具有单向数据传输的电池供电的固定传感器设备制造技术

本发明专利技术的实施例提供了一种具有单向数据传输的电池供电的固定传感器设备。该电池供电的固定传感器设备具有传感器、用于生成数据包的设备和用于传输数据包的设备。传感器被设计为确定传感器数据并基于该传感器数据来提供传感器数据包，所述数据具有小于1KB的数据集合。用于生成数据包的设备被设计为将传感器数据包分段成为至少两个数据包，两个数据包中的每一个都比传感器数据包短。用于传输数据包的装置被设计为经由通信信道以小于50KB/s的数据速率和一时间间隔传输数据包。

Battery powered fixed sensor device with unidirectional data transmission

Embodiments of the present invention provide a battery powered fixed sensor device with unidirectional data transmission. The battery powered fixed sensor device has a sensor, an apparatus for generating data packets, and a device for transmitting data packets. The sensor is designed to determine the sensor data and provide a sensor packet based on the sensor data, which has a data set less than 1KB. Devices used to generate packets are designed to segment the sensor packets into at least two packets, each of the two packets shorter than the sensor packet. A device for transmitting data packets is designed to transmit data packets over a communication channel at a data rate of less than 50KB/s and at a time interval.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有单向数据传输的电池供电的固定传感器设备
本专利技术的实施例涉及一种具有单向数据传输的电池供电的固定传感器设备。本专利技术另外的实施例涉及一种在固定多用户系统中用于无线传输突发式数据包的混合方法。
技术介绍
在传输例如加热计、电表或水表的传感器数据的少量数据时，可使用无线电传输系统。这里，具有数据发射器的测量装置与传感器附接，传感器将传感器数据无线传输至数据接收器。US7,057,525B2描述了一种具有两个装置的用于单向远程读出计数器或仪表的系统，一个装置生成用于移动接收的短传输包，并且另一个装置生成可从固定接收机远距离接收的窄带传输包。这里，两种发送的信号仅相对于信号带宽不同。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够增加范围的构思。此目的通过根据权利要求1的具有单向数据传输的电池供电的固定传感器设备、根据权利要求8的具有电池供电的固定传感器设备和数据接收器的系统、根据权利要求13的用于传输传感器数据包的方法和根据权利要求14的计算机程序来实现。本专利技术提供了一种具有单向数据传输的电池供电的固定传感器设备。该电池供电的固定传感器设备包括传感器、用于生成数据包的装置和用于传输数据包的装置。该传感器被实施为确定传感器数据并基于该传感器数据提供传感器数据包，其中，传感器数据包括小于1KB的数据量。用于生成数据包的装置被实施为将传感器数据包分成至少两个数据包，每个数据包比传感器数据包短。用于传输数据包的装置被实施为经由通信信道以小于50KB/s的数据速率和一时间间隔传输数据包。在实施例中，传感器数据包被分成至少两个数据包，其中，经由通信信道以小于50KB/s的数据速率和一时间间隔传输数据包。与传统的传感器数据包经由通信信道以例如100KB/s数据速率传输的电池供电的固定传感器设备相比，数据接收器的SNR（信噪比）增加，从而范围也增加。除此之外，通过将传感器数据包分成至少两个数据包并经由通信信道以一时间间隔传输该至少两个数据包，一方面降低了电池负载，另一方面降低了传输错误概率。附图说明下面参照附图对本专利技术的实施例进行更加详细的说明，附图中：图1是根据本专利技术一个实施例的具有单向数据传输的电池供电的固定传感器设备的框图；图2是根据本专利技术一个实施例的具有电池供电的固定传感器设备和数据接收器的系统的框图；图3是根据本专利技术一个实施例的数据接收器的框图；图4是示意性示出了根据本专利技术一个实施例的数据包被分配至不同传输频率；图5是使用Aloha法通信信道的时间能力利用（timecapacityutilization）；图6在示图中示出了根据本专利技术一个实施例的用于增加电报传输中Eb/N0的不同的可能性；图7是根据标准化电报长度接收电报的概率的示图；图8是根据本专利技术一个实施例的在传输n个数据包时的通信信道的时间能力利用；图9是根据针对fN=20、D∑X=0.2和P(XFW)=2.3·10-10的数据包数量的电报错误概率的示图；图10是根据针对fN=20、D∑X=0.5和P(XFW)=1.0·10-4的数据包数量的电报错误概率的示图；以及图11是根据针对fN=20、D∑X=0.8和P(XFW)=1.1·10-2的数据包数量的电报错误概率的示图。具体实施方式在本专利技术实施例的以下描述中，图中相同或看似相同的元件被设置有相同的参考标号，使得在不同的实施例中相同的描述是可互换的。图1示出了具有单向数据传输的电池供电的固定传感器设备100的框图。该电池供电的固定传感器设备100包括传感器102、用于生成数据包的装置104和用于传输数据包的装置106。传感器102被实施为确定传感器数据并且基于该传感器数据来提供传感器数据包，其中，该传感器数据的包括小于1KB的数据量。用于生成数据包的装置104从被实施为将数据包数据分成至少两个数据包，其中，两个数据包中的每一个都比传感器数据包短。用于传输数据包的装置106被实施为在通信信道上以小于50KB/s的数据速率和一时间间隔来传输数据包。在实施例中，为了增加范围，以小于50KB/s（例如，40KB/s、30KB/s、20KB/s或10KB/s）的数据速率而不是例如100KB/s的数据速率通过窄带的方式传输传感器数据。如例如在图2中所示的具有单向数据传输（即，没有反向信道）的电池供电的固定传感器设备100（数据发射器）和数据接收器120的系统110中，数据接收器120上的SNR增加，并且因此也增加了范围。但是，结果是比特持续时间增加，从而以低数据速率在本专利技术的系统110内传输的每比特能量增加。由于系统110内的电池不能长期处在负载以下，只能短时间提供较高的功率，长时间的比特持续时间是个问题。为了保证电池使用寿命长，只需发出短突发。这就是为什么窄带传感器数据包被分成较小数据包（部分包）以仅具有电池的短脉冲式负载。此外，数据包例如可以是可信道编码的，使得只有部分数据包而非所有的数据包需要解码该信息。电池供电的固定传感器设备100的传感器102可以是传感器或计数器，例如，温度传感器、加热计、电或水的计数器或仪表，其中，传感器数据可以是传感器值或计数器读数。本专利技术的具有电池供电的固定传感器设备100（数据发射器）和数据接收器102的系统110不包括反向信道。这里的数据发射器100可在伪随机时间发出传感器数据，其中，数据接收器120可从多个（不同的）数据发射器100接收传感器数据。图3示出了根据本专利技术一个实施例的数据接收器120的框图。数据接收器120包括用于接收数据包的装置122和用于读出传感器数据包的装置124。用于接收数据包的装置122被实施为接收至少两个数据包并且组合该至少两个数据包以确定传感器数据包。用于读出传感器数据包的装置124被实施为确定来自传感器数据包的传感器数据并把传感器数据分配给电池供电的固定传感器设备100。为了同步数据接收器120中的数据包，用于生成电池供电的固定传感器设备100的数据包的装置104可以被实施为将同步序列分成部分同步序列以将部分同步序列中的一个提供给每个数据包。这里，用于接收数据接收器120的数据包的装置122可以被实施为基于部分同步序列将数据包定位在接收数据流中以接收数据包。为了同步数据接收器120中的数据包，因此可利用同步序列。同步序列为确定性的或伪随机二进制数据序列（例如PRBS序列（伪随机比特流）），其与数据包中的实际有效载荷数据或传感器数据一起传输到数据接收器120。数据接收器120辨识同步序列。通过接收数据流和已知同步序列的相关性，数据接收器120可确定已知同步序列在接收数据流内的时间上的位置。这里，相关函数包括位于接收数据流中的同步序列上的相关峰值，其中，峰值越高或越大，则越好地接收与已知同步序列相对应的数据流。为了进一步使突发式数据包保持简短且用于同步，同步序列可分布在单独的短数据包上，使得单独的数据包表现出比通过多个数据包同步更差的同步特性。为了利用该同步效果，数据接收器120可知道连续数据包的时间点。可替换的，接收器120的用于接收数据的装置可以被实施为基于部分同步序列来确定数据包的时间间隔或时间上的距离以在接收数据流时定位部分同步序列。由于数据发射器100和数据接收器120是固定的从而在较长时间内保持不改变，数据接收器120可以被实施为通过学习方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有单向数据传输的电池供电的固定传感器设备，包括：传感器，用于确定传感器数据并且用于基于所述传感器数据提供传感器数据包，所述传感器数据包括小于1KB的数据量；用于生成数据包的装置，所述用于生成数据包的装置被实施为将所述传感器数据包分成至少两个数据包，其中，所述至少两个数据包中的每一个比所述传感器数据包短；以及用于传输数据包的装置，所述用于传输数据包的装置被实施为经由通信信道以小于50KB/s的数据速率和一时间间隔传输所述至少两个数据包，其中，所述用于生成数据包的装置被实施为将同步序列分成部分同步序列并且向所述至少两个数据包中的每一个提供用于在数据接收器中同步所述至少两个数据包的所述部分同步序列中的一个。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.09.02 DE 102011082098.11.一种具有单向数据传输的电池供电的固定传感器设备，包括：传感器，用于确定传感器数据并且用于基于所述传感器数据提供传感器数据包，所述传感器数据包括小于1KB的数据量；用于生成数据包的装置，所述用于生成数据包的装置被实施为将所述传感器数据包分成至少两个数据包，其中，所述至少两个数据包中的每一个比所述传感器数据包短；以及用于传输数据包的装置，所述用于传输数据包的装置被实施为经由通信信道以小于50KB/s的数据速率和一时间间隔传输所述至少两个数据包，其中，所述用于生成数据包的装置被实施为将同步序列分成部分同步序列并且向所述至少两个数据包中的每一个提供用于在数据接收器中同步所述至少两个数据包的所述部分同步序列中的一个。2.根据权利要求1所述的电池供电的固定传感器设备，其中，所述用于传输数据包的装置被实施为将所述至少两个数据包的所述时间间隔选择为使得所述电池供电的固定传感器设备的电池负荷降低。3.根据权利要求1所述的电池供电的固定传感器设备，其中，所述用于传输数据包的装置被实施为以小于1·106符号/s的符号速率和/或小于0.8的码速率提供所述至少两个数据包。4.根据权利要求1所述的电池供电的固定传感器设备，其中，所述用于生成数据包的装置被实施为将所述传感器数据包另外分成至少三个数据包，其中，所述至少三个数据包中的每一个比所述传感器数据包短；以及其中，所述用于传输数据包的装置被实施为经由所述通信信道使用第一传输频率来传输所述至少两个数据包并且经由所述通信信道使用第二传输频率来传输所述至少三个数据包。5.根据权利要求4所述的电池供电的固定传感器设备，其中，所述用于生成数据包的装置被实施为使用第一码速率对所述至少两个数据包进行编码并且使用第二码速率对所述至少三个数据包进行编码，其中，所述第一码速率高于所述第二码速率。6.根据权利要求1所述的电池供电的固定传感器设备，其中，所述用于传输数据包的装置被实施为以小于10KB/s的数据速率传输所述至少两个数据包。7.一种具有根据前述权利要求中的一项所述的电池供电的固定传感器设备和用于接收所述传感器数据包的数据接收器的系统，其中，所述数据接收器包括：用于接收数据包的装置，所述用于接收数据包的装置被实施为接收所述至少两个数据包并且组合所述至少两个数据包以及确定所述传感器数据包；以及用于读出所述传感器数据包的装置，所述用于读出所述传感器数据包的装置被实施为从所述传感器数据包确定所述传感器数据并且将所述传感器数据分配给所述电池供电的固定传感器设备。8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述至少两个数据包均包括用于在所述数据接收器中同步所述至少两个数据包的部分同步序列；以及其中，所述用于接收数据包的装置被实施为基于所述部分同步序列在接收数据流中定位所述至少两个数据包，以接收所述至少两个数据包。9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述用于接收数据包的装置被实施为基于所述部分同步序列来确定所述至少两个数据包的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫·伯恩哈德，格尔德·基利安，
申请(专利权)人：弗劳恩霍夫应用研究促进协会，
类型：发明
国别省市：德国,DE