简单接收器的无线传输方法与流程

本发明的实施例涉及一种用于接收有效载荷数据的数据接收器，并且具体地涉及一种对由简单接收器芯片提供的经信道编码的有效载荷数据执行加权相关信道解码的数据接收器。其他实施例涉及一种用于接收有效载荷数据的方法。一些实施例涉及一种简单接收器的无线传输方法。

背景技术：

用于在基站和节点之间传输数据的不同的单向和双向系统是已知的，例如DECT(DECT＝数字增强无绳电信)和RFID(RFID＝射频识别)。对于这些系统来说，基站通常指定参与者同步的参考频率和参考时间。例如，在RFID系统中，阅读器在发射后立即指定时间窗口，在该时间窗口内，RFID应答器任意选择响应时间。将指定的时间间隔另外分成长度相等的时隙。这被称为时隙aloha协议。然而，在DECT中，在固定网格内提供时隙。这里，基站为参与者分配他可使用的用于进行通信的确切的时隙。由于石英公差的不准确性，在时隙之间提供缓冲时间，以使报文不重叠。

DE 10 2011 082 098 B4描述了一种电池供电的固定式发射器装置和一种用于传输传感器数据分组的方法，其中传感器数据分组被分成若干数据分组，这些数据分组小于要传输的实际信息(报文分割)。这里，报文被分成若干部分分组。这样的部分分组被称为跳(“hop”)。在一跳中，传输若干信息符号。跳是在一个频率上传输或分布在若干频率上(跳频)。跳之间是没有传输发生的间断。

由于不仅数据的发送而且数据的接收都需要相当高的能量消耗，因此相同的系统也可用于数据从基站传输到节点的相反情况。在这种情况下，节点的能量消耗也应当保持较低，因为节点可能没有恒定的电流供应，但是在节点从环境中获取能量(例如，温度差、阳光、电磁波等)的情况下实施能量收集，或者如DE 10 2011 082 098 B4中所述，用于发射的电池相应地可用于接收，其在足够长的时间段内不能为接收器提供电流。

除了能量消耗以外，在设计接收节点时，成本也是一个重要标准。因此，在这些节点上可以找到大多数非常简单的无线电芯片(接收器或收发器)，这些芯片的获取成本较低并且可以以节能的方式运行。然而，由于其结构简单，这些无线电芯片缺乏确定关于信道质量或接收到的数据的详细信息的能力。此外，这样的无线电芯片不提供将计算所需的信息提供给另一芯片的选项。另外，外部控制器中的精确信道分析也会导致显著的能量消耗。通常，这些具有成本效益的接收器芯片在它们的输出端提供已解调的数字比特序列(＝确定的比特)。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提供一种在使用具有成本效益的接收器芯片的同时提高接收质量的概念。

该目的通过独立权利要求来实现。

有利的进一步的实施方式可以在从属权利要求中找到。

本发明的实施例提供了一种数据接收器，用于经由通信信道借助于至少一个数据分组接收由数据发射器发送的有效载荷数据。该数据接收器包括：用于接收数据分组的装置，被配置为接收至少一个数据分组，其中所述至少一个数据分组包括经信道编码的有效载荷数据和至少一个指示符，其中所述用于接收数据分组的装置被配置为针对该至少一个接收到的数据分组输出包括接收到的经信道编码的有效载荷数据和该至少一个接收到的指示符在内的接收到的数据。此外，该数据接收器包括：用于进一步处理接收到的数据的装置，被配置为从所述接收到的数据中确定所述接收到的经信道编码的有效载荷数据和所述至少一个接收到的指示符，并且将所述至少一个接收到的数据分组的所述至少一个接收到的指示符与数据发射器和数据接收器已知的至少一个参考指示符进行比较，并基于所述至少一个接收到的指示符和所述至少一个参考指示符之间的比较，来确定所述至少一个接收到的数据分组的所述接收到的经信道编码的有效载荷数据的至少一个干扰程度。这里，所述用于进一步处理接收到的数据的装置被配置为基于所确定的至少一个干扰程度对所述至少一个接收到的数据分组的所述接收到的经信道编码的有效载荷数据进行加权以用于解码，并且根据所述接收到的经信道编码的有效载荷数据的加权来执行信道解码以获得所述有效载荷数据。

本发明基于如下这样的构思：附加地提供具有至少一个指示符的数据分组中包括的有效载荷数据，使得由用于接收数据分组的装置(例如，简单的具有成本效益的无线电芯片)提供的接收数据(例如，已确定的比特)的干扰程度可以基于所述至少一个指示符来确定，使得可以在对经信道编码的有效载荷数据进行信道解码期间考虑所确定的干扰程度，以提高信道解码的效率。

其他实施例提供了一种包括数据接收器和数据发射器的系统。该数据接收器包括：用于接收数据分组的装置，被配置为接收至少一个数据分组，其中所述至少一个数据分组包括经信道编码的有效载荷数据和至少一个指示符，其中用于接收数据分组的装置被配置为针对该至少一个接收到的数据分组输出包括接收到的经信道编码的有效载荷数据和该至少一个接收到的指示符在内的接收到的数据。此外，该数据接收器包括：用于进一步处理接收到的数据的装置，被配置为从所述接收到的数据中确定所述接收到的经信道编码的有效载荷数据和所述至少一个接收到的指示符，并且将所述至少一个接收到的数据分组的所述至少一个接收到的指示符与数据发射器和数据接收器已知的至少一个参考指示符进行比较，并基于所述至少一个接收到的指示符和所述至少一个参考指示符之间的比较，来确定所述至少一个接收到的数据分组的所述接收到的经信道编码的有效载荷数据的至少一个干扰程度。这里，所述用于进一步处理接收到的数据的装置被配置为基于所确定的至少一个干扰程度对所述至少一个接收到的数据分组的所述接收到的经信道编码的有效载荷数据进行加权以用于解码，并且根据所述接收到的经信道编码的有效载荷数据的加权来执行信道解码以获得所述有效载荷数据。该数据发射器被配置为经由通信信道向数据接收器发送具有经信道编码的有效载荷数据和至少一个指示符的数据分组。

其他实施例提供了一种用于经由通信信道借助于至少一个数据分组接收由数据发射器发送的有效载荷数据的方法。所述方法包括：

-接收所述至少一个数据分组，其中所述至少一个数据分组包括经信道编码的有效载荷数据和至少一个指示符；

-为该至少一个接收到的数据分组提供接收到的数据，其中所述接收到的数据包括接收到的经信道编码的有效载荷数据和至少一个接收到的指示符；

-从所述接收到的数据确定所述接收到的经信道编码的有效载荷数据和所述至少一个接收到的指示符；

-将所述至少一个接收到的数据分组的所述至少一个接收到的指示符与数据发射器和数据接收器已知的至少一个参考指示符进行比较，以基于所述至少一个接收到的指示符和所述至少一个参考指示符之间的比较来确定所述至少一个接收到的数据分组的所述接收到的经信道编码的有效载荷数据的至少一个干扰程度；

-基于所确定的至少一个干扰程度对所述至少一个接收到的数据分组的所述接收到的经信道编码的有效载荷数据进行加权以用于解码；以及

-根据所述接收到的经信道编码的有效载荷数据的加权来执行信道解码以获得有效载荷数据。

附图说明

在下文中将参考附图讨论本发明的实施例。附图示出了：

图1是根据本发明的实施例的数据接收器的示意框图；

图2是根据本发明的另外实施例的数据接收器的示意框图；

图3a是根据本发明的实施例的由数据发射器发送的数据分组的示意图；

图3b是根据本发明的实施例的当数据发射器经由损坏的通信信道发送了图3a中所示的数据分组时由数据接收器接收的数据分组的版本的示意图；

图3c是根据本发明的实施例的当数据发射器经由损坏的通信信道发送了图3a中所示的数据分组时由数据接收器接收的数据分组的版本的示意图；

图4是根据本发明的实施例的具有数据发射器和数据接收器的系统的示意框图；

图5在一个图表中表示发送数据分组时的信道活动，并且在一个图表中表示接收器在接收数据分组时的能量消耗，每个图表各自随时间绘制；

图6是根据本发明的实施例的用于生成数据分组的方法的示意流程图；以及

图7是根据本发明的实施例的用于经由通信信道借助于至少一个数据分组接收由数据发射器发送的有效载荷数据的方法的流程图。

具体实施方式

在本发明的实施例的以下描述中，附图中相同或等同的元件被提供有相同的附图标记，使得它们的描述在不同的实施例中是可相互交换的。

图1示出了根据本发明的实施例的数据接收器100的示意框图。数据接收器100包括用于接收数据分组104的装置102和用于进一步处理接收到的数据的装置106。

用于接收数据分组104的装置102被配置为接收至少一个数据分组104，其中该至少一个数据分组104包括经信道编码的有效载荷数据108和至少一个指示符110，其中用于接收数据分组104的装置102被配置为针对该至少一个接收到的数据分组104输出包括接收到的经信道编码的有效载荷数据108和该至少一个接收到的指示符110在内的接收到的数据112。

在实施例中，用于接收数据分组104的装置102可以被配置为以已确定的比特的形式输出接收到的数据112。此外，用于接收数据分组104的装置102可以被配置为(例如，以这种简单的方式来构造)：使得它不能在符号级别上输出关于接收到的数据112的质量的任何信息。因此，基于由用于接收数据分组104的装置102提供的数据/信息，无法对符号级别(数据符号级别)进行质量估计。此外，用于接收数据分组104的装置可以被配置为(例如，以这种简单的方式来构造)：使得它不能区分接收到的经信道编码的有效载荷数据108和至少一个接收到的指示符110。

例如，用于接收数据分组104的装置102可以是简单的或具有成本效益的接收器芯片(或收发器芯片)，其在其输出端以已确定的比特或已解调的数字比特序列(＝已确定的比特)的形式提供接收到的数据112。由于结构简单，接收器芯片缺乏确定关于信道质量或接收到的数据112的信息的能力。此外，接收器芯片不提供将计算信道质量或接收到的数据112所需的信息提供给另一芯片的选项。

用于进一步处理接收到的数据112的装置106被配置为从接收到的数据112中确定接收到的经信道编码的有效载荷数据108和至少一个接收到的指示符110，并且将至少一个接收到的数据分组104的至少一个接收到的指示符110与数据发射器和数据接收器100已知的至少一个参考指示符进行比较，并基于至少一个接收到的指示符110和至少一个参考指示符之间的比较，来确定至少一个接收到的数据分组104的接收到的经信道编码的有效载荷数据108的至少一个干扰程度。

这里，用于进一步处理接收到的数据112的装置106被配置为基于所确定的至少一个干扰程度对至少一个接收到的数据分组104的接收到的经信道编码的有效载荷数据108进行加权以用于解码，并且根据接收到的经信道编码的有效载荷数据108的加权来执行信道解码以获得有效载荷数据。

因此，在实施例中，甚至在对接收到的经信道编码的有效载荷数据进行信道解码之前，用于进一步处理接收到的数据112的装置106可以基于至少一个接收到的指示符110来确定接收到的经信道编码的有效载荷数据108的干扰程度，并且可以在对接收到的经信道编码的有效载荷数据进行信道解码时考虑所确定的干扰程度。由于在对接收到的经信道编码的有效载荷数据进行信道解码时考虑接收到的经信道编码的有效载荷数据的干扰程度的事实，可以提高解码质量(信道解码)。

图2示出了根据本发明的另外实施例的数据接收器100的示意框图。数据接收器100包括用于接收数据分组104的装置102和用于进一步处理接收到的数据112的装置106。

如上所述且如图2所示，用于接收数据分组104的装置102可以是(简单的、具有成本效益的)接收器芯片(例如，IC(IC＝集成电路))，而用于进一步处理接收到的数据112的装置106可以是解码器或信道解码器(例如，μC(μC＝微控制器))。

如图2中进一步所示，数据分组104可以包括有效载荷数据区域116以及可选地控制数据区域118。控制数据区域不一定在数据分组104的开始，而是可以放置在任何位置。

例如，控制数据区域118可以包括同步序列(或前导码)，其中用于接收数据分组104的装置102可以被配置为通过使用同步序列119来执行数据分组104的同步(或频率估计)。显然，用于接收数据分组104的装置102也可以被配置为接收没有控制数据区域118的数据分组104，即，没有同步序列119。例如，数据分组104的到达时间对于数据接收器100可以是已知的，由此数据接收器100能够在已知的时间从接收数据流确定数据分组104。

此外，控制数据区域118可以包括前导码。这里，用于接收数据分组104的装置102被配置为使得其不输出控制数据区域118中包括的数据。

有效载荷数据区域116可以包括有效载荷数据108和至少一个指示符110作为数据。这里，用于接收数据分组104的装置102可以被配置为输出有效载荷数据区域116中包括的数据作为接收到的数据112(分别以已确定的比特和已解调的比特序列的形式)。

因此，数据分组104中包括的至少一个指示符110仅与有效载荷数据108一起作为接收到的数据112由用于接收数据分组104的装置102输出，而不用于接收数据分组104，例如，用于基于至少一个指示符110或通过使用至少一个指示符110来执行(数据分组104的)同步。只要数据分组104包括具有同步序列119的可选控制数据区域118，用于接收数据分组104的装置102就可以使用控制数据区域118来接收数据分组104，例如，用于通过使用控制数据区域118中包括的同步序列119来同步数据分组104。然而，用于接收数据分组的装置102不输出同步序列119(或控制数据区域中包括的任何其他信息)，使得用于进一步处理接收到的数据112的装置106不从用于接收数据分组的装置102获得关于接收到的数据112的质量的信息。

相反，如上所述，用于进一步处理接收到的数据112的装置106在对接收到的经信道编码的有效载荷数据108进行解码之前，基于至少一个接收到的指示符110来确定接收到的经信道编码的有效载荷数据108的干扰程度，并且在对接收到的经信道编码的有效载荷数据进行解码时使用所确定的干扰程度。例如，用于进一步处理接收到的数据112的装置106可以被配置为基于至少一个接收到的指示符110来执行干扰评估120和信道解码122。

由于在对接收到的经信道编码的有效载荷数据进行解码时考虑接收到的经信道编码的有效载荷数据的干扰程度的事实，可以提高解码质量(信道解码)，如以下将解释的。

对于错误保护代码，当知晓接收到的符号是否以及如何强烈地被损坏时非常有利(注意：另见附件，至今未发表)。在符号中删除损坏的信息会比使用损坏的信息更好(好得多)。在通信工程中，LogLikelihoodRatios中有指示信息安全性的描述。

与存在干扰或损坏的不知晓损坏的符号的情况相比，当知晓什么符号被损坏或发生故障时，错误保护代码(例如，卷积代码、Reed-Solomon代码或turbo代码)可以恢复具有大量丢失或错误的符号的接收分组。

为了确定接收到的信息的安全程度，在实施例中可以将指示符110添加到数据分组104。这里，指示符100可以包括单个或多个指示符符号。在通信之前，发射器和接收器知晓数据分组(或跳)104中的指示符及其分布。

单个指示符符号可以对应于所使用的调制方法的符号。数据接收器100可以将接收到的指示符110的符号与预期模式进行比较，并且可以基于差异来确定接收到的数据分组(跳)和部分数据分组(跳的一部分)的质量。对于这些质量评估，指示符符号的选择及其分布具有(显著)重要性。

指示符110的最佳分布主要基于期望干扰的长度、所使用的用于安全性确定的算法以及必要的接收安全性。当构造指示符110时，选择不同的调制符号作为指示符符号是有利的，因为由于简单的接收芯片102仅返回所确定的解调符号而不可能在多个维度中检测干扰。

其简单示例是二进制调幅。如果仅使用高电平作为指示符符号，则始终以恒定的大声干扰信号正确地接收高电平，并且指示符110被声明为无错误，由此接收到的符号的可靠性被假定为高，尽管出现在信息符号中的低电平以与高电平相同的损坏方式被接收。

图3a示出了由数据发射器发送的数据分组104的示意图。从图3a中可以看出，数据分组104可以包括若干指示符110，这些指示符110依据它们的时间发生以分布式方式被布置在数据分组104中。这里，指示符110可以包括至少一个指示符符号111，其中一个指示符符号111是用于发送至少一个数据分组104的调制方法的一个符号或者对应于该一个符号。

如已经提到的那样，指示符110不被用于接收数据分组的装置102用来进行同步或频率估计，而被用于进一步处理接收到的数据112的装置106用来确定之后在信道解码中考虑的包括在数据分组104中的经信道编码的有效载荷数据的干扰程度。因此，当用于发送数据分组104的调制方法的符号的30％或更少是指示符符号时就足够了。此外，当在数据分组104中最多四个指示符符号根据它们的时间发生以紧接相继的方式被布置就足够了。

图3a中示出的数据分组104示例性地包括三个指示符110_1至110_3，其中指示符110_1至110_3以分布式方式被布置在数据分组104中。有效载荷数据的第一块114_1被布置在第一指示符110_1和第二指示符110_2之间，而有效载荷数据的第二块114_2被布置在第二指示符110_2和第三指示符110_3之间。另外，三个指示符110_1至110_3中的第一指示符110_1包括两个指示符符号111_1和111_2，其中，三个指示符110_1至110_3中的第二指示符110_2包括三个指示符符号111_3至111_5，并且其中三个指示符符号110_1至110_3中的第三指示符110_3指示符包括一个指示符符号111_6。

换句话说，图3a示出了当使用二进制调制时如何可以用指示符110来构造数据分组(跳)104。应注意的是，指示符110_1至110_3不一定位于数据分组(跳)104的开始和结束处。指示符的最佳位置、长度和数量始终是针对系统给出的外部参数进行优化的主题。

图3b示出了当数据发射器经由损坏的通信信道发送了图3a中所示的数据分组104时由数据接收器100接收的数据分组104的版本的示意图。从图3b中可以看出，第一指示符110_1的第二指示符符号111_2已经损坏。

用于进一步处理接收到的数据112的装置106被配置为将接收到的指示符110_1至110_3与参考指示符进行比较，并且基于所述比较来确定接收到的经信道编码的有效载荷数据的干扰程度并基于所确定的干扰程度对接收到的经信道编码的有效载荷数据进行加权，以用于解码。

在图3a和图3b所示的情况下，指示符110_1至110_3之间的比较将相应地导致如下事实：第一指示符110_1的第二指示符符号111_2被损坏，而其他指示符符号未被损坏。

根据实施例，用于进一步处理接收到的数据112的装置106可以基于所述比较来确定(例如)(均)布置在各个指示符之间的有效载荷数据的一个(统一的)干扰程度，其中该干扰程度可以假定例如两个不同的值，例如损坏的和未损坏的。在随后的信道解码中，未损坏的有效载荷数据可以比损坏的有效载荷数据进行更强的加权。例如，在信道解码中，只有在删除了损坏的有效载荷数据时才可以考虑未损坏的有效载荷数据。显然，可以使用其他加权因子。例如，未损坏的有效载荷数据可以以小于1的因子(例如，0.8)并入信道解码中，而损坏的有效载荷数据可以以大于零的因子(例如，0.2)并入信道解码中，其中为1的因子对应于完整考虑相应的有效载荷数据，并且其中为零的因子对应于丢弃相应的有效载荷数据。

在图3a和图3b所示的情况下，用于进一步处理接收到的数据112的装置106可以确定例如第一指示符110_1和第二指示符110_2之间的有效载荷数据的第一块114_1被损坏，而第二指示符110_2和第三指示符110_3之间的有效载荷数据的第二块114_2未被损坏，使得例如仅在有效载荷数据的第一块114_1被丢弃时才在信道解码中考虑有效载荷数据的第二块114_2。

因此，在接收到数据分组(跳)104之后，可以基于接收到的指示符110_1至110_3中的错误来评估接收到的有效载荷数据符号，并且可以在将数据传送到信道解码之前定义每个符号的正确接收的安全性。因此，指示符110不是信道编码的一部分。对安全性进行加权可以通过简单或复杂的方式任意地设计。

作为这种方法的简单示例，可以使用“未损坏-具有给定安全性”和“损坏-不安全”之间的区别。这里，基于相邻的指示符将符号分类到相应的类别中(参见图3b)。

如果该方法也用于检测最短的期望干扰，则两个指示符之间的时段可能不会长于该干扰，这是因为可能发生：指示符110_1至110_3被无损坏地发送，但是指示符110_1至110_3之间的信息符号114_1和114_2已被损坏。因此，符号的加权将会对错误保护代码的性能产生不利影响。

图3c示出了当数据发射器经由损坏的通信信道发送了图3a中所示的数据分组时由数据接收器100接收的数据分组114的版本的示意图。如在图3b中一样，第一指示符110_1的第二指示符符号111_2也已经损坏。

在该实施例中，用于进一步处理接收到的数据112的装置106可以被配置为：确定在数据分组104中距至少两个间隔开的指示符之一具有较短(时间)距离的有效载荷数据的一部分的干扰程度与至少一个数据分组中距该一个指示符具有较大(时间)距离的有效载荷数据的部分相比更强，这取决于该一个指示符与相应参考指示符的比较。

在图3a和图3c所示的情况下，指示符110_1至110_3之间的比较将分别导致如下事实：第一指示符110_1的第二指示符符号111_2被损坏，而其他指示符符号未被损坏。

因此，与针对距损坏的第一指示符110_1具有时间上较大距离以及距未损坏的第二指示符110_2具有时间上较短距离的有效载荷数据符号(例如，有效载荷数据符号115_4或115_7或114_10)相比，用于进一步处理接收到的数据112的装置106将针对距损坏的第一指示符110_1具有时间上较短距离的有效载荷数据符号(例如，有效载荷数据符号115_1)确定为更高的干扰程度。

在图3c中由不同的颜色/阴影示出了有效载荷数据符号从低(例如，针对有效载荷数据符号115_10)到高(例如，针对有效载荷数据符号115_1)的不同干扰程度。

从图3c中可以看出，用于进一步处理接收到的数据112的装置106可以被配置为基于指示符来确定若干(至少三个)不同的干扰程度。此外，用于进一步处理接收到的数据的装置106可以被配置为基于若干不同的干扰程度来确定若干(至少三个)不同的加权阶段或加权因子。

换句话说，更复杂的方法可以分析指示符中的错误模式，并且可以基于错误模式分别调整各个有效载荷符号的安全性。如果一个指示符被损坏而其后的指示符未被损坏，则例如，可以基于其与损坏的指示符的时间接近度来确定有效载荷符号的安全性(参见图3)。利用这种方法，不需要将指示符放置得彼此如此接近，以至于检测到最短的干扰，这是因为可能损坏的符号已被分配了较低的安全性。指示符的最佳长度和分布是一个特别适合于给定场景的优化问题。

如果接收器例如通过分析校验和而确定即使进行了优化也会出现高错误率，则其可以自适应地调整对符号进行加权的函数。这允许接收节点将传输适应其实际环境。

如果接收芯片具有确定跳的接收信号功率(例如，通过RSSI测量(RSSI＝接收信号强度指示))的选项，则其可以进行记录并且可以存储一个或多个消息上的功率过程。在接收功率明显偏离先前测量的跳中，干扰可能已被激活或信号已被衰减，并且该跳的接收符号的正确度的安全性可相应地被校正。

因此，图3a至图3c示出了具有不同长度的三个指示符的数据分组，在经由损坏的信道进行传输之前(图3a)和之后(图3b和图3c)，两个有效载荷数据块114_1(N₁)和114_2(N₂)中的有效载荷符号n。在图3b中，114_1(N₁)被标记为损坏，因为指示符110_1(I₁)被损坏，而114_2(N₂)被标记为未损坏，因为110_2(I₂)和110_3(I₃)未被损坏。在图3c中，114_1(N₁)的开始具有较低的安全性，因为开始更靠近损坏的指示符110_1(I₃)。然而，114_1(N₁)的结尾具有较高的安全性，因为结尾更靠近损坏的指示符110_2(I₂)。由于到未损坏的指示符110_2(I₂)和110_2(I₃)的距离更大，所以114_2(N₂)的中心具有较低的安全性。

图4示出了根据本发明的实施例的具有数据发射器160和上述数据接收器100的系统180的示意框图。

数据发射器160可以被配置为经由通信信道将具有经信道编码的有效载荷数据108和至少一个指示符110的数据分组104发送到数据接收器100。

具体而言，数据发射器160可以包括用于对有效载荷数据进行信道编码的装置162，其被配置为对有效载荷数据进行信道编码以获得经信道编码的有效载荷数据。此外，数据发射器100可以包括用于生成数据分组的装置164，其被配置为从经信道编码的有效载荷数据生成至少一个数据分组(例如，分组分割方法中的至少两个数据分组)。用于生成数据分组的装置164可以被配置为(在数据分组中)提供具有数据发射器160和数据接收器100已知的至少一个指示符的经信道编码的有效载荷数据。此外，数据发射器160可以包括用于发送数据分组的装置166，其被配置为经由通信信道向数据接收器100发送至少一个数据分组104。

在实施例中，例如，数据发射器160可以是基站，而数据接收器100是节点。显然，数据发射器160也可以是节点，而数据接收器100是基站。

在下文中，将描述用于最小化能量消耗的实施例。

为了最小化电流消耗，除了提高连接的稳健性之外，还可以使用在确定的时间以确定的频率进行传输。从而，接收器100有可能在有效接收模式下尽可能简短地操作接收芯片102，并且还可以停用所有其他组件，只要利用激活的定时器或激活的实时时钟确保在固定时间唤醒(低功率模式)，参见图5。

详细地，图5在一个图表中示出了发送数据分组(跳)104时的信道活动，并且在一个图表中示出了接收器100在接收数据分组104时的能量消耗，每个图表各自随时间绘制。

从图5中可以看出，数据接收器100在第一时间(在接收数据分组之前)处于第一操作模式(或操作状态)，其中无线电芯片102和控制器106两者都被去激活(关断)。在第二时间，数据接收器100处于第二操作模式，其中控制器106处于空闲模式，而无线电芯片102被去激活。在第三时间(其可以与第二时间重合)，数据接收器100处于第三操作模式，其中控制器106被激活，而无线电芯片102被去激活。在第四时间，数据接收器100处于第四操作模式，其中控制器106处于活动状态，而无线电芯片102处于空闲状态。在第五时间(在接收数据分组时)，数据接收器100处于第五操作模式，其中控制器106处于活动状态，而无线电芯片102接收数据分组104。

在第六时间(在接收数据分组104之后)，数据接收器100处于第四操作模式。在第七时间(其可以与第六时间重合，即，跳过第四操作模式)，数据接收器100处于第三操作模式。在第八时间，数据接收器处于第二操作模式。在第九时间(其可以与第八时间重合，即，跳过第二操作模式)，数据接收器处于第一操作模式。

换句话说，图5示出了当接收数据分组(跳)104时接收节点100的可能模式的示例性过程。实时时钟可以在准确的时间唤醒控制器106，以在预定义的时间将无线电芯片102切换为接收。控制器106在接收后激活以处理接收到的符号。

为了使接收器100能够在没有同步的情况下击中消息的确切时间，可以选择传输方法的符号率如此低，使得信号的运行时间与单个符号的传输持续时间相比保持可忽略。这导致以下情况：系统的可能范围可以通过符号率受到影响。为了确定消息的确切到达时间，有不同的可能性。示例性地，本文列出了一些方法，但是用于获得此的其他方法也是可行的。第一种方法是绝对时间：在预定时间每天接收消息。发射器和接收器中需要准确和同步的时钟。第二种方法是外部事件：在发射器和接收器等同感知到的时间t处的影响(光脉冲、噪声、无线电波等)在节点处在时间t+Δt(Δt≥0)触发消息的接收。第三种方法是明确的请求：节点可以选择自己发送消息，并在等待消息时明确通知基站。第四种方法是隐式请求：节点本身定期发送数据。在预定数量的发送消息之后，节点期望来自基站的消息。预先确定发送自己的消息和接收基站的消息之间的时间差。

如果无法准确地预测时间，那么可以在指示符的帮助下更准确地确定时间。但是，不需要插入特定的检测前导码。接收器不必连续搜索要接收的报文。

如果在接收器100中没有足够的计算能力来实时解码报文，则可以缓存接收值或部分解调的接收值。

通过额外的前导码符号和由此产生的单个节点的响应所需的更短的信道使用时段来减少开销允许附加地增加具有信道的相同总体使用时段的寻址节点的数量或者减少具有恒定节点号的相同频带中的其他系统的干扰。

在实施例中，有效载荷数据可以由数据发射器分成至少两个数据分组经由通信信道来发送。这里，用于进一步处理接收到的数据112的装置106可以被配置为组合该至少两个数据分组的接收到的经信道编码的有效载荷数据，以便通过组合接收到的经信道编码的有效载荷数据来获得用于信道解码的更高的码增益。

由于使用了报文分割方法，还可以借助能量收集或电池来操作接收器节点100，该能量收集或电池可以不直接地但是经由临时储能器(电容器)向接收器100供应电流。这是可能的，因为消息不是作为一个整体被接收，而是以各部分被接收(被分成若干(至少两个)数据分组)。这允许接收器100在数据分组(跳)104之间对其能量供应进行再充电并且能够进一步接收。为了适应数据接收器(节点)100及其能量供应的特定要求，可以优化数据分组(跳)104的时间顺序，使得可以以特定的概率确保整个消息的接收。此外，接收器100可以基于其可用能量来决定是否接收数据分组(跳)104。如果它已经选择了大量的数据分组，则为了首先再次收集能量，关于省略数据分组104的能量可能更有利。

为了额外缩短传输时段，可以省略用于检测和频率估计的所有符号。当发射器160具有相应强大的硬件以精确地达到接收器100的发射时间和发射频率时，这是可能的。

通过在数据接收器(节点)100中使用特别有利的组件，接收频率的精确调整并不总是可能的(石英的不准确性和老化)。对于数据接收器(节点)的实际接收频率过于偏离调整后的频率的事实，发射器160可以确定实际接收频率以便以实际接收频率进行发射。

为此，在接收消息之前，数据接收器(接收节点)100可能已经以先前定义的频率向基站发送了消息。然后，以这个频率返回数据分组104(参见DE 10 2011 082 100 A1)。

当数据接收器(节点)100确定没有消息被发送时通过过早地终止消息的接收来减少能量消耗结果的另一措施，在接收最后的数据分组(跳)100之前，消息不是针对他的或者已经低于预定的最小总体安全性。在后一种情况下，接收到的数据分组(跳)100已经如此强烈地被损坏，使得成功的解码被分类为不太可能，因此可以暂停接收残余数据分组(跳)100和解码以节省能量，并且接收器可以被置于能耗非常低的模式中。

该方法的扩展允许通过经信道编码的有效载荷数据符号的相应分布进一步节省电流消耗。因此，经信道编码的有效载荷数据符号在消息内分布，使得已经在接收完整消息的一部分之后，利用有效载荷数据符号的相应安全性，可以开始解码过程。如果解码成功，则将不再需要接收剩余的有效载荷数据，并且数据接收器(节点)100必须以较高的电流消耗保持在有效接收模式达较短的时间段，如将在下面参考图6讨论的。

图6示出了根据本发明的实施例的用于生成数据分组104的方法200的示意流程图。换句话说，图6示出了经信道编码的符号的示例性划分，以便在成功接收部分消息之后允许解码。

在第一步骤202中，可以对有效载荷数据109进行信道编码(例如，具有1/3的码率)以获得经信道编码的有效载荷数据108。经信道编码的有效载荷数据108可以包括例如经信道编码的有效载荷数据的至少三个多项式108_1至108_3。

在第二步骤204中，经信道编码的有效载荷数据108可以被至少部分地交错，以便获得不同交错的经信道编码的有效载荷数据的至少两个部分130_1和130_2。例如，可以将经信道编码的有效载荷数据的至少三个多项式108_1至108_3提供给交错器(用于交错的装置)，以获得不同交错的经信道编码的有效载荷数据的至少两个部分130_1和130_2。如从图6中可以看出，经信道编码的有效载荷数据的第一多项式108_1和第二多项式108_2可以彼此(完全)交错以获得不同交错的经信道编码的有效载荷数据的第一部分130_1，同时第三多项式108_3不被交错以获得不同交错的经信道编码的有效载荷数据的第二部分130_2。

在第三步骤206中，不同交错的经信道编码的有效载荷数据的至少两个部分130_1和130_2可以被分成多个数据分组104_1至104_9。例如，交错的经信道编码的有效载荷数据的第一部分130_1可以被分成六个数据分组104_1(H₁)至104_6(H₆)，而(交错的)经信道编码的有效载荷数据的第二部分130_2被分成三个数据分组104_7(H₇)至104_9(H₉)。

例如，可以通过数据发射器160(或者数据发射器160的用于生成数据分组的装置164)来执行上述方法。

作为示例，图6示出了收集第一部分130_1的所有数据分组(跳)104_1(H₁)至104_6(H₆)的数据并且开始第一次解码尝试可能就足够了。如果数据分组(跳)104_1(H₁)至104_6(H₆)的质量已经足够并且解码成功，则将不需要接收丢失的数据分组(跳)104_7(H₇)至104_9(H₉)。

以下，将描述本发明的实施例产生的改进和优点。

通过报文分割，通过临时储能器操作的接收器100可以总体上接收更长的报文，由此可以分别获得具有给定信息量的更高传输范围和具有给定传输范围的更高信息量。

尽管在其他无线电参与者的传输干扰期间简单接收芯片具有限制，但是数据接收器100允许从基站到简单接收节点的稳健的数据传输。

通过减少接收时段和评估符号安全性的简单性，可以进一步降低电流消耗。如果没有报文被发送，则提前终止接收。如果发送了报文，则在报文已被数据子集正确接收的情况下提前终止。

尽管已经描述了数据载体100是节点并且数据发射器是基站的一些实施例，但应注意，本发明并非基于这样的实施例。而是，数据发射器100也可以是基站，并且数据接收器是节点。

图7示出了用于借助于至少一个数据分组接收由数据发射器经由通信信道发送的有效载荷数据的方法的流程图300。方法300包括：步骤302，接收至少一个数据分组，其中该至少一个数据分组包括经信道编码的有效载荷数据和至少一个指示符；步骤304，为该至少一个接收到的数据分组提供接收到的数据，其中接收到的数据包括接收到的经信道编码的有效载荷数据和至少一个接收到的指示符；步骤306，从接收到的数据确定接收到的经信道编码的有效载荷数据和至少一个接收到的指示符；步骤308，将该至少一个接收到的数据分组的至少一个接收到的指示符与数据发射器和数据接收器已知的至少一个参考指示符进行比较，以便基于至少一个接收到的指示符和至少一个参考指示符之间的比较来确定该至少一个接收到的数据分组的接收到的经信道编码的有效载荷数据的至少一个干扰程度；步骤310，基于所确定的至少一个干扰程度对该至少一个接收到的数据分组的接收到的经信道编码的有效载荷数据进行加权以用于解码；以及步骤312，根据接收到的经信道编码的有效载荷数据的加权来执行信道解码以便获得有效载荷数据。

以下，将描述本发明的另外实施例。

在分别设置有廉价且高效的芯片的接收器中，不能从无线电芯片的输出数据直接读取对相应数据分组(跳)的接收符号的质量的估计。但是，对于许多系统的性能来说，该质量评估是重要组成部分。因此，当存在关于接收符号的质量的信息时或者当在没有达到质量阈值时假定符号完全未知时，许多纠错机制(例如，卷积解码器)的性能明显更好。

关于能量消耗，除了质量估计之外，接收器处于有效接收模式的时间也将被最小化。

为了即使利用简单的具有成本效益的硬件也满足这两个标准，可以使用基于包划分方法的短包传输方法(报文分割，参见DE 10 2011 082 098 B4)，其可以另外使用低数据速率来增大范围。通过省略任何同步和前导码符号，可以缩短接收器的有效接收时间。为了提高性能，插入少量附加符号(指示符)，以便能够对单个数据分组(跳)或部分数据分组(部分跳)的符号进行质量估计。

该系统对于向很多节点分发很少的信息特别令人感兴趣，因为短包长度使得单个节点的有限信道使用时段较短，没有太多开销，并且也使得单个接收节点处的能量消耗最小化。此外，通过有效的质量判断，即使向具有成本效益的无线电芯片进行传输也可获得必要的稳健性，以便与其他导致干扰的系统一起用于频段。

可能地，节点也可以使用插入的已知的附加符号作为同步信息，并且因此能够实现更好的接收(例如，通过相干解调或估计频率偏移)。

以下，将描述本发明的另外实施例。

在实施例中，基站可以通过报文分割方法将经信道编码的消息发送到节点。这里，可以将较少的指示符分布在数据分组(跳)中。指示符的分布和长度可以根据预期的干扰情况和质量评估要求进行调整。可选地，可以插入更多(额外的)指示符以便能够进行检测和频率估计。可选地，发射频率也可以适用于补偿接收器中与计划频率的可能偏离(例如，由于石英的不准确性)。

在实施例中，接收器知晓数据分组104或指示符到达的确切时间，使得接收器此时可以接通接收芯片。例如，可以基于绝对时间(GPS)、外部事件或通过与事件的已知时间差来确定接收时间。

在实施例中，在接收到数据分组(跳)之后，可以基于指示符符号来确定是数据分组(跳)还是数据分组(跳)的部分已被损坏。如果所有指示符对应于先前确定的指示符模式并且已经根据度量被正确地接收，则可以将整个数据分组(跳)的信息声明为未损坏。如果指示符部分地不对应于预期的符号，则可以将损坏的指示符与下一指示符之间的信息部分声明为损坏。

在实施例中，当数据分组(跳)未被损坏时，可以使用数据分组的信息。但是，如果数据分组被损坏，则可以丢弃其信息或以较低的权重进一步使用其信息。如果在接收消息期间发生太多损坏的数据分组(跳)或部分数据分组(部分跳)，使得无差错接收的概率已经降低到阈值以下，则可以终止接收其他数据分组(跳)以节省能量。

在实施例中，至少一个指示符对已经确定的符号进行操作，即，其中同步和信道估计已经发生或者不需要。指示符的使用主要针对使用简单接收器的情况，该接收器不能提供关于所确定的符号的任何质量信息。

在实施例中，数据接收器可以包括已经接受用户同步的接收器IC(无线电芯片)，并且同步和前导码符号对用户不可用，因为仅输出有效载荷数据。

在实施例中，指示符可以用于常见的无线电接收器IC(无线电芯片)，其不向用户提供用于影响频率或信道估计的选项。然后，根据指示符中的错误，可以找到用于相邻符号的正确加权函数，从而改善对经信道编码的数据的解码。

在实施例中，数据接收器可以具有在输出处提供已经确定的比特的标准无线电芯片。这里，信道解码的性能比软判决接收器(考虑前向纠错和不提供任何硬判决比特的解码器)更差。通过指示符进行干扰检测，可以提高信道解码的性能。

其他实施例涉及一种用于从基站发送数据的系统，例如，控制数据，用于使致动器或传感器的各个参数适应单个或大量简单节点。出于成本和能量消耗的考虑，无线电分析的计算能力以及选项只能在接收器处在有限范围内进行。相反，基站提供强大的硬件，允许精确调整传输频率和传输时间。

其他实施例涉及也可以转移到其他应用领域的无线传输方法。

尽管已经在装置的上下文中描述了一些方面，但是应当清楚的是，这些方面也表示对相应方法的描述，使得装置的块或器件也对应于相应的方法步骤或方法步骤的特征。类似地，在方法步骤的上下文中描述的方面也表示对应装置的对应块或细节或特征的描述。一些或全部方法步骤可以由硬件装置(或使用硬件装置)来执行，例如微处理器、可编程计算机或电子电路。在一些实施例中，最重要的方法步骤中的某一些或数个可以由这种装置来执行。

取决于某些实现要求，可以在硬件中或在软件中实现本发明的实施例。可以使用其上存储有电子可读控制信号的数字存储介质(例如，软盘、DVD、蓝光光盘、CD、ROM、PROM、EPROM、EEPROM或闪存、硬盘驱动器或另一磁存储器或光学存储器)来执行实现，该电子可读控制信号与可编程计算机系统协作或者能够与之协作从而执行相应方法。因此，数字存储介质可以是计算机可读的。

根据本发明的一些实施例包括具有电子可读控制信号的数据载体，该电子可读控制信号能够与可编程计算机系统协作从而执行本文所述的方法之一。

通常，本发明的实施例可以实现为具有程序代码的计算机程序产品，程序代码可操作以在计算机程序产品在计算机上运行时执行方法之一。

程序代码可以例如存储在机器可读载体上。

其他实施例包括用于执行本文所述的方法之一的计算机程序，其中，该计算机程序存储在机器可读载体上。

换言之，本发明方法的实施例因此是包括程序代码的计算机程序，程序代码用于在计算机程序在计算机上运行时执行本文所述的方法之一。

因此，本发明方法的另一实施例是其上记录有计算机程序的数据载体(或者数字存储介质或计算机可读介质)，该计算机程序用于执行本文所述的方法之一。

因此，本发明方法的另一实施例是表示计算机程序的数据流或信号序列，所述计算机程序用于执行本文所述的方法之一。数据流或信号序列可以例如被配置为经由数据通信连接(例如，经由互联网)传送。

另一实施例包括处理装置，例如，计算机或可编程逻辑器件，所述处理装置被配置为或适于执行本文所述的方法之一。

另一实施例包括其上安装有计算机程序的计算机，该计算机程序用于执行本文所述的方法之一。

根据本发明的另一实施例包括被配置为向接收器发送用于执行本文描述的至少一个方法的计算机程序的装置或系统。该发送可以是例如电子的或光学的。例如，接收器可以是计算机、移动设备、存储器设备或类似设备。例如，该装置或系统可以包括用于向接收器发送计算机程序的文件服务器。

在一些实施例中，可编程逻辑器件(例如，现场可编程门阵列FPGA)可以用于执行本文所述的方法的功能中的一些或全部。在一些实施例中，现场可编程门阵列可以与微处理器协作以执行本文所述的方法之一。通常，方法优选地由任意硬件装置来执行。这可以是通用硬件，例如，计算机处理器(CPU)或专用于方法的硬件(例如，ASIC)。

上述实施例对于本发明的原理仅是说明性的。应当理解的是：本文所述的布置和细节的修改和变形对于本领域其他技术人员将是显而易见的。因此，旨在仅由所附专利权利要求的范围而不由通过描述和解释本文的实施例的方式给出的具体细节来限制本发明。