(57)【要約】      （修正有）【課題】無線送信システムの送信品質、費用効率およびエネルギー効率を向上する。【解決手段】無線送信機Ｓと１以上の無線受信機Ｅを有する無線送信システムの運用方法に際し、無線送信機は１以上の送信機タイマＺＳ特にクロック生成器を備え、データ送信のパケット及び又はサブパケット及び又は連続の複数パケットを送信し、データの搬送波周波数及び送信時間並びに又はデータの搬送波周波数及び標本化レート並びに又はデータの送信時間及びデータの標本化レートは、送信機タイマ特にクロック生成器に依存する。無線受信機は、送信時間及び又は搬送波周波数及び又は標本化レートを規定する為、時間測定手段を有す１以上の受信機タイマＺＥ特にクロック生成器を備え、被受信データに基づき誤差、特に搬送波の周波数及び又は標本化レート及び又は送信時間の誤差を推定し、そこから時間誤差を特定する。補償の為の時間的補正係数は、時間誤差に基づき規定される。【選択図】図１
2019213200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線送信機（Ｓ）と、少なくとも一つの無線受信機（Ｅ）と、を有する無線送信システムを運用するための方法であって、
前記無線送信機（Ｓ）は、
少なくとも一つの送信機タイマ（ＺＳ）、特にはクロックジェネレータ、を備え、
データの送信のためのパケットおよび／またはサブパケットおよび／または連続した複数のパケットを送信し、
前記データの搬送波周波数および送信時間、ならびに／または、
前記データの搬送波周波数およびサンプリングレート、ならびに／または、
前記データの送信時間およびサンプリングレートは、前記送信機タイマ（ＺＳ）、特にはクロックジェネレータ、に依存し、
前記無線受信機（Ｅ）は、
送信時間を規定するために、および／または、搬送波周波数を規定するために、および／または、サンプリングレートを規定するために、時間測定手段を有する少なくとも一つの受信機タイマ（ＺＥ）、特にはクロックジェネレータ、を備え、
前記無線受信機（Ｅ）が、受信されたデータに基づき、誤差、特には搬送波の周波数誤差、および／または、サンプリングレート誤差、および／または、前記送信時間における誤差、を推定し、そこから時間誤差を特定し、
補償のための時間的補正係数が前記時間誤差に基づき規定される、
ということを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記無線受信機（Ｅ）がエネルギー自給自足型である
ということを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記無線送信機（Ｓ）が、パケットを、前記パケット内に少なくとも二つのポーズを挿入することによりサブパケットとして断片化された形態にて送信し、前記ポーズは、前記搬送波周波数が生成されたのと同じ送信機タイマ（ＺＳ）から生成される、
ということを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記無線受信機（Ｅ）および／または前記無線送信機（Ｓ）が、エネルギーを節約するために、前記パケットの前記ポーズにおいて非アクティブ化され、特にはスリープモードに切り替わり、ウェイクアップが、とりわけ前記時間的補正係数により規定される
ということを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記無線受信機（Ｅ）および／または前記無線送信機（Ｓ）が、エネルギーを節約するために、二つの隣接するパケット間において非アクティブ化され、特にはスリープモードへ切り替わり、次のパケットのためのウェイクアップが、とりわけ前記時間的補正係数により規定される
ということを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記無線受信機（Ｅ）が、前記無線送信機（Ｓ）の前記搬送波周波数に基づき、前記送信機タイマ（ＺＳ）と前記受信機タイマ（ＺＥ）との差異を算出し、そこから少なくとも一つの補正係数を算出する
ということを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記送信機タイマ（ＺＳ）と前記受信機タイマ（ＺＥ）との差異に基づき、各サブパケットに対して、異なるウェイクアップタイムが算出される
ということを特徴とする請求項４または６に記載の方法。
【請求項８】
前記送信機タイマ（ＺＳ）と前記受信機タイマ（ＺＥ）との差異に基づき、各サブパケットに対して、異なるウェイクアップタイムが算出される
ということを特徴とする請求項５または６に記載の方法。
【請求項９】
前記送信機タイマ（ＺＳ）が、発振クリスタル（ＳＱ）と、高周波クリスタル（ＨＦＱ）と、を備える
ということを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記発振クリスタル（ＳＱ）が、前記高周波クリスタル（ＨＦＱ）から得られる導出される
ということを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
同期シーケンス（２０）が、前記無線送信機（Ｓ）により搬送波周波数（２１）において送信され、
前記無線受信機（Ｅ）が、規定されたサーチウィンドウ内において、前記無線送信機（Ｓ）の搬送波信号の可能性があるものを探索し、
前記無線受信機（Ｅ）が、前記無線送信機（Ｓ）の搬送波信号を発見し、
前記無線受信機（Ｅ）が、受信された同期シーケンス（２０）から、前記無線送信機（Ｓ）の前記周波数誤差および／または前記時間誤差を特定する
ということを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記受信機タイマ（ＺＥ）が、発振クリスタル（ＳＱ）と、高周波クリスタル（ＨＦＱ）と、を備える
ということを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
第１の較正ステップが、
前記高周波クリスタル（ＨＦＱ）がアクティブ化している間に、前記受信機タイマ（ＺＥ）の前記発振クリスタル（ＳＱ）を、前記受信機タイマ（ＺＥ）の前記高周波クリスタル（ＨＦＱ）に同調するという方法ステップ
を備える
ということを特徴とする請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記高周波クリスタル（ＨＦＱ）が、時間単位の微調整に用いられる
ということを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の較正ステップが、
前記受信機タイマ（ＺＥ）の前記高周波クリスタル（ＨＦＱ）をアクティブ化するという方法ステップ
をさらに備える
ということを特徴とする請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記補正係数が少なくとも二つの補正係数から形成され、少なくとも一つの補正係数は、前記送信機タイマ（ＺＳ）と前記受信機タイマ（ＺＥ）との差異、特にはクリスタル誤差から得られ、少なくとも一つの補正係数は、前記受信機タイマ（ＺＥ）の前記発振クリスタル（ＳＱ）と前記受信機タイマ（ＺＥ）の前記高周波クリスタル（ＨＦＱ）との差異から得られる
ということを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
第２の較正ステップが、
前記無線送信機（Ｓ）の前記搬送波周波数（２１）の偏差を規定することにより、前記無線送信機（Ｓ）の前記サンプリングレート誤差を規定する方法ステップと、
前記無線送信機（Ｓ）と前記無線受信機（Ｅ）との間の異なるサンプリングレートについての補償のため、前記サンプリングレート誤差に基づき、時間的補正係数を算出する方法ステップと、
を備える
ということを特徴とする請求項１３ないし１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記無線送信システムが狭帯域なシステムである
ということを特徴とする請求項１ないし１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記無線送信システムが周波数ホッピング法を用いるシステムである
ということを特徴とする請求項１ないし１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記無線送信機（Ｓ）が基地局（Ｂ）であり、前記無線受信機（Ｅ）が消費量メータ（Ｖ）である
ということを特徴とする請求項１ないし１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
無線送信機（Ｓ）と、少なくとも一つの無線受信機（Ｅ）と、から成る無線送信システムの構成であって、
前記無線送信機（Ｓ）が、
少なくとも一つの送信機タイマ（ＺＳ）、特にはクロックジェネレータ、を備え
前記無線受信機（Ｅ）が、
送信時間を規定するために、および／または、搬送波周波数を規定するために、および／または、サンプリングレートを規定するために、時間測定手段を有する少なくとも一つの受信機タイマ（ＺＥ）を備え、
請求項１ないし２０のいずれか一項に記載の方法に従って、動作可能であるということを特徴とする、構成。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１に対するプリアンブルの特徴を有する、無線送信システムを運用するための方法に関する。本発明は、さらに、請求項２１に対するプリアンブルによる無線送信システムの構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
消費量メータまたはスマートメータとも呼ばれる、インテリジェント消費量測定装置は、例えば、熱もしくはエネルギー、電気、ガス、または水といったもののための供給ネットワークに組み込まれた消費量測定装置であり、接続ユーザそれぞれに実際の消費量を示し、通信ネットワークに組み込まれます。インテリジェント消費量測定装置は、手動での検針をもはや不要とし、実際の消費量に応じた比較的短期間での請求がプロバイダにより実施され得るという利点を提供する。その結果、比較的短期間での読み取り間隔が、エンドカスタマーの料金と、電気の取引価格の変化と、のより正確な関連付けを可能にする。供給ネットワークは、また、実質的に、より効果的に利用され得る。
【０００３】
インテリジェント消費量測定装置は、各々の場合において、住居用ユニットまたは住居用建物に、通常、割り当てられる。そこで生成された測定データは、多数の異なる方法で読み取られ得る。測定データは、例えば、移動無線通信の技術を用いてデータパケットまたはメッセージの形態で、送信され得る。しかし、これは、高価であるし、消費量測定装置に対する移動無線通信のモジュールのインストールを要求し、個々の消費量測定装置において高電力消費という点で不利を有する。さらに、測定データは、例えば、ＩＳＭ（工業、科学、医療）の帯域周波数範囲、または、ＳＲＤ（短距離装置）の帯域周波数範囲において、無線リンクを介して、データパケットまたはメッセージの形態で、送信され得る。これらの周波数範囲は、周波数管理に対する一般的なライセンスしかオペレータは必要としないという利点を提供する。しかし、例えば、ガレージドア制御、警報システム、ＷＬＡＮ、ブルートゥース、煙探知機などといった広範囲の技術装置がこの種の周波数範囲を使用する頻度により、干渉がしばしば起こり得るという問題が存在する。消費量測定装置の送信機内に供給された測定データの送信先である、固定もしくはモバイルであるデータコレクタまたは基地局のいずれかにより、無線リンクを介して、測定データは収集される。
【０００４】
法的な理由から、特定の非常に短い設定期間（設定時間または設定時点、時間偏差を含む）の間にデータコレクタへ送信される測定データのみが、消費量の評価のために消費量測定装置の送信機により、用いられてもよい。全ての消費量測定装置の送信機は、これらの非常に短い設定期間の間に、それらのデータパケットをデータコレクタの受信機に送信する。設定期間外に受信されたデータパケットは拒否される。ここでは、異なる消費量測定装置の送信機からの測定データの送信が、設定期間の間において、互いに干渉するということが非常に頻繁に起こる。また、建物特有の特性も、消費量測定装置から基地局またはデータコレクタへの測定データの送信における干渉を、しばしばもたらす。これら全ての要因の結果として、関連のチャネルにおいてデータパケットが首尾よく送信される確率はわずかしかない。
【０００５】
非常に長い範囲にわたる無線通信は、とりわけ、感度の高い受信システムを必要とする。さらなる困難は、データコレクタと消費量測定装置との間での無線送信を有する通信システムが、消費量測定装置の領域に位置する通信モジュールと、データコレクタにおけるそれらと、の間において、非常に正確な時刻同期を必要とするということである。
【０００６】
これは、関係する装置の周波数およびタイミングにおける精度に関して、特定の要求を課す狭帯域送信チャネルと関係している。無線通信を干渉の影響を受けにくくし、それによりシステムの復元力を高めるために、無線メッセージは、例えば、ドイツ特許公報第１０  ２０１１  ０８２  ０９８  Ｂ４号に示されているように小さなサブパケットに分割される。そして、これらのサブパケットは、異なる時間に異なる周波数で送信される。送信タイプのうちのこのタイプは、周波数ホッピング法または周波数拡散法の分野内にある。
【０００７】
このタイプの無線送信システムでは、用いられる搬送波周波数、伝送時間、およびサンプリングレートは、通常、高周波クリスタルまたは高周波クリスタル発振器に由来します。時間的事象は、例えばタイムクリスタルまたはクロッククリスタルといった振動クリスタルに由来する。したがって、例えば、消費量データ記録システムまたは測定無線ネットワークなどにおける通信の間において、用いられるクリスタルの製造に関連する公差は、基地局またはデータコレクタと、端末装置または消費量メータと、の間における、周波数および時間における偏差を規定する。続いて、これは、縮小された範囲、最悪の場合は通信の切断、などといった劣化作用をもたらし得る。加えて、一時的に後回しにされた部分パケットを用いたサブパケットの送信は、送信機および受信機のサンプリングレートの間におけるコレスポンデンスに関して、長期間にわたって一時的に高精度のサンプリングが要求されるので、非常に厳しい要件を課す。送信機と受信機との間における異なる高速サンプリングレートは、通信の劣化または故障を同様にもたらし得る。
【０００８】
自律型の消費量測定装置の通信モジュールの領域では特に、低電力消費の単純なクリスタルが周波数基準装置として用いられている。製造の公差、温度挙動、および経年劣化のために、この種のクリスタルは、１０〜１００ｐｐｍのクリスタル誤差を有する。標準的なクリスタルにおいて、例えば、５０ｐｐｍのクリスタル誤差は、１日あたり４．３秒、すなわち、１年あたり２６分の偏差をもたらします。
【０００９】
欧州特許公報第１  ７９１  １００  Ｂ１号は、補償された送信機周波数の安定性と、対応する無線受信周波数サーチランと、を有する無線送信システムを記載している。無線送信システムは、少なくとも１つの無線送信機と、少なくとも１つの無線受信機と、を備える。さらに、無線送信機は、時間測定手段を有するタイマと、搬送波周波数発生器と、を備え、タイマにより予め定められた時間は、搬送波周波数発生器の周波数に依存する。無線受信機は、無線受信機の無線受信周波数を無線送信機の無線送信周波数に同調させるために、低下する無線受信周波数を用いて周波数サーチランにおいてサーチする。しかし、無線送信機は端末装置または消費量メータ内に配置され、無線受信機は基地局またはデータコレクタ内に配置される。したがって、誤差の補償は基地局において行われ、消費量メータ、特にエネルギー自給式の消費量メータにおいては行われない。
【発明の概要】
【００１０】
本発明の目的は、無線送信システムを運用するための新規な方法と、送信品質が向上し、同時に費用効率およびエネルギー効率が向上する新規な構成と、を提供することである。
【００１１】
上記の目的は、請求項１の教示全体と、請求項２１による構成と、により達成される。発明の適宜な設計は、従属請求項に請求されている。
【００１２】
本発明によれば、無線送信機と、少なくとも一つの無線受信機と、を有する無線送信システムを運用するための方法が提供されており、無線送信機は、少なくとも一つの送信機タイマ、特にはクロックジェネレータ、を備え、データ送信のためのパケットおよび／またはサブパケットおよび／または連続した複数のパケットを送信しており、データの搬送波周波数および送信時間、ならびに、データの搬送波周波数およびサンプリングレート、ならびに／または、データの送信時間、ならびに、データのサンプリングレートは、送信機タイマ、特にはクロックジェネレータ、に依存しており、無線受信機は、送信時間を規定するために、および／または、搬送波周波数を規定するために、および／または、サンプリングレートを規定するために、時間測定手段を有する少なくとも一つの受信機タイマ、特にはクロックジェネレータ、を備えており、特徴的には、無線受信機は、受信されたデータに基づき、誤差、特には搬送波の周波数誤差、および／または、サンプリングレート誤差、および／または、送信時間における誤差、を推定し、そこから時間誤差を特定し、補償のための時間的補正係数は、時間誤差に基づき規定される。
【００１３】
データの搬送波周波数および送信時間、ならびに／または、データの搬送波周波数およびサンプリングレート、ならびに／または、データの送信時間、ならびに、データのサンプリングは、同じクロックジェネレータに依存している場合が特には適切である。無線送信機と無線受信機との間での、周波数および／またはタイミングおよび／またはサンプリングレートにおける偏差は、このように、有利に補償され得る。このように、劣化作用、例えば縮小された無線範囲または通信の切断、を防ぐための可能性が提供される。偏差の補償は、利益的には、無線受信機において実行され得る。
【００１４】
無線受信機がエネルギー自給自足型である可能性が適宜存在する。したがって、その方法のさらなる利点は、無線受信機のエネルギー需要に関する追加の要件を課すことなく、エネルギー自給自足型の無線受信機において実行され得ることである。
【００１５】
無線送信機は、パケットを、そのパケット内に少なくとも二つのポーズを挿入することによりサブパケットとして断片化された形態にて適宜送信することができ、ポーズは、搬送波周波数が生成されるのと同じ送信機タイマから生成される。これにより、例えば、既存の送信帯域幅を効果的に利用し得るという利点が得られる。
【００１６】
無線受信機および／または無線送信機は、利益的には、エネルギーを節約するために、パケットのポーズにおいて非アクティブ化することができ、特には、スリープモードに切り替わることができ、ウェイクアップは、とりわけ、時間的補正係数により規定され得る。無線受信機および／または無線送信機は、エネルギーを節約するために、二つの隣接するパケット間において適宜に非アクティブ化され得るし、特にはスリープモードに切り替わることができ、次のパケットのためのウェイクアップは、とりわけ、時間的補正係数により規定され得る。パケットのポーズにおける、または、二つの隣接するパケット間における、非アクティブ化は、利益的には、無線受信機および／または無線送信機のエネルギー効率を高めることを可能にする。ウェイクアップが正しい時間に達成され得るように、時間的補正係数を使用する可能性が存在する。したがって、例えば、送信時間における潜在的な誤差または時間誤差は、簡単な方法で補償され得る。
【００１７】
無線受信機が、無線送信機の搬送波周波数に基づき、送信機タイマと受信機タイマとの差異を算出し、そこから少なくとも１つの補正係数を算出するという可能性が適宜存在する。例えば、無線送信機および無線受信機の搬送波周波数の差異は、搬送波の周波数誤差を規定するために、特定され得る。
【００１８】
送信機タイマと受信機タイマとの差異に基づき、各サブパケットに対して、異なるウェイクアップタイムを有利に算出され得る。送信機タイマと受信機タイマとの差異に基づき、各パケットに異なるウェイクアップタイムを算出されることも、同様に有利であり得る。個々のウェイクアップタイムが各サブパケットまたは各パケットに対して有利に算出され得るように、補正係数が経時的に変化する可能性が存在する。
【００１９】
無線送信機の送信タイマは、発振クリスタルと、高周波クリスタルと、を適宜備えることができる。発振クリスタルと高周波クリスタルは、さらには、クリスタル振動子において用いられ得る。発振クリスタルは、タイムクリスタルまたはクロッククリスタルとして適宜に設計され得る低周波数クリスタルであり得る。このように、その方法は、クリスタル公差の補償を可能にすることができる。利益的には、使用されるクリスタルに対する周波数精度および／または安定性に関して特定の要件を課す必要性は存在しない。結果として、その方法は、利益的には、費用対効果の良い方法において実施され得る。
【００２０】
無線送信機では、時間基準のためのクリスタル発振器において、発振クリスタルが適宜に用いられ得る。高周波クリスタルおよび発振クリスタルは、特にはタイムクリスタルまたはクロッククリスタルとして、発振クリスタルの一つ以上の期間において、高周波クリスタル振動子の振動またはティックの数を測定することにより調整され得る。したがって、公称の周波数からの偏差と公称の時間分解能との間における関係性が確立され得る。したがって、データの搬送波周波数および伝送時間、および／または、データの搬送波周波数およびサンプリングレート、および／または、データの伝送時間、および、データのサンプリングレートが、同じクロックジェネレータに依存する可能性が存在する。このため、例えば、そこから値を導出する高周波クリスタル、例としては高周波クリスタルと低周波数クリスタルから成る組み合わせシステム、が用いられる可能性が存在する。この組み合わせは、例えばクリスタル間のハードウェアラインにより、または、例えばクリスタルの相互測定により、実現することができ、オフセットのイベント時には、オフセットが補償される。
【００２１】
その方法は、以下の方法ステップ、
同期シーケンスが、無線送信機により搬送波周波数において送信されるステップと、
無線受信機が、規定されたサーチウィンドウ内において、無線送信機の搬送波信号の可能性があるものを探索するステップと、
無線受信機が、無線送信機の搬送波信号を発見するステップと、
無線受信機が、受信された同期シーケンスから無線送信機の周波数誤差および／または時間誤差を特定するステップと、
を、適宜、含むことができる。
【００２２】
無線送信機により送信された同期シーケンスは、例えば周波数掃引の手段により、無線受信機により探索される。周波数掃引のために、周波数は、規定されたサーチウィンドウ内の所定の範囲内において、周期的におよび／または継続的に掃引され得る。無線送信機の搬送波信号の可能のあるものは、特定のサーチ帯域幅において探索され得る。無線受信機は無線送信機の搬送波信号を見つけ、それゆえ、同期シーケンスもまた受信する。無線送信機の送信された搬送波周波数と、無線受信機により予期された搬送波周波数と、の間において、周波数オフセットが存在する場合は、周波数誤差、例えば無線送信機と無線受信機との間における、が規定され得る。したがって、周波数誤差はすでに本質的に補償されている可能性がある。無線送信機と無線受信機との間の時間誤差は、例えば、無線送信機の搬送波信号が予期される時間において無線受信機に到達しないという点において、特定され得る。
【００２３】
無線受信機の受信タイマは、発振クリスタルと高周波クリスタルを適宜備えることができる。振動クリスタルは、タイムクリスタルまたはクロッククリスタルとして、適宜、設計され得る。その方法は、使用されるクリスタルに課される必要がある周波数精度および／または安定性に関して、特定の要求なしでクリスタル公差を補償することができる。結果として、その方法は、利益的には、費用対効果が良い方法にて実施され得る。
【００２４】
無線送信機と無線受信機との間の時間的偏差は、二つの通信相手の異なるサンプリングレートに反映され得る。無線受信機において、これらの時間的偏差を考慮に入れるために、実行されるべき二段階の較正方法の可能性が存在する。
【００２５】
その方法は、以下の方法ステップ、
高周波クリスタルがアクティブ化している間に、受信機タイマの発振クリスタルを受信機タイマの高周波クリスタルに同調するステップ、
を伴う第１の較正ステップを含むことができる。
【００２６】
高周波クリスタル発振器は、例えば受信中または受信待機中のみ、無線受信機内においてアクティブ化される。したがって、第１の較正ステップは、例えば無線送信機の同期シーケンスの受信中などといった、無線受信機内の高周波クリスタル発振器の動作時間中に実行される。無線受信機の高周波クリスタル発振器は、利益的には、受信中のどの場合でもアクティブ化される。結果として、その方法は、利益的には、無線受信機のエネルギー需要に関して追加の要求を課さない。したがって、その方法はエネルギー効率の良い方法で実行され得る。代替の設計では、さらに無線受信機が双方向通信手段を備えている可能性が存在する。ここでは、高周波クリスタル発振器は、無線受信機の送信中に、アクティブ化され得るので、送信中における高周波クリスタルへの発振クリスタルの同調が可能である。
【００２７】
発振クリスタルは、適宜、クロッククリスタルまたはタイムクリスタルであり得るし、その結果、クロッククリスタルまたはタイムクリスタルと、高周波クリスタルと、の同調は、第１の較正段階で行われる。サイクル数、例えばクロッククリスタルまたはタイムクリスタルの１サイクルの間に完了した高周波クリスタルにおけるものは、このためにカウントされる。このように、発振クリスタル、特にはクロッククリスタルまたはタイムクリスタルとしてのものは、発振クリスタルの１周期に対応する高周波クリスタルのサイクル数が既知であるため、タイミング内の大まかな時間的パターンを事前規定するために用いられるという可能性が存在する。
【００２８】
高周波クリスタルは、利益的には、時間単位の微調整に用いられ得る。発振クリスタル、特にはクロッククリスタルまたはタイムクリスタル、の１サイクル未満である時間単位は、このように、微調整中に高周波クリスタルにより規定され設定され得る。受信イベントの前に微調整が速やかに行われるならば、高周波クリスタル発振器は、利益的には、どの場合でもアクティブ化される。
【００２９】
第１の較正ステップは、以下の方法ステップ、
受信機タイマの高周波クリスタルをアクティブ化するステップ、
を、適宜、追加的に含むことができる。
【００３０】
補正係数が少なくとも二つの補正係数から形成されるという可能性が、適宜、存在し、少なくとも一つの補正係数は、送信機タイマと受信機タイマとの差異、特にはクリスタル誤差から得られ、また、少なくとも一つの補正係数は、受信機タイマの発振クリスタルと受信機タイマの高周波クリスタルとの差異から得られる。オフセット、例えば無線送信機のクロックジェネレータと無線受信機のクロックジェネレータとの差異から生じたのは、補正係数で補償され得る。無線送信機内および無線受信機内のクロックジェネレータまたはクロッククリスタルの、特には長い期間にわたって、時間を伴って逸脱することにより引き起こされた、さらなるオフセットも、また起こり得る。こうして、無線送信機と無線受信機との間のオフセットは、時間と共に変化し得る。例えば、この時間を伴って変化することに対して、さらなる補正係数が規定され得る。
【００３１】
方法は、以下の方法ステップ、
無線送信機の搬送波周波数の偏差を規定することにより、無線送信機のサンプリングレート誤差を規定するステップと、
無線送信機と無線受信機との間の異なるサンプリングレートについての補償のため、サンプリングレート誤差に基づき、時間的補正係数を算出するステップと、
を伴う、第２の較正ステップを含むことができる。
【００３２】
無線送信機の高周波クリスタルのクリスタル周波数は、搬送波周波数の偏差から推定され得る。無線送信機のサンプリングレート誤差は、無線送信機の高周波クリスタルのクリスタル周波数により、さらに規定され得る。これは、無線送信機において、時間、周波数、およびサンプリングレートが、同じタイマまたはクロックジェネレータから導出されるので、可能である。加えて、パケット間のポーズと、パケット内のポーズと、は、同じタイマまたはクロックジェネレータから導出され得る。無線送信機の搬送波周波数の偏差は、同期シーケンスの受信を通じて、既に無線受信機に知られているかもしれない。
【００３３】
無線送信機のサンプリングレート誤差についての知識を用いて、時間的補正係数が無線受信機において算出されるという可能性が存在する。この時間的補正係数は、無線送信機および無線受信機の異なるサンプリングレートが無線受信機において補償され得るように、受信ウィンドウの時間的な遷移を予め規定する。
【００３４】
無線送信システムは、適宜、狭帯域なシステムであり得る。狭帯域な送信チャネルは、周波数の正確性およびタイミングの正確性に関して、特定の要件を課す。したがって、その方法は、周波数誤差および／または時間誤差および／またはサンプリングレート誤差を特定および補償する可能性を提供することができ、その結果として、狭帯域なシステムの要件が満たされ得る。
【００３５】
無線送信システムが周波数ホッピング法を用いるシステムである場合は、特に適切である。例えば、周波数ホッピングスペクトラム拡散（ＦＨＳＳ）は、無線データ送信に対しての、可能のある周波数ホッピング法または周波数拡散法を表す。周波数ホッピング法では、第２の較正ステップにおいて規定された時間的補正係数は、ホップごとの受信ウィンドウの時間的な遷移を提供する。
【００３６】
１つの可能な設計において、その方法は、分割方法を用いる無線送信システムにおいて用いられ得る。１つの可能な分割方法は、ドイツ特許公報１０  ２０１１  ０８２  ０９８  Ｂ４号に記載されている。
【００３７】
適宜、無線送信機は基地局であり得るし、無線受信機は消費量メータであり得る。さらに、無線送信機がデータコレクタとして設計されている可能性が存在する。消費量メータはさらにエネルギー自給自足型である。例えば、エネルギー自給自足型の消費量メータを実現するために、電池で動作され得る。したがって、利益的には、搬送波の周波数誤差、および／または、サンプリングレート誤差、および／または、送信時間における誤差もしくは消費量メータにおける時間誤差、の補償を実行する可能性が提供される。
【００３８】
本発明はさらに副次的に、無線送信機と、少なくとも一つの無線受信機と、から成る無線送信システムの構成を請求しており、無線送信機は、送信時間を規定するために、および／または、搬送波周波数を規定するために、および／または、サンプリングレートを規定するために、時間測定手段を有する少なくとも一つの送信機タイマを備えており、無線受信機は、送信時間を規定するために、および／または、搬送波周波数を規定するために、および／または、サンプリングレートを規定するために、時間測定手段を有する少なくとも一つの受信機タイマを備えており、特徴的には、当該構成は、前述の方法の請求項の少なくとも一つに従って、動作可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
本発明の適切な設計は、図面の図を参照して以下に詳細に説明される。
【図１】図１は、一般的な無線送信システムについての実質的に簡略化された概略図を示す。
【図２】図２は、同期シーケンスの送信についての実質的に簡略化された概略図を示す。
【図３】図３は、発振クリスタルと高周波クリスタルとの同調についての実質的に簡略化された概略図を示す。
【図４】図４は、サンプリングレート誤差の規定についての実質的に簡略化された概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図１は、一般的な無線送信システムについての簡略化された概略図を示す。無線送信システムは、無線送信機または基地局Ｂと、無線受信機または消費量メータＶと、を備える。
【００４１】
基地局Ｂは、高周波クリスタルＨＦＱと、低周波数クリスタルＬＦＱと、マイクロコントローラ１２と、を含んでいる送信機タイマＺＳを含む。高周波クリスタルＨＦＱは、例えば４０ＭＨｚの周波数の発振器を用いて操作され、低周波数クリスタルＬＦＱは、例えば３２ｋＨｚの周波数の発振器を用いて操作される。低周波数クリスタルＬＦＱは、クロッククリスタルまたはタイムクリスタルとして用いられ得る。高周波クリスタルＨＦＱと低周波数クリスタルＬＦＱとは、マイクロコントローラ１２を介して、組み合わされている。それぞれのもう一方のクリスタルは、例えばクリスタルを互いに同調させるために、測定され得る。例えば、低周波数クリスタルＬＦＱは、高周波クリスタルＨＦＱを測定することができ、可能性のあるオフセット、特には時間的オフセット、を補償することができる。基地局Ｂは、さらに、無線データ送信のための通信モジュール１１およびアンテナ１０を有する。
【００４２】
消費量メータＶは、高周波クリスタルＨＦＱと、低周波数クリスタルＬＦＱと、マイクロコントローラ１２と、を含んでいる受信機タイマＺＥを含む。高周波クリスタルＨＦＱは、例えば４０ＭＨｚの周波数の発振器を用いて操作され、低周波数クリスタルＬＦＱは、例えば３２ｋＨｚの周波数の発振器を用いて操作される。低周波数クリスタルＬＦＱは、クロッククリスタルまたはタイムクリスタルとして用いられ得る。高周波クリスタルＨＦＱと低周波数クリスタルＬＦＱとは、マイクロコントローラ１２を介して、組み合わされている。それぞれのもう一方のクリスタルは、例えばクリスタルを互いに同調させるために、測定され得る。例えば、低周波数クリスタルＬＦＱは、高周波クリスタルＨＦＱを測定することができ、可能性のあるオフセット、特には時間的オフセット、例えば消費量メータＶから基地局Ｂへのアップリンクにおける、を補償することができる。消費量メータＶは、さらに、無線データ送信を受信するために、通信モジュール１１およびアンテナ１０を有する。消費量メータＶは、無線受信機Ｅとしては、さらにエネルギー自給自足型である。
【００４３】
図１は、さらに、基地局Ｂからの、搬送波周波数２１における同期シーケンス２０の送信を示す。消費量メータＶは、規定されたサーチウィンドウ内において、基地局Ｂの搬送波周波数２１において搬送波信号の可能性があるものを探索する。消費量メータＶは、搬送波周波数２１において搬送波信号を発見する。基地局Ｂと消費量メータＶとの間に周波数誤差が生じた場合、基地局Ｂにより送信された搬送波周波数２１は、消費量メータＶにより予想された搬送波周波数２２と一致しない。図１における無線送信システムは、さらに、狭帯域なシステムであり得る。
【００４４】
図２は、同期シーケンス２０の送信についての簡略化された概略図を示す。同期シーケンス２０は、まず、基地局Ｂにより搬送波周波数２１で送信される。そして、消費量メータＶは、規定されたサーチウィンドウ内において、基地局Ｂの搬送波信号の可能性があるものを探索する。消費量メータＶが基地局Ｂの搬送波周波数２１における搬送波信号を発見した後に、消費量メータＶは、受信された搬送波周波数２１を予期された搬送波周波数２２と比較する。これにより、消費量メータＶは、受信された搬送波周波数２１と予期された搬送波周波数２２との間の周波数オフセットまたは周波数誤差Δｆを特定することができる。したがって、消費量メータＶにおいて、基地局Ｂと消費量メータＶとの間の周波数誤差Δｆを根本的に補償する可能性が存在する。
【００４５】
消費量メータＶにおいて基地局Ｂの送信時刻が知られている場合、消費量メータＶに関連する基地局Ｂの時間誤差は、特定の搬送波周波数２１における同期シーケンス２０の受信時間により、消費量メータＶにおいて規定され得る。
【００４６】
図３は、発振クリスタルＳＱと高周波クリスタルＨＦＱの同調についての簡略化された概略図を示す。発振クリスタルＳＱは、適宜、低周波数クリスタルＬＦＱであり得る。第１の較正ステップにおいて、受信機タイマＺＥの発振クリスタルＳＱ、特にはクロッククリスタルまたはタイムクリスタルとして設計されている、は、受信機タイマＺＥの高周波クリスタルＨＦＱに対し同調される。高周波クリスタル発振器ＨＦＱは、同調のためにアクティブ化される。高周波クリスタル発振器ＨＦＱは、受信中または受信待機中にアクティブ化されるため、同調時のどの場合でもアクティブ化され得る。さらに、同調のために高周波クリスタル発振器ＨＦＱをアクティブ化する可能性が存在する。発振クリスタルＳＱの発振サイクルは、高周波クリスタルＨＦＱの発振サイクルよりも長い。発振クリスタルＳＱの１サイクルの間における、高周波クリスタルＨＦＱの完了したサイクル数は、特にクロッククリスタルまたはタイムクリスタルとしての設計においては、同調のためにカウントされる。このように、タイミングの粗い時間パターン２５は、発振クリスタルＳＱにより特定され得る。微細な時間パターン２６の分割のために、高周波クリスタルＨＦＱを用いる可能性が存在する。したがって、発振クリスタルＳＱの１サイクルよりも小さい時間単位は、微細な同調において分割され得る。発振クリスタルＳＱの時間基準と高周波クリスタルＨＦＱの高周波数の基準とは、互いに関連して較正され得る。
【００４７】
図４は、サンプリングレート誤差の規定についての簡略化された概略図を示す。消費量メータＶにより予期された搬送波周波数２２からの、基地局Ｂの搬送波周波数２１の偏差は、第２の較正ステップにおいて規定される。消費量メータＶは、逆に、搬送波周波数２１の偏差から、基地局Ｂの高周波クリスタルＨＦＱのクリスタル周波数を推定することができる。高周波クリスタルＨＦＱのクリスタル周波数が消費量メータＶ内に存在する場合、基地局Ｂのサンプリングレート誤差は、消費量メータＶにおいて、それから規定され得る。図４の図は、周波数ホッピング法を用いる無線送信システムについて描かれている。搬送波周波数２１は、個々のホップにより示されるように、ここでは離散的な周波数変化を受ける。周波数の変化の順序は、例えば擬似乱数により、規定される。有用なデータは最初に狭帯域変調を受けられ、その結果、それらは特定の周波数にアップコンバートされ得る。拡散を逆にし、そして従来通りに復調する周波数シンセサイザが、受信機側の受信変調器のアップストリームに接続されている。基地局Ｂのサンプリングレート３０が消費量メータＶのサンプリングレート３１と一致しない場合、サンプリングレート誤差Δｔが生じる。サンプリングレート誤差Δｔにより、信号処理において、誤差が生じるかもしれない。例えば、基地局Ｂの搬送波信号内のホップ内のシンボルを、消費量メータＶにおいて正しくサンプリングすることができないという可能性が存在する。消費量メータＶにおけるサンプリングは、例えば、周波数ホップにおいて、時間的に余りにも早く実行でき、その結果、この周波数またはこの周波数ホップにおいて最後に送信されたシンボルは、もはやサンプリングされ得ない。サンプリングが時間的に余りにも遅くに行われる場合も同じことが当てはまり、周波数ホップの始めのシンボルがサンプリングされない。この不全的なサンプリングを補正または補償するために、消費量メータＶにおいて時間的補正係数が算出される。基地局Ｂのサンプリングレート３０と消費量メータＶのサンプリングレート３１との間のサンプリングレート誤差Δｔが、当該算出のために用いられる。時間的補正係数により、消費量メータＶおよび基地局Ｂの周波数ホップのサンプリングの開始と終了が互いに一致するということが補償される。その結果として、無線受信機Ｅもまた、無線送信機Ｓにより送信されたパケットと正確に一致するために遷移されたその周波数を用いて、起動することができる。
【符号の説明】
【００４８】
Ｂ               基地局
Ｖ               消費量メータ
Ｓ               無線送信機
Ｅ               無線受信機
ＺＳ             送信機タイマ
ＺＥ             受信機タイマ
ＳＱ             発振クリスタル
ＬＦＱ           低周波数クリスタル
ＨＦＱ           高周波クリスタル
１０             アンテナ
１１             通信モジュール
１２             マイクロコントローラ
２０             同期シーケンス
２１             無線送信機により送信された搬送波周波数
２２             無線受信機により予期された搬送波周波数
２３             時間的補正係数を伴う搬送波周波数
Δｆ             周波数誤差
２５             粗い時間パターン
２６             微細な時間パターン
３０             無線送信機のサンプリングレート
３１             無線受信機のサンプリングレート
Δｔ             サンプリングレート誤差
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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