数据分组无线传输方法、设备、网络节点和无线控制网络技术

本发明专利技术涉及数据分组无线传输方法、设备、网络节点和无线控制网络。用于在控制网络的网络节点（1）之间无线地传输数据分组（DP）的方法，其中用于同步的数据分组（DP）分别具有前导码（PPE），所述前导码由预定数量的前导码码元（S）组成；其中在第一运行模式中，前导码（PPE）的前导码码元（S）的每个前导码子码元（C）通过所传输的单信号脉冲的相位角值编码；其中在第二运行模式中，为了提高在数据分组（DP）中所传输的前导码（PPE）的信号识别性能传输信号脉冲序列而不是单信号脉冲来用于对前导码子码元（C）进行编码，在所述信号脉冲序列的情况下，单信号脉冲多次地被重复。

【技术实现步骤摘要】
数据分组无线传输方法、设备、网络节点和无线控制网络
本专利技术涉及根据权利要求1和2的前序部分所述的用于无线地传输控制网络中的网络节点的数据分组的方法，根据权利要求16和17的前序部分所述的用于无线地传输控制网络中的网络节点的数据分组的设备，根据权利要求31和32的前序部分所述的用于无线地传输数据分组的网络节点以及根据权利要求34和35的前序部分所述的用于无线地传输数据分组的无线控制网络。
技术介绍
在控制网络的网络节点之间的无线通信，例如用于控制机器的情况下，经由无线电接口传输数据分组。用于控制机器的无线通信一方面需要非常小的等待时间（Latenzzeiten）并且另一方面需要非常高的数据传输可靠性。此外需要尤其是当控制网络用作上级控制网络时，控制网络能够与其他无线网络共存。在此提供高数据传输可靠性是技术挑战，因为大多传统的用于提高可靠性的措施在数据传输时提高等待时间。此外，具有用于经由无线电接口无线地通信的通过控制网络控制的机器的工业制造设备是艰难的环境。在具有机器的制造设备或工业制造单元情况下存在金属表面，在所述金属表面处，数据传输信号被中断或者被反射，使得存在相对高的电磁噪声。由于反射金属表面而发生所谓的多路径信号传播。传统的无线电网络技术，例如蓝牙或IEEE802.15.4,由于上述问题尤其是在工业制造环境中或者工厂自动化中几乎不适用于控制网络。因此建议按照标准IEEE802.15.4a的数据传输，其中无线地在控制网络的网络节点之间传输数据分组。但是已经表明，在根据标准IEEE802.15.4的数据分组传输时发生高数据分组丢失率。高数据分组丢失率在此特别是通过数据分组的头部中的错误地识别的前导码引起。这尤其是在网络节点的借助于能量探测工作的接收器情况下发生。
技术实现思路
因此本专利技术的任务是提供用于无线地传输控制网络中的网络节点的数据分组的方法，用于无线地传输控制网络中的网络节点的数据分组的设备，用于无线地传输数据分组的网络节点和用于无线地传输数据分组的无线控制网络，其中数据分组也可以在工业环境中以小的数据分组丢失率一方面可靠地并且另一方面关于数据分组传输的所使用的运行模式灵活地在控制网络的网络节点之间被传输。该任务以在权利要求1的前序部分中定义的方法为出发点通过在权利要求1的特征部分中所说明的特征以及以在权利要求2的前序部分中定义的方法为出发点通过在权利要求2的特征部分中所说明的特征来解决。除此之外，该任务以在权利要求16的前序部分中定义的设备为出发点通过在权利要求16的特征部分中所说明的特征以及以在权利要求17的前序部分中定义的设备为出发点通过在权利要求17的特征部分中所说明的特征来解决。此外，该任务以在权利要求31的前序部分中定义的网络节点为出发点通过在权利要求31的特征部分中所说明的特征以及以在权利要求32的前序部分中定义的网络节点为出发点通过在权利要求32的特征部分中所说明的特征来解决。此外，该任务以在权利要求34的前序部分中定义的无线控制网络为出发点通过在权利要求34的特征部分中所说明的特征以及以在权利要求35的前序部分中定义的无线控制网络为出发点通过在权利要求35的特征部分中所说明的特征来解决。本专利技术提供用于无线地传输控制网络中的网络节点的数据分组的方法以及用于无线地传输控制网络中的网络节点的数据分组的设备，具有对应地构造的和相互连接的用于控制数据分组传输的装置，其中用于同步的数据分组分别具有前导码，所述前导码由预定数量的前导码码元组成，其中在第一运行模式中，前导码的前导码码元的每个前导码子码元通过所传输的单信号脉冲的相位角值编码，其中在第二运行模式中，为了提高在数据分组中所传输的前导码的信号识别性能传输信号脉冲序列而不是单信号脉冲来用于对前导码子码元进行编码，在信号脉冲序列的情况下，单信号脉冲多次地被重复并且其中要么使网络节点在两种运行模式中转换，要么对于两种运行模式中的特定运行模式、尤其是第二运行模式被预配置。在根据本专利技术的方法情况下或者在根据本专利技术的设备情况下通过可转换性或优选的预配置，可以有针对性地、面向当在控制网络的网络节点之间无线地传输数据分组时的需求和事实地采用除了第一运行模式之外引入的第二运行模式，所述第二运行模式使前导码的识别变得容易并且因此显著地减小数据分组丢失率。在根据本专利技术的方法或根据本专利技术的设备的一种可能的实施形式情况下，在第一运行模式中由信号间歇跟随单信号脉冲，所述信号间歇被设置用于避免在前导码子码元之间的码元间干扰（ISI）。在根据本专利技术的方法或根据本专利技术的设备的一种可能的实施形式情况下，在该第二运行模式中也分别由信号间歇跟随信号脉冲序列，所述信号间歇被设置用于避免在前导码子码元之间的码元间干扰（ISI）。在根据本专利技术的方法或根据本专利技术的设备的一种可能的实施形式情况下，前导码的每个前导码码元通过预定数量的前导码子码元三元地被编码。在根据本专利技术的方法或根据本专利技术的设备的一种可能的实施形式情况下，单信号脉冲在第一运行模式中具有正的、负的或中性的符号。在根据本专利技术的方法或根据本专利技术的设备的另一可能的实施形式情况下，信号脉冲序列的信号脉冲在第二运行模式中也分别具有正的、负的或中性的符号。在根据本专利技术的方法或根据本专利技术的设备的另一可能的实施形式情况下，每个前导码子码元在第一运行模式中具有带有预定脉冲持续时间的单信号脉冲，其中单信号脉冲由信号间歇跟随，所述信号间歇的持续时间是单信号脉冲的脉冲持续时间的第一扩展因子倍。在根据本专利技术的方法或根据本专利技术的设备的另一可能的实施形式情况下，每个前导码子码元在第二运行模式中具有由相同相位角值的预定数量的相继的单信号脉冲组成的信号脉冲序列，其中信号脉冲序列的每个单信号脉冲具有预定的脉冲持续时间。在根据本专利技术的方法或根据本专利技术的设备的另一可能的实施形式情况下，信号脉冲序列由信号间歇跟随，所述信号间歇的持续时间是信号脉冲序列的持续时间的第二扩展因子倍。在根据本专利技术的方法或根据本专利技术的设备的另一可能的替代实施形式情况下，信号脉冲序列由信号间歇跟随，所述信号间歇的持续时间对应于前导码子码元在第一运行模式中的持续时间减去信号脉冲序列的持续时间。在根据本专利技术的方法或根据本专利技术的设备的一种可能的实施形式情况下，在第一运行模式中，前导码的前导码码元的每个前导码子码元符合标准地根据标准IEEE802.15.4a通过所传输的单信号脉冲的相位角值被编码。在根据本专利技术的方法或根据本专利技术的设备的另一可能的实施形式情况下，在第一运行模式中传输的单信号脉冲和信号脉冲序列的在第二运行模式中传输的信号脉冲具有脉冲形式，所述脉冲形式的相位角值明确地从谱脉冲应答的极性得出。在根据本专利技术的方法或根据本专利技术的设备的另一可能的实施形式情况下，脉冲形式是高斯脉冲形式。在根据本专利技术的方法或根据本专利技术的设备的另一可能的实施形式情况下，脉冲形式是高斯偶对（Gauss-Doublet）脉冲形式。在根据本专利技术的方法或根据本专利技术的设备的另一可能的实施形式情况下，脉冲形式是根升余弦（Root-RaisedCosine）脉冲形式。在根据本专利技术的方法或根据本专利技术的设备的另一可能的实施形式情况下，数据分组的前导码具有带有2n1个前导码码元的同步头部和带有2n2个前导码码元的起始帧定界本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于无线地传输控制网络中的网络节点（1）的数据分组（DP）的方法，其中用于同步的数据分组（DP）分别具有前导码（PPE），所述前导码由预定数量的前导码码元（S）组成；其中在第一运行模式中，前导码（PPE）的前导码码元（S）的每个前导码子码元（C）通过所传输的单信号脉冲的相位角值编码；其特征在于，在第二运行模式中，为了提高在数据分组（DP）中所传输的前导码（PPE）的信号识别性能传输信号脉冲序列（SIF）而不是单信号脉冲来用于对前导码子码元（C）进行编码，在所述信号脉冲序列的情况下，单信号脉冲多次地被重复，以及在两种运行模式之间转换网络节点（1）。

【技术特征摘要】
2010.03.01 DE 102010009678.41.用于无线地传输控制网络中的网络节点（1）的数据分组（DP）的方法，其中为了同步，数据分组（DP）分别具有前导码（PPE），所述前导码由预定数量的前导码码元（S）组成；其中在第一运行模式中，前导码（PPE）的前导码码元（S）的每个前导码子码元（C）通过所传输的单信号脉冲的相位角值编码；其特征在于，在第二运行模式中，为了提高在数据分组（DP）中所传输的前导码（PPE）的信号识别性能传输信号脉冲序列（SIF）而不是单信号脉冲来用于对前导码子码元（C）进行编码，在所述信号脉冲序列的情况下，单信号脉冲多次地被重复，以及使网络节点（1）在两种运行模式之间转换。2.根据权利要求1所述的方法，其中单信号脉冲或信号脉冲序列（SIF）分别由信号间歇（SP）跟随，所述信号间歇被设置用于避免前导码子码元（C）之间的码元间干扰。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中每个前导码码元（S）通过预定数量的前导码子码元（C）三元地来编码，其中单信号脉冲和信号脉冲序列（SIF）的信号脉冲分别具有正的、负的或中性的符号。4.根据权利要求3所述的方法，其中所接收的数据分组（DP）的信号脉冲的符号被识别用于降低数据分组丢失率。5.根据权利要求1或2所述的方法，其中每个前导码子码元（C）在第一运行模式中具有带有预定的脉冲持续时间的单信号脉冲；其中单信号脉冲由其持续时间是单信号脉冲的脉冲持续时间的第一扩展因子（L1）倍的信号间歇（SP）跟随。6.根据权利要求1或2所述的方法，其中每个前导码子码元（C）在第二运行模式中具有由相同相位角值的预定数量Ｎ的相继的单信号脉冲组成的信号脉冲序列（SIF）；其中信号脉冲序列（SIF）的每个单信号脉冲具有预定的脉冲持续时间；其中信号脉冲序列（SIF）由信号间歇（SP）跟随，所述信号间歇的持续时间是信号脉冲序列（SIF）的持续时间的第二扩展因子（L2）倍或者所述信号间歇的持续时间对应于前导码子码元（C）在第一运行模式中的持续时间减去信号脉冲序列（SIF）的持续时间。7.根据权利要求1或2所述的方法，其中在第一运行模式中，前导码（PPE）的前导码码元（S）的每个前导码子码元（C）符合标准地根据标准IEEE802.15.4a通过所传输的单信号脉冲的相位角值编码。8.根据权利要求1或2所述的方法，其中在第一运行模式中传输的单信号脉冲和信号脉冲序列（SIF）的在第二运行模式中传输的信号脉冲具有脉冲形式，所述脉冲形式的相位角值明确地从谱脉冲应答的极性中得出。9.根据权利要求8所述的方法，其中脉冲形式是高斯脉冲形式、高斯偶对脉冲形式或根升余弦脉冲形式。10.根据权利要求1或2所述的方法，其中数据分组（DP）的前导码（PPE）具有带有2n1个前导码码元的同步头部（SYNC）和带有2n2个前导码码元的起始帧定界符（SFD），其中n1、n2是自然数。11.根据权利要求10所述的方法，其中根据数据分组（DP）的前导码（PRE）的通过控制网络的网络节点（1）接收的同步头部（SYNC）借助于SYNC相关装置（11）计算第一相关值（KW1），所述第一相关值被发出给自动增益控制器（12），其中所述自动增益控制器（12）与所述第一相关值（KW1）有关地调整在网络节点（1）的HF级（6）内的接收放大器，其中所述HF级（6）用于向下混频经由天线（5）接收的信号。12.根据权利要求10所述的方法，其中根据数据分组（DP）的前导码（PRE）的通过控制网络的网络节点（1）接收的起始帧定界符（SFD）借助于SFD相关装置来计算第二相关值（KW2）用于探测在数据分组（DP）内的有用数据的开始。13.根据权利要求1或2所述的方法，其中单信号脉冲的脉冲持续时间为2nsec。14.根据权利要求1或2所述的方法，其中在第二运行模式中，信号脉冲序列（SIF）的相继的单信号脉冲的数量N为N=4。15.用于无线地传输控制网络中的网络节点（1）的数据分组（DP）的方法，其中为了同步，数据分组（DP）分别具有前导码（PPE），所述前导码由预定数量的前导码码元（S）组成；其中在第一运行模式中，前导码（PPE）的前导码码元（S）的每个前导码子码元（C）通过所传输的单信号脉冲的相位角值编码；其特征在于，在第二运行模式中，为了提高在数据分组（DP）中所传输的前导码（PPE）的信号识别性能传输信号脉冲序列（SIF）而不是单信号脉冲来用于对前导码子码元（C）进行编码，在所述信号脉冲序列的情况下，单信号脉冲多次地被重复，以及对于两种运行模式中的特定运行模式对网络节点（1）进行预配置。16.根据权利要求15所述的方法，其中所述特定运行模式是第二运行模式。17.根据权利要求15所述的方法，其中单信号脉冲或信号脉冲序列（SIF）分别由信号间歇（SP）跟随，所述信号间歇被设置用于避免前导码子码元（C）之间的码元间干扰。18.根据权利要求15、16或17所述的方法，其中每个前导码码元（S）通过预定数量的前导码子码元（C）三元地来编码，其中单信号脉冲和信号脉冲序列（SIF）的信号脉冲分别具有正的、负的或中性的符号。19.根据权利要求18所述的方法，其中所接收的数据分组（DP）的信号脉冲的符号被识别用于降低数据分组丢失率。20.根据权利要求15、16或17所述的方法，其中每个前导码子码元（C）在第一运行模式中具有带有预定的脉冲持续时间的单信号脉冲；其中单信号脉冲由其持续时间是单信号脉冲的脉冲持续时间的第一扩展因子（L1）倍的信号间歇（SP）跟随。21.根据权利要求15、16或17所述的方法，其中每个前导码子码元（C）在第二运行模式中具有由相同相位角值的预定数量Ｎ的相继的单信号脉冲组成的信号脉冲序列（SIF）；其中信号脉冲序列（SIF）的每个单信号脉冲具有预定的脉冲持续时间；其中信号脉冲序列（SIF）由信号间歇（SP）跟随，所述信号间歇的持续时间是信号脉冲序列（SIF）的持续时间的第二扩展因子（L2）倍或者所述信号间歇的持续时间对应于前导码子码元（C）在第一运行模式中的持续时间减去信号脉冲序列（SIF）的持续时间。22.根据权利要求15、16或17所述的方法，其中在第一运行模式中，前导码（PPE）的前导码码元（S）的每个前导码子码元（C）符合标准地根据标准IEEE802.15.4a通过所传输的单信号脉冲的相位角值编码。23.根据权利要求15、16或17所述的方法，其中在第一运行模式中传输的单信号脉冲和信号脉冲序列（SIF）的在第二运行模式中传输的信号脉冲具有脉冲形式，所述脉冲形式的相位角值明确地从谱脉冲应答的极性中得出。24.根据权利要求23所述的方法，其中脉冲形式是高斯脉冲形式、高斯偶对脉冲形式或根升余弦脉冲形式。25.根据权利要求15、16或17所述的方法，其中数据分组（DP）的前导码（PPE）具有带有2n1个前导码码元的同步头部（SYNC）和带有2n2个前导码码元的起始帧定界符（SFD），其中n1、n2是自然数。26.根据权利要求25所述的方法，其中根据数据分组（DP）的前导码（PRE）的通过控制网络的网络节点（1）接收的同步头部（SYNC）借助于SYNC相关装置（11）计算第一相关值（KW1），所述第一相关值被发出给自动增益控制器（12），其中所述自动增益控制器（12）与所述第一相关值（KW1）有关地调整在网络节点（1）的HF级（6）内的接收放大器，其中所述HF级（6）用于向下混频经由天线（5）接收的信号。27.根据权利要求25所述的方法，其中根据数据分组（DP）的前导码（PRE）的通过控制网络的网络节点（1）接收的起始帧定界符（SFD）借助于SFD相关装置来计算第二相关值（KW2）用于探测在数据分组（DP）内的有用数据的开始。28.根据权利要求15、16或17所述的方法，其中单信号脉冲的脉冲持续时间为2nsec。29.根据权利要求15、16或17所述的方法，其中在第二运行模式中，信号脉冲序列（SIF）的相继的单信号脉冲的数量N为N=4。30.网络节点（1）的设备（2，3），用于无线地传输控制网络中的网络节点（1）的数据分组（DP），具有用于控制数据分组传输的装置（6-15，17-23），所述装置被构造和相互连接为使得：对分别具有前导码（PPE）的数据分组（DP）进行同步，其中所述前导码由预定数量的前导码码元（S）组成；在第一运行模式中前导码（PPE）的前导码码元（S）的每个前导码子码元（C）通过所传输的单信号脉冲的相位角值编码；其特征在于，用于控制数据分组传输的装置（6-15，17-23）被构造和相互连接为使得：在第二运行模式中为了提高在数据分组（DP）中所传输的前导码（PPE）的信号识别性能传输信号脉冲序列（SIF）而不是单信号脉冲来用于对前导码子码元（C）进行编码，在所述信号脉冲序列的情况下，单信号脉冲多次地被重复，以及使网络节点（1）在两种运行模式之间转换。31.根据权利要求30所述的设备（2，3），其中用于控制数据分组传输的装置（6-15，17-23）被构造和相互连接为，使得单信号脉冲或信号脉冲序列（SIF）分别由信号间歇（SP）跟随，所述信号间歇被设置用于避免前导码子码元（C）之间的码元间干扰。32.根据权利要求30或31所述的设备（2，3），其中用于控制数据分组传输的装置（6-15，17-23）被构造和相互连接为使得：每个前导码码元（S）通过预定数量的前导码子码元（C）三元地来编码，单信号脉冲和信号脉冲序列（SIF）的信号脉冲分别具有正的、负的或中性的符号。33.根据权利要求32所述的设备（2，3），其中用于控制数据分组传输的装置（6-15，17-23）被构造和相互连接为，使得所接收的数据分组（DP）的信号脉冲的符号被识别用于降低数据分组丢失率。34.根据权利要求30或31所述的设备（2，3），其中用于控制数据分组传输的装置（6-15，17-23）被构造和相互连接为使得：每个前导码子码元（C）在第一运行模式中具有带有预定的脉冲持续时间的单信号脉冲；单信号脉冲由其持续时间是单信号脉冲的脉冲持续时间的第一扩展因子（L1）倍的信号间歇（SP）跟随。35.根据权利要求30或31所述的设备（2，3），其中用于控制数据分组传输的装置（6-15，17-23）被构造和相互连接为使得：每个前导码子码元（C）在第二运行模式中具有由相同相位角值的预定数量Ｎ的相继的单信号脉冲组成的信号脉冲序列（SIF）；信号脉冲序列（SIF）的每个单信号脉冲具有预定的脉冲持续时间；信号脉冲序列（SIF）由信号间歇（SP）跟随，所述信号间歇的持续时间是信号脉冲序列（SIF）的持续时间的第二扩展因子（L2）倍或者所述信号间歇的持续时间对应于前导码子码元（C）在第一运行模式中的持续时间减去信号脉冲序列（SIF）的持续时间。36.根据权利要求30或31所述的设备（2，3），其中用于控制数据分组传输的装置（6-15，17-23）被构造和相互连接为，使得在第一运行模式中，前导码（PPE）的前导码码元（S）的每个前导码子码元（C）符合标准地根据标准IEEE802.15.4a通过所传输的单信号脉冲的相位角值编码。37.根据权利要求30或31所述的设备（2，3），其中用于控制数据分组传输的装置（6-15，17-23）被构造和相互连接为，使得在第一运行模式中传输的单信号脉冲和信号脉冲序列（SIF）的在第二运行模式中传输的信号脉冲...

【专利技术属性】
技术研发人员：J洪德，A海因里希，S胡肯霍尔茨，C施文根施勒格尔，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE