EP4670279A1 - Transceiver und zugehöriges betriebsverfahren - Google Patents

Transceiver und zugehöriges betriebsverfahren

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Publication number
EP4670279A1
EP4670279A1 EP24707722.5A EP24707722A EP4670279A1 EP 4670279 A1 EP4670279 A1 EP 4670279A1 EP 24707722 A EP24707722 A EP 24707722A EP 4670279 A1 EP4670279 A1 EP 4670279A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
frequency
signal
carrier frequency
designed
transceiver
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24707722.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Heinrich Milosiu
Frank Oehler
Tobias Dräger
Jörg Robert
Clemens Korn
Josef Bernhard
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP4670279A1 publication Critical patent/EP4670279A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/38—Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
    • H04B1/40—Circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/155—Ground-based stations
    • H04B7/15528—Control of operation parameters of a relay station to exploit the physical medium
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. Transmission Power Control [TPC] or power classes
    • H04W52/02—Power saving arrangements
    • H04W52/0209—Power saving arrangements in terminal devices
    • H04W52/0225—Power saving arrangements in terminal devices using monitoring of external events, e.g. the presence of a signal
    • H04W52/0229—Power saving arrangements in terminal devices using monitoring of external events, e.g. the presence of a signal where the received signal is a wanted signal
    • H04W52/0235—Power saving arrangements in terminal devices using monitoring of external events, e.g. the presence of a signal where the received signal is a wanted signal where the received signal is a power saving command

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a transceiver and an associated operating method and a computer program.
  • Preferred embodiments of the invention provide a device for battery-free and wireless reception and transmission of radio messages without a quartz oscillator, e.g. for 3GPP or IEEE.
  • a transmitting device needs a precise clock to generate a signal with the correct transmission frequency.
  • the clock is usually generated using an oscillator.
  • oscillators that are suitable for generating the required high-frequency signal are too energy-hungry for many applications (e.g. passive IoT devices, Internet of Things devices). Therefore, there is a need for an improved approach.
  • the object of the present invention is to provide a reference signal, in particular for a radio receiver (transceiver), which is characterized by high energy efficiency.
  • Embodiments of the present invention provide a transceiver with a receiver unit and a transmitter unit.
  • the receiver unit is designed to receive a first RF signal with a first carrier frequency.
  • the transmitter unit comprises an RF signal generator which is designed to generate a second RF signal with a second carrier frequency based on the first carrier frequency or a frequency modulated onto the first RF signal and signal information (contained in or extracted from the first RF signal, another RF signal or from a modulation of the first RF signal).
  • the second carrier frequency is different compared to the first carrier frequency.
  • Embodiments of the present invention are based on the knowledge that a different frequency f2 can be reliably generated from a received high-frequency reference signal with carrier frequency / reception frequency fi if additional information is available.
  • This additional information is provided by an additional signaling (or another signal property, such as a subcarrier or modulation) in the reference signal.
  • the additional signaling advantageously enables the generation of a frequency deviating from fi or a decoupled frequency f 2 , which can be used as a carrier frequency.
  • the system allows significant simplification of the communication devices for reading passive nodes.
  • mobile phones can be used for reading, for example.
  • UHF RFID normal backscattering systems
  • the advantage over devices with their own oscillator is that, according to exemplary embodiments, the devices require significantly less energy to communicate. This makes passive devices possible that can be operated by energy harvesting.
  • the RF signal generator is designed to determine the first carrier frequency or the modulated frequency or a reference dependent on the first carrier frequency or the modulated frequency.
  • the signal generator is designed to generate the second carrier frequency as a function of the first carrier frequency by frequency dividing or modulating or frequency shifting the first carrier frequency or by supplementing the first RF signal.
  • the signal information can have a multiplier or divider on the first carrier frequency or on the modulated frequency.
  • the RF signal generator can be designed to generate the second RF signal with a frequency hopping pattern with at least two second carrier frequencies, defined by the signal information.
  • a further embodiment provides a transceiver in which means for providing energy are provided.
  • means for providing energy are provided.
  • RF-to-DC energy harvesting means which are designed to harvest electrical energy, in particular a direct voltage from a radio field or the radio field associated with the first RF signal.
  • One or more antennas with a matching network can be used for this purpose, which carries out a frequency variation.
  • the energy supply means are designed to obtain electrical energy from another form of energy, e.g. light radiation or temperature in the environment.
  • the energy supply means alternatively or additionally have an energy store that is designed to store electrical energy. This can be a battery or a simple capacitor.
  • the first carrier frequency it should be noted that, according to embodiments, this can be in the sub-1 GHz frequency range or sub-5 GHz frequency range or also a carrier frequency with a center frequency in a spectrum defined by IEEE 802.11 b/g/n/ac bands.
  • the second transmission frequency can, according to embodiments, be in a 2.4 GHz frequency range (generally sub-5 GHz or sub-10 GHz) or generally in a frequency range specified by IEEE 802.11 b/ba.
  • the approach can also be implemented in any other frequency band if f1 and f2 are different.
  • IEEE 802.11b The two standards are referred to below as IEEE 802.11b and IEEE 802.11ba. This is not a typo. In fact, IEEE 802.11 b is a fairly old standard for data transmission. IEEE 802.11 ba is a new standard that specifies energy-saving transmission for receivers with low power consumption (so-called wake-up receivers).
  • the second carrier frequency is generated on the basis of the first carrier frequency when the first RF signal is initially/only initially present.
  • a first RF signal can also be continuously present, in which case, for example, this also serves continuously to generate the second RF signal.
  • the first RF signal is only initially present or only after a jump or permanently present. The evaluation is therefore only initially, after a jump or permanently carried out by the receiver unit.
  • a data packet is modulated onto the first RF signal. This can, for example, carry the signal information for generating the second RF signal. Possible modulation methods are BPSK, GFSK, 2-ASK and/or OOK.
  • the transceiver also has a modulator that is designed to modulate data packets onto the second carrier frequency, e.g. using BPSK, GFSK, 2-ASK and/or OOK.
  • the transceiver or the receiver unit of the transceiver has one or more of the following elements:
  • the quantizer is designed to use a threshold value to output discrete signals based on the same for determining the first carrier frequency.
  • the counter can be arranged after the quantizer, for example, and designed to determine the first carrier frequency by counting the number of oscillations between two time marks in the first RF signal (e.g. between two main carriers) in one or more sections of the RF signal and/or to determine at least one channel grid of the first carrier frequency.
  • the counter explained above, it should be noted that it is designed to determine the carrier frequency in a main carrier or a secondary carrier.
  • the carrier frequency can also be derived from an offset between a main carrier and a secondary carrier.
  • the demodulator is designed to provide a voltage or current signal that correlates with an RF carrier amplitude. Additionally or alternatively, the demodulator can comprise an OOK envelope detector. According to embodiments, the demodulator is connected upstream of the comparator or quantizer and provides an AM signal demodulated from the carrier frequency.
  • the elements explained above, quantizer, counter and demodulator, are part of the receiver path according to the preferred embodiment and are used to determine the first carrier frequency. After detection, this carrier frequency is passed on to the transmitter path (transmitter unit) so that it determines the second carrier frequency depending on the first carrier frequency.
  • PLL divider_N, RFID divider_R and look-up table can be used.
  • the transmitter unit has a frequency divider which is designed to derive frequency division values Div_R from an internal reference derived from the first carrier frequency or from the first carrier frequency itself.
  • the transmission unit has a look-up table, e.g.
  • the frequency divider is implemented as an integer-N PLL synthesizer and/or comprises a frequency-locked loop (FLL).
  • FLL frequency-locked loop
  • a further divider can be present additionally or alternatively.
  • Div_R represents, for example, a frequency sub-value, while Div_N is determined based on the internal reference/using a frequency hopping pattern.
  • the transceiver can comprise a plurality of antennas on both the receiver and transmitter sides. This advantageously implements antenna diversity.
  • a plurality of receiver units can be provided for a plurality of RF signals with a plurality of first carrier frequencies. A plurality of receiver frequencies can also be received in an RF signal using one or more receiver units.
  • the transmitter unit has one or more RF signal generators which are designed to generate a plurality of second RF signals with a plurality of second carrier frequencies.
  • a plurality of signal generators are provided so that a plurality of second RF signals with second (different second) carrier frequencies can be generated. It should be noted at this point that payload data can be sent via the receiver unit and received with the first and/or second carrier frequency.
  • the transmitter unit is designed to send payload data with the first and/or second carrier frequency.
  • the transceiver can receive a wake-up signal.
  • a frequency within the preamble of the RF signal can receive a wake-up signal.
  • the preamble can contain all the selective information and/or address information.
  • the preamble can be designed to be bivalent or multivalent.
  • the receiver unit can be designed to respond to a wake-up signal. signal or ID-selective or receiver-selective or encrypted wake-up signal.
  • One embodiment provides a passive IoT device, such as a superheterodyne or superregenerative receiver with a transceiver as explained above.
  • a method for operating a transceiver comprises the steps of receiving a first RF signal with a first carrier frequency and generating a second RF signal with a second transmission frequency based on the first RF signal and signal information.
  • the second carrier frequency is different from the first carrier frequency.
  • the method can also be computer-implemented.
  • Fig. 1 is a schematic block diagram of a transceiver according to a basic embodiment
  • Fig. 2 is a block diagram for a possible implementation of an embodiment including energy harvesting from a received signal
  • Fig. 3 is a schematic block diagram for an exemplary UHF receiver with frequency determination at T according to embodiments
  • Fig. 4 is a schematic block diagram of a possible implementation of a circuit block for setting the frequency divider Div_N and Div_R according to embodiments;
  • Fig. 5 is a schematic block diagram of a possible implementation of a radio transmitter with reference signal generator and frequency division setting according to embodiments.
  • Fig. 6 is a schematic diagram for an embedded time reference in the signal with frequency fi.
  • Fig. 1 shows a transceiver 10 with a receiver unit 20 and a transmitter unit 30.
  • the receiver unit 20 is coupled, for example, by means of a receiving antenna 22.
  • the transmitter unit 30 is coupled, for example, by means of a transmitting antenna 32.
  • the receiving antenna 22 and the transmitting antenna 32 can also be combined.
  • antenna arrays or a combined antenna array are also possible for both antennas.
  • the receiver unit 20 is designed to receive an RF signal with a first carrier frequency fi.
  • the receiver unit has, for example, a frequency detector, e.g. implemented by a quantizer and a counter.
  • the frequency detector is provided with the reference number 24 and is designed to determine the carrier frequency fi or to output a reference signal R that is dependent on the carrier frequency T.
  • the transmitting unit has an RF signal generator 34 which is designed to generate a carrier frequency f2.
  • This carrier frequency f2 is fed to the antenna 32 so that, for example, a signal can be modulated onto the carrier frequency f2 as a carrier frequency.
  • the RF signal generator 34 is designed to generate the second RF signal with the second carrier frequency f2 on the basis of the first RF signal or the first carrier frequency T. f2 is different compared to T.
  • the RF signal generator 34 also uses signal information I. This signal information is, for example, contained in the first or another signal or extracted from the same or preconfigured.
  • the signal information I is fed to the unit 34, e.g. as preconfigured information or as information derived from the first RF signal.
  • the generator 34 is used to generate the second carrier frequency and not an oscillator or an oscillating element of an oscillator. Even without the latter, the generator 34 can precisely generate a carrier frequency from a received signal, taking into account the additional signaling information I. It should be noted at this point that the additional signaling I can also be obtained from a signal property at the reception frequency T. can be used, for example, when it is in the form of a subcarrier or other modulation.
  • the signal information can specify a multiplier of two, so that starting from a first carrier frequency of, for example, 900 MHz, the second carrier frequency is then 1800 MHz.
  • a frequency modulated onto the first carrier frequency can be used as a basis.
  • the multiplier can be included as direct information in the first signal or, for example, can be calculated from a signal difference between an auxiliary carrier (e.g. 902 MHz) and the main carrier 900 MHz (difference 2).
  • the transceiver 10 can also be designed as a passive transceiver.
  • the same also includes an optional energy harvester 40, which generates electrical energy, for example, from ambient energy or energy from the received signal.
  • an optional energy harvester 40 which generates electrical energy, for example, from ambient energy or energy from the received signal.
  • a connection is therefore provided between the energy harvester 40 and the receiving antenna 22. Both this connection and the energy harvester 40 itself are optional elements.
  • the energy can be taken by the energy harvester 40 from a radio field of the same system or another system (comparable to the current UHF-RF-ID system).
  • an implementation of an energy harvester based on another source such as a solar cell, a thermoelectric generator, etc., would of course also be possible.
  • a small battery 40 can also be provided.
  • the energy harvester 40 itself can also comprise means for storing electrical energy, such as a capacitor or a small battery.
  • the transceiver 10 uses radio signals at a frequency T (preferably in the sub-1 GHz range). No components that act as frequency standards, such as quartz oscillators, SAW/BAW filters or similar, should be used. This serves to reduce the form factor, material costs and, above all, energy consumption.
  • the transceiver 10 independently determines the received transmission frequency fi with an adequate accuracy of, for example, 0.1 MHz and decodes incoming additional information that is, for example, modulated onto the radio signal.
  • a frequency f2 can be generated from the received frequencies T and the additional information.
  • the frequency T is not identical to f2.
  • the receiver 10 determines the frequency f2 based on additional reference signals on the incoming radio signal at the frequency T and the additional information.
  • the frequency T is not used as the basis for generating the frequency f 2 , but rather a signal component contained in the frequency T, such as a component modulated onto T.
  • Other examples of an additional reference signal would be an additional carrier signal at an exemplary distance of 1 MHz next to the carrier signal at the frequency fi.
  • the radio node uses the exemplary methods described to generate the target frequency f 2 to be set - preferably in the 2.4 GHz band - to which the transmitter automatically adjusts itself.
  • the transmission frequency is set, for example, with a minimal residual deviation of less than 1.0 MHz.
  • the frequency f 2 is then used in a typical implementation as the transmission frequency and modulated with user data, preferably BPSK.
  • the method can also be used for systems with a precise oscillator (e.g. quartz). For example, the oscillator could be switched off whenever a corresponding signal is available in order to save energy in this case.
  • Fig. 2 shows an example implementation.
  • Fig. 2 shows a transceiver 10' with a receiver 20, which has a downstream data decoder 25 and a control logic 26.
  • the transceiver 10' has a transmitter path with a signal generator 34, a downstream radio transmitter 36 and an antenna driver 37, by means of which the antenna 32 is transmitted with the carrier frequency f 2 , onto which data to be transmitted is modulated.
  • the data to be transmitted is fed to the radio transmitter at target frequency 36 via the control logic 26 as a transmission frequency or modulation signal.
  • the control logic receives the user data from the data decoder 25 and the transmission data from an external unit, such as a sensor.
  • the transceiver 10' also has the energy harvester 40 with the elements 42 matching network and 44 RF-to-DC harvester.
  • the harvester 40 is also coupled to the receiving antenna 22 (like the receiver 20).
  • the energy harvested via energy harvesting can be stored in a local energy storage device, such as a capacitor.
  • a local energy storage device such as a capacitor.
  • This can bridge short-term supply fluctuations. Examples of this include fluctuations in the power of the received wireless signal, the brightness (in solar operation) or a limitation of the maximum current of the battery.
  • the internal components of the device can briefly require higher currents than are immediately available (buffer effect of the capacitor).
  • a buffer for the energy supply can be omitted.
  • the energy source must be continuously available during the radio node's communication.
  • the harvester can optionally vary the frequency of the matching network (MNW) to use the strongest RF sub-signal in the spectrum for RF-to-DC energy harvesting.
  • MNW matching network
  • the MNW must also be adjusted to accommodate any frequency hopping on the transmit side. Pre-agreed frequency hopping schemes are used here.
  • the process can also be used for systems with conventional energy supply (normal voltage supply or battery). Here the process can be used to save energy.
  • the second carrier frequency in particular carrier frequency f 2
  • carrier frequency fa and f 4 can also be generated using the same principle with several transmission paths.
  • a first WLAN device e.g. a mobile phone
  • these are frequencies below 1 GHz (e.g. the frequency channels provided for UHF RFID, such as the frequency 865.7 MHz).
  • the signal at the frequency fi can also be used to supply energy to the passive radio node.
  • the passive radio node can generate a frequency f 2.
  • this frequency f 2 lies, for example, in the frequency range of 2.4 GHz used by WLAN. This has the advantage that the first WLAN device can simultaneously transmit and receive signals to the passive radio node without a great deal of hardware effort. This would be tight if used adjacent frequencies can only be realized with high circuit complexity.
  • the data transmission of the necessary data for generating the frequency f2 can be carried out in an advantageous implementation on the basis of the waveforms/protocol defined in IEEE 802.11ba (or an extension thereof), since IEEE 802.11ba is particularly well suited for energy-saving receivers due to its special wake-up modulation.
  • the passive radio node can then transmit data to the first WLAN device on the frequency f 2 .
  • This transmitted data is then preferably compatible with the IEEE 802.11 b standard, as this uses a constant envelope for modulation.
  • the data from the passive radio node could also be received by a second WLAN device.
  • encryption of the transmit and/or receive data would also be possible.
  • the transmit data for determining the frequency f 2 from the signal at the frequency fi can also be transmitted in encrypted form. This would prevent unaddressed passive radio nodes from being accidentally woken up. It would also prevent unauthorized waking of the passive radio nodes by third parties. Replay immunity can also be achieved by changing signaling.
  • selectivity would also be possible.
  • the system or the transceiver can be supplemented with mechanisms for different addressing of different tags or tag populations, e.g. ID-selective, groups of tags (function, manufacturer, according to ID part, according to WLAN key (possibly derived from SSID or WLAN identifier), ...) or broadcast.
  • the reception of user data can also be enabled.
  • the passive radio node could receive data from the first WLAN device on the frequency f 2 , which is then preferably compatible with the IEEE 802.11 b, since demodulation is simpler compared to other modulation types used in WLAN.
  • the data transmission from the first WLAN device to the passive radio node can also take place on the frequency fi based on IEEE 802.11 ba.
  • the modulator could also be designed as BPSK, 2-ASK, OOK, etc.
  • BPSK and 2-ASK are preferred.
  • the transmission of the reference signal is explained below.
  • One possible implementation according to one embodiment is that the signal on frequency h is transmitted permanently for the entire communication of the tag. This is advantageous, for example, if the tag is a passive radio node that does not have an energy storage device.
  • the signal on frequency T could also be switched off during communication on frequency f2.
  • the radio node must have its own energy storage device or generate the signal with energy from an energy source other than signal T. This would have the advantage that frequencies T and f2 could be significantly closer to each other.
  • frequency hopping is required according to one example (e.g. according to FCC 15.247 in the USA). Therefore, the frequency T could also change during communication of the passive radio node.
  • Various approaches are conceivable to solve this problem.
  • Another implementation option according to one embodiment is that the frequency f2 is determined only once at the beginning of the communication from the signal with the frequency fi. Therefore, the signal at the frequency fi could even be switched off, or it is only needed for the energy supply, whereby the exact frequency does not play a decisive role.
  • a further possibility according to a further embodiment is that the frequency f2 is determined again from the signal T after the frequency jump.
  • the new frequency is signaled, e.g. within the signal at the new frequency fi.
  • the signaling occurs only once (or not after each frequency hop). Using data available in the passive radio node (e.g. table or other calculation), the frequency f2 can be calculated based on the frequency h after the frequency hop.
  • the device allows a change in the reception frequency fi or the configuration of several radio receivers.
  • the use of multiple receiving and/or transmitting antennas is possible.
  • a receiving-side and/or output-side antenna array is used for this purpose.
  • the receiving and transmitting antennas can of course also be combined according to further embodiments, just like the combination of receiving and transmitting arrays.
  • the use of multiple receiving antennas for receiving the reference signal or reference signals serves to achieve a diversity gain (e.g. if the signal is in a "deep fade" at one antenna, it can be easily received at another if multiple antennas are used).
  • Fig. 3 shows the receiver path 20' with the components 20p for the preamplifier, 20d for the demodulator, 20q for the quantizer (here a comparator) and 20z for the counter.
  • the preamplifier 20p receives the RF signal from the antenna 22, then outputs the preamplified signal RF2 to the demodulator 20d, which then extracts the AM signal from this. This is quantized (see signal DATA) and then evaluated accordingly using the counter 20z to obtain the output signal or reference signal CNT. All four of these elements are optional and can occur in combination or separately in a reception path 20'. This reception path 20' is explained in detail below using a specific implementation.
  • the receiver 20' consists of an RF amplifier 20p for increasing the signal level.
  • the RF pre-amplifier 20p can be omitted or multi-stage
  • the demodulator 20d can be designed as a BPSK or AM demodulator, for example.
  • an envelope detector is therefore assumed for illustration purposes. This can be designed as a peak value rectifier (e.g. with diodes or transistors) or as a voltage squarer with a low-pass filter (as an energy detector).
  • a voltage or current signal AM is provided at the demodulator output, which is correlated with the RF carrier amplitude.
  • the demodulator is then an amplitude demodulator that outputs the carrier envelope as an analog signal. If the envelope detector is sensitive, va, to weak signals with a low voltage amplitude, this increases the overall maximum permissible distance from the transmitter of the signal with the frequency fi. This value is also called the reading range.
  • a discrete-value signal (digital signal DATA) is generated by including an analog switching threshold Thr (“Threshold”). This is counted, for example, in an RF counter switching device.
  • the switching device 20z which is designed as a counter, is controlled, for example, with a CountEnable signal CE.
  • the time period (later referred to as T12) of the active phase of the CE signal determines the counting duration. This is used to determine the frequency T of the received signal with the desired accuracy.
  • the counting time of 10 ps is chosen as an example and the counter now counts up to 8657.
  • the frequency T of the transmitted signal can be assumed to be 865.7 MHz, for example.
  • the word width of the counter should fully cover the counting range for the frequency T.
  • a counter 20z with a smaller word width could also be used, which would result in overflows.
  • the overflows are designed in such a way that the transmission frequency fi can still be determined unambiguously (for example, only certain frequency ranges are permitted).
  • FIG. 4 shows an implementation of the reference signal generator 34', which receives the CNT signal of the counter 20z or generally an internal reference as an input signal.
  • the RF signal generator 34 has two lookup tables 34L1 and 34L2. Both evaluate the CNT signal or the internal reference in order to output Div_R to the divider 34dr and Div_N to the divider 34dn.
  • the divider 34dn or divider 34dn is implemented as a PLL, while the divider 34dr or divider 34dr is implemented as an RFID Div and is designed to determine a reference frequency fREF.
  • the counting result CNT is used to generate an internal frequency reference from the received signal with frequency T.
  • a frequency setting of f 2 is to be made for the radio transmitter within the device.
  • this is an integer-N PLL synthesizer.
  • This can be used to derive a frequency divider value Div_R from CNT.
  • the divisor Div_R of the (preferably digital) frequency divider Divider_R is set. This is done by entering the counter reading (here: 8657), e.g. into a look-up table (LUT) #1, where the divisor Div_R is set.
  • Fig. 5 shows the element 34' on the input side, which outputs the reference signal f r of the frequency divider 34dr together with a signal fL 00p of the frequency divider 34dn to a phase detector 34pd. Downstream of this is a filter 34f, a VCO 34v and an RF modulator 34m, which then outputs the second RF signal.
  • the oscillator 34v is connected to the frequency divider 34dn via a feedback loop 34f.
  • the function of the transmitter module 30 is explained below.
  • the divisor Div_N is also generated accordingly from the CNT value.
  • VCO voltage-controlled oscillator 34v
  • Fig. 6 shows one possibility of OOK modulation as a special 2-ASK modulation.
  • these could be signals according to IEEE 802.11 ba, for example.
  • correlation sequences - such as 32-bit long 2-ASK (or OOK) sequences - can be used for the precise detection of time stamps.
  • the exact frequency fi is determined by measuring the number of oscillations between two time stamps. In an alternative implementation, the frequency fi could also be determined several times over several sections in order to achieve greater robustness if necessary.
  • the signaling of a defined time interval takes place, for example, by an upstream transmission interval with low power (2-ASK: low level, i.e. zero for OOK) of duration T Pi between the times L and t 2 , and by a downstream transmission interval of duration T P2 between t 3 and t 4 , again with a low transmission power level (2-ASK) or zero (OOK).
  • the entire telegram for transmitting the time reference can be initiated with a special wake-up sequence ("preamble"), e.g. as a 2-ASK or OOK telegram for detection with power-saving OOK/AM radio receivers.
  • the wake-up sequence can have a special correlation property comparable to pseudonoise sequences, especially if the detection of the preamble is error-tolerant, e.g. with a correlator on the receiver side. If the autocorrelation function of the preamble is even similar to a Dirac unit pulse, i.e. with the characteristic of a sharp maximum and slightly pronounced secondary maxima, the detection also takes place at the same time as decoding a system preamble, i.e. the recognition of a system-determined ID identifier. This already results in a preselection from the totality of the radio signals with a sharp and error-tolerant recognition of the agreed preamble.
  • the intervals T Pi and T P2 do not necessarily have to have a reference character; it is sufficient if the time period TI 2 is adhered to as precisely as possible. In this time period, according to embodiments, either an internal oscillator can be counted with a counter to determine the exact frequency or the received signal of frequency fi can be recorded with a counter. This allows the device to determine the frequency T independently or to calibrate the frequency of an internal oscillator.
  • an internal reference frequency can be generated based on the counter reading CNT by frequency-dividing the received signal of frequency fi using a frequency divider Div_R.
  • This internal reference signal fREF can be used for an integer-N PLL synthesizer or a frequency-locked loop (FLL).
  • Another frequency divider Divider_N divides the VCO signal down and feeds it to a comparator (e.g. phase-frequency detector PFD) in the PLL or FLL.
  • the divisor is also derived from the counter reading CNT. This can be done arithmetically, for example, or in a predefined table (“look-up table”). The same applies to the divisor Div_R.
  • Transmission methods such as in the IEEE 802.11 ba standard or Bluetooth or other common modulation types are suitable for this, preferably BPSK, GFSK or 2-ASK or OOK.
  • the corresponding data rate for the modulation can optionally be provided with an additional counter block, e.g. from the already generated frequency reference fREF or from the received signal T.
  • the transmission signal is to be modulated in such a way that common radio receivers for Bluetooth/Bluetooth Low Energy or Wireless LAN (IEEE 802.11, preferably specifically IEEE 802.11 ba) or for other radio standards can receive and decode the transmission signal.
  • Frequency hopping methods can also be implemented with the device.
  • the divisor Div_N is modulated according to a predefined frequency hopping pattern for the transmission.
  • a suitable transmission signal e.g. an RFID transmission signal
  • a transmission signal on the frequency fi with corresponding characteristics activates the device described here to generate a transmission signal on the frequency f 2 for a possibly more distant radio receiver (e.g. Bluetooth/Bluetooth Low Energy or WLAN).
  • a possibly more distant radio receiver e.g. Bluetooth/Bluetooth Low Energy or WLAN.
  • an auxiliary carrier can be used.
  • the receiver could also obtain the necessary time references from an auxiliary carrier. ger/subcarrier with information content or time references.
  • the subcarrier could be transmitted with additional information that enables the necessary information to be obtained.
  • the information for deriving the frequency fi could be obtained from the difference between the main and the subcarrier.
  • the determination could be made directly from their frequency spacing.
  • Encryption can also be used according to embodiments.
  • encrypted signaling can be agreed which is only known to the transmitting device for frequency h and the device described here.
  • the signaling types can also be changed during each transmission process so that a so-called replay attack is no longer possible for attacking third parties.
  • selective waking of the transceiver is possible.
  • the form of the preamble and parts of the payload can be used for selective waking: then only certain implementations of this device are addressed individually or in groups, and not all devices within radio range. This allows the data throughput to be specifically increased and radio traffic to be minimized.
  • the received signal of frequency T can also contain the time at which or with which time offset the receiving devices are allowed to transmit on frequency f2. This is intended to avoid simultaneous and then hardly usable transmission.
  • Obtaining the frequency only from modulation and signaling is possible according to other embodiments.
  • Another possibility would be to obtain the frequency only from signaling and/or modulation or subcarriers.
  • time stamps could be signaled and a number of oscillations defined or signaled, from which a frequency can then be derived.
  • a time interval that can be measured by the radio node e.g. via two signal edges at a certain time interval, e.g. 1 ms
  • a number of oscillation runs is defined or signaled (e.g. 10 6 ).
  • the RF signal generator generates the second RF signal on the basis of the first carrier frequency and signal information or, alternatively, generates the second RF signal on the basis of a frequency modulated onto the first RF signal and the signal information.
  • the signal information can, for example, be preconfigured, i.e. stored in a memory. It would be conceivable that several pieces of signal information, e.g. multipliers or dividers, are stored in the memory and can be selected. Alternatively, it would be conceivable that this signal information can also be extracted from the signal. The result is that the carrier frequencies can be varied relative to one another depending on this information. The variation occurs depending on the variation of the signal information. So if signal information is received or loaded from the memory that has a first value, the resulting frequency difference is different than if the signal information (received or read in) has a different value.
  • Embodiments of the present invention thus advantageously create an IoT device with a corresponding radio receiver or a superheterodyne or superregenerative receiver.
  • the radio signal receiving part can also be designed as a superheterodyne or superregenerative receiver.
  • the power supply in the sense of energy harvesting does not necessarily restrict the design of the receiver architecture to diode detectors.
  • the decisive factor is the correspondingly low power consumption, matching the size of a capacitive energy storage device and the previous charging time.
  • the transmission signal can then be generated as described above. Derived from the reception frequency T, a further reference signal fREF2 can also be generated, e.g. for a second receiver on frequency fa.
  • a further reference signal fREF2 can also be generated, e.g. for a second receiver on frequency fa.
  • Possible applications include use with a standard such as IEEE 802 (WLAN), e.g. for new sensor applications. This results in a large potential market for a wide range of applications. interesting applications for this are primarily in the private consumer sector and for IoT applications in industrial environments.
  • the receiver can be used in a mobile device or in a base station.
  • Some or all of the method steps can be performed by a hardware apparatus (or using a hardware apparatus), such as a microprocessor, a programmable computer, or an electronic circuit. In some embodiments, some or more of the key method steps can be performed by such an apparatus.
  • embodiments of the invention may be implemented in hardware or in software.
  • the implementation may be performed using a digital storage medium, for example a floppy disk, a DVD, a Blu-ray Disc, a CD, a ROM, a PROM, an EPROM, an EEPROM or a FLASH memory, a hard disk or other magnetic or optical storage on which electronically readable control signals are stored that can interact or cooperate with a programmable computer system such that the respective method is carried out. Therefore, the digital storage medium may be computer readable.
  • Some embodiments according to the invention thus comprise a data carrier having electronically readable control signals capable of interacting with a programmable computer system such that one of the methods described herein is carried out.
  • embodiments of the present invention may be implemented as a computer program product having a program code, wherein the program code is operable to perform one of the methods when the computer program product is run on a computer.
  • the program code can, for example, also be stored on a machine-readable medium.
  • Other embodiments include the computer program for carrying out one of the methods described herein, wherein the computer program is stored on a machine-readable medium.
  • an embodiment of the method according to the invention is thus a computer program that has a program code for carrying out one of the methods described herein when the computer program runs on a computer.
  • a further embodiment of the methods according to the invention is thus a data carrier (or a digital storage medium or a computer-readable medium) on which the computer program for carrying out one of the methods described herein is recorded.
  • a further embodiment of the method according to the invention is thus a data stream or a sequence of signals which represents the computer program for carrying out one of the methods described herein.
  • the data stream or the sequence of signals can be configured, for example, to be transferred via a data communication connection, for example via the Internet.
  • a further embodiment comprises a processing device, for example a computer or a programmable logic device, which is configured or adapted to carry out one of the methods described herein.
  • a processing device for example a computer or a programmable logic device, which is configured or adapted to carry out one of the methods described herein.
  • a further embodiment comprises a computer on which the computer program for carrying out one of the methods described herein is installed.
  • a further embodiment according to the invention comprises a device or a system which is designed to transmit a computer program for carrying out at least one of the methods described herein to a recipient.
  • the transmission can be carried out electronically or optically, for example.
  • the recipient can be, for example, a computer, a mobile device, a storage device or a similar device.
  • the device or system can, for example, comprise a file server for transmitting the computer program to the recipient.
  • a programmable logic device e.g., a field programmable gate array, an FPGA
  • a field-programmable gate array may cooperate with a microprocessor to perform any of the methods described herein.
  • the methods are performed by any hardware device. This may be general-purpose hardware such as a computer processor (CPU) or hardware specific to the method such as an ASIC.

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Abstract

Transceiver (10) umfasst eine Empfängereinheit (20) und eine Sendeeinheit (30), wobei die Empfängereinheit (20) ausgebildet ist, ein erstes RF-Signal zu empfangen; wobei die Sendeeinheit (30) einen RF-Signalgenerator (34) umfasst, der ausgebildet ist, auf Basis des ersten RF-Signals sowie einer Signalinformation (I) ein zweites RF-Signal mit einer zweiten Trägerfrequenz (f2) zu generieren, wobei die zweite Trägerfrequenz (f2) unterschiedlich im Vergleich zu einer ersten Trägerfrequenz (f1) ist.

Description

Transceiver und zugehöriges Betriebsverfahren
Beschreibung
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf einen Transceiver sowie ein zugehöriges Betriebsverfahren und ein Computerprogramm. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung schaffen eine Vorrichtung zum batterielosen und drahtlosen Empfang und Senden von Funknachrichten ohne Schwingquarz, z. B. für 3GPP oder IEEE.
Um über Funk Daten zu übertragen, benötigt ein sendendes Gerät einen präzisen Takt, um ein Signal mit der korrekten Sendefrequenz erzeugen zu können. In herkömmlichen Kommunikationssystemen wird der Takt üblicherweise mithilfe eines Oszillators erzeugt. Oszillatoren, die geeignet sind, das benötigte Hochfrequenzsignal zu erzeugen, sind jedoch für viele Anwendungen (z. B. passive loT-Devices, Geräte für Internet der Dinge, loT = Internet of Things) zu energiehungrig. Deshalb besteht der Bedarf nach einem verbesserten Ansatz.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Referenzsignal, insbesondere für einen Funkempfänger (Transceiver), zu schaffen, der sich durch eine hohe Energieeffizienz auszeichnet.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen einen Transceiver mit einer Empfängereinheit und Sendeeinheit. Die Empfängereinheit ist ausgebildet, ein erstes RF- Signal mit einer ersten Trägerfrequenz zu empfangen. Die Sendeeinheit umfasst einen RF- Signalgenerator, der ausgebildet ist, auf Basis der ersten Trägerfrequenz oder einer auf das erste RF-Signal modulierten Frequenz sowie einer Signalinformation (enthalten im oder extrahiert aus dem ersten RF-Signal, einem anderen RF-Signal oder aus einer Modulation des ersten RF-Signals) ein zweites RF-Signal mit einer zweiten Trägerfrequenz zu generieren. Die zweite Trägerfrequenz ist unterschiedlich im Vergleich zu der ersten Trägerfrequenz.
Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass aus einem empfangenen Hochfrequenzreferenzsignal mit Trägerfrequenz / Empfangsfrequenz fi zuverlässig eine davon abweichende Frequenz f2 erzeugt werden kann, wenn weitere Informationen zur Verfügung stehen. Diese Zusatzinformation wird durch eine zusätzliche Signalisierung (oder eine andere Signaleigenschaft, wie z. B. einen Hilfsträger oder eine Modulation) im Referenzsignal geliefert. Anders ausgedrückt ermöglicht die zusätzliche Signalisierung vorteilhafterweise die Erzeugung einer von fi abweichenden Frequenz bzw. entkoppelten Frequenz f2, die als Trägerfrequenz genutzt werden kann.
Das System erlaubt deutliche Vereinfachungen der Kommunikationsgeräte zum Auslesen von passiven Knoten. Anhand von Ausführungsbeispielen können z. B. Mobiltelefone zum Auslesen genutzt werden. Damit ermöglicht sich ein neuer Markt mit umfangreichen Anwendungsmöglichkeiten für passive loT-Devices, die sich gegenüber normalen Backscattering-Systemen (UHF-RFID) wie folgt auszeichnen: Je nach Auslegung des Systems ist entweder eine deutliche bessere Leistungsfähigkeit der Datenübertragung möglich (höhere Reichweite oder Datenrate) oder die gleiche Leistungsfähigkeit bei einem deutlich schwächeren benötigten Trägersignal. Der Vorteil gegenüber Geräten von Devices mit einem eigenen Oszillator besteht darin, dass die Devices entsprechend Ausführungsbeispielen deutlich geringere Energie zum Kommunizieren benötigen. Dadurch sind passive Devices möglich, die durch Energie-Harvesting betrieben werden können.
Entsprechend Ausführungsbeispielen ist der RF-Signalgenerator ausgebildet, die erste T rä- gerfrequenz oder die aufmodulierte Frequenz oder eine von der ersten T rägerfrequenz oder der aufmodulierten Frequenz abhängige Referenz zu ermitteln.
Ferner ist der Signalgenerator entsprechend Ausführungsbeispielen die zweite Trägerfrequenz in Abhängigkeit zu der ersten Trägerfrequenz durch Frequenzteilen oder Aufmodulieren oder Frequenzverschiebung der ersten T rägerfrequenz oder durch Ergänzen des ersten RF-Signals zu erzeugen. Die Signalinformation kann einen Multiplikator oder Teiler auf die erste Trägerfrequenz oder auf die aufmodulierte Frequenz aufweisen. Entsprechend einem Ausführungsbeispiel kann der RF-Signalgenerator ausgebildete sein, das zweite RF- Signal mit einem Frequenz-Hopping-Musters mit zumindest zwei zweiten Trägerfrequenzen, definiert durch die Signalinformation zu erzeugen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel schafft einen Transceiver, bei welchem Mittel zur Energiebereitstellung vorgesehen sind. Beispiele hierfür sind RF-zu-DC- Energiegewinnungsmittel, die ausgebildet sind, eine elektrische Energie, insbesondere eine Gleichspannung aus einem Funkfeld oder auch dem Funkfeld zugehörig zu dem ersten RF-Signal, zu harvesten. Hierfür können ein oder mehrere Antennen mit einem Anpassnetzwerk verwendet werden, das eine frequenzmäßige Variation durchführt. Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen sind die Energiebereitstellungsmittel ausgebildet, elektrische Energie aus einer anderen Energieform, z. B. Lichteinstrahlung oder Temperatur in der Umgebung, zu gewinnen. Entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel weisen die Energiebereitstellungsmittel alternativ oder additiv einen Energiespeicher auf, der ausgebildet ist, elektrische Energie vorzuhalten. Hierbei kann es sich um eine Batterie oder auch eine einfache Kapazität handeln.
Bezüglich der ersten Trägerfrequenz sei angemerkt, dass diese entsprechend Ausführungsbeispielen im Sub-1-GHz-Frequenzbereich oder Sub-5-GHz-Frequenzbereich liegen kann oder auch eine Trägerfrequenz mit einer Mittenfrequenz in einem Spektrum definiert durch IEEE 802.11 b/g/n/ac-Bänder. Die zweite Übertagungsfrequenz kann entsprechend Ausführungsbeispielen in einem 2,4-GHz-Frequenzbereich (allgemein Sub-5-Ghz oder Sub-10-Ghz) oder allgemein in einem Frequenzbereich spezifiziert durch IEEE 802.11 b/ba liegen. An dieser Stelle sei angemerkt, dass der Ansatz auch in jedem anderen Frequenzband ausgeführt sein kann, wenn f1 und f2 unterschiedlich sind.
Im Weiteren werden die beiden Standards IEEE 802.11b und IEEE 802.11ba genannt. Dabei handelt es sich nicht um einen Schreibfehler. Vielmehr ist IEEE 802.11 b ein bereits recht alter Standard zur Übertragung der Daten. Bei IEEE 802.11 ba handelt es sich um einen neuen Standard, der eine stromsparende Übertragung für Empfänger mit geringem Stromverbrauch (sogenannte Wake-Up Empfänger) spezifiziert.
Entsprechend Ausführungsbeispielen wird die zweite Trägerfrequenz auf Basis der ersten Trägerfrequenz generiert, wenn das erste RF-Signal initial / nur initial anliegt. Alternativ kann auch ein erstes RF-Signal kontinuierlich anliegen, wobei dann beispielsweise auch dieses kontinuierlich zum Erzeugen des zweiten RF-Signals dient. Entsprechend Ausführungsbeispielen liegt das erste RF-Signal nur anfänglich an oder nur nach einem Sprung an oder dauerhaft an. Die Auswertung erfolgt insofern nur anfänglich, nach einem Sprung oder auch dauerhaft durch die Empfängereinheit.
Entsprechend Ausführungsbeispielen ist auf das erste RF-Signal ein Datenpaket moduliert. Dieses kann beispielsweise die Signalinformation zur Erzeugung des zweiten RF-Signals tragen. Mögliche Modulationsverfahren sind BPSK, GFSK, 2-ASK und/oder OOK. Entsprechend Ausführungsbeispielen weist der T ransceiver ferner einen Modulator auf, der ausgebildet ist, um Datenpakete auf die zweite Trägerfrequenz aufzumodulieren, z. B. mittels BPSK, GFSK, 2-ASK und/oder OOK. Entsprechend Ausführungsbeispielen weist der T ransceiver bzw. die Empfängereinheit des Transceivers eine oder mehrere der folgenden Elemente auf:
- Vorverstärker
- Demodulator
- Quantisierer, insbesondere ADU-Komparator
- Zählwerk (Counter)
Entsprechend Ausführungsbeispielen ist der Quantisierer ausgebildet, einen Schwellwert zu verwenden, um basierend auf demselben diskrete Signale zur Bestimmung der ersten Trägerfrequenz auszugeben. Entsprechend Ausführungsbeispielen kann das Zählwerk beispielsweise nach dem Quantisierer angeordnet sein und ausgebildet sein, um durch Zählung der Anzahl der Schwingungen zwischen zwei Zeitmarken in dem ersten RF-Signal (z. B. zwischen zwei Hauptträgern) in einem oder mehreren Abschnitten des RF-Signals die erste Trägerfrequenz zu bestimmen und/oder zumindest ein Kanalraster der ersten Trägerfrequenz zu bestimmen. Zu dem oben erläuterten Zählwerk sei angemerkt, dass dieses ausgebildet ist, die Trägerfrequenz in einem Hauptträger oder einem Nebenträger zu bestimmen. Auch kann ein Ableiten der Trägerfrequenz aus einem Versatz zwischen einem Hauptträger und einem Nebenträger bestimmt werden.
Entsprechend Ausführungsbeispielen ist der Demodulator ausgebildet, ein Spannungs- o- der Stromsignal bereitzustellen, das mit einer RF-Träger-Amplitude korreliert. Additiv oder alternativ kann der Demodulator einen OOK-Hüllkurvendetektor umfassen. Entsprechend Ausführungsbeispielen ist der Demodulator dem Komparator bzw. Quantisierer vorgeschaltet und liefert ein von der Trägerfrequenz demoduliertes AM-Signal.
Die oben erläuterten Elemente Quantisierer, Zählwerk und Demodulator sind entsprechend bevorzugtem Ausführungsbeispiel Teil des Empfängerpfades und dienen zur Bestimmung der ersten Trägerfrequenz. Diese Trägerfrequenz wird nach Erfassung derselben an den Senderpfad (Sendeeinheit) übergeben, so dass dieser die zweite Trägerfrequenz abhängig von der ersten Trägerfrequenz bestimmt. Hier können entsprechend Ausführungsbeispielen PLL-Divider_N, RFID-Divider_R und Look-Up-Table zum Einsatz kommen. Entsprechend Ausführungsbeispielen weist die Sendeeinheit einen Frequenzteiler auf, der ausgebildet ist, Frequenzteilwerte Div_R aus einer der ersten Trägerfrequenz abgeleiteten internen Referenz oder aus der ersten T rägerfrequenz selbst abzuleiten. Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen weist die Sendeeinheit eine Nachschlagtabelle, z. B. eingangsseitig des Frequenzteilers, auf, die ausgebildet ist, ein Rechtecksignal basierend auf der ersten Trägerfrequenz oder auf einer aus der ersten Trägerfrequenz abgeleiteten internen Referenz bereitzustellen. Entsprechend Ausführungsbeispielen ist der Frequenzteiler als Inte- ger-N-PLL-Synthesizer realisiert und/oder umfasst eine Frequency-Locked-Loop (FLL). Additiv oder alternativ kann ein weiterer Teiler vorhanden sein. Entsprechend Ausführungsbeispielen sind die drei genannten Implementierungsvarianten oder zumindest eine der drei genannten Implementierungsvarianten ausgebildet, um auf Basis der ersten Trägerfrequenz oder einer aus der ersten Trägerfrequenz abgeleiteten internen Referenz die zweite Bestrahlungsfrequenz zu bestimmen oder auf Basis der ersten Trägerfrequenz fi die zweite Trägerfrequenz f2 mittels der Formel f2 = fi / Div_R * Div_N zu bestimmen. Div_R stellt beispielsweise einen Frequenzteilwert dar, während Div_N auf Basis der internen Refe- renz/unter Verwendung eines Frequency-Hopping-Musters bestimmt ist.
Entsprechend Ausführungsbeispielen kann der Transceiver mehrere Antennen sowohl empfänger- als auch senderseitig umfassen. Hierdurch wird vorteilhafterweise Antennen- Diversity implementiert. Entsprechend Ausführungsbeispielen können mehrere Empfängereinheiten für mehrere RF-Signale mit mehreren ersten T rägerfrequenzen vorgesehen sein. Auch können mittels ein oder mehrerer Empfängereinheiten mehrere Empfängerfrequenzen in einem RF-Signal empfangen werden. Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen weist die Sendeeinheit ein oder mehrere RF-Signalgeneratoren auf, die ausgebildet sind, mehrere zweite RF-Signale mit mehreren zweiten Trägerfrequenzen zu erzeugen. Bevorzugterweise sind mehrere Signalgeneratoren vorgesehen, so dass mehrere zweite RF- Signale mit zweiten (unterschiedlich zweiten) Trägerfrequenzen generiert werden können. An dieser Stelle sei angemerkt, dass über die Empfängereinheit Nutzdaten gesendet und mit der ersten und/oder zweiten Trägerfrequenz empfangen werden können. Die Sendeeinheit ist ausgebildet, um Nutzdaten mit der ersten und/oder zweiten Trägerfrequenz zu senden.
Entsprechend Ausführungsbeispielen kann der Transceiver ein Wake-Up-Signal empfangen. Beispielsweise kann eine Frequenz innerhalb der Präambel des RF-Signals ein Aufwachsignal empfangen. Darüber hinaus wäre es additiv oder alternativ auch denkbar, dass die Präambel all die selektiven Informationen und/oder Adressinformationen enthält. Die Präambel kann entsprechend Ausführungsbeispielen zweiwertig oder auch mehrwertig ausgeführt sein. Alternativ kann die Empfängereinheit ausgebildet sein, auf ein Aufwach- Signal oder ID-selektives oder empfängerselektives oder verschlüsseltes Aufwachsignal anzusprechen.
Ein Ausführungsbeispiel schafft einen passiven loT-Device, wie z. B. einen Superhetero- dyn- oder Superregenerativ-Empfänger mit einem oben erläuterten Transceiver. Entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein Verfahren zum Betreiben eines Transceivers geschaffen. Das Verfahren umfasst die Schritte des Empfangens eines ersten RF-Signals mit einer ersten Trägerfrequenz sowie des Generierens eines zweiten RF- Signals mit zweiter Übertragungsfrequenz auf Basis des ersten RF-Signals sowie einer Signalinformation, Die zweite Trägerfrequenz ist zu der ersten Trägerfrequenz unterschiedlich. Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen kann das Verfahren auch computerimplementiert sein.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild eines Transceivers gemäß einem Basisausführungsbeispiel;
Fig. 2 ein Blockschaltbild für eine mögliche Implementierung eines Ausführungsbeispiels inklusive Energie-Harvesting aus einem Empfangssignal;
Fig. 3 ein schematisches Blockschaltbild für einen beispielhaften UHF-Empfänger mit Frequenzermittlung bei T gemäß Ausführungsbeispielen;
Fig. 4 ein schematisches Blockschaltbild einer möglichen Implementierung eines Schaltblocks zur Einstellung des Frequenzteilers Div_N und Div_R gemäß Ausführungsbeispielen;
Fig. 5 ein schematisches Blockschaltbild einer möglichen Implementierung eines Funksenders mit Referenzsignalgenerator und Frequenzteilungseinstellung gemäß Ausführungsbeispielen; und
Fig. 6 ein schematisches Diagramm für eine eingebettete Zeitreferenz im Signal mit der Frequenz fi. Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert werden, sei darauf hingewiesen, dass gleichwirkende Elemente und Strukturen mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die Beschreibung derer aufeinander anwendbar bzw. austauschbar ist.
Fig. 1 zeigt einen Transceiver 10 mit einer Empfängereinheit 20 und einer Sendeeinheit 30. Die Empfängereinheit 20 ist beispielsweise mittels einer Empfangsantenne 22 gekoppelt. Die Sendeeinheit 30 ist beispielsweise mittels einer Sendeantenne 32 gekoppelt. An dieser Stelle sei angemerkt, dass entsprechend Ausführungsbeispielen die Empfangsantenne 22 und die Sendeantenne 32 auch kombiniert sein können. Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen kommen für beide Antennen auch Antennenarrays oder ein kombiniertes Antennenarray in Betracht. Die Empfängereinheit 20 ist ausgebildet, ein RF-Signal mit einer ersten Trägerfrequenz fi zu empfangen. Die Empfängereinheit weist beispielsweise einen Frequenzermittler, z. B. implementiert durch einen Quantisierer und ein Zählwerk, auf. Der Frequenzermittler ist mit dem Bezugszeichen 24 versehen und ausgebildet, die Trägerfrequenz fi zu bestimmen bzw. ein von der Trägerfrequenz T abhängiges Referenzsignal R auszugeben.
Die Sendeeinheit weist einen RF-Signalgenerator 34 auf, der ausgebildet ist, eine Trägerfrequenz f2 zu generieren. Diese Trägerfrequenz f2 wird der Antenne 32 zugeführt, so dass beispielsweise auf die T rägerfrequenz f2 als T rägerfrequenz ein Signal aufmoduliert werden kann. Der RF-Signalgenerator 34 ist hierzu ausgebildet, auf Basis des ersten RF-Signals bzw. der ersten Trägerfrequenz T, das zweite RF-Signal mit der zweiten Trägerfrequenz f2 zu generieren. f2 ist im Vergleich zu T unterschiedlich. Hierzu verwendet der RF- Signalgenerator 34 auch noch eine Signalinformation I. Dieses Signalinformation ist beispielsweise in dem ersten oder einem weiteren Sig-nal enthalten oder aus selbigen extrahiert oder vorkonfiguriert. Die Signalinformation I wird der Einheit 34 zugeführt, z. B. als Preconfigured-Information oder auch als Information abgeleitet aus dem ersten RF-Signal.
Entsprechend Ausführungsbeispielen ist für die Erzeugung der zweiten T rägerfrequenz nur der Generator 34 einzusetzen und nicht ein Oszillator oder ein schwingendes Element eines Oszillators nötig. Selbst ohne selbiges kann der Generator 34 eine Trägerfrequenz aus einem empfangenen Signal präzise generieren und zwar unter Berücksichtigung der zusätzlichen Signalisierungsinformation I. An dieser Stelle sei angemerkt, dass die zusätzliche Signalisierung I auch aus einer Signaleigenschaft bei der Empfangsfrequenz T gewonnen werden kann, z. B. wenn sie in Form eines Hilfsträgers oder einer anderen Modulation vorliegt.
Berechnungsbeispiel: Beispielsweise kann die Signalinformation eine Multiplikator von zwei angeben, so dass ausgehend von einer ersten Trägerfrequenz von beispielsweise 900 MHz die zweite Trägerfrequenz dann 1800 MHz beträgt. Alternativ zu der ersten Trägerfrequenz kann eine auf die erste Trägerfrequenz aufmodulierte Frequenz als Basis verwendet werden. Der Multiplikator kann als direkte Informationen in dem ersten Signale enthalten sein oder beispielsweise aus einer Signaldifferenz zwischen einem Hilfsträger (z.B. 902MHz) und dem Hauptträger 900 MHz (Differenz 2) berechnet werden.
Das Vermeiden von schwingenden Elementen hat den Vorteil, dass genau die energieintensiven Elemente nicht eingesetzt werden, um so die Gesamtenergieeffizienz des Transceivers 10 zu erhöhen. Entsprechend Ausführungsbeispielen kann der Transceiver 10 auch als passiver Transceiver ausgeführt sein. Hierzu umfasst selbiger entsprechend Ausführungsbeispielen auch noch einen optionalen Energie-Harvester 40, der beispielsweise aus einer Umgebungsenergie oder einer Energie aus dem Empfangssignal eine elektrische Energie generiert. In diesem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 ist deswegen eine Verbindung zwischen Energie-Harvester 40 und der Empfangsantenne 22 vorgesehen. Sowohl diese Verbindung als auch der Energie-Harvester 40 an sich sind optionale Elemente. Die Energie kann durch den Energie-Harvester 40 einem Funkfeld desselben Systems oder eines anderen Systems (vergleichbar aktuell UHF-RF-ID-System) entnommen werden. Alternativ wäre natürlich auch eine Implementierung eines Energie-Harvesters basierend auf einer anderen Quelle, wie z. B. einer Solarzelle, einem thermoelektrischen Generator etc., möglich. Alternativ zum Energie-Harvester 40 kann auch eine kleine Batterie 40 vorgesehen sein. Auch kann der Energie-Harvester 40 an sich Mittel zur elektrischen Energiespeicherung, wie z. B. einen Kondensator, einen kleinen Akku, umfassen.
Zusammenfassend lässt sich also feststellen, dass durch das Weglassen von präzisen Oszillatoren, z. B. Quarzoszillatoren, (d.h. Transceiver ohne klassischen Oszillator bzw. Schwingquarz) zur Erzeugung der Frequenz f2 eine Minimierung der Energieaufnahme erreicht werden kann, wobei der Oszillator durch einen energiesparenden Oszillator bzw. einen energiesparenden Signalgenerator ersetzt wird, der mithilfe eines Referenzsignals eine Frequenz f2 generiert und zwar unter Verwendung einer zusätzlichen Signalisierungsinformation, z. B. zu Kalibrierzwecken. Hierdurch lässt sich der Funkknoten mit geringster elektrischer Leistung betreiben, wobei die elektrische Energie sogar aus einem Funkfeld eines anderen Systems entnommen werden kann. Hierdurch lässt sich ein sogenanntes passives loT-Device schaffen. Alternativ zu dem Harvester aus einem Funkfeld (dem gleichen Funkfeld, aus dem fi gewonnen wird oder einem anderen Funkfeld) wäre es natürlich auch denkbar, dass eine Solarzelle oder ein thermoelektrischer Generator zum Energie- Harvesting verwendet wird.
Nachfolgend wird auf optionale Aspekte des Transceivers 10 eingegangen und insbesondere Aspekte des Transceivers 10 im Detail erläutert. Entsprechend Ausführungsbeispielen nutzt der Transceiver 10 Funksignale auf einer Frequenz T (vorzugsweise im Sub-1-GHz- Bereich). Dabei sollen keine Bauteile, die als Frequenznormalen wirken, wie z. B. Schwingquarze, SAW-/BAW-Filter oder ähnlich verwendet werden. Dies dient zur Reduzierung des Formfaktors, der Materialkosten und vor allem des Energieverbrauchs. Durch die Kombination der Elemente 20, 24, 30 und 34 ermittelt der Transceiver 10 selbstständig die empfangene Sendefrequenz fi mit einer adäquaten Genauigkeit von z. B. 0,1 MHz und decodiert ankommende Zusatzinformationen, die beispielsweise dem Funksignal aufmoduliert sind. Aus den empfangenen Frequenzen T und der Zusatzinformation kann eine Frequenz f2 erzeugt werden. Die Frequenz T ist dabei nicht identisch zu f2.
Entsprechend einer alternativen Umsetzung ermittelt der Empfänger 10 anhand von zusätzlichen Referenzsignalen auf dem ankommenden Funksignal bei der Frequenz T und der Zusatzinformation die Frequenz f2. Hier wird also nicht die Frequenz T als Basis zur Erzeugung der Frequenz f2, sondern eine in der Frequenz T enthaltende Signalkomponente, wie z.B. eine auf T aufmodulierte Komponente verwendet. Weitere Beispiele für ein zusätzliches Referenzsignal wäre ein zusätzliches Trägersignal in einem beispielhaften Abstand von 1 MHz neben dem Trägersignal bei der Frequenz fi.
Anhand der beschriebenen beispielhaften Verfahren erzeugt der Funknoten die einzustellende Zielfrequenz f2 - vorzugsweise im 2,4-GHz-Band - auf die sich der Sender selbständig einstellt. Vorzugsweise sollen Mittenfrequenzen der IEEE802.11 b/g/n/ac-WLAN-Kanäle verwendet werden (2407,0 MHz + n- 5,0 MHz mit WLAN-Kanalnummer n = 1 ; 2; ... ; 13). Die Sendefrequenz wird z. B. mit einer minimalen Restabweichung von weniger als 1 ,0 MHz eingestellt. Die Frequenz f2 wird dann in einer typischen Umsetzung als Sendefrequenz genutzt und mit Nutzdaten moduliert, vorzugsweise BPSK. Das Verfahren ist auch nutzbar für Systeme mit genauem Oszillator (z. B. Quarz). Dabei könnte beispielsweise der Oszillator immer dann abgeschaltet werden, wenn ein entsprechendes Signal verfügbar ist, um in diesem Fall Energie zu sparen.
Nachfolgend wird entsprechend Ausführungsbeispielen auf die Energieversorgung des Funkknotens eingegangen. Fig. 2 zeigt eine beispielhafte Implementierung. Fig. 2 zeigt einen Transceiver 10‘ mit einem Empfänger 20, der einen nachgeschalteten Datendecoder 25 sowie eine Steuerlogik 26 aufweist. Zusätzlich weist der Transceiver 10‘ einen Senderpfad mit einem Signalgenerator 34, einem nachgelagerten Funksender 36 sowie einem Antennentreiber 37 auf, mittels welchem die Antenne 32 mit der Trägerfrequenz f2, auf welche zu sendende Daten aufmoduliert sind, übertragen werden. Die zu sendenden Daten werden über die Steuerlogik 26 als Sendefrequenz oder Modulationssignal dem Funksender auf Zielfrequenz 36 zugeführt. Die Steuerlogik erhält dazu die Nutzdaten von dem Datendecoder 25 sowie von einer externen Einheit, wie z. B. einem Sensor, die Sendedaten.
Darüber hinaus weist der Transceiver 10‘ auch noch den Energie-Harvester 40 mit den Elementen 42 Matching-Network und 44 RF-zu-DC-Harvester auf. Der Harvester 40 ist hier ebenfalls an die Empfangsantenne 22 (wie der Empfänger 20) angekoppelt.
Nachfolgend wird auf die Funktionsweise, insbesondere die Funktionsweise des Energie- Harvesters, eingegangen. Die über das Energy-Harvesting geerntete Energie kann in einer vorteilhaften Implementierung in einem lokalen Energiespeicher, beispielsweise einem Kondensator, gespeichert werden. Damit können kurzfristige Versorgungsschwankungen überbrückt werden. Beispiele hierfür sind z. B. Schwankungen der Leistung des empfangenen drahtlosen Signals, der Helligkeit (bei Solarbetrieb) oder eine Begrenzung des maximalen Stroms der Batterie. Außerdem können die internen Komponenten der Vorrichtung kurzfristig höhere Ströme benötigen als unmittelbar zur Verfügung stehen (Pufferwirkung des Kondensators).
In einer alternativen Implementierung kann auch auf einen Puffer für die Energieversorgung verzichtet werden. In diesem Fall muss die Energiequelle während der Kommunikation des Funkknotens kontinuierlich zur Verfügung stehen.
Der Harvester kann das Matching-Network (MNW) optional frequenzmäßig variieren, um das stärkste RF-Teilsignal im Spektrum zur RF-zu-DC-Energiegewinnung zu verwenden. Auch bei etwaigem Frequency-Hopping auf der Sendeseite muss das MNW darauf eingestellt werden. Vorvereinbarte Frequenzsprung-Schemata finden hierbei Anwendung.
Außerdem ist das Verfahren auch für Systeme mit herkömmlicher Energieversorgung (normale Spannungsversorgung oder Batterie/Akku) nutzbar. Hier kann das Verfahren genutzt werden, um Energie zu sparen.
Nachfolgend wird erläutert, wie entsprechend Ausführungsbeispielen die zweite Trägerfrequenz, insbesondere Trägerfrequenz f2, erzeugt wird. Selbstverständlich kann mit gleichem Prinzip bei mehreren Sendepfaden auch weitere Trägerfrequenzen, z. B. fa und f4, erzeugt werden.
Zur Übersichtlichkeit wird bei der nachfolgenden Beschreibung nur ein Empfänger (vgl. Abbildung 1) verwendet. Grundsätzlich wären jedoch auch mehrere Empfänger inklusive nachfolgende Logik/Sender entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen möglich, falls neben der Frequenz f2 noch weitere Frequenzen fs, f4, etc. benötigt werden. Diese Ketten könnten teilweise auch gemeinsam genutzt werden, wenn mehrere Frequenzen benötigt werden.
Die nachfolgende Beschreibung enthält eine mögliche Umsetzung von passive loT für IEEE 802.11 (WLAN). Diese dient jedoch nur als Beispiel und kann auch auf andere Funksysteme übertragen werden.
Ein erstes WLAN-Gerät (z. B. ein Mobiltelefon) sendet auf der Frequenz T ein Funksignal mit einer entsprechenden Signalisierung. In einer vorteilhaften Implementierung handelt es sich dabei um Frequenzen unterhalb von 1 GHz (z.B. die für UHF-RFID vorgesehenen Frequenzkanäle, wie. z. B. die Frequenz 865,7 MHz). Das Signal bei der Frequenz fi kann dabei auch zur Energieversorgung des passiven Funkknotens dienen.
Anhand der Frequenz T (oder der speziellen Modulation der auf dieser Frequenz übertragenen Signale) und einer zusätzlichen Signalinformations-/Datenübertragung (diese kann in einem vorteilhaften Ansatz auch auf der Frequenz T erfolgen) kann der passive Funkknoten eine Frequenz f2 erzeugen. Diese Frequenz f2 liegt in einer vorteilhaften Implementierung z. B. im von WLAN genutzten Frequenzbereich von 2,4 GHz. Dies hat den Vorteil, dass das erste WLAN-Gerät ohne großen Hardware-Aufwand gleichzeitig Signale zum passiven Funkknoten übertragen und gleichzeitig empfangen kann. Dies wäre bei Nutzung eng zusammenliegender Frequenzen nur mit hohem schaltungstechnischen Aufwand zu realisieren.
Nachfolgend wird eine vorteilhafte Implementierung, die kompatibel ist zu IEEE 802.11ba und IEEE 802.11 b, erläutert. Entsprechend Ausführungsbeispielen kann die Datenübertragung der notwendigen Daten zur Erzeugung der Frequenz f2 in einer vorteilhaften Implementierung auf Basis der in IEEE 802.11ba definierten Wellenformen/Protokoll (oder einer Erweiterung hiervon) erfolgen, da IEEE 802.11ba aufgrund seiner speziellen Wake- Up- Modulation besonders gut geeignet für energiesparende Empfänger ist.
Der passive Funkknoten kann dann auf der Frequenz f2 Daten zum ersten WLAN-Gerät übertragen. Diese Sendedaten sind dann vorzugsweise kompatibel mit dem Standard IEEE 802.11 b, da dieser bei der Modulation eine konstante Einhüllende verwendet. Die Daten des passiven Funkknotens könnten dabei auch von einem zweiten WLAN-Gerät empfangen werden.
Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen wäre auch eine Verschlüsselung der Sende- und/oder Empfangsdaten möglich. Entsprechend Ausführungsbeispielen können die Sendedaten zur Bestimmung der Frequenz f2 aus dem Signal bei der Frequenz fi hierbei auch verschlüsselt übertragen werden. Dies würde versehentliches Aufwecken von nicht adressierten passiven Funkknoten verhindern. Ebenso würde dies unautorisiertes Aufwecken der passiven Funkknoten durch Dritte verhindern. Ebenso kann damit Replay-Immu- nität durch wechselnde Signalisierungen erreicht werden.
Die genannten Funktionen könnten z. B. durch eine Erweiterung der bei IEEE 802.11 bestehenden Sicherheitsverfahren erreicht werden.
Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen wäre auch eine Selektivität möglich. Hierbei kann das System bzw. der Transceiver ergänzt werden um Mechanismen zu unterschiedlichen Adressierung verschiedener Tags oder Tag-Populationen, z. B. um ID-selective, Gruppen von Tags (Funktion, Hersteller, nach ID-Teil, nach WLAN-Key (ggf. von SSID oder WLAN-Kennung abgeleitet), ...) oder Broadcast.
Entsprechend einem Ausführungsbeispiel kann zusätzlich ein Empfang von Nutzdaten ermöglicht werden. Hierzu könnte der passive Funkknoten auf der Frequenz f2 Daten vom ersten WLAN-Gerät empfangen, die dann vorzugsweise kompatibel mit dem Standard IEEE 802.11 b sind, da die Demodulation im Vergleich zu anderen bei WLAN verwendeten Modulationsarten einfacher ist. In einem alternativen Ansatz kann die Datenübertragung vom ersten WLAN-Gerät auf den passiven Funkknoten auch auf der Frequenz fi auf Basis von IEEE 802.11 ba erfolgen.
In einerweiteren Implementierung könnte der Modulator auch als BPSK, 2-ASK, OOK, usw. ausgeführt werden. Im Hinblick auf stromsparende Realisierung sind BPSK und 2-ASK (OOK) zu bevorzugen.
Nachfolgend wird das Aussenden des Referenzsignals entsprechend Ausführungsbeispielen erläutert. Eine Umsetzungsmöglichkeit entsprechend einem Ausführungsbeispiel ist, dass das Signal auf der Frequenz h dauerhaft für die gesamte Kommunikation des Tags ausgesendet wird. Dies ist z. B. vorteilhaft, wenn das Tag ein passiver Funkknoten ist, der über keinen Energiespeicher verfügt. In einem alternativen Ansatz könnte das Signal auf der Frequenz T auch während der Kommunikation auf der Frequenz f2 ausgeschaltet werden. In diesem Fall muss der Funkknoten über einen eigenen Energiespeicher verfügen oder das Signal mit Energie aus einer anderen Energiequelle als dem Signal T generieren. Dies hätte den Vorteil, dass die Frequenzen T und f2 deutlich näher beieinander liegen könnten.
In einigen Ländern ist entsprechend einem Ausführungsbeispiel ein Frequenzhopping (z. B. nach FCC 15.247 in den USA) vorgeschrieben. Daher könnte sich die Frequenz T auch während der Kommunikation des passiven Funkknotens ändern. Zur Lösung dieses Problems sind verschiedene Ansätze denkbar.
Eine weitere Umsetzungsmöglichkeit entsprechend einem Ausführungsbeispiel ist, dass die Frequenz f2 nur einmal zu Beginn der Kommunikation aus dem Signal mit der Frequenz fi bestimmt wird. Daher könnte das Signal bei der Frequenz fi sogar abgeschaltet werden, oder es wird nur noch für die Energieversorgung benötigt, wobei die exakte Frequenz dabei keine entscheidende Rolle spielt.
Eine weitere Möglichkeit entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel ist, dass die Frequenz f2 aus dem Signal T nach dem Frequenzsprung erneut ermittelt wird. Hierbei wird die neue Frequenz signalisiert, z. B. innerhalb des Signals bei der neuen Frequenz fi. In einem dritten Ansatz entsprechend einem anderen Ausführungsbeispiel erfolgt die Signalisierung nur einmal (oder nicht nach jedem Frequenzsprung). Anhand von im passiven Funkknoten vorhandenen Daten (z. B. Tabelle oder sonstige Berechnung) kann die Frequenz f2 anhand der Frequenz h nach dem Frequenzsprung berechnet werden.
Grundsätzlich können die genannten Ansätze auch kombiniert genutzt werden.
Der Empfang mehrerer Referenzsignale (z. B. bei Sendesignalen mit Frequency-Hopping) nacheinander oder gleichzeitig (mehrere Empfänger parallel) ist entsprechend Ausführungsbeispielen möglich. Die Vorrichtung erlaubt in diesem Fall einen Wechsel der Empfangsfrequenz fi bzw. die Ausprägung mehrerer Funkempfänger.
Entsprechend Ausführungsbeispielen ist die Nutzung mehrerer Empfangs- und/oder Sendeantennen möglich. Hierzu wird beispielsweise dann ein empfangsseitiges und/oder ausgangsseitiges Antennenarray verwendet. Die Empfangs- und Sendeantennen können entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen natürlich auch kombiniert werden genauso wie die Kombination von Empfangs- und Sendearray. Die Nutzung mehrerer Empfangsantennen für den Empfang des Referenzsignals bzw. der Referenzsignale dient dazu, um einen Diversity Gain zu erreichen (z. B. wenn das Signal an einer Antenne in einem „Deep Fade“ ist, kann es bei einer anderen gut empfangbar sein, wenn man mehrere Antennen nutzt).
Nachfolgend wird bezugnehmend auf Fig. 3 die Möglichkeit zur Vermessung des ersten RF-Signals mit der ersten Trägerfrequenz f1 erläutert.
Fig. 3 zeigt den Empfängerpfad 20‘ mit den Komponenten 20p für den Vorverstärker, 20d für den Demodulator, 20q für den Quantisierer (hier ein Komparator) und 20z für das Zählwerk. Bei der hier dargestellten Ausführung erhält der Vorverstärker 20p das RF-Signal von der Antenne 22, gibt dann das vorverstärkte Signal RF2 an den Demodulator 20d aus, der hieraus dann das AM-Signal extrahiert. Dieses wird quantisiert (vgl. Signal DATA) und dann entsprechend mittels des Zählwerks 20z ausgewertet, um das Ausgangssignal bzw. Referenzsignal CNT zu erhalten. Alle diese vier Elemente sind optional und können in Kombination oder auch separat in einem Empfangspfad 20‘ vorkommen. Nachfolgend wird dieser Empfangspfad 20‘ im Detail anhand einer konkreten Implementierung erläutert. Bei diesem Implementierungsvorschlag besteht der Empfänger 20‘ aus einem RF-Verstärker 20p zur Anhebung des Signalpegels. Der RF-Pre-Amplifier 20p kann u. II. entfallen oder mehrstufig ausgeführt werden. Der Demodulator 20d kann z. B. als BPSK- oder AM-Demodulator ausgeführt werden. Besonders vorteilhaft wäre eine Implementierung basierend auf einem OOK (On-Off-Keying) Hüllkurvendetektor, wie er aktuell bei IEEE 802.11ba verwendet wird. Im Folgenden wird daher zur Veranschaulichung ein Hüllkurvendetektor angenommen. Dieser kann als Spitzenwert-Gleichrichter (z. B. mit Dioden oder Transistoren) oder auch als Spannungsquadrierer mit Tiefpassfilter (als Energiedetektor) ausgeführt werden. Am Demodulator-Ausgang wird ein Spannungs- oder Stromsignal AM bereitgestellt, das mit der RF-Trägeramplitude korreliert wird. Im Idealfall ist der Demodulator dann ein Amplitudendemodulator, der die Trägereinhüllende als Analogsignal ausgibt. Ist der Hüllkurven-Detek- tor v.a. für schwache Signale mit niedriger Spannungsamplitude empfindlich, erhöht das insgesamt den maximalen zulässigen Abstand vom Sender des Signals mit der Frequenz fi. Dieser Wert wird auch als Lesereichweite bezeichnet.
Im nachfolgenden Quantisierer 20q - z. B. ein Komparator - wird mit Einbeziehung einer analogen Schaltschwelle Thr („Threshold“) ein wertdiskretes Signal erzeugt (Digitalsignal DATA). Dies wird beispielsweise in einem Schaltwerk RF-Counter gezählt. Das als Zähler ausgeführte Schaltwerk 20z wird z. B. mit einem CountEnable-Signal CE gesteuert. Die Zeitspanne (später als T12 benannt) der Aktivphase des CE-Signals bestimmt die Zähldauer. Damit soll die Frequenz T des empfangenen Signals mit der gewünschten Genauigkeit ermittelt werden. Hier ist die Zählzeit 10 ps als Beispiel gewählt und der Zähler zählt nun bis 8657. Die Frequenz T des Sendesignals kann z. B. mit 865,7 MHz angenommen werden. In einer vorteilhaften Implementierung sollte die Wortbreite des Zählers den Zählbereich für die Frequenz T voll erfassen. In einer alternativen Implementierung könnte jedoch auch ein Zähler 20z mit einer geringeren Wortbreite verwendet werden, sodass es zu Überläufen kommt. In diesem Fall sind die Überläufe derart gestaltet, dass die Sendefrequenz fi trotzdem eindeutig bestimmt werden kann (beispielsweise sind nur bestimmte Frequenzbereiche zulässig).
Nachfolgend wird bezugnehmend auf Fig. 4 eine weitere Implementierung erläutert, wobei hier in Abkehr zu dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 3 nicht von einer eindeutigen Bestimmung von f2 ausgegangen wird, sondern nur von einem gültigen Kantenraster, z. B. dem von IEEE 802.11. Die Fig. 4 zeigt einen Implementierung des Referenzsignalgenerators 34‘, der als Eingangssignal das CNT-Signal des Counters 20z bzw. allgemein eine interne Referenz erhält. Der RF-Signalgenerator 34 weist in diesem Ausführungsbeispiel zwei Nachschlagtabellen 34L1 und 34L2 auf. Beide werten das CNT-Signal bzw. die interne Referenz aus, um einmal Div_R an den Divider 34dr auszugeben und Div_N an den Divider 34dn. Der Divider 34dn bzw. Teiler 34dn ist als PLL implementiert, während der Divider 34dr bzw. Teiler 34dr als RFID-Div implementiert ist und ausgebildet ist, eine Referenzfrequenz fREF zu bestimmen. Hierbei wird das Zählergebnis CNT herangezogen, um einerseits eine interne Frequenzreferenz aus dem Empfangssignal mit Frequenz T zu generieren. Andererseits soll für den Funksender innerhalb der Vorrichtung eine Frequenzeinstellung auf f2 erfolgen.
In einer vorteilhaften Implementierung handelt es sich z. B. um einen Integer-N-PLL- Synthesizer. Damit kann ein Frequenzteilerwert Div_R aus CNT abgeleitet werden. In diesem Schritt wird der Divisor Div_R des (vorzugsweise digitalen) Frequenzteilers Divider_R eingestellt. Dies erfolgt durch die Eingabe des Zählerstandes (hier: 8657) z. B. an eine Look-Up-Tabelle (LUT) #1 , wo der Divisor Div_R festgelegt wird. Der Frequenzteiler Divi- der_R erzeugt aus dem empfangenen Signal auf der Frequenz fi ein (vorzugsweise digitales) Rechtecksignal der Frequenz fREF = h / Div_R. Anstelle von LUT ist auch ein Rechenwerk denkbar, das z. B. mit einem mathematischen Algorithmus die Werte für Div_R und Div_N ermittelt. Hierdurch ist schon einmal das Funkraster als Bestandteil der zweiten Trägerfrequenz bestimmbar. Eine Weiterbildung dieser Variante 34‘ zu einem gesamten Sendemodul 30 ist in Fig. 5 gezeigt.
Fig. 5 zeigt eingangsseitig das Element 34‘, das das Referenzsignal fr des Frequenzteilers 34dr zusammen mit einem Signal fL00p des Frequenzteilers 34dn an einen Phasendetektor 34pd ausgibt. Diesem nachgelagert ist ein Filter 34f, ein VCO 34v sowie ein RF-Modulator 34m, der dann das zweite RF-Signal herausgibt. Darüber hinaus ist der Oszillator 34v über eine Feedbackschleife 34f mit dem Frequenzteiler 34dn verbunden. Nachfolgend wird die Funktionsweise des Sendemoduls 30 erläutert. Entsprechend wird auch der Divisor Div_N aus dem CNT-Wert erzeugt. Fig. 5 zeigt beispielhaft den Aufbau eines Funksenders mit einer Integer-N-PLL, es ist jedoch auch eine Frequency-Locked-Loop denkbar, die nur Frequenzvergleiche vornimmt und keine Phasenregelung vorsieht. Der spannungsgesteuerte Oszillator 34v (VCO) sendet auf der Frequenz f2, hier beispielhaft im 2,4-GHz-Band.
Bezugnehmend auf Fig. 6 wird die Gewinnung der Zeitreferenz erläutert. Zur genauen Bestimmung der Frequenz fi des Signals werden im Folgenden verschiedene Verfahren erläutert. Fig. 6 zeigt eine Möglichkeit von OOK-Modulation als besondere 2-ASK-Modulation. In einer vorteilhaften Implementierung könnte es sich z. B. um Signale nach IEEE 802.11 ba handeln. Hierbei können beispielswiese Korrelationsfolgen - wie z. B. 32-bit lange 2-ASK- (oder OOK)-Folgen - zur zeitlich präzisen Erkennung von Zeitmarken genutzt werden. Die Bestimmung der exakten Frequenz fi erfolgt dabei durch die Messung der Anzahl der Schwingungen zwischen zwei Zeitmarken. In einer alternativen Realisierung könnte auch die Frequenz fi über mehrere Abschnitte mehrfach bestimmt werden, um ggf. eine höhere Robustheit zu erreichen.
Ein Beispiel für eine mögliche Implementierung entsprechend Ausführungsbeispielen könnte folgendermaßen aussehen: Die Signalisierung eines definierten Zeitintervalls erfolgt z. B. durch ein vorgeschaltetes Sendeintervall mit niedriger Leistung (2-ASK: niedriger Pegel, bei OOK also Null) der Dauer TPi zwischen den Zeitpunkten L und t2, sowie durch ein nachgeschaltetes Sendeintervall der Dauer TP2 zwischen t3 und t4, wiederum mit niedrigem Sendeleistungspegel (2-ASK) bzw. Null (OOK). Optional kann das gesamte Telegramm zur Übermittlung der Zeitreferenz mit einer besonderen Aufwecksequenz („Präambel“) eingeleitet werden, z. B. als 2-ASK- oder OOK-Telegramm zur Detektion mit stromsparenden OOK-/AM-Funkempfängern. Die Aufwecksequenz kann entsprechend Ausführungsbeispielen eine besondere Korrelationseigenschaft vergleichbar mit Pseudonoise-Sequenzen aufweisen, v.a. wenn die Detektion der Präambel fehlertolerant z. B. mit einem Korrelator auf Empfängerseite erfolgt. Ist die Autokorrelationsfunktion der Präambel sogar einem Dirac-Einheitsimpuls ähnlich, also mit der Ausprägung eines scharfen Maximums und niedrig ausgeprägten Nebenmaxima, so erfolgt die Detektion gleichzeitig auch als Decodierung einer Systempräambel, d. h. der Erkennung einer systembestimmten ID-Kennung. Damit erfolgt bereits eine Vorauswahl aus der Gesamtheit der Funksignale mit einer scharfen und auch fehlertoleranten Erkennung der vereinbarten Präambel. Dies kann beispielsweise 2- wertig (binär) oder auch mehrwertig (M-ASK) erfolgen, unipolar oder auch bipolar. Je länger die Präambel ausgeführt wird, desto größer ist die Chance auf Erkennung bei gestörten oder verrauschten Empfangssignalen. Die Intervalle TPi und TP2 müssen nicht zwingend Referenzcharakter besitzen; es genügt, wenn die Zeitspanne TI2 möglichst genau eingehalten wird. In dieser Zeitspanne kann entsprechend Ausführungsbeispielen entweder ein interner Oszillator mit einem Zähler gezählt werden, zur Bestimmung der genauen Frequenz oder das Empfangssignal der Frequenz fi kann mit einem Zähler erfasst werden. Damit kann die Vorrichtung die Frequenz T selbständig ermitteln bzw. einen internen Oszillator frequenzmäßig kalibrieren. Im Falle der Zählung von fi kann entsprechend Ausführungsbeispielen anhand des Zählerstandes CNT eine interne Referenzfrequenz erzeugt werden, indem das Empfangssignal der Frequenz fi mit einem Frequenzteiler Div_R frequenzgeteilt wird. Dieses interne Referenzsignal fREF kann für einen Integer-N-PLL-Synthesizer oder einer Frequency-Locked- Loop (FLL) verwendet werden. Damit wird ein interner Hochfrequenzoszillator (z. B. ein VCO) frequenzmäßig auf die Sendefrequenz f2 eingestellt. Ein weiterer Frequenzteiler Di- vider_N teilt das VCO-Signal herunter und führt dies in der PLL bzw. FLL einem Vergleicher (z. B. Phase-Frequency-Detector PFD) zu. Der Divisor wird ebenfalls aus dem Zählerstand CNT abgeleitet. Dies kann z. B. arithmetisch erfolgen oder in einer vordefinierten Tabelle („Look-Up-Table“). Entsprechendes gilt für den Divisor Div_R.
Sobald eine Ablaufsteuerung die Sendermodulation aktiviert, wird das (wie oben beschrieben) entsprechend Ausführungsbeispielen Sendesignal auf Frequenz f2 = fi / Div_R * Div_N erzeugt und geeignet moduliert. Dazu sind Übertragungsverfahren wie im Standard IEEE 802.11 ba oder Bluetooth oder andere gängige Modulationsarten geeignet, vorzugsweise BPSK, GFSK oder auch 2-ASK oder OOK. Die entsprechende Datenrate für die Modulation kann optional mit einem weiteren Zähler-Block z. B. aus der bereits erzeugten Frequenzreferenz fREF oder aus dem Empfangssignal T bereitgestellt werden. Das Sendesignal soll entsprechend einem Ausführungsbeispiel derart moduliert werden, dass gängige Funkempfänger für Bluetooth/Bluetooth Low Energie oder Wireless LAN (IEEE 802.11 , vorzugsweise speziell IEEE 802.11 ba) oder für andere Funkstandards das Sendesignal empfangen und decodieren können. Auch Frequency-Hopping-Verfahren sind mit der Vorrichtung realisierbar. Dazu ist entsprechend einem Ausführungsbeispiel im Falle des PLL-Synthesizers der Divisor Div_N gemäß eines vordefinierten Frequency-Hopping-Musters für die Aussendung entsprechend moduliert.
Insgesamt wird erreicht, dass ein geeignetes Sendesignal (z. B. ein RFID-Sendesignal) auf der Frequenz fi mit entsprechenden (oben beschriebenen) Ausprägungen die hier beschriebene Vorrichtung aktiviert, ein Sendesignal auf der Frequenz f2 für einen möglicherweise weiter entfernten Funkempfänger (z.B. Bluetooth/Bluetooth Low Energy oder WLAN) zu erzeugen.
Nachfolgend werden additive bzw. alternative Merkmale erläutert. Entsprechend einem Ausführungsbeispiel kann ein Hilfsträger eingesetzt werden. In einer alternativen Umsetzung könnten der Empfänger die notwendigen Zeitreferenzen auch aus einem Hilfsträ- ger/Subträger mit Informationsinhalt bzw. Zeitreferenzen gewinnen. Hierzu könnte der Hilfsträger mit zusätzlichen Informationen übertragen werden, die die Gewinnung der notwendigen Informationen ermöglicht. Beispielsweise könnte die Information zur Ableitung der Frequenz fi aus dem Unterschied zwischen dem Haupt- und dem Hilfsträger erfolgen. In einer möglichen Implementierung könnte die Bestimmung direkt aus deren Frequenzabstand erfolgen.
Auch kann entsprechend Ausführungsbeispielen eine Verschlüsselung eingesetzt werden. Ferner können verschlüsselte Signalisierungen vereinbart werden, die nur der Sendevorrichtung für Frequenz h und der hier beschriebenen Vorrichtung bekannt sind. Auch können die Signalisierungsarten bei jedem Sendevorgang gewechselt werden, so dass angreifenden Dritten eine sog. Replay-Attacke nicht mehr möglich wird.
Entsprechend Ausführungsbeispielen ist ein selektives Aufwecken des Transceivers möglich. Die Ausprägung der Präambel sowie Teile der Nutzinformation können zum selektiven Aufwecken verwendet werden: Dann werden nur bestimmte Implementierungen dieser Vorrichtung individuell oder gruppenweise angesprochen, und nicht alle Vorrichtungen in Funkreichweite. Damit kann gezielt der Datendurchsatz erhöht werden und der Funkverkehr minimiert werden.
Weitere Ausführungsbeispiele vermeiden Kollisionen wie folgt: Zur Vermeidung von Sendekollisionen kann im Empfangssignal der Frequenz T ebenfalls enthalten sein, zu welchem Zeitpunkt bzw. mit welchem zeitlichen Versatz die empfangenen Vorrichtungen auf Frequenz f2 senden dürfen. Damit soll ein gleichzeitiges und dann kaum verwertbares Senden vermieden werden.
Die Gewinnung der Frequenz nur aus Modulation und Signalisierung ist entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen möglich. Eine weitere Möglichkeit wäre, die Frequenz nur aus Signalisierung und/oder Modulation bzw. Hilfsträger zu gewinnen. Beispielsweise könnten Zeitmarken signalisiert werden und eine Anzahl an Schwingungen definiert oder signalisiert werden, aus denen dann eine Frequenz ableitbar ist. Ein Beispiel dafür wäre, dass ein für den Funkknoten messbarer Zeitlicher Abstand (z. B. über zwei Signalkanten in best, zeitlichem Abstand, z. B. 1 ms) signalisiert wird und eine Anzahl von Schwingungsdurchläufen definiert oder signalisiert ist (z. B. 106). Daraus ist dann eine Frequenz ableitbar (z. B. 106/1 ms = 1 GHz). An dieser Stelle sei angemerkt, dass der RF-Signalgenerator auf Basis der ersten Trägerfrequenz sowie einer Signalinformation das zweite RF-Signal generiert oder alternativ auf Basis einer auf das erste RF-Signal modulierten Frequenz sowie der Signalinformation das zweite RF-Signal generiert.
Die Signalinformation kann beispielsweise vorkonfiguriert sein, das heißt also in einem Speicher hinterlegt. Hierbei wäre es denkbar, dass auch mehrere in dem Speicher hinterlegte Signalinformationen, z. B. Multiplikatoren oder Teiler, hinterlegt sind und ausgewählt werden können. Alternativ wäre es denkbar, dass diese Signalinformationen auch aus dem Signal extrahiert werden können. Das Resultat ist, dass in Abhängigkeit von dieser Information die Trägerfrequenzen zueinander variiert werden können. Die Variation erfolgt in Abhängigkeit der Variation der Signalinformation. Wenn also eine Signalinformation erhalten bzw. aus dem Speicher geladen wird, die einen ersten Wert aufweist, ist der resultierende Frequenzunterschied ein anderer, als wenn die Signalinformation (erhalten oder eingelesen) einen anderen Wert aufweist.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen so vorteilhafterweise ein loT- Device mit einem entsprechend Funkempfänger bzw. einem Superheterodyn- oder Super- regenerativ-Empfänger. Grundsätzlich kann der Funksignalempfangsteil auch als Superhe- terodyn- oder Superregenerativ-Empfänger ausgeführt werden. Die Stromversorgung im Sinne von Energy-Harvesting schränkt die Ausprägung der Empfängerarchitektur nicht zwingend auf Dioden-Detektoren ein. Entscheidend ist die entsprechend niedrige Stromaufnahme, passend zur Größe eines kapazitiven Energiespeichers und der vorhergehenden Aufladezeit. Die Erzeugung des Sendesignals kann dann wie oben beschrieben erfolgen. Abgeleitet aus der Empfangsfrequenz T kann auch ein weiteres Referenzsignal fREF2 erzeugt werden, z. B. für einen zweiten Empfänger auf Frequenz fa. Somit sind mehrere Funkempfänger, z. B. auf verschiedenen Empfangsfrequenzen denkbar, v.a. wenn sie frequenzselektiv ausgeführt sind.
Mögliche Anwendungen sind die Anwendung mit einem Standard, wie z. B. IEEE 802 (WLAN), z. B. für neue Sensoranwendungen. Hieraus ergibt sich ein großer potentieller Markt für vielfältige Anwendungen. Interessante Anwendungen dafür gibt es vor allem im privaten Consumer-Bereich und für loT Anwendungen im industriellen Umfeld. Der Empfänger kann in einem mobilen Device oder auch in eine Basisstation eingesetzt werden. Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar. Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch einen Hardware-Apparat (oder unter Verwendung eine Hardware-Apparats), wie zum Beispiel einen Mikroprozessor, einen programmierbaren Computer oder eine elektronische Schaltung. Bei einigen Ausführungsbeispielen können einige oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte durch einen solchen Apparat ausgeführt werden.
Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu-ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem derart Zusammenwirken können oder Zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Deshalb kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein.
Manche Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird.
Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode implementiert sein, wobei der Programmcode dahin gehend wirksam ist, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer abläuft.
Der Programmcode kann beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein. Andere Ausführungsbeispiele umfassen das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren, wobei das Computerprogramm auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist. Mit anderen Worten ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens somit ein Computerprogramm, das einen Programmcode zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verfahren ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit ein Datenstrom oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Datenstrom oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahin gehend konfiguriert sein, über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet, transferiert zu werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst eine Verarbeitungseinrichtung, beispielsweise einen Computer oder ein programmierbares Logikbauelement, die dahin gehend konfiguriert oder angepasst ist, eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst einen Computer, auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren installiert ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung umfasst eine Vorrichtung oder ein System, die bzw. das ausgelegt ist, um ein Computerprogramm zur Durchführung zumindest eines der hierin beschriebenen Verfahren zu einem Empfänger zu übertragen. Die Übertragung kann beispielsweise elektronisch oder optisch erfolgen. Der Empfänger kann beispielsweise ein Computer, ein Mobilgerät, ein Speichergerät oder eine ähnliche Vorrichtung sein. Die Vorrichtung oder das System kann beispielsweise einen Datei-Server zur Übertragung des Computerprogramms zu dem Empfänger umfassen.
Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein programmierbares Logikbauelement (beispielsweise ein feldprogrammierbares Gatterarray, ein FPGA) dazu verwendet werden, manche oder alle Funktionalitäten der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor Zusammenwirken, um eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Allgemein werden die Verfahren bei einigen Ausführungsbeispielen seitens einer beliebigen Hardwarevorrichtung durchgeführt. Diese kann eine universell einsetzbare Hardware wie ein Computerprozessor (CPU) sein oder für das Verfahren spezifische Hardware, wie beispielsweise ein ASIC.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsen- tiert wurden, beschränkt sei.

Claims

1. Transceiver (10) umfasst eine Empfängereinheit (20) und eine Sendeeinheit (30), wobei die Empfängereinheit (20) ausgebildet ist, ein erstes RF-Signal mit einer ersten Trägerfrequenz (f1) zu empfangen; wobei die Sendeeinheit (30) einen RF-Signalgenerator (34) umfasst, der ausgebildet ist, auf Basis der ersten Trägerfrequenz (f1) oder einer auf das erste RF-Signal modulierten Frequenz sowie einer Signalinformation (I) ein zweites RF-Signal mit einer zweiten Trägerfrequenz (f2) zu generieren, wobei die zweite Trägerfrequenz (f2) unterschiedlich im Vergleich zu einer ersten Trägerfrequenz (f1) ist.
2. Transceiver (10) gemäß Anspruch 1 , wobei die zweite Trägerfrequenz (f2) abhängig von der Signalinformation (I) variierbar ist; und/oder wobei durch die Signalinformation (I) zwei oder mehr unterschiedliche Zustände darstellbar sind, abhängig von welchen die zweite Trägerfrequenz (f2) variiert wird.
3. Transceiver (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüchen, wobei die Empfangseinheit ausgebildet ist, eine in dem ersten RF-Signal oder in einem weiteren Signal enthaltene oder verschlüsselte Information als die Signalinformation zu extrahieren; und/oder wobei die Empfangseinheit ausgebildet ist, aus einer Modulation in dem ersten RF- Signal die Signalinformation zu extrahieren; und/oder wobei die Signalinformation vorkonfiguriert ist.
4. Transceiver (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüchen, wobei die Empfängereinheit (20) ausgebildet ist, die erste Trägerfrequenz (f1) oder die aufmodulierte Frequenz oder eine von der ersten Trägerfrequenz (f1) oder der aufmodulierten Frequenz abhängige Referenz (R) zu ermitteln.
5. T ransceiver (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüchen, wobei der -Signalgenerator die zweite Trägerfrequenz (f2) in Abhängigkeit zu der ersten Trägerfrequenz (f1) durch Frequenzteilen oder Aufmodulieren oder Frequenzverschiebung der ersten Trägerfrequenz (f1) oder durch Ergänzen des ersten RF-Signals zu erzeugen.
6. Transceiver (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüchen, der Mittel zur Energiebereitstellung (40), insbesondere RF-zu-DC-Energiegewinnungsmittel, aufweist, die ausgebildet sind, um elektrische Energien aus einem Funkfeld oder dem ersten RF-Signal zu harvesten oder um elektrische Energie aus einem Funkfeld o- der dem ersten RF-Signal zu harvesten und die zu harvestende Frequenz mittels eines Anpassnetzwerk frequenzmäßig zu variieren, oder die ausgebildet sind, um elektrische Energie aus einer anderen Energieform zu harvesten; und/oder die einen Energiespeicher (40) aufweisen, der ausgebildet ist, elektrische Energie vorzuhalten.
7. Transceiver (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüchen, wobei die erste Trägerfrequenz (f1) in einem Sub-1-GHz-Frequenz-Bereich liegt, oder wobei die erste Trägerfrequenz (f1) durch eine Mittenfrequenz eines der IEEE802.11b/g/n/ac- Kanäle definiert ist; und/oder wobei die zweite Trägerfrequenz (f2) in einem 2.4- GHz-Frequenz-Bereich oder Sub-5-GHz-Bereich oder einen Frequenzbereich spezifiziert durch IEEE802.11b/ba-Kanäle liegt; und/oder wobei die erste Trägerfrequenz (f1) in einem Sub-5-GHz-Frequenz-Bereich liegt; und/oder wobei die zweite Trägerfrequenz (f2) in einem Sub-10-GHz-Frequenz-Be- reich liegt.
8. Transceiver (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüchen, wobei die zweite Trägerfrequenz (f2) auf Basis der ersten Trägerfrequenz (f1) eines initial anliegen- den ersten RF-Signals oder eines kontinuierlich anliegenden ersten RF-Signals bestimmt wird und/oder wobei das erste RF-Signal nur anfänglich, nach einem Frequenzsprung oder dauerhaft anliegt oder ausgewertet wird.
9. Transceiver (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüchen, der ferner einen Modulator aufweist, der ausgebildet ist, um Datenpakete auf die zweite Trägerfrequenz (f2) aufzumodulieren, oder um insbesondere mittels BPSK, GFSK, 2-ASK und/oder OOK aufzumodulieren.
10. T ransceiver (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüchen, der einen Vorverstärker (20p) und/oder einen Demodulator (20d) und/oder einen Quantisierer (20q), insbesondere einen ADU-Komparator, und/oder ein Zählwerk (20z) umfasst.
11. T ransceiver (10) gemäß Anspruch 10, wobei der Quantisierer (20q) ausgebildet ist, unter Verwendung eines Schwellwerts diskrete Signale zur Bestimmung der ersten Trägerfrequenz (f1) auszugeben; und/oder wobei das Zählwerk (20z) ausgebildet ist, durch Zählung der Anzahl der Schwingungen zwischen zwei Zeitmarken in dem ersten RF-Signal in einem oder mehreren Abschnitten des ersten RF-Signals die erste Trägerfrequenz (f1) zu bestimmen und/oder einen Kanalraster der ersten Trägerfrequenz (f1) zu bestimmen; und/oder wobei der Demodulator (20d) ausgebildet ist, ein Spannungs- oder Stromsignal bereitzustellen, das mit einer RF-Träger-Amplitude korreliert ist, und/oder einen OOK Hüllkurvendetektor umfasst.
12. Transceiver (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüchen, wobei die Sendereinheit (30) einen Frequenzteiler aufweist, der ausgebildet ist, um Frequenzteilwerte Div_R aus einer aus der ersten Trägerfrequenz (f1) abgeleiteten internen Referenz (R) oder aus der ersten Trägerfrequenz (f1) abzuleiten und/oder wobei die Sendereinheit eine Nachschlagtabelle umfasst, die ausgebildet ist, ein Rechtecksignal basierend auf der ersten Trägerfrequenz (f1) oder auf einer aus der ersten Trägerfrequenz abgeleiteten internen Referenz (R) bereitzustellen.
13. Transceiver (10) gemäß Anspruch 12, wobei der Frequenzteiler einen Integer-N- PLL-Synthesizer und/oder ein Frequenz-Locked-Loop (FLL) und/oder einen weiteren Teiler umfasst, oder wobei der Frequenzteiler einen Integer-N-PLL-Synthesizer und/oder ein Frequenz-Locked-Loop (FLL) und/oder einen weiteren Teiler umfasst und wobei der Integer-N-PLL-Synthesizer und/oder Frequenz-Locked-Loop (FLL) und/oder weitere T eiler ausgebildet ist, um auf Basis der ersten T rägerfrequenz oder einer aus der ersten Trägerfrequenz (f1) abgeleiteten internen Referenz die zweite Trägerfrequenz (f2) zu bestimmen oder auf Basis der ersten Trägerfrequenz f1 die zweite Trägerfrequenz f2 mittels der Formel f2 = f1 / Div_R * Div_N zu bestimmen (wobei Div_R einen Frequenzteilwert umfasst und Div_N auf Basis der internen Referenz (R) / unter Verwendung eines Frequency-Hopping-Musters bestimmt ist).
14. Transceiver (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüchen, wobei die Signalinformation einen Multiplikator oder Teiler auf die erste Trägerfrequenz (f1) oder auf die aufmodulierte Frequenz aufweist; und/oder wobei der RF-Signalgenerator ausgebildete ist, das zweite RF-Signal mit einem Fre- quenz-Hopping-Musters mit zumindest zwei zweiten Trägerfrequenzen, definiert durch die Signalinformation zu erzeugen.
15. Transceiver (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüchen, wobei das Zählwerk ausgebildet ist, die erste Trägerfrequenz (f1) in einem Hauptträger oder einem Hilfsträger des ersten RF-Signals oder durch Ableiten eines Versatzes zwischen einem Haupt- und einem Hilfsträger zu bestimmen.
16. Transceiver (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüchen, wobei die Empfängereinheit (20) ausgebildet ist, mehrere Frequenzen und/oder mehrere erste RF- Signale zu empfangen und/oder wobei die Sendereinheit mehrere RF- Signalgeneratoren umfasst, die zum Erzeugen mehrerer zweiter RF-Signale ausgebildet sind; und/oder wobei die Empfängereinheit (20) ausgebildet ist, Nutzdaten mit der ersten (f1) und/oder zweiten Trägerfrequenz (f2) zu empfangen; und/oder wobei die Sendereinheit ausgebildet ist, Nutzdaten mit der ersten (f1) und/oder zweiten Trägerfrequenz (f2) zu senden.
17. Transceiver (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüchen, wobei die Empfängereinheit (20) ausgebildet ist, eine Frequenz innerhalb der Präambel des ersten RF-Signals als Aufwach-Signal und/oder eine ID-selektive Informationen und/oder eine ID-selektive Informationen als Aufwach-Signal und/oder eine Adress-Informationen und/oder eine ID-selektive Informationen als Aufwach-Signal zu erhalten; und/oder wobei die Präambel 2-wertig (binär) oder mehrwertig ist; und/oder wobei die Empfängereinheit (20) ausgebildet ist, auf ein Aufwach-Signal oder IDselektives oder empfängerselektives oder verschlüsseltes Aufwachsignal anzusprechen.
18. Passiver loT-Device, Superheterodyn- oder Superregenerativ-Empfänger mit einem Transceiver (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüchen.
19. Verfahren zum Betreiben eines Transceivers (10) gemäß einer der Ansprüche 1-17, mit folgenden Schritten:
Empfangen eines erstes RF-Signals mit einer ersten Trägerfrequenz (f1);
Generieren eines zweites RF-Signal mit einer zweiten Trägerfrequenz (f2) auf Basis der ersten Trägerfrequenz (f1) oder einer auf das erste RF-Signal modulierten Frequenz sowie einer Signalinformation, wobei die zweite Trägerfrequenz (f2) unterschiedlich im Vergleich zu einer ersten Trägerfrequenz (f1) ist.
20. Computerprogramm zur Durchführung der Schritte nach Verfahren des Anspruchs 19.
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