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Diese
Erfindung bezieht sich auf die Kommunikation von Nachrichten zwischen
einer Anzahl von Funkkommunikationseinrichtungen über ein
Kommunikationsmedium und insbesondere auf ein drahtloses Kommunikationssystem,
das in einer nicht-koordinierten Funkumgebung arbeitet.
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Persönliche Funkkommunikationseinrichtungen
wie Personal-Daten-Assistants
(PDAs), mobile Telefone, etc., werden zunehmend populär und werden
zu akzeptablen Kosten, Größe und Leistungsverbrauch
produziert.
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Ein
wünschenswertes
Kennzeichen von solchen Funkkommunikationseinrichtungen ist es,
in der Lage zu sein, in nicht-koordinierten Funkumgebungen zu arbeiten,
um z. B. eine ad-hoc Konnektivität zu
solchen anderen Einrichtungen für
den Austausch von Daten, Services oder Ähnlichem in einer effektiven
Weise bereitzustellen. Im Gegensatz zu einem öffentlichen mobilen Telefonnetzwerk
zum Beispiel, basiert eine unkoordinierte Funkumgebung nicht auf irgendeinem
hierarchischen Schema mit fester Infrastruktur aus Basisstationen
und tragbaren Terminals, die mit den Basisstationen über Funksignale
kommunizieren. In einer unkoordinierten Funkumgebung gibt es keine
zentrale Steuereinheit, die zum Beispiel Ressourcen oder Verbindungsmanagement
erledigen kann, oder andere Supportservices bereitstellt.
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Solch
ein unkoordiniertes Funkkommunikationssystem kann in einem nicht-lizensierten
Band mit einer geeigneten Kapazität angewendet werden, wobei
dadurch eine Kommunikationseinrichtung ermöglicht wird, die im Wesentlichen
weltweit genutzt werden kann. Ein geeignetes Band ist das ISM-(Industrial,
Scientific and Medical bzw. Industrielles, Wissenschaftliches und
Medizinisches) Band bei 2.45 GHz, das global verfügbar ist.
Das Band stellt ein 83.5 MHz Funkspektrum bereit. Ein Beispiel einer
kurzreichweitigen Funktechnologie, die besonders für private
Bereichsanwendungen geeignet ist, ist die Bluetooth-Technologie.
Bluetooth ist eine Technologie, die für den Betrieb in dem ISM-Band
gestaltet ist, und die geringe Kosten, geringe Leistungs-Implementation
von Funkgeräten
bereitstellt. Durch das Nutzen von Bluetooth ist es möglich, persönliche Einrichtungen
in einer ad-hoc Art und Weise in so genannten Piconetzen zu verbinden.
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In
einem nicht-koordinierten Szenario wie in einen Bluetooth Ad-Hoc-Netzwerk,
können
eine große
Anzahl von ad-hoc Bluetooth-Verbindungen in demselben Bereich ohne
irgendeine gegenseitige Koordinierung nebeneinander bestehen. Somit
ist es möglich,
daß Dutzende
von Ad-Hoc-Links
das gleiche Medium an der gleichen Position in einer nicht-koordinierten
Art und Weise teilen müssen. Mehrere
unabhängige
Netzwerke können
in demselben Bereich überlappen,
und einige Einrichtungen können
an mehr als einem dieser Netzwerke partizipieren. Diese Situation
wird manchmal als eine Streuungs-Ad-Hoc-Umgebung bezeichnet. Streuungs-Ad-Hoc-Umgebungen
bestehen aus multiplen Netzwerken, wobei jedes nur eine begrenzte
Anzahl von Einrichtungen enthält.
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Die
allgemeinen Probleme solcher nicht-koordinierten Systeme beinhalten
die Probleme von Koexistenz und Zugangssteuerung: Ein nicht-koordiniertes
System, das in einem nicht-lizensierten Band eingesetzt wird, wird
unvermeidlich der Interferenz von anderen koexistierenden Systemen
ausgesetzt, z. B. andere Systeme, die in dem gleichen Band eingesetzt
werden. Weiterhin muss der Zugang zu dem Kommunikationsmedium innerhalb
eines nicht-koordinierten Systems an multiple Einrichtungen in einer effizienten
Weise bereitgestellt werden und ohne Zugangskonflikte zu bewirken.
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Innerhalb
der Bluetooth-Technologie sind beispielsweise alle Einrichtungen
gleich in dem Sinne, daß zwei
beliebige Einrichtungen eine Verbindung aufbauen können, d.
h. Bluetooth stellt eine peer-to-peer Kommunikationen bereit. Jedoch
setzt Bluetooth ein "Master-Slave" Prinzip in der Mediumszugangssteuerungs-
bzw. medium access control (MAC) Ebene ein, um eine Zugangssteuerung
an das Kommunikationsmedium bereitzustellen, wobei eine Einrichtung
die Rolle eines Masters einnimmt und den Zugang zu den Kommunikationskanälen in realer
Zeit steuert. Obwohl eine beliebige Einrichtung die Rolle des Masters
annehmen kann, spielt der Master eine zentrale Rolle, und die Abwesenheit
dieser Einrichtung zerschlägt
das Netwerk zumindest zeitweise bis eine andere Einrichtung die
Masterrolle annimmt und die Kommunikation fortgesetzt werden kann.
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Um
die Flexibilität
des Datenverkehrsaustausches auf einem Kommunikationskanals zu erhöhen, offenbart
die internationale Patentanmeldung
WO 01/58077 ein
MAC-Schema mit einer verteilten Steuerung, die einen impliziten
Token-Austausch an Stelle einer zentralisierten Steuerung wie in
der Master-Slave Konfiguration des Bluetooth-Piconetzes nutzt. Dieses System des
Standes der Technik implementiert, auf einem Token-Konzept basierend,
ein Ping-Pong-Protokoll zwischen einer Vielzahl von Einrichtungen.
Das Ping-Pong-Protokoll bietet eine verteilte Steuerung und ermöglicht eine
peer-to-peer Kommunikation. Die Abwesenheit irgendeiner Einrichtung
beeinflusst die Kommunikation zwischen anderen Einrichtungen nicht.
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Weiterhin
ist die Leistungssteuerung, d. h. die Regulierung der Sendeleistung,
ein bekannter Mechanismus, der es unterstützt, Koexistenz-ermöglichende
multiple Systeme in dem gleichen nicht-lizensierten Band einzusetzen.
Die grundlegende Idee hinter Leistungssteuerung ist es, die Ausgabeleistung
der gesendeten Signale so weit wie möglich zu reduzieren. Somit
wird die Interferenz gegenüber
anderen Einrichtungen auf einem Minimum gehalten, und ist dadurch
bezüglich
der Koexistenz nützlich. Ein
weiterer Vorteil der Leistungssteuerung ist, daß der Leistungsverbrauch so
niedrig wie möglich
gehalten wird, wobei dadurch die Batterielebensdauer der Einrichtung
verlängert
wird.
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Die
Internationale Patentanmeldung
WO 00/18033 offenbart
ein Leistungssteuerungsschema für
ein nicht-koordiniertes Frequenz-springendes Funksystem, in dem
die Leistungssteuerung für
einen einzigen Funkeinrichtungs-Link
auf Messungen der empfangenen Pakete basiert, von denen die Adresse
korrekt durch den Empfänger
empfangen wird.
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Obwohl
das obige System des Standes der Technik eine Leistungssteuerung
in einem unkoordinierten Funksystem bereitstellt, ist die Leistungssteuerung
lediglich eine Leistungssteuerung pro Link, d. h. nur in Situationen
geeignet, in denen die gesamte Information jeder Nachricht oder
jedes Datenpakets für
einen vorbestimmten Empfänger
oder Gruppe von Empfängern
dieser bestimmten Nachricht vorgesehen ist. Der obige stand der
Technik ist nicht ausreichend das Problem des Bereitstellens einer
effizienten Leistungssteuerung in einem System zu behandeln, das
multiple aktive Links in einer nicht-koordinierten Umgebung umfasst, in der
ein Bedarf an Synchronisation zwischen allen teilnehmenden Kommunikationseinrichtungen
besteht.
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WO 02/41521 bezieht sich
auf ein Leistungsmanagement in einem drahtlosen Ad-Hoc-Netzwerk. Nach
diesem Verfahren des Standes der Technik, wird das Ad-hoc-Netzwerk
in Cluster benachbarter Kommunikationseinheiten geteilt. Nachrichten
werden dann über
eine Zahl von Zwischensprüngen kommuniziert.
Weiterhin werden spezielle Baken-Nachrichten bei maximaler Sendeleistung
gesendet, um die Beziehung zwischen Leistungsverbrauch und der Zahl
von notwendigen Sprüngen
zu optimieren.
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US-Patent 6 463 073 beschreibt
ein Leistungsmanagementverfahren in einem TDMA-System, insbesondere
für die
Downlink-Kommunikation der Basisstation an eine mobile Einheit.
Nach diesem Verfahren des Standes der Technik wird jeder Daten-Schlitz in einen
Header-Teil, einen Daten-Teil und einen Anfahr-Teil unterteilt.
Während
normaler Sendung werden der Header und der Daten-Teil bei einer Sendeleistung
gesendet, die für
die mobile Einheit ausreichend ist, die Daten zu empfangen. Während des
Anfahr-Anteils wird die Sendeleistung an die ausreichende Leistung
für den
nächsten
Schlitz angepasst. Im Fall von Pausen in der Datensendung wird der
Header dennoch bei dem ausreichend hohen Pegel gesendet, während die
Sendeleistung am Beginn des Daten-Teils auf einen niedrigeren Leistungspegel heruntergefahren
wird um Interferenz zu reduzieren.
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Die
obigen und andere Problem werden durch ein Verfahren des Kommunizierens
von Nachrichten zwischen einer Zahl von Funkkommunikationseinrichtungen
eines Kommunikationssystems zum Betreiben in einer multiple aktive
Links beinhaltenden nicht-koordinierten Funkumgebung über ein Kommunikationsmedium
gelöst,
wobei jede der Nachrichten einen Nachrichten-Header und eine Nachrichten-Nutzinformation
umfasst, wobei das Verfahren umfasst:
Das Senden des Nachrichten-Headers
einer ersten Nachricht, wobei die erste Nachricht von einer ersten der
Zahl von Funkkommunikationseinrichtungen an zumindest eine zweite
der Zahl der Funkkommunikationseinrichtungen auf einem ersten Leistungspegel gesendet
werden soll, der hoch genug ist, es jeder der Zahl der Funkkommunikationseinrichtungen
zu ermöglichen,
den Nachrichten-Header zu empfangen;
Senden der Nachrichten-Nutzinformation
der ersten Nachricht auf einem zweiten Leistungspegel, der separat
von dem ersten Leistungspegel bestimmt wird, um hoch genug zu sein,
es der zweiten Funkkommunikationseinrichtungen zu ermöglichen,
die Nachrichten-Nutzinformation zu empfangen.
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Im
Besonderen wird die Sendeleistung für den Nachrichten-Header und
die Nachrichten-Nutzinformation separat bestimmt, so daß es gewährleistet
ist, daß die
Nachrichten-Header durch alle Kommunikationseinrichtungen des Kommunikationssystems
empfangen werden, während
die Nachrichten-Nutzinformation nur von der bzw. den Einrichtung(en)
empfangen werden muss, an die die Nachricht adressiert ist.
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Somit
wird ein Mechanismus zum Senden bereitgestellt, in dem mehrere aktive
Links zumindest teilweise simultan adressiert werden, d. h. für Sendungen,
in denen verschiedene Teile einer Nachricht oder eines Datenpakets
durch verschiedene Empfängergruppen
empfangen werden sollen, um z. B. eine Synchronisierung zwischen
den Kommunikationseinrichtungen zur Verfügung zu stellen. Im Besonderen
ist es in einem Kommunikationssystem, in dem der Zugang zu dem Kommunikationsmedium
in einer verteilten Weise gesteuert wird, wichtig, daß alle Einrichtungen
synchronisiert bleiben.
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Somit
wird ein Leistungssteuer-Mechanismus bereitgestellt, der die Synchronisierung
aller Kommunikationseinrichtungen eines Kommunikationssystems gewährleistet,
indem gewährleistet
ist, daß die
Header- Information
durch alle teilnehmende Einrichtungen empfangen wird.
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Durch
das separate Bestimmen der Sendeleistung für die Nutzinformation, um zu
gewährleisten,
daß der
Empfänger
der Nutzinformation in der Lage ist, die Nutzinformation zu empfangen,
wird die Interferenz mit anderen nicht-koordinierten Systemen, die das gleiche
Band nutzen, minimiert. Ferner wird der Leistungsverbrauch der Kommunikationseinrichtung
ebenfalls minimiert. Im Allgemeinen ist die Sendeleistung der Nutzinformation
geringer als die Sendeleistung für
den Header, da die Sendeleistung für die Nutzinformation vorzugsweise
so gering wie möglich,
aber immer noch ausreichend hoch gewählt wird, um eine akzeptable
Empfangs-Fehlerrate der Einrichtung, an den die Nutzinformation adressiert
ist, zu erzielen.
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Die
Sendeleistung für
die Nutzinformation kann durch das Nutzen eines bekannten Leistungssteuerschemas
zwischen der Sendeleistung und der Empfangseinrichtung oder den
Empfangseinrichtungen bestimmt werden, wie zum in Beispiel Closed-Loop-Steuerschemata.
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Somit
wird in einer Ausführungsform
die Sendeleistung für
die Nutzinformation bestimmt durch
- – ein Senden
einer ersten Nachricht von der ersten Funkkommunikationseinrichtung
an die zweite Funkkommunikationseinrichtung;
- – ein
Empfangen einer Antwort-Nachricht durch die erste Funkkommunikationseinrichtung
von der zweiten Funkkommunikationseinrichtung, wobei die Antwort-Nachricht eine Information über eine Empfangsqualität der ersten
Nachricht durch die zweite Funkkommunikationseinrichtung umfasst; und
- – ein
Bestimmen des Leistungspegels für
die Nutzinformation aus der empfangenen Information über die
Empfangsqualität.
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Es
wird verstanden, daß die
Nutzinformation an mehr als einen Empfänger gerichtet werden kann, z.
B. in einem Multicasting-Szenario. In dieser Situation wird die
Sendeleistung durch den Empfänger
bestimmt, der die höchste
Sendeleistung benötigt.
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In
einer Ausführungsform
wird die Sendeleistung für
den Nachrichten-Header bei einem vorbestimmten konstanten Pegel
fixiert, wodurch ein besonders einfaches System erhalten wird. In
einer anderen Ausführungsform
wird die Sendeleistung auf den Sendeleistungen basierend bestimmt,
die für
die Nutzinformation bestimmt wurden. Zum Beispiel kann die Sendeleistung
für den
Nachrichten-Header entsprechend der stärksten Sendeleistung der für die Einrichtungen
des Systems bestimmten Leistungspegel gewählt werden, und dadurch eine
unnötig hohe
Sendeleistung für
den Header vermieden werden.
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In
Paket-basierten Sendeprotokolls wird eine Nachricht als ein Datenpaket
mit einem Paket-Header gesendet, der typischerweise der Nutzinformation
vorangestellt ist. Der Paket-Header enthält eine Information, die von
dem Empfänger
während
der Bearbeitung des empfangenen Pakets genutzt werden soll. Zum
Beispiel kann der Header eine Adressierungs-Information, eine den
Sender identifizierende Information, eine die Länge des Pakets anzeigende Längen-Information,
eine die Abfolge der gesendeten Pakete in einer Sequenz betreffende
Sequenz-Information,
eine Information über
die Nutzinformation, z. B. bezogen auf Kodierungs-Schemata, kryptographische
Sicherheitsschemata etc., enthalten. In einem Kommunikationssystem
mit verteilter Steuerung wird zumindest ein Teil der Header-Information
für die
Koordinierung der Sendungen der Einrichtungen des Systems genutzt.
Zum Beispiel kann der Header eine Synchronisierungsinformation,
eine Längeninformation,
eine Adressierungsinformation, etc., umfassen. Es ist somit wichtig,
daß alle
Kommunikationseinrichtungen des Kommunikationssystems in der Lage
sind, die Header-Information,
die für
die Steuerung der Kommunikation notwendig ist, zu empfangen. Somit
ist der Ausdruck Header vorgesehen, sich auf einen Anteil der Nachricht
zu beziehen, der eine Information umfasst, die für alle Einrichtungen des Kommunikationsnetzwerks
vorgesehen oder zumindest nützlich
ist, während
der Anteil der Nachricht, der nur an einen oder eine Gruppe von
Empfängern
gerichtet ist, als Nachrichten-Nutzinformation bezeichnet wird.
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Da
die Sendeleistung für
den Nachrichten-Header und die Nachrichten-Nutzleistung separat
gewählt
werden, justiert die sendende Kommunikationseinrichtung die Sendeleistung
während
der Sendung einer Nachricht, z. B. eines Pakets eines Paket-basierten
Protokolls.
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Ein
Vorteil der Erfindung ist es, daß sie eine effiziente Leistungssteuerung
in einem Kommunikationssystem mit verteilter Steuerung bereitstellt.
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In
einer Ausführungsform
wird die Sendeleistung durch ein Herunterfahren der Sendeleistung
von einem ersten Leistungspegel zu einem zweiten Leistungspegel
am Ende der Header-Information justiert, d. h. beginnend nachdem
die Sendung der Header-Information abgeschlossen ist. Vorzugsweise wird
die Sendeleistung über
eine Zeitspanne heruntergefahren, die für ein automatisches Verstärker-Steuermodul an der
empfangenen Kommunikationseinrichtung ausreichend lang ist, um den
Empfangsverstärker
anzupassen.
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Es
wird verstanden, daß in
einer Ausführungsform,
in der die Header-Information an einer unterschiedlichen Position
innerhalb der Nachricht befindet, die Leistungssteuerung entsprechend
durchgeführt
wird.
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Der
Ausdruck Funkkommunikationseinrichtung umfasst irgendeine Einrichtung,
die geeignete Schaltungstechnik zum Empfangen und/oder Senden von
Funkkommunikationssignalen umfasst. Beispiele solcher Einrichtungen
enthalten tragbare Funkkommunikationsausstattung und andere in der Hand
gehaltene oder tragbare Einrichtungen. Der Ausdruck tragbare Funkkommunikationsausstattung enthält alle
Ausstattungen wie zum Beispiel Mobiltelefone, Pager, Kommunikatoren,
d. h. Intelligente Telefone, PDAs, in der Hand gehaltene Computer,
oder dergleichen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Funkkommunikationseinrichtung ausgelegt, mit anderen Kommunikationseinrichtungen
eines nicht-koordinierten Kommunikationssystems zu kommunizieren,
z. B. eines peer-to-peer
Kommunikationssystems ohne zentrale Steuerung, insbesondere eines Kommunikationssystems,
in dem mehrere Einrichtungen auf ein gemeinsames Kommunikationsmedium
zugreifen.
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Weitere
bevorzugte Ausführungsformen
sind in den abhängigen
Ansprüchen
offenbart.
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Die
vorliegende Erfindung kann auf verschiedenen Wegen, einschließlich der
obig und im Folgenden beschriebenen Verfahren implementiert werden, wobei
ein Funkkommunikationssystem, und weitere Erzeugnismittel, die jedes
einen oder mehrere Vergünstigungen
und Vorteile erbringen, die in Verbindung mit dem zuerst erwähnten Verfahren
beschrieben wurden, und wobei jedes eine oder zwei bevorzugte Ausführungsformen
hat, die den bevorzugten Ausführungsformen
entsprechen, die im Zusammenhang mit dem zuerst erwähnten Verfahren
beschrieben wurden und in den abhängigen Ansprüchen offenbart
wurden.
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Die
obigen und andere Aspekte der Erfindung werden ersichtlich und erklärt aus den
Ausführungsformen,
die im Folgenden mit Bezug auf die Abbildungen beschrieben werden,
wobei:
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1 ein
Diagramm zeigt, das ein Beispiel eines peer-to-peer Kommunikationsnetzwerks darstellt;
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2 ein
Kommunikationsszenario darstellt, das ein Token-basiertes Ping-Pong-Protokoll
veranschaulicht, das ein vielfaches Zugangsschema enthält;
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3 ein
Blockdiagramm einer Kommunikationseinrichtung zeigt;
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4 ein
Beispiel von Leistungspegeln während
der Sendung eines einzelnen Pakets über das Kommunikationsmedium
schematisch darstellt;
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5 ein
anderes Beispiel von Leistungspegeln während der Sendung eines einzelnen
Pakets über
das Kommunikationsmedium schematisch darstellt;
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6 ein
Flussdiagramm eines Leistungssteuerschemas zeigt; und
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7 ein
Diagramm zeigt, das ein Beispiel eines Kommunikationsnetzwerks darstellt,
das ein Master-Slave-Schema
nutzt.
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1 zeigt
ein Diagramm, das ein Beispiel eines peer-to-peer Kommunikationsnetzwerkes darstellt.
Das Kommunikationsnetzwerk umfasst Funkkommunikationseinrichtungen 101, 102, 103 und 104,
allgemein jeweils mit A, B, C und D gekennzeichnet. Jede der Kommunikationseinrichtungen kann
Nachrichten an jede der anderen Kommunikationseinrichtungen über entsprechende
Kanäle 105, 106, 107, 108, 109 und 110 eines
Kommunikationsmediums senden. In dieser Topologie spielt keine der Funkkommunikationseinrichtungen
die Rolle einer Master-Einrichtung oder einer zentralen Steuereinheit,
die den Zugang zu dem Kommunikationsmedium steuert. Der Zugang der
Kommunikationseinrichtungen wird stattdessen in einer verteilten
Weise gesteuert, d. h. die Steuerung wird unter den Kommunikationseinrichtungen
des Netzwerkes verteilt. Ein Beispiel eines Protokolls, das eine
solche verteilte Multizugangssteuerung bereitstellt, wird im Zusammenhang
mit 2 beschrieben.
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2 stellt
ein Kommunikationsszenario dar, das ein Token-basierendes Ping-Pong-Protokoll mit
einem vielfachen Zugangsschema veranschaulicht. 2 stellt
eine Sequenz von Paketen dar, die zwischen vier Kommunikationseinrichtungen,
bezeichnet mit A, B, C und D, z. B. die in 1 gezeigten
Einrichtungen, sendet. Der Kommunikationskanal, der die Information
zwischen den Einrichtungen überträgt, wird,
wie durch die Zeitachse 210 angedeutet, in eine Zahl von
Zeitunterteilungs-Schlitze
geteilt. Die Pakete 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207 und 208 werden
zwischen den Einrichtungen gesendet. Das Senden jedes Pakets beginnt
an einer Schlitzgrenze und kann den Kanal für eine variable Zeitdauer belegen.
In dem Beispiel von 2 beginnt Einrichtung A mit
dem Senden eines Pakets 201, das an Einrichtung C gerichtet
ist. Nachdem die Einrichtung A das Senden des Pakets 201 beendet hat,
ist es Einrichtung C erlaubt zu senden. Das Paket 201 umfasst
einen Header-Anteil 201a mit
einer Bestimmungsadresse und einer Längeninformation über die
Länge des
Pakets 201, z. B. gemessen in Bytes, oder dergleichen,
wie im Folgenden detaillierter beschrieben wird. Aus der durch die Einrichtung
A gesendeten Längeninformation
im Header 201a der Nachricht 201, weiß die Einrichtung
C, wann sie senden kann. Wenn also das Senden des Pakets 201 beendet
ist, beginnt die Einrichtung C mit dem Senden eines Pakets 202,
das, in diesem Beispiel, an Einrichtung B gerichtet ist.
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Gleichermaßen können die
Einrichtungen B und D aus der Header-Information im Header 201a des
Pakets 201 detektieren, daß die Sendung des Pakets 201 von
der Einrichtung A an die Einrichtung C gerichtet ist, und sie können die
Längeninformation entnehmen.
Folglich können
die Einrichtungen B und D das Empfangen bis zum Ende der Sendung
des Pakets 201 von Einrichtung A beenden, und somit deren
Leistungsverbrauch reduzieren.
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Der
gleiche Mechanismus wird anschließend zum Senden der Pakete 202, 203, 204, 205, 206, 207 und 208 eingesetzt,
wie in 2 dargestellt. Jedes Mal, wenn die Einrichtung
ein Paket empfangen hat, sendet die empfangende Einrichtung ein
Paket an eine der anderen Einrichtungen.
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Das
oben beschriebene Ping-Pong-Protokoll bildet die Basis für den Vielfachzugangssteuer-
bzw. Multiple Access Control (MAC) Mechanismus im Funkkanal des
Kommunikationsnetzwerks. Die auf diesem Protokoll basierende Synchronisierung
im Netzwerk wird durch das Nachverfolgen des Headers von jeder Sendung
aufrechterhalten. Das obige Ping-Pong-Protokoll wird detaillierter
in dem Internationalen Antrag
WO
01/58077 beschrieben.
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Das
obige Ping-Pong-Protokoll bietet eine verteilte Steuerung und ermöglicht eine
peer-to-peer Kommunikation. Die Abwesenheit irgendeiner Einrichtung
blockiert die Kommunikation zwischen den anderen Einrichtungen nicht.
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Wie
unten detaillierter beschrieben werden wird, wird der Sende-Leistungspegel
während
der Sendung eines Pakets, das zwischen zwei der Einrichtungen gesendet
wird, derart angepasst, daß der Teil
des Pakets, der notwendige Information für die Synchronisierung enthält, durch
das Nutzen eines vereinbarten Leistungspegels gesendet wird. Somit bleiben
alle Einrichtungen, die an dem Funkkanal teilnehmen, synchronisiert.
Da die relevante Synchronisierungsinformation, z. B. über die
Dauer der Sendung, in den Paket-Headern enthalten ist, werden nur die
Paket-Header bei Leistungspegeln gesendet, so daß alle Einrichtungen diese
Sendung empfangen. Der Rest des Pakets, d. h. die Nutzinformation,
wird bei einem Leistungspegel gesendet, der für den vorgesehenen Empfänger angemessen
ist.
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3 zeigt
ein Blockdiagramm einer Kommunikationseinrichtung. Die Kommunikationseinrichtung 301 umfasst
eine Bearbeitungseinheit 302, einen mit der Bearbeitungseinheit
verbundenen Funksender 303, einen mit der Bearbeitungseinheit
verbundenen Funkempfänger 304,
und einer mit dem Funksender verbundenen Leistungssteuerschaltung 305.
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Die
Bearbeitungseinheit generiert Nachrichten, die an eine oder mehrere
andere Kommunikationseinrichtungen gesendet werden soll, das z.
B. das Teilen von Nachrichten in kleinere Nachrichten oder Pakete
und/oder das Generieren von Header-Information und/oder dergleichen
nach dem eingesetzten Kommunikationsprotokoll enthält. Die
zu sendenden Datenpakete werden in den Sender 303 eingegeben. Gleichermaßen werden
die Datenpakete an die Verarbeitungseinheit zur weiteren Verarbeitung
weitergeleitet, wenn Datenpakete von einer anderen Kommunikationseinrichtung
durch den Empfänger 304 empfangen
werden, z. B. für
die Entnahme der empfangenen Information, Fehlerkontrolle, etc.
Die Verarbeitungseinheit stellt ferner eine Zugangssteuerung bereit,
wie z. B. in Verbindung mit 2 beschrieben, d.
h. durch die Entnahme einer Längeninformation, einer
Adresseninformation und/oder einer anderen Synchronisierungsinformation
aus den empfangenen Paketen und entsprechende Steuerung der Paketsendung.
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Der
Funksender
303 sendet die von der Verarbeitungseinheit
gesendeten Datenpakete über
den von dem Kommunikationsnetzwerk eingesetzten Funkkanal
310,
und der Funkempfänger
304 empfängt Datenpakete
und leitet diese an die Verarbeitungseinheit
302 weiter.
In einigen Ausführungsformen
kann der Sender und der Empfänger
das Datenpaket verarbeiten, z. B. durch das Zufügen weiterer Header-Information
vor der Sendung und dem Entfernung solcher Information nach dem
Empfangen von Daten, oder dergleichen. Zum Beispiel kann der Funksender
303 ein
Sender sein, der in einem geeigneten Funkband sendet, z. B. in dem
ISM-Band bei 2.45 GHz, und der Funkempfänger
304 kann ein
entsprechender Empfänger
sein. Zum Beispiel kann das Kommunikationsnetzwerk generell auf
der Bluetooth-Luft-Schnittstelle basieren, das einen Frequenz-springenden
bzw. frequency-hopping (FH) Kanal definiert, der eine elementare
Rate von 1 MB/s im 2.45 GHz ISM-Band nutzt. In einer Ausführungsform ist
das Kommunikationsnetzwerk ein Bluetooth-Piconetz, und der Funkkanal
ist ein statischer Kanal mit hoher Rate, der einen ausgewählten Breitband-Kanal,
z. B. 4 MHz, nutzt, wie z. B. in der Internationalen Patentanmeldung
WO 02/05448 beschrieben.
Ferner wird in einer Ausführungsform
eine verteilte Zugangssteuerung in dem Kanal eingesetzt, wobei eher der
implizierte Token-Austausch genutzt wird, wie z. B. in Zusammenhang
mit
2 beschrieben, als eine zentrale Steuerung wie
in der Master-Slave-Konfiguration eines konventionellen Bluetooth-Piconetzes, und
wobei damit die Flexibilität
des Datenverkehrsaustausches auf dem Kanal mit hoher Rate erhöht wird.
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Die
Leistungssteuereinheit 305 steuert den Leistungspegel bei
dem der Funksender 303 die Datenpakete sendet. Die Leistungssteuereinheit 305 wird
weiterhin mit dem Empfänger 304 und/oder
der Verarbeitungseinheit verbunden, und sie empfängt eine Information über die
von anderen Kommunikationseinrichtungen empfangen Leistungssteuersignale,
die angeben, ob der Sendeleistungspegel ausreichend hoch ist, um
einen akzeptablen Empfang an der empfangenden Kommunikationseinrichtung
zu gewährleisten.
Insbesondere ist die Leistungssteuereinheit ausgelegt, den Leistungspegel
während
des Sendens eines Pakets anzupassen, wie im Folgenden detaillierter
beschrieben wird.
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Es
wird darauf hingewiesen, daß die
Kommunikationseinrichtung weitere Komponenten umfasst, die in dem
schematischen Blockdiagramm der 3 weggelassen
wurden. Zum Beispiel kann die Kommunikationseinrichtung weiterhin
eine mit dem Empfänger
verbundene automatische Verstärkersteuerungs- bzw. automatic gain
control (AGC) Einheit, einen Dekodierer, einen Kodierer oder dergleichen
umfassen.
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4 stellt
ein Beispiel von Leistungspegeln während des Sendens eines einzigen
Pakets über ein
Kommunikationsmedium schematisch dar. In dem Beispiel von 4 wird
angenommen, daß ein Paket 400 von
einer Einrichtung, z. B. von Einrichtung A in 1,
an eine andere Einrichtung, z. B. an eine der Einrichtungen B, C
und D in 1, gesendet wird. Der Leistungspegel,
der für
ein zuverlässiges Senden
an eine andere Einrichtung benötigt
wird, hängt
von den Kanaleigenschaften ab, z. B. von der Stärke des Rauschens oder von
anderen Störungen, dem
Abstand zur Zieladresse, den Eigenschaften des Empfängers etc.
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Leistungssteuermethoden
zum Bestimmen eines geeigneten Leistungspegels für ein Senden von einem Sender
an einen Empfänger über einen gegebenen
Link sind im Stand der Technik als solche bekannt, siehe z. B.
US Patent Nummer 5 465 398 oder
die Internationale Patentanmeldung
WO 00/18033 .
In solchen Verfahren basiert die Leistungssteuerung am Sender typischerweise
auf einem Closed-Loop-Leistungssteuerungs-Algorithmus, in dem der
Empfänger
den Sender informiert, die Sendeleistung abhängig von den Empfangsbedingungen zu
erhöhen
oder zu erniedrigen. In einer Ausführungsform bestimmt der Empfänger eine
empfangene Signalstärken-Anzeige
bzw. received signal strength indication (RSSI) und sendet diese
Anzeige an den Sender. Zum Beispiel kann der Sender seinen Leistungspegel
auf dem niedrigsten RSSI-Wert eines erfolgreich empfangenen Signals
basierend steuern, und somit den Sendeleistungspegel auf ein akzeptables
Minimum reduzieren, um eine akzeptable Link-Qualität aufrechtzuerhalten.
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Die
Diagramme 404, 408, 410 zeigen Beispiele
von Leistungspegeln während
des Sendens eines Pakets 400 von einer Einrichtung A an
eine jeweilige Einrichtung B, C oder D.
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Das
Paket 400 umfasst einen Header 401 und einen Nutzinformations-Anteil 402.
Der Header 401 umfasst eine Längen-Anzeiger 412,
der die Länge
der Nutzinformation des Pakets 400 anzeigt. Zum Beispiel
kann der Längen-Anzeiger die Zahl
von Bytes der Nutzinformation anzeigen. Die Länge der Nutzinformation kann
alternativ mit einem anderen Längenmaß spezifiziert
werden. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform, in der die Nutzinformation während des
Sendens weiter in Segmente fester Länge unterteilt wird, der Längen-Anzeiger
die Zahl solcher Segmente anzeigen. Der Header 401 umfasst
weiterhin eine Quellen-Adressen-Feld 413 und ein Ziel-Adressen-Feld 414 und
optional ein oder mehrere weitere Felder 415. Zum Beispiel
kann der Header eine Information darüber enthalten, welche Art von
Daten in dem restlichen Teil des Pakets folgt, wie diese Daten moduliert
und kodiert sind, etc. Der Header kann weiterhin eine Information
in Beziehung zur Link-Steuerung umfassen, wie zum Beispiel eine Information über die
Wiedersende-Steuerung, z. B. ACK/NACK für eine automatische Wiedersendeabfrage
bzw. automatic retransmission query (ARQ), und eine Fluss-Steuerung, die den
Status verschiedener Puffer bereitstellt.
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Das
Diagramm 404 zeigt schematisch den Leistungspegel P während des
Sendens des Pakets 400 von Einrichtung A an Einrichtung
B. Der Header 410 wird auf einem Leistungspegel 405 gesendet, während die
Nutzinformation 402 auf einem Leistungspegel 406 gesendet,
der geringer ist als der Leistungspegel 405.
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Der
Leistungspegel 405 für
die Sendung des Headers 401 wird hoch genug gewählt, damit
der Header durch alle Einrichtungen des Kommunikationsnetzwerkes
empfangen wird, d. h. in diesem Beispiel durch die Einrichtungen
B, C und D.
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Der
Leistungspegel 406 wird hoch genug gewählt, damit die empfangende
Einrichtung, d. h. Einrichtung B in dem Beispiel von Diagramm 404,
die Nutzinformation empfängt.
Vorzugsweise wird der Leistungspegel 405 für die spezifische
Verbindung zwischen der Einrichtung A und B optimiert, um den Empfang
durch die Einrichtung B auf der einen Seite zu gewährleisten,
und, auf der anderen Seite, um so wenig Interferenz auf andere Einrichtungen
wie möglich
und um so wenig Leistungsverbrauch wie möglich zu verursachen. Dieser
Leistungspegel kann deutlich geringer sein als der Leistungspegel 405,
der für
das Senden an alle Einrichtungen des Netzwerks benötigt wird.
Im schlimmsten Fall ist der Leistungspegel 406 gleich dem
Leistungspegel 405.
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Die
Diagramme 408 und 410 stellen die entsprechenden
Leitungspegel für
das Senden an die jeweiligen Einrichtungen C und D dar.
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In
allen Fällen
wird der Header 401 auf dem gleichen Leistungspegel 405 wie
oben beschrieben gesendet, während
die Leistungspegel 409 und 411 zum Senden der
Nutzinformation in beiden Fällen verschieden
ist. Es wird im Beispiel der 4 angenommen,
daß ein
Senden von Einrichtung A an Einrichtung D den höchsten Leistungspegel erfordert, während das
Senden von Einrichtung A an Einrichtung B den geringsten erfordert.
Dies entspricht dem Beispiel von 1, in dem
Einrichtung B am nächsten
zur Einrichtung A ist, während
Einrichtung D am weitesten entfernt ist, und damit die schwierigsten
Erfordernisse an die Sendeleistung stellt, wenn die gleichen Verbindungseigenschaften
für alle
Einrichtungen angenommen werden.
-
In
einer Ausführungsform
wird der Leistungspegel 405 für das Senden des Headers bei
einem vorbestimmten maximalen Leistungspegel gewählt, und damit ein effektiver
Bereich des Kommunikationsnetzwerkes bestimmt. Somit wird in dieser
Ausführungsform
keine Leistungssteuerung für
den Header durchgeführt,
und damit eine einfache Implementierung erlaubt. Alternativ kann
der Leistungspegel für
den Header dynamisch bestimmt werden. Zum Beispiel kann der Leistungspegel
für den
Header als der Höchste
der Leistungspegel, die für
die Nutzinformation bestimmt wurden, gewählt werden, d. h. im Beispiel
von 4 der höchste
Leistungspegel aus den Leistungspegeln 406, 409 und 411.
In einer anderen Ausführungsform
kann der Leistungspegel für den
Header als der Höchste
der Leistungspegel für die
Nutzinformation plus eine vorbestimmte Sicherheitsmarge, oder dergleichen,
bestimmt werden.
-
Da
die Dauer des Headers typischerweise kürzer als die Dauer der Nutzinformation
ist, wird der gemittelte Leistungsverbrauch durch das obig beschriebene
Leistungssteuerschema deutlich reduziert, sogar wenn die Leistung
nur für
das Senden der Nutzinformation reguliert wird. Es sollte erwähnt werden,
daß diese
Leistungsersparnis ohne irgendeinen Performance-Verlust für das System
erreicht wird, da die beiden Leistungspegel so gewählt werden,
daß die
Performance für
den jeweiligen Teil garantiert wird.
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Wie
bereits diskutiert, bedeutet die Reduzierung an gesendeter Leistung
nicht nur längere
Batterielebenszeiten, sondern sie verringert auch die auf andere
Einrichtungen, die innerhalb des gleichen Frequenzbandes arbeiten,
verursachte Interferenz deutlich, und ist somit nützlich von
einem Standpunkt der Koexistenz. Insbesondere kann eine Synchronisierung
aller teilnehmender Einrichtungen erreicht werden, während die
mittlere Sendeleistung reduziert wird, und wobei somit die Koexistenzeigenschaften
und der Leistungsverbrauch verbessert wird.
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Es
sollte weiter notiert werden, daß die Diagramme in 4 hauptsächlich als
Illustration dient. Insbesondere wird der Leistungspegel in einer
tatsächlichen
Implementierung nicht instantan geändert, wie in 4 angedeutet,
sondern ändert
sich allmählich über eine
vorbestimmte Zeitdauer, wie es in 5 dargestellt
werden wird.
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5 stellt
schematisch ein anderes Beispiel von Leistungspegeln während des
Sendens eines einzelnen Pakets über
das Kommunikationsmedium dar. Wie in 4 wird wieder
angenommen, daß ein
Paket 400 mit einem Header 401 und einer Nutzinformation 402 von
einer Einrichtung A an eine der Einrichtungen B, C und D, wie z.
B. in 1 dargestellt, gesendet wird. Diagramme 404, 408, 410 zeigen
Beispiele von Leistungspegeln während
des Sendens eines Pakets 400 von einer Einrichtung A an
eine der jeweiligen Einrichtungen B, C und D.
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Wie
oben wird der Header 401 auf einem hohen Leistungspegel 405 gesendet,
wodurch gewährleistet
ist, daß die
Header-Information durch alle Einrichtungen im Netzwerk empfangen
werden, während
die Leistungspegel 406, 409 und 411 so
bestimmt werden, daß gewährleistet
ist, daß die
Nutzinformation von den Einrichtungen empfangen werden, an die die
Nutzinformation gerichtet ist, wie es in Verbindung mit 4 beschrieben
ist.
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Im
Gegensatz zu 4 wird der Leistungspegel von
dem höheren
Leistungspegel 405 zu einem jeweiligen geringeren Leistungspegel 406, 409 und 411 herunter
gefahren, und stellt einen allmählichen Übergang
von einem hohen Leistungspegel zu einem niedrigen Leistungspegel
während
einer durch die gestrichelten Linien 504 und 505 angedeuteten Übergangsperiode
bereit, wobei das Ende des Headers und ein späterer Zeitpunkt angedeutet
werden, an dem der jeweils niedrigste Leistungspegel erreicht wird.
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In
dem Beispiel der 5 ist die Länge der Übergangsperiode in allen drei
Fällen
die gleiche, d. h. unabhängig
von den jeweils endgültigen
Leistungspegeln 406, 409 und 411. Somit
hängen
die Anstiege 501, 502 und 503 des Hochfahrens
von den Unterschieden in den Leistungspegeln ab. Alternativ kann
der Anstieg als konstant gewählt
werden, und somit wird verursacht, daß die Länge der Übergangsperiode von den Unterschieden
der Leistungspegel abhängt.
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Es
wird weiterhin verstanden, daß andere Übergangstypen
als lineares Hochfahren genutzt werden können.
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Es
wird vermerkt, daß der
Sende-Leistungspegel in einigen Architekturen, z. B. in limitierten Empfangs-Architekturen, dem
Empfänger
nicht bekannt sein muss. Jedoch wird in anderen Architekturen zumindest
einige der gesendeten Informationen als Amplituden-Information kodiert.
In diesen Architekturen wird der empfangene Leistungspegel typischerweise
lokal am Empfänger
geschätzt.
Ein Beispiel eines Modulationsformats, in dem die Amplitude Information
enthält,
ist die quadratische Amplituden-Modulation M-QAM, wobei M größer als
4 ist. Weiterhin muss der Leistungspegel in Systemen mit einem linearen
Empfänger
geschätzt
werden, sogar wenn keine Information in der Amplitude gesendet wird.
Der Grund ist, daß in
diesem Fall das Signal von Analog zu Digital mittels eines Analog-zu-Digital-Wandlers
bzw. analogue-to-digital
converter (ADC) konvertiert wird. Jedoch muss auf Grund der limitierten
dynamischen Reichweite des Empfängers eine
automatische Verstärkersteuerung
bzw. automatic gain control (AGC) eingesetzt werden.
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Wenn
der Leistungspegel während
der gesamten Sendung des Pakets konstant wäre, könnte die Leistung des empfangenen
Signals beim Start des Pakets gemessen werden, und dann könnte die AGC
auf dieser Messung basierend eingestellt werden. Wenn zum Beispiel
die empfangene Leistung sehr hoch ist, dämpft die AGC effektiv das Signal
um einen großen
Betrag, währenddessen
keine Dämpfung
angewendet wird, wenn das empfangene Signal schwach ist.
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Auf
der anderen Seite kann die AGC in einer Situation, in der der Leistungspegel
während
des gesamten Pakets nicht konstant ist, wie es in dem Fall des hier
beschriebenen Systems ist, kontinuierlich eingestellt werden. Somit
ist es in der obigen Situation wünschenswert,
daß die
AGC in der Lage ist, die Variationen der Sendeleistung angemessen
gut zu verfolgen. Somit sollte der Sender die Leistung ausreichend
langsam herunterfahren, damit die Änderung durch das AGC an dem
empfangenen Ende leicht verfolgt werden kann. Auf der anderen Seite sollte
die Übergangsperiode
gering im Vergleich mit der Länge
der Nutzinformation sein, um eine effektive Reduktion der gemittelten
Sendeleistung bereitzustellen, z. B. in der Größenordnung von einigen der gesamten
Paketlänge.
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Zum
Beispiel kann das Paket 400 in einem typischen Beispiel
einige ms lang sein, während
der Header 401 in der Größenordnung von 40–50 μs lang sein
kann. In diesem Fall ist ein Beispiel einer geeigneten Übergangsperiode,
die immer noch das Verfolgen durch die AGC erlaubt, ungefähr 5–10 μs, d. h. ein
vernachlässigender
Prozentanteil der Paketdauer.
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Es
wird weiter verstanden, daß in
einer Ausführungsform
der bekannte Leistungspegel für
den Header und die Nutzinformation in der AGC-Nachverfolgung genutzt
werden.
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6 zeigt
ein Flussdiagramm eines Leistungssteuerschemas. Das Leistungssteuerschema wird
mittels eines Beispiels eines Kommunikationsnetzwerkes dargestellt,
das Einrichtungen A, B, C, D umfasst, wie z. B. in Verbindung mit 1 beschrieben.
Das Flussdiagramm der 6 stellt die durch Einrichtung
A durchgeführte
Leitungssteuerung dar, z. B. in einer Situation, in der die Einrichtung
A in ein nicht-koordiniertes
Ad-Hoc-Netzwerk, z. B. ein Bluetooth-Piconetz, eintritt.
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In
einem ersten Schritt 601 wird die von den Leistungspegeln
bereitgestellte Link-Qualität
zwischen Einrichtung A und den übrigen
Einrichtungen verhandelt, das zu einen Leistungspegel für jeden der
Links A zu B, A zu C und A zu D führt. Diese Leistungspegel werden
jeweils mit PAB, PAC und
PAD bezeichnet. Die Leistungspegel können durch
jedes bekannte Leistungssteuerschema verhandelt werden, z. B. ein
auf RSSI-Nachrichten basierendes Closed-Loop-Schema wie oben beschrieben.
In einer Ausführungsform
werden die Header der Nachrichten, die während der obigen Verhandlung
von Leistungspegeln gesendet wurden, bei einem vorbestimmten maximalen
Leistungspegel gesendet, um zu gewährleisten, daß sie von
allen Einrichtungen des Netzwerkes empfangen werden.
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Im
Schritt 602 wird der Leistungspegel PH zum Senden der Header-Information
als das Maximum der in Schritt 601 bestimmten Leistungspegel bestimmt.
In einer Ausführungsform
wird zu dem bestimmten Maximum eine vorbestimmte Sicherheitsmarge
addiert, d. h. PH = max(PAB, PAC, PAD) + c, wobei c ≥ 0.
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Somit
wird der Leistungspegel für
den Header bestimmt durch
- – ein Senden von zumindest
einer Nachricht durch eine erste Funkkommunikationseinrichtung an
jede der anderen Funkkommunikationseinrichtungen;
- – ein
Empfangen von entsprechenden Antwort-Nachrichten durch die erste
Funkkommunikationseinrichtung von den anderen Funkkommunikationseinrichtungen,
wobei die Antwort-Nachrichten eine Information über eine Empfangsqualität von zumindest
einer entsprechenden Nachricht durch eine entsprechende Funkkommunikationseinrichtung
umfasst; und
- – ein
Bestimmen des Leistungspegels für
den Header aus der empfangenen Information über die Empfangsqualität von den
anderen Funkkommunikationseinrichtungen.
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Im
nachfolgenden Schritt 603 wird eine reguläre Kommunikation
zwischen Einrichtung A und einer oder mehreren der anderen Einrichtungen
B, C und D durchgeführt.
Die durch die Einrichtung A gesendeten Nachrichten werden bei einem
Leistungspegel gesendet, der in dem vorhergehenden Schritt bestimmt
wurde, d. h. die Nachrichten-Header werden bei einem Leistungspegel
PH und die Nutzinformation bei einem der Leistungspegel PAB, PAC oder PAD gesendet, abhängig davon an welche Einrichtung eine
Nachrichtung gerichtet ist.
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Wenn
eine Nachricht an mehr als eine Einrichtung gerichtet ist, können die
Leistungspegel entsprechend bestimmt werden, d. h. hoch genug damit alle
vorgesehenen Empfänger
in der Lage sind, die Nachricht zu empfangen. Wenn zum Beispiel
eine Nachricht an die Einrichtungen B und C gerichtet ist, kann
die Einrichtung A die Nachricht auf einem Leistungspegel P = max(PAB, PAC) senden.
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Im
Schritt 604 werden die Leistungspegel PAB,
PAC, PAD und PH
aktualisiert bevor die Kommunikation im Schritt 603 weitergeht.
Die Frequenz, mit der die Leistungspegel aktualisiert werden, hängt von dem
tatsächlichen
Leistungssteuerungsschema ab, das an den individuellen Links eingesetzt
wird. Zum Beispiel kann für
einen gegebenen Link eine Leistungssteuerungsnachricht durch den
Empfänger
an den Sender gesendet werden, wenn eine Nachricht mit einem RSSI
größer als
ein vorbestimmter Schwellwert empfangen wurde oder wenn eine Nachricht
nicht erfolgreich empfangen wurde, wie z. B. durch einen Fehlerdetektierungsmechanismus
wie beispielsweise eine Prüfsumme
detektiert. In anderen Ausführungsformen
wird eine Leistungssteuerungsnachricht gesendet, das auf einem gemittelten RSSI über eine
Zahl von Nachrichten basiert, etc. In jedem Fall sollte der Leistungspegel
PH ebenfalls aktualisiert werden, wenn einer der Leistungspegel
für die
individuellen Links PAB, PAC,
PAD geändert
wird.
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In
einer Ausführungsform
kann das Aktualisieren der Leistungspegel weiterhin ein periodisches Wiederverhandeln
der Leistungspegel mit einer oder mehreren Einrichtungen umfassen.
Das kann insbesondere in einem verteilten Zugangssteuerschema vorteilhaft
sein, wenn eine der Einrichtungen nur einige Nachrichten von bzw.
an andere Einrichtungen empfängt
bzw. sendet, um zu garantieren, daß diese Einrichtung immer noch
alle Header-Informationen empfangen und somit die Synchronisierung
zu allen Zeiten garantiert ist.
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Somit
wird die Leistungssteuerung in dem obig beschrieben Verfahren auf
beide Teile des Pakets angewendet, d. h. auf den für alle Einrichtungen vorgesehenen
Header-Teil und auf den nur für
eine Einrichtung vorgesehene Nutzinformations-Teil. Der an alle
Einrichtungen vorgesehene Teil wird mit einer Leistung gesendet,
die effektiv durch die empfangende Einrichtung mit den schwierigsten
Bedingungen bestimmt wird, wohingegen der an eine spezifische Einrichtung
gesendete Teil auf einem Leistungspegel gesendet wird, der für diese
besondere Einrichtung geeignet ist.
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In
einer alternativen Ausführungsform
wird keine Leistungssteuerung für
den an alle Einrichtungen gesendeten Teil genutzt, sondern die maximale Leistung
wird genutzt um zu gewährleisten,
daß alle Einrichtungen
die Nachricht empfangen werden. Der für eine spezifische Einrichtung
vorgesehene zweite Teil wird immer noch auf einem Leistungspegel
gesendet, der für
diese besondere Einrichtung optimiert ist.
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Es
wird verstanden, daß der
hierin offenbarte Leistungssteuerungsmechanismus nicht auf Netzwerke
mit verteilter Zugangssteuerung limitiert ist, sondern genauso vorteilhaft
auf andere Netzwerke angewendet werden kann. Insbesondere kann er auch
auf ein System angewendet werden, in dem der Zugang zu dem Kanal
zentral geregelt ist, z. B. in einer Situation, in der ein Sender
Informationen über einen
Kanal sendet, und in dem nur ein Teil der gesendeten Information
durch alle Einrichtungen empfangen werden wird. In einem solchen
Fall wird nur der Teil, der für
alle Einrichtungen vorgesehen ist, auf einem Leistungspegel gesendet,
der für
den Empfang durch alle Einrichtungen geeignet ist. Der Rest kann
auf einem Leistungspegel gesendet werden, der für den bzw. die spezifischen
Empfänger
geeignet ist. Dies wird durch das folgende Beispiel dargestellt.
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7 zeigt
ein Diagramm, das ein Beispiel eines Kommunikationsnetzwerkes darstellt,
das ein Master-Slave-Schema
nutzt, d. h. einen zentralen Steuermechanismus für den Zugang zum Kommunikationsmedium,
wie in der Bluetooth-Technologie angewendet. Die Topologie ist eine
sternförmige
Konfiguration, die eine Master-Einrichtung 701 und eine Zahl
von Slave-Einrichtungen 702, 703 und 704 umfasst.
In dieser Topologie gibt es einen Kommunikationslink zwischen jeder
der Slave-Einrichtungen und der Master-Einrichtung, wie durch die
gestrichelten Linien 705, 706 und 707 dargestellt.
Die Master-Einrichtung 701 reguliert
den Zugang zu dem Medium, zum Beispiel durch ein individuelles Abfragen
jeder Einrichtung. Eine Slave-Einheit sendet nicht, wenn sie nicht
durch die Master-Einheit abgefragt wurde. Die Leistungssteuerung
kann nun an jedem Link separat ausgeführt werden. Bei vergleichbaren Link-Bedingungen,
d. h. wenn die Sendeleistung von dem Abstand zwischen Sender und
Empfänger
abhängt,
kann demnach die Sendeleistung, die benötigt wird, um auf dem Link 705 zu
kommunizieren, niedriger sein als die auf dem Link 706 benötigte. Beachte jedoch,
daß, obwohl
die Leistungssteuerung für
jeden der Links 705, 706 und 707 individuell
implementiert werden kann, dies nicht immer die optimalste Lösung ist.
In der Bluetooth-Technologie enthält der Header, neben anderen
Dingen, eine Information über
den vorgesehenen Empfänger
und die Dauer des Pakets. Letztere ist nützlich um von allen Einrichtungen
gehört
zu werden, damit die Einrichtungen, die keine vorgesehenen Empfänger sind,
den Empfang aussetzen können
und somit Leistung sparen können.
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Somit
kann ein Leistungssteuerungsschema, in dem, wie hierin beschrieben,
der Leistungspegel während
des Sendens einer Nachricht angepasst wird, auch vorteilhaft in
einem zentralen Steuerungs-Szenario angewendet werden.
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Ein
anderes Beispiel einer zentralen Steuerung wird in der zellulären Fernsprechtechnik
beobachtet, wobei sich die gesamte Intelligenz in der Basisstation
befindet. Die Leistungssteuerung kann von der Basisstation aus ausgeführt werden.
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Somit
wird obig ein Leistungssteuerungsschema beschrieben, in dem das
Senden einer Nachricht in zwei Teile geteilt wird, wobei ein Teil
für alle
Einrichtungen des Kommunikationsnetzwerkes vorgesehen ist, und wobei
der andere Teil nur für
eine Einrichtung oder eine Gruppe von Einrichtungen innerhalb des
Netzwerks vorgesehen ist.
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Es
wird von dem Fachmann erkannt werden, daß der exakte Inhalt nicht essentiell
ist, sondern daß die
Idee auf der Beobachtung basiert, daß ein Teil vorgesehen ist für, oder
zumindest genutzt werden kann, durch alle Einrichtungen, wohingegen
der zweite Teil nur für
eine Einrichtung, oder Gruppe von Einrichtungen, von Interesse ist.