(57)【要約】  エネルギー自給、好ましくは長期的にエネルギー自給の環境において使用するためのＳＤＲタイプの無線受信機（１０）であって、前記無線受信機（１０）は受信デバイス（１）を備え、少なくとも１つのデータパケットもしくはその一部またはデータストリームの形態におけるデータ（２）を、あるデータレートで受信し、さらなるデータ処理のために前記データを提供し、動作モードＡにおいて、前記データ（２）は、前記受信デバイス（１）において流用され、好ましくは定義され得るサンプリングレートでマイクロコントローラ（３）に供給され、前記マイクロコントローラ（３）は、サンプルのセットからサブセットを選択することによって前記データを間引き、前記マイクロコントローラ（３）は、間引かれたデータをさらに処理するために、メモリ（４、１８）内にバッファリングして提供する。
2021515478.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギー自給、好ましくは長期的にエネルギー自給の環境において使用するための無線受信機（１０）であって、少なくとも一つのデータパケットもしくはその一部またはデータストリームの形態におけるデータ（２）を、あるデータレートで受信し、さらなるデータ処理のために前記データを提供する受信デバイス（１）、特には無線チップ、を備えた前記無線受信機（１０）であって、
動作モードＡにおいて、受信された、または、受信されてフィルタリングされた前記データ（２）は、前記受信デバイス（１）において流用され、好ましくは定義され得るサンプリングレートにてマイクロコントローラ（３）に供給され、
前記マイクロコントローラ（３）または前記受信デバイス（１）は、サンプルのセットからサブセットを選択することにより、前記データを間引きし、
前記マイクロコントローラ（３）は、間引かれたデータを、メモリ（４、１８）にバッファリングし、さらなる処理のために提供する、
ということを特徴とする無線受信機。
【請求項２】
エネルギー自給、好ましくは長期的にエネルギー自給の環境において使用するための前記無線受信機（１０）であって、少なくとも一つのデータパケットもしくはその一部またはデータストリームの形態におけるデータ（２）を、あるデータレートで受信し、さらなるデータ処理のために前記データを提供する受信デバイス（１）、特には無線チップ、を備えた前記無線受信機（１０）であって、特には、請求項１に記載されており、
動作モードＢにおいて、提供された、または、提供されてフィルタリングされた前記データ（２）は、受信デバイス（１）のマイクロプロセッサ（１５）またはデジタル受信回路に供給され、
前記データ（２）は、前記マイクロプロセッサ（１５）または前記デジタル受信回路によってフィルタリングされ、サンプルのセットから選択されるサブセットによって間引かれる、
ということを特徴とする無線受信機。
【請求項３】
前記無線受信機（１０）がＳＤＲタイプである、
請求項１または２に記載の無線受信機。
【請求項４】
クロック発生器、特には水晶発振器（５）、が設けられ、好ましくは前記サンプリングレートが前記クロック発生器のクロック周波数によって定義される、
ということを特徴とする請求項１ないし３の少なくとも一つに記載の無線受信機。
【請求項５】
信号処理が、少なくとも主に、好ましくは完全に、ハードウェアによって実行されるタイプの無線受信機（２１０）であって、
クロック発生器、特には水晶発振器（５）、が設けられ、前記クロック発生器がそのクロック周波数に基づいて選択されることにより、サンプリング誤差が修正され、特には低減される、
請求項１または２に記載の無線受信機。
【請求項６】
前記受信デバイス（１）が、前記マイクロコントローラ（３）への供給前に前記データ（２）をフィルタリングするフィルタ（６）を備える、
ということを特徴とする請求項１ないし５の少なくとも一つに記載の無線受信機。
【請求項７】
前記マイクロコントローラ（３）が、前記データ（２）を、間引く前にフィルタリングするフィルタ（８）を備える、
ということを特徴とする請求項１ないし６の少なくとも一つに記載の無線受信機。
【請求項８】
前記受信デバイス（１）によって供給されたサンプルのセットの個々のサンプルを前記マイクロコントローラ（３）が無視することにより、前記データ（２）が前記マイクロコントローラ（３）によって間引かれ、前記サンプルが間引き係数に基づいて選択される、
ということを特徴とする請求項１ないし７の少なくとも一つに記載の無線受信機。
【請求項９】
前記フィルタ（６）の後に前記データ（２）が前記マイクロコントローラ（３）に供給される際の帯域幅が、好ましくは２００ｋＨｚ未満、好ましくは１００ｋＨｚ未満、より好ましくは５０ｋＨｚ未満である、
ということを特徴とする請求項７に記載の無線受信機。
【請求項１０】
前記マイクロコントローラ（３）において、異なる帯域幅に対して異なるサンプリングレートを定義することができる、
ということを特徴とする請求項１ないし９の少なくとも一つに記載の無線受信機。
【請求項１１】
前記クロック発生器のクロック周波数が２０ＭＨｚと５０ＭＨｚの間、好ましくは２３ＭＨｚと２５ＭＨｚの間、３８ＭＨｚと４０ＭＨｚの間、または４７ＭＨｚと４９ＭＨｚの間にあり、より好ましくは２４ＭＨｚ、３９ＭＨｚまたは４８ＭＨｚである、
ということを特徴とする請求項１ないし１０の少なくとも一つに記載の無線受信機。
【請求項１２】
前記クロック発生器のクロック周波数の誤差が１０ｐｐｍ未満、好ましくは５ｐｐｍ未満、より好ましくは３ｐｐｍ未満である、
ということを特徴とする請求項１ないし１１の少なくとも一つに記載の無線受信機。
【請求項１３】
動作モードＡおよび／または動作モードＢが有効化および／または無効化可能である、
ということを特徴とする請求項１ないし１２の少なくとも一つに記載の無線受信機。
【請求項１４】
動作モードＡまたは動作モードＢに加えて動作モードＣが設けられ、前記動作モードＣにおいて、前記データ（２）は、前記マイクロコントローラ（３）への転送前に、前記受信デバイス（１）のマイクロプロセッサ（１５）またはデジタル受信回路によって処理され、動作モードＡまたは動作モードＢと、動作モードＣと、の切り替えが可能である、
ということを特徴とする請求項１ないし１３の少なくとも一つに記載の無線受信機。
【請求項１５】
前記データ（２）は、前記受信デバイス（１）と前記マイクロコントローラ（３）の間で段階的に転送され、前記データの転送の間において転送が行われない時間間隔が設けられている、
ということを特徴とする請求項１ないし１４の少なくとも一つに記載の無線受信機。
【請求項１６】
前記データ（２）が転送されない時間間隔において、前記マイクロコントローラ（３）がスリープモードに移行する、
ということを特徴とする請求項１５に記載の無線受信機。
【請求項１７】
前記マイクロコントローラ（３）が、前記データ（２）を復号化するように構成されている、
ということを特徴とする請求項１ないし１６の少なくとも一つに記載の無線受信機。
【請求項１８】
前記マイクロコントローラ（３）が、前記データ（２）を処理して格納することに加えて、上位のレイヤも処理するように構成されている、
ということを特徴とする請求項１ないし１７の少なくとも一つに記載の無線受信機。
【請求項１９】
前記受信デバイス（１）および前記マイクロコントローラ（３）は、共通の構造ユニット、特には集積回路、として具現化されている、
ということを特徴とする請求項１ないし１８の少なくとも一つに記載の無線受信機。
【請求項２０】
前記データ（２）は、Ｉ／Ｑデータである、
ということを特徴とする請求項１ないし１９の少なくとも一つに記載の無線受信機。
【請求項２１】
前記無線受信機（１０，２１０）は、エネルギーを供給するためのエネルギー源、特には２０Ａｈ未満の容量を有するバッテリー、を備える、
ということを特徴とする請求項１ないし２０の少なくとも一つに記載の無線受信機。
【請求項２２】
少なくとも一つのコンセントレータ（１２）と、複数の、特には多様な、エネルギー自給の端末（１１）と、の間においてデータ（２）を転送するための通信システムであって、
各端末（１２）は、受信デバイス（１）を有する無線受信機（１０，２１０）を備え、
前記受信デバイス（１）は、前記コンセントレータ（１２）からの、少なくとも一つのデータパケットもしくはその一部、またはデータストリームの形態における前記データ（２）を、あるデータレートで受信し、好ましくはさらなるデータ処理のために前記データを提供し、
請求項１ないし２１の少なくとも一つに記載の無線受信機（１０，２１０）が、前記無線受信機として設けられることを特徴とする、
通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１のプリアンブルに係る無線受信機と、請求項２において請求された無線受信機と、データを転送するための通信システムと、に関する。
【背景技術】
【０００２】
ここにおいて関心のあるソフトウェア定義無線（ＳＤＲ）タイプの無線受信機は、典型的には、例えば無線チップのような受信デバイスを含み、一方向または双方向のデータ転送を採用する、電池駆動の定置型のセンサ装置において、特に使用される。例えば、受信されるデータは、センサ装置を動作させるためのデータ、例えば、更新データ、プログラムデータ、制御データなどであり、コンセントレータから無線受信機に送信される。無線フロントエンドにおける最小可能エネルギー消費は、データ、すなわちデータメッセージが、一つの塊においてよりも、個々のデータパケットまたはその一部（例えば、データサブパケット）の断片化された形態においてコンセントレータによって送信されて、この形態で無線受信機によって受信されるという理由の一つです。
【０００３】
従来の無線チップは、通常、無線チップに恒久的に組み込まれ、ごく限られた範囲でしか変更することができないという機能を有する低価格の部品である。特に狭帯域無線転送の場合、例えばサンプリングレートを正確に満たす必要があるが、無線チップでは、それほど正確に設定することはできないものである。サンプリングレートを正確に満たすことができない場合、再サンプリングのために大規模な処理努力が必要となり、それに応じて大量の電気エネルギーを必要とし、エネルギー自給の環境であるため、望ましくないか不可能となる。さらに、無線チップに含まれるＡ／Ｄ変換器（アナログ−デジタル変換器）は、典型的にはクロック発生器によってクロックされ、そのため、無線チップのサンプリングレートは非常に不正確にしか設定できない。同時に、特に前述の用途においては、最大可能範囲を有する無線受信機を提供することを目的としている。
【０００４】
（最新の先行技術）
欧州特許公報ＥＰ  ３  ００２  ５６０  Ｂ１は、単方向の無線転送を実行するための電池駆動の定置型の端末（より正確にはセンサ装置）を開示している。当該端末は、センサデータを取得するため、および、当該センサデータに基づいてセンサデータのパケットを提供するためのセンサを備える。データパケットを生成するためのデバイスは、センサデータパケットを少なくとも三つのデータパケットに分割するために使用され、各データパケットはセンサデータパケット自体よりも短い。さらに、センサ装置は、データパケットを送信するためのデバイスを備え、このデバイスは、５０ｋｂｉｔ／ｓ未満のデータレートで時間的に間隔をあけて通信チャネルを介してデータパケットを送信するようにされている。従来の１００ｋｂｉｔ／ｓのデータレートに比べてデータレートが低いため、データ受信機（コンセントレータ）での信号対雑音比を低減することが可能である。さらに、データパケットを生成するためのデバイスは、データパケットのサブセットのみがセンサデータパケットを復号化するために必要とされるようにデータパケットをチャネルコード化する。このタイプの端末を使用することにより、このように、端末からコンセントレータまでの送信範囲を広げることができる。しかし、このような端末を使用しても、コンセントレータから端末への転送におけるデータ転送品質の向上を達成できない。
【発明の概要】
【０００５】
（本発明の目的）
それゆえ、本発明の目的は、改善されたデータ転送品質と、最適化された電力消費と、の両方を有する、特には当該タイプの端末のための、無線受信機を提供することである。
【０００６】
（目的の達成）
前述の目的は、請求項１において請求されたような無線受信機および追加の独立請求項によって達成される。さらなる請求項は、本発明の好適な実施形態を明示する。
【０００７】
本発明に係る無線受信機は、ＳＤＲタイプの無線受信機であってもよい。本発明の意図する範囲内において、「ＳＤＲタイプ」は、それらにおける信号処理がソフトウェアによって実装される無線周波数送信機および受信機についての設計を、多かれ少なかれカバーする。この目的のために、少なくとも一つのデータパケットもしくはその一部（データサブパケット）またはデータストリームの形態であるデータを、あるデータレートで受信して、さらなるデータ処理のために当該データを提供する受信デバイス（例えば、無線チップ）を、無線受信機は備える。具体的に、データストリームは、連続的なデータストリームでも、半連続的なデータストリーム（すなわち、ブレークを含む）でもよい。
【０００８】
動作モードＡでは、データは受信デバイス内で流用されてマイクロコントローラに供給され、マイクロコントローラまたは受信デバイスがデータを間引きし、すなわち、マイクロコントローラまたは受信デバイスがサンプルのセットのサブセットのみを選択し、マイクロコントローラがメモリ内でバッファリングして間引かれたデータをさらに処理するために提供するという事実のおかげで、マイクロコントローラが大きな処理能力を持つことなく、また、再サンプリングを行うことなく、データをさらに処理するために供給することが可能である。このためには比較的少ないエネルギーしか必要とされず、その結果、自律的なエネルギー源にはわずかな負荷がかかるだけである。これによってデータ転送品質は改善され、その一方で、電力消費は削減または最適化される。
【０００９】
受信デバイスがフィルタを備えていることが好都合であり、このフィルタは、マイクロコントローラ側での不要な処理動作を減らすために、マイクロコントローラに供給する前にデータをフィルタリングする。これにより、さらにデータ転送品質が向上し、エネルギー消費量が削減される。さらに、マイクロコントローラが、整数の間引き係数に基づいて選択されたサンプルのセットの個々のサンプルを無視、すなわち破棄することにより、データはマイクロコントローラによって間引きされる。これによって転送されるサンプルのセットが減少し、それによって受信デバイスとマイクロコントローラの間でデータを転送するための帯域幅も減少し得る。したがって、サンプリングレートは、受信デバイスとマイクロコントローラ間のフィルリングされていない最大可能帯域幅を表し、好ましくは、フィルタ後に使用される帯域幅（フィルタリングされた帯域幅）の整数の係数に等しくなる。
【００１０】
マイクロコントローラに提供されるデータの帯域幅、または、当該フィルタ後に使用される帯域幅が、好ましい２００ｋＨｚ未満である場合、好ましい１００ｋＨｚ未満である場合、および、より好ましい５０ｋＨｚ未満である場合、特に有利であることが証明されている。
【００１１】
マイクロコントローラにおいて異なる帯域幅に対し異なるサンプリングレートを定義できることにより、データの転送は、異なるまたは急激に変化する転送条件に適応させることができる。この場合、例えば、突然変化する転送条件に当該レートを適応させるために、異なるデータレートが無線システムでサポートされ得る。このように、異なるデータレートに対しては、異なるサンプリングレートと、それゆえの帯域幅と、が必要とされる。これにより、データ転送品質がさらに向上する。
【００１２】
好ましくはＲＦ水晶を含む水晶発振器もしくは発振器または水晶発振器である、クロック発生器が、好ましくは提供される。サンプリングレートは、好ましくは、クロック発生器のクロック周波数（または水晶周波数）によって定義される。当該クロック発生器は、アナログ−デジタル変換器のクロックとしても機能することができ、その結果、クロック周波数を変更するか、または特定のクロック周波数を有するクロック発生器を選択することにより、当該アナログ−デジタル変換器のクロッキングも、それに応じて変更される。間引き係数を考慮して、ここでは、所望のサンプリングレートになるようにクロック周波数が定義または選択される。これにより、マイクロコントローラによる複雑なリサンプリングを回避する。クロック発生器のクロック周波数が、２０ＭＨｚと５０ＭＨｚの間、好ましくは、２３ＭＨｚと２５ＭＨｚの間、３８ＭＨｚと４０ＭＨｚの間、または４７ＭＨｚと４９ＭＨｚの間にあり、より好ましくは、２４ＭＨｚ、３９ＭＨｚまたは４８ＭＨｚであると特に有利であることが証明されている。
【００１３】
サンプリング中に発生するサンプリング誤差は、クロック発生器のクロック周波数の選択によって変更することができることが好都合である。好ましくは、このプロセスにおいて、クロック周波数は低減される。
【００１４】
クロック周波数の変化後のクロック発生器または水晶における誤差が１０ｐｐｍ未満、好ましくは５ｐｐｍ未満、より好ましくは３ｐｐｍ未満であれば、特に好都合である。
【００１５】
無線受信機が動作モードＡを有効化および無効化することができることが好都合である。これにより、データの、受信および転送またはさらなる処理を、動作モードＡを介して選択的に実行することができ、また、動作中に有効化および／または無効化することができるという利点があり、その結果、転送および処理手順における変更に柔軟に対応することができる。ゆえに、データ転送品質および処理の信頼性はかなり改善される。
【００１６】
好ましい実施形態によれば、動作モードＡに加えて動作モードＣが提供され得るし、動作モードＣでは、データはマイクロプロセッサまたは論理回路またはデジタル受信回路によって処理され、それらは、受信デバイスの後に接続され、かつ／または受信デバイスの一部である。ここでは、無線受信機が動作モードＡと動作モードＣとの間で切り替えることができるように設計されていると、特に有利である。これは、特に、切替デバイスの手段によって実行され得るし、切替デバイスは、例えば受信デバイスの一体的な部分である。
【００１７】
データは、受信デバイスとマイクロコントローラの間で、好ましくは断片的な方法、すなわち複数のステップ、で転送され、データ転送のステップ間には、転送が行われない時間間隔が設けられる。好ましい実施形態によれば、データが転送されない時間間隔において、マイクロコントローラは、これらの時間間隔内におけるエネルギー消費を低減するために、スタンバイモードまたはスリープモードに移行することができる。これにより、エネルギーにおいてかなりの節約を作ることができ、ゆえに、例えば、電池で給電される、エネルギーを自給する端末の使用期間または寿命を延長することができる。
【００１８】
マイクロコントローラはデータを復号化するように構成することもできることが好都合である。これにより、追加のデコーダを節約することができる。
【００１９】
代替的または追加的に、マイクロコントローラは、より上位のレイヤを処理することも意図されている可能性もある（特にＯＳＩレイヤモデルの）。例えば、この場合、マイクロコントローラは、端末のプログラムおよび／または実行機能、例えば、センサ制御やセンサの読み取りに対する評価といった機能も引き受けることができる。ゆえに、センサを制御するための追加のマイクロコントローラを省くことができ、それにより、エネルギー消費および製造コストを大幅に削減することができる。
【００２０】
受信デバイス、マイクロコントローラおよび／またはデコーダは、共通の構造ユニットとして具現化することができることが好都合である。受信デバイス、マイクロコントローラおよび／またはデコーダが集積回路（ＩＣ）の形態である場合、特に有利であることが証明されている。これは、当該ＩＣが、無線受信機に対して、容易に、特には経済的に、設置できるという利点をもたらす。
【００２１】
データは、受信デバイスに入力された後、好ましくは、Ｉ／Ｑ技術（Ｉｎ−ｐｈａｓｅ／Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ技術）によって処理される、すなわち、データはデジタルＩ／Ｑデータである。これは、例えば、アナログ入力信号を二つの信号成分に分割することによって行うことができ、一方の信号成分はオリジナルの位相で生成され（Ｉデータ）、他方の信号成分は基準周波数を９０°シフトされて生成される（Ｑデータ）。
【００２２】
ＳＤＲタイプの無線受信機は、エネルギー自給、好ましくは長期的なエネルギー自給、の環境での使用を意図されている。本発明の意図する範囲内において、エネルギー自給または長期的なエネルギー自給とは、特に、無線受信機、または無線受信機を備える端末が、外部エネルギー供給なしで動作し、独立して動作を実行または維持することができるという動作モードを意味するものと理解される。動作に必要とされるエネルギーは、好ましくはエネルギー貯蔵デバイスまたはエネルギー源から引き出される。好ましくは、無線受信機または端末の内部に組み込まれ、場合によっては、防塵防水性を有するように封止された電池が、エネルギー源として設けられる。特には、電池の容量は２０Ａｈ未満である。さらに、電気エネルギーを得るための手段（エネルギーハーベスティング）も設けることができ、この場合、動作に必要とされる電気エネルギーは、特に、空気の流れ、周囲の光、周囲の温度、または振動（例えば、圧電効果による）から得られる。バッテリーとエネルギーハーベスティングとの組み合わせも、メリットがあるように設けることができ、それにより、特に、本ＳＤＲのコンセプトの場合には、電力消費をさらに最適化することが可能となる。
【００２３】
本発明はまた、少なくとも一つのデータパケットもしくはその一部という形態、または、データストリームにおけるデータを、特定のデータレート（および／もしくは特定のサンプリングレート）で受信して、さらなるデータ処理を提供する受信デバイスを有し、エネルギー自給、好ましくは長期的なエネルギー自給、の環境での使用のためのＳＤＲタイプの無線受信機を請求する。この場合、動作モードＢでは、データは、それぞれの受信デバイスの、マイクロプロセッサまたはデジタル受信回路（論理回路）に供給される。そして、データは、マイクロプロセッサまたはデジタル受信回路によってフィルタリングされ、そして、当該マイクロプロセッサまたはデジタル受信回路がサンプルのセットからサブセットを選択することにより、間引かれる。実際には、間引き（デシメーション）は、例えばマイクロプロセッサによって実行され得るし、アルゴリズムの手順または信号処理（例えば、復号化、復調および／またはそのようなもの）は、マイクロコントローラによって実行され得る。しかしながら、マイクロプロセッサは、代替的または追加的に、アルゴリズム手順または信号処理を実行し得る。
【００２４】
無線受信機は、動作モードＢを有効化したり無効化したりすることができることが好都合である。さらに、動作モードＢに加えて動作モードＣも設けることができ、無線受信機は、切替デバイスによって、動作モードＢと動作モードＣとを切り替え得る。
【００２５】
別の独立した請求項において請求されている、さらなる無線受信機は、信号処理が、好ましくは完全にだが、少なくとも主には、ハードウェア（例えば、作成済みのハードウェアモジュールとして）によって実行されるタイプの無線受信機である。したがって、これは、明確に、ＳＤＲタイプの無線受信機ではない。例えば、この無線受信機は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）として全体的に具現化することができる。ゆえに、無線受信機の機能は、もはやソフトウェアによって変更することができない。このような無線受信機を使用することは、製造コストを大幅に削減することができる。この場合、無線受信機は、クロック発生器、特には水晶発振器を備える。適切なクロック周波数を有するクロック発生器を選択すると、サンプリング誤差が修正され、特には減少する。ゆえに、サンプリング誤差は、クロック周波数を選択することにより、または特定のクロック周波数を有するクロック発生器を選択することにより、決定または制御することができる。無線受信機はまた、動作モードＡ、Ｂおよび／またはＣで動作するように、好ましくは設計され得る。
【００２６】
別の独立請求項においては、本発明は、少なくとも一つのコンセントレータと、複数の、特には多様な、エネルギー自給の端末と、の間でデータを転送するための通信システムを請求する。この場合、特定のデータレート（および／または特定のサンプリングレート）で、コンセントレータからのデータを、少なくとも一つのデータパケット、好ましくは複数の個々のデータパケットの形態において受信し、さらにデータ処理を提供する受信デバイスを有する無線受信機を、各端末は備える。さらに、本発明による無線受信機は、動作モードＡにおいて、受信デバイス内のデータを流用し、当該データをマイクロコントローラに好ましく定義され得るサンプリングレートで供給する無線受信機として提供される。この場合のマイクロコントローラまたは受信デバイスは、サンプルのセットからサブセットを選択することにより、データを間引く。そして、マイクロコントローラは、間引かれたデータをメモリにバッファリングし、例えば更なる処理のために当該データを提供する。代替的または追加的に、無線受信機は、また、動作モードＢにおいて、マイクロプロセッサまたはデジタル受信回路にデータを供給することができ、各受信デバイスは、マイクロプロセッサまたはデジタル受信回路によって、データをフィルタリングし、そして、サンプルのセットのサブセットを選択することにより、当該データを間引く。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
本発明の有利な実施形態を、図面の図を参照して以下にさらに詳細に説明する。
【図１】複数の端末と、コンセントレータと、を備える通信システムの簡略化された概略図である。
【図２】複数のデータパケットの形態で送信されるデータの簡略化された概略図である。
【図３】先行技術に係る無線受信機の簡略化された概略図である。
【図４】本発明に係る無線受信機の第１実施形態の簡略化された概略図である。
【図５】本発明に係る無線受信機のさらなる実施形態の簡略化された概略図である。
【図６】本発明に係る無線受信機のさらなる実施形態の簡略化された概略図である。
【図７】本発明に係る無線受信機のさらなる実施形態の簡略化された概略図である。
【図８】本発明に係る無線受信機のさらなる実施形態の簡略化された概略図である。
【図９】異なる動作モードの簡略化された概略図である。
【図１０】本発明に係る無線受信機のさらなる実施形態の簡略化された概略図である。
【図１１】本発明に係る無線受信機のさらなる実施形態の簡略化された概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
（例示的な実施形態を参照した本発明の説明）
図１は、本発明に係る通信システムを示しており、当該通信システムにおいて、ＳＤＲ（ソフトウェア定義無線）タイプの統合無線受信機１０をそれぞれ有する複数の端末１１が、無線を介して、データコレクタ１２のトランシーバ１３と通信する。例えば、端末１１は、例えば、ガス、水、暖房またはエネルギーメータのような消費メータであってもよいし、例えば、レベルセンサや温度測定デバイスのようなセンサユニットであってもよいし、例えば、ＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  ｏｆ  Ｔｈｉｎｇｓ）アプリケーションの、他のセンサノードであってもよい。受信デバイス１は、無線チップ、ＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ−ｏｎ−Ｃｈｉｐ）、ＳｏＳ（Ｓｙｓｔｅｍ−ｏｎ−Ｓｉｌｉｃｏｎ）、ＳＩＰ（Ｓｙｓｔｅｍ−ｉｎ−Ｐａｃｋａｇｅ）などとして、具現化されてもよい。明確には、端末１１も受信デバイス１もゲートウェイではない。データコレクタ１２は、ここでは、トランシーバ１３を介して、データ２を端末１１に転送し、および／または、そこから当該データを受信することができるように、構成されている。
【００２９】
例えば、データ２は、動作データであってもよいし、プログラム更新データであってもよいし、ファームウェア更新データであってもよく、特には、データコレクタ１２から端末１１に転送される。データコレクタ１２は、例えば、より上位の中央ユニット（図示せず）から、データ２を受信し、当該データをデータメモリ１４に格納し、当該データを端末１１に送信することができる。この工程においては、データ２は、図２に示すように、少なくとも一つのデータパケット、好ましくは複数のデータパケット２ａの形態で、転送される。
【００３０】
図３は、本件の先行技術から知られているタイプの無線受信機１１０を示す。この場合、動作モードＣにおいては、無線受信機１１０の受信デバイス１０１は、データ２またはデータパケット２ａをアナログ入力信号として受信し、それらを復調する。アナログ入力信号をデジタルデータストリームに変換するためのアナログ−デジタル変換器（図示せず）が設けられている。受信デバイス１０１に割り当てられた、または、その後に接続されている、マイクロプロセッサ１１５は、データ２の更なる処理および／または転送のために使用される。さらに、無線受信機１１０は、使用される周波数を定義するために使用される、発振器またはクロック発生器を備える。
【００３１】
図４は、本発明に係る無線受信機１０の一実施形態を示す。無線受信機１０は、受信デバイス１と、マイクロコントローラ３と、を備え、好ましくは、共通の構造ユニット、例えば集積回路（ＩＣ）として、具現化される。本発明によれば、データ２またはデータパケット２ａは、アナログ信号として受信され、受信デバイス１内で流用され、インターフェイス１ａを介してマイクロコントローラ３に供給される。当該受信デバイス１は、マイクロコントローラ３による複雑な処理動作を軽減または回避する方法にて、例えばエイリアシングの結果として、いかなる実質的な劣化もなしに、データを準備する。これは、まずは、好ましくは受信デバイス１の内部に配置されているアナログ−デジタル変換器（図示せず）によるデータ２のデジタル化によって、そして、受信デバイス１のフィルタ６によって当該データをフィルタリングすることによって、行われる。この場合、デジタル化されたデータは、例えば５０ｋＨｚといったサンプリングレート以下の帯域幅において、マイクロコントローラ３に提供される。そして、フィルタ６は、マイクロコントローラ３がそれ以上フィルタリングを実行する必要がないように、データ２をフィルタリングする。ここでのサンプリングレートは、アナログ信号（時間的に連続した信号）が１秒間に何回サンプリングされて、つまり測定されて、時間的に離散的な信号に変換されるかを表す。例えば、２ｋＨｚまたは４ｋＨｚの値は、１秒間に２０００または個々に４０００のサンプリングが行われることを示す。ここで、マイクロコントローラ３へのサンプリングレートは、帯域幅を規定し、すなわち、サンプリングレートは、受信デバイス１とマイクロコントローラ３との間に設定可能なフィルタリングされていない最大の帯域幅を表す。例えば、２０ｋＨｚのサンプリングレートに対しては、理論的には２０ｋＨｚの最大帯域幅が可能であるが、フィルタリング６によるフィルタリングの結果、マイクロコントローラ３への転送は、わずか１０ｋＨｚの帯域幅（係数＝２）である。
【００３２】
受信デバイス１からマイクロコントローラ３にデータ２を転送するための帯域幅は、したがって、サンプリングレート以下である。これは、特に、マイクロコントローラ３がデシメーションユニット７内のデータ２を定義可能な間引き係数Ｎで間引くことによって、すなわち、マイクロコントローラ３が受信デバイス１によって供給されるサンプルのセットのサブセットを選択することによって、達成され得る。間引き係数Ｎは、好ましくは整数であり、例えば２、３または４である。間引き係数Ｎ＝２の場合、例えば、マイクロコントローラ３は、サンプルを２番目ごとに省略し、その結果、帯域幅は、２の係数分だけサンプリングレートよりも小さくなる。
【００３３】
フィルタ６の代替として、または、それに加えて、マイクロコントローラ３は、図５に示すように、フィルタ８を備え得る。そして、マイクロコントローラ３は、さらなる処理のために、例えば、間引かれたデータを提供するために、メモリ４内に当該間引かれたデータを、例えばブロックで、格納したり、バッファリングしたりすることができる。水晶発振器５は、ここでは、周波数調整および搬送波周波数のためのクロック発生器として使用され、また、アナログ−デジタル変換器をクロックするためにも使用される。外部ユニットおよび受信デバイス１に機能的に属する構造体のいずれかがクロック発生器として提供され得る。サンプリングレートは、アナログ−デジタル変換器のクロックを適切に変化させるために、特に水晶発振器５のクロック周波数を適切に変化させることによって定義され、または、そのクロック周波数に基づいて水晶発振器５を選択することによって定義される。当該クロック周波数は、除数または間引き係数Ｎとともに、水晶発振器５が必要とされるサンプリングレートを指定するように定義される。ゆえに、マイクロコントローラ３の一部における追加のフィルタリング、エネルギーを必要とするリサンプリングは必要ない。
【００３４】
データ２は、受信デバイス１に入力された後、好ましくは、Ｉ／Ｑ技術（Ｉｎ  ｐｈａｓｅ／Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  技術）によって処理される、すなわち、Ｉ／Ｑデータ（デジタルデータ）に変換される。これは、アナログ入力信号を二つの信号成分に分割することによって行われ、一方の信号成分はオリジナルの位相で復調され（Ｉデータ）、他方の信号成分は基準周波数を９０°シフトされて復調される（Ｑデータ）。そして、このＩ／Ｑデータは、受信デバイス１によってマイクロコントローラ３に転送される。そして、マイクロコントローラ３は、データをさらにアルゴリズム手順で処理したり、信号処理のために当該データを使用したりすることができる。
【００３５】
図４および図５に示す動作モードは、例えば、第１の動作モードＡを表しており、無線受信機１０において、動作中であっても、選択的に有効化および無効化することができる。無線受信機１０のこの実施形態では、選択または切替デバイス９が、動作モードＡと動作モードＣとを選択または切り替えるために使用され得る、
【００３６】
図６に示される無線受信機の実施形態は、動作モードＣによって動作する。この目的のために、受信デバイス１は、代替的にデジタル受信回路として具現化することも可能なマイクロプロセッサ１５を備える。この場合、マイクロプロセッサ１５は、アナログデジタル変換器（明確性のために図示せず）を備えるＲＦフロントエンドの一部である。さらに、マイクロプロセッサ１５は、フィルタ６および専用メモリ、特にはＲＡＭメモリ１６、を備える。代替的または追加的には、図７に示されるように、共有（ＲＡＭ）メモリ１８を設けられ得るし、マイクロコントローラ３およびマイクロプロセッサ１５は、例えばＢＵＳシステムを介して、それにアクセスすることができる。さらに、例として、図６および図７の破線および矢印によって表された、追加の動作モードを設けることができる。動作モードＢと追加の動作モードとの切り替えは、動作中であっても、切替デバイス９を介して選択的に行うことができる。
【００３７】
図８は、本発明の別の代替実施形態を示しており、それにおいて受信デバイス１のマイクロプロセッサ１５は、フィルタ６を備え、さらにデシメータ１７を有し、すなわち、マイクロプロセッサ１５は、信号処理および／またはデータをメモリ１８に配置するために、マイクロコントローラ３にこのデータを提供する前に、このデータをフィルタリングして間引きする。この場合、マイクロコントローラ３にフィルタ８およびデシメーションユニット７を備え付けることはオプションである。マイクロコントローラ３は、好ましくは、要求されたタスクに対してより大きな効率を有するか、または、この場合のマイクロプロセッサ１５よりも優れた性能を有する。ただし、必要な処理効率を既に有している限り、マイクロプロセッサ１５によってもアルゴリズム処理または信号処理が行われ得る。
【００３８】
さらに、図９は、無線受信機１０の異なる動作モードＩ、ＩＩＩ、およびＩＩＩを示す。受信デバイス１またはマイクロプロセッサ１５は、まず、フィルタリング６によってフィルタリングを実行する。フィルタ６は、特に、ハイパスフィルタ、ローパスフィルタ、およびバンドパスフィルタのいずれであってもよい。フィルタリングが間引きのために十分良好に実行された場合、データは、動作モードＩに従ってマイクロコントローラ３に伝達され、マイクロコントローラ３がデシメーションユニット７を使用し、このデータを間引き係数Ｎ（例えば、２または４）ごとに、それぞれＮ番目のサンプルのみを使用して残りのサンプルを破棄することによって、間引く。マイクロコントローラ３は、続いて、アルゴリズム手順または信号処理を実行することができる。間引きのためのフィルタリングを十分良好に行うことができなかった場合には、データは、まず、マイクロコントローラ３において、少なくとも十分なフィルタリングを達成するために、動作モードＩＩに従ってフィルタ８によってフィルタリングされ、そして、デシメーションユニット７によって間引かれる。さらに、動作モードＩＩＩに従い、データが、マイクロプロセッサ１５または受信デバイス１のデジタル受信回路により、フィルタ６を介してフィルタリングされることも可能であるし、そして、マイクロプロセッサ１５のデシメータ１７によって間引かれることも可能である。そして、間引かれたデータは、アルゴリズム手順または信号処理のために、マイクロコントローラ３に転送される、すなわち、マイクロプロセッサ１５は、アルゴリズム手順または信号処理を容易に実行することができる。特には、例えば動作モードＡを介して動作モードＩおよび動作モードＩＩが実現され得るし、例えば動作モードＢを介して動作モードＩＩＩが実現され得る。
【００３９】
図１０は、本発明に係る無線受信機２１０を示しており、当該無線受信機２１０は、信号処理が完全にハードウェアによって実現されているタイプである。この場合、無線受信機２１０は、ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）として全体的に具現化される。クロック発生器、特には水晶発振器５も、また設けられる。この場合、サンプリング誤差は、そのクロック周波数に基づいてクロック発生器を選択することによって修正され、特には低減される。好ましくは、クロック発生器は、製造工程中に既に選択され得る。さらに、無線受信機２１０は、図１１に示すように、動作モードＡを、追加的には動作モードＣ（破線矢印）を、実行することができるように設計され得る。外部的に接続された水晶発振器５の代替として、無線受信機２１０は、例えば集積化された発振器回路のような内部クロックを、クロック発生器として備えることもできる。実際には、本発明はまた、図示されていないが、動作モードＡ、Ｂおよび／もしくはＣ、ならびに／または、動作モードＩ、ＩＩＩおよび／もしくはＩＩＩ、を実行するように構成された無線受信機２１０の実施形態を、特にはそれぞれの場合における上述の態様において、含む。
【００４０】
本開示は、個々の特徴の組み合わせ（サブ組み合わせ）および異なる実施形態の個々の特徴の可能な組み合わせも明示的に含むが、それらの可能な組み合わせは、図面の図には示されていない。
【符号の説明】
【００４１】
１               受信デバイス
１ａ             インターフェイス
２               データ
２ａ             データパケット
３               マイクロコントローラ
４               メモリ
５               水晶発振器
６               フィルタ
７               デシメーションユニット
８               フィルタ
９               切替デバイス
１０             無線受信機
１１             端末
１２             コンセントレータ
１３             トランシーバ
１４             データメモリ
１５             マイクロプロセッサ
１６             ＲＡＭメモリ
１７             デシメータ
１８             共用メモリ
１０１           受信デバイス
１０５           水晶発振器
１１０           無線受信機
１１５           マイクロプロセッサ
２１０           受信デバイス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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