WO2020083894A1 - Empfangsseitige bestimmung von umweltparametern eines bereichs, in dem eine mehrzahl von datensendern angeordnet sind - Google Patents

Empfangsseitige bestimmung von umweltparametern eines bereichs, in dem eine mehrzahl von datensendern angeordnet sind Download PDF

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WO2020083894A1
WO2020083894A1 PCT/EP2019/078700 EP2019078700W WO2020083894A1 WO 2020083894 A1 WO2020083894 A1 WO 2020083894A1 EP 2019078700 W EP2019078700 W EP 2019078700W WO 2020083894 A1 WO2020083894 A1 WO 2020083894A1
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signal
parameters
determined
environmental
data
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PCT/EP2019/078700
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Gerd Kilian
Josef Bernhard
Johannes WECHSLER
Jakob KNEISSL
Dominik Soller
Rafael PSIUK
Thomas Kauppert
Hristo PETKOV
Raphael MZYK
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Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
Diehl Meterung Gmbh
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Publication date
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    • H04B17/10—Monitoring; Testing of transmitters
    • H04B17/101—Monitoring; Testing of transmitters for measurement of specific parameters of the transmitter or components thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
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    • H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a method for determining environmental parameters at the receiving end of an area in which a plurality of data transmitters are arranged. Further exemplary embodiments relate to a communication system with a plurality of data transmitters which are arranged in the area and at least one data receiver.
  • sensor nodes used which have a sensor for the environmental parameter to be determined.
  • the sensor value determined with the sensor which describes the environmental parameter in the vicinity of the sensor node, becomes a data receiver from the sensor node at certain time intervals (for example, regularly or periodically) or on request by means of a signal that has the sensor value and possibly further useful data , such as a base station in the case of a sensor system with a large number of sensor nodes.
  • the sensors used in the sensor nodes are usually very imprecise.
  • the object of the present invention is to improve the existing situation.
  • Embodiments create a data receiver, the data receiver being designed to receive a signal from a data transmitter, the signal or a generation of the signal being dependent on a clock signal of a clock generator [eg a frequency transmitter, such as an oscillator or crystal] of the data transmitter, wherein the data recipient is designed to determine [eg evaluate] a signal parameter [eg a signal property] of the signal and to determine [eg estimate] an environmental parameter [eg a temperature or temperature change] based on the signal parameter, which the clock of the data transmitter or the Signal is exposed.
  • a clock generator eg a frequency transmitter, such as an oscillator or crystal
  • the present invention is based on the idea of using environmental parameters [e.g. Temperature, pressure, humidity or a change thereof] by evaluating reception parameters.
  • the signal parameters of the received signal depend on a clock signal from a clock generator [e.g. a frequency of a frequency generator], based on which the data transmitter generates the signal, the clock signal provided by the clock generator of the data transmitter being dependent on the environmental parameters in the environment of the data transmitter.
  • the signal parameter can be independent of a modulation content of the signal.
  • the signal may be a digitally modulated signal
  • the data receiver may be configured to receive an analog signal parameter [e.g. to determine an analog signal property] of the digitally modulated signal.
  • the signal parameter can be independent of a modulation content of the digitally modulated signal.
  • the data receiver can be designed to use symbols known for the determination of the signal parameter [e.g. Pilot symbols] to be used in the signal.
  • the known symbols can be divided into groups, with the groups of symbols at different locations in the signal [e.g. at the beginning and at the end].
  • the data receiver can be designed to use at least 4 known symbols, preferably 20 known symbols and particularly preferably 40 known symbols, for determining the signal parameter.
  • the signal can have a plurality of sub-data packets, the known symbols being distributed over a plurality of sub-data packets.
  • the data receiver can be designed so that no known symbols are used to determine the signal parameter.
  • modulated primary information e.g. an ID of the data transmitter, a synchronization sequence, user data and / or dummy data
  • modulated primary information e.g. an ID of the data transmitter, a synchronization sequence, user data and / or dummy data
  • the signal may be periodically [e.g. same or different time intervals], whereby a transmission of the signal or a real subset of the transmissions of the signal additionally provide information about the environmental parameter [e.g. can have a sensor-specific version of the environmental parameter] in the modulated primary information, wherein the data receiver can be designed to perform the determination [e.g. Estimation or derivation] of the environmental parameter based on the signal parameter based on the information contained in the modulated primary information about the environmental parameter.
  • the data receiver can be designed to receive the signal in a plurality of time periods of a sequence of time periods, the signal received in a first subset of time periods of the sequence of time periods additionally providing information about the environmental parameter [e.g. has a sensor-specific version of the environmental parameter] in the modulated primary information, the data receiver being designed to carry out the determination [e.g. Calibrate estimation or derivation] of the environmental parameter based on the signal parameter based on the information about the environmental parameter contained in the modulated primary information, the signal received in a second subset of time segments of the sequence of time segments containing no information about the environmental parameter in the modulated primary information, wherein the first subset of time segments and the second subset of time segments are disjoint.
  • the determination e.g. Calibrate estimation or derivation
  • the modulated primary information cannot contain any information about the environmental parameter.
  • the data receiver can be designed to determine the environmental parameter based on a mapping function from the signal parameter.
  • mapping function can be known to the data receiver.
  • data receiver can be designed to handle the
  • Calibrate imaging function based on at least one piece of information about the environmental parameter determined by a sensor.
  • the data receiver can be designed to the
  • the data receiver can be designed to the
  • mapping function based on a polynomial approximation as a function of the at least two information about the environmental parameters determined by the sensor.
  • the data receiver can be designed to the
  • Select mapping function based on at least one information about the environmental parameter determined by a sensor from a set of mapping functions.
  • the data receiver can be designed to determine an average and a spread over at least two information about the environmental parameters determined by the sensor, wherein the data receiver can be designed to determine the mapping function based on the average and the scatter from the set of mapping functions to select.
  • the signal may be periodically [e.g. same or different time intervals], whereby at least one transmission of the signal or a real subset of the transmissions of the signal [e.g. in the modulated primary information] which has at least one information about the environmental parameter determined by the sensor.
  • the mapping function can be a temperature curve of the clock of the data transmitter.
  • the signal can be transmitted at certain time intervals [for example identical or unequal time intervals], wherein the data receiver can be designed to transmit at least two based on at least two transmissions of the signal To determine signal parameters, wherein the data receiver can be designed to determine the environmental parameter based on the at least two signal parameters.
  • the data receiver can be designed to combine the at least two signal parameters [e.g. by difference formation] in order to obtain a combined signal parameter, wherein the data receiver can be designed to determine the environmental parameter based on the combined signal parameter.
  • the data receiver may be configured to store at least two signal parameters [e.g. Frequency and modulation error] of the signal, wherein the data receiver can be designed to each based on the at least two signal parameters an environmental parameter [e.g. to determine a temperature or temperature change] [e.g. to be estimated] to which the data transmitter's clock or signal is exposed.
  • the data receiver can be designed to each based on the at least two signal parameters an environmental parameter [e.g. to determine a temperature or temperature change] [e.g. to be estimated] to which the data transmitter's clock or signal is exposed.
  • the data receiver can have the same environmental parameters [e.g. Temperatures or temperature differences] or different environmental parameters [e.g. Determine temperature and pressure, or temperature difference and pressure difference].
  • environmental parameters e.g. Temperatures or temperature differences
  • different environmental parameters e.g. Determine temperature and pressure, or temperature difference and pressure difference.
  • the data receiver can be designed to combine the determined environmental parameters [e.g. by averaging] to obtain a combined environmental parameter.
  • the signal or a generation of the signal may also be derived from another clock signal from another clock generator [e.g. Frequency transmitter and timer] of the data transmitter, wherein the data receiver can be designed to determine two signal parameters of the signal and to determine the environmental parameter based on the two signal parameters.
  • another clock generator e.g. Frequency transmitter and timer
  • the signal can be transmitted at certain time intervals [for example identical or unequal time intervals], at least one transmission of the signal or a real subset of the transmissions of the signal [for example in the modulated primary information] having information about a deviation of the two clock generators of the data transmitter , wherein the data receiver can be designed to calibrate the determination of the environmental parameter based on the deviation of the two clocks of the data transmitter.
  • the deviation of the two clocks of the data transmitter can indicate the current difference in the frequencies of the two clocks.
  • the two clocks [eg crystals] can be measured against each other to determine a value [eg in ppm, such as 20 ppm], which indicates how much the two clocks diverge. The value can also be sent.
  • the data receiver [eg base station] can estimate the time [reception time] and frequency [reception frequency] and the information in order to determine / calibrate the quartz temperature curves of the time quartz or the frequency quartz at the node.
  • the data receiver can be designed to receive a further signal from a further data transmitter, the further signal or a generation of the further signal being dependent on a clock signal from a clock generator of the further data transmitter, the data transmitter and the further data transmitter essentially being the same are exposed to the same environmental parameters [e.g. are arranged in the same room], wherein the data receiver can be designed to determine a further signal parameter of the further signal and to determine the environmental parameter based on the signal parameter and the further signal parameter.
  • the data receiver can be designed to combine the signal parameter and the further signal parameter, to obtain a combined signal parameter, and to determine the environmental parameter based on the combined signal parameter.
  • the signal parameter and the further signal parameter can individually determine a relative environmental parameter [e.g. Temperature Changes] enable, wherein the data receiver can be designed to determine an absolute environmental parameter based on the signal parameter and the further signal parameter in combination.
  • a relative environmental parameter e.g. Temperature Changes
  • the data transmitter and the further data transmitter can belong to different radio systems [e.g. Data transmitters from different radio systems are].
  • the clock signal of the clock generator can be dependent on the environmental parameter.
  • the data receiver can be designed to compensate for an age-related influence of the clock on the signal parameter.
  • the age-related influence of the clock on the signal parameter can be known to the data receiver.
  • the data receiver can be designed to determine or estimate the age-related influence of the clock on the signal parameter, e.g. based on at least two consecutive received signals from the data transmitter.
  • the data receiver can be designed to compensate for an influence of the clock generator on the signal parameters that is caused by the sample scatter.
  • Further exemplary embodiments provide a system having a data receiver according to one of the exemplary embodiments described herein and a data transmitter, the data transmitter being able to be designed to transmit the signal, the signal or the generation of the signal being dependent on the clock signal of the clock generator of the data transmitter.
  • the data transmitter may be configured to transmit the signal at certain time intervals [e.g. same or different time intervals], wherein the data transmitter can be designed to provide at least one transmission of the signal or a real subset of the transmissions of the signal with information determined by a sensor about the environmental parameter.
  • the method comprises a step of receiving a signal from a data transmitter, the signal or generating the signal from a clock signal from a clock generator [e.g. a frequency transmitter, e.g. Oscillator or quartz] of the data transmitter.
  • the method further includes a step of determining [e.g. Estimating] a signal parameter [e.g. a signal property] of the received signal.
  • the method further comprises a step of determining an environmental parameter [e.g. a temperature or temperature change] to which the clock of the data transmitter or the signal is exposed, based on the determined signal parameter.
  • an influence of the environment on the clock of the data transmitter can be greater by at least a factor of two or preferably by a factor of four than an influence of the environment on a clock of a data receiver that receives the signal of the data transmitter.
  • an influence of the environment on a clock of a data receiver that receives the signal of the data transmitter can be greater by at least a factor of two or preferably by a factor of four than an influence of the environment on the clock of the data transmitter.
  • the method comprises a step of receiving a plurality of signals from a plurality of data transmitters which are arranged in the area, the plurality of signals being dependent on clock signals from clock generators of the respective data transmitters.
  • the method further comprises a step of determining signal parameters (for example signal properties, such as carrier frequencies or carrier frequency deviations) of the plurality of received signals.
  • the procedure further comprises a step of determining at least one environmental parameter of the area to which the clock transmitters are exposed, based on the determined signal parameters.
  • the signal parameters can be independent of the modulation content of the plurality of signals.
  • the plurality of signals can be digitally modulated signals, analog signal parameters of the plurality of digitally modulated signals being ascertained when determining signal parameters.
  • analog signal parameters can be independent of the modulation content of the plurality of digitally modulated signals.
  • the plurality of signals may be in addition to respective modulated primary information [e.g. IDs of the respective data transmitters, synchronization sequences, user data and / or dummy data] have information about the at least one environmental parameter of the area in the respective signal parameters.
  • modulated primary information e.g. IDs of the respective data transmitters, synchronization sequences, user data and / or dummy data
  • the method can have a step of combining the determined signal parameters in order to obtain at least one combined signal parameter, the at least one environmental parameter being determined based on the at least one combined signal parameter.
  • At least two groups e.g. real subsets [e.g. disjoint or overlapping subsets]] of signal parameters can be combined in order to obtain at least two combined signal parameters for the at least two groups of signal parameters, the at least one environmental parameter of the area being determined based on the at least two combined signal parameters.
  • At least two groups of different signal parameters [eg first group: carrier frequencies (or carrier frequency deviations); second group: signal powers] can be combined to obtain at least two different combined signal parameters.
  • at least two groups of the same signal parameters eg first group: carrier frequencies (or carrier frequency deviations); second group: carrier frequencies (or carrier frequency deviations)] are combined in order to obtain at least two identical combined signal parameters.
  • an environmental parameter of the range can be determined to include at least two environmental parameters [e.g. different environmental parameters [e.g. Temperature, air pressure, humidity] or the same environmental parameters [e.g. Temperatures, air pressures, air humidity]] of the area.
  • the at least two environmental parameters e.g. in the case of the same environmental parameters] can be combined in order to obtain a combined environmental parameter.
  • several (different) environmental parameters can also be determined (in each case) based on the at least two combined signal parameters.
  • all determined signal parameters e.g. the set of determined signal parameters] or a group of signal parameters [e.g. a (real) subset of determined signal parameters] can be combined to obtain a combined signal parameter, the at least one environmental parameter being determined based on the one combined signal parameter.
  • one environmental parameter or several (different) environmental parameters can be determined based on the one combined signal parameter.
  • the method can have a step of combining the determined signal parameters in order to determine a proportional mapping to at least two environmental parameters.
  • two environmental parameters can influence the same signal parameter, as a result of which it is not possible to map clearly to an environmental parameter for a single signal parameter.
  • the signal parameters can be combined based on averaging, weighting or filtering.
  • At least two environmental parameters of the area can be determined when the at least one environmental parameter is determined, the method further comprising a step of combining the environmental parameters in order to obtain at least one combined environmental parameter of the area.
  • an environmental parameter can be determined at least for a subset of the determined signal parameters [for example, one environmental parameter per determined signal parameter].
  • at least two groups [eg real subsets [eg disjoint or overlapping subsets]] of signal parameters are combined beforehand in order to obtain at least two combined signal parameters for the at least two groups of signal parameters, with at least two of the combined signal parameters
  • An environmental parameter is determined in each case.
  • more than one environmental parameter [eg temperature, air pressure, ...] can be determined per signal parameter or per combined signal parameter.
  • the method when determining the at least one environmental parameter, at least two environmental parameters of the area can be determined, the method further comprising a step of determining a distribution of environmental parameters in the area based on the at least two environmental parameters or combined environmental parameters.
  • At least one combined environmental parameter when determining the at least one combined environmental parameter, at least two combined environmental parameters of the area can be determined, the method further comprising a step of determining a distribution of environmental parameters in the area based on the at least two combined environmental parameters.
  • the method may further include a step of determining at least one environmental condition [e.g. Earthquake, storm, rain, traffic jam] of the area based on the determined distribution of environmental parameters.
  • at least one environmental condition e.g. Earthquake, storm, rain, traffic jam
  • the method may further include a step of optimizing a transmission method of a communication system located in the area [e.g. of a communication system with at least some of the data transmitters and the data receiver and at least one further data receiver], based on the determined distribution of environmental parameters.
  • the method can further include a step of optimizing a routing of data packets of a communication system which is arranged in the area [for example a communication system with at least some of the data transmitters and the data receiver and at least one further data receiver], based on the determined distribution of environmental parameters exhibit.
  • at least some of the plurality of data transmitters can be counters and / or sensors, the method further comprising a step of optimizing a readout route for reading out the counters and / or sensors based on the determined distribution of environmental parameters.
  • the method may further include a step of optimizing an antenna main beam direction of the data receiver [e.g. Base station] or other data receiver [e.g. another base station] based on the determined distribution of environmental parameters.
  • the data receiver e.g. Base station
  • other data receiver e.g. another base station
  • the plurality of data transmitters can have at least two different radio systems [e.g. WLAN, Bluetooth, ZigBee] [e.g. Data transmitters from different radio systems are].
  • the plurality of signals can be received by at least two base stations.
  • a first group [e.g. (real) subset] of signals are received from a first base station, with a second group [e.g. (real) subset] of signals can be received from a second base station.
  • At least two of the base stations can have different radio systems [e.g. WLAN, Bluetooth, ZigBee] [e.g. Base stations of different radio systems are].
  • different radio systems e.g. WLAN, Bluetooth, ZigBee
  • the signal parameters can be determined by at least one base station.
  • the environmental parameters can be controlled by at least one base station or a server connected to the at least one base station [e.g. Head End] can be determined.
  • the at least one environmental parameter can be determined based on at least one mapping function.
  • the at least one mapping function can be based on information from at least two data transmitters [for example, based on signal parameters of Signals of the at least two data transmitters or a combined signal parameter, or based on at least one environmental parameter, which was determined based on the signal parameters or the combined signal parameter] are determined or calibrated.
  • the at least one environmental parameter can be determined based on a combined mapping function, wherein the combined mapping function can be determined by combining at least two mapping functions from at least two data transmitters.
  • the at least two data transmitters may have substantially the same clock [e.g. from the same production series [batch]].
  • mapping functions can be temperature curves of the clocks of the data transmitters.
  • the at least one environmental parameter may be based on different signal parameters [e.g. Carrier frequencies and reception times] can be determined.
  • the plurality of data transmitters may belong to a reading or measuring system, the plurality of signals reading or measuring values as [e.g. may have modulated] primary information, the method having a step of adapting the measured or read values based on the at least one environmental parameter of the area.
  • the accuracy of the measured or read values can be improved based on the at least one environmental parameter.
  • measurement errors of the read or measured values can be corrected based on the at least one environmental parameter.
  • a base station the base station being designed to receive a plurality of signals from a plurality of data transmitters which are arranged in an area, the plurality of signals being dependent on clock signals from clocks of the respective data transmitters, the Base station is designed to signal parameters [eg Signal properties, e.g. Carrier frequencies or carrier frequency deviations] of the plurality of received signals, and wherein the base station is designed to determine at least one environmental parameter of the area to which the clock transmitters are exposed, based on the determined signal parameters.
  • Signal properties e.g. Carrier frequencies or carrier frequency deviations
  • FIG. 3 shows a schematic view of a system with a data transmitter and a data receiver, according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 4 shows a schematic block diagram of a system with a data receiver and a data transmitter, according to an exemplary embodiment of the present invention
  • Fig. 5 in a diagram density functions of four different
  • Fig. 6 in a diagram is a schematic view of the data receiver side
  • FIG. 8 shows a schematic block diagram of a system with a data receiver and a plurality of data transmitters which are arranged in an area, according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 9 shows a flowchart of a method for determining an environmental parameter in the environment of a data transmitter, according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 shows a flowchart of a method for determining environmental parameters of a region, according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • elements that are the same or have the same effect are provided with the same reference symbols in the figures, so that their description is interchangeable.
  • a reference frequency is required to generate transmission signals, from which the respective radio chip or the respective front end derives the necessary clocks.
  • This reference frequency is typically determined by a clock, e.g. a quartz crystal (quartz) [1].
  • Data transmitters, e.g. Nodes or sensor nodes usually comprise two different clock generators. This can be, for example, a high-frequency (HF) clock generator that oscillates at a frequency of several MHz and a low-frequency clock generator (LF) that usually oscillates at a frequency of 32768 Hz.
  • the high-frequency clock is usually more accurate (in terms of the deviation from the nominal frequency) and more power-hungry.
  • the low frequency is less precise but saves a lot of electricity.
  • the reference frequencies provided by the clock generators are typically dependent on environmental parameters.
  • 1 shows the dependency of the reference frequency on temperature for any high-frequency clock (frequency stability of a high-frequency crystal over ambient temperature [2])
  • FIG. 2 the dependence of the reference frequency on temperature for any low-frequency Clock is shown (frequency stability of a low-frequency (LF) 32768 kHz crystal over temperature [5]).
  • the ordinates each describe the frequency tolerance in ppm and the abscissa each the temperature in ° C.
  • Modulation index for frequency shift keying methods, e.g. FSK or GMSK
  • Doppler only with vibration / movement
  • the frequency of oscillators which serves as a reference for carrier or modulation frequencies in the transmitter, can be changed by environmental influences.
  • the frequency correlates with the ambient temperature.
  • Analog effects can also occur for air humidity, electromagnetic radiation, brightness or vibrations.
  • movements or vibrations of the transmitter and its antenna have an effect due to Doppler shifts in the emitted signal.
  • the emitted signal carries, in addition to the primary information, further implicit information about the environmental conditions or properties of the transmitter. This phenomenon is shown graphically in FIG. 3 for illustration
  • FIG. 3 shows a schematic view of a system 100 with a data transmitter 130 and a data receiver 110.
  • the environmental conditions on the data transmitter 130 side affect the signal 120 sent by the data transmitter 130, so that in addition to primary information, the signal 120 additionally contains information about the ambient conditions in the signal properties.
  • FIG. 3 shows radio communication between transmitter 130 and receiver 110, the information about the signal properties being shown in addition to the transmitted primary information.
  • the relationship between the signal properties and the ambient conditions can be used to draw direct conclusions about the environmental conditions at the transmitter 130, at the receiver 110 or in between.
  • ambient conditions are mostly determined at the transmitter.
  • the temperature can be determined, for example, from a frequency offset determined (deviation from the expected nominal frequency) via the curve shown in FIG. 1 at the transmitter.
  • FIG. 4 shows a schematic block diagram of a system 100 with a data receiver 110 and a data transmitter 130, according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the data receiver 110 is designed to receive a signal 120 of the data transmitter 130, the signal 120 being dependent on a clock signal 132 of a clock generator 134 (e.g. a frequency generator, such as an oscillator or crystal) of the data transmitter 130.
  • the data receiver 110 is also designed to determine (for example, evaluate) a signal parameter 112 (for example a signal property, such as a carrier frequency or carrier frequency deviation) of the signal 120, and for an environmental parameter 114 (for example a temperature or Temperature change) to be determined (eg estimated) to which the clock generator 134 of the data transmitter 130 and / or to which the signal 120 is exposed.
  • a signal parameter 112 for example a signal property, such as a carrier frequency or carrier frequency deviation
  • an environmental parameter 114 for example a temperature or Temperature change
  • the data transmitter 130 can have a transmitter 136 (radio chip / front end), which is designed to generate the signal 120 (transmission signal), the signal 120 being dependent on the clock signal 132 of the clock generator 134 .
  • the transmitter 136 can be clocked with the clock signal 132 of the clock generator 134, so that the signal 120 is dependent on the clock signal 132 of the clock generator 134.
  • An environmental parameter 124 (for example a temperature or temperature change) which acts on the clock generator 134 of the data transmitter 130 influences the clock generator 134 and thus at least one signal parameter (eg frequency) of the clock signal 132 provided by the clock generator 134. Since this is transmitted by the data transmitter 130 Signal 120 is dependent on the clock signal 132, the environmental parameter 124 influences not only a signal parameter (eg frequency) of the clock signal 132, but also a signal parameter (eg a signal property, such as carrier frequency) of the signal 120 sent by the data transmitter 130. By evaluating the signal parameter 112 of the received signal 120, the data receiver 110 can thus infer or estimate the environmental parameter (for example temperature) in the vicinity of the data transmitter 130.
  • the environmental parameter 124 for example a temperature or temperature change
  • the signal parameter 112 is independent of a modulation content of the signal 120, e.g. from a modulated primary information which the signal 120 has.
  • the signal 120 additionally contains information about the environmental parameter 124 (in the vicinity of the data transmitter 130) in the signal parameter 112, which the data receiver 110 can evaluate in order to infer the environmental parameter 114.
  • the data receiver 110 can have a receiver 116 which is designed to demodulate the received signal 120 in order to obtain the primary information 1 18 contained in the signal 120. Furthermore, the data receiver 110 (e.g. the receiver 116 of the data receiver 110) can be designed to determine or evaluate the signal parameter 112 of the received signal 120 in order to obtain the information about the environmental parameter 124 additionally contained in the signal 120.
  • the data receiver 1 10 can have an evaluator 117 (for example a processor) which is designed to determine (for example to estimate) the environmental parameter 114 based on the signal parameter 112, for example based on a mapping function which corresponds to the signal parameter 1 12 maps to environmental parameter 114.
  • the data transmitter 130 (or the transmitter 136 of the data transmitter 130) can be designed to provide a digitally modulated signal 120 as the signal 120.
  • the data receiver 110 can be designed to determine an analog signal parameter 112 (for example an analog signal property such as a carrier frequency) of the digitally modulated signal 120 and to determine the environmental parameter 114 based on the analog signal parameter 112.
  • the analog signal parameter 112 is independent of a modulation content of the digitally modulated signal 120, such as, for example, of a digitally modulated primary information which the signal 120 has.
  • the determination of the environmental parameter in the environment of the data transmitter 130 based on the (analog) signal parameter of the received signal 120 creates a broad spectrum of possible applications.
  • Embodiments of the data transmitter 130 have a sensor 137 for an environmental parameter 124. Since the environmental parameter on the part of the data receiver 110 can also be determined based on the (analog) signal parameter 1 12 of the signal 120, it is no longer necessary to add the sensor value 139 regularly or with each transmission of the signal 120 in the modulated primary information of the signal 120 transfer. Rather, it is sufficient to transmit a synchronization sequence / pilot sequence and / or an ID of the data transmitter 130 or else only dummy data with the signal 120 as modulated primary information.
  • the amount of data transmitted with the signal 120 can be reduced, as a result of which the energy required for the transmission of the signal 120 can also be reduced, which is particularly advantageous for battery-operated data transmitters 130.
  • the sensor 137 also no longer has to be activated for each transmission of the signal 120, as a result of which the energy consumption can be reduced further.
  • the sensor value 139 provided by the sensor 137 can also be transmitted in one transmission or a small number (subset) of transmissions of the signal 120 in the modulated primary information and can be used by the data receiver 110, for example, for calibration or initialization.
  • the data transmitter 130 side it is also possible on the data transmitter 130 side to completely dispense with the sensor 137 for the environmental parameter and / or to determine the environmental parameter on the side of the data receiver 110 exclusively on the basis of the determined signal parameter 112 of the received signal 120. Furthermore, by determining the environmental parameter on the part of the data receiver 110 based on the (analog) signal parameter 112 of the signal 120, it is also possible to use a data transmitter 130 which has a sensor 137 for a first environmental parameter as a sensor for a second environmental parameter . For example, like.
  • Embodiments of the data transmitter 130 have a sensor 137 for a first environmental parameter 124 (for example air humidity or pressure), the data receiver 110 being designed to determine a second environmental parameter (for example temperature) based on the determined signal parameter 112 of the signal 120, wherein the first environmental parameter and the second environmental parameter are different.
  • a first environmental parameter 124 for example air humidity or pressure
  • the data receiver 110 being designed to determine a second environmental parameter (for example temperature) based on the determined signal parameter 112 of the signal 120, wherein the first environmental parameter and the second environmental parameter are different.
  • a data transmitter 130 as a sensor for an environmental parameter that does not have a sensor for the environmental parameter.
  • an existing data transmitter 130 as a sensor for an environmental parameter (for example as a temperature sensor), although the data transmitter 130 is not in itself intended as a sensor for the environmental parameter, for example because the data transmitter 130 does not have a sensor for the environmental parameter or but also because the data transmitter 130 cannot transmit the sensor value.
  • an environmental parameter for example as a temperature sensor
  • the data transmitter 130 and the data receiver 110 can optionally be designed to send or receive data 120 using the telegram splitting method.
  • a telegram or data packet is divided into a plurality of sub-data packets (or sub-data packets, or sub-packets) and the sub-data packets are distributed in time and / or in frequency distribution from the data transmitter 130 to the data receiver 110 in accordance with a hopping pattern wherein the data receiver 110 reassembles (or combines) the sub-data packets to obtain the data packet.
  • Each of the sub-data packets contains only a part of the data packet.
  • the data packet can also be channel-coded, so that not all sub-data packets but only a part of the sub-data packets are required for error-free decoding of the data packet.
  • the temporal distribution of the plurality of sub-data packets can take place in accordance with a time and / or frequency hopping pattern.
  • reception parameters signal parameters of the received signal 120
  • Other receivers can be retrofitted with such estimation methods.
  • Reception modulation index (with frequency shift keying e.g. with FSK or GMSK),
  • the deviations of the estimated reception parameters from the expected reception parameters provide conclusions about the environmental parameters.
  • the environmental parameters can be environmental parameters in the vicinity of the data transmitter 130 (e.g. transmission node), e.g. a temperature of the data transmitter or an ambient temperature (e.g. room temperature) of the environment of the data transmitter, or environmental parameters of the channel (e.g. communication channel between data transmitter 130 and data receiver 110) or also environmental parameters of the data receiver 1 10 (receiver).
  • a temperature of the data transmitter or an ambient temperature (e.g. room temperature) of the environment of the data transmitter e.g. room temperature
  • environmental parameters of the channel e.g. communication channel between data transmitter 130 and data receiver 110
  • environmental parameters of the data receiver 1 10 receiver
  • the receive parameters depend on tolerances of the transmit hardware, interference caused in the channel and / or tolerances on the receive hardware.
  • At least one of the environmental parameters in the environment of the data transmitter 130 can be determined based on a signal parameter of the received signal 120.
  • Exemplary embodiments can be used both for wireless transmission (for example via a radio channel) and for wired transmissions.
  • the estimation of the receiving carrier frequency as a signal parameter and the mapping of the estimated receiving carrier frequency to the temperature in the data transmitter 130 (for example transmission accounts) as an environmental parameter are explained by way of example.
  • the estimate is carried out in a base station as data receiver 110.
  • the data transmitter 130 (eg end point) sends, for example, a data packet over a wireless communication channel (eg air).
  • the carrier frequency of the data packet is determined by the RF crystal of the data transmitter 130 (see FIG. 1).
  • a temperature of -12 degrees warps the quartz frequency by + 10 ppm.
  • the carrier frequency also depends on aging and specimen spread.
  • the scatter of specimens is a uniquely fixed deviation that arises in the production of quartz and the manufacture of the printed circuit board.
  • the spread of specimens can be adjusted and eliminated during production. Aging is a very slow process in which the frequency changes over the years.
  • the age-related deviation of the quartz can be assumed to be 0 ppm after calibration.
  • an average over a predetermined period of time such as a year, can be formed as a reference in order to obtain a reference average.
  • An average (eg moving average) can then be formed over a further predetermined period, such as a year, in order to estimate the aging.
  • the difference between the reference mean and the mean results in the change due to aging ie the difference between the initial mean (reference mean) and the current mean can be assumed as the aging deviation.
  • the current aging via data transmitter 130 eg node
  • the remaining effect is then only the current temperature changes, which can be described by the temperature curve of the quartz (see Fig. 1).
  • the quartz frequency which for example is ideally 20 MHz, then shifts to 20,0002 MHz.
  • the transmission carrier frequency of the data transmitter 130 (for example end node) thus shifts from 868 MHz to 868.008680 MHz.
  • Receiver 116 in base station 110 receives the data packet and estimates the carrier frequency. The estimate is very accurate and indicates a deviation of 8.68 kHz.
  • the base station 1 10 has very precise clock generators.
  • the base station 1 10 GPS can be synchronized or have a very precise temperature-compensated crystal, such as a TCXO (temperature compensated crystal oscillator) or OCXO (oven controlled crystal oscillator), which has practically no additional errors inflicts.
  • TCXO temperature compensated crystal oscillator
  • OCXO oxygen controlled crystal oscillator
  • FIG. 1 a deviation of 8.68 kHz is only possible at a temperature of -12 ° C., with which the temperature can be clearly determined.
  • the situation is somewhat more complicated if, for example, the frequency estimate gives a value of +5 ppm.
  • a second measurement can be carried out. For example, if the second measurement gives a temperature of + 24 ° C and a difference to the previous estimate of the receiving carrier frequency is +7 ppm, then the temperature is more likely to be + 12 ° C.
  • At least one reception parameter of the transmission can be estimated and mapped to at least one environmental parameter or a change in the environmental parameter by means of a mapping function.
  • the temperature can be estimated using a carrier frequency estimate.
  • the measurement can e.g. be calibrated once using a temperature sensor to determine the current temperature point. Calibrating the temperature sensor has another advantage. Different crystals have different temperature curves. For example, depending on a cut of the quartz, the temperature curve can be somewhat steeper or flatter. The exact curve can be determined based on at least two temperature points calibrated with the temperature sensor. Aging can also be calculated during calibration. In this case, the mean value at the temperature measured by the temperature sensor is now subtracted from the mean value measured last year at the same temperature of the temperature sensor.
  • an existing or recurring calibration can be carried out using an existing temperature sensor 137, which calibration can be used to refine the mapping function.
  • the carrier frequency and from this the deviation of the quartz frequency can first be estimated.
  • reception parameters can in turn be mapped into other reception parameters before these are mapped into environmental parameters.
  • the frequency error of the timer can also be estimated.
  • the expected time interval can be compared with the estimated time interval between two data packets or sub-data packets. Not only the current value of the temperature is relevant for the time deviation, but also the accumulated temperature change. The time deviation thus indicates by how much the temperature has changed on average from the last measurement (see FIG. 2).
  • the frequency error of the timer can be used for an independent estimate of the environmental influences or in combination with the deviation of the HF quartz.
  • the reception parameters can be (reception) times of the data packets / sub-data packets, a carrier frequency, a symbol clock, a modulation error, a reception power, or a received signal-to-noise ratio.
  • At least one quartz curve (e.g. as in FIG. 1) can be stored in the data receiver 110 (e.g. base station).
  • the temperature values of a temperature sensor can also be sent in the user data (payload).
  • the carrier frequency of the signal 120 changes due to the Doppler shift.
  • the shift in the carrier frequency of the signal 120 depends on the speed at which the data transmitter 130 moves.
  • the speed of the data transmitter 130 relative to the data receiver 110 e.g. base station
  • the speed of the data transmitter 130 relative to the data receiver 110 can thus be estimated.
  • the speed of the data transmitter 130 is estimated in relation to several geographical points (e.g. from several data receivers 110 (e.g. base stations)), the direction and speed of the data transmitter 130 can also be estimated more precisely.
  • movement can be detected based on a change (shift) in the carrier frequency of the signal 120.
  • a vibration or other movements can be inferred based on a frequency profile (estimate of the Doppler shift).
  • the Frequency profile refers to a profile of the Doppler shift in the signal.
  • the relative speed of the transmitter to the receiver changes constantly, which results in a rapid change in the estimated Doppler frequency. For example, if the transmitter vibrates at 100 Hz, the result is an increase and decrease in the Doppler shift in the signal 100 times per second.
  • the vibration of the quartz changes the frequency or reference frequency provided by the quartz (microphony of the quartz).
  • a vibration can also be identified in this way.
  • the difference between a reception parameter (for example during reception of the signal 120) estimated at a first point in time (for example during a first transmission of the signal 120) can also be used in exemplary embodiments. and a reception parameter (eg reception carrier frequency) estimated at a second point in time (eg during a second transmission of the signal 120).
  • a difference in the environmental parameter can be determined, e.g. a temperature increase (e.g. of + 3 ° C).
  • a reception parameter can be determined based on the difference between at least two other reception parameters.
  • the reception parameter determined in this way can then be converted into the environmental parameters (ambient conditions).
  • the reception parameter can be the difference between two estimated reception frequencies.
  • the transmitted symbols of the transmission can be used to estimate the reception parameter.
  • the reception parameter can be estimated based on known symbols used in the transmission, e.g. Pilot symbols.
  • the reception parameter can be estimated based on two groups of symbols of a data packet / partial data packet, the two groups of symbols being spaced apart from one another. For example, a first group of symbols can be arranged at the beginning of the data packet / partial data packet, while a second group of symbols can be arranged at the end of the data packet / partial data packet.
  • the estimation of the reception parameter can be based on at least four symbols, preferably at least 20 symbols and particularly preferably at least 40 symbols.
  • the reception parameter can be estimated based on unknown symbols (of the data packet / partial data packet) (so-called blind estimation).
  • the symbols on the basis of which the reception parameter is estimated can be directly adjacent symbols or symbols spaced apart from one another.
  • the symbols can form a sub-data packet (partial data packet, radio burst) or a data packet.
  • the symbols on the basis of which the reception parameter is estimated can correspond to a pattern known to the data receiver 1 10, e.g. a synchronization sequence.
  • the symbols, on the basis of which the reception parameter is estimated can be distributed over a number of sub-data packets / data packets.
  • each quartz has a different temperature curve.
  • the temperature curve of the quartz can be determined more precisely from a possible set of possible curves. For this, stochastic moments such as mean / variance can be formed. It is also possible to determine a distribution. In addition, an average value can be formed in order to calculate the sample scatter or to determine the average temperature.
  • 5 shows in a diagram density functions of four different normal distributions.
  • the ordinate describes the probability density and the abscissa the value of a random variable.
  • the senor can be used to average over a plurality of temperature values in order to determine the mean value and / or the scatter in the temperature (see FIG. 5).
  • the mean and the scatter can be used to determine the precise temperature curve of the quartz from a set (a set) of possible temperature curves (quartz error over temperature). After that, the sensor is no longer used, only the quartz.
  • the quartz curve temperature curve of the quartz
  • several points from the curve at least two, can be calibrated.
  • the exact frequency deviation ie discrete points on the quartz curve
  • the complete curve can be determined using a polynomial approximation that goes through the points (command polyfit in MATLAB). The polynomials do not exceed certain limits that are guaranteed by the quartz manufacturer.
  • FIG. 6 shows in a diagram a schematic view of the data receiver-side determination of the quartz curve of the quartz of the data transmitter, according to an embodiment of the present invention.
  • the ordinate describes the frequency deviation in ppm and the abscissa the temperature in ° C.
  • a frequency can be estimated at the same time and the temperature can also be read from the payload.
  • the temperature was recorded using a sensor, for example.
  • the values of the abscissa and the ordinate of a point are known. If the same procedure is repeated for different temperatures (e.g. day / night), several points of the quartz curve can be determined.
  • the quartz curve can be described by the function ax A 3 + bx A 2 + cx + d.
  • the appropriate coefficients can be determined and the complete curve can be determined by polynomial approximation (e.g. command polyfit in Matlab).
  • the dashed curve is the determined quartz curve.
  • the difference between the dashed curve (from polyfit) and the zero point from the production calibration gives the offset to Fig. 6.
  • the offset can e.g. have shifted over time due to aging.
  • the frequency is estimated and the temperature is not known. This means that only the ordinate of each point is known and not the abscissa. If several points of the curve have been determined, either a squeezed or a spread quartz curve can be determined based on these. Since the possible course of the curve is known (e.g. sine similar with known frequency), the pinch / spread can be calculated out and the quartz curve can be roughly determined.
  • Averaging the frequency can be used in both ways in order to determine the point of the quartz curve more precisely / noiselessly.
  • the quartz curve can be determined more precisely by measuring different temperatures (e.g. during the day, at night, in winter, in summer) (see FIG. 6).
  • the error of the timer (LF 32 kHz) can be compared via the frequency of the carrier frequency transmitter. This results in a value of X ppm.
  • the carrier frequency generator is usually more precise than the timer.
  • the deviation of the two frequencies can be sent in signal 120 (e.g. uplink) and used to refine the environmental parameter measurement.
  • the signal 120 in the modulated primary information
  • the signal 120 can have information which describes how much the timer (time quartz, LF quartz) and the frequency transmitter (frequency quartz, HF quartz) diverge. This information can be used in the data receiver (eg base station) to calibrate the quartz curves or to determine the environmental parameters.
  • the corresponding transmission parameters can be generated by at least two different clock generators (for example crystals), for example the carrier frequency of a first signal (for example a first data packet) can be generated by a first crystal and the carrier frequency of a second signal (for example a second data packet). The results of the two quartz crystals can then be combined (on the side of the data receiver) (eg averaged).
  • two (eg quartz-stabilized) oscillators can be used on the data transmitter side.
  • the base station can be known that the data transmitter has two oscillators and when which oscillator is used.
  • the data transmitter can alternately send signals that are dependent on the first oscillator and the second oscillator.
  • data receivers can also determine two temperatures based on the received signals and the two quartz curves, whereby the two temperatures can be combined (e.g. by averaging) to obtain the final temperature .
  • more than two oscillators can also be used.
  • the relative changes in the deviations can be used to reconstruct the absolute values of the influencing factors. For example, a linear dependence on the temperature in parameter A, and a quadratic dependence on the temperature in parameter B, can be concluded by comparing the relative deviations to the absolute position on the quartz curve (cf. FIG. 7).
  • FIG. 7 shows in a diagram dependencies of two different signal parameters on an environmental parameter.
  • the ordinate describes the value of the signal parameters (e.g. frequency deviation and time deviation), while the abscissa describes the value of an environmental parameter (e.g. temperature).
  • FIG. 7 shows relative deviations with differently influenced parameters. Relative deviations are the drawn-in differences between the observed points, the axes directly representing the influencing environmental parameters (abscissa) and influenced signal parameters (ordinate).
  • a combination of estimated values from transmitters which can be influenced in different ways is used to determine absolute values from relative deviations. If there are several transmitters in the same or similar environment (eg in the same room) and these transmitters (or their crystals) are influenced differently by temperature changes, a comparison of the determined signal parameters can be used Receiver, which receives several of these transmitters, infer absolute values (analogous to FIG. 7) or generally increase the estimation accuracy. an area by combining
  • the environmental parameters 124 of the environment of the data transmitter 130 can be estimated from signal parameters (e.g. reception parameters) of a signal 120 of a data transmitter 130.
  • data transmitters are arranged (e.g. installed) in a certain area, possibly with the same environmental conditions. This is the case, for example, with WLAN networks with multiple participants or in the so-called loT (Internet of Things, German: Internet of Things).
  • loT Internet of Things, German: Internet of Things.
  • the positions of the data transmitters are typically known or can be determined.
  • Distribution of the environmental conditions in the area can be concluded from the results of the individual data transmitters.
  • Receive modulation index for frequency shift keying methods such as FSK or GMSK
  • Doppler frequency (only with vibration / movement).
  • system 100 may include a plurality of data transmitters 130_1-130_n, where n is a natural number greater than or equal to two n n 2.
  • the data receiver 110_1 which can be a base station, for example, can be arranged inside or outside the area.
  • the data receiver 1 10_1 can also be designed to determine (e.g. evaluate or estimate) signal parameters (e.g. signal properties, such as carrier frequencies or carrier frequency deviations) of the plurality of received signals.
  • the data receiver 110_1 determines environmental parameters of the area 150 based on the determined signal parameters and transmits them to the central server 140 (e.g. head end) of the system 100 for further processing, such as for determining an environmental status (e.g.
  • the system can have a further data receiver 1 10_2, such as a further base station, wherein the further data receiver 1 10_2 can be designed to transmit a plurality of signals from a plurality of data transmitters 130_6, 130_7 are arranged in the area to receive, the plurality of signals being dependent on clock signals on clock generators of the respective data transmitters.
  • the further data receiver 110_2 can receive signals from data transmitters (for example data transmitter 130_6 in FIG. 8) which are likewise received by data receiver 110_1 or else signals from data transmitters (for example data transmitter 130_8 in FIG. 8) which are not received by data receiver 110_1 will.
  • the further data receiver can be designed to determine signal parameters (for example signal properties, such as, for example, carrier frequencies or carrier frequency deviations) of the plurality of received signals.
  • the further data receiver 110_2 can be designed to determine at least one environmental parameter of the area 150 based on the determined signal parameters.
  • the further data receiver 110_2 can also be designed to transmit the determined signal parameters to the central server 140 for further processing.
  • the data receiver 110_1 (and / or the further data receiver 110_2 or the central server 140) can be designed to combine the determined signal parameters in order to obtain at least one combined signal parameter, the at least one environmental parameter based on the at least one combined signal parameter is determined.
  • At least two groups e.g. real subsets (e.g. disjoint or overlapping subsets)
  • the at least one environmental parameter of Range is determined based on the at least two combined signal parameters.
  • At least two groups of different signal parameters can be combined in order to obtain at least two different combined signal parameters.
  • at least two groups of the same signal parameters eg first group: carrier frequencies (or carrier frequency deviations); second group: carrier frequencies (or carrier frequency deviations)
  • first group carrier frequencies (or carrier frequency deviations); second group: carrier frequencies (or carrier frequency deviations)
  • second group carrier frequencies (or carrier frequency deviations)
  • an environmental parameter of area 150 can be determined for each of the at least two combined signal parameters in order to obtain at least two environmental parameters (e.g. different environmental parameters (e.g. temperature, air pressure, air humidity) or the same environmental parameters (e.g. temperatures, air pressures, air humidity)) of area 150 .
  • the at least two environmental parameters e.g. in the case of the same environmental parameters
  • several (different) environmental parameters can also be determined (in each case) based on the at least two combined signal parameters.
  • all determined signal parameters e.g. the set of determined signal parameters
  • a group of signal parameters e.g. a (real) subset of determined signal parameters
  • one environmental parameter or several (different) environmental parameters can be determined based on the one combined signal parameter.
  • the signal parameters can be combined based on averaging, weighting or filtering.
  • the data receiver 110_1 (and / or the further data receiver 110_2 or the central server 140) can be designed to determine at least two environmental parameters of the area 150 based on the determined signal parameters or combined signal parameters, and to combine the at least two environmental parameters, to obtain at least one combined environmental parameter of area 150.
  • one environmental parameter can be determined (for example, one environmental parameter per determined signal parameter).
  • at least two groups e.g. real subsets (e.g. disjoint or overlapping subsets)
  • at least two groups e.g. real subsets (e.g. disjoint or overlapping subsets)
  • An environmental parameter is determined in each case.
  • more than one environmental parameter e.g. temperature, air pressure, ...) can be determined per signal parameter or per combined signal parameter.
  • the data receiver 110_1 (and / or the further one
  • Data receiver 110_2 or the central server 140 can be designed to determine a distribution of environmental parameters in the area based on the at least two determined environmental parameters or combined environmental parameters.
  • the data receiver 110_1 (and / or the further one
  • Data receiver 110_2 or the central server 140 can be designed to determine an environmental condition (e.g. earthquake, storm, rain, traffic jam) of area 150 based on the determined distribution of environmental parameters.
  • an environmental condition e.g. earthquake, storm, rain, traffic jam
  • an environmental state can be determined based on a determined distribution of environmental parameters.
  • an earthquake can be recognized and a warning can be issued based on a geographic vibration profile.
  • a storm warning can be issued based on a temperature profile.
  • RSSI Signal power
  • Increased channel damping can indicate rain, for example.
  • An increased noise level e.g. due to man-made noise
  • An attenuation of the channel between any points can also be determined based on the received power. This can help reconstruct the current channel in the entire area and adaptively improve communication across the entire area. For example, the attenuation of the channel can be determined on the basis of the estimated signal powers and the knowledge with how much power the data transmitters (for example nodes) transmit and how much gain the antennas have.
  • a data transmitter e.g. node
  • two data receivers e.g. base stations
  • it being possible to decide e.g. based on the channel attenuation determined
  • the data transmitters 130_1: 130_n use different radio protocols.
  • a first data transmitter can use WLAN and a second data transmitter can use Bluetooth.
  • a combination of a plurality of reception parameters or ambient conditions from different transmitters can be carried out in order to refine the estimate of the environmental conditions (e.g. according to section 1).
  • estimated values for example of signal parameters and / or environmental parameters
  • environmental parameters can either be estimated separately and then combined, or environmental parameters can be estimated on the basis of combined signal parameters.
  • absolute values can be inferred with different influences on relative deviations.
  • different influences can be separated, e.g. if the frequency deviation depends on temperature and EM radiation and one of the data transmitters has a TCXO, the other one does not (e.g. WLAN device vs. IOT node).
  • the temperature-induced components can be distinguished from the radiation-induced components. To do this, the two data transmitters must be exposed to the same environmental conditions.
  • estimated values from transmitters which can be influenced differently can be combined to determine absolute values (e.g. signal parameters and / or environmental parameters) from relative deviations (e.g. signal parameters and / or environmental parameters).
  • estimated values for example of signal parameters
  • transmitters which can be influenced in different ways can be combined to determine the proportionate deviations caused by different environmental influences.
  • a sensor which determines this data is normally used for determining the sensor values. This sensor data is thus collected directly at the sensor node.
  • the procedures shown in Section 1 can be used to infer the environmental conditions at the transmitter using the signal properties on the receiver. If these environmental conditions are precisely the data that are to be recorded with the aid of the sensor, the determination of the data can be shifted to the base station or to the backend.
  • the sensor node no longer needs a sensor or it only serves as an additional source of information (e.g. for combining several values).
  • the power consumption is reduced because the sensors no longer have to be supplied with power and the data transmission also contains less information, which reduces the transmission time.
  • measurement values are determined in the base station or in the head end (not on the data transmitters (e.g. counters)).
  • reception parameters can be combined, e.g. by averaging, weighting, weighting with one factor, filtering, etc.
  • statistical parameters e.g. mean value
  • the mapping function e.g. temperature curve of the quartz
  • each quartz has a quartz curve, which in turn provides information about the environmental parameters.
  • quartz curves can be used as information.
  • the combination of multiple quartz curves can be used to achieve a more accurate estimate of the environmental parameters.
  • estimates e.g., signal parameters and / or environmental parameters
  • estimates can be combined. For example, a combination can take place both before or after the mapping of signal parameters to environmental parameters.
  • At least two parameters such as time, frequency, symbol clock can be combined according to their mapping functions in order to improve the estimation of the environmental parameters.
  • a data transmitter eg node
  • the data transmitter sends the temperature data recorded with the temperature sensor in the modulated primary information of the signal, or in other words, in the payload of a data packet, the data packet being received by two base stations 1 10_1, 1 10_2.
  • the two base stations 110_1, 110_2 can each additionally estimate the temperature via the reception carrier frequency deviation and the expected time interval. This results in three estimates for the temperature per base station. All estimates can be sent from a base station 110_1, 1 10_2 to a head-end server 140.
  • the server 140 has several values at older times in the system.
  • the server 140 can start a temperature determination process by combining the various estimates. These include mittein, for example, to reduce the influence of the base stations.
  • the quartz temperature curve can be determined more precisely. Quartz crystals from the same manufacturer show similar parameters. Ideally, crystals from the same batch of the production line are used. The mean value of the specimen scatter is therefore the same over several nodes from the same quartz manufacturer. Based on the statistical data on significantly more nodes, common parameters can be determined much more precisely.
  • the algorithm on the server ultimately determines the temperature of the node. If the server knows the location of the transmitter (e.g. GPS coordinates), the server can map the determined temperature to the location.
  • the temperature can also be determined for other systems.
  • a certain temperature can also be assigned to a location here.
  • a certain environmental parameter can be used to improve the accuracy of the determination of another parameter (cross-relationship parameter).
  • a water volume / water flow can be measured in a metering system.
  • the temperature of the meter has an influence on the measurement.
  • the more precise temperature measurement can be used to determine the water volume or the water flow even more precisely.
  • the environmental parameters depend on their geographical location (location), i.e. different environmental conditions prevail in different places.
  • the spatial distribution of the parameters can be used to e.g. Detect earthquakes, storms and / or other environmental influences.
  • catastrophes can be identified on the basis of geographic environmental parameters.
  • the channel can be characterized by the channel parameters such as attenuation, polarization rotation, man-made noise, channel load and other parameters.
  • the channel state (between each transmitter and receiver) can be determined from several spatial parameters.
  • the determined channel state can be used to optimize the transmission between the node and the base station (e.g. other data rates / modulations / waveforms).
  • a node can be assigned according to the channel status (dynamic) to the base station with the best channel properties.
  • the determined channel state can be used to optimize the routing of packets.
  • the base station with the best channel properties is responsible for the node.
  • the determined channel state can be used to send people for a mobile reading, important nodes not reached. At the same time, it is known whether there are storm risks, etc. in the area.
  • the known radio channel gives information about other / better paths between the base station and the nodes. The paths can be specifically selected by changing the directional effects of the transmit / receive antennas.
  • the determined channel state can be used to optimize the main antenna beam directions for the base station locations.
  • FIG. 9 shows a flow diagram of a method 200 for determining an environmental parameter in the environment of a data transmitter, according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the method 200 comprises a step 202 of receiving a signal from a data transmitter, the signal or a generation of the signal being dependent on a clock signal of a clock generator (e.g. a frequency transmitter, such as an oscillator or crystal) of the data transmitter.
  • the method 200 further includes a step 204 of determining (e.g. estimating) a signal parameter (e.g. a signal property) of the received signal.
  • the method 200 further comprises a step 206 of determining an environmental parameter (e.g. a temperature or temperature change) to which the clock of the data transmitter or the signal is exposed, based on the determined signal parameter.
  • an environmental parameter e.g. a temperature or temperature change
  • the method 300 comprises a step 302 of receiving a plurality of signals from a plurality of data transmitters arranged in the area, the plurality of signals being dependent on clock signals from clock generators of the respective data transmitters.
  • the method 300 further includes a step 304 of determining signal parameters (e.g. signal properties, such as carrier frequencies or carrier frequency deviations) of the plurality of received signals.
  • the method 300 further comprises a step 306 of determining at least one environmental parameter of the area to which the clock transmitters of the data transmitters are exposed, based on the determined signal parameters.
  • aspects have been described in connection with a device, it goes without saying that these aspects also represent a description of the corresponding method, so that a block or a component of a device can also be used as a corresponding method step or as a feature of a method step understand is. Analogously, aspects that have been described in connection with or as a method step also represent a description of a corresponding block or detail or feature of a corresponding device.
  • Some or all of the method steps can be performed by a hardware apparatus (or using a hardware device). Apparatus), such as a microprocessor, a programmable computer or an electronic circuit. In some embodiments, some or more of the most important process steps can be performed by such an apparatus.
  • exemplary embodiments of the invention can be implemented in hardware or in software.
  • the implementation can be performed using a digital storage medium, such as a floppy disk, DVD, Blu-ray disc, CD, ROM, PROM, EPROM, EEPROM or FLASH memory, hard drive, or other magnetic or optical memory are carried out, on which electronically readable control signals are stored, which can interact with a programmable computer system in such a way or interaction that the respective method is carried out.
  • the digital storage medium can therefore be computer-readable.
  • Some exemplary embodiments according to the invention thus comprise a data carrier which has electronically readable control signals which are able to interact with a programmable computer system in such a way that one of the methods described herein is carried out.
  • exemplary embodiments of the present invention can be implemented as a computer program product with a program code, the program code being effective in performing one of the methods when the computer program product runs on a computer.
  • the program code can, for example, also be stored on a machine-readable carrier.
  • an exemplary embodiment of the method according to the invention is thus a computer program which has a program code for performing one of the methods described here when the computer program runs on a computer.
  • Another exemplary embodiment of the method 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.
  • the data carrier, the digital storage medium or the computer-readable medium are typically objective and / or non-transitory or non-temporary.
  • a further exemplary embodiment of the method according to the invention is thus a data stream or a sequence of signals which represents the computer program for performing one of the methods described herein.
  • the data stream or the sequence of signals can, for example, be configured to be transferred via a data communication connection, for example via the Internet.
  • a further exemplary embodiment comprises a processing device, for example a computer or a programmable logic component, 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 component, which is configured or adapted to carry out one of the methods described herein.
  • Another embodiment includes a computer on which the computer program for performing one of the methods described herein is installed.
  • a further exemplary embodiment according to the invention comprises a device or a system which is designed to transmit a computer program for performing at least one of the methods described herein to a receiver.
  • the transmission can take place electronically or optically, for example.
  • the receiver can be, for example, a computer, a mobile device, a storage device or a similar device.
  • the device or the system can comprise, for example, 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 can interact with a microprocessor to perform one of the methods described herein.
  • the methods are performed by any hardware device. This can be a universally usable hardware such as a computer processor (CPU) or hardware specific to the method, such as an ASIC.
  • the devices described herein can be implemented using a hardware apparatus, or using a computer, or using a combination of a hardware apparatus and a computer.
  • the devices described herein, or any components of the devices described herein, may at least partially be implemented in hardware and / or in software (computer program).
  • the methods described herein can be implemented using a hardware device, or using a computer, or using a combination of a hardware device and a computer.

Abstract

Ausführungsbeispiele schaffen ein Verfahren zum Ermitteln von Umweltparametern eines Bereichs (z.B. eines Gebiets oder Gebäudes). Das Verfahren umfasst einen Schritt des Empfangene einer Mehrzahl von Signalen von einer Mehrzahl von Datensendern, die in dem Bereich angeordnet sind, wobei die Mehrzahl von Signalen von Taktsignalen von Taktgebern der jeweiligen Datensender abhängig sind. Das Verfahren umfasst ferner einen Schritt des Ermittelns von Signalparametern (z.B. Signaleigenschaften, wie z.B. Trägerfrequenzen oder Trägerfrequenzabweichungen) der Mehrzahl von empfangenen Signalen. Das Verfahren umfasst ferner einen Schritt des Ermittelns von zumindest einem Umweltparameter des Bereichs, dem die Taktgeber der Datensender ausgesetzt sind, basierend auf den ermittelten Signalparametern.

Description

Empfangsseitige Bestimmung von Umweltparametern eines Bereichs, in dem eine Mehrzahl von Datensendern angeordnet sind
Beschreibung
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf ein Verfahren zur empfangsseitigen Ermittlung von Umweltparametern eines Bereichs, in dem eine Mehrzahl von Datensendern angeordnet sind. Weitere Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein Kommunikationssystem mit einer Mehrzahl von Datensendern, die in dem Bereich angeordnet sind und zumindest einem Datenempfänger.
Herkömmlicherweise werden zur Bestimmung von Umweltparametern, wie z.B. Temperatur, Druck, Luftfeuchtigkeit, usw., Sensorknoten eingesetzt, die einen Sensor für den zu bestimmenden Umweltparameter aufweisen. Der mit dem Sensor bestimmte Sensorwert, der den Umweltparameter in der Umgebung des Sensorknotens beschreibt, wird von dem Sensorknoten in gewissen Zeitabständen (z.B. regelmäßig oder periodisch) oder auf Anfrage mittels eines Signals, das den Sensorwert und ggf. weitere Nutzdaten aufweist, zu einem Datenempfänger, wie z.B. einer Basisstation im Falle eines Sensorsystems mit einer großen Anzahl an Sensorknoten, übertragen.
Aus Kostengründen sind die in den Sensorknoten eingesetzten Sensoren jedoch meist sehr ungenau. Zudem ist es erforderlich weitere Sensorknoten vorzusehen, falls die vorhandenen Sensorknoten keinen Sensor für den gewünschten Umweltparameter aufweisen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bestehende Situation zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich in den abhängigen Patentansprüchen.
Ausführungsbeispiele schaffen einen Datenempfänger, wobei der Datenempfänger ausgebildet ist, um ein Signal eines Datensenders zu empfangen, wobei das Signal oder eine Erzeugung des Signals von einem Taktsignal eines Taktgebers [z.B. eines Frequenzgebers, wie z.B. Oszillators bzw. Quarzes] des Datensenders abhängig ist, wobei der Datenempfänger ausgebildet ist, um einen Signalparameter [z.B. eine Signaleigenschaft] des Signals zu ermitteln [z.B. auszuwerten], und um basierend auf dem Signalparameter einen Umweltparameter [z.B. eine Temperatur oder Temperaturänderung] zu ermitteln [z.B. zu schätzen], dem der Taktgeber des Datensenders oder das Signal ausgesetzt ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Idee zugrunde, Umweltparameter [z.B. Temperatur, Druck, Luftfeuchtigkeit oder eine Änderung derselben] durch Auswertung von Empfangsparametern zu bestimmen. Die Signalparameter des empfangen Signals (Empfangsparameter) hängen von einem Taktsignal eines Taktgebers [z.B. einer Frequenz eines Frequenzgebers] ab, basierend auf dem der Datensender das Signal erzeugt, wobei das von dem Taktgeber des Datensenders bereitgestellte Taktsignal von den Umweltparametern in der Umgebung des Datensenders abhängig ist.
Bei Ausführungsbeispielen kann der Signalparameter von einem Modulationsinhalt des Signals unabhängig sein.
Bei Ausführungsbeispielen kann das Signal ein digital moduliertes Signal sein, wobei der Datenempfänger ausgebildet sein kann, um einen analogen Signalparameter [z.B. eine analoge Signaleigenschaft] des digital modulierten Signals zu ermitteln.
Beispielsweise kann der Signalparameter von einem Modulationsinhalt des digital modulierten Signals unabhängig sein.
Bei Ausführungsbeispielen kann der Datenempfänger ausgebildet sein, um für die Ermittlung des Signalparameters bekannte Symbole [z.B. Pilotsymbole] in dem Signal zu verwenden.
Bei Ausführungsbeispielen können die bekannten Symbole in Gruppen aufgeteilt sein, wobei sich die Gruppen von Symbolen an verschiedenen Stellen des Signals [z.B. am Anfang und am Ende] befinden können.
Bei Ausführungsbeispielen kann der Datenempfänger ausgebildet sein, um für die Ermittlung des Signalparameters mindestens 4 bekannte Symbole, vorzugsweise 20 bekannte Symbole und besonders vorzugsweise 40 bekannte Symbole zu verwenden.
Bei Ausführungsbeispielen kann das Signal eine Mehrzahl von Sub-Datenpaketen aufweisen, wobei die bekannten Symbole über mehrere Sub-Datenpakete verteilt sind. Bei Ausführungsbeispielen kann der Datenempfänger ausgebildet sein, um für die Ermittlung des Signalparameters keine bekannten Symbole zu verwenden.
Bei Ausführungsbeispielen kann das Signal neben einer modulierten Primärinformation [z.B. eine ID des Datensenders, eine Synchronisationssequenz, Nutzdaten und/oder Dummy- Daten] eine Information über den Umweltparameter in dem Signalparameter aufweisen.
Bei Ausführungsbeispielen kann das Signal in gewissen Zeitabständen [z.B. gleichen oder ungleichen Zeitabständen] ausgesendet werden, wobei eine Aussendung des Signals oder eine echte Teilmenge der Aussendungen des Signals zusätzlich eine Information über den Umweltparameter [z.B. eine sensorisch bestimmte Version des Umweltparameters] in der modulierten Primärinformation aufweisen kann, wobei der Datenempfänger ausgebildet sein kann, um die Ermittlung [z.B. Schätzung oder Ableitung] des Umweltparameters basierend auf dem Signalparameter basierend auf der in der modulierten Primärinformation enthaltenen Information über den Umweltparameter zu kalibrieren.
Beispielsweise kann der Datenempfänger ausgebildet sein, um das Signal in einer Mehrzahl von Zeitabschnitten einer Abfolge von Zeitabschnitten zu empfangen, wobei das in einer ersten Teilmenge von Zeitabschnitten der Abfolge von Zeitabschnitten empfangene Signal zusätzlich eine Information über den Umweltparameter [z.B. eine sensorisch bestimmte Version des Umweltparameters] in der modulierten Primärinformation aufweist, wobei der Datenempfänger ausgebildet ist, um die Ermittlung [z.B. Schätzung oder Ableitung] des Umweltparameters basierend auf dem Signalparameter basierend auf der in der modulierten Primärinformation enthaltenen Information über den Umweltparameter zu kalibrieren, wobei das in einer zweiten Teilmenge von Zeitabschnitten der Abfolge von Zeitabschnitten empfangene Signal in der modulierten Primärinformation keine Information über den Umweltparameter enthält, wobei die erste Teilmenge von Zeitabschnitten und die zweite Teilmenge von Zeitabschnitten disjunkt sind.
Bei Ausführungsbeispielen kann die modulierte Primärinformation keine Information über den Umweltparameter enthalten.
Bei Ausführungsbeispielen kann der Datenempfänger ausgebildet sein, um den Umweltparameter basierend auf einer Abbildungsfunktion aus dem Signalparameter zu ermitteln.
Bei Ausführungsbeispielen kann dem Datenempfänger die Abbildungsfunktion bekannt sein. Bei Ausführungsbeispielen kann der Datenempfänger ausgebiidet sein, um die
Abbildungsfunktion basierend auf zumindest einer von einem Sensor bestimmten Information über den Umweltparameter zu kalibrieren.
Bei Ausführungsbeispielen kann der Datenempfänger ausgebildet sein, um die
Abbildungsfunktion basierend auf zumindest zwei von einem Sensor bestimmten Informationen über den Umweltparameter zu ermitteln.
Bei Ausführungsbeispielen kann der Datenempfänger ausgebildet sein, um die
Abbildungsfunktion basierend auf einer Polynomapproximation in Abhängigkeit von den zumindest zwei von dem Sensor bestimmten Informationen über den Umweltparameter zu ermitteln.
Bei Ausführungsbeispielen kann der Datenempfänger ausgebildet sein, um die
Abbildungsfunktion basierend auf zumindest einer von einem Sensor bestimmten Information über den Umweltparameter aus einem Satz von Abbildungsfunktionen auszuwählen.
Bei Ausführungsbeispielen kann der Datenempfänger ausgebildet sein, um einen Mittelwert und eine Streuung über zumindest zwei von dem Sensor bestimmten Informationen über den Umweltparameter zu ermitteln, wobei der Datenempfänger ausgebildet sein kann, um die Abbildungsfunktion basierend auf dem Mittelwert und der Streuung aus dem Satz von Abbildungsfunktionen auszuwählen.
Bei Ausführungsbeispielen kann das Signal in gewissen Zeitabständen [z.B. gleichen oder ungleichen Zeitabständen] ausgesendet werden, wobei zumindest eine Aussendung des Signals oder eine echte Teilmenge der Aussendungen des Signals [z.B. in der modulierten Primärinformation] die zumindest eine von dem Sensor bestimmte Information über den Umweltparameter aufweist.
Bei Ausführungsbeispielen kann die Abbildungsfunktion eine Temperaturkurve des Taktgebers des Datensenders sein.
Bei Ausführungsbeispielen kann das Signal in gewissen Zeitabständen [z.B. gleichen oder ungleichen Zeitabständen] ausgesendet werden, wobei der Datenempfänger ausgebildet sein kann, um basierend auf zumindest zwei Aussendungen des Signals zumindest zwei Signalparameter zu ermitteln, wobei der Datenempfänger ausgebildet sein kann, um den Umweltparameter basierend auf den zumindest zwei Signalparametern zu ermitteln.
Bei Ausführungsbeispielen kann der Datenempfänger ausgebildet sein, um die zumindest zwei Signalparameter zu kombinieren [z.B. durch Differenzbildung], um ein kombinierten Signalparameter zu erhalten, wobei der Datenempfänger ausgebildet sein kann, um den Umweltparameter basierend auf dem kombinierten Signalparameter zu ermitteln.
Bei Ausführungsbeispielen kann der Datenempfänger ausgebildet sein, um zumindest zwei Signalparameter [z.B. Frequenz und Modulationsfehler] des Signals zu ermitteln, wobei der Datenempfänger ausgebildet sein kann, um basierend auf den zumindest zwei Signalparametern jeweils einen Umweltparameter [z.B. eine Temperatur oder Temperaturänderung] zu ermitteln [z.B. zu schätzen], dem der Taktgeber des Datensenders oder das Signal ausgesetzt ist.
Beispielsweise kann der Datenempfänger basierend auf den zumindest zwei Signalparametern gleiche Umweltparameter [z.B. Temperaturen oder Temperaturdifferenzen] oder unterschiedliche Umweltparameter [z.B. Temperatur und Druck, oder Temperaturdifferenz und Druckdifferenz] ermitteln.
Bei Ausführungsbeispielen kann der Datenempfänger ausgebildet sein, um die ermittelten Umweltparameter zu kombinieren [z.B. durch Mittelwertbildung], um einen kombinierten Umweltparameter zu erhalten.
Bei Ausführungsbeispielen kann das Signal oder eine Erzeugung des Signals ferner von einem weiteren Taktsignal eines weiteren Taktgebers [z.B. Frequenzgeber und Zeitgeber] des Datensenders abhängig sein, wobei der Datenempfänger ausgebildet sein kann, um zwei Signalparameter des Signals zu ermitteln, und um den Umweltparameter basierend auf den zwei Signalparametern zu ermitteln.
Bei Ausführungsbeispielen kann das Signal in gewissen Zeitabständen [z.B. gleichen oder ungleichen Zeitabständen] ausgesendet werden, wobei zumindest eine Aussendung des Signals oder eine echte Teilmenge der Aussendungen des Signals [z.B. in der modulierten Primärinformation] eine Information über eine Abweichung der zwei Taktgeber des Datensenders aufweist, wobei der Datenempfänger ausgebildet sein kann, um die Ermittlung des Umweltparameters basierend auf der Abweichung der zwei Taktgeber des Datensenders zu kalibrieren. Beispielsweise kann die Abweichung der zwei Taktgeber des Datensenders die aktuelle Differenz der Frequenzen der zwei Taktgeber angegeben. Zum Beispiel können die beiden Taktgeber [z.B. Quarze] gegeneinander vermessen werden, um einen Wert [z.B. in ppm, wie z.B. 20 ppm] festzustellen, der angibt, um wieviel die beiden Taktgeber auseinanderlaufen. Der Wert kann mitgesendet werden. Der Datenempfänger [z.B. Basisstation] kann die Zeit [Empfangszeitpunkt] und Frequenz [Empfangsfrequenz] schätzen und die Information, um die Quarztemperaturkurven des Zeitquarzes oder des Frequenzquarzes am Knoten zu bestimmen/kalibrieren.
Bei Ausführungsbeispielen kann der Datenempfänger ausgebildet sein, um ein weiteres Signal von einem weiteren Datensender zu empfangen, wobei das weitere Signal oder eine Erzeugung des weiteren Signals von einem Taktsignal eines Taktgebers des weiteren Datensenders abhängig ist, wobei der Datensender und der weitere Datensender im Wesentlichen dem gleichem Umweltparameter ausgesetzt sind [z.B. im gleichen Raum angeordnet sind], wobei der Datenempfänger ausgebildet sein kann, um einen weiteren Signalparameter des weiteren Signals zu ermitteln, und um den Umweltparameter basierend auf dem Signalparameter und dem weiteren Signalparameter zu ermitteln.
Bei Ausführungsbeispielen kann der Datenempfänger ausgebildet sein, um den Signalparameter und den weiteren Signalparameter zu kombinieren, um einen kombinierten Signalparameter zu erhalten, und um den Umweltparameter basierend auf dem kombinierten Signalparameter zu ermitteln.
Bei Ausführungsbeispielen können der Signalparameter und der weitere Signalparameter einzeln die Ermittlung eines relativen Umweltparameters [z.B. Temperaturänderungen] ermöglichen, wobei der Datenempfänger ausgebildet sein kann, um basierend auf dem Signalparameter und dem weiteren Signalparameter in Kombination einen absoluten Umweltparameter zu ermitteln.
Bei Ausführungsbeispielen können der Datensender und der weitere Datensender unterschiedlichen Funksystemen angehörig sein [z.B. Datensender unterschiedlicher Funksysteme sind].
Bei Ausführungsbeispielen kann das Taktsignal des Taktgebers von dem Umweltparameter abhängig sein. Bei Ausführungsbeispielen kann der Datenempfänger ausgebildet sein, um einen altersbedingten Einfluss des Taktgebers auf den Signalparameter zu kompensieren.
Beispielsweise kann dem Datenempfänger der altersbedingte Einfluss des Taktgebers auf den Signalparameter bekannt sein. Ferner oder alternativ kann der Datenempfänger ausgebildet sein, um den altersbedingten Einfluss des Taktgebers auf den Signalparameter zu ermitteln bzw. zu schätzen, z.B. basierend auf zumindest zwei aufeinanderfolgenden empfangen Signalen des Datensenders.
Bei Ausführungsbeispielen kann der Datenempfänger ausgebildet sein, um einen exemplarstreuungsbedingten Einfluss des Taktgebers auf den Signalparameter zu kompensieren.
Bei Ausführungsbeispielen kann der Signalparameter
eine Empfangsträgerfrequenz,
ein Empfangszeitpunkt,
eine Empfangssymbolrate,
ein Empfangsmodulationsindex,
eine Dopplerfrequenz,
ein Signal- zu Rauschverhältnis,
eine Signalleistung,
eine Kanalphase,
eine Kanaldämpfung,
eine Kanaldispersion und/oder
eine Polarisationsdrehung
oder eine Änderung derselben bzw. desselben sein.
Bei Ausführungsbeispielen kann der Umweltparameter
eine Temperatur,
eine Luftfeuchtigkeit,
ein Atmosphärendruck,
eine elektromagnetische Strahlung,
eine Helligkeit,
eine Bewegung und/oder
eine Vibration
oder eine Änderung derselben bzw. desselben ist. Weitere Ausführungsbeispiele schaffen ein System mit einem Datenempfänger gemäß einem der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele und einem Datensender, wobei der Datensender ausgebildet sein kann, um das Signal zu senden, wobei das Signal oder die Erzeugung des Signals von dem Taktsignal des Taktgebers des Datensenders abhängig ist.
Bei Ausführungsbeispielen kann der Datensender ausgebildet sein, um das Signal in gewissen Zeitabständen [z.B. gleichen oder ungleichen Zeitabständen] zu senden, wobei der Datensender ausgebildet sein kann, um zumindest eine Aussendung des Signals oder eine echte Teilmenge der Aussendungen des Signals mit einer von einem Sensor bestimmten Information über den Umweltparameter zu versehen.
Weitere Ausführungsbeispiele schaffen ein Verfahren. Das Verfahren umfasst einen Schritt des Empfangene eines Signals eines Datensenders, wobei das Signal oder eine Erzeugung des Signals von einem Taktsignal eines Taktgebers [z.B. eines Frequenzgebers, wie z.B. Oszillators bzw. Quarzes] des Datensenders abhängig ist. Das Verfahren umfasst ferner einen Schritt des Ermittelns [z.B. Schätzens] eines Signalparameters [z.B. eine Signaleigenschaft] des empfangenen Signals. Das Verfahren umfasst ferner einen Schritt des Ermittelns eines Umweltparameters [z.B. eine Temperatur oder Temperaturänderung], dem der Taktgeber des Datensenders oder das Signal ausgesetzt ist, basierend auf dem ermittelten Signalparameter.
Bei Ausführungsbeispielen kann ein Einfluss der Umwelt auf den Taktgeber des Datensenders mindestens um den Faktor zwei oder bevorzugt um den Faktor vier größer sein als ein Einfluss der Umwelt auf einen Taktgeber eines Datenempfängers, der das Signal des Datensenders empfängt.
Bei Ausführungsbeispielen kann ein Einfluss der Umwelt auf einen Taktgeber eines Datenempfängers, der das Signals des Datensenders empfängt, mindestens um den Faktor zwei oder bevorzugt um den Faktor vier größer sein als ein Einfluss der Umwelt auf den Taktgeber des Datensenders.
Weitere Ausführungsbeispiele schaffen ein Verfahren zum Ermitteln von Umweltparametern eines Bereichs (z.B. eines Gebiets oder Gebäudes). Das Verfahren umfasst einen Schritt des Empfangens einer Mehrzahl von Signalen von einer Mehrzahl von Datensendern, die in dem Bereich angeordnet sind, wobei die Mehrzahl von Signalen von Taktsignalen von Taktgebern der jeweiligen Datensender abhängig sind. Das Verfahren umfasst ferner einen Schritt des Ermittelns von Signalparametern (z.B. Signaleigenschaften, wie z.B. Trägerfrequenzen oder Trägerfrequenzabweichungen) der Mehrzahl von empfangenen Signalen. Das Verfahren umfasst ferner einen Schritt des Ermittelns von zumindest einem Umweltparameter des Bereichs, dem die Taktgeber der Datensender ausgesetzt sind, basierend auf den ermittelten Signalparametern.
Bei Ausführungsbeispielen können die Signalparameter von Modulationsinhalten der Mehrzahl von Signalen unabhängig sein.
Bei Ausführungsbeispielen können die Mehrzahl von Signalen digital modulierte Signale sein, wobei beim Ermitteln von Signalparametern analoge Signalparameter der Mehrzahl von digital modulierten Signalen ermittelt werden.
Beispielsweise können die analogen Signalparameter von Modulationsinhalten der Mehrzahl von digital modulierten Signalen unabhängig sein.
Bei Ausführungsbeispielen können die Mehrzahl von Signalen neben jeweiligen modulierten Primärinformationen [z.B. IDs der jeweiligen Datensender, Synchronisationssequenzen, Nutzdaten und/oder Dummy-Daten] Informationen über den zumindest einen Umweltparameter des Bereichs in den jeweiligen Signalparametern aufweisen.
Bei Ausführungsbeispielen kann das Verfahren einen Schritt des Kombinierens der ermittelten Signalparameter aufweisen, um zumindest einen kombinierten Signalparameter zu erhalten, wobei der zumindest eine Umweltparameter basierend auf dem zumindest einem kombinierten Signalparameter ermittelt wird.
Bei Ausführungsbeispielen können beim Kombinieren der ermittelten Signalparameter zumindest zwei Gruppen [z.B. echte Teilmengen [z.B. disjunkte oder sich überlappende Teilmengen]] von Signalparametern kombiniert werden, um für die zumindest zwei Gruppen von Signalparametern zumindest zwei kombinierte Signalparameter zu erhalten, wobei der zumindest eine Umweltparameter des Bereichs basierend auf den zumindest zwei kombinierten Signalparametern ermittelt wird.
Beispielsweise können zumindest zwei Gruppen von unterschiedlichen Signalparametern [z.B. erste Gruppe: Trägerfrequenzen (oder Trägerfrequenzabweichungen); zweite Gruppe: Signalleistungen] kombiniert werden, um zumindest zwei unterschiedliche kombinierte Signalparameter zu erhalten. Natürlich können auch zumindest zwei Gruppen von gleichen Signalparametern [z.B. erste Gruppe: Trägerfrequenzen (oder Trägerfrequenzabweichungen); zweite Gruppe: Trägerfrequenzen (oder Trägerfrequenzabweichungen)] kombiniert werden, um zumindest zwei gleiche kombinierte Signalparameter zu erhalten.
Beispielsweise kann für jeden der zumindest zwei kombinierten Signalparameter ein Umweltparameter des Bereichs ermittelt werden, um zumindest zwei Umweltparameter [z.B. unterschiedliche Umweltparameter [z.B. Temperatur, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit] oder gleiche Umweltparameter [z.B. Temperaturen, Luftdrücke, Luftfeuchtigkeiten]] des Bereichs zu erhalten. Optional können die zumindest zwei Umweltparameter [z.B. im Falle von gleichen Umweltparametern] kombiniert werden, um einen kombinierten Umweltparameter zu erhalten. Natürlich können auch (jeweils) mehrere (unterschiedliche) Umweltparameter basierend auf den zumindest zwei kombinierten Signalparametern ermittelt werden.
Bei Ausführungsbeispielen können beim Kombinieren der ermittelten Signalparameter alle ermittelten Signalparameter [z.B. die Menge von ermittelten Signalparametern] oder eine Gruppe von Signalparametern [z.B. eine (echte) Teilmenge von ermittelten Signalparametern] kombiniert werden, um einen kombinierten Signalparameter zu erhalten, wobei der zumindest eine Umweltparameter basierend auf dem einen kombinierten Signalparameter ermittelt wird.
Beispielsweise können ein Umweltparameter oder mehrere (unterschiedliche) Umweltparameter basierend auf dem einen kombinierten Signalparameter ermittelt werden.
Bei Ausführungsbeispielen kann das Verfahren einen Schritt des Kombinierens der ermittelten Signalparameter aufweisen, um eine anteilige Abbildung auf zumindest zwei Umweltparameter zu ermitteln.
Beispielsweise können zwei Umweltparameter den gleichen Signalparameter beeinflussen wodurch bei einem einzelnen Signalparameter keine eindeutige Abbildung auf einen Umweltparameter möglich ist.
Bei Ausführungsbeispielen können die Signalparameter basierend auf einer Mittelung, Gewichtung oder Filterung kombiniert werden.
Bei Ausführungsbeispielen können beim Ermitteln des zumindest einem Umweltparameters zumindest zwei Umweltparameter des Bereichs ermittelt werden, wobei das Verfahren ferner einen Schritt des Kombinierens der Umweltparameter aufweist, um zumindest einen kombinierten Umweltparameter des Bereichs zu erhalten. Beispielsweise kann zumindest für eine Teilmenge der ermittelten Signalparameter jeweils ein Umweltparameter ermittelt werden [z.B. ein Umweltparameter pro ermittelten Signalparameter]. Natürlich ist es auch möglich, dass zuvor zumindest zwei Gruppen [z.B. echte Teilmengen [z.B. disjunkte oder sich überlappende Teilmengen]] von Signalparametern kombiniert werden, um für die zumindest zwei Gruppen von Signalparametern zumindest zwei kombinierte Signalparameter zu erhalten, wobei für zumindest zwei der kombinierten Signalparameter jeweils ein Umweltparameter ermittelt wird. Optional können auch mehr als ein Umweltparameter [z.B. Temperatur, Luftdruck,...] je Signalparameter oder je kombinierten Signalparameter ermittelt werden.
Bei Ausführungsbeispielen können beim Ermitteln des zumindest einen Umweltparameters zumindest zwei Umweltparameter des Bereichs ermittelt werden, wobei das Verfahren ferner einen Schritt des Ermittelns einer Verteilung von Umweltparametern in dem Gebiet basierend auf den zumindest zwei Umweltparametern oder kombinierten Umweltparametern aufweist.
Bei Ausführungsbeispielen können beim Ermitteln des zumindest einen kombinierten Umweltparameters zumindest zwei kombinierte Umweltparameter des Bereichs ermittelt werden, wobei das Verfahren ferner einen Schritt des Ermittelns einer Verteilung von Umweltparametern in dem Bereich basierend auf den zumindest zwei kombinierten Umweltparametern aufweist.
Bei Ausführungsbeispielen kann das Verfahren ferner einen Schritt des Ermittelns von zumindest einem Umgebungszustand [z.B. Erdbeben, Sturm, Regen, Stau] des Bereichs basierend auf der ermittelten Verteilung von Umweltparametern aufweisen.
Bei Ausführungsbeispielen kann das Verfahren ferner einen Schritt des Optimierens eines Übertragungsverfahrens eines Kommunikationssystems, das in dem Bereich angeordnet ist [z.B. eines Kommunikationssystems mit zumindest einem Teil der Datensender und dem Datenempfänger und zumindest einem weiteren Datenempfänger], basierend auf der ermittelten Verteilung von Umweltparametern aufweisen.
Bei Ausführungsbeispielen kann das Verfahren ferner einen Schritt des Optimierens eines Routings von Datenpaketen eines Kommunikationssystems, das in dem Bereich angeordnet ist [z.B. eines Kommunikationssystems mit zumindest einem Teil der Datensender und dem Datenempfänger und zumindest einem weiteren Datenempfänger], basierend auf der ermittelten Verteilung von Umweltparametern aufweisen. Bei Ausführungsbeispielen können zumindest ein Teil der Mehrzahl von Datensendern Zähler und/oder Sensoren sein, wobei das Verfahren ferner einen Schritt des Optimierens einer Ausleseroute zum Auslesen der Zähler und/oder Sensoren basierend auf der ermittelten Verteilung von Umweltparametern aufweist.
Bei Ausführungsbeispielen kann das Verfahren ferner einen Schritt des Optimierens einer Antennenhauptstrahlrichtung des Datenempfängers [z.B. Basisstation] oder eines anderen Datenempfängers [z.B. eine andere Basisstation] basierend auf der ermittelten Verteilung von Umweltparametern aufweisen.
Bei Ausführungsbeispielen können die Mehrzahl von Datensendern zumindest zwei unterschiedlichen Funksystemen [z.B. WLAN, Bluetooth, ZigBee] angehöhren [z.B. Datensender unterschiedlicher Funksysteme sind].
Bei Ausführungsbeispielen können die Mehrzahl von Signalen von zumindest zwei Basisstationen empfangen werden.
Beispielsweise kann eine erste Gruppe [z.B. (echte) Teilmenge] von Signalen von einer ersten Basisstation empfangen werden, wobei eine zweite Gruppe [z.B. (echte) Teilmenge] von Signalen von einer zweiten Basisstation empfangen werden kann.
Bei Ausführungsbeispielen können zumindest zwei der Basisstationen unterschiedlichen Funksystemen [z.B. WLAN, Bluetooth, ZigBee] angehöhren [z.B. Basisstationen unterschiedlicher Funksysteme sind].
Bei Ausführungsbeispielen können die Signalparameter durch zumindest eine Basisstation ermittelt werden.
Bei Ausführungsbeispielen können die Umweltparameter durch zumindest eine Basisstation oder einem mit der zumindest einen Basistation verbundenen Server [z.B. Head End] ermittelt werden.
Bei Ausführungsbeispielen kann der zumindest eine Umweltparameter basierend auf zumindest einer Abbildungsfunktion ermittelt werden.
Bei Ausführungsbeispielen kann die zumindest eine Abbildungsfunktion basierend auf Informationen von zumindest zwei Datensendern [z.B. basierend auf Signalparametern von Signalen der zumindest zwei Datensender oder einem kombinierten Signalparametern, oder basierend auf zumindest einem Umweltparameter, der basierend auf den Signalparametern oder dem kombinierten Signalparameter ermittelt wurde] ermittelt oder kalibriert werden.
Bei Ausführungsbeispielen kann der zumindest eine Umweltparameter basierend auf einer kombinierten Abbildungsfunktion ermittelt werden, wobei die kombinierte Abbildungsfunktion durch Kombination von zumindest zwei Abbildungsfunktionen von zumindest zwei Datensendern ermittelt werden kann.
Bei Ausführungsbeispielen können die zumindest zwei Datensender im Wesentlichen gleiche Taktgeber aufweisen [z.B. aus der gleichen Herstellungsserie [Charge]].
Bei Ausführungsbeispielen können die Abbildungsfunktionen Temperaturkurven der Taktgeber der Datensender sein.
Bei Ausführungsbeispielen kann der zumindest eine Umweltparameter basierend auf unterschiedlichen Signalparametern [z.B. Trägerfrequenzen und Empfangszeitpunkten] ermittelt werden.
Bei Ausführungsbeispielen können die Signalparameter
Empfangsträgerfrequenzen,
Empfangszeitpunkte,
Empfangssymbolraten,
Empfangsmodulationsindizes,
Dopplerfrequenzen,
Signal- zu Rauschverhältnisse,
Signalleistungen,
Kanalphasen,
Kanaldämpfungen,
Kanaldispersionen und/oder
Polarisationsdrehungen
oder eine Änderung derselben sein.
Bei Ausführungsbeispielen kann der zumindest eine Umweltparameter
eine Temperatur,
eine Luftfeuchtigkeit,
ein Atmosphärendruck, eine elektromagnetische Strahlung,
eine Helligkeit,
eine Bewegung und/oder
eine Vibration
oder eine Änderung derselben bzw. desselben sein.
Bei Ausführungsbeispielen können die Mehrzahl von Datensendern einem Ablese- oder Messsystem angehören, wobei die Mehrzahl von Signalen abgelesene oder gemessenen Werte als [z.B. modulierte] Primärinformation aufweisen können, wobei das Verfahren einen Schritt des Anpassens der gemessenen oder abgelesenen Werte basierend auf dem zumindest einen Umweltparameter des Bereichs aufweisen kann.
Beispielsweise kann die Genauigkeit der gemessenen oder abgelesenen Werte basierend auf dem zumindest einen Umweltparameter verbessert werden. Beispielsweise können Messfehler der abgelesene oder gemessenen Werte basierend auf dem zumindest einen Umweltparameter korrigiert werden.
Weitere Ausführungsbeispiele schaffen eine Basisstation, wobei die Basisstation ausgebildet ist, um eine Mehrzahl von Signalen von einer Mehrzahl von Datensendern, die in einem Bereich angeordnet sind, zu empfangen, wobei die Mehrzahl von Signalen von Taktsignalen von Taktgebern der jeweiligen Datensender abhängig sind, wobei die Basisstation ausgebildet ist, um Signalparameter [z.B. Signaleigenschaften, wie z.B. Trägerfrequenzen oder Trägerfrequenzabweichungen] der Mehrzahl von empfangenen Signalen zu ermitteln, und wobei die Basistation ausgebildet ist, um zumindest einen Umweltparameter des Bereichs, dem die Taktgeber der Datensender ausgesetzt sind, basierend auf den ermittelten Signalparametern zu ermitteln.
Weitere Ausführungsbeispiele schaffen einen Server, wobei der Server ausgebildet ist, um Signalparameter einer Mehrzahl von Signalen einer Mehrzahl von Datensendern zu erhalten, wobei die Mehrzahl von Signalen von Taktsignalen von Taktgebern der jeweiligen Datensender abhängig sind, wobei die Mehrzahl von Datensendern in einem Bereich angeordnet sind, wobei der Server ausgebildet ist, um zumindest einen Umweltparameter des Bereichs, dem die Taktgeber der Datensender ausgesetzt sind, basierend auf den ermittelten Signalparametern zu ermitteln.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 in einem Diagramm eine Abweichung eines hochfrequenten Taktgebers von der Referenzfrequenz in Abhängigkeit von der Temperatur;
Fig. 2 in einem Diagramm eine Abweichung eines niederfrequenten Taktgebers von der Referenzfrequenz in Abhängigkeit von der Temperatur;
Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht eines Systems mit einem Datensender und einem Datenempfänger, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ein schematisches Blockschaltbild eines Systems mit einem Datenempfänger und einem Datensender, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 in einem Diagramm Dichtefunktionen von vier unterschiedlichen
Normalverteilungen;
Fig. 6 in einem Diagramm eine schematische Ansicht der datenempfängerseitigen
Bestimmung der Quarzkurve des Quarzes des Datensenders, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 in einem Diagramm Abhängigkeiten von zwei unterschiedlichen
Signalparametern von einem Umweltparameter;
Fig. 8 ein schematisches Blockschaltbild eines Systems mit einem Datenempfänger und einer Mehrzahl von Datensendern, die in einem Bereich angeordnet sind, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Ermitteln eines Umweltparameters in der Umgebung eines Datensenders, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 10 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Ermitteln von Umweltparametern eines Bereichs, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden in den Figuren gleiche oder gleichwirkende Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen, so dass deren Beschreibung untereinander austauschbar ist.
In typischen Funksystemen wird zur Erzeugung von Übertragungssignalen eine Referenzfrequenz benötigt, aus welcher der jeweilige Funkchip bzw. das jeweilige Frontend die notwendigen Takte ableitet. Diese Referenzfrequenz wird typischerweise durch einen Taktgeber, wie z.B. einen Schwingquarz (Quarz) [1], zur Verfügung gestellt. Datensender, wie z.B. Knoten bzw. Sensorknoten, umfassen in der Regel zwei unterschiedliche Taktgeber. Dies kann beispielsweise ein hochfrequenter (HF) Taktgeber, der mit einer Frequenz von mehrere MHz schwingt, und ein niederfrequenter Taktgeber (LF), der üblicherweise mit einer Frequenz von 32768 Hz schwingt, sein. Der hochfrequente Taktgeber ist in der Regel genauer (in Hinsicht auf die Abweichung von der Nominalfrequenz) und stromhungriger. Der niederfrequente ist ungenauer dafür aber sehr stromsparend.
Die von den Taktgebern (Schwingquarzen) zur Verfügung gestellten Referenzfrequenzen sind jedoch typischerweise von Umweltparametern abhängig. In Fig. 1 ist beispielhaft die Abhängigkeit der Referenzfrequenz über der Temperatur für einen beliebigen hochfrequenten Taktgeber zu sehen (Frequenzstabilität eines hochfrequenten Schwingquarzes über der Umgebungstemperatur [2]), während in Fig. 2 beispielhaft die Abhängigkeit der Referenzfrequenz über der Temperatur für einen beliebigen niederfrequenten Taktgeber gezeigt ist (Frequenzstabilität eines niederfrequenten (LF) 32768 kHz Quarzes über der Temperatur [5]). Dabei beschreiben die Ordinaten jeweils die Frequenztoleranz in ppm und die Abszissen jeweils die Temperatur in °C.
Neben der Temperatur gibt es weitere Abhängigkeiten des Taktgebers (Quarzes) von zumindest folgenden Parametern:
Luftfeuchtigkeit
Druck
EM-Strahlung
Helligkeit
Vibration/Bewegung
All diese Parameter haben einen Einfluss auf die vom Taktgeber (Schwingquarz) zur Verfügung gestellte Referenzfrequenz. Wird diese Referenzfrequenz für die Erzeugung der Übertragungssignale eingesetzt, wirken sich diese Abhängigkeiten direkt auf das Übertragungssignal und somit auf die Übertragungsparameter (Signaleigenschaften) aus. Folgende Übertragungsparameter sind dabei vor spezieller Bedeutung:
Sendefrequenz
Sendezeitpunkt
Symbolrate
Modulationsindex (bei Frequenzumtastungsverfahren, wie z.B. FSK oder GMSK) Doppler (nur bei Vibration/Bewegung)
Bei der Erzeugung und Abstrahlung eines Funksignals in einem Sender wirken sich somit Umgebungsbedingungen des Senders auf das abgestrahlte Funksignal aus. Insbesondere die Frequenz von Oszillatoren, die in dem Sender als Referenz für Träger- oder Modulationsfrequenzen dient, kann durch Umwelteinflüsse verändert werden. Beispielsweise korreliert bei nicht temperaturkorrigierten Oszillatoren (Quarzen) die Frequenz mit der Umgebungstemperatur. Analoge Effekte können auch für Luftfeuchtigkeit, Elektromagnetische Strahlung, Helligkeit oder Vibrationen auftreten. Darüber hinaus wirken sich Bewegungen oder Vibrationen des Senders und dessen Antenne durch Dopplerverschiebungen in dem abgestrahlten Signal aus.
Durch diese Eigenschaften trägt das abgestrahlte Signal neben der Primärinformation weitere implizite Informationen über die Umgebungsbedingungen oder Eigenschaften des Senders. Zur Veranschaulichung ist dieses Phänomen grafisch in Fig. 3 gezeigt
Im Detail zeigt Fig. 3 eine schematische Ansicht eines Systems 100 mit einem Datensender 130 und einem Datenempfänger 110. Wie in Fig. 3 zu erkennen ist, wirken sich die Umgebungsbedingungen auf Seiten des Datensenders 130 auf das von dem Datensender 130 gesendete Signal 120 aus, so dass das Signal 120 neben einer Primärinformation zusätzlich eine Information über die Umgebungsbedingungen in den Signaleigenschaften aufweist. Mit anderen Worten, Fig. 3 zeigt eine Funkkommunikation zwischen Sender 130 und Empfänger 110, wobei neben der gesendeten Primärinformation auch die Information über die Signaleigenschaften gezeigt ist.
Ist es nun möglich am Empfänger 130 die Signaleigenschaften zu bestimmen (z.B. zu schätzen), kann über den Zusammenhang der Signaleigenschaften mit den Umgebungsbedingungen direkt auf die Umgebungsbedingungen am Sender 130, am Empfänger 110 oder dazwischen geschlossen werden. Da die größten Toleranzen allerdings am Sender 130 entstehen werden meistens Umgebungsbedingungen am Sender bestimmt. Die Temperatur kann beispielsweise aus einem ermittelten Frequenzoffset (Abweichung zur erwarteten Nominalfrequenz) über die in Fig. 1 gezeigte Kurve am Sender bestimmt werden.
1. Bestimmung von Umweltparametern durch Auswertung von Empfanqsparametern
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben, die sich auf die Bestimmung der Umgebungsbedingungen aus den Signaleigenschaften und deren Auswertung beziehen.
Fig. 4 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Systems 100 mit einem Datenempfänger 110 und einem Datensender 130, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Der Datenempfänger 110 ist ausgebildet, um ein Signal 120 des Datensenders 130 zu empfangen, wobei das Signal 120 von einem Taktsignal 132 eines Taktgebers 134 (z.B. eines Frequenzgebers, wie z.B. eines Oszillators bzw. Quarzes) des Datensenders 130 abhängig ist. Der Datenempfänger 110 ist ferner ausgebildet, um einen Signalparameter 1 12 (z.B. eine Signaleigenschaft, wie z.B. eine Trägerfrequenz oder Trägerfrequenzabweichung) des Signals 120 zu ermitteln (z.B. auszuwerten), und um basierend auf dem Signalparameter 112 einen Umweltparameter 1 14 (z.B. eine Temperatur oder Temperaturänderung) zu ermitteln (z.B. zu schätzen), dem der Taktgeber 134 des Datensenders 130 und/oder dem das Signal 120 ausgesetzt ist.
Wie in Fig. 4 beispielhaft gezeigt ist, kann der Datensender 130 einen Sender 136 (Funkchip / Frontend) aufweisen, der ausgebildet ist, um das Signal 120 (Sendesignal) zu erzeugen, wobei das Signal 120 vom dem Taktsignal 132 des Taktgebers 134 abhängig ist. Beispielsweise kann der Sender 136 mit dem Taktsignal 132 des Taktgebers 134 getaktet sein, so dass das Signal 120 von dem Taktsignal 132 des Taktgebers 134 abhängig ist.
Ein Umweltparameter 124 (z.B. eine Temperatur oder Temperaturänderung), der auf den Taktgeber 134 des Datensenders 130 einwirkt, beeinflusst den Taktgeber 134 und damit zumindest einen Signalparameter (z.B. Frequenz) des von dem Taktgeber 134 bereitgestellten Taktsignals 132. Da das von dem Datensender 130 gesendete Signal 120 von dem Taktsignal 132 abhängig ist, beeinflusst der Umweltparameter 124 nicht nur einen Signalparameter (z.B. Frequenz) des Taktsignals 132, sondern auch einen Signalparameter (z.B. eine Signaleigenschaft, wie z.B. Trägerfrequenz) des von dem Datensender 130 gesendeten Signals 120. Der Datenempfänger 110 kann somit durch Auswerten des Signalparameters 112 des empfangenen Signals 120 auf den Umweltparameter (z.B. Temperatur) in der Umgebung des Datensenders 130 schließen bzw. diesen schätzen.
Der Signalparameter 112 ist dabei unabhängig von einem Modulationsinhalt des Signals 120, wie z.B. von einer modulierten Primärinformation, die das Signal 120 aufweist.
Beispielweise kann der Datensender 130 (bzw. der Sender 136 des Datensenders 130) ausgebildet sein, um eine Primärinformation 138 (z.B. eine ID (=ldentifikator) des Datensenders 130, eine Synchronisationssequenz/Pilotsequenz, Nutzdaten und/oder Dummy-Daten) zu modulieren, so dass das Signal 120 eine modulierte Primärinformation aufweist. Neben der modulierten Primärinformation enthält das Signal 120 jedoch zusätzlich eine Information über den Umweltparameter 124 (in der Umgebung des Datensenders 130) in dem Signalparameter 112, den der Datenempfänger 110 auswerten kann, um auf den Umweltparameter 1 14 zu schließen.
Wie in Fig. 4 beispielhaft gezeigt ist, kann der Datenempfänger 110 einen Empfänger 116 aufweisen, der ausgebildet ist, um das empfangenen Signal 120 zu demodulieren, um die in dem Signal 120 enthaltene Primärinformation 1 18 zu erhalten. Ferner kann der Datenempfänger 1 10 (z.B. der Empfänger 1 16 des Datenempfängers 110) ausgebildet sein, um den Signalparameter 112 des empfangenen Signals 120 zu ermitteln bzw. auszuwerten, um die in dem Signal 120 zusätzlich enthaltene Information über den Umweltparameter 124 zu erhalten. Beispielsweise kann der Datenempfänger 1 10 hierzu einen Auswerter 117 (z.B. einen Prozessor) aufweisen, der ausgebildet ist, um basierend auf dem Signalparameter 112 den Umweltparameter 114 zu ermitteln (z.B. zu schätzen), zum Beispiel basierend auf einer Abbildungsfunktion, die den Signalparameter 1 12 auf den Umweltparameter 114 abbildet.
Bei Ausführungsbeispielen kann der Datensender 130 (bzw. der Sender 136 des Datensenders 130) ausgebildet sein, um als Signal 120 ein digital moduliertes Signal 120 bereitzustellen. Der Datenempfänger 1 10 kann dabei ausgebildet sein, um einen analogen Signalparameter 112 (z.B. eine analoge Signaleigenschaft, wie z.B. eine Trägerfrequenz) des digital modulierten Signals 120 zu ermitteln, und basierend auf dem analogen Signalparameter 1 12 den Umweltparameter 1 14 zu ermitteln. Der analoge Signalparameter 1 12 ist dabei unabhängig von einem Modulationsinhalt des digital modulierten Signals 120, wie z.B. von einer digital modulierten Primärinformation, die das Signal 120 aufweist. Bei Ausführungsbeispielen ist es somit möglich, basierend auf dem (analogen) Signalparameter 112 den Umweltparameter in der Umgebung des Datensenders 130 zu schätzen, ohne dass der Umweltparameter hierfür explizit in dem Modulationsinhalt des Signals 120, d.h. in der modulierten Primärinformation des Signals 120, übertragen werden muss.
Obwohl mit dem Signal 120 also primär ganz andere Nutzdaten oder auch nur eine ID des Datensenders und/oder eine Synchronisationssequenz/Pilotsequenz übertragen werden, ist es trotzdem möglich, basierend auf dem (analogen) Signalparameter 1 12 den Umweltparameter in der Umgebung des Datensenders 130 zu ermitteln.
Die Ermittlung des Umweltparameters in der Umgebung des Datensenders 130 basierend auf dem (analogen) Signalparameter des empfangen Signals 120 schafft ein breites Spektrum von Anwendungsmöglichkeiten.
So kann gern. Ausführungsbeispielen der Datensender 130, wie dies in Fig. 4 beispielhaft angedeutet ist, einen Sensor 137 für einen Umweltparameter 124 aufweisen. Da der Umweltparameter auf Seiten des Datenempfängers 110 auch basierend auf dem (analogen) Signalparameter 1 12 des Signals 120 ermittelt werden kann, ist es nicht mehr erforderlich den Sensorwert 139 regelmäßig bzw. mit jeder Aussendung des Signals 120 in der modulierten Primärinformation des Signals 120 zu übertragen. Vielmehr genügt es mit dem Signal 120 als modulierte Primärinformation eine Synchronisationssequenz/Pilotsequenz und/oder eine ID des Datensenders 130 oder aber auch nur Dummy-Daten zu übertragen. Hierdurch kann die mit dem Signal 120 übertragene Datenmenge reduziert werden, wodurch auch die zur Übertragung des Signals 120 erforderliche Energie reduziert werden kann, was insbesondere für batteriebetriebenen Datensender 130 von Vorteil ist. Auch muss der Sensor 137 nicht mehr für jede Aussendung des Signals 120 aktiviert werden, wodurch der Energieverbrauch weiter reduziert werden kann. Natürlich kann der von dem Sensor 137 bereitgestellte Sensorwert 139 zusätzlich in einer Aussendung oder einer geringen Anzahl (Teilmenge) von Aussendungen des Signals 120 in der modulierten Primärinformation mit übertragen werden und auf Seiten des Datenempfängers 110 beispielsweise zur Kalibrierung oder Initialisierung genutzt werden. Genauso ist es möglich auf Seiten des Datensenders 130 vollständig auf den Sensor 137 für den Umweltparameter zu verzichten und/oder den Umweltparameter auf Seiten des Datenempfängers 110 ausschließlich basierend auf dem ermittelten Signalparameter 112 des empfangen Signals 120 zu ermitteln. Ferner ist es durch die Ermittlung des Umweltparameters auf Seiten des Datenempfängers 110 basierend auf dem (analogen) Signalparameter 1 12 des Signals 120 möglich, einen Datensender 130, der einen Sensor 137 für einen ersten Umweltparameter aufweist, ebenfalls als Sensor für einen zweiten Umweltparameter zu verwenden. Beispielsweise kann gern. Ausführungsbeispielen der Datensender 130 einen Sensor 137 für einen ersten Umweltparameter 124 (z.B. Luftfeuchtigkeit oder Druck) aufweisen, wobei der Datenempfänger 1 10 ausgebildet ist, um basierend auf dem ermittelten Signalparameter 1 12 des Signals 120 einen zweiten Umweltparameter (z.B. Temperatur) zu ermitteln, wobei der erste Umweltparameter und der zweite Umweltparameter unterschiedlich sind.
Des Weiteren ist es durch die Ermittlung des Umweltparameters auf Seiten des Datenempfängers 1 10 basierend auf dem (analogen) Signalparameter 1 12 des empfangenen Signals 120 möglich, einen Datensender 130 als Sensor für einen Umweltparameter zu verwenden, der keinen Sensor für den Umweltparameter aufweist.
Darüber hinaus ist es möglich einen vorhandenen Datensender 130 als Sensor für einen Umweltparameter (z.B. als Temperatursensor) zu verwenden, obwohl der Datensender 130 an sich nicht als Sensor für den Umweltparameter vorgehsehen ist, beispielsweise da der Datensender 130 über keinen Sensor für den Umweltparameter verfügt oder aber auch weil der Datensender 130 den Sensorwert nicht übertragen kann.
Der Datensender 130 und der Datenempfänger 1 10 können optional ausgebildet sein, um Daten 120 unter Verwendung des Telegram-Splitting-Verfahrens (dt. Telegrammaufteilungsverfahrens) zu senden bzw. zu empfangen. Hierbei wird ein Telegramm bzw. Datenpaket in eine Mehrzahl von Sub-Datenpakete (oder Teildatenpakete, oder Teilpakete) aufgeteilt und die Sub-Datenpakete entsprechend eines Sprungmusters in der zeit verteilt und/oder in der Frequenz verteilt von dem Datensender 130 zu dem Datenempfänger 110 übertragen, wobei der Datenempfänger 110 die Sub-Datenpakete wieder zusammenfügt (oder kombiniert), um das Datenpaket zu erhalten. Jedes der Sub-Datenpakete enthält dabei nur einen Teil des Datenpakets. Das Datenpaket kann ferner kanalcodiert sein, so dass zum fehlerfreien Decodieren des Datenpakets nicht alle Sub-Datenpakete sondern nur ein Teil der Sub-Datenpakete erforderlich ist. Die zeitliche Verteilung der Mehrzahl von Sub-Datenpaketen kann entsprechend eines Zeit- und/oder Frequenzsprungmusters erfolgen.
Im Folgenden werden detaillierte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben. 1.1. Bestimmung der Empfangsparameter und Abbildung auf Umweltparameter (Temperatur)
Manche Empfänger verfügen bereits über Schätzverfahren die sehr genau die Empfangsparameter (Signalparameter des empfangen Signals 120) schätzen können. Andere Empfänger können mit solchen Schätzverfahren nachgerüstet werden. Typische Empfangsparameter die geschätzt werden können sind
Empfangsträgerfrequenz,
Empfangszeitpunkte,
Empfangs Symbolrate,
Empfangs Modulationsindex (bei Frequenzumtastungsverfahren z. B bei FSK oder GMSK),
Doppler Frequenz (nur bei Vibration/Bewegung),
Signal Rauschverhältnis,
Signalleistung (RSSI),
Kanalphase, Kanaldämpfung,
Dispersion in dem Kanal (Anzahl der Mehrpfade), und
Polarisationsdrehung.
Die Abweichungen der geschätzten Empfangsparameter zu den erwarteten Empfangsparametern geben Schlüsse auf die Umweltparameter.
Die Umweltparameter können dabei Umweltparameter in der Nähe des Datensenders 130 (z.B. Sendeknotens) sein, wie z.B. eine Temperatur des Datensenders oder eine Umgebungstemperatur (z.B. Raumtemperatur) der Umgebung des Datensenders, oder Umweltparameter des Kanals (z.B. Kommunikationskanals zwischen Datensender 130 und Datenempfänger 110) oder auch Umweltparameter des Datenempfänger 1 10 (Empfängers).
Im Allgemeinen hängen die Empfangsparameter von Toleranzen der Sendehardware, Störungen, die in dem Kanal verursacht werden, und/oder Toleranzen der Empfangshardware ab.
Bei Ausführungsbeispielen kann zumindest einer der Umweltparameter in der Umgebung des Datensenders 130 basierend auf einen Signalparameter des empfangen Signals 120 ermittelt werden. Ausführungsbeispiele können dabei sowohl für eine drahtlose Übertragung (z.B. über einen Funkkanal) als auch für eine kabelgebundene Übertragungen genutzt werden. Im Folgenden wird beispielhaft die Schätzung der Empfangsträgerfrequenz als Signalparameter und die Abbildung der geschätzten Empfangsträgerfrequenz auf die Temperatur im Datensender 130 (z.B. Sendekonten) als Umweltparameter erläutert. Die Schätzung wird im Beispiel in einer Basisstation als Datenempfänger 110 durchgeführt. Der Datensender 130 (z.B. Endpunkt) sendet beispielsweise ein Datenpaket über einen drahtlosen Kommunikationskanal (z.B. Luft). Die Trägerfrequenz des Datenpakets wird durch den HF Quarz des Datensenders 130 bestimmt (siehe Fig. 1 ). Eine Temperatur von beispielsweise -12 Grad verzieht die Quarzfrequenz um + 10 ppm. Zusätzlich zu der Temperatur hängt die Trägerfrequenz auch von der Alterung und von der Exemplarstreuung ab. Die Exemplarstreuung ist eine einmalig feste Abweichung, die in der Produktion des Quarzes und der Herstellung der Leiterplatte entsteht. Die Exemplarstreuung kann während der Produktion abgeglichen und eliminiert werden. Die Alterung ist ein sehr langsamer Prozess, bei der sich die Frequenz über Jahre ändert. Die altersbedingte Abweichung des Quarzes kann nach der Kalibrierung mit 0 ppm angenommen werden. Zunächst kann ein Mittelwert über einen vorgegebenen Zeitraum, wie z.B. einem Jahr, als Referenz gebildet werden, um einen Referenzmittelwert zu erhalten. Anschließend kann ein Mittelwert (z.B. gleitender Mittelwert) über einen weiteren vorgegebenen Zeitraum, wie z.B. einem Jahr, gebildet werden, um die Alterung abzuschätzen. Die Differenz zwischen dem Referenzmittelwert und dem Mittelwert ergibt die Änderung durch die Alterung, d.h. die Abweichung zwischen Anfangsmittelwert (Referenzmittelwert) und aktuellen Mittelwert kann als Alterungsabweichung angenommen werden. Die aktuelle Alterung per Datensender 130 (z.B. Knoten) kann in der Basisstation 110 gespeichert werden. Der verbleibende Effekt ist dann nur die aktuelle Temperaturänderungen, welche durch die Temperaturkurve des Quarzes (siehe Fig. 1) beschrieben werden kann. Die Quarzfrequenz, welche beispielsweise im Idealfall 20 MHz beträgt, verschiebt sich dann zu 20,0002 MHz Die Sendeträgerfrequenz des Datensenders 130 (z.B. Endknotens) verschiebt sich somit von 868 MHz auf 868,008680 MHz. Der Empfänger 116 in der Basisstation 1 10 empfängt das Datenpaket und schätzt die Trägerfrequenz. Die Schätzung ist sehr genau und gibt eine Abweichung von 8,68 kHz an. Hierbei wird angenommen, dass die Basisstation 1 10 sehr genaue Taktgeber besitzt. Beispielsweise kann die Basisstation 1 10 GPS synchronisiert sein oder einen sehr genauen temperaturkompensierten Quarz aufweisen, wie z.B. einen TCXO (temperature compensated crystal oscillator, dt. temperaturkompensierter Kristalloszillator) oder OCXO (oven controlled crystal oscillator, dt. ofenkontrollierter Kristalloszillator) der praktisch keine zusätzlichen Fehler zufügt. Gemäß Fig. 1 ist eine Abweichung von 8,68 kHz nur bei einer Temperatur von -12°C möglich, womit die Temperatur eindeutig bestimmt werden kann. Etwas komplizierter ist der Fall, wenn die Frequenzschätzung beispielsweise einen Wert von +5 ppm ergibt. In diesem Fall existieren gemäß Fig. 1 zwei mögliche Lösungen, und zwar -32° und +12 °C. Hier reicht eine einzelne Temperaturmessung nicht aus. Beispielsweise kann eine zweite Messung durchgeführt werden. Wenn die zweite Messung beispielsweise eine Temperatur von +24°C ergibt und eine Differenz zu der vorherigen Schätzung der Empfangsträgerfrequenz +7 ppm beträgt, dann ist die Wahrscheinlichkeit höher, dass die Temperatur +12°C beträgt.
Bei Ausführungsbeispielen kann mindestens ein Empfangsparameter der Übertragung geschätzt werden und durch eine Abbildungsfunktion auf mindestens einem Umweltparameter oder eine Änderung des Umweltparameters abgebildet werden.
Bei Ausführungsbeispielen kann die Temperatur über eine Trägerfrequenzschätzung geschätzt werden.
Bei Ausführungsbeispielen kann die Messung z.B. einmalig mit Hilfe eines Temperatursensors kalibriert werden, um den aktuellen Temperaturpunkt zu ermitteln. Die Kalibrierung des Temperatursensors bringt einen weiteren Vorteil. Unterschiedliche Quarze weisen unterschiedliche Temperaturkurven auf. Beispielsweise kann in Abhängigkeit von einem Schnitt des Quarzes die Temperaturkurve etwas steiler oder flacher ausfallen. Basierend auf zumindest zwei mit dem Temperatursensor kalibrierten Temperaturpunkten kann die genaue Kurve ermittelt werden. Während der Kalibrierung kann die Alterung auch berechnet werden. In dem Fall zieht man den Mittelwert bei der Temperatur durch den Temperatur Sensor gemessen jetzt von dem Mittelwert gemessen letzten Jahres bei der gleichen Temperatur des Temperatursensors ab.
Bei Ausführungsbeispielen kann mittels eines existierenden Temperatursensors 137 eine initiale oder immer wiederkehrende Kalibrierung durchgeführt werden, die für die Verfeinerung der Abbildungsfunktion benutzt werden kann.
Bei Ausführungsbeispielen kann zunächst die Trägerfrequenz und daraus die Abweichung der Quarzfrequenz geschätzt werden.
Bei Ausführungsbeispielen können Empfangsparameter wiederum in andere Empfangsparameter abgebildet werden bevor diese in Umweltparameter abgebildet werden. Analog zur Schätzung des Frequenzfehlers des Frequenzgebers basierend auf der Empfangsträgerfrequenz kann auch der Frequenzfehler des Zeitgebers geschätzt werden. Dafür kann der erwartete zeitliche Abstand mit dem geschätzten Zeitabstand zwischen zwei Datenpaketen bzw. Sub-Datenpaketen verglichen werden. Für die zeitliche Abweichung ist nicht nur der aktuelle Wert der Temperatur relevant, sondern die akkumulierte Temperaturänderung. Damit gibt die zeitliche Abweichung an, um wieviel sich die Temperatur im Mittel von der letzten Messung geändert hat (siehe Fig. 2). Der Frequenzfehler des Zeitgebers kann für eine eigenständige Schätzung der Umwelteinflüsse benutzt werden oder in Kombination mit der Abweichung der HF Quarzes.
Bei Ausführungsbeispielen können die Empfangsparameter (Empfangs-)Zeitpunkte der Datenpakete/Sub-Datenpakete, eine Trägerfrequenz, ein Symboltakt, ein Modulationsfehler, eine Empfangsleistung, oder ein empfangenes Signal-Rausch-Verhältnis sein.
Bei Ausführungsbeispielen kann zumindest eine Quarzkurve (z.B. wie in Fig. 1) in dem Datenempfänger 1 10 (z.B. Basisstation) hinterlegt werden.
Bei Ausführungsbeispielen können die Temperaturwerte eines Temperatursensors in den Nutzdaten (engl payload) mitgesendet werden.
1.2. Bestimmung der Empfanqsparameter und Abbildung auf Umweltparameter (andere)
Im Falle eines beweglichen Datensenders 130 (mobiler Betrieb) ändert sich die Trägerfrequenz des Signals 120 durch die Dopplerverschiebung. Die Verschiebung der Trägerfrequenz des Signals 120 hängt dabei von der Geschwindigkeit ab, mit der sich der Datensender 130 bewegt. Basierend auf der Schätzung der Verschiebung der Trägerfrequenz kann somit die Geschwindigkeit des Datensenders 130 relativ zu dem Datenempfänger 1 10 (z.B. Basisstation) geschätzt werden. Soweit die Geschwindigkeit des Datensenders 130 bezogen auf mehrere geographische Punkte (z.B, von mehreren Datenempfängern 110 (z.B. Basisstationen)) geschätzt wird, kann auch die Richtung und Geschwindigkeit des Datensenders 130 genauer geschätzt werden.
Bei Ausführungsbeispielen kann basierend auf einer Änderung (Verschiebung) der Trägerfrequenz des Signals 120 eine Bewegung erkannt werden.
Bei Ausführungsbeispielen kann basierend auf einem Frequenzprofil auf eine Vibration oder andere Bewegungen geschlossen werden (Schätzung der Doppler Verschiebung). Das Frequenzprofil bezieht sich dabei auf ein Profil der Dopplerverschiebung im Signal. Bei einer Vibration ändert sich die relative Geschwindigkeit des Senders zum Empfänger ständig, dadurch ergibt sich eine schnelle Änderung der geschätzten Dopplerfrequenz. Vibriert z.B. der Sender mit 100Hz, so ist 100 Mal pro Sekunde ein Anstieg und Abfall der Dopplerverschiebung im Signal die Folge.
Bei Ausführungsbeispielen ändert sich durch die Vibration des Quarzes die vom Quarz bereitgestellte Frequenz bzw. Referenzfrequenz (Mikrofonie des Quarzes). Hierdurch kann ebenfalls eine Vibration erkannt werden. Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel zuvor ergibt sich hier eine Frequenzabweichung im Signal, die konstant ist bei konstanter Vibrationsfrequenz. Diese entsteht durch eine Verstimmung des Quarzes, wenn dieser Vibrationen ausgesetzt wird.
1.3. Durch die Differenz von zwei Empfanqsparameter auf die Umwelt schließen
Anstatt die Differenz zwischen dem geschätzten Empfangsparameter (z.B. Empfangsträgerfrequenz) und dem erwarteten Empfangsparameter (z.B. Empfangsträgerfrequenz) zu bestimmen, kann bei Ausführungsbeispielen auch die Differenz zwischen einem zu einem ersten Zeitpunkt (z.B. während einer ersten Aussendung des Signals 120) geschätzten Empfangsparameter (z.B. Empfangsträgerfrequenz) und einem zu einem zweiten Zeitpunkt (z.B. während einer zweiten Aussendung des Signals 120) geschätzten Empfangsparameter (z.B. Empfangsträgerfrequenz) ermittelt werden. Basierend auf der Differenz der Empfangsparameter kann eine Differenz des Umweltparameters ermittelt werden, wie z.B. eine Temperaturerhöhung (z.B. von +3°C).
Bei Ausführungsbeispielen kann ein Empfangsparameters basierend auf der Differenz von zumindest zwei anderen Empfangsparametern ermittelt werden. Der so ermittelte Empfangsparameter kann anschließend in den Umweltparameter (Umgebungsbedingungen) umgerechnet werden.
Bei Ausführungsbeispielen kann der Empfangsparameter die Differenz zwischen zwei geschätzten Empfangsfrequenzen sein.
1.4. Schätzung von Empfangsparametern
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Schätzung von Signalparametern (Empfangsparametern) beschrieben. Bei Ausführungsbeispielen können zur Schätzung des Empfangsparameters die gesendeten Symbole der Übertragung (des Signals 120) eingesetzt werden.
Bei Ausführungsbeispielen kann die Schätzung des Empfangsparameters basierend auf bekannten Symbolen erfolgen, die in der Übertragung eingesetzt werden, z.B. Pilotsymbole.
Bei Ausführungsbeispielen kann die Schätzung des Empfangsparameters basierend auf zwei Gruppen von Symbolen eines Datenpakets/Teildatenpakets erfolgen, wobei die zwei Gruppen von Symbolen voneinander beabstandet sind. Beispielsweise kann eine erste Gruppe von Symbolen am Anfang des Datenpakets/Teildatenpakets angeordnet sein, während eine zweite Gruppe von Symbolen am Ende des Datenpakets/Teildatenpakets angeordnet sein kann.
Bei Ausführungsbeispielen kann die Schätzung des Empfangsparameters auf mindestens vier Symbolen, vorzugsweise mindestens 20 Symbolen und besonders vorzugsweise mindestens 40 Symbolen basieren.
Bei Ausführungsbeispielen kann die Schätzung des Empfangsparameters basierend auf unbekannten Symbolen (des Datenpakets/Teildatenpakets) erfolgen (sog. blinde Schätzung).
Bei Ausführungsbeispielen können die Symbole, basierend auf denen die Schätzung des Empfangsparameter erfolgt, unmittelbar benachbarte Symbole oder voneinander beabstandeten Symbole sein.
Bei Ausführungsbeispielen können die Symbole ein Subdatenpaket (Teildatenpaket, radio burst) oder ein Datenpaket bilden.
Bei Ausführungsbeispielen können die Symbole, basierend auf denen die Schätzung des Empfangsparameter erfolgt, einem dem Datenempfänger 1 10 bekannten Muster entsprechen, wie z.B. einer Synchronisationssequenz.
Bei Ausführungsbeispielen können die Symbole, basierend auf denen die Schätzung des Empfangsparameter erfolgt, über mehrere Teildatenpakete/Datenpakete verteilt sein.
1.5. Verbesserung der Schätzqenauigkeit durch mehr Daten (Kalibrierung der
Abbildunqskurve) Wie bereits erwähnt hat jeder Quarz eine andere Temperaturkurve. Die Temperaturkurve des Quarzes kann aus einer möglichen Menge von möglichen Kurven genauer bestimmt werden. Dafür können stochastische Momente, wie z.B. Mittelwert / Varianz, gebildet werden. Auch die Bestimmung einer Verteilung ist möglich. Ferner kann ein Mittelwert gebildet werden, um die Exemplarstreuung rauszurechnen oder um die mittlere Temperatur zu bestimmen.
Fig. 5 zeigt in einem Diagramm Dichtefunktionen von vier unterschiedlichen Normalverteilungen. Dabei beschreibt die Ordinate die Wahrscheinlichkeitsdichte und die Abszisse den Wert einer Zufallsvariable.
Bei Ausführungsbeispielen kann über mehrere Temperaturwerte aus dem Sensor gemittelt werden, um den Mittelwert und/oder die Streuung der Temperatur zu bestimmen (siehe Fig. 5). Der Mittelwert und die Streuung können benutzt werden, um die genaue Temperaturkurve des Quarzes aus einer Menge (einem Satz) von möglichen Temperaturkurven zu bestimmen (Quarzfehler über Temperatur). Danach wird der Sensor nicht mehr benutzt, sondern nur der Quarz.
Wenn die Temperatur durch einen Temperatursensor bestimmt wurde, kann die Quarzkurve (Temperaturkurve des Quarzes) genauer bestimmt werden. Hierfür können mehrere Punkte aus der Kurve, mindestens zwei, kalibriert werden. Beispielsweise kann für eine gewisse Temperatur die genaue Frequenzabweichung (also diskrete Punkte auf der Quarzkurve) bestimmt werden. Dann kann mittels einer Polynomapproximationen, die durch die Punkte geht, die vollständige Kurve bestimmt werden (Befehl polyfit in MATLAB). Die Polynome überschreiten nicht bestimmte Grenzen, die durch den Quarzhersteller garantiert sind.
Fig. 6 zeigt in einem Diagramm eine schematische Ansicht der datenempfängerseitigen Bestimmung der Quarzkurve des Quarzes des Datensenders, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei beschreibt die Ordinate die Frequenzabweichung in ppm und die Abszisse die Temperatur in °C.
Es gibt zwei Möglichkeiten die Quarzkurve zu bestimmen.
Gemäß einer ersten Möglichkeit kann gleichzeitig eine Frequenz geschätzt und zusätzlich die Temperatur dazu aus der Payload ausgelesen werden. Die Temperatur wurde hierzu z.B. mittels eines Sensors erfasst. Dadurch sind die Werte der Abszisse und der Ordinate eines Punktes bekannt. Wenn die gleiche Vorgehensweise für unterschiedliche Temperaturen (z.B. Tag / Nacht) wiederholt wird, können mehrere Punkte der Quarzkurve bestimmt werden. Die Quarzkurve kann durch die Funktion axA3+bxA2+cx+d beschrieben werden. Durch Polynomapproximation (z.B. Befehl polyfit in Matlab) können die passenden Koeffizienten bestimmt werden und die komplette Kurve ermittelt werden.
In Fig. 6 ist die gestrichelte Kurve die bestimmte Quarzkurve. In der Produktion wurde bei der Kalibrierung 1 Punkt festgemacht, nämlich z.B. x = 20°C y = 0 ppm. Die Differenz zwischen der gestrichelten Kurve (von polyfit) und der Nullpunkt aus der Produktionskalibrierung ergibt den Offset auf Fig 6. Der Offset kann sich z.B. durch Alterung mit der Zeit verschoben haben.
Gemäß einer zweiten Möglichkeit wird nur die Frequenz geschätzt und die Temperatur dazu ist nicht bekannt. Damit ist nur die Ordinate jedes Punktes bekannt und nicht die Abszisse. Wenn mehrere Punkte der Kurve ermittelt wurden, kann basierend auf diesen entweder eine gequetschte oder eine gespreizte Quarzkurve ermittelt werden. Da der mögliche Verlauf der Kurve bekannt ist (z.B. Sinus ähnlich mit bekannter Frequenz) kann die Quetschung/Spreizung rausgerechnet und die Quarzkurve grob bestimmt werden.
Eine Mittelung der Frequenz kann in beiden Möglichkeiten benutzt werden um den Punkt der Quarzkurve genauer/unverrauschter zu bestimmen.
Bei Ausführungsbeispielen kann durch Messung von unterschiedlichen Temperaturen (z.B. Tagsüber, Nachtsüber, im Winter, im Sommer) die Quarzkurve genauer bestimmt werden (siehe Fig. 6).
Bei Ausführungsbeispielen kann der Fehler des Zeitgebers (LF 32 kHz) über die Frequenz des Trägerfrequenzgebers abgeglichen werden. Daraus ergibt sich ein Wert von X ppm. Hierbei ist der Trägerfrequenzgeber meistens präziser ist als der Zeitgeber. Die Abweichung der zwei Frequenzen kann im Signal 120 (z.B. Uplink) mitgeschickt werden und für eine Verfeinerung der Umweltparametermessung benutzt werden.
Bei Ausführungsbeispielen kann das Signal 120 (in der modulierten Primärinformation) eine Information aufweisen, die beschreibt, um wieviel der Zeitgeber (Zeitquarz, LF Quarz) und der Frequenzgeber (Frequenzquarz, HF Quarz) auseinanderlaufen. Diese Information kann im Datenempfänger (z.B. Basisstation) zur Kalibrierung der Quarzkurven oder für die Bestimmung der Umweltparameter eingesetzt werden. Bei Ausführungsbeispielen können die entsprechenden Sendeparameter durch mindestens zwei unterschiedliche Taktgeber (z.B. Quarze) generiert werden, zum Beispiel kann durch einen ersten Quarz die Trägerfrequenz eines ersten Signals (z.B. eines ersten Datenpakets) generiert werden und durch einen zweiten Quarz die Trägerfrequenz eines zweiten Signal (z.B. eines zweiten Datenpakets). Die Ergebnisse der zwei Quarze können dann (auf Seiten des Datenempfängers) kombiniert (z.B. gemittelt) werden. Im Detail können Datensenderseitig zwei (z.B. quarzstabilisierte) Oszillatoren verwendet werden. Der Basistation kann bekannt sein, dass der Datensender zwei Oszillatoren aufweist und wann welcher Oszillator verwendet wird. Beispielsweise kann der Datensender abwechselnd Signale, die vom ersten Oszillator und vom zweiten Oszillator abhängig sind, senden. Bedingt dadurch, dass für die zwei Oszillatoren auch zwei Quarzkurven hinterlegt sind, können Datenempfängerseitig basierend auf den empfangenen Signalen und den zwei Quarzkurven auch zwei Temperaturen ermittelt werden, wobei die zwei Temperaturen kombiniert werden können (z.B. durch Mittelwertbildung), um die endgültige Temperatur zu erhalten. Natürlich können auch mehr als zwei Oszillatoren verwendet werden.
Falls zwei (oder mehr) Signalparameter geschätzt werden, die unterschiedlich beeinflusst werden, kann aus den relativen Änderungen der Abweichungen eine Rekonstruktion der absoluten Werte der beeinflussenden Faktoren erfolgen. Besteht z.B. eine lineare Abhängigkeit von der Temperatur bei Parameter A, und eine quadratisch Abhängigkeit von der Temperatur bei Parameter B, kann durch Vergleich der relativen Abweichungen auf die absolute Position auf der Quarzkurve geschlossen werden (vgl. Fig. 7).
Im Detail zeigt Fig. 7 in einem Diagramm Abhängigkeiten von zwei unterschiedlichen Signalparametern von einem Umweltparameter Dabei beschreibt die Ordinate den Wert der Signalparameter (z.B. Frequenzabweichung und Zeitabweichung), während die Abszisse den Wert eines Umweltparameters (z.B. Temperatur) beschreibt. Mit anderen Worten, Fig. 7 zeigt Relativabweichungen bei unterschiedlich beeinflussten Parametern. Dabei sind relativen Abweichungen die eingezeichneten Differenzen zwischen den beobachteten Punkten, wobei die Achsen den beeinflussenden Umweltparameter (Abszisse) und beeinflusste Signalparameter (Ordinate) direkt darstellen.
Bei Ausführungsbeispielen erfolgt eine Kombination von Schätzwerten von unterschiedlich beeinflussbaren Sendern zur Ermittlung von Absolutwerten aus Relativabweichungen. Wenn mehrere Sender in gleicher oder ähnlicher Umgebung (z.B. im gleichen Raum) vorhanden sind und diese Sender (oder deren Quarze) unterschiedlich von Temperaturänderungen beeinflusst werden, kann durch einen Vergleich der ermittelten Signalparameter ein Empfänger, der mehrere dieser Sender empfängt, auf Absolutwerte schließen (analog zu Fig. 7) oder generell die Schätzgenauigkeit erhöhen.
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eines Bereichs durch Kombination von
Empfanqsparametern
In Abschnitt 1 wurde gezeigt, dass sich aus Signalparametern (z.B. Empfangsparametern) eines Signals 120 eines Datensenders 130 die Umweltparameter 124 der Umgebung des Datensenders 130 schätzen lassen.
Häufig sind in einem gewissen Gebiet, unter Umständen mit gleichen Umgebungsbedingungen, mehrere Datensender angeordnet (z.B. verbaut). Dies ist beispielsweise bei WLAN-Netzwerken mit mehreren Teilnehmern oder im sog. loT (Internet of Things, deutsch: Internet der Dinge) der Fall. Typischerweise sind die Positionen der Datensender bekannt oder können bestimmt werden.
Aus den Ergebnissen der einzelnen Datensender kann auf Verteilungen der Umgebungsbedingungen in dem Gebiet geschlossen werden.
Wie bereits erwähnt wurde, können u.a. die folgenden Signalparameter (Empfangsparameter) geschätzt und für eine Auswertung der Umgebungsbedingungen eingesetzt werden:
Empfangsträgerfrequenz;
Empfangszeitpunkte;
Empfangssymbolrate;
Empfangsmodulationsindex (bei Frequenzumtastungsverfahren, wie z.B. FSK oder GMSK); und/oder
Doppler-Frequenz (nur bei Vibration/Bewegung).
Aus den oben genannten Signalparametern können Informationen über beispielsweise folgende Umweltparameter ermittelt werden:
Temperatur;
Luftfeuchtigkeit;
Druck;
elektromagnetische Strahlung;
Helligkeit; und/oder
Vibration/Bewegung. Fig. 8 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Systems 100 mit einem Datenempfänger 110_1 und einer Mehrzahl von Datensendern 130_1-130_n (n=7), die in einem Bereich 150 angeordnet sind, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Das in Fig. 8 gezeigte System 100 weist beispielhaft n=7 Datensender 130_1-130_n auf, die in dem Bereich (z.B. einem Gebiet oder Gebäude) 150 angeordnet sind. Im Allgemeinen, kann das System 100 eine Mehrzahl von Datensendern 130_1-130_n aufweisen, wobei n eine natürliche Zahl größer gleich zwei ist n ä 2.
Der Datenempfänger 110_1 , der beispielsweise eine Basisstation sein kann, kann innerhalb oder außerhalb des Bereichs angeordnet sein.
Der Datenempfänger 110_1 kann ausgebildet sein, um eine Mehrzahl von Signalen von der Mehrzahl von Datensendern 130_1-130_n (n=7) zu empfangen, wobei die Mehrzahl von Signalen von Taktsignalen von Taktgebern der jeweiligen Datensender 130_1-130_n (n=7) abhängig sind (vgl. Fig. 4). Der Datenempfänger 1 10_1 kann ferner ausgebildet sein, um Signalparameter (z.B. Signaleigenschaften, wie z.B. Trägerfrequenzen oder Trägerfrequenzabweichungen) der Mehrzahl von empfangenen Signalen zu ermitteln (z.B. auszuwerten oder zu schätzen).
Bei Ausführungsbeispielen kann der Datenempfänger 110_1 ferner ausgebildet sein, um zumindest einen Umweltparameter des Bereichs 150, dem die Taktgeber der Datensender 130_1-130_n (n=7) ausgesetzt sind, basierend auf den ermittelten Signalparametern zu ermitteln (z.B. zu schätzen).
Alternativ kann der Datenempfänger 110_1 auch ausgebildet sein, um die ermittelten Signalparameter an einen zentralen Server 140 (z.B. Head End) des Systems 100 zu übermitteln, wobei der zentrale Server 140 ausgebildet sein kann, um basierend auf den von dem Datenempfänger 110_1 ermittelten Signalparametern den zumindest einen Umweltparameter des Bereichs 150 zu ermitteln, dem die Taktgeber der Datensender 130_1 - 130_n (n=7) ausgesetzt sind. Natürlich ist es genauso möglich, dass der Datenempfänger 110_1 basierend auf den ermittelten Signalparametern Umweltparameter des Bereichs 150 ermittelt und diese an den zentralen Server 140 (z.B. Head End) des Systems 100 für eine weitere Verarbeitung übermittelt, wie z.B. für eine Ermittlung eines Umgebungszustands (z.B. Erdbeben, Sturm, Regen, Stau) des Bereichs basierend auf den ermittelten Umweltparametern oder basierend auf einer Verteilung der ermittelten Umweltparameter. Wie in Fig. 8 beispielhaft gezeigt ist, kann das System einen weiteren Datenempfänger 1 10_2, wie z.B. eine weitere Basisstation aufweisen, wobei der weitere Datenempfänger 1 10_2 ausgebildet sein kann, um eine Mehrzahl von Signalen von einer Mehrzahl von Datensendern 130_6, 130_7, die in dem Bereich angeordnet sind, zu empfangen, wobei die Mehrzahl von Signalen von Taktsignalen von Taktgebern der jeweiligen Datensender abhängig sind. Der weitere Datenempfänger 110_2 kann dabei Signale von Datensendern (z.B. Datensender 130_6 in Fig. 8) empfangen, die ebenfalls vom Datenempfänger 110_1 empfangen werden oder aber auch Signale von Datensendern (z.B. Datensender 130_8 in Fig. 8), die nicht von dem Datenempfänger 110_1 empfangen werden. Ferner kann der weitere Datenempfänger ausgebildet sein, um Signalparameter (z.B. Signaleigenschaften, wie z.B. Trägerfrequenzen oder Trägerfrequenzabweichungen) der Mehrzahl von empfangenen Signalen zu ermitteln.
Bei Ausführungsbeispielen kann der weitere Datenempfänger 110_2 ausgebildet sein, um zumindest einen Umweltparameter des Bereichs 150 basierend auf den ermittelten Signalparametern zu ermitteln. Natürlich kann der weiteren Datenempfänger 110_2 auch ausgebildet sein, um die ermittelten Signalparameter an den zentralen Server 140 zur weiteren Verarbeitung zu übermitteln.
Bei Ausführungsbeispielen kann der Datenempfänger 110_1 (und/oder der weitere Datenempfänger 110_2 oder der zentrale Server 140) ausgebildet sein, um die ermittelten Signalparameter zu kombinieren, um zumindest einen kombinierten Signalparameter zu erhalten, wobei der zumindest eine Umweltparameter basierend auf dem zumindest einem kombinierten Signalparameter ermittelt wird.
Bei Ausführungsbeispielen können beim Kombinieren der ermittelten Signalparameter zumindest zwei Gruppen (z.B. echte Teilmengen (z.B. disjunkte oder sich überlappende Teilmengen)) von Signalparametern kombiniert werden, um für die zumindest zwei Gruppen von Signalparametern zumindest zwei kombinierte Signalparameter zu erhalten, wobei der zumindest eine Umweltparameter des Bereichs basierend auf den zumindest zwei kombinierten Signalparametern ermittelt wird.
Beispielsweise können zumindest zwei Gruppen von unterschiedlichen Signalparametern (z.B. erste Gruppe: Trägerfrequenzen (oder Trägerfrequenzabweichungen); zweite Gruppe: Signalleistungen) kombiniert werden, um zumindest zwei unterschiedliche kombinierte Signalparameter zu erhalten. Natürlich können auch zumindest zwei Gruppen von gleichen Signalparametern (z.B. erste Gruppe: Trägerfrequenzen (oder Trägerfrequenzabweichungen); zweite Gruppe: Trägerfrequenzen (oder Trägerfrequenzabweichungen)) kombiniert werden, um zumindest zwei gleiche kombinierte Signalparameter zu erhalten.
Beispielsweise kann für jeden der zumindest zwei kombinierten Signalparameter ein Umweltparameter des Bereichs 150 ermittelt werden, um zumindest zwei Umweltparameter (z.B. unterschiedliche Umweltparameter (z.B. Temperatur, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit) oder gleiche Umweltparameter (z.B. Temperaturen, Luftdrücke, Luftfeuchtigkeiten)) des Bereichs 150 zu erhalten. Optional können die zumindest zwei Umweltparameter [z.B. im Falle von gleichen Umweltparametern) kombiniert werden, um einen kombinierten Umweltparameter zu erhalten. Natürlich können auch (jeweils) mehrere (unterschiedliche) Umweltparameter basierend auf den zumindest zwei kombinierten Signalparametern ermittelt werden.
Bei Ausführungsbeispielen können beim Kombinieren der ermittelten Signalparameter alle ermittelten Signalparameter (z.B. die Menge von ermittelten Signalparametern) oder eine Gruppe von Signalparametern (z.B. eine (echte) Teilmenge von ermittelten Signalparametern) kombiniert werden, um einen kombinierten Signalparameter zu erhalten, wobei der zumindest eine Umweltparameter basierend auf dem einen kombinierten Signalparameter ermittelt wird.
Beispielsweise können ein Umweltparameter oder mehrere (unterschiedliche) Umweltparameter basierend auf dem einen kombinierten Signalparameter ermittelt werden.
Bei Ausführungsbeispielen können die Signalparameter basierend auf einer Mittelung, Gewichtung oder Filterung kombiniert werden.
Bei Ausführungsbeispielen kann der Datenempfänger 110_1 (und/oder der weitere Datenempfänger 110_2 oder der zentrale Server 140) ausgebildet sein, um zumindest zwei Umweltparameter des Bereichs 150 basierend auf den ermittelten Signalparametern oder kombinierten Signalparametern zu ermitteln, und um die zumindest zwei Umweltparameter zu kombinieren, um zumindest einen kombinierten Umweltparameter des Bereichs 150 zu erhalten.
Beispielsweise kann zumindest für eine Teilmenge der ermittelten Signalparameter jeweils ein Umweltparameter ermittelt werden (z.B. ein Umweltparameter pro ermittelten Signalparameter). Natürlich ist es auch möglich, dass zuvor zumindest zwei Gruppen (z.B. echte Teilmengen (z.B. disjunkte oder sich überlappende Teilmengen)) von Signalparametern kombiniert werden, um für die zumindest zwei Gruppen von Signalparametern zumindest zwei kombinierte Signalparameter zu erhalten, wobei für zumindest zwei der kombinierten Signalparameter jeweils ein Umweltparameter ermittelt wird. Optional können auch mehr als ein Umweltparameter (z.B. Temperatur, Luftdruck, ...) je Signalparameter oder je kombinierten Signalparameter ermittelt werden.
Bei Ausführungsbeispielen kann der Datenempfänger 110_1 (und/oder der weitere
Datenempfänger 110_2 oder der zentrale Server 140) ausgebildet sein, um eine Verteilung von Umweltparametern in dem Bereich basierend auf den zumindest zwei ermittelten Umweltparametern oder kombinierten Umweltparametern zu ermitteln.
Bei Ausführungsbeispielen kann der Datenempfänger 110_1 (und/oder der weitere
Datenempfänger 110_2 oder der zentrale Server 140) ausgebildet sein, um basierend auf der ermittelten Verteilung von Umweltparametern einen Umgebungszustand (z.B. Erdbeben, Sturm, Regen, Stau) des Bereichs 150 zu ermitteln.
Im Folgenden werden detaillierte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben.
2 1 Kombination mehrerer Schätzwerte zu Gesamtschätzwert
Wie bereits erwähnt wurde, kann bei Ausführungsbeispielen basierend auf einer ermittelten Verteilung von Umweltparametern ein Umgebungszustand ermittelt werden.
Beispielsweise kann basierend auf einem geografischem Vibrationsprofil beispielsweise ein Erdbeben erkannt und eine Warnung ausgeben werden. Beispielsweise kann basierend auf einem Temperaturprofil eine Sturmwarnung ausgegeben werden.
Es gibt auch Parameter die den Kanal charakterisieren:
Signal-Rausch-Verhältnis;
Signalleistung (RSSI), Kanalphase, Kanaldämpfung;
Dispersion in dem Kanal (Anzahl der Mehrpfade);
Polarisationsdrehung;
Rauschpegel;
Man-made Noise;
Kanallast.
Eine erhöhte Kanaldämpfung kann z.B. auf Regen deuten. Ein erhöhter Rauschpegel (z.B. durch Man-made Noise) kann z.B. auf einen Stau deuten. Basierend auf der Empfangsleistung kann auch eine Dämpfung des Kanals zwischen beliebigen Punkten (z.B. zwischen Datensender und Datenempfänger) ermittelt werden. Das kann helfen, den aktuellen Kanal in dem gesamten Gebiet zu rekonstruieren und adaptiv über das ganze Gebiet die Kommunikation zu verbessern. Beispielsweise kann basierend auf den geschätzten Signalleistungen und dem Wissen, mit wieviel Leistung die Datensender (z.B. Knoten) senden und wieviel Gewinn die Antennen haben, die Dämpfung des Kanals ermittelt werden.
Auch ein besseres Routing [z.B. von Signalen oder Datenpaketen] wäre damit möglich. Gebiete mit aktuellem hohen Rauschpegel werden vermieden. Beispielsweise kann ein Datensender (z.B. Knoten) von zwei Datenempfängern (z.B. Basisstationen) empfangbar sein, wobei (z.B. basierend auf der ermittelten Kanaldämpfung) entschieden werden kann, über welche Basisstation die Datenübertragung erfolgt.
2.2 Kombination der Empfanqsparameter mehrerer Datensender
Befinden sich mehrere Datensender 130_1 : 130_n (Sender) in einem gewissen Gebiet 150 und sind in diesem Gebiet 150 die Umgebungsbedingungen (im Wesentlichen) gleich (für alle Sender) oder zumindest annährend gleich, kann eine Kombination der geschätzten Umgebungsbedingungen oder Empfangsparameter erfolgen.
Dies ist ebenfalls möglich, wenn die Datensender 130_1 :130_n (Sender) unterschiedliche Funkprotokolle verwenden. Beispielsweise kann ein erster Datensender WLAN verwenden und ein zweiter Datensender Bluetooth.
Bei Ausführungsbeispielen kann zur Verfeinerung der Schätzung der Umgebungsbedingungen (z.B. nach Abschnitt 1) eine Kombination aus mehreren Empfangsparametern oder Umgebungsbedingungen von verschiedenen Sendern durchgeführt werden.
Bei Ausführungsbeispielen können Schätzwerte (z.B. von Signalparametern und/oder Umweltparametern) von eigenen und fremden Funksystemen oder eigenen und fremden Knoten kombiniert werden. Beispielsweise können entweder getrennt Umweltparameter geschätzt und dann kombiniert werden oder Umweltparameter auf Basis von kombinierten Signalparameter geschätzt werden. Falls mehrere Datensender 130_1 :130_n (Sender) vorhanden sind, die unterschiedlich beeinflusst werden (gleiches Funksystem oder verschiedene Funksysteme) kann bei unterschiedlicher Beeinflussung von relativen Abweichungen auf Absolutwerte geschlossen werden. Alternativ können verschiedene Einflüsse separiert werden, z.B. wenn die Frequenzabweichung von Temperatur und EM-Strahlung abhängt und einer der Datensender einen TCXO besitzt, der andere nicht (z.B. WLAN Gerät vs. IOT Knoten). Durch Vergleich der Abweichungen können die temperaturinduzierten Anteile von den strahlungsinduzierten Anteilen unterschieden werden. Dafür müssen die zwei Datensender denselben Umweltbedingungen ausgesetzt sein.
Bei Ausführungsbeispielen können Schätzwerte von unterschiedlich beeinflussbaren Sendern zur Ermittlung von Absolutwerten (z.B. von Signalparametern und/oder Umweltparametern) aus Relativabweichungen (z.B. von Signalparametern und/oder Umweltparametern) kombiniert werden.
Bei Ausführungsbeispielen können Schätzwerte (z.B. von Signalparameter) von unterschiedlich beeinflussbaren Sendern zur Ermittlung der anteiligen Abweichungen verursacht durch verschiedene Umwelteinflüsse kombiniert werden.
2.3 Im Head-End die Messwerte bestimmen
In Systemen zur Bestimmung von Sensordaten am Sensorknoten wird herkömmlicherweise für die Bestimmung der Sensorwerte normalerweise ein Sensor eingesetzt, welcher diese Daten bestimmt. Diese Sensordaten werden somit direkt am Sensorknoten erhoben. Durch die in Abschnitt 1 gezeigten Verfahren kann mit Hilfe der Signaleigenschaften am Empfänger auf die Umweltbedingungen am Sender geschlossen werden. Sind diese Umweltbedingungen genau die Daten, welche mit Hilfe des Sensors erfasst werden sollen, kann eine Verlagerung der Bestimmung der Daten in die Basisstation oder in das Backend erfolgen.
Vorteil hiervon ist, dass der Sensorknoten nun keinen Sensor mehr benötigt oder dieser nur als zusätzliche Informationsquelle dient (z.B. zur Kombination mehrerer Werte). Außerdem wird der Stromverbrauch reduziert, da die Sensorik nicht mehr mit Strom versorgt werden muss und auch die Datenübertragung weniger Information enthält, wodurch sich die Sendedauer reduziert.
Auf der Basisstation / im Head-End können auch leicht komplexere Algorithmen ausgeführt werden, da auf dem Server mehr Rechenleistung zur Verfügung steht und die Rechenleistung durch den Einsatz mehrerer Server beliebig erhöht werden kann. Die Messwerte können außerdem noch verbessert werden, indem die Signalparameter (rx Parameter) geschätzt werden.
Auch ein Update der Algorithmen ist somit einfacher, da anstelle aller Sensorknoten nur die Basisstationen / die Head-Ends aktualisiert werden müssen.
Bei Ausführungsbeispielen findet die Bestimmung von Messwerten in der Basisstation oder im Head End statt (nicht auf den Datensendern (z.B. Zähler)).
2.4 Kombination mehrerer Schätzwerte zu einem Gesamtschätzwert
Bei Ausführungsbeispielen können Empfangsparameter kombiniert werden, z.B. durch Mittelung, Gewichtung, Gewichtung mit einem Faktor, Filterung, o. Ä.
Bei Ausführungsbeispielen können für die Bestimmung der Abbildungsfunktion (z.B. Temperaturkurve des Quarzes) statistische Parameter (z.B. Mittelwert) über mehrere Knoten mit gleichen Quarzen / Chargen gebildet werden.
Bei Ausführungsbeispielen hat jeder Quarz eine Quarzkurve, die wiederum eine Information über die Umweltparameter gibt. Bei Ausführungsbeispielen können Quarzkurven als Information benutzen werden. Bei Ausführungsbeispielen kann die Kombination aus mehreren Quarzkurven benutzt werden, um eine genauere Schätzung der Umweltparameter zu erreichen.
Bei Ausführungsbeispielen können Schätzwerte (z.B. von Signalparametern und/oder Umweltparametern) von mehreren Basisstationen kombiniert werden. Beispielsweise kann eine Kombination sowohl vor oder nach der Abbildung von Signalparameter auf Umweltparameter erfolgen.
Bei Ausführungsbeispielen können mindestens zwei Parameter wie Zeit, Frequenz, Symboltakt nach ihren Abbildungsfunktionen kombiniert werden, um die Schätzung der Umweltparameter zu verbessern.
Im Folgenden wird ein Beispiel einer Kombination mehrerer Schätzwerte zu einem Gesamtschätzwert beschrieben. Beispielsweise kann ein Datensender (z.B. Knoten) über einen Temperatursensor verfügen (vgl. Fig. 4). Der Datensender (z.B. Knoten) sendet die mit dem Temperatursensor erfassten Temperaturdaten in der modulierten Primärinformation des Signals, oder mit anderen Worten, in den Nutzdaten (engl payload) eines Datenpakets, wobei das Datenpaket von zwei Basisstationen 1 10_1 , 1 10_2 empfangen wird. Die beiden Basisstationen 110_1 , 110_2 können jeweils die Temperatur zusätzlich über die Empfangsträgerfrequenzabweichung und den erwarteten Zeitabstand schätzen. Pro Basisstation entstehen somit drei Schätzwerte für die T emperatur. Alle Schätzwerte können von jeder Basisstation 110_1 , 1 10_2 an einen Head- End Server 140 geschickt werden. Optional liegen dem Server 140 mehrere Werte zu älteren Zeitpunkten des Systems vor. Der Server 140 kann ein Temperaturbestimmungsverfahren durch Kombination der verschiedenen Schätzwerte starten. Darunter zählen zum Beispiel mittein, um den Einfluss der Basisstationen zu reduzieren.
Die Quarztemperaturkurve kann genauer bestimmt werden. Quarze vom selben Hersteller zeigen ähnliche Parameter. Im Idealfall werden Quarze aus derselben Charge der Produktionslinie verwendet. Der Mittelwert der Exemplarstreuung ist damit gleich über mehrere Knoten von dem gleichem Quarzhersteller. Aufgrund der Statistikdaten über deutlich mehr Knoten sind gemeinsame Parameter deutlich genauer zu bestimmen. Der Algorithmus auf dem Server bestimmt am Ende die Temperatur des Knotens. Falls der Server den Standort des Senders kennt (z.B. GPS Koordinaten), kann der Server die ermittelte Temperatur zu dem Ort mappen.
Ähnlich wie in dem obigen Beispiel beschrieben, kann auch für fremde Systeme die Temperatur bestimmt werden. Hier kann auch einem Ort eine gewisse Temperatur zugeordnet werden.
2.5 Genaue Temoeraturmessunq für andere Umweltparameter benutzen
Bei Ausführungsbeispielen kann ein bestimmter Umweltparameter genutzt werden, um die Genauigkeit der Bestimmung eines anderen Parameters zu verbessern (Parameter Kreuzbeziehungen).
Beispielsweise kann in einem Metering-System ein Wasservolumen/Wasserdurchfluss gemessen werden. Die Temperatur des Zählers hat dabei einen Einfluss auf die Messung. Die noch genauere Temperaturmessung kann benutzt werden, um noch genauer das Wasservolumen bzw. den Wasserdurchfluss zu bestimmen. 2.6 Geografische Anordnung
Typischerweise sind die Umweltparameter von ihrer geografischen Lage (Örtlichkeit) abhängig, d.h. an verschiedenen Orten herrschen andere Umgebungsbedingungen. Die räumliche Verteilung der Parameter kann genutzt werden, um z.B. Erdbeben, Sturm und/oder andere Umwelteinflüsse zu erkennen.
Bei Ausführungsbeispielen können Katastrophen aufgrund von geographischen Umweltparametern erkannt werden.
Durch die Kanalparameter wie Dämpfung, Polarisationsdrehung, Man-made Noise, Kanallast und weiteren Parametern kann der Kanal charakterisiert werden.
Bei Ausführungsbeispielen kann der Kanalzustand (zwischen jedem Sender und Empfänger) aus mehreren räumlichen Parametern bestimmt werden.
Bei Ausführungsbeispielen kann der ermittelte Kanalzustand genutzt werden, um die Übertragung zwischen Knoten und Basisstation zu optimieren (z.B. andere Datenraten / Modulationen / Wellenformen).
Ist der Kanalzustand zwischen einem Sender und mehreren Basisstationen bekannt, kann ein sog. Routing erfolgen. Beispielsweise kann ein Knoten entsprechend des Kanalzustands (dynamisch) zu der Basisstation mit den besten Kanaleigenschaften zugeordnet werden.
Bei Ausführungsbeispielen kann der ermittelte Kanalzustand genutzt werden, um das Routing von Paketen zu optimieren. Die Basisstation mit den besten Kanaleigenschaften ist für den Knoten zuständig.
Typischerweise kann der Fall eintreten, dass bestimmte Knoten nicht erreichbar sind. In dem Fall können Personen mit dem Auto in die Nähe fahren, um die schwer erreichbaren Knoten (z.B. hinter einer Metalltür) auszulesen. Die Route kann durch das Wissen des Kanals optimiert werden. Das Auto fährt die Straßen mit besserem Empfang durch anstatt Straßen mit schlechterem Empfang.
Bei Ausführungsbeispielen kann der ermittelte Kanalzustand genutzt werden, um Personen für eine mobile Auslesung zu schicken, nicht erreichte wichtige Knoten. Gleichzeitig ist bekannt, ob es in dem Gebiet Sturmrisiken usw. gibt. Der bekannte Funkkanal gibt Information über andere/bessere Pfade zwischen der Basisstation und den Knoten. Die Pfade können gezielt ausgewählt werden indem die Richtwirkungen der Sende/Empfangsantennen geändert werden.
Bei Ausführungsbeispielen kann der ermittelte Kanalzustand genutzt werden, um die Antennenhauptstrahlrichtungen für die Basisstationen-Orte zu optimieren.
3. Weitere Ausführungsbeispiele
Fig. 9 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 200 zum Ermitteln eines Umweltparameters in der Umgebung eines Datensenders, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 200 umfasst einen Schritt 202 des Empfangene eines Signals eines Datensenders, wobei das Signal oder eine Erzeugung des Signals von einem Taktsignal eines Taktgebers (z.B. eines Frequenzgebers, wie z.B. Oszillators bzw. Quarzes) des Datensenders abhängig ist. Das Verfahren 200 umfasst ferner einen Schritt 204 des Ermittelns (z.B. Schätzens) eines Signalparameters (z.B. einer Signaleigenschaft) des empfangenen Signals. Das Verfahren 200 umfasst ferner einen Schritt 206 des Ermittelns eines Umweltparameters (z.B. eine Temperatur oder Temperaturänderung), dem der Taktgeber des Datensenders oder das Signal ausgesetzt ist, basierend auf dem ermittelten Signalparameter.
Fig. 10 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 300 zum Ermitteln von Umweltparametern eines Bereichs (z.B. eines Gebiets oder Gebäudes), gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 300 umfasst einen Schritt 302 des Empfangene einer Mehrzahl von Signalen von einer Mehrzahl von Datensendern, die in dem Bereich angeordnet sind, wobei die Mehrzahl von Signalen von Taktsignalen von Taktgebern der jeweiligen Datensender abhängig sind. Das Verfahren 300 umfasst ferner einen Schritt 304 des Ermittelns von Signalparametern (z.B. Signaleigenschaften, wie z.B. Trägerfrequenzen oder Trägerfrequenzabweichungen) der Mehrzahl von empfangenen Signalen. Das Verfahren 300 umfasst ferner einen Schritt 306 des Ermitteln von zumindest einem Umweltparameter des Bereichs, dem die Taktgeber der Datensender ausgesetzt sind, basierend auf den ermittelten Signalparametern.
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 eines Hardware-Apparats), wie zum Beispiel einen Mikroprozessor, einen programmierbaren Computer oder eine elektronische Schaltung ausgeführt werden. 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. Der Datenträger, das digitale Speichermedium oder das computerlesbare Medium sind typischerweise gegenständlich und/oder nichtvergänglich bzw. nichtvorübergehend.
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 hierin beschriebenen Vorrichtungen können beispielsweise unter Verwendung eines Hardware-Apparats, oder unter Verwendung eines Computers, oder unter Verwendung einer Kombination eines Hardware-Apparats und eines Computers implementiert werden.
Die hierin beschriebenen Vorrichtungen, oder jedwede Komponenten der hierin beschriebenen Vorrichtungen können zumindest teilweise in Hardware und/oder in Software (Computerprogramm) implementiert sein.
Die hierin beschriebenen Verfahren können beispielsweise unter Verwendung eines Hardware-Apparats, oder unter Verwendung eines Computers, oder unter Verwendung einer Kombination eines Hardware-Apparats und eines Computers implementiert werden.
Die hierin beschriebenen Verfahren, oder jedwede Komponenten der hierin beschriebenen Verfahren können zumindest teilweise durch Hardware und/oder durch Software ausgeführt werden.
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 präsentiert wurden, beschränkt sei. Literaturverzeichnis
[1 ] https://de.wikipedia.org/wiki/Schwingquarz
[2] https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN3251.pdf
[3] https://de.wikipedia.Org/wiki/Quadraturphasenumtastung#/media/ File:QPSK_Gray_Coded.svg
[4] http://eur-lex.europa.eu/legal- content/DE/TXT/PDF/?uri=uriserv:OJ.L_.2016.119.01.0001.01. DEU
[5] https://www.sii.co.jp/en/quartz/circuit-design/
[6] https://de.wikipedia.org/wiki/Normalverteilung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren (300) zum Ermitteln von Umweltparametern eines Bereichs (150), wobei das Verfahren (300) aufweist:
Empfangen (302) einer Mehrzahl von Signalen von einer Mehrzahl von Datensendern (130_1 :130_n), die in dem Bereich (150) angeordnet sind, wobei die Mehrzahl von Signalen von Taktsignalen von Taktgebern der jeweiligen Datensender (130_1 :130_n) abhängig sind,
Ermitteln (304) von Signalparametern der Mehrzahl von empfangenen Signalen,
Ermitteln (306) von zumindest einem Umweltparameter des Bereichs (150) basierend auf den ermittelten Signalparametern.
2. Verfahren (300) nach dem vorangehenden Anspruch, wobei die Signalparameter von Modulationsinhalten der Mehrzahl von Signalen unabhängig sind.
3. Verfahren (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Mehrzahl von Signalen digital modulierte Signale sind, wobei beim Ermitteln von Signalparametern analoge Signalparameter der Mehrzahl von digital modulierten Signalen ermittelt werden.
4. Verfahren (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Mehrzahl von Signalen neben jeweiligen modulierten Primärinformationen Informationen über den zumindest einen Umweltparameter des Bereichs (150) in den jeweiligen Signalparametern aufweisen.
5. Verfahren (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche wobei das Verfahren (300) Kombinieren der ermittelten Signalparameter aufweist, um zumindest einen kombinierten Signalparameter zu erhalten, wobei der zumindest eine Umweltparameter basierend auf dem zumindest einem kombinierten Signalparameter ermittelt wird.
6. Verfahren (300) nach Anspruch 5, wobei beim Kombinieren der ermittelten Signalparameter zumindest zwei Gruppen von Signalparametern kombiniert werden, um für die zumindest zwei Gruppen von Signalparametern zumindest zwei kombinierte Signalparameter zu erhalten, wobei der zumindest eine Umweltparameter des Bereichs (150) basierend auf den zumindest zwei kombinierten Signalparametern ermittelt wird.
7. Verfahren (300) nach Anspruch 5, wobei beim Kombinieren der ermittelten Signalparameter alle ermittelten Signalparameter oder eine Gruppe von Signalparametern kombiniert werden, um einen kombinierten Signalparameter zu erhalten, wobei der zumindest eine Umweltparameter basierend auf dem einen kombinierten Signalparameter ermittelt wird.
8. Verfahren (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verfahren (300) Kombinieren der ermittelten Signalparameter aufweist, um eine anteilige Abbildung auf zumindest zwei Umweltparameter zu ermitteln.
9. Verfahren (300) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Signalparameter basierend auf einer Mittelung, Gewichtung oder Filterung kombiniert werden.
10. Verfahren (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei beim Ermitteln des zumindest einem Umweltparameters zumindest zwei Umweltparameter des Bereichs (150) ermittelt werden, wobei das Verfahren (300) ferner einen Schritt des Kombinierens der Umweltparameter aufweist, um zumindest einen kombinierten Umweltparameter des Bereichs (150) zu erhalten.
1 1. Verfahren (300) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei beim Ermitteln des zumindest einen Umweltparameters zumindest zwei Umweltparameter des Bereichs (150) ermittelt werden, wobei das Verfahren (300) ferner einen Schritt des Ermittelns einer Verteilung von Umweltparametern in dem Gebiet basierend auf den zumindest zwei Umweltparametern oder kombinierten Umweltparametern aufweist.
12. Verfahren (300) nach Anspruch 10, wobei beim Ermitteln des zumindest einen kombinierten Umweltparameters zumindest zwei kombinierte Umweltparameter des Bereichs (150) ermittelt werden, wobei das Verfahren (300) ferner einen Schritt des Ermittelns einer Verteilung von Umweltparametern in dem Bereich (150) basierend auf den zumindest zwei kombinierten Umweltparametern aufweist.
13. Verfahren (300) nach einem der Ansprüche 11 bis 12, wobei das Verfahren (300) ferner einen Schritt des Ermittelns von zumindest einem Umgebungszustand des Bereichs (150) basierend auf der ermittelten Verteilung von Umweltparametern aufweist.
14. Verfahren (300) nach einem der Ansprüche 11 bis 12, wobei das Verfahren (300) ferner einen Schritt des Optimierens eines Übertragungsverfahrens eines Kommunikationssystems, das in dem Bereich (150) angeordnet ist, basierend auf der ermittelten Verteilung von Umweltparametern aufweist.
15. Verfahren (300) nach einem der Ansprüche 11 bis 12, wobei das Verfahren (300) ferner einen Schritt des Optimierens eines Routings von Datenpaketen eines Kommunikationssystems, das in dem Bereich (150) angeordnet ist basierend auf der ermittelten Verteilung von Umweltparametern aufweist.
16. Verfahren (300) nach einem der Ansprüche 11 bis 12, wobei zumindest ein Teil der Mehrzahl von Datensendern (130_1 :130_n) Zähler und/oder Sensoren sind, wobei das Verfahren (300) ferner einen Schritt des Optimierens einer Ausleseroute zum Auslesen der Zähler und/oder Sensoren basierend auf der ermittelten Verteilung von Umweltparametern aufweist.
17. Verfahren (300) nach einem der Ansprüche 11 bis 12, wobei das Verfahren (300) ferner einen Schritt des Optimierens einer
Antennenhauptstrahlrichtung des Datenempfängers oder eines anderen Datenempfängers basierend auf der ermittelten Verteilung von Umweltparametern aufweist.
18. Verfahren (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Mehrzahl von Datensendern (130_1 :130_n) zumindest zwei unterschiedlichen Funksystemen angehöhren.
19. Verfahren (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Mehrzahl von Signalen von zumindest zwei Basisstationen (1 10_1 , 110_2) empfangen werden.
20. Verfahren (300) nach dem vorangehenden Anspruch, wobei zumindest zwei der Basisstationen (110_1 , 110_2) unterschiedlichen Funksystemen angehöhren.
21. Verfahren (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Signalparameter durch zumindest eine Basisstation (1 10_1 ) ermittelt werden.
22. Verfahren (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Umweltparameter durch zumindest eine Basisstation (110_1 ) oder einem mit der zumindest einen Basistation (1 10_1 ) verbundenen Server (140) ermittelt werden.
23. Verfahren (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine Umweltparameter basierend auf zumindest einer Abbildungsfunktion ermittelt wird.
24. Verfahren (300) nach Anspruch 23, wobei die zumindest eine Abbildungsfunktion basierend auf Informationen von zumindest zwei Datensendern (130_1 :130_n) ermittelt oder kalibriert wird.
25. Verfahren (300) nach Anspruch 23, wobei der zumindest eine Umweltparameter basierend auf einer kombinierten Abbildungsfunktion ermittelt wird, wobei die kombinierte Abbildungsfunktion durch Kombination von zumindest zwei Abbildungsfunktionen von zumindest zwei Datensendern (130_1 : 130_n) ermittelt wird.
26. Verfahren (300) nach Anspruch 24, wobei die zumindest zwei Datensender (130_1 :130_n) im Wesentlichen gleiche Taktgeber aufweisen.
27. Verfahren (300) nach einem der Ansprüche 23 bis 26, wobei die Abbildungsfunktionen Temperaturkurven der Taktgeber der Datensender
(130_1 :130_n) sind.
28. Verfahren (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine Umweltparameter basierend auf unterschiedlichen
Signalparametern ermittelt wird.
29. Verfahren (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Signalparameter
Empfangsträgerfrequenzen,
Empfangszeitpunkte,
Empfangssymbolraten,
Empfangsmodulationsindizes,
Dopplerfrequenzen,
Signal- zu Rauschverhältnisse,
Signalleistungen,
Kanalphasen,
Kanaldämpfungen,
Kanaldispersionen,
Polarisationsdrehungen,
Dispersionen in dem Kanal,
Rauschpegel,
Man-made Noise, und/oder
Kanallast,
oder eine Änderung derselben sind.
30. Datenempfänger nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine Umweltparameter
eine Temperatur,
eine Luftfeuchtigkeit,
ein Atmosphärendruck,
eine elektromagnetische Strahlung,
eine Helligkeit,
eine Bewegung, eine Vibration,
ein Signal-zu-Rauschverhältnis,
eine Signalleistung,
eine Kanalphase,
eine Kanaldämpfung,
eine Kanaldispersion,
eine Polarisationsdrehung,
ein Rauschpegel,
ein Man-made Noise, und/oder
eine Kanallast
oder eine Änderung derselben bzw. desselben ist.
31. Verfahren (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Mehrzahl von Datensendern (130_1 : 130_n) einem Ablese- oder Messsystem angehören, wobei die Mehrzahl von Signalen abgelesene oder gemessenen Werte als Primärinformation aufweisen, wobei das Verfahren (300) einen Schritt des Anpassens der gemessenen oder abgelesenen Werte basierend auf dem zumindest einen Umweltparameter des Bereichs (150) aufweist.
32. Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder Mikroprozessor abläuft.
33. Basisstation (1 10_1 ), wobei die Basisstation (110_1 ) ausgebildet ist, um eine Mehrzahl von Signalen von einer Mehrzahl von Datensendern (130_1 : 130_n), die in einem Bereich (150) angeordnet sind, zu empfangen, wobei die Mehrzahl von Signalen von Taktsignalen von Taktgebern der jeweiligen Datensender (130_1 :130_n) abhängig sind, wobei die Basisstation (1 10_1 ) ausgebildet ist, um Signalparameter der Mehrzahl von empfangenen Signalen zu ermitteln, und wobei die Basistation (110_1 ) ausgebildet ist, um zumindest einen Umweltparameter des Bereichs, dem die Taktgeber der Datensender (130_1 :130_n) ausgesetzt sind, basierend auf den ermittelten Signalparametern zu ermitteln.
34. Server (140), wobei der Server (140) ausgebildet ist, um Signalparameter einer Mehrzahl von Signalen einer Mehrzahl von Datensendern (130_1 :130_n) zu erhalten, wobei die Mehrzahl von Signalen von Taktsignalen von Taktgebern der jeweiligen Datensender
(130_1 :130_n) abhängig sind, wobei die Mehrzahl von Datensendern (130_1 :130_n) in einem Bereich (150) angeordnet sind, wobei der Server (140) ausgebildet ist, um zumindest einen Umweltparameter des Bereichs, dem die Taktgeber der Datensender (130_1 :130_n) ausgesetzt sind, basierend auf den ermittelten Signalparametern zu ermitteln.
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