WO2020221702A1 - Empfängerseitige ermittlung eines zeitpunkts eines senderseitigen ereignisses - Google Patents

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WO2020221702A1
WO2020221702A1 PCT/EP2020/061648 EP2020061648W WO2020221702A1 WO 2020221702 A1 WO2020221702 A1 WO 2020221702A1 EP 2020061648 W EP2020061648 W EP 2020061648W WO 2020221702 A1 WO2020221702 A1 WO 2020221702A1
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WO
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signal
data receiver
data
time
event
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/061648
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Kauppert
Hristo PETKOV
Raphael MZYK
Klaus Gottschalk
Gerd Kilian
Josef Bernhard
Jakob KNEISSL
Johannes WECHSLER
Dominik Soller
Maximilian Roth
Michael Schlicht
Original Assignee
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
Diehl Metering Gmbh
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Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., Diehl Metering Gmbh filed Critical Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q9/00—Arrangements in telecontrol or telemetry systems for selectively calling a substation from a main station, in which substation desired apparatus is selected for applying a control signal thereto or for obtaining measured values therefrom
    • H04Q9/04—Arrangements for synchronous operation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W56/00—Synchronisation arrangements
    • H04W56/0055—Synchronisation arrangements determining timing error of reception due to propagation delay
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q2209/00—Arrangements in telecontrol or telemetry systems
    • H04Q2209/70—Arrangements in the main station, i.e. central controller

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a data receiver of a communication system, and in particular to a data receiver which determines a point in time of an event on the data sender side. Some exemplary embodiments relate to an accurate measurement of events. Some exemplary embodiments relate to a precise determination of sensor values.
  • 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, is transferred from the sensor node to a data receiver at certain time intervals (e.g. regularly or periodically) or on request by means of a signal that contains the sensor value and possibly other 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 present invention is based on the object of improving the existing situation.
  • Embodiments provide a data receiver, wherein the data receiver is configured to receive a signal from a data transmitter, the signal from the A data transmitter is transmitted in response to an event, the data receiver being configured to determine a time of the event based on a time delay between the event and the receipt of the signal.
  • the data receiver can be configured to determine a point in time of the reception of the signal based on a reception of a correlation sequence or training sequence of the signal.
  • the signal may not contain any information about a point in time [e.g. absolute time] of the event.
  • the data receiver can be configured to determine the time delay [e.g. appreciate].
  • the time delay between the event and the receipt of the signal can include a processing time in the data transmitter, a transit time of the signal between the data transmitter and the data receiver, and a processing time in the data receiver.
  • the data receiver can be configured to determine the time of flight of the signal based on a distance between the data transmitter and the data receiver and / or based on a phase rotation of the signal [e.g. appreciate].
  • the time delay between the event and receipt of the signal may include a time difference between the event and transmission of the signal.
  • the signal may include information about the time difference between the event and the sending of the signal, and the data receiver may be configured to determine the time of the event based on the time difference between the event and the sending of the signal [e.g. appreciate].
  • a relative distance to the event can be signaled in a payload of the signal.
  • the signal can be forwarded via at least one repeater, the time delay between the event and receipt of the signal including a processing time of the at least one repeater.
  • the repeater can be a radio repeater or a wired repeater, which for example via Ethernet, forwards the signal [eg with the payload].
  • the signal can be provided with information about the processing time of the at least one repeater, the data receiver being configured to determine the time of the event based on the processing time of the at least one repeater [e.g. appreciate].
  • the at least one repeater can write its processing time into a payload of the signal.
  • the signal can be forwarded via several repeaters, the signal being provided with information about the processing times of the several repeaters.
  • the signal can be forwarded via a number of repeaters, with each repeater between the data transmitter and data receiver providing a payload of the signal with its processing time.
  • the data receiver can be configured to generate a time stamp for the event as a function of the determined time of the event, and to provide the event with the time stamp [e.g. to link].
  • the event can be a detection of an environmental parameter in an environment of the data transmitter.
  • the signal can have information about the environmental parameter [for example a sensor value that describes the environmental parameter].
  • the event can be a detection of a plurality of environmental parameters, the plurality of environmental parameters being detected at different times, the signal being information about the plurality of Environmental parameters, wherein the signal comprises information about time differences between the detection of the plurality of environmental parameters and the transmission of the signal, wherein the data receiver is configured to determine times of the detection of the plurality of environmental parameters based on the information about time differences between the detection of the plurality of Determine environmental parameters and the sending of the signal.
  • the event can be a detection of a plurality of environmental parameters, wherein the plurality of environmental parameters can be detected periodically, wherein the signal can comprise information about the plurality of environmental parameters, wherein the signal can comprise information about a time difference between the detection of a [e.g. the last] of the plurality of environmental parameters and the transmission of the signal, wherein the data receiver can be configured to assign times of the acquisition of the plurality of environmental parameters based on the information on the time difference between the acquisition of one of the plurality of environmental parameters and the transmission of the signal determine.
  • the signal can have information about a periodicity of the detection of the plurality of environmental parameters
  • the data receiver can be configured to determine points in time of the detection of the plurality of environmental parameters based on the information about the periodicity of the detection of the plurality of environmental parameters.
  • the signal or a generation of the signal can be dependent on a clock signal of a clock generator of the data transmitter, wherein the data receiver can be configured to determine a signal parameter of the signal and, based on the signal parameter, to determine an environmental parameter to which the clock generator of the Data transmitter or the signal is suspended.
  • the signal parameter can be independent of a modulation content of the signal.
  • the signal can be a digitally modulated signal, wherein the data receiver is configured to determine an analog signal parameter of the digitally modulated signal.
  • the signal parameter is the signal parameter
  • the data receiver can be a data receiver of a wireless communication system.
  • the data receiver can be a base station.
  • the data transmitter can be a sensor node.
  • Further exemplary embodiments create a system with a data receiver in accordance with one of the exemplary embodiments described herein and a data transmitter in accordance with one of the exemplary embodiments described herein. Further exemplary embodiments create a method for determining a point in time of an event. The method includes a step of receiving a signal, the signal being transmitted in response to an event. The method further comprises a step of determining a point in time of the event based on a time delay between the event and the receipt of the signal.
  • the absolute time e.g. the absolute point in time of the event.
  • the relative time difference to the event [e.g. Measurement].
  • additional delays can be added in the repeater.
  • more than one measured value can be transmitted in order to obtain redundancy.
  • Embodiments provide a data receiver, the data receiver being adapted to receive a signal from a data transmitter, the signal or a generation of the signal being derived from a clock signal of a clock generator [e.g. a frequency generator, e.g. Oscillator or crystal] of the data transmitter, the data receiver being designed to receive a signal parameter [e.g. a signal property] of the signal [e.g. evaluate], and based on the signal parameter, an environmental parameter [e.g. a temperature or temperature change] [e.g. to estimate] that the data transmitter's clock or signal is exposed to.
  • a clock generator e.g. a frequency generator, e.g. Oscillator or crystal
  • a signal parameter e.g. a signal property] of the signal [e.g. evaluate]
  • an environmental parameter e.g. a temperature or temperature change] [e.g. to estimate] that the data transmitter's clock or signal is exposed to.
  • the present invention is based on the idea of determining environmental parameters [eg temperature, pressure, air humidity or a change in the same] by evaluating reception parameters.
  • the signal parameters of the received signal depend on a clock signal of 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 depending on the environmental parameters in the vicinity of the data transmitter is.
  • the signal parameter can be independent of a modulation content of the signal.
  • the signal can be a digitally modulated signal
  • the data receiver can be adapted to receive an analog signal parameter [e.g. 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] in the signal.
  • the known symbols can be divided into groups, the groups of symbols at different points 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, to determine 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 as not to use any known symbols for determining 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 can be sent out at certain time intervals [e.g. equal or unequal time intervals], whereby a transmission of the signal or a real subset of the transmissions of the signal also includes information about the environmental parameter [e.g. a sensor-based version of the environmental parameter] in the modulated primary information may have, wherein the data receiver can be designed to determine [eg estimate or derive] the environmental parameter based on to calibrate the signal parameter based on the information about the environmental parameter contained in the modulated primary information.
  • the environmental parameter e.g. a sensor-based version of the environmental parameter
  • the data receiver can be designed to receive the signal in a plurality of time segments of a sequence of time segments, wherein the signal received in a first subset of time segments of the sequence of time segments additionally contains information about the environmental parameter [e.g. a sensor-determined version of the environmental parameter] in the modulated primary information, the data receiver being designed to make the determination [e.g. 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 environmental parameter e.g. a sensor-determined version of the environmental parameter
  • the data receiver being designed to make the determination [e.g. 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
  • 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.
  • the data receiver can be designed to
  • the data receiver can be designed to
  • mapping function based on at least two pieces of information about the environmental parameter determined by a sensor.
  • the data receiver can be designed to
  • the data receiver can be designed to select the mapping function from a set of mapping functions based on at least one piece of information about the environmental parameter determined by a sensor.
  • the data receiver can be designed to determine a mean value and a spread over at least two pieces of information about the environmental parameter determined by the sensor, wherein the data receiver can be designed to determine the mapping function based on the mean value and the spread from the set of mapping functions to select.
  • the signal may be repeated at certain time intervals [e.g. equal or unequal time intervals], with 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 piece of 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 may be repeated at certain time intervals [e.g. equal or unequal time intervals], wherein the data receiver can be designed to determine at least two signal parameters based on at least two transmissions of the signal, 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 configured to combine the at least two signal parameters [e.g. by subtraction] 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 can be designed to determine at least two signal parameters [e.g. frequency and modulation error] of the signal, wherein the data receiver can be designed to determine an environmental parameter [e.g. a temperature or temperature change] based on the at least two signal parameters. eg to estimate], to which the clock of the data transmitter or the signal is exposed.
  • the data receiver can determine the same environmental parameters [eg temperatures or temperature differences] or different environmental parameters [eg temperature and pressure or temperature difference and pressure difference] based on the at least two signal parameters.
  • 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 further be derived from a further clock signal of a further clock generator [e.g. Frequency generator 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.
  • a further clock generator e.g. Frequency generator and timer
  • the signal may be repeated at certain time intervals [e.g. equal or unequal time intervals], with at least one transmission of the signal or a real subset of the transmissions of the signal [e.g. in the modulated primary information] has information about a deviation of the two clocks 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 between the frequencies of the two clocks.
  • the two clocks e.g. Crystals
  • the data receiver e.g. Base station
  • the data receiver can estimate the time [reception time] and frequency [reception frequency] and use the information to determine / calibrate the crystal temperature curves of the time crystal or the frequency crystal 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 of a clock of the further data transmitter, the data transmitter and the further data transmitter in the Are essentially exposed to the same environmental parameter [eg 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 in order 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], 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 senders 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 generator on the signal parameter.
  • the age-related influence of the clock on the signal parameters can be known to the data receiver.
  • the data receiver can be designed to determine or estimate the age-related influence of the clock generator 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 parameter that is caused by specimen scattering.
  • the signal parameter a receive carrier frequency
  • the data transmitter can be designed to transmit the signal at certain time intervals [e.g. equal or unequal 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 about the environmental parameter determined by a sensor.
  • the method comprises a step of receiving a signal from a data transmitter, the signal or a generation of the signal from a clock signal of a clock generator [eg a frequency generator, such as Oscillator or quartz] of the data transmitter is dependent.
  • the method further comprises a step of determining [eg estimating] a signal parameter [eg a signal property] of the received signal.
  • the method further comprises a step of determining an environmental parameter [eg 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 generator of the data transmitter can be at least a factor of two or preferably a factor of four greater than an influence of the environment on a clock generator of a data receiver that receives the signal from the data transmitter.
  • an influence of the environment on a clock of a data receiver that receives the signal from the data transmitter can be at least a factor of two or preferably a factor of four greater than an influence of the environment on the clock of the data transmitter.
  • the signal parameters can be independent of the modulation contents of the plurality of signals.
  • the plurality of signals can be digitally modulated signals, with analog signal parameters of the plurality of digitally modulated signals being determined when determining signal parameters.
  • the analog signal parameters can be independent of the modulation contents of the plurality of digitally modulated signals.
  • the plurality of signals can have information about the at least one environmental parameter of the area in the respective signal parameters in addition to respective modulated primary information [eg 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, wherein the at least one environmental parameter is 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 are 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 [e.g. first group: carrier frequencies (or carrier frequency deviations); second group: signal powers] can be combined in order to obtain at least two different combined signal parameters.
  • at least two groups of the same signal parameters e.g. first group: carrier frequencies (or carrier frequency deviations); second group: carrier frequencies (or carrier frequency deviations)] can be combined in order to obtain at least two identical combined signal parameters.
  • an environmental parameter of the area can be determined in order to obtain 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, humidity]] of the area.
  • the at least two environmental parameters e.g. in the case of the same environmental parameters] can be combined to obtain a combined environmental parameter.
  • several (different) environmental parameters can also (in each case) be determined based on the at least two combined signal parameters.
  • all determined signal parameters for example the set of determined signal parameters] or one Group of signal parameters [eg a (real) subset of determined signal parameters] can be combined in order 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 no clear mapping to an environmental parameter is possible for a single signal parameter.
  • the signal parameters can be combined based on averaging, weighting or filtering.
  • 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 combining the environmental parameters in order to obtain at least one combined environmental parameter of the area.
  • an environmental parameter can be determined for at least a subset of the signal parameters determined [e.g. one environmental parameter per determined signal parameter].
  • the signal parameters determined e.g. one environmental parameter per determined signal parameter.
  • at least two groups [e.g. real subsets [e.g. disjoint or overlapping subsets]] of signal parameters are combined in order to obtain at least two combined signal parameters for the at least two groups of signal parameters, an environmental parameter being determined for at least two of the combined signal parameters.
  • more than one environmental parameter e.g. Temperature, air pressure, ...] can be determined for each signal parameter or for each 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. In embodiments, 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 comprise a step of optimizing a transmission method of a communication system located in the area [e.g. a communication system with at least a part of the data transmitter and the data receiver and at least one further data receiver], based on the determined distribution of environmental parameters.
  • a communication system located in the area e.g. a communication system with at least a part of the data transmitter and the data receiver and at least one further data receiver
  • the method may further include a step of optimizing routing of data packets of a communication system located in the area [e.g. a communication system with at least a part of the data transmitter and the data receiver and at least one further data receiver], based on the determined distribution of environmental parameters.
  • a communication system located in the area e.g. a communication system with at least a part of the data transmitter and the data receiver and at least one further data receiver
  • 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 another data receiver [e.g. another base station] based on the determined distribution of environmental parameters.
  • the plurality of data transmitters can belong to at least two different radio systems [eg WLAN, Bluetooth, ZigBee] [eg are data transmitters from different radio systems].
  • the plurality of signals can be received from 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 provided by at least one base station or a server connected to the at least one base station [e.g. Head End].
  • 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 senders [e.g. based on signal parameters of signals from the at least two data transmitters or a combined signal parameter, or based on at least one environmental parameter that 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, the combined mapping function being able to be determined by combining at least two mapping functions from at least two data transmitters.
  • the at least two data transmitters can have substantially the same clocks [e.g. from the same production series [batch]].
  • the mapping functions can be temperature curves of the clock generators of the data transmitters.
  • the at least one environmental parameter can be determined based on different signal parameters [eg carrier frequencies and reception times].
  • the plurality of data transmitters may belong to a reading or measuring system, the plurality of signals being read or measured values as [e.g. modulated] primary information, wherein the method can have 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.
  • the accuracy of the measured or read values can be improved based on the at least one environmental parameter.
  • can Measurement errors in the read or measured values are 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 clock generators of the respective data transmitters, the Base station is designed to signal parameters [e.g. Signal properties such as 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 clocks of the data transmitters are exposed based on the determined signal parameters.
  • signal parameters e.g. Signal properties such as Carrier frequencies or carrier frequency deviations
  • Fig. 1 in a diagram a deviation of a high-frequency clock from the
  • 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
  • 5 shows a diagram of density functions of four different ones
  • 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 schematic block diagram of a system with a data receiver and a data transmitter, according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 shows a schematic view of a system with a data receiver and a data transmitter, according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • 11 shows a flow diagram of a method 200 for determining a point in time of a
  • 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 made available by a clock generator such as an oscillating crystal (quartz) [1].
  • Data transmitters such as nodes or sensor nodes, generally include two different clock generators. This can, for example, be a high-frequency (HF) clock generator, which oscillates at a frequency of several MHz, and a low-frequency clock generator (LF), which usually runs at one frequency oscillates from 32768 Hz.
  • the high-frequency clock generator is usually more precise (in terms of the deviation from the nominal frequency) and requires more power.
  • the low frequency one is less precise but very energy efficient.
  • the reference frequencies made available by the clock generators are typically dependent on environmental parameters.
  • Fig. 1 the dependency of the reference frequency on the temperature for any high-frequency clock generator can be seen as an example (frequency stability of a high-frequency quartz crystal above the ambient temperature [2]), while in Fig. 2, the dependence of the reference frequency on the temperature for any low-frequency Clock is shown (frequency stability of a low frequency (LF) 32768 kHz crystal over temperature [5]).
  • LF low frequency
  • Modulation index (with frequency shift keying, such as FSK or GMSK) Doppler (only with vibration / movement)
  • the frequency of oscillators which is used in the transmitter as a reference for carrier or modulation frequencies, can be changed by environmental influences. For example correlates the frequency with the ambient temperature in the case of oscillators (crystals) that are not temperature-corrected. Analogous effects can also occur for air humidity, electromagnetic radiation, brightness or vibrations. In addition, movements or vibrations of the transmitter and its antenna have an effect through Doppler shifts in the emitted signal.
  • the emitted signal carries, in addition to the primary information, further implicit information about the ambient conditions or properties of the transmitter. For illustrative purposes, this phenomenon is shown graphically in FIG. 3
  • 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 part of the data transmitter 130 affect the signal 120 sent by the data transmitter 130, so that in addition to primary information, signal 120 also has information about the ambient conditions in the signal properties.
  • FIG. 3 shows radio communication between transmitter 130 and receiver 110, with the information about the signal properties also being shown in addition to the transmitted primary information.
  • the temperature can, for example, be determined from a determined frequency offset (deviation from the expected nominal frequency) via the curve shown in FIG. 1 on 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 from the data transmitter 130, the signal 120 being dependent on a clock signal 132 from a clock generator 134 (for example a frequency generator such as an oscillator or crystal) of the data transmitter 130.
  • a clock generator 134 for example a frequency generator such as an oscillator or crystal
  • the data receiver 110 is also designed to determine a signal parameter 112 (for example a signal property such as a carrier frequency or carrier frequency deviation) of the signal 120 (for example to evaluate), and to use the signal parameter 112 to determine an environmental parameter 114 (for example a temperature or temperature change) to determine (eg to estimate) 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) that 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 (for example frequency) of the clock signal 132 provided by the clock generator 134. Since that sent by the data transmitter 130 Signal 120 is dependent on clock signal 132, environmental parameter 124 influences not only a signal parameter (e.g. frequency) of clock signal 132, but also a signal parameter (e.g. a signal property, such as carrier frequency) of signal 120 sent by data transmitter 130.
  • a signal parameter e.g. frequency
  • a signal parameter e.g. a signal property, such as carrier frequency
  • the data receiver 110 can thus infer or estimate the environmental parameter (e.g. temperature) in the vicinity of the data transmitter 130 by evaluating the signal parameter 112 of the received signal 120.
  • the environmental parameter e.g. temperature
  • the signal parameter 112 is independent of a modulation content of the signal 120, e.g. of a modulated primary information which the signal 120 has.
  • the signal 120 also 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 1-10 can have a receiver 116 which is designed to demodulate the received signal 120 in order to obtain the primary information 118 contained in the signal 120.
  • the data receiver 110 e.g. the receiver 116 of the data receiver 110
  • 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 110 can have an evaluator 117 (eg a processor) for this purpose, which is designed to determine (eg estimate) the environmental parameter 114 based on the signal parameter 112, for example based on a mapping function that maps the signal parameter 112 to the Environmental parameter 1 14 maps.
  • data transmitter 130 (or transmitter 136 of data transmitter 130) can be designed to provide a digitally modulated signal 120 as signal 120.
  • the data receiver 110 can be designed to determine an analog signal parameter 112 (e.g. an analog signal property such as a carrier frequency) of the digitally modulated signal 120, and to determine the environmental parameter 112 based on the analog signal parameter 112.
  • the analog signal parameter 112 is independent of a modulation content of the digitally modulated signal 120, e.g. of a digitally modulated primary information which the signal 120 has.
  • the signal 120 primarily transmits completely different user data or even just an ID of the data transmitter and / or a synchronization sequence / pilot sequence, it is nevertheless possible to determine the environmental parameter in the vicinity of the data transmitter 130 based on the (analog) signal parameter 112 .
  • the determination of the environmental parameter in the vicinity of the data transmitter 130 based on the (analog) signal parameter of the received signal 120 creates a broad spectrum of possible applications.
  • Exemplary embodiments of the data transmitters 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 112 of the signal 120, it is no longer necessary to transmit the sensor value 139 regularly or with each transmission of the signal 120 in the modulated primary information of the signal 120 . Rather, with the signal 120 as modulated primary information, it is sufficient to transmit a synchronization sequence / pilot sequence and / or an ID of the data transmitter 130 or else just dummy data.
  • the amount of data transmitted with the signal 120 can be reduced, whereby 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 further reduced.
  • 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 used by the data receiver 110 for calibration or initialization, for example. It is also possible on the part of the data transmitter 130 to completely dispense with the sensor 137 for the environmental parameter and / or to determine the environmental parameter on the part of the data receiver 110 exclusively based on the determined signal parameter 112 of the received signal 120.
  • a data transmitter 130 which has a sensor 137 for a first environmental parameter, also as a sensor for a second environmental parameter use.
  • a sensor 137 for a first environmental parameter 124 e.g. air humidity or pressure
  • Data receiver 110 is designed to determine a second environmental parameter (e.g. temperature) based on the determined signal parameter 112 of signal 120, the first environmental parameter and the second environmental parameter being different.
  • a second environmental parameter e.g. temperature
  • an existing data transmitter 130 as a sensor for an environmental parameter (e.g. as a temperature sensor), although the data transmitter 130 per se is not 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 e.g. as a temperature sensor
  • the data transmitter 130 and the data receiver 110 can optionally be designed to send and 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 over time and / or in frequency from data transmitter 130 to data receiver 110 according to a jump 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 part of the data packet.
  • the data packet can also be channel-coded, so that not all sub-data packets but only some of the sub-data packets are required for error-free decoding of the data packet.
  • the time distribution of the plurality of sub-data packets can take place according to 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.
  • Typical reception parameters that can be estimated are
  • Reception modulation index (with frequency shift keying, e.g. with FSK or GMSK), Doppler frequency (only with vibration / movement),
  • 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 surroundings 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 data receiver 110 (receiver).
  • a temperature of the data transmitter or an ambient temperature (e.g. room temperature) of the surroundings 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 data receiver 110 receiver 110
  • the reception parameters depend on tolerances of the transmission hardware, disturbances which are caused in the channel, and / or tolerances of the reception hardware.
  • At least one of the environmental parameters in the vicinity of the data transmitter 130 can be determined based on a signal parameter of the received signal 120.
  • Embodiments can be used both for wireless transmission (e.g. via a radio channel) and for wired transmissions.
  • the estimation of the reception carrier frequency as a signal parameter and the mapping of the estimated reception carrier frequency to the temperature in the data transmitter 130 (eg transmission accounts) as an environmental parameter are explained by way of example.
  • the estimation is carried out in a base station as data receiver 110.
  • the data transmitter 130 eg endpoint
  • the carrier frequency of the data packet is determined by the HF crystal of the data transmitter 130 (see FIG. 1).
  • the carrier frequency also depends on the aging and on the specimen variance.
  • the specimen variance is a one-time fixed deviation that arises in the production of the quartz and the manufacture of the circuit board.
  • the specimen variance can be adjusted and eliminated during production. Aging is a very slow process in which the frequency changes over years.
  • the age-related deviation of the quartz can be assumed to be 0 ppm after calibration.
  • a mean value over a predetermined period, such as a year can be formed as a reference in order to obtain a reference mean value.
  • a mean value (eg sliding mean value) can then be formed over a further specified period, such as one year, in order to estimate the aging.
  • the difference between the reference mean value and the mean value results in the change due to aging ie the deviation between the initial mean value (reference mean value) and the current mean value can be assumed to be the aging deviation.
  • the current aging by 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 is, for example, 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.
  • the receiver 116 in the base station 110 receives the data packet and estimates the carrier frequency.
  • the estimate is very precise and indicates a deviation of 8.68 kHz. It is assumed here that the base station 110 has very precise clocks.
  • the base station 110 GRS 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 practically does not add any additional errors .
  • TCXO temperature compensated crystal oscillator
  • OCXO oxygen controlled crystal oscillator
  • the frequency estimate gives a value of +5 ppm, for example.
  • a single temperature measurement is not sufficient here.
  • 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 receive carrier frequency is +7 ppm, then the probability is higher that the temperature is + 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 using a mapping function.
  • the temperature can be estimated via a carrier frequency estimate.
  • the measurement can e.g. be calibrated once with the help of a temperature sensor to determine the current temperature point.
  • Calibrating the temperature sensor has another advantage. Different crystals have different temperature curves. For example, the temperature curve can be somewhat steeper or flatter depending on a section of the quartz. 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 that 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 initial 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 in the crystal 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.
  • the temporal deviation not only the current value of the temperature is relevant, but the accumulated temperature change. The time difference thus indicates how much the average temperature has changed 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 crystal.
  • the reception parameters can be (reception) times of the data packets / sub-data packets, a carrier frequency, a symbol clock, a modulation error, a received power, or a received signal-to-noise ratio.
  • at least one quartz curve (for example as in FIG. 1) can be stored in the data receiver 110 (for example base station).
  • the temperature values of a temperature sensor can also be sent in the payload.
  • the carrier frequency of the signal 120 changes as a result of the Doppler shift.
  • the shift in the carrier frequency of the signal 120 depends on the speed at which the data transmitter 130 is moving.
  • the speed of the data transmitter 130 relative to the data receiver 110 e.g. base station
  • the speed of the data transmitter 130 can thus be estimated. If 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.
  • a movement can be recognized 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 (estimation 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, resulting in a rapid change in the estimated Doppler frequency. Vibrates e.g. the transmitter with 100Hz, then 100 times per second an increase and decrease of the Doppler shift in the signal is the result.
  • the vibration of the quartz changes the frequency or reference frequency provided by the quartz (microphony of the quartz).
  • a vibration can also be detected in this way.
  • the difference between a reception parameter (e.g. reception carrier frequency) and the expected reception parameter (e.g. reception carrier frequency) can be used. and a reception parameter (eg reception carrier frequency) estimated at a second point in time (for example during a second transmission of signal 120).
  • a difference in the environmental parameter can be determined, e.g. a temperature increase (e.g. + 3 ° C).
  • a reception parameter can be determined based on the difference between at least two other reception parameters.
  • the reception parameters determined in this way can then be converted into the environmental parameters (environmental 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 estimation of the reception parameter can be based on known symbols used in the transmission, e.g. Pilot symbols.
  • the estimation of the reception parameter can take place based on two groups of symbols of a data packet / partial data packet, the two groups of symbols being spaced 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 estimation of the reception parameter is carried out can be symbols which are immediately adjacent or symbols which are 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 estimation of the reception parameter is made can correspond to a pattern known to the data receiver 110, e.g. a synchronization sequence.
  • the symbols on the basis of which the estimation of the reception parameters takes place, can be distributed over a plurality of partial data packets / data packets.
  • Every 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. It is also possible to determine a distribution. Furthermore, a mean value can be formed in order to calculate out the specimen variance or to determine the mean 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.
  • several temperature values from the sensor can be averaged in order to determine the mean value and / or the spread of the temperature (see FIG. 5).
  • the mean and the spread can be used to get the exact 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
  • the quartz curve can be determined more precisely. For this, several points from the curve, at least two, can be calibrated. For example, the exact frequency deviation (i.e. discrete points on the quartz curve) can be determined for a certain temperature. Then the complete curve can be determined by means of a polynomial approximation that goes through the points (command polyfit in MAT LAB). The polynomials do not exceed certain limits, which are guaranteed by the crystal manufacturer.
  • FIG. 6 shows in a diagram a schematic view of the determination of the quartz curve of the quartz of the data transmitter on the data receiver side, according to an exemplary 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 out from the payload.
  • the temperature was e.g. detected by means of a sensor. This means that the values of the abscissa and ordinate of a point are known.
  • the quartz curve can be described by the function ax A 3 + bx A 2 + cx + d.
  • a polynomial approximation eg the polyfit command 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 on Fig. 6.
  • the offset can e.g. have shifted over time due to aging.
  • the frequency is estimated and the associated temperature is not known. Only the ordinate of each point is known and not the abscissa. If several points on 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 a known frequency) the squeezing / spreading can be calculated out and the quartz curve can be roughly determined.
  • Averaging of the frequency can be used in both ways to determine the point of the quartz curve more precisely / with less noise.
  • 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 in the timer (LF 32 kHz) can be adjusted using the frequency of the carrier frequency generator. This gives a value of X ppm.
  • the carrier frequency generator is mostly 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 corresponding transmission parameters can be generated by at least two different clocks (e.g. crystals), for example the carrier frequency of a first signal (e.g. a first data packet) can be generated by a first crystal and the carrier frequency of a second signal (e.g. a second data packet).
  • the results of the two crystals can then be combined (eg averaged) (on the part of the data receiver).
  • two (for example quartz-stabilized) oscillators can be used on the data transmitter side.
  • the base station can know 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.
  • two temperatures can also be determined on the data receiver side based on the received signals and the two quartz curves, whereby the two temperatures can be combined (e.g. by Averaging) to get 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. Is there e.g. a linear dependence on the temperature for parameter A and a quadratic dependence on the temperature for parameter B can be inferred by comparing the relative deviations on the absolute position on the quartz curve (see 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 for differently influenced parameters.
  • relative deviations are the differences drawn between the observed points, with the axes directly representing the influencing environmental parameters (abscissa) and influenced signal parameters (ordinate).
  • a combination of estimated values from transmitters that can be influenced differently takes place in order to determine absolute values from relative deviations. If there are several transmitters in the same or similar environment (e.g. in the same room) and these transmitters (or their crystals) are influenced differently by temperature changes, a receiver that receives several of these transmitters can conclude absolute values by comparing the determined signal parameters ( analogous to FIG. 7) or generally increase the estimation accuracy.
  • the environmental parameters 124 of the surroundings of the data transmitter 130 can be estimated from signal parameters (e.g. reception parameters) of a signal 120 from a data transmitter 130.
  • data transmitters are arranged (eg built in) in a certain area, possibly with the same environmental conditions. This is for example in WLAN networks with several participants or in the so-called loT (Internet of Things, German: Internet of Things) the case.
  • loT Internet of Things, German: Internet of Things
  • the positions of the data transmitters are typically known or can be determined.
  • Reception modulation index (with frequency shift keying methods such as FSK or GMSK); and or
  • Doppler frequency (only with vibration / movement).
  • the system 100 can have a plurality of data transmitters 130_1-130_n, where n is a natural number greater than or equal to two, 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 110_1 can also be designed to determine (for example, evaluate or estimate) signal parameters (for example signal properties, such as for example carrier frequencies or carrier frequency deviations) of the plurality of received signals.
  • the data receiver 110_1 can determine environmental parameters of the area 150 based on the determined signal parameters and to transmit these to the central server 140 (e.g. head end) of the system 100 for further processing, e.g. for determining an environmental condition (e.g. earthquake, storm, rain, traffic jam) of the area based on the determined environmental parameters or based on a distribution of the determined environmental parameters.
  • an environmental condition e.g. earthquake, storm, rain, traffic jam
  • the system can have a further data receiver 110_2, such as a further base station, wherein the further data receiver 1 10_2 can be designed to receive a plurality of signals from a plurality of data transmitters 130_6, 130_7, which are shown in FIG the area are arranged to receive, wherein the plurality of signals are dependent on clock signals from clock generators of the respective data transmitters.
  • the further data receiver 1 10_2 can receive signals from data transmitters (e.g. data transmitter 130_6 in FIG. 8), which are also received by data receiver 1 10_1, or also signals from data transmitters (e.g. data transmitter 130_8 in FIG. 8) that are not received by the data receiver 110_1 are received.
  • the further data receiver can be designed to determine signal parameters (for example signal properties, such as carrier frequencies or carrier frequency deviations) of the plurality of received signals.
  • the further data receiver 1 10_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 1 10_2 can also be designed to transmit the determined signal parameters to the central server 140 for further processing.
  • the data receiver 1 10_1 (and / or the further data receiver 1 10_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 parameters is determined.
  • At least two groups e.g. real subsets (e.g. disjoint or overlapping subsets)
  • at least two environmental parameter of the Area is determined based on the at least two combined signal parameters.
  • At least two groups of different signal parameters e.g. first group: carrier frequencies (or carrier frequency deviations); second group: signal powers
  • at least two groups of identical signal parameters e.g. 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, humidity) or the same environmental parameters (e.g. temperatures, air pressure, 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 (in each case) be determined 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 1 10_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 region 150.
  • an environmental parameter can be determined for at least a subset of the determined signal parameters (e.g. one environmental parameter per determined signal parameter).
  • the determined signal parameters e.g. 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)
  • more than one environmental parameter e.g. temperature, air pressure, ...) can be determined per signal parameter or per combined signal parameter.
  • the data receiver 1 10 1 (and / or the further data receiver 1 10 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 1 10_1 (and / or the further data receiver 110_2 or the central server 140) can be designed, based on the determined distribution of environmental parameters to determine an environmental condition (for example earthquake, storm, rain, traffic jam) of the area 150.
  • an environmental condition for example earthquake, storm, rain, traffic jam
  • an environmental condition can be determined based on a determined distribution of environmental parameters.
  • an earthquake can be detected and a warning can be output.
  • a storm warning can be issued based on a temperature profile.
  • RSSI Signal power
  • An increased channel attenuation can e.g. indicate rain.
  • An increased noise level (e.g. due to man-made noise) can e.g. indicate a traffic jam.
  • Attenuation of the channel between any points can be determined. This can help to reconstruct the current channel in the whole area and adaptively improve the communication over the whole area.
  • the attenuation of the channel can be determined based on the estimated signal power and the knowledge with how much power the data transmitters (e.g. nodes) transmit and how much gain the antennas have.
  • a Data transmitters e.g. nodes
  • two data receivers e.g. base stations
  • decide e.g. based on the determined channel attenuation
  • the estimated ambient conditions or reception parameters can be combined.
  • the data transmitters 130_1: 130_n use different radio protocols.
  • a first data transmitter can use WLAN and a second data transmitter Bluetooth.
  • a combination of several reception parameters or environmental conditions from different transmitters can be carried out to refine the estimation of the ambient conditions (e.g. according to Section 1).
  • estimated values e.g. of signal parameters and / or environmental parameters
  • own and third-party radio systems or own and third-party nodes can be combined.
  • 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 from relative deviations if they are influenced differently.
  • 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 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 that can be influenced in different ways can be combined to determine absolute values (for example of signal parameters and / or environmental parameters) from relative deviations (for example of signal parameters and / or environmental parameters).
  • estimated values e.g. of signal parameters
  • transmitters that can be influenced in different ways can be combined to determine the proportionate deviations caused by various environmental influences.
  • a sensor In systems for determining sensor data at the sensor node, a sensor is conventionally used for determining the sensor values, which sensor determines this data. This sensor data is thus collected directly at the sensor node.
  • the method shown in Section 1 allows conclusions to be drawn about the environmental conditions at the transmitter with the aid of the signal properties at 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 the backend.
  • the sensor node no longer needs a sensor or it only serves as an additional source of information (e.g. to combine several values).
  • 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.
  • the determination of measured values takes place in the base station or in the head end (not on the data transmitters (e.g. meters)).
  • reception parameters can be combined, e.g. by averaging, weighting, weighting with a factor, filtering, or the like.
  • 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 several quartz curves can be used in order to achieve a more precise estimate of the environmental parameters.
  • estimates e.g. of signal parameters and / or environmental parameters
  • estimates can be combined.
  • 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 and symbol clock can be combined according to their mapping functions in order to improve the estimation of the environmental parameters.
  • a data transmitter e.g. node
  • the data transmitter sends the temperature data recorded by the temperature sensor in the modulated primary information of the signal, or in other words, in the payload of a data packet, whereby the data packet consists of two
  • Base stations 110 _ 1, 1 10_2 is received.
  • the two base stations 1 10_1, 1 10_2 can each estimate the temperature additionally via the received carrier frequency deviation and the expected time interval. This results in three estimated values for the temperature per base station.
  • All estimated values can be sent from each base station 110 1, 110_2 to a head-end server 140.
  • the server 140 has several values at older points in time in the system.
  • the server 140 can use a temperature determination method start by combining the various estimates. These include, for example, in the middle to reduce the influence of the base stations.
  • the quartz temperature curve can be determined more precisely. Crystals from the same manufacturer show similar parameters. Ideally, crystals from the same batch on the production line are used. The mean value of the specimen variance is therefore the same over several nodes from the same quartz manufacturer. Due to 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 external systems.
  • a certain temperature can also be assigned to a location here.
  • a specific environmental parameter can be used in order to improve the accuracy of the determination of another parameter (parameter cross-relationships).
  • a water volume / water flow rate can be measured in a metering system.
  • the temperature of the meter has an influence on the measurement.
  • the even more precise temperature measurement can be used to determine the water volume or the water flow more precisely.
  • the environmental parameters depend on their geographic 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.
  • disasters can be recognized on the basis of geographical 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 to the base station with the best channel properties according to the channel status (dynamic).
  • 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 readout, 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 directivity of the transmitting / receiving antennas.
  • the determined channel state can be used to optimize the antenna main beam directions for the base station locations.
  • Receiver-side determination of a point in time of a sender-side event In section 2, the exact points in time or time differences of the estimated environmental parameters are required. Normally, the data transmitter 130 (eg sensor node) sends a time stamp for each parameter, which indicates the assumed point in time of a measurement (of the environmental parameter). However, if the environmental parameters are estimated indirectly via the signal parameters, as described in Section 1, then this time stamp does not exist.
  • the data transmitter 130 eg sensor node
  • the absolute time determination on the data transmitter 130 is significantly less precise than in comparison to a time determination on the base station or in the head end.
  • the timer on the data transmitter 130 is normally a clock crystal with a frequency of approx. 32768 Hz. The crystal typically has large tolerances in the range of ⁇ 100 ppm. If the clock (of the data transmitter 130) is not synchronized (e.g. by a GPS module or a signal from the base station), the clock (of the data transmitter 130) will run out after one year in the worst case
  • the clock (of the data transmitter 130) is adjusted regularly (typically every few days). In this case, the base station sends the correct time to all participants via the downlink.
  • a data transmitter 130 e.g. node ran 25 seconds too fast at +100 ppm and another 25 seconds too slow at -100 ppm.
  • FIG. 9 shows a schematic block diagram of a system 100 with a data transmitter 130 and a data receiver 110, according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the data transmitter 130 is configured to transmit a signal 120 in response to an event 138.
  • the data receiver 110 (e.g., a receiver 116 of the data receiver 110) is configured to receive the signal 120 of the data transmitter 130.
  • the data receiver 110 (e.g. a device 170 for determining a point in time of the event of the data receiver 110) is designed to determine a point in time of the event 138 based on a time delay between the event 138 and the reception of the signal 120.
  • the accuracy in the determination of the time of the event can be significantly improved since the data receiver 110, e.g. a base station, as a rule, has a much more precise timer (e.g. clock) than the data transmitter 130.
  • the data receiver 110 e.g. a base station, as a rule, has a much more precise timer (e.g. clock) than the data transmitter 130.
  • event 138 may be, for example, a detection of an environmental parameter (e.g. temperature, pressure, humidity, etc.) in an environment of data transmitter 130, e.g. by means of a sensor 137 of the data transmitter 130 (see FIG. 4).
  • the event can also be an external input at the data transmitter, e.g. one push of a button.
  • the event can be a control pulse of a timer of the data transmitter 130, e.g. based on which the signal is sent (e.g. at certain intervals).
  • the environmental parameter can also be determined on the part of the data receiver based on an evaluation of a signal parameter of the signal 120, as was explained in detail in Sections 1 and 2.
  • a plurality of signals 120 can be transmitted over time by the data transmitter 130 in response to a plurality of events 138, for example a first signal in response to a first event (which takes place at a first point in time, for example), a second signal in response to a second event (which takes place, for example, at a second point in time), a third signal in response to a third event (which, for example, takes place at a third point in time), etc.
  • the data receiver 110 configuring is to determine the respective times of the plurality of events based on a time delay between the respective event and the receipt of the respective signal 120.
  • the data transmitter 130 and the data receiver 110 could be used in a metering system in which the data transmitter 130 sends out a signal every few seconds in response to a measurement of an environmental parameter (e.g. water flow) as an event.
  • an environmental parameter e.g. water flow
  • the time tolerance in the worst case is still half the transmission interval, so that the accuracy of the determination of the times of the events can be significantly improved in exemplary embodiments.
  • the data receiver 110 may be configured to determine (e.g., estimate) the time delay between the event 138 and the receipt of the signal 120.
  • the time delay between the event and the receipt of the signal can include a processing time in the data transmitter 130, a transit time of the signal 120 between the data transmitter 130 and the data receiver 110, and a processing time in the data receiver 110.
  • the transit time of signal 120 can e.g. be determined / estimated based on a distance between the data transmitter 130 and the data receiver 110 and / or based on a phase shift of the signal 120.
  • the time delay between the event 138 and the receipt of the signal 120 may include a time difference between the event 138 and the transmission of the signal 120.
  • the signal 120 can comprise information about the time difference between the event 138 and the sending of the signal 120, wherein the data receiver 130 can be configured to calculate the time of the event based on the time difference between the event 138 and the sending of the signal 120 to determine / estimate.
  • the data transmitter 130 can be configured to provide the signal with information about the time difference between the event 138 and the transmission of the signal, e.g. a synchronization sequence transmitted with the signal (e.g. a first bit of a synchronization sequence transmitted with the signal).
  • a synchronization sequence transmitted with the signal e.g. a first bit of a synchronization sequence transmitted with the signal.
  • the data transmitter 130 can be configured to write the time difference or the information about the time difference in useful data to be transmitted with the signal.
  • a data packet can be transmitted with the signal, the data packet having the synchronization sequence and the useful data, as shown in FIG. 10.
  • FIG. 10 shows a schematic view of a system 100 with a data transmitter 130 and a data receiver 110, according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the data transmitter 130 can be configured to transmit a data packet 144 with the signal 120, the data packet 144 having a synchronization sequence 145 and user data 146, wherein the data transmitter can be configured to the time difference delta To write t in the useful data 146 or to append the useful data 146 between the event and the synchronization sequence (for example a first bit of the synchronization sequence).
  • the data receiver 110 can be configured to receive the signal 120 with the data packet 144, wherein the data receiver 110 can be configured to record a time of receipt of the data packet 144 based on a time of receipt of the synchronization sequence (e.g. a first bit of the synchronization sequence). to determine. Furthermore, the data receiver 110 can be configured to extract the time difference delta t between the event and the synchronization sequence from the data packet 144 in order to obtain the time difference.
  • a time of receipt of the data packet 144 e.g. a first bit of the synchronization sequence
  • the data receiver 110 can furthermore be configured to determine the time delay between the event 138 and the receipt of the signal 120 as a function of the time difference delta t, and to determine the time of the event as a function of the previously determined time of reception of the synchronization sequence and the determined time delay 138 to be determined.
  • the data receiver 110 can be configured to generate a time stamp for the event as a function of the determined time of the event 138, and to provide / link the event with the time stamp.
  • a first scenario is the uncoordinated case in which there is no time on the data transmitter 130 (eg node), since the parameters are estimated indirectly. In this case, an additional time stamp can be created. If, for example, according to Section 1, a temperature estimate is carried out using the received carrier frequency, then the carrier frequency is estimated at a specific point in the data packet or sub-data packet. These are normally known synchronization sequences in the telegram, which is transmitted, for example, using a data packet or, in the case of telegram splitting, divided into a number of sub-data packets [7].
  • the transmitted data packet or sub-data packet first passes through certain blocks (eg the transmitter 136) in the data transmitter 130, passes through the radio channel and finally the receiver 116 of the data receiver 110.
  • the transmitter 136 and / or receiver 116 can, for example, have filters that have a group delay. These group delays are generally known and can be deducted in exemplary embodiments.
  • the channel delay can be determined approximately via the distance (between data transmitter 130 and data receiver 110).
  • the channel can be estimated using the phase rotation, which can lead to problems in the case of reflections.
  • the mean temperature can be determined in the period between the two data packets or sub-data packets.
  • the advantage of this methodology is that the time stamp, which is normally generated at the data transmitter 130, no longer has to be transmitted in the telegram, which reduces the transmission duration (of the telegram) and thus also the power consumption.
  • the time stamp for a temporal classification of an event 138 cannot be determined by the data sender, but rather by the data receiver.
  • the time difference to the measurement can be used to calibrate the times more precisely and thus to refine the measurement.
  • More precise time stamp for data sender e.g. sensor node
  • a relative time can be determined in exemplary embodiments, which indicates how large the difference is between the event 138 and the transmission of the data packet or the sub-data packets.
  • the sensor data e.g. 50 ms before the first bit of the data packet was measured.
  • This information is transferred in the telegram data.
  • the data receiver 110 determines the absolute time stamp or the absolute time difference, which specifies when the first bit of the data packet was transmitted.
  • the difference in the 50 ms mentioned in the example between the event 138 and the transmission can be used to infer the absolute time of the event in the data receiver 110.
  • the data receiver usually has a more precise (e.g. very good) clock and can estimate the time of reception with a very high degree of accuracy.
  • the estimation is based on oversampled symbols.
  • the oversampling can be increased even further (e.g. eight-fold oversampling), whereby the temporal accuracy can be further increased.
  • the clock can at most
  • the data transmitter instead of the absolute determination of the time of the event 138 by the data transmitter, only a time difference between the transmission (of the signal 120 or the data packet) and the event 138 determined by the data transmitter 110 and transmitted.
  • the data receiver 1 10 e.g. base station
  • the data receiver 110 e.g. base station
  • the data transmitter 130 e.g. node
  • the data transmitter e.g. base station
  • the data transmitter 130 e.g. node
  • the data transmitter 130 measures the temperature using a temperature sensor. 50 ms after the measurement, the data transmitter 130 sends a data packet with the sensor data.
  • the payload of the data packet contains the relative time difference between the measurement and the transmission (of the data packet).
  • the data receiver 110 receives the data packet and estimates the time of receipt in ps accuracy.
  • the data receiver 1 10 e.g. base station
  • the data receiver 1 10 can be a so-called repeater that does not have an absolutely precise clock.
  • the data receiver 1 10 e.g. base station, repeater
  • the data receiver 1 10 sends the data packet on to another data receiver (e.g. base station).
  • the data receiver e.g. repeater
  • informs the next data receiver that a further delay has been added e.g. 100 ms
  • the data receiver e.g. repeater
  • the data receiver can determine the time between receipt and forwarding of the data packet.
  • the group delay times in the data receiver can also be taken into account.
  • the retransmission / forwarding can also take place via radio, in the case of a repeater.
  • the data receiver 110 eg base station
  • the data receiver 110 can act like a repeater or transport the time stamp over the network.
  • the network protocols may generate timestamps on their own to determine how long the data packet was on the way. This allows the server to determine the time. In this case the server (eg head end server) would determine the time of event 138.
  • Both the reception and the transmission in the data receiver can advantageously be triggered by the same reference frequency or by reference frequencies that are coupled. Since the time between receiving and sending the data packet is very short, only a minimal, negligible additional error would occur if the reference is not the same.
  • the further data receiver (e.g. base station), which has a precise clock (e.g. from GRS), receives the data packet from the data receiver (e.g. repeater) and reads out the information about the time difference fields from the data packet.
  • the sensor data was measured two delays ago. Both delays are added to the currently almost ideal point in time and thus determine the absolute time.
  • the additional delay can alternatively also be added to the original delay in order to save space in the data packet or to add a new field with the total delay.
  • the second variant has the advantage that the data recipient (e.g. base station) knows after a hop that a hop has taken place. This is also relevant for localization in order to be able to calculate out repeater delays individually.
  • the delay times of each hop are transmitted in a multihop system.
  • the sum of the delays can also be transmitted directly.
  • the further link between the repeater and the further data receiver can also be made via another communication connection, e.g. via cellular network. This means that the example also works for systems without an exact clock.
  • the multihop system can be composed of several different systems.
  • a data packet can also be transmitted in a data packet (payload). For example, a first value that was determined 30 ms ago, a second value that was determined 1 s and 30 ms ago, a third value that was determined 4 s and 5 ms, etc. can be transmitted in a data packet.
  • Each data packet can contain, for example, the last 20 values, the next uplink transmission again containing 20 values, which for example has 10 new values and 10 values that have already been sent.
  • the time difference can be included for each measured value in the telegram. If, for example, 20 measured values are transmitted, there can also be 20 time differences in the telegram.
  • the period duration can either be known to the data receiver 110 (e.g. base station) or it can also be transmitted (e.g. in the data packet).
  • all time differences between the respective event and the transmission can be transmitted.
  • the method 200 comprises a step 202 of receiving a signal, the signal being transmitted in response to an event.
  • the method further comprises a step 204 of determining a point in time of the event based on a time delay between the event and the receipt of the signal.
  • aspects that have been described in connection with or as a method step also represent a description of a corresponding block or details or features of a corresponding device.
  • Some or all of the method steps can be carried out 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 apparatus.
  • embodiments of the invention can be implemented in hardware or in software.
  • the implementation can be carried out using a digital storage medium such as a floppy disk, a DVD, a Blu-ray disc, a CD, a ROM, a PROM, an EPROM, an EEPROM or a FLASH memory, a hard disk or other magnetic memory or optical memory, on which electronically readable control signals are stored, which can interact with a programmable computer system or cooperate in such a way that the respective method is performed. Therefore, the digital storage medium can be computer readable.
  • Some exemplary embodiments according to the invention thus include 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.
  • embodiments of the present invention can be implemented as a computer program product with a program code, the program code being effective to carry out 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.
  • Other exemplary embodiments include the computer program for performing one of the methods described herein, the computer program being 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 carrying out one of the methods described here when the computer program runs on a computer.
  • a further 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 performing one of the methods described herein is recorded.
  • the data carrier, the digital storage medium or the computer-readable medium are typically tangible and / or non-perishable or non-transitory.
  • a further exemplary embodiment of the method according to the invention is thus a data stream or a sequence of signals which represents or 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.
  • Another 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 exemplary embodiment comprises a computer on which the computer program for performing one of the methods described herein is installed.
  • Another 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 for example comprise a file server for transmitting the computer program to the recipient.
  • a programmable logic component for example a field-programmable gate array, an FPGA
  • a field-programmable gate array can interact with a microprocessor in order to carry out one of the methods described herein.
  • the methods are performed by any hardware device. This can be universally applicable hardware such as a computer processor (CPU) or hardware specific to the method such as an ASIC.
  • the devices described herein can be implemented, for example, using a hardware device, or using a computer, or using a combination of a hardware device and a computer.
  • the devices described herein, or any components of the devices described herein, can be implemented at least partially in hardware and / or in software (computer program).
  • the methods described herein can be implemented, for example, using a hardware device, or using a computer, or using a combination of a hardware device and a computer.

Abstract

Ausführungsbeispiele schaffen einen Datenempfänger, der konfiguriert ist, um ein Signal eines Datensenders zu empfangen, wobei das Signal von dem Datensender ansprechend auf ein Ereignis ausgesendet wird, wobei der Datenempfänger konfiguriert ist, um einen Zeitpunkt des Ereignisses basierend auf einer Zeitverzögerung zwischen dem Ereignis und dem Empfang des Signals zu ermitteln.

Description

Empfängerseitige Ermittlung eines Zeitpunkts eines senderseitigen Ereignisses
Beschreibung
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf einen Datenempfänger eines Kommunikationssystems, und im speziellen, auf einen Datenempfänger, der einen Zeitpunkt eines datensenderseitigen Ereignisses ermittelt. Manche Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine genaue Messung von Ereignissen (engl events). Manche Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine genaue Bestimmung von Sensorwerten.
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.
Ferner ist die zeitliche Genauigkeit der Bestimmung von Umweltparametern herkömmlicher Sensorknoten sehr ungenau und liegt im Bereich von Sekunden.
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 konfiguriert ist, um ein Signal eines Datensenders zu empfangen, wobei das Signal von dem Datensender ansprechend auf ein Ereignis ausgesendet wird, wobei der Datenempfänger konfiguriert ist, um einen Zeitpunkt des Ereignisses basierend auf einer Zeitverzögerung zwischen dem Ereignis und dem Empfang des Signals zu ermitteln.
Bei Ausführungsbeispielen kann der Datenempfänger konfiguriert sein, um einen Zeitpunkt des Empfangs des Signals basierend auf einem Empfang einer Korrelationssequenz oder Trainingssequenz des Signals zu ermitteln.
Bei Ausführungsbeispielen kann das Signal keine Information über einen Zeitpunkt [z.B. absoluten Zeitpunkt] des Ereignisses aufweisen.
Bei Ausführungsbeispielen kann der Datenempfänger konfiguriert sein, um die Zeitverzögerung zu ermitteln [z.B. zu schätzen].
Bei Ausführungsbeispielen kann die Zeitverzögerung zwischen dem Ereignis und dem Empfang des Signals eine Verarbeitungszeit im Datensender, einer Laufzeit des Signals zwischen dem Datensender und dem Datenempfänger, und eine Verarbeitungszeit im Datenempfänger umfassen.
Bei Ausführungsbeispielen kann der Datenempfänger konfiguriert sein, um die Laufzeit des Signals basierend auf einer Entfernung zwischen dem Datensender und dem Datenempfänger und/oder basierend auf einer Phasendrehung des Signals zu ermitteln [z.B. zu schätzen].
Bei Ausführungsbeispielen kann die Zeitverzögerung zwischen dem Ereignis und dem Empfang des Signals eine Zeitdifferenz zwischen dem Ereignis und dem Senden des Signals umfassen.
Bei Ausführungsbeispielen kann das Signal eine Information über die Zeitdifferenz zwischen dem Ereignis und dem Senden des Signals aufweisen, wobei der Datenempfänger konfiguriert sein kann, um den Zeitpunkt des Ereignisses basierend auf der Zeitdifferenz zwischen dem Ereignis und dem Senden des Signals zu ermitteln [z.B. zu schätzen].
Beispielsweise kann in einer Payload des Signals ein relativer Abstand zu dem Ereignis signalisiert werden. Bei Ausführungsbeispielen kann das Signal über zumindest einen Repeater weitergeleitet werden, wobei die Zeitverzögerung zwischen dem Ereignis und dem Empfang des Signals eine Verarbeitungszeit des zumindest einen Repeaters umfasst. Beispielsweise kann der Repeater ein Funkrepeater sein oder aber auch ein drahtgebundener Repeater, der z.B. über Ethernet, das Signal [z.B. mit den Nutzdaten (engl payload)] weiterleitet.
Bei Ausführungsbeispielen kann das Signal mit einer Information über die Verarbeitungszeit des zumindest einen Repeaters versehen sein, wobei der Datenempfänger konfiguriert ist, um den Zeitpunkt des Ereignisses basierend auf der Verarbeitungszeit des zumindest einen Repeaters zu ermitteln [z.B. zu schätzen].
Beispielsweise kann der zumindest eine Repeater seine Verarbeitungszeit in eine Payload des Signals reinschreiben.
Bei Ausführungsbeispielen kann das Signal über mehrere Repeater weitergeleitet werden, wobei das Signal mit einer Information über die Verarbeitungszeiten der mehreren Repeater versehen ist.
Beispielsweise kann das Signal über eine mehrere Repeater weitergeleitet werden, wobei jeder Repeater zwischen Datensender und Datenempfänger eine Payload des Signals mit seiner Verarbeitungszeit versieht. Bei Ausführungsbeispielen kann der Datenempfänger konfiguriert sein, um in Abhängigkeit von dem ermittelten Zeitpunkt des Ereignisses einen Zeitstempel für das Ereignis zu generieren, und um das Ereignis mit dem Zeitstempel zu versehen [z.B. zu verknüpfen].
Bei Ausführungsbeispielen kann das Ereignis eine Erfassung eines Umweltparameters in einer Umgebung des Datensenders sein.
Bei Ausführungsbeispielen kann das Signal eine Information über den Umweltparameter [z.B. einen Sensorwert, der den Umweltparameter beschreibt] aufweisen. Bei Ausführungsbeispielen kann das Ereignis eine Erfassung einer Mehrzahl von Umweltparametern sein, wobei die Mehrzahl von Umweltparametern zu unterschiedlichen Zeiten erfasst sind, wobei das Signal eine Information über die Mehrzahl von Umweltparametern aufweist, wobei das Signal eine Information über Zeitdifferenzen zwischen der Erfassung der Mehrzahl von Umweltparametern und dem Senden des Signals aufweist, wobei der Datenempfänger konfiguriert ist, um Zeitpunkte der Erfassung der Mehrzahl von Umweltparametern basierend auf der Information über Zeitdifferenzen zwischen der Erfassung der Mehrzahl von Umweltparametern und dem Senden des Signals zu ermitteln.
Bei Ausführungsbeispielen kann das Ereignis eine Erfassung einer Mehrzahl von Umweltparametern sein, wobei die Mehrzahl von Umweltparametern periodisch erfasst sein können, wobei das Signal eine Information über die Mehrzahl von Umweltparametern aufweisen kann, wobei das Signal eine Information über eine Zeitdifferenz zwischen der Erfassung eines [z.B. des letzten] der Mehrzahl von Umweltparametern und dem Senden des Signals aufweist, wobei der Datenempfänger konfiguriert sein kann, um Zeitpunkte der Erfassung der Mehrzahl von Umweltparametern basierend auf der Information über die Zeitdifferenz zwischen der Erfassung eines der Mehrzahl von Umweltparametern und dem Senden des Signals zu ermitteln.
Bei Ausführungsbeispielen kann das Signal eine Information über eine Periodizität der Erfassung der Mehrzahl von Umweltparametern aufweisen, wobei der Datenempfänger konfiguriert sein kann, um Zeitpunkte der Erfassung der Mehrzahl von Umweltparametern basierend auf der Information über die Periodizität der Erfassung der Mehrzahl von Umweltparametern zu ermitteln.
Bei Ausführungsbeispielen kann das Signal oder eine Erzeugung des Signals von einem Taktsignal eines Taktgebers des Datensenders abhängig sein, wobei der Datenempfänger konfiguriert sein kann, um einen Signalparameter des Signals zu ermitteln, und um basierend auf dem Signalparameter einen Umweltparameter zu ermitteln, dem der Taktgeber des Datensenders oder das Signal ausgesetzt 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 konfiguriert ist, um einen analogen Signalparameter des digital modulierten Signals zu ermitteln.
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 sein.
Bei Ausführungsbeispielen kann der Datenempfänger ein Datenempfänger eines drahtlosen Kommunikationssystems sein.
Bei Ausführungsbeispielen kann der Datenempfänger eine Basisstation sein.
Bei Ausführungsbeispielen kann der Datensender ein Sensorknoten sein.
Weitere Ausführungsbeispiele schaffen einen Datensender, wobei der Datensender konfiguriert ist, um ein Signal ansprechend auf ein Ereignis auszusenden, wobei der Datensender konfiguriert ist, um das Signal mit einer Information über eine Zeitdifferenz zwischen dem Ereignis und dem Senden des Signals zu versehen.
Weitere Ausführungsbeispiele schaffen ein System mit einem Datenempfänger gemäß einem der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele und einem Datensender gemäß einem der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele. Weitere Ausführungsbeispiele schaffen ein Verfahren zum Ermitteln eines Zeitpunktes eines Ereignisses. Das Verfahren umfasst einen Schritt des Empfangene eines Signals, wobei das Signal ansprechend auf ein Ereignis ausgesendet wird. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt des Ermittelns eines Zeitpunktes des Ereignisses basierend auf einer Zeitverzögerung zwischen dem Ereignis und dem Empfang des Signals.
Bei Ausführungsbeispielen wird die absolute Zeit [z.B. der absolute Zeitpunkt] des Ereignisses (engl event) nicht übertragen.
Bei Ausführungsbeispielen kann die relative Zeitdifferenz zum Ereignis [z.B. Messung] übertragen werden.
Bei Ausführungsbeispielen können im Repeater zusätzliche Verzögerungen hinzuaddiert werden.
Bei Ausführungsbeispielen kann mehr als ein gemessener Wert übertragen werden, um Redundanz zu erhalten.
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 Ausführungsbeispieien 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 ausgebildet 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 Empfangens 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 T rägerfrequenzabweichungen) 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 T rägerfrequenzabweichungen] 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 schematisches Blockschaltbild eines Systems mit einem Datenempfänger und einem Datensender, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 10 eine schematische Ansicht eines Systems mit einem Datenempfänger und einem Datensender, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 1 1 ein Flussdiagramm eines Verfahrens 200 zum Ermitteln eines Zeitpunktes eines
Ereignisses, 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 Übertragungssignaien 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 Frequenztoieranz 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
Symbol rate
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 1 10, 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 1 10 und einem Datensender 130, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Datenempfänger 1 10 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 1 10 ist ferner ausgebildet, um einen Signalparameter 112 (z.B. eine Signaleigenschaft, wie z.B. eine T rägerfrequenz oder T rägerfrequenzabweichung) des Signals 120 zu ermitteln (z.B. auszuwerten), und um basierend auf dem Signalparameter 112 einen Umweltparameter 114 (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 1 12, den der Datenempfänger 110 auswerten kann, um auf den Umweltparameter 114 zu schließen.
Wie in Fig. 4 beispielhaft gezeigt ist, kann der Datenempfänger 1-10 einen Empfänger 116 aufweisen, der ausgebildet ist, um das empfangenen Signal 120 zu demodulieren, um die in dem Signal 120 enthaltene Primärinformation 118 zu erhalten. Ferner kann der Datenempfänger 1 10 (z.B. der Empfänger 116 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 110 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 112 auf den Umweltparameter 1 14 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 110 kann dabei ausgebildet sein, um einen analogen Signalparameter 1 12 (z.B. eine analoge Signaleigenschaft, wie z.B. eine Trägerfrequenz) des digital modulierten Signals 120 zu ermitteln, und basierend auf dem analogen Signalparameter 112 den Umweltparameter 1 14 zu ermitteln. Der analoge Signalparameter 112 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 112 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 112 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 1 10 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 1 10 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 110 ausgebildet ist, um basierend auf dem ermittelten Signalparameter 112 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 110 können optional ausgebildet sein, um Daten 120 unter Verwendung des T elegram-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 Empfanqsparameter und Abbildung auf Umweltparameter
.( femperatur)
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 110 (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 Referenzmitteiwert 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 110 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 110 sehr genaue Taktgeber besitzt. Beispielsweise kann die Basisstation 110 GRS 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 T emperatur 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 T emperatursensors in den Nutzdaten (engl payload) mitgesendet werden.
1.2. Bestimmung der Empfangsparameter 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 1 10 (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 Empfangsparameter 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 Empfanqsparametern
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/T eildatenpakets 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/T eildatenpakets) 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 T eildatenpakete/Datenpakete verteilt sein.
1.5. Verbesserung der Schätzqenauiqkeit durch mehr Daten (Kalibrierung der
Abbildungskurve)
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 T emperatursensor 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 MAT LAB). 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 T rägerfrequenzgebers abgeglichen werden. Daraus ergibt sich ein Wert von X ppm. Hierbei ist der T rägerfrequenzgeber 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.
2. _ Bestimmung von Umweltparametern eines Bereichs durch Kombination von
Empfangsparametern
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 > 2.
Der Datenempfänger 1 10_1 , der beispielsweise eine Basisstation sein kann, kann innerhalb oder außerhalb des Bereichs angeordnet sein. Der Datenempfänger 1 10_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 110_1 kann ferner ausgebildet sein, um Signalparameter (z.B. Signaleigenschaften, wie z.B. Trägerfrequenzen oder T rägerfrequenzabweichungen) der Mehrzahl von empfangenen Signalen zu ermitteln (z.B. auszuwerten oder zu schätzen).
Bei Ausführungsbeispielen kann der Datenempfänger 1 10_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 1 10_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 110_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 1 10_2 kann dabei Signale von Datensendern (z.B. Datensender 130_6 in Fig. 8) empfangen, die ebenfalls vom Datenempfänger 1 10_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 1 10_2 ausgebildet sein, um zumindest einen Umweltparameter des Bereichs 150 basierend auf den ermittelten Signalparametern zu ermitteln. Natürlich kann der weiteren Datenempfänger 1 10_2 auch ausgebildet sein, um die ermittelten Signalparameter an den zentralen Server 140 zur weiteren Verarbeitung zu übermitteln.
Bei Ausführungsbeispielen kann der Datenempfänger 1 10_1 (und/oder der weitere Datenempfänger 1 10_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 T rägerfrequenzabweichungen)) 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 1 10_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 1 10 1 (und/oder der weitere Datenempfänger 1 10 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 1 10_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 Empfangsieistung 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 Signaileistungen 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_ : 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 110 _ 1 , 1 10_2 empfangen wird. Die beiden Basisstationen 1 10_1 , 1 10_2 können jeweils die Temperatur zusätzlich über die Empfangsträgerfrequenzabweichung und den erwarteten Zeitabstand schätzen. Pro Basisstation entstehen somit drei Schätzwerte für die Temperatur. Alle Schätzwerte können von jeder Basisstation 110 1 , 110_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 T emperatur 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 Temperaturmessunq 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 Sturm risiken 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. Empfänqerseifiqe Ermittlung eines Zeitpunkts eines senderseitigen Ereignisses In Abschnitt 2 werden die genauen Zeitpunkte oder Zeitdifferenzen der geschätzten Umweltparameter benötigt. Normalerweise sendet der Datensender 130 (z.B. Sensorknoten) zu jedem Parameter einen Zeitstempel, welcher den angenommenen Zeitpunkt einer Messung (des Umweltparameters) angibt. Wenn allerdings die Umweltparameter indirekt über die Signalparameter geschätzt werden, wie dies in Abschnitt 1 beschrieben wird, dann gibt es diesen Zeitstempel nicht.
Die absolute Zeitbestimmung auf dem Datensender 130 (z.B. Sensorknoten) ist deutlich ungenauer als im Vergleich zu einer Zeitbestimmung auf der Basisstation oder im Head End. Der Zeitgeber am Datensender 130 (z.B. Sensorknoten) ist normalerweise ein Uhrenquarz mit der Frequenz von ca. 32768 Hz. Der Quarz hat typischerweise große Toleranzen im Bereich von ±100 ppm. Wenn die Uhr (des Datensenders 130) nicht synchronisiert wird (z.B. durch ein GPS-Modul oder ein Signal von der Basisstation), dann läuft die Uhr (des Datensenders 130) nach einem Jahr im schlimmsten Fall um
365 Tage * 24 h * lOOppm =0,876 Stunden = 52 Minuten falsch. In einem synchronisierten System wird die Uhr (des Datensenders 130) regelmäßig (typischerweise alle paar Tage) justiert. In diesem Fall sendet die Basisstation über den Downlink die richtige Uhrzeit an alle Teilnehmer.
Unter der Annahme, dass alle 3 Tage eine neue Uhrzeit geschickt wird, ergibt sich ein maximaler Fehler von
3 Tage * 24 h * 3600s * lOOppm =25 Sekunden
Dies ist für ein genaue Verfolgung von Ereignissen (engl event tracking), wie zum Beispiel bei der Bestimmung des Zeitpunkts eines Ausfalls einer Maschine in einer Produktion, immer noch zu hoch. Es kann sein, dass beispielsweise einen Datensender 130 (z.B. Knoten) mit +100 ppm um 25 Sekunden zu schnell gelaufen ist und einen anderer mit -100 ppm um 25 Sekunden zu langsam gelaufen ist.
Die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele schaffen eine noch genauere Zeitschätzung, ohne häufigere Updateraten bei der Übertragung von Uhrzeitnachrichten verwenden zu müssen. Fig. 9 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Systems 100 mit einem Datensender 130 und einem Datenempfänger 110, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Der Datensender 130 ist konfiguriert, um ein Signal 120 ansprechend auf ein Ereignis 138 auszusenden.
Der Datenempfänger 110 (z.B. ein Empfänger 1 16 des Datenempfängers 110) ist konfiguriert, um das Signal 120 des Datensenders 130 zu empfangen.
Der Datenempfänger 1 10 (z.B. eine Einrichtung 170 zum Ermitteln eines Zeitpunkts des Ereignisses des Datenempfängers 1 10) ist ausgebildet, um einen Zeitpunkt des Ereignisses 138 basierend auf einer Zeitverzögerung zwischen dem Ereignis 138 und dem Empfang des Signals 120 zu ermitteln.
Bei Ausführungsbeispielen kann durch die Verlagerung der Bestimmung des Zeitpunkts von dem Datensender 130 in den Datenempfänger 110 die Genauigkeit in der Bestimmung des Zeitpunkts des Ereignisses wesentlich verbessert werden, da der Datenempfänger 110, z.B. eine Basisstation, in der Regel einen wesentlich genaueren Zeitgeber (z.B. Uhr) aufweist als der Datensender 130.
Bei Ausführungsbeispielen kann das Ereignis 138 beispielsweise eine Erfassung eines Umweltparameters (z.B. Temperatur, Druck, Feuchtigkeit, etc.) in einer Umgebung des Datensenders 130 sein, z.B. mittels eines Sensors 137 des Datensenders 130 (siehe Fig. 4). Das Ereignis kann alternativ auch eine externe Eingabe am Datensender sein, wie z.B. ein Tastendruck. Ferner kann das Ereignis ein Steuerimpuls eines Zeitgebers des Datensenders 130 sein, z.B. basierend auf dem das Signal (z.B. in gewissen Abständen) ausgesendet wird. In den beiden zuletzt genannten Fällen kann eine Bestimmung des Umweltparameters auch auf Seiten des Datenempfängers basierend auf einer Auswertung eines Signalparameters des Signals 120 erfolgen, wie dies in den Abschnitten 1 und 2 ausführlich erläutert wurde.
Bei Ausführungsbeispielen können von dem Datensender 130 über die Zeit eine Mehrzahl von Signalen 120 ansprechend auf eine Mehrzahl von Ereignissen 138 ausgesendet werden, z.B. ein erstes Signal ansprechend auf ein erstes Ereignis (welches z.B. zu einem ersten Zeitpunkt stattfindet), ein zweites Signal ansprechend auf ein zweites Ereignis (welches z.B. zu einem zweiten Zeitpunkt stattfindet), ein drittes Signal ansprechend auf ein drittes Ereignis (welches z.B. zu einem dritten Zeitpunkt stattfindet), usw., wobei der Datenempfänger 110 konfiguriert ist, um die jeweiligen Zeitpunkte der Mehrzahl von Ereignissen basierend auf einer Zeitverzögerung zwischen dem jeweiligen Ereignis und dem Empfang des jeweiligen Signals 120 zu ermitteln.
Beispielsweise könnten der Datensender 130 und der Datenempfänger 1 10 in einem Metering- System zum Einsatz kommen, bei dem der Datensender 130 alle paar Sekunden ein Signal ansprechend auf eine Messung eines Umweltparameters (z.B. Wasserdurchfluss) als Ereignis aussendet. In diesem Fall beträgt die Zeittolleranz im ungünstigsten Fall (engl worst case) trotzdem noch die Hälfte des Sendeintervalls, so dass die Genauigkeit der Bestimmung der Zeitpunkte der Ereignisse bei Ausführungsbeispielen wesentlich verbessert werden kann.
Bei Ausführungsbeispielen kann der Datenempfänger 1 10 konfiguriert sein, um die Zeitverzögerung zwischen dem Ereignis 138 und dem Empfang des Signals 120 zu ermitteln (z.B. zu schätzen).
Die Zeitverzögerung zwischen dem Ereignis und dem Empfang des Signals kann eine Verarbeitungszeit im Datensender 130, einer Laufzeit des Signals 120 zwischen dem Datensender 130 und dem Datenempfänger 1 10, und eine Verarbeitungszeit im Datenempfänger 1 10 umfassen. Die Laufzeit des Signals 120 kann z.B. basierend auf einer Entfernung zwischen dem Datensender 130 und dem Datenempfänger 1 10 und/oder basierend auf einer Phasendrehung des Signals 120 ermittelt/geschätzt werden.
Ferner kann die Zeitverzögerung zwischen dem Ereignis 138 und dem Empfang des Signals 120 eine Zeitdifferenz zwischen dem Ereignis 138 und dem Senden des Signals 120 umfassen. In diesem Fall kann das Signal 120 eine Information über die Zeitdifferenz zwischen dem Ereignis 138 und dem Senden des Signals 120 aufweisen, wobei der Datenempfänger 130 konfiguriert sein kann, um den Zeitpunkt des Ereignisses basierend auf der Zeitdifferenz zwischen dem Ereignis 138 und dem Senden des Signals 120 zu ermitteln/schätzen.
Beispielsweise kann der Datensender 130 konfiguriert sein, um das Signal mit einer Information über die Zeitdifferenz zwischen dem Ereignis 138 und dem Senden des Signals, wie z.B. einer mit dem Signal übertragenen Synchronisationssequenz (z.B. einem ersten Bit einer mit dem Signal übertragenen Synchronisationssequenz), zu versehen.
Beispielsweise kann der Datensender 130 konfiguriert sein, um die Zeitdifferenz bzw. die Information über die Zeitdifferenz in mit dem Signal zu Übertragenen Nutzdaten zu schreiben. Beispielsweise kann mit dem Signal ein Datenpaket übertragen werden, wobei das Datenpaket die Synchronisationssequenz und die Nutzdaten aufweist, wie dies in Fig. 10 gezeigt ist.
Im Detail zeigt Fig. 10 eine schematische Ansicht eines Systems 100 mit einem Datensender 130 und einem Datenempfänger 110, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Wie in Fig. 10 zu erkennen ist, kann der Datensender 130 konfiguriert sein, um mit dem Signal 120 ein Datenpaket 144 zu übertragen, wobei das Datenpaket 144 eine Synchronisationssequenz 145 und Nutzdaten 146 aufweist, wobei der Datensender konfiguriert sein kann, um die Zeitdifferenz delta t zwischen dem Ereignis und der Synchronisationssequenz (z.B. einem ersten Bit der Synchronisationssequenz) in die Nutzdaten 146 zu schreiben bzw. den Nutzdaten 146 anzuhängen.
Der Datenempfänger 110 kann konfiguriert sein, um das Signal 120 mit dem Datenpaket 144 zu empfangen, wobei der Datenempfänger 110 konfiguriert sein kann, um einen Zeitpunkt des Empfangs des Datenpakets 144 basierend auf einem Zeitpunkt des Empfangs der Synchronisationssequenz (z.B. eines ersten Bits der Synchronisationssequenz) zu ermitteln. Ferner kann der Datenempfänger 110 konfiguriert sein, um die Zeitdifferenz delta t zwischen dem Ereignis und der Synchronisationssequenz aus dem Datenpaket 144 zu extrahieren, um die Zeitdifferenz zu erhalten.
Der Datenempfänger 110 kann ferner konfiguriert sein, um in Abhängigkeit von der Zeitdifferenz delta t die Zeitverzögerung zwischen dem Ereignis 138 und dem Empfang des Signals 120 ermitteln, und um in Abhängigkeit des zuvor ermittelten Zeitpunkts des Empfangs der Synchronisationssequenz und der ermittelten Zeitverzögerung den Zeitpunkt des Ereignisses 138 zu ermitteln.
Bei Ausführungsbeispielen kann der Datenempfänger 110 konfiguriert sein, um in Abhängigkeit von dem ermittelten Zeitpunkt des Ereignisses 138 einen Zeitstempel für das Ereignis zu generieren, und um das Ereignis mit dem Zeitstempel zu versehen/verknüpfen.
Im Folgenden werden detaillierte Ausführungsbeispiele des Datenempfängers 110 näher beschrieben.
3.1 Zeitstempel für Signatparameter (Rx Parameter) Ein erstes Szenario ist der unkoordinierte Fall, bei dem keine Uhrzeit auf dem Datensender 130 (z.B. Knoten) vorhanden ist, da die Parameter indirekt geschätzt werden. In diesem Fall kann ein zusätzlicher Zeitstempel gebildet werden. Wenn beispielsweise nach Abschnitt 1 eine Temperaturschätzung über die empfangene Trägerfrequenz durchgeführt wird, dann wird die Trägerfrequenz an einer bestimmten Stelle im Datenpaket oder Sub-Datenpaket geschätzt. Das sind normalerweise bekannte Synchronisationssequenzen in dem Telegram, welches z.B. unter Verwendung eines Datenpakets oder im Falle von Telegram-Splitting aufgeteilt auf eine Mehrzahl von Sub-Datenpaketen [7] übertragen wird.
Das gesendete Datenpaket oder Sub-Datenpaket durchläuft zunächst gewisse Blöcke (z.B. den Sender 136) in dem Datensender 130, durchläuft den Funkkanal und schlussendlich den Empfänger 116 des Datenempfängers 110. Der Sender 136 und/oder Empfänger 1 16 können zum Beispiel Filter aufweisen, die eine Gruppelaufzeitverzögerung aufweisen. Diese Gruppenlaufzeiten sind in der Regel bekannt und können bei Ausführungsbeispielen abgezogen werden.
Die Kanalverzögerung kann für stationäre Installationen annähernd über den Abstand (zwischen Datensender 130 und Datenempfänger 110) bestimmt werden. Alternativ kann eine Kanalschätzung über die Phasendrehung erfolgen, wobei dies bei Reflexionen zu Problemen führen kann.
Durch die Bestimmung der Zeitfehler zwischen zwei Datenpaketen oder Sub-Datenpaketen kann die mittlere Temperatur in dem Zeitraum zwischen den zwei Datenpaketen oder Sub- Datenpaketen bestimmt werden.
Vorteil dieser Methodik ist, dass der Zeitstempel, welcher normalerweise am Datensender 130 generiert wird, nicht mehr im Telegramm übertragen werden muss, was die Aussendedauer (des Telegramms) reduziert und somit auch den Stromverbrauch.
Bei Ausführungsbeispielen kann der Zeitstempel für eine zeitliche Einordnung eines Ereignisses 138 nicht durch den Datensender, sondern durch den Datenempfänger bestimmt werden.
Bei Ausführungsbeispielen kann, wenn eine Zeit in den Telegrammdaten übertragen wird, die Zeitdifferenz zu der Messung verwendet werden, um die Zeitpunkte genauer zu kalibrieren und somit die Messung zu verfeinern. 3.2 Genauerer Zeitstempel für Datensender (z.B. Sensorknoten)
Anstelle der wie in aktuellen Systeme eingesetzten absoluten Zeitbestimmung auf dem Datensender (z.B. Knoten) kann bei Ausführungsbeispielen eine relative Zeit bestimmt werden, welche angibt, wie groß die Differenz zwischen dem Ereignis 138 und der Aussendung des Datenpakets oder der Sub-Datenpakete ist.
Im Folgenden wird beispielhaft davon ausgegangen, dass die Sensordaten z.B. 50 ms vor dem ersten Bit des Datenpakets gemessen wurden. Diese Information wird in den Telegrammdaten übertragen. Der Datenempfänger 110 bestimmt den absoluten Zeitstempel bzw. die absolute Zeitdifferenz, die angibt, wann die Aussendung des ersten Bits des Datenpakets erfolgt ist. Durch die Differenz von den im Beispiel genannten 50 ms zwischen dem Ereignis 138 und der Aussendung kann im Datenempfänger 110 auf den absoluten Ereigniszeitpunkt geschlossen werden.
Der Datenempfänger hat in der Regel eine genauere (z.B. sehr gute) Uhr und kann den Empfangszeitpunkt mit sehr hoher Genauigkeit schätzen. In der Regel erfolgt die Schätzung basierend auf überabgetasteten Symbolen. Für Funksysteme mit einer Rate von 50 kbaud und einer zweifachen Überabtastung wäre die Zeitgenauigkeit bereits bei ±5 ps. Typischerweise kann die Überabtastung noch weiter erhöht werden (z.B. achtfache Überabtastung), wodurch die zeitliche Genauigkeit weiter erhöht werden kann.
Innerhalb der datensenderseitigen Differenz von 50 ms zwischen dem Ereignis 138 und Aussendung kann die Uhr höchstens
50 * 10 3s * 100 ppm = 5 * 10 6s gelaufen sein.
Das ergibt eine zusätzliche Abweichung von 5 ps anstatt der herkömmlichen Abweichung von maximal 25 Sekunden. Damit kann der gemessene Zeitpunkt datenempfängerseitig mit einer Genauigkeit in der Größenordnung von ps bestimmt werden. Das oben beschriebenen Konzept funktioniert auch für unidirektionale Systeme oder bidirektionale Systeme ohne Zeitsynchronisation.
Bei Ausführungsbeispielen wird anstelle der datensenderseitigen absoluten Bestimmung des Zeitpunkts des Ereignisses 138 nur eine Zeitdifferenz zwischen der Aussendung (des Signals 120 bzw. des Datenpakets) und dem Ereignis 138 durch den Datensender 1 10 ermittelt und übertragen. Der Datenempfänger 1 10 (z.B. Basisstation) kann den absoluten Zeitpunkt der Aussendung bestimmen und mit dem Parameter im Telegramm damit auch den absoluten Zeitpunkt des Ereignisses 138.
3.3 Repeater
Bei Ausführungsbeispielen besteht auch die Möglichkeit, dass der Datenempfänger 1 10 (z.B. Basisstation), der die relative Zeit zu dem Ereignis von dem Datensender 130 (z.B. Knoten) nach Abschnitt 3.2 empfängt, keine genaue Uhr aufweist. In diesem Fall kann von dem Datensender (z.B. Basisstation) nicht die absolute Zeit des Ereignisses bzw. der Messung bestimmt werden.
Es wird im Folgenden beispielhaft davon ausgegangen, dass der Datensender 130 (z.B. Knoten) z.B. die Temperatur mittels eines Temperatursensors misst. 50 ms nach der Messung sendet der Datensender 130 ein Datenpaket mit den Sensordaten aus. In den Nutzdaten (engl payload) des Datenpakets ist die relative Zeitdifferenz zwischen der Messung und der Aussendung (des Datenpakets) eingebracht.
Der Datenempfänger 1 10 (z.B. Basisstation) empfängt das Datenpaket und schätzt den Empfangszeitpunkt in ps Genauigkeit. Bei dem Datenempfänger 1 10 (z.B. Basisstation) kann es sich um einen sog. Repeater handeln, der keine absolut genaue Uhr aufweist. Durch die Repeaterfunktion sendet der Datenempfänger 1 10 (z.B. Basisstation, Repeater) das Datenpaket weiter an einen anderen Datenempfänger (z.B. Basisstation). Hierfür teilt der Datenempfänger (z.B. Repeater) dem nächsten Datenempfänger mit, dass noch eine weitere Verzögerung hinzugefügt wurde (z.B. 100 ms) und versieht das Datenpaket mit einer
Information über die weitere Verzögerung. Hierfür kann der Datenempfänger (z.B. Repeater) die Zeit zwischen dem Empfang und dem Weitersenden des Datenpakets bestimmen. Dabei können auch die Gruppenlaufzeiten in dem Datenempfänger (z.B. Repeater) berücksichtigt werden.
Beispielsweise kann die Weitersendung/Weiterleitung (des Signals 120) ebenfalls per Funk erfolgen, im Falle eines Repeaters. Es ist jedoch auch möglich, dass der Datenempfänger 1 10 (z.B. Basisstation) einen sehr günstigen Zeitgeber aufweist und dementsprechend über keine genaue Zeit verfügt. In diesem Fall kann der Datenempfänger 1 10 (z.B. Basisstation) wie ein Repeater fungieren oder den Zeitstempel über das Netzwerk transportieren. Es kann sein, dass die Netzwerkprotokolle von sich aus Zeitstempel generieren, um festzustellen, wie lange das Datenpaket unterwegs war. Dadurch kann der Server die Zeit bestimmen. In dem Fall würde also der Server (z.B. Head End Server) den Zeitpunkt des Ereignisses 138 ermitteln.
Sowohl das Empfangen als auch das Aussenden in dem Datenempfänger (z.B. Repeater- Basisstation) kann vorteilhaft von derselben Referenzfrequenz getriggert werden oder durch Referenzenfrequenzen, die gekoppelt sind. Da die Zeit zwischen dem Empfangen und Aussenden des Datenpakets sehr klein ist würde nur ein minimale vernachlässigbarer Zusatz Fehler dazukommen, wenn die Referenz nicht die gleiche ist.
Der weitere Datenempfänger (z.B. Basisstation), der eine genaue Uhr (zum Beispiel durch GRS) aufweist, empfängt das Datenpaket von dem Datenempfänger (z.B. Repeater) und liest die Information über die Zeitdifferenz-Felder aus dem Datenpaket aus. Die Sensordaten wurden vor zwei Verzögerungen gemessen. Es werden beide Verzögerungen addiert zu dem aktuell fast ideal bestimmten Zeitpunkt und bestimmt damit die absolute Zeit.
Dieses Konzept funktioniert auch bei sog. Mesh-Netzwerken mit vielen Hops (dt. Sprüngen). Hierfür können beliebig viele Verzögerungen eingefügt werden.
Die zusätzliche Verzögerung kann alternativ auch auf die ursprüngliche Verzögerung addiert werden, um Platz in dem Datenpaket zu sparen oder ein neues Feld mit der gesamten Verzögerung hinzufügen. Die zweite Variante hat den Vorteil, dass dem Datenempfänger (z.B. Basisstation) nach einem Hop bekannt ist, dass ein Hop stattgefunden hat. Dies ist auch für eine Ortung relevant, um Repeater-Verzögerungen einzeln rausrechnen zu können.
Bei Ausführungsbeispielen werden bei einem Multihop-System die Verzögerungszeiten von jedem Hop übertragen. Alternativ kann auch direkt die Summe der Verzögerungen übertragen werden.
Der weitere Link zwischen dem Repeater und dem weiteren Datenempfänger (z.B. Basisstation) kann auch über eine andere Kommunikationsverbindung, wie z.B. über Mobilfunk, erfolgen. Damit funktioniert das Beispiel auch für Systeme ohne genaue Uhr.
Bei Ausführungsbeispielen kann das Multihop-System aus mehreren verschiedenen Systemen zusammengesetzt werden.
3.4 In einem Datenpaket mehrere Werte übertragen Bei Ausführungsbeispielen können in einem Datenpaket (Payload), anstelle nur eines Messwerts, auch mehrere Messwerte (z.B. Historie) übertragen werden. Beispielsweise kann in einem Datenpaket ein erster Wert, der vor 30 ms ermittelt wurde, ein zweiter Wert, der vor 1 s und 30 ms ermittelt wurde, ein dritter Wert, der 4 s und 5 ms ermittelt wurde, usw., übertragen werden. Jedes Datenpaket kann zum Beispiel die letzten 20 Werte enthalten, wobei die nächste Uplink-Aussendung wieder 20 Werte enthält, welche beispielsweise 10 neue Werte und 10 bereits gesendete Werte aufweist.
Somit ist etwas Redundanz vorhanden. Durch Kollisionen wird jedoch ein oder mehrere Datenpakete im Kanal (z.B. durch Störungen oder Fading) verloren gehen.
Wird wie nach Abschnitt 3.3 weiterhin die Differenz zwischen dem Ereignis 138 und der Aussendung des Signals/Datenpakets übertragen, kann für jeden Messwert im Telegramm die Zeitdifferenz eingebracht werden. Werden beispielsweise 20 Messwerte übertragen, können auch 20 Zeitdifferenzen im Telegramm vorhanden sein.
Wird eine periodische Messung durchgeführt reicht es jedoch aus, die Differenz zur letzten Messung zu übertragen. Die anderen Zeitpunkte sind in diesem Fall implizit bekannt. Die Periodendauer kann entweder dem Datenempfänger 1 10 (z.B. Basisstation) bekannt sein oder ebenfalls übertragen werden (z.B. in dem Datenpaket).
Bei Ausführungsbeispielen können, sofern in einer Aussendung mehrere Ereignisse (z.B. Messwerte) in einem Telegramm übertragen werden, alle Zeitdifferenzen zwischen dem jeweiligen Ereignis und der Aussendung übertragen werden.
Bei Ausführungsbeispielen reicht es bei periodischen Ereignissen aus, die Differenz zum letzten Ereignis und ggf. die Periodendauer zu übertragen.
4. Weitere Ausführunqsbeispiele
Fig. 11 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 200 zum Ermitteln eines Zeitpunktes eines Ereignisses, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 200 umfasst einen Schritt 202 des Empfangens eines Signals, wobei das Signal ansprechend auf ein Ereignis ausgesendet wird. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt 204 des Ermittelns eines Zeitpunktes des Ereignisses basierend auf einer Zeitverzögerung zwischen dem Ereignis und dem Empfang des Signals. 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
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[5] https://www.sii.co.jp/en/quartz/circuit-design/
[6] https://de.wikipedia.org/wiki/Normalverteilung
[7] ETSI TS 103 357 Specification

Claims

Patentansprüche
1. Datenempfänger (110), wobei der Datenempfänger (110) konfiguriert ist, um ein Signal (120) eines Datensenders zu empfangen, wobei das Signal (120) von dem Datensender (130) ansprechend auf ein Ereignis ausgesendet wird, wobei der Datenempfänger (1 10) konfiguriert ist, um einen Zeitpunkt des Ereignisses basierend auf einer Zeitverzögerung zwischen dem Ereignis und dem Empfang des Signals (120) zu ermitteln.
2. Datenempfänger (110) nach dem vorangehenden Anspruch, wobei der Datenempfänger (110) konfiguriert ist, um einen Zeitpunkt des Empfangs des Signals (120) basierend auf einem Empfang einer Korrelationssequenz, Synchronisationssequenz oder Trainingssequenz des Signals (120) zu ermitteln.
3. Datenempfänger (110) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Signal (120) keine Information über einen Zeitpunkt des Ereignisses aufweist.
4. Datenempfänger (110) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Datenempfänger (1 10) konfiguriert ist, um die Zeitverzögerung zu ermitteln.
5. Datenempfänger (1 10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Zeitverzögerung zwischen dem Ereignis und dem Empfang des Signals (120) eine Verarbeitungszeit im Datensender (130), einer Laufzeit des Signals (120) zwischen dem Datensender (130) und dem Datenempfänger (1 10), und eine Verarbeitungszeit im Datenempfänger (110) umfasst.
6. Datenempfänger (110) nach dem vorangehenden Anspruch, wobei der Datenempfänger (1 10) konfiguriert ist, um die Laufzeit des Signals (120) basierend auf einer Entfernung zwischen dem Datensender (130) und dem Datenempfänger (1 10) und/oder basierend auf einer Phasendrehung des Signals (120) zu ermitteln.
7. Datenempfänger (1 10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Zeitverzögerung zwischen dem Ereignis und dem Empfang des Signals (120) eine Zeitdifferenz zwischen dem Ereignis und dem Senden des Signals (120) umfasst.
8. Datenempfänger (110) nach dem vorangehenden Anspruch, wobei das Signal (120) eine Information über die Zeitdifferenz zwischen dem Ereignis und dem Senden des Signals (120) aufweist, wobei der Datenempfänger (110) konfiguriert ist, um den Zeitpunkt des Ereignisses basierend auf der Zeitdifferenz zwischen dem Ereignis und dem Senden des Signals (120) zu ermitteln.
9. Datenempfänger (110) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Signal (120) über zumindest einen Repeater weitergeleitet ist, wobei die Zeitverzögerung zwischen dem Ereignis und dem Empfang des Signals (120) eine Verarbeitungszeit des zumindest einen Repeaters umfasst.
10. Datenempfänger (1 10) nach dem vorangehenden Anspruch, wobei das Signal (120) mit einer Information über die Verarbeitungszeit des zumindest einen Repeaters versehen ist, wobei der Datenempfänger (1 10) konfiguriert ist, um den Zeitpunkt des Ereignisses basierend auf der Verarbeitungszeit des zumindest einen Repeaters zu ermitteln.
1 1. Datenempfänger (110) nach dem vorangehenden Anspruch, wobei das Signal (120) über mehrere Repeater weitergeleitet wird wobei das Signal (120) mit einer Information über die Verarbeitungszeiten der mehreren Repeater versehen ist.
12. Datenempfänger (110) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Datenempfänger (110) konfiguriert ist, um in Abhängigkeit von dem ermittelten Zeitpunkt des Ereignisses einen Zeitstempel für das Ereignis zu generieren, und um das Ereignis mit dem Zeitstempel zu versehen.
13. Datenempfänger (110) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Ereignis eine Erfassung eines Umweltparameters in einer Umgebung des Datensenders (130) ist.
14. Datenempfänger (110) nach dem vorangehenden Anspruch, wobei das Signal (120) eine Information über den Umweltparameter aufweist.
15. Datenempfänger (110) nach einem der Ansprüche 13 bis 14, wobei das Ereignis eine Erfassung einer Mehrzahl von Umweltparametern ist, wobei die Mehrzahl von Umweltparametern zu unterschiedlichen Zeiten erfasst sind, wobei das Signal (120) eine Information über die Mehrzahl von Umweltparametern aufweist, wobei das Signal (120) eine Information über Zeitdifferenzen zwischen der Erfassung der Mehrzahl von Umweltparametern und dem Senden des Signals (120) aufweist, wobei der Datenempfänger (1 10) konfiguriert ist, um Zeitpunkte der Erfassung der Mehrzahl von Umweltparametern basierend auf der Information über Zeitdifferenzen zwischen der Erfassung der Mehrzahl von Umweltparametern und dem Senden des Signals (120) zu ermitteln.
16. Datenempfänger (110) nach einem der Ansprüche 13 bis 14, wobei das Ereignis eine Erfassung einer Mehrzahl von Umweltparametern ist, wobei die Mehrzahl von Umweltparametern periodisch erfasst sind, wobei das Signal (120) eine Information über die Mehrzahl von U m we Itpa ra m ete rn aufweist, wobei das Signal (120) eine Information über eine Zeitdifferenz zwischen der Erfassung eines der Mehrzahl von Umweltparametern und dem Senden des Signals (120) aufweist, wobei der Datenempfänger (110) konfiguriert ist, um Zeitpunkte der Erfassung der Mehrzahl von Umweltparametern basierend auf der Information über die Zeitdifferenz zwischen der Erfassung eines der Mehrzahl von Umweltparametern und dem Senden des Signals (120) zu ermitteln.
17. Datenempfänger (110) nach dem vorangehenden Anspruch, wobei das Signal (120) eine Information über eine Periodizität der Erfassung der Mehrzahl von U m we Itpa ra m ete rn aufweist, wobei der Datenempfänger (110) konfiguriert ist, um Zeitpunkte der Erfassung der Mehrzahl von Umweltparametern basierend auf der Information über die Periodizität der Erfassung der Mehrzahl von Umweltparametern zu ermitteln.
18. Datenempfänger (1 10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Signal (120) oder eine Erzeugung des Signals (120) von einem Taktsignal eines Taktgebers des Datensenders (130) abhängig ist, wobei der Datenempfänger (1 10) konfiguriert ist, um einen Signalparameter des Signals (120) zu ermitteln, und um basierend auf dem Signalparameter einen Umweltparameter zu ermitteln, dem der Taktgeber des Datensenders (130) oder das Signal (120) ausgesetzt ist.
19. Datenempfänger (1 10) nach Anspruch 18, wobei der Signalparameter von einem Modulationsinhalt des Signals (120) unabhängig ist.
20. Datenempfänger (1 10) nach einem der Ansprüche 18 bis 19, wobei das Signal (120) ein digital moduliertes Signal ist, wobei der Datenempfänger (110) konfiguriert ist, um einen analogen Signalparameter des digital modulierten Signals zu ermitteln.
21. Datenempfänger (110) nach einem der Ansprüche 18 bis 20, wobei 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 ist.
22. Datenempfänger (110) nach einem der Ansprüche 13 bis 21 , wobei 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.
23. Datenempfänger (110) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Datenempfänger (110) ein Datenempfänger (1 10) eines drahtlosen Kommunikationssystems ist.
24. Datenempfänger (110) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Datenempfänger (110) eine Basisstation ist.
25. Datenempfänger (110) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Datensender (130) ein Sensorknoten ist.
26. Datensender (130), wobei der Datensender (130) konfiguriert ist, um ein Signal (120) ansprechend auf ein Ereignis auszusenden, wobei der Datensender (130) konfiguriert ist, um das Signal (120) mit einer Information über eine Zeitdifferenz zwischen dem Ereignis und dem Senden des Signals (120) zu versehen.
27. System, mit folgenden Merkmalen: einem Datenempfänger (1 10) nach einem der Ansprüche 1 bis 25, und einem Datensender (130) nach Anspruch 26.
28. Verfahren (200) zum Ermitteln eines Zeitpunktes eines Ereignisses, mit folgenden Schritten:
Empfangen (202) eines Signals, wobei das Signal ansprechend auf ein Ereignis ausgesendet wird,
Ermitteln (204) eines Zeitpunktes des Ereignisses basierend auf einer Zeitverzögerung zwischen dem Ereignis und dem Empfang des Signals.
29. Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 28.
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