ES2559460T3 - Conjunto de sensor estacionario operado por batería con una transmisión de datos unidireccional - Google Patents

Conjunto de sensor estacionario operado por batería con una transmisión de datos unidireccional Download PDF

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ES2559460T3 ES12768741.6T ES12768741T ES2559460T3 ES 2559460 T3 ES2559460 T3 ES 2559460T3 ES 12768741 T ES12768741 T ES 12768741T ES 2559460 T3 ES2559460 T3 ES 2559460T3
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Abstract

Conjunto de sensor estacionario operado por batería con una transmisión de datos unidireccional, con las siguientes características: un sensor para determinar datos de sensor y para proporcionar un paquete de datos de sensor basándose en los datos de sensor, teniendo los datos de sensor una cantidad de datos inferior a 1 kbit; una instalación para generar paquetes de datos que está configurada para dividir el paquete de datos de sensor en al menos dos paquetes de datos, siendo cada uno de los al menos dos paquetes de datos más corto que el paquete de datos de sensor; y una instalación para enviar paquetes de datos que está configurada para enviar los paquetes de datos con una tasa de transmisión de datos inferior a 50 kbits/s y un intervalo temporal a través de un canal de comunicación; estando la instalación para generar paquetes de datos configurada para dividir una secuencia de sincronización en secuencias de sincronización parciales y para dotar cada paquete de datos de una de las secuencias de sincronización parciales para la sincronización del paquete de datos en un receptor de datos.

Description

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Conjunto de sensor estacionario operado por batena con una transmision de datos unidireccional
DESCRIPCION
Ejemplos de realizacion de la presente invencion se refieren a un conjunto de sensor estacionario operado por batena con una transmision de datos unidireccional. Ejemplos de realizacion adicionales de la presente invencion se refieren a un procedimiento tnbrido para la transmision inalambrica de paquetes de datos a modo de rafaga en un sistema estacionario de multiples abonados.
En la transmision de cantidades de datos pequenas, por ejemplo, de datos de sensor de un contador de calefaccion, corriente electrica o agua se puede emplear un sistema de transmision de radio. A este respecto esta colocada en el sensor una instalacion de medicion con un emisor de datos que transmite los datos de sensor de manera inalambrica a un receptor de datos.
En el documento US 7.057.525 B2 se describe un sistema para la lectura remota de contador unidireccional con dos instalaciones, una instalacion que genera paquetes de envfo cortos para la recepcion movil y una instalacion que genera paquetes de envfo de banda estrecha que se pueden recibir por una distancia mayor por un receptor estacionario. A este respecto se diferencian las dos senales emitidas solo en cuanto al ancho de banda de senal.
En el documento EP 1 246 501 B1 se envfan valores de consumo de un aparato de deteccion de datos de consumo mediante una transmision inalambrica. Para reducir la duracion de un ciclo de emision estan reunidos los valores de consumo en paquetes, conteniendo un paquete solo una parte de todos los valores de consumo. El numero de los valores de consumo en un paquete esta limitado a este respecto por la longitud maxima de los telegramas de radio.
El documento US7057525 B2 y el documento US2010/0265863 tratan tambien de la transmision inalambrica de paquetes de datos. En el caso del documento US7057525 B2, el objetivo es una transmision de datos lo mas libre de interferencias posible, en el caso del documento US2010/0265863, el objetivo es una transmision de datos con el mayor ahorro de energfa posible.
La presente invencion se basa en el objetivo de crear un concepto que posibilite un aumento del alcance.
Este objetivo se consigue mediante un conjunto de sensor estacionario operado por batena con una transmision de datos unidireccional de acuerdo con la reivindicacion 1, 14 y 15, un sistema con un conjunto de sensor estacionario operado por batena y un receptor de datos de acuerdo con la reivindicacion 7, un procedimiento para enviar un paquete de datos de sensor de acuerdo con la reivindicacion 12 y un programa informatico de acuerdo con la reivindicacion 13.
La presente invencion crea un conjunto de sensor estacionario operado por batena con una transmision de datos unidireccional. El conjunto de sensor estacionario operado por batena tiene un sensor, una instalacion para generar paquetes de datos y una instalacion para enviar paquetes de datos. El sensor esta configurado para determinar datos de sensor y para proporcionar un paquete de datos de sensor basandose en los datos de sensor, teniendo los datos de sensor una cantidad de datos inferior a 1 kbit. La instalacion para generar paquetes de datos esta configurada para dividir el paquete de datos de sensor en al menos dos paquetes de datos, siendo cada uno de los al menos dos paquetes de datos mas corto que el paquete de datos de sensor. La instalacion para enviar paquetes de datos esta configurada para enviar los paquetes de datos con una tasa de transmision de datos inferior a 50 kbits/s y un intervalo temporal a traves de un canal de comunicacion.
En ejemplos de realizacion se divide el paquete de datos de sensor en al menos dos paquetes de datos, enviandose los paquetes de datos con una tasa de transmision de datos inferior a 50 kbits/s y un intervalo temporal a traves del canal de comunicacion. En comparacion con un conjunto de sensor estacionario operado por batena convencional en el que el paquete de datos de sensor se transmite a traves del canal de comunicacion con una tasa de transmision de datos de, por ejemplo, 100 kbits/s, aumenta la relacion SNR (SNR = signal to noise ratio, relacion senal a ruido) en el receptor de datos y, con ello, tambien el alcance. Ademas se reduce mediante la division del paquete de datos de sensor en los al menos dos paquetes de datos y mediante la transmision de los al menos dos paquetes de datos a traves del canal de comunicacion con un intervalo temporal, por un lado, la carga de batena y, por otro lado, la probabilidad de error de transmision.
Ejemplos de realizacion de la presente invencion se explican a continuacion en mas detalle haciendo referencia a los dibujos adjuntos. Muestran:
La figura 1 un diagrama de bloques de un conjunto de sensor estacionario operado por batena con una transmision de datos unidireccional de acuerdo con un ejemplo de realizacion de la presente invencion;
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La figura 2 La figura 3
un diagrama de bloques de un sistema con un conjunto de sensor estacionario operado por batena y un receptor de datos de acuerdo con un ejemplo de realizacion de la presente invencion; un diagrama de bloques de un receptor de datos de acuerdo con un ejemplo de realizacion de la presente invencion;
La figura 4
una representacion esquematica de una distribucion de paquetes de datos en diferentes frecuencias de emision de acuerdo con un ejemplo de realizacion de la presente invencion;
La figura 5
una utilizacion de capacidad temporal de un canal de comunicacion en el procedimiento Aloha;
La figura 6 en un diagrama, diferentes posibilidades de aumentar EbINo en una transmision de un telegrama de acuerdo con un ejemplo de realizacion de la presente invencion;
La figura 7 un diagrama de una probabilidad de recibir un telegrama como funcion de una longitud de telegrama estandarizada;
La figura 8 una utilizacion de capacidad temporal de un canal de comunicacion en una transmision de n paquetes de datos de acuerdo con un ejemplo de realizacion de la presente invencion;
La figura 9 un diagrama de una probabilidad de un error de telegrama en funcion del numero de paquetes de datos para fN = 20, DIX=0,2 y P(XFw)=2,310-10;
La figura 10
un diagrama de la probabilidad de un error de telegrama en funcion del numero de paquetes de datos para N = 20, DIX=0,5 y P(XFw)=1,0- 10-4;
La figura 11 un diagrama de la probabilidad de un error de telegrama en funcion del numero de paquetes de datos para fN = 20, DIX=0,8 y P(XFw)=1 ,110-2.
En las figuras en la siguiente descripcion de los ejemplos de realizacion de la invencion, elementos identicos o que funcionan del mismo modo se dotan del mismo numero de referencia, de modo que sus descripciones en los diferentes ejemplos de realizacion se pueden intercambiar entre st
La figura 1 muestra un diagrama de bloques de un conjunto de sensor estacionario operado por batena 100 con una transmision de datos unidireccional. El conjunto de sensor estacionario operado por batena 100 tiene un sensor 102, una instalacion 104 para generar paquetes de datos y una instalacion 106 para enviar paquetes de datos. El sensor 102 esta configurado para determinar datos de sensor y para proporcionar un paquete de datos de sensor basandose en los datos de sensor, teniendo los datos de sensor una cantidad de datos inferior a 1 kbit. La instalacion 104 para generar paquetes de datos esta configurada para dividir el paquete de datos de sensor en al menos dos paquetes de datos, siendo cada uno de los al menos dos paquetes de datos mas corto que el paquete de datos de sensor. La instalacion 106 para enviar paquetes de datos esta configurada para enviar los paquetes de datos con una tasa de transmision de datos inferior a 50 kbits/s y un intervalo temporal a traves de un canal de comunicacion.
En ejemplos de realizacion se transmiten los datos de sensor para aumentar el alcance en una banda estrecha con una tasa de transmision de datos inferior a 50 kbits/s, por ejemplo, con 40 kbits/s, 30 kbits/s, 20 kbits/s o 10 kbits/s, en lugar de, por ejemplo, con una tasa de transmision de datos de 100 kbits/s. En un sistema 110 con un conjunto de sensor estacionario operado por batena 100 (emisor de datos) con una transmision de datos unidireccional (es decir, sin canal de retorno) y un receptor de datos 120, tal como, por ejemplo, se muestra en la figura 2, aumenta la relacion SNR en el receptor de datos 120 y, con ello, tambien el alcance. Sin embargo, como consecuencia aumenta la duracion de bits y, por tanto, aumenta la energfa emitida por cada bit en el sistema 110 de acuerdo con la invencion con la tasa de transmision de datos baja. Dado que la batena en el sistema 110 no se debe solicitar durante mucho tiempo sino solo puede proporcionar una corriente electrica mas elevada durante un tiempo corto, la duracion de bits mayor supone un problema. Para garantizar una vida util de batena larga se debenan emitir solo rafagas cortas. Por tanto se divide el paquete de datos de sensor de banda estrecha en paquetes de datos (subpaquetes) mas pequenos para obtener solo una carga corta a modo de pulsos de la batena. Ademas, los paquetes de datos pueden estar codificados por canal, por ejemplo, de modo que no son necesarios todos los paquetes de datos sino solo cierta parte para la descodificacion de las informaciones.
El sensor 102 del conjunto de sensor estacionario operado por batena 100 puede ser un sensor o contador tal como, por ejemplo, un sensor de temperatura, un contador de calefaccion, corriente electrica o agua, pudiendo los datos de sensor ser un valor de sensor o un nivel de contador. El sistema 110 de acuerdo con la invencion con el conjunto de sensor estacionario operado por batena 100 (emisor de datos) y el receptor de datos 120 no tiene un canal de retorno. El emisor de datos 100 puede emitir a este respecto los datos de sensor en un momento pseudoaleatorio, pudiendo el receptor de datos 120 recibir datos de sensor de varios emisores de datos 100 (diferentes).
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La figura 3 muestra un diagrama de bloques de un receptor de datos 120 de acuerdo con un ejemplo de realizacion de la presente invencion. El receptor de datos 120 tiene una instalacion 122 para recibir paquetes de datos y una instalacion 124 para leer el paquete de datos de sensor. La instalacion 122 para recibir paquetes de datos esta configurada para recibir los al menos dos paquetes de datos y para combinar los al menos dos paquetes de datos para determinar el paquete de datos de sensor. La instalacion 124 para leer el paquete de datos de sensor esta configurada para determinar los datos de sensor a partir del paquete de datos de sensor y para asignar los datos de sensor al conjunto de sensor estacionario operado por batena 100.
Para la sincronizacion del paquete de datos en el receptor de datos 120, la instalacion 104 para generar paquetes de datos del conjunto de sensor estacionario operado por batena 100 puede estar configurada para dividir una secuencia de sincronizacion en secuencias de sincronizacion parciales y para dotar cada paquete de datos de una de las secuencias de sincronizacion parciales.
La instalacion 122 para recibir los paquetes de datos del receptor de datos 120 puede estar configurada a este respecto para localizar los paquetes de datos en un flujo de datos de recepcion basandose en las secuencias de sincronizacion parciales para recibir los paquetes de datos.
Para la sincronizacion de los paquetes de datos en el receptor de datos 120, por tanto, se pueden usar secuencias de sincronizacion. Secuencias de sincronizacion son secuencias de datos binarias determimsticas o pseudoaleatorias, por ejemplo, secuencias PRBS (PRBS = pseudo random bit stream, en espanol “flujo de bits pseudoaleatorio”), que se envfan junto con los verdaderos datos utiles o datos de sensor en los paquetes de datos al receptor de datos 120. El receptor de datos 120 conoce las secuencias de sincronizacion. Mediante una correlacion del flujo de datos de recepcion con la secuencia de sincronizacion conocida, el receptor de datos 120 puede determinar la posicion temporal de la secuencia de sincronizacion conocida en el flujo de datos de recepcion. A este respecto, la funcion de correlacion tiene en el punto de la secuencia de sincronizacion en el flujo de datos de recepcion un pico de correlacion que es mayor cuanto mas coincide el flujo de datos de recepcion con la secuencia de sincronizacion conocida. Para seguir manteniendo cortos los paquetes de datos a modo de rafaga tambien se puede distribuir la secuencia de sincronizacion por los paquetes de datos cortos individuales para la sincronizacion, de modo que el paquete de datos individual tiene propiedades de sincronizacion peores que la sincronizacion mediante varios paquetes de datos. Para usar este efecto de sincronizacion, los momentos de los paquetes de datos sucesivos pueden ser conocidos para el receptor de datos 120. De manera alternativa, la instalacion para recibir los paquetes de datos del receptor de datos 120 puede estar configurada para determinar el intervalo temporal de los paquetes de datos basandose en las secuencias de sincronizacion parciales para localizar la secuencia de sincronizacion parcial en el flujo de datos de recepcion. Dado que el emisor de datos 100 y el receptor de datos 120 son estacionarios y, por tanto, permanecen inalterados durante un periodo de tiempo largo, el receptor de datos 120 puede estar configurado para determinar la secuencia temporal de los paquetes de datos mediante procedimientos de aprendizaje.
La instalacion 104 para generar paquetes de datos del conjunto de sensor estacionario operado por batena 100 puede estar configurada para dividir el paquete de datos de sensor adicionalmente en al menos tres paquetes de datos, siendo cada uno de los al menos tres paquetes de datos mas corto que el paquete de datos de sensor. Ademas, la instalacion 106 para enviar paquetes de datos del conjunto de sensor estacionario operado por batena 100 puede estar configurada para enviar los al menos dos paquetes de datos con una primera frecuencia de emision a traves del canal de comunicacion y para enviar los al menos tres paquetes de datos con una segunda frecuencia de emision a traves del canal de comunicacion.
La instalacion 122 para recibir los paquetes de datos del receptor de datos 120 puede estar configurada a este respecto para recibir los al menos dos paquetes de datos en una primera frecuencia de emision y/o para recibir los al menos tres paquetes de datos en la segunda frecuencia de emision y para combinar los al menos dos paquetes de datos y/o los al menos tres paquetes de datos para determinar el paquete de datos de sensor.
La instalacion 104 para generar paquetes de datos del conjunto de sensor estacionario operado por batena 100 puede estar configurada ademas para codificar los al menos dos paquetes de datos con una primera tasa de codigo (tasa de informacion) y para codificar los al menos tres paquetes de datos con una segunda tasa de codigo (tasa de informacion), siendo la primera tasa de codigo mas grande que la segunda tasa de codigo.
Para ser adicionalmente robustos con respecto a interferencias o sistemas existentes u otros sistemas, los paquetes de datos se pueden distribuir sobre diferentes frecuencias de transmision o frecuencias de emision (canales). Por ejemplo, los paquetes de datos se pueden distribuir sobre n = 2, n = 3, n = 4, n = 5, n = 10 o n = 20 canales.
La figura 4 muestra una representacion esquematica de una distribucion de paquetes de datos en diferentes frecuencias de emision de acuerdo con un ejemplo de realizacion de la presente invencion. En la figura 4 se dividen los paquetes de datos a modo de ejemplo en tres frecuencias de emision o canales de frecuencia. El telegrama a
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transmitir (paquete de datos de sensor) tiene a modo de ejemplo una cantidad de datos de 75 bytes, transmitiendose los paquetes de datos a modo de ejemplo con una tasa de transmision de datos de 20 kbits/s a traves del canal de comunicacion. La longitud de cada paquete de datos asciende a este respecto, por ejemplo, a 10 ms (= 200 bits), de lo que resulta una longitud de telegrama total de 220 s (tasa de actualizacion de aproximadamente 4 minutos).
En el ejemplo de realizacion mostrado en la figura 4, la instalacion 104 para generar paquetes de datos del conjunto de sensor estacionario operado por batena 100 esta configurada para dividir el paquete de datos de sensor en 12 paquetes de datos para dividir el paquete de datos de sensor adicionalmente en 6 paquetes de datos y para dividir el paquete de datos de sensor adicionalmente en 4 paquetes de datos. Ademas, la instalacion 106 para enviar los paquetes de datos del conjunto de sensor estacionario operado por batena 100 esta configurada para enviar los 4 paquetes de datos en una primera frecuencia de emision (canal 1), enviar los 6 paquetes de datos en una segunda frecuencia de emision (canal 2) y enviar los 12 paquetes de datos en una tercera frecuencia de emision (canal 3).
Ademas, los datos en los canales individuales pueden estar codificados de diferente manera para ser optimos para diferentes escenarios de aplicacion. Asf, por ejemplo, el canal 3 podna estar codificado con una tasa de 1/4 y se podnan enviar paquetes de datos en este canal con una frecuencia mayor que en el canal 1, al enviarse con una frecuencia menor con una tasa de codigo mas elevada de, por ejemplo, 3/4. Asf sena posible, en el caso de interferencias en un canal u otro, descodificar ademas el respectivo otro canal. En el caso sin interferencia se descodificanan los paquetes de datos de todos los canales MLE (MLE = maximum likelihood estimation, en espanol “estimacion de maxima verosimilitud”). En el entorno rural, en el que la densidad de emisores es menor, se podna conseguir con la tasa de codigo y la tasa de emision de paquetes elevada un alcance elevado. Si aumenta la densidad de emisores, entonces se produce en este canal un aumento de colision e interferencias. En el caso de densidades de emisores elevadas en el entorno urbano, la tasa de emision menor en el canal 1 conducina a menos colisiones, aunque tambien a un alcance menor debido a la tasa de codigo mas elevada. Sin embargo, en el caso de densidades de emisores elevadas no es necesario un alcance elevado, ya que debido a las muchas colisiones se produce una limitacion de alcance por la carga. Una limitacion de alcance por la carga significa que debido a las colisiones que se producen se codifican los emisores de datos proximos mas intensos (mejor relacion senal/ruido) y se cubren los emisores de datos mas debiles mas alejados. En ejemplos de realizacion puede ser ventajoso emitir con una menor tasa de codigo en el caso de densidades de emisores elevadas aunque esto conduzca a una latencia mas elevada.
A continuacion se describen en mas detalle las mejoras y ventajas de la presente invencion con respecto al estado de la tecnica.
La figura 5 muestra una utilizacion de capacidad temporal de un canal de comunicacion en el procedimiento Aloha. A este respecto, la abscisa define el tiempo y la ordenada define la frecuencia. En el procedimiento Aloha se transmiten en un canal desde un emisor de datos A datos utiles en denominados telegramas de manera dividida en uno o varios paquetes de datos. Ademas, en el mismo canal n = 0, otros emisores de datos Xi, Xj y Xk, con i e {1,..,n},j e {1,...,n} y k e {1,...,n} tambien transmiten paquetes de datos. Si la transmision de un paquete de datos de un emisor de datos X se solapa temporalmente con la emision de un paquete de datos desde el emisor de datos A, entonces se perturba la transmision del paquete de datos desde el emisor de datos A, tal como se muestra en la figura 5. La emision de paquetes de datos desde los emisores de datos X se realiza de manera aleatoria.
La longitud de los paquetes de datos del emisor de datos A asciende a Ta, aquella de los emisores de datos Xi asciende a Txj. La ocupacion de canal de un emisor de datos Xi individual viene definida por la denominada relacion duracion-penodo (en ingles duty cycle) del respectivo emisor de datos Dxj = t/T e [0,1] como relacion del tiempo de emision t con respecto al tiempo operativo T. Un emisor de datos puede adoptar a este respecto el estado de emisor S igual a encendido (1) o apagado (0), esto es, S e {0,1}. La probabilidad de una transmision sin interferencias se puede aproximar en
P( Aa) = e
(ta +TX ) DZX
T
A este respecto, D^x = kDx es la relacion duracion-penodo de suma de los emisores de datos X interferentes.
Para la recepcion de una transmision es necesario en el receptor de datos 120 principalmente una relacion Eb/No que depende de la modulacion y codificacion de canal utilizadas. Eb designa a este respecto la energfa por cada bit, N0 designa la densidad de potencia de ruido, la potencia del ruido en un ancho de banda estandarizado. La relacion SNR (SNR = signal to noise ratio, en espanol “relacion senal a ruido”) viene definida como
—
SNR =—
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con la energfa de senal S y la potencia de ruido N. La potencia de ruido se refiere a este respecto a un determinado ancho de banda, es valido N = BNo con el ancho de banda B. La potencia de senal se calcula con S = EbD. Con ello es valido
N 0 N D
o
A=ElD
N N0 B
con la tasa de transmision de datos D. A medida que se aleja el receptor de datos 120 del emisor de datos A disminuye habitualmente la ene^a recibida por cada bit Eb. Para aumentar ahora el alcance de una transmision estan disponibles principalmente diferentes posibilidades. Por ejemplo, se puede aumentar la potencia de emision, con lo que tambien se aumenta la energfa por cada bit Eb, lo que, sin embargo, a menudo no se puede aplicar desde el punto de vista regulatorio. Ademas se puede utilizar una modulacion o codificacion de canal con una relacion Eb/No baja, estando esto limitado por el lfmite Shannon. De manera alternativa se puede prolongar la duracion de emision del telegrama (paquete de datos de sensor), por lo que se reduce la tasa de transmision de datos y se aumenta la energfa por cada bit Eb, que es el enfoque descrito a continuacion.
La figura 6 muestra en un diagrama diferentes posibilidades para aumentar Eb/No en el caso de una transmision de un telegrama (paquete de datos de sensor) de acuerdo con un ejemplo de realizacion de la presente invencion. A este respecto, la abscisa define el tiempo y la ordenada define la frecuencia. Una reduccion de la tasa de transmision de datos del emisor de datos A se puede realizar mediante una tasa de sfmbolos menor (emisor B), tal como se ilustra en la figura 6, mediante el uso de una tasa de codigo menor (emisor C) o mediante una combinacion de ambas maneras (emisor D). De este modo se prolonga el tiempo necesario para la transmision, pudiendo el emisor de datos 100 irradiar asf mas energfa con la misma potencia de emision y un tiempo de emision mas largo.
Por ejemplo, la instalacion para enviar los paquetes de datos puede estar configurada para dotar los paquetes de datos de una tasa de sfmbolos inferior a 1106 sfmbolos/s o tambien inferior a 5105 sfmbolos/s, 3105 sfmbolos/s, 2105 sfmbolos/s o 1 ■ 105 sfmbolos/s, y/o una tasa de codigo inferior a 0,8 o tambien inferior a 0,5, 0,3, 0,25 o 0,1.
Si se utiliza una tasa de codigo menor, es necesaria en general una relacion Eb/No menor para una transmision. Sin embargo, el ancho de banda necesario aumenta en comparacion con el uso de una modulacion mas lenta. En todos los casos esbozados se prolonga la emision. En el caso de la reduccion de la tasa de sfmbolos con
_ <Ja +TX ) DZX
P( Aa ) = e Tx
esto conduce conjuntamente a una reduccion de la probabilidad de transmision.
La figura 7 muestra un diagrama de una probabilidad de recibir un telegrama (paquete de datos de sensor) como funcion de una longitud de telegrama estandarizada. A este respecto, la abscisa define la longitud de telegrama estandarizada fN con fN = Ta / Tx y la ordenada define la probabilidad P(A) de recibir el telegrama.
Una primera curva 150 define la probabilidad P(A) de recibir el telegrama (paquete de datos de sensor) para D^x =0,05; una segunda curva 152 define la probabilidad P(A) de recibir el telegrama para Djx = 0,10; una tercera curva 154 define la probabilidad P(A) de recibir el telegrama para D^x =0,15; una cuarta curva 156 define la probabilidad P(A) de recibir el telegrama para D^x =0,20; y una quinta curva 158 define la probabilidad P(A) de recibir el telegrama para D^x =0,30.
En la figura 7 se puede apreciar que la probabilidad P(A) de recibir el telegrama (paquete de datos de sensor) disminuye a medida que aumenta la longitud del telegrama. Ademas, disminuye la probabilidad P(A) de recibir el telegrama a medida que aumenta la relacion duracion-penodo de suma D^x- Sin embargo, para aumentar el alcance es necesaria una prolongacion de la duracion de emision del telegrama (paquete de datos de sensor) o una reduccion de la tasa de transmision de datos.
En ejemplos de realizacion se divide el paquete de datos de sensor en al menos dos paquetes de datos, enviandose los paquetes de datos con una tasa de transmision de datos inferior a 50 kbits/s y un intervalo temporal a traves del
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canal de comunicacion. Mediante la division del paquete de datos de sensor en los al menos dos paquetes de datos y mediante la transmision de los al menos dos paquetes de datos a traves del canal de comunicacion con un intervalo temporal se reduce, por un lado, la carga de batena y, por otro lado, la probabilidad de error de transmision, tal como se expone a continuacion.
Tal como, por ejemplo, se ilustra en la figura 8, el telegrama (paquete de datos de sensor) se puede transmitir con ayuda de varios n paquetes de datos (del mismo tamano). Si se supone un codigo ideal, entonces se tienen que
recibir en el receptor de datos 120 al menos
\cn \ paquetes de datos sin errores al utilizar la tasa de codigo c para
que el telegrama (paquete de datos de sensor) se pueda reconstruir sin errores. Con ello, con la probabilidad de error de paquetes P(PF) se calcula la probabilidad de un error de telegrama P(TF) con p = 1 - P(PF) en
\ cn]-1
P(TF) =P(X <\cn\, = £ (1 -p)n-kpk
k=0
V k
n
Para las siguientes consideraciones se parte de que los paquetes de datos emitidos se emiten en momentos aleatorios. Ademas, a continuacion se supone que un sistema X ya esta en funcionamiento. Las emisiones se deben realizar de manera aleatoria, la cantidad de datos es constante para todos los emisores de datos del sistema X, Tx es la duracion de emision de cada emisor de datos del sistema X. D^x es la relacion duracion-penodo de suma de todos los emisores de datos del sistema X.
Ahora se debe operar un emisor de datos A adicional, refiriendose el emisor de datos A al conjunto de sensor estacionario operado por batena 100. El emisor de datos A se ve perturbado por emisiones del sistema X existente. El emisor de datos A debe transmitir la misma cantidad de datos que en el sistema X y utilizar la misma modulacion.
El alcance del emisor de datos A se debe aumentar con respecto al sistema X existente mediante el aumento de Eb en el factor fo. Con ello se prolonga la duracion de emision del telegrama en el factor fN. Un telegrama se transmite de manera dividida en n paquetes de datos individuales. Tt es la duracion de emision total de un telegrama, Tp = TT/n es la duracion de emision de un paquete de datos. Con ello se obtiene para la tasa de error de paquete
P( PF) = 1 - e
(TP+TX) DIX
Tr
( T +TX ) DZX
(—+Tx )DZX
n__________
=1 - e
=1 - e
-(—+1) DIr =1 - e n
T
T
De acuerdo con ello, la probabilidad de un error de paquete aumenta con un fN mas grande y disminuye con un n mas grande, es independiente de la tasa de codigo c.
Un emisor de datos del sistema X puede emitir fN telegramas durante el tiempo de emision que requiere el emisor de datos A para un telegrama. De este modo aumenta la probabilidad de que un telegrama de un emisor X se pueda transmitir en el tiempo en el que el emisor de datos A transmite un telegrama.
La probabilidad para el emisor de datos X con fN telegramas transmitidos en el que cada uno tiene una probabilidad de error de P(XF) de no recibir ninguno se calcula tal como en un codigo de repeticion en
P(XFW) =P(XF)fN .
El ancho de banda estandarizado con respecto a los emisores de datos del sistema X del emisor de datos A se calcula en
b
N
fN
c
La figura 9 muestra un diagrama de una probabilidad de un error de telegrama en funcion del numero de paquetes de datos para fN = 20, D^x = 0,2 y P(XFw) = 2,3-10"10. Una primera curva 160 define la probabilidad de un error de telegrama para c = 1 y bN = 0,05; una segunda curva 162 define la probabilidad de un error de telegrama para c = 0,5 y bN = 0,1; una tercera curva 164 define la probabilidad de un error de telegrama para c = 0,33 y bN = 0,15; una cuarta curva 166 define la probabilidad de un error de telegrama para c = 0,25 y bN = 0,20; una quinta curva 168 define la probabilidad de un error de telegrama para c = 0,13 y bN = 0,4; y una sexta curva 170 define la tasa de error de paquete P(PF).
La figura 10 muestra un diagrama de la probabilidad de un error de telegrama en funcion del numero de paquetes de
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datos para N = 20, D^x = 0,5 y P(XF) = 1,0-10-4. Una primera curva 172 define la probabilidad de un error de telegrama para c = 1 y bN = 0,05; una segunda curva 174 define la probabilidad de un error de telegrama para c = 0,5 y bN = 0,1; una tercera curva 176 define la probabilidad de un error de telegrama para c = 0,33 y bN = 0,15; una cuarta curva 178 define la probabilidad de un error de telegrama para c = 0,25 y bN = 0,20; una quinta curva 180 define la probabilidad de un error de telegrama para c = 0,13 y bN = 0,4; y una sexta curva 182 define la tasa de error de paquete P(PF).
La figura 11 muestra un diagrama de la probabilidad de un error de telegrama en funcion del numero de paquetes de datos para N =20, Djx =0,8 y P(XFw) =1,1-10-2. Una primera curva 184 define la probabilidad de un error de telegrama para c = 1 y bN = 0,05; una segunda curva 186 define la probabilidad de un error de telegrama para c = 0,5 y bN = 0,1; una tercera curva 188 define la probabilidad de un error de telegrama para c = 0,33 y bN = 0,15; una cuarta curva 190 define la probabilidad de un error de telegrama para c = 0,25 y bN = 0,20; una quinta curva 192 define la probabilidad de un error de telegrama para c = 0,13 y bN = 0,4; y una sexta curva 194 define la tasa de error de paquete P(PF).
En las figuras 9 a 11 se puede apreciar que una division del telegrama (paquete de datos de sensor) en al menos dos paquetes de datos que estan protegidos con una correccion de error hacia delante (en ingles forward error correction code) aumenta la probabilidad de transmision. Esto tambien se puede considerar bajo el aspecto "diversidad de tiempo". Esta es la base del concepto de acuerdo con la invencion de dotar el telegrama o paquete de datos de sensor de una correccion de error hacia delante y dividirlo en al menos dos paquetes de datos y transmitir estos en momentos pseudoaleatorios. A este respecto, las emisiones del conjunto de sensor estacionario operado por batena 100 se prolongan (se reduce la tasa de transmision de datos) para aumentar el alcance. Con el procedimiento esbozado se contrarresta la disminucion asociada normalmente de la seguridad de transmision.
Por tanto, en ejemplos de realizacion se aumenta el alcance mediante una transmision en una banda mas estrecha y una codificacion de canal adicional. Ademas, para mejorar la seguridad de transmision (perturbacion por otros sistemas) y para conseguir una carga menor de la batena se dividen los paquetes de datos de sensor de banda estrecha en varios paquetes de datos cortos. Los paquetes de datos tambien se pueden transmitir adicionalmente en diferentes bandas de frecuencia (en ingles frequency hopping). Ademas se utilizan secuencias de sincronizacion cortas para una sincronizacion mejor.
Ejemplos de realizacion adicionales de la presente invencion crean un procedimiento para enviar un paquete de datos de sensor en un conjunto de sensor estacionario operado por batena con una transmision de datos unidireccional. En una primera etapa se determinan con un sensor datos de sensor y se proporciona un paquete de datos de sensor basandose en los datos de sensor, teniendo los datos de sensor una cantidad de datos inferior a 1 kbit. En una segunda etapa se generan paquetes de datos, dividiendose, en la generacion de paquetes de datos, el paquete de datos de sensor en al menos dos paquetes de datos, y siendo cada uno de los al menos dos paquetes de datos mas corto que el paquete de datos de sensor. En una tercera etapa se envfan los al menos dos paquetes de datos con una tasa de transmision de datos inferior a 50 kbits/s y un intervalo temporal a traves de un canal de comunicacion.
Ejemplos de realizacion adicionales de la presente invencion se refieren a un procedimiento de transmision unidireccional inalambrico para campos de aplicacion con un emisor de datos 100 estacionario y un receptor de datos 120 estacionario, teniendo el receptor de datos mas tiempo en comparacion para recibir los datos.
Aunque se hayan descrito algunos aspectos en relacion con un dispositivo se entiende que estos aspectos tambien constituyen una descripcion del procedimiento correspondiente, de modo que un bloque o un componente de un dispositivo tambien se debe entender como una etapa de procedimiento correspondiente o como una caractenstica de una etapa de procedimiento. De manera analoga a ello, aspectos que se han descrito en relacion con una etapa de procedimiento o como una etapa de procedimiento, tambien constituyen una descripcion de un bloque o detalle o caractenstica correspondiente de un dispositivo correspondiente. Algunas o todas las etapas de procedimiento se pueden realizar mediante un aparato de hardware (o utilizando un aparato de hardware) tal como, por ejemplo, un microprocesador, un ordenador programable o un circuito electronico. En algunos ejemplos de realizacion se pueden realizar algunas o varias de las etapas de procedimiento mas importantes mediante un aparato de este tipo.
Segun determinados requisitos de implementacion pueden estar implementados ejemplos de realizacion de la invencion en hardware o en software. La implementacion se puede realizar utilizando un medio de almacenamiento digital, por ejemplo, un disquete, un DVD, un Blu-ray Disc, un CD, una ROM, una PROM, una EPROM, una EEPROM o una memoria FLASH, un disco duro u otra memoria magnetica u optica en la que estan almacenadas senales de control electronicamente legibles que pueden colaborar o colaboran con un sistema informatico programable de modo que se realiza el respectivo procedimiento. Por tanto, el medio de almacenamiento digital puede ser legible por ordenador.
Algunos ejemplos de realizacion de acuerdo con la invencion comprenden, por tanto, un soporte de datos que tiene
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senales de control electronicamente legibles que son capaces de colaborar con un sistema informatico programable de modo que se realiza uno de los procedimientos descritos en el presente documento.
En general, ejemplos de realizacion de la presente invencion pueden estar implementados como producto de programa informatico con un codigo de programa, actuando el codigo de programa en el sentido de que realiza uno de los procedimientos cuando se ejecuta el producto de programa informatico en un ordenador.
El codigo de programa, por ejemplo, tambien puede estar almacenado en un soporte legible por maquina.
Otros ejemplos de realizacion comprenden el programa informatico para realizar uno de los procedimientos descritos en el presente documento, estando el programa informatico almacenado en un soporte legible por maquina. Dicho de otro modo, un ejemplo de realizacion del procedimiento de acuerdo con la invencion, por tanto, es un programa informatico que tiene un codigo de programa para realizar uno de los procedimientos descritos en el presente documento cuando el programa informatico se ejecuta en un ordenador.
Un ejemplo de realizacion adicional de los procedimientos de acuerdo con la invencion es, por tanto, un soporte de datos (o un medio de almacenamiento digital o un medio legible por ordenador) en el que esta grabado el programa informatico para realizar uno de los procedimientos descritos en el presente documento.
Un ejemplo de realizacion adicional del procedimiento de acuerdo con la invencion es, por tanto, un flujo de datos o una secuencia de senales que constituye el programa informatico para realizar uno de los procedimientos descritos en el presente documento. El flujo de datos o la secuencia de senales, por ejemplo, puede estar configurado o configuradas en el sentido de que se transfieren mediante una conexion de comunicacion de datos, por ejemplo, mediante Internet.
Un ejemplo de realizacion adicional comprende una instalacion de procesamiento, por ejemplo, un ordenador o un dispositivo logico programable que esta configurado o adaptado en el sentido de que realiza uno de los procedimientos descritos en el presente documento.
Un ejemplo de realizacion adicional comprende un ordenador en el que esta instalado el programa informatico para realizar uno de los procedimientos descritos en el presente documento.
Un ejemplo de realizacion adicional de acuerdo con la invencion comprende un dispositivo o un sistema que esta disenado para transmitir un programa informatico para realizar al menos uno de los procedimientos descritos en el presente documento a un receptor. La transmision se puede realizar, por ejemplo, de manera electronica u optica. El receptor, por ejemplo, puede ser un ordenador, un aparato movil, un aparato de almacenamiento o un dispositivo similar. Por ejemplo, el dispositivo o el sistema puede comprender un servidor de archivos para la transmision del programa informatico al receptor.
En algunos ejemplos de realizacion se puede utilizar un dispositivo logico programable (por ejemplo, un arreglo de compuertas programable en campo, un FPGA (Field Programmable Gate Array) para realizar algunas o todas las funcionalidades de los procedimientos descritos en el presente documento. En algunos ejemplos de realizacion puede colaborar un arreglo de compuertas programable en campo con un microprocesador para realizar uno de los procedimientos descritos en el presente documento. En general se realizan los procedimientos en algunos ejemplos de realizacion por parte de cualquier dispositivo de hardware. Este puede ser un hardware que se puede emplear de manera universal tal como un procesador de ordenador (CPU) o hardware espedfico del procedimiento tal como, por ejemplo, un ASIC.
Los ejemplos de realizacion descritos anteriormente constituyen solo una ilustracion de los principios de la presente invencion. Se entiende que modificaciones y variaciones de las disposiciones y los detalles descritos en el presente documento seran evidentes para otros expertos en la tecnica. Por tanto, se pretende que la invencion solo este limitada por el alcance de proteccion de las siguientes reivindicaciones y no por los detalles espedficos que se presentaron en el presente documento mediante la descripcion y la explicacion de los ejemplos de realizacion.

Claims (15)

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    REIVINDICACIONES
    1. Conjunto de sensor estacionario operado por batena con una transmision de datos unidireccional, con las siguientes caractensticas:
    un sensor para determinar datos de sensor y para proporcionar un paquete de datos de sensor basandose en los datos de sensor, teniendo los datos de sensor una cantidad de datos inferior a 1 kbit;
    una instalacion para generar paquetes de datos que esta configurada para dividir el paquete de datos de sensor en al menos dos paquetes de datos, siendo cada uno de los al menos dos paquetes de datos mas corto que el paquete de datos de sensor; y
    una instalacion para enviar paquetes de datos que esta configurada para enviar los paquetes de datos con una tasa de transmision de datos inferior a 50 kbits/s y un intervalo temporal a traves de un canal de comunicacion; estando la instalacion para generar paquetes de datos configurada para dividir una secuencia de sincronizacion en secuencias de sincronizacion parciales y para dotar cada paquete de datos de una de las secuencias de sincronizacion parciales para la sincronizacion del paquete de datos en un receptor de datos.
  2. 2. Conjunto de sensor estacionario operado por batena de acuerdo con la reivindicacion anterior, estando la instalacion para enviar los paquetes de datos configurada para elegir el intervalo temporal de los paquetes de datos de modo que esta reducida una carga de batena del conjunto de sensor estacionario operado por batena.
  3. 3. Conjunto de sensor estacionario operado por batena de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, estando la instalacion para enviar los paquetes de datos configurada para dotar los paquetes de datos de una tasa de sfmbolos inferior a 106 sfmbolos/s y/o una tasa de codigo inferior a 0,8.
  4. 4. Conjunto de sensor estacionario operado por batena de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, estando la instalacion para generar paquetes de datos configurada para dividir el paquete de datos de sensor adicionalmente en al menos tres paquetes de datos, siendo cada uno de los al menos tres paquetes de datos mas corto que el paquete de datos de sensor; y estando la instalacion para enviar paquetes de datos configurada para enviar los al menos dos paquetes de datos con una primera frecuencia de emision a traves del canal de comunicacion y para enviar los al menos tres paquetes de datos con una segunda frecuencia de emision a traves del canal de comunicacion.
  5. 5. Conjunto de sensor estacionario operado por batena de acuerdo con la reivindicacion 4, estando la instalacion para generar paquetes de datos configurada para codificar los al menos dos paquetes de datos con una primera tasa de codigo y para codificar los al menos tres paquetes de datos con una segunda tasa de codigo, siendo la primera tasa de codigo mas grande que la segunda tasa de codigo.
  6. 6. Conjunto de sensor estacionario operado por batena de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, estando la instalacion para enviar los paquetes de datos configurada para enviar los paquetes de datos con una tasa de transmision de datos inferior a 10 kbits/s.
  7. 7. Sistema con un conjunto de sensor estacionario operado por batena de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores y un receptor de datos para recibir el paquete de datos de sensor, teniendo el receptor de datos las siguientes caractensticas:
    una instalacion para recibir paquetes de datos que esta configurada para recibir los al menos dos paquetes de datos y para combinar los al menos dos paquetes de datos para determinar el paquete de datos de sensor; y una instalacion para leer el paquete de datos de sensor que esta configurada para determinar los datos de sensor a partir del paquete de datos de sensor y para asignar los datos de sensor al conjunto de sensor estacionario operado por batena.
  8. 8. Sistema de acuerdo con la reivindicacion 7, teniendo los al menos dos paquetes de datos en cada caso una secuencia de sincronizacion parcial para la sincronizacion del paquete de datos en el receptor de datos; y estando la instalacion para recibir los paquetes de datos configurada para localizar los paquetes de datos en un flujo de datos de recepcion basandose en las secuencias de sincronizacion parciales para recibir los paquetes de datos.
  9. 9. Sistema de acuerdo con la reivindicacion 8, estando la instalacion para recibir los paquetes de datos configurada para determinar el intervalo temporal de los paquetes de datos basandose en las secuencias de sincronizacion parciales para localizar las secuencias de sincronizacion parciales en el flujo de datos de recepcion.
  10. 10. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 a 9, enviandose el paquete de datos de sensor dividido en al menos dos paquetes de datos con una primera frecuencia de emision y adicionalmente dividido en al menos tres paquetes de datos con una segunda frecuencia de emision a traves del canal de comunicacion; estando la instalacion para recibir los paquetes de datos configurada para recibir los al menos dos paquetes de datos en una
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    primera frecuencia de emision y/o para recibir los al menos tres paquetes de datos en la segunda frecuencia de emision, y para combinar los al menos dos paquetes de datos y/o los al menos tres paquetes de datos para determinar el paquete de datos de sensor.
  11. 11. Sistema de acuerdo con la reivindicacion 10, enviandose los al menos dos paquetes de datos codificados con una primera tasa de codigo y los al menos tres paquetes de datos con una segunda tasa de codigo a traves del canal de comunicacion; estando la instalacion para recibir los paquetes de datos configurada para descodificar los al menos dos paquetes de datos y/o para descodificar los al menos tres paquetes de datos.
  12. 12. Procedimiento para enviar un paquete de datos de sensor en un conjunto de sensor estacionario operado por batena con una transmision de datos unidireccional, con las siguientes etapas:
    determinar datos de sensor con un sensor y proporcionar un paquete de datos de sensor basandose en los datos de sensor, teniendo los datos de sensor una cantidad de datos inferior a 1 kbit;
    generar paquetes de datos, dividiendose en la generacion de paquetes de datos el paquete de datos de sensor en al menos dos paquetes de datos, y siendo cada uno de los al menos dos paquetes de datos mas corto que el paquete de datos de sensor; y
    enviar los al menos dos paquetes de datos con una tasa de transmision de datos inferior a 50 kbits/s y un intervalo temporal a traves de un canal de comunicacion;
    dividiendose una secuencia de sincronizacion en secuencias de sincronizacion parciales en la generacion de paquetes de datos y dotandose cada paquete de datos de una de las secuencias de sincronizacion parciales para la sincronizacion del paquete de datos en un receptor de datos.
  13. 13. Programa informatico con un codigo de programa para realizar el procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 12 cuando el programa informatico se ejecuta en un ordenador o microprocesador.
  14. 14. Conjunto de sensor estacionario operado por batena con una transmision de datos unidireccional, con las siguientes caractensticas:
    un sensor para determinar datos de sensor y para proporcionar un paquete de datos de sensor basandose en los datos de sensor, teniendo los datos de sensor una cantidad de datos inferior a 1 kbit;
    una instalacion para generar paquetes de datos que esta configurada para dividir el paquete de datos de sensor en al menos tres paquetes de datos, siendo cada uno de los al menos tres paquetes de datos mas corto que el paquete de datos de sensor; y
    una instalacion para enviar paquetes de datos que esta configurada para enviar los paquetes de datos con una tasa de transmision de datos inferior a 50 kbits/s y un intervalo temporal a traves de un canal de comunicacion; estando la instalacion para generar paquetes de datos configurada para codificar por canal los al menos tres paquetes de datos de modo que solo una parte de los paquetes de datos es necesaria para descodificar el paquete de datos de sensor.
  15. 15. Conjunto de sensor estacionario operado por batena con una transmision de datos unidireccional, con las siguientes caractensticas:
    un sensor para determinar datos de sensor y para proporcionar un paquete de datos de sensor basandose en los datos de sensor, teniendo los datos de sensor una cantidad de datos inferior a 1 kbit;
    una instalacion para generar paquetes de datos que esta configurada para dividir el paquete de datos de sensor en al menos dos paquetes de datos, siendo cada uno de los al menos dos paquetes de datos mas corto que el paquete de datos de sensor; y
    una instalacion para enviar paquetes de datos que esta configurada para enviar los paquetes de datos con una tasa de transmision de datos inferior a 50 kbits/s y un intervalo temporal a traves de un canal de comunicacion; estando la instalacion para generar paquetes de datos configurada para dividir el paquete de datos de sensor adicionalmente en al menos tres paquetes de datos, siendo cada uno de los al menos tres paquetes de datos mas corto que el paquete de datos de sensor; y
    estando la instalacion para enviar paquetes de datos configurada para enviar los al menos dos paquetes de datos con una primera frecuencia de emision a traves del canal de comunicacion y para enviar los al menos tres paquetes de datos con una segunda frecuencia de emision a traves del canal de comunicacion.
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