorgebbar ist, – bei der die Detektionseinheit (20) und/oder die Rahmenerzeugungseinheit (25) mittels des Konfigurationswerts steuerbar sind.
  6. Sende-Empfangs-Vorrichtung (1, 2) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, – mit einer Anzahl von mit der Steuereinheit (60) verbundenen Registern (72, 73, 74, 75) zur Speicherung jeweils eines Steuerwerts und eines zum Steuerwert zugehörigen Kennungswertes, wobei jeder Steuerwert einer einstellbaren zweiten Datenrate zugehörig ist, – bei der die Detektionseinheit (20) und/oder die Rahmenerzeugungseinheit (25) mittels des Steuerwerts steuerbar ist.
  7. Sende-Empfangs-Vorrichtung (1, 2) nach Anspruch 6, – bei der die Steuereinheit (60) zum Vergleich der bestimmten Kennung (SFDvar) mit dem Kennzeichnungswert eingerichtet ist, und – bei der die Steuereinheit (60) zur Steuerung der Ausgabe des zum Kennungswert zugehörigen Steuerwerts eingerichtet ist, wenn der Kennungswert und die bestimme Kennung (SFDvar) übereinstimmen.
  8. Sende-Empfangs-Vorrichtung (1, 2) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, – bei dem jedes Register (72, 73, 74, 75) und/oder das Konfigurationsregister (71) programmierbar ist.
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