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HINTERGRUND
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Die Erfindung betrifft Funksysteme,
die Frequenzsprung-(FH)-Spread-Spectrum-Verfahren
einsetzen. Spezieller betrifft die Erfindung Leistungssteuerverfahren
zur Verwendung in Funksystemen, in denen mehrere, unkoordinierte
und unsynchronisierte FH-Systeme den selben Bereich abdecken.
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In den wenigen vergangenen Jahrzehnten hat
der Fortschritt in der Funktechnik und der Technologie der sehr
großmaßstäblichen
Integration (VLSI) die weite Verwendung von Funkkommunikationsvorgängen in
Verbraucheranwendungen begünstigt. Tragbare
Geräte,
beispielsweise Kofferradios, können
nunmehr mit akzeptablen Kosten, Größen und Leistungsverbrauchseigenschaften
hergestellt werden.
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Obwohl sich die Drahtlostechnologie
hauptsächlich
heutzutage auf Sprachkommunikation konzentriert (beispielsweise
in bezug auf Handfunkgeräte),
ist es wahrscheinlich, dass sich dieses Gebiet in der nahen Zukunft
dahingehend erweitert, dass ein stärkerer Informationsfluss zu
und von anderen Arten nomadisierender Geräte und fester Geräte zur Verfügung gestellt
wird. Spezieller ist es wahrscheinlich, dass weitere Fortschritte
der Technologie zu sehr kostengünstigen
Funkeinrichtungen führen
werden, die einfach in zahlreiche Geräte eingebaut werden können. Dies
wird die Anzahl an Kabeln verringern, die momentan verwendet werden.
So kann beispielsweise Funkkommunikation die Anzahl an Kabeln verringern
oder völlig
auf Null bringen, die zum Verbinden von Master-Geräten mit
ihren jeweiligen Peripheriegeräten
verwendet werden.
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Die voranstehend erwähnten Funkkommunikationsvorgänge erfordern
ein lizenzfreies Band mit ausreichender Kapazität, um Übertragungen mit hoher Datenrate
zu ermöglichen.
Ein geeignetes Band ist das industrielle, wissenschaftliche und
medizinische Band (ISM-Band) bei 2,4 GHz, das global verfügbar ist.
Das Band stellt 83,5 MHz Funkspektrum zur Verfügung.
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Damit sich unterschiedliche Funknetzwerke das
selbe Funkmedium ohne Koordination teilen können, ward normalerweise Signalstreuung
eingesetzt. Tatsächlich
wird von der FCC in den Vereinigten Staaten momentan gefordert,
dass Funkeinrichtungen, die in dem 2,4 GHz-Band arbeiten, eine gewisse Form
der Streuung einsetzen, wenn die Sendeleistung etwa 0 dBm überschreitet.
Streuung kann entweder auf dem Symbolniveau durch Einsatz von Direktsequenz-Spread-Spectrum
erfolgen, oder auf dem Kanalniveau durch Einsatz von Frequenzsprung-Spread-Spectrum
(FH-Spread-Spectrum). Letzteres ist für die voranstehend erwähnten Funkanwendungen
attraktiv, da es einfacher den Einsatz kostenünstiger Funkeinrichtungen gestattet.
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Die Reichweite einer Funkverbindung
wird allgemein durch die Sendeleistung des Senders zusammen mit
der Empfängerempfindlichkeit
des Empfängers
bestimmt, wobei die Empfängerempfindlichkeit
jener Pegel des empfangenen Signals ist, bei dem ein akzeptierbarer
Empfang gerade möglich
ist. Die Empfängerempfindlichkeit
wird normalerweise durch die Rauscheigenschaften in dem Empfänger bestimmt,
die wiederum von der Bandbreite und den verfügbaren Versorgungsströmen abhängen. Normalerweise
liegt die Empfängerempfindlichkeit
eines Funkgerätes
zum Zeitpunkt der Herstellung fest. Im Gegensatz ist die Leistung
zum Senden (TX) normalerweise eine Variable. Abgesehen von Einschränkungen
in bezug auf Hardware und Stromversorgung wird die maximale TX-Leistung
durch gesetzliche Regeln begrenzt. Selbst in einem lizenzfreien
Band wie dem ISM-Band bei 2,4 GHz ist die maximale TX-Leistung auf 1 W
beschränkt.
Bei der voranstehend geschilderten Art von Anwendungen ist es jedoch
unnötig,
die TX-Leistung auf ihren Maximalwert festzuhalten. Stattdessen
wird die TX-Leistung so heruntergeregelt, dass der Empfänger ein
gerade ausreichendes Ausmaß an
Signalleistung für
eine akzeptierbare Verbindungsqualität empfängt. Die Verringerung der TX-Leistung
auf den unmittelbar erforderlichen Pegel verringert den Stromverbrauch,
wodurch nicht nur die Batterielebensdauer verlängert wird, sondern auch Störungen verringert
werden. Die Verringerung von Störungen
ist besonders wichtig, wenn sich zahlreiche unkoordinierte Funknetzwerke
das selbe Medium teilen.
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Die TX-Leistung sollte immer auf
ein akzeptierbares Minimum gesteuert werden, um eine akzeptierbare
Verbindungsqualität
aufrechtzuerhalten. Bei der voranstehend geschilderten Art von Anwendungen
sind die kommunizierenden Funkeinheiten Einheiten gleichberechtigter
Teilnehmer, und versucht jede ihre TX-Leistung so weit wie möglich zu
verringern. Dies führt
zu einem Leistungssteueralgorhythmus mit geschlossener Regelschleife,
bei welcher der Empfänger
dem Sender mitteilt, seine TX-Leistung in Abhängigkeit von dem Empfangsbedingungen
zu erhöhen
oder zu verringern. Ein derartiges automatisches Leistungssteuerschema
wurde beschrieben von G. H. Flammer im US-Patent Nr. 5,465,398,
erteilt am 7. November 1995 („Automatic Power
Level Control of a Packet Communication Link"). Dieses Patent beschreibt
eine Prozedur, bei welcher die TX-Leistung des Senders auf Grundlage der
Empfangssignalstärkeanzeige
(RSSI) beim Empfänger
geregelt wird. Entsprechend der geschilderten, herkömmlichen
Vorgehensweise ist die Leistungssteuerung insoweit relativ, als
der niedrigste RSSI-Wert eines erfolgreich empfangenen Paketes als
ein Bezugswert verwendet wird. „Erfolgreich" bedeutet in
diesem Zusammenhang, dass das gesamte Paket, einschließlich der
Nutzlastdaten, ohne Fehler empfangen wurde. Für jene Pakete, die (erfolgreich) mit
einem höheren
RSSI-Pegel empfangen werden, wird die Differenz zwischen dem höheren RSSI-Pegel
und dem Bezugswert bestimmt, und dem Sender mitgeteilt, der dann
seine TX-Leistung verringern kann. Pakete, die nicht erfolgreich
empfangen werden, werden erneut mit höherer TX-Leistung gesendet.
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Das Problem bei diesem Schema besteht darin,
dass es nicht zwischen Bereich und Störungen unterscheidet. Wird
ein Paket nicht erfolgreich empfangen, so kann dies entweder der
Tatsache zugeschrieben werden, dass der Signalpegel zu niedrig ist,
oder der Tatsache, dass der Störpegel
zu hoch ist. Dies gilt besonders in einer Situation,in welcher zahlreiche,
unkoordinierte Funksysteme den selben Bereich abdecken: diese Systeme
stören
einander, und Pakete gehen verloren infolge von Kollisionen zwischen
unterschiedlichen Funkübertragungen.
Würde man
eine automatisches Leistungssteuerstrategie wie jene, die von Flammer
beschrieben wird, unter diesen Bedingungen einsetzen, würde sämtliche Funkeinheiten
ihre Leistung erhöhen,
was die Situation nur verschlechtern würde, da der abgedeckte Bereich
und daher die Anzahl gegenseitiger Störer zunehmen würde. Tatsächlich können die
Systeme instabil werden. In einem lizenzfreien Band wie dem ISM-Band,
in dem der Betrieb der Funkeinheiten unkoordiniert verläuft, und
die Funkeinheiten unabhängig
voneinander arbeiten, würde
eine Leistungssteuerstrategie auf Grundlage der Störungen zu
einer unfairen Dominanz jenes Systems führen, dass die höchste TX-Leistung aufweist.
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Ein zusätzliches Problem betrifft die Burst-Störbedindungen
in FH-Systemen: wenn die unterschiedlichen Systeme unkoordiniert
durch das Spektrum springen, tritt die Störung nur dann auf, wenn sie
zufällig
die selbe Sprungfrequenz zur selben Zeit verwenden. Infolge des
Springens ändern sich
die Störbedingungen
für jeden
Sprung. Wenn das System mit der Paketrate springt, ist die Einstellung
der Leistung auf Grundlage des erfolgreichen Empfangs eines Paketes
nicht sehr stabil.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die voranstehenden und weiteren Ziele
werden erreicht in Sendeleistungssteuerverfahren und -einrichtungen
zur Verwendung in einem Frequenzsprung-Funksystem, das Pakete von
einer sendenden Funkeinheit zu einer empfangenden Funkeinheit überträgt, wobei
jedes Paket eine Adresse enthält, welche
die empfangende Funkeinheit angibt. Gemäß einem Aspekt der Erfindung
wird die empfangene Signalstärke
von Paketen gemessen, deren Adressen erfolgreich in der empfangenden
Funkeinheit empfangen wurden, unabhängig davon, ob andere Abschnitte
der jeweiligen Paket erfolgreich empfangen wurden; und wird ein
mittlerer Signalstärkewert
aus den Messungen der empfangenden Signalstärke erzeugt. Dann wird eine
mathematische Differenz zwischen dem mittleren Signalstärkewert
und einem Sollwert bestimmt, welcher der empfangenden Funkeinheit
zugeordnet ist, und wird als Grundlage zur Entscheidung verwendet,
ob eine Leistungssteuernachricht von der empfangenden Funkeinheit
an die sendende Funkeinheit geschickt werden soll.
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Bei einem anderen Aspekt der Erfindung
umfasst der Einsatz der mathematischen Differenz als Grundlage zum
Entscheiden, ob eine Leistungssteuernachricht von der empfangenden
Funkeinheit an die sendende Funkeinheit gesendet werden soll, das Senden
einer Leistungssteuernachricht von der empfangenden Funkeinheit
an die sendende Funkeinheit, falls die mathematische Differenz größer als
eine erste Entscheidungsgrenze oder kleiner als eine zweite Entscheidungsgrenze
ist.
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Bei einem anderen Aspekt der Erfindung kann
die Leistungssteuernachricht die mathematische Differenz enthalten.
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Bei einem anderen Aspekt der Erfindung wird
die Leistungssteuernachricht in der sendenden Funkeinheit empfangen,
die dann ihre Sendeleistungspegeleinheit um ein Ausmaß auf Grundlage
der mathematischen Differenz einstellt.
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Bei einem anderen Aspekt der Erfindung
umfasste die Einstellung des Sendeleistungspegels in der sendenden
Funkeinheit um ein Ausmaß auf Grundlage
der mathematischen Differenz die Bestimmung, ob das Ausmaß auf Grundlage
der mathematischen Differenz dazu führen würde, dass ein eingestellter
Sendeleistungspegel einen vorbestimmten maximalen Sendeleistungspegel überschreitet.
Falls das Ausmaß auf
Grundlage der mathematischen Differenz dazu führen würde, dass der eingestellte
Sendeleistungspegel den vorbestimmten maximalen Sendeleistungspegel überschreitet,
wird der Sendeleistungspegel in der sendenden Funkeinheit so eingestellt,
dass er nicht größer ist
als der vorher festgelegte maximale Sendeleistungspegel.
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Bei einem anderen Aspekt der Erfindung wird,
wenn sich die sendende Funkeinheit auf dem vorbestimmten maximalen
TX-Leistungspegel
befindet, eine Steuernachricht von der sendenden Funkeinheit an
die empfangende Funkeinheit geschickt, die mitteilt, dass ein maximaler
Sendeleistungspegel erreicht wurde.
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Bei einem anderen Aspekt der Erfindung
reagiert die empfangende Funkeinheit auf die Steuernachricht von
der sendenden Funkeinheit, die mitteilt, dass ein maximaler Sendeleistungspegel
erreicht wurde, durch das Senden keiner weiteren Leistungssteuernachrichten
an die sendende Funkeinheit, welche die sendende Funkeinheit anweisen,
ihren Sendeleistungspegel weiter zu erhöhen.
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Bei einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst
das Einstellen des Sendeleistungspegels in der sendenden Funkeinheit
um ein Ausmaß auf Grundlage
der mathematischen Differenz die Bestimmung, ob das Ausmaß auf Grundlage
der mathematischen Differenz dazu führen würde, dass ein eingestellter
Sendeleistungspegel unter einem vorbestimmten minimalen Sendeleistungspegel
absinkt. Falls das Ausmaß auf
Grundlage der mathematischen Differenz dazu führen würde, dass der eingestellte
Sendeleistungspegel auf unterhalb des vorbestimmten minimalen Sendeleistungspegels
abfällt, dann
wird der Sendeleistungspegel in der sendenden Funkeinheit so eingestellt,
dass er nicht kleiner ist als der vorbestimmte minimale Sendeleistungspegel.
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Bei einem weiteren Aspekt der Erfindung wird,
wenn sich die sendende Funkeinheit auf dem vorbestimmten minimalen
TX-Leistungspegel
befindet, eine Steuernachricht von der sendenden Funkeinheit an
die empfangende Funkeinheit geschickt, die mitteilt, dass der minimale
Sendeleistungspegel erreicht wurde.
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Bei einem weiteren Aspekt der Erfindung
reagiert die empfangende Funkeinheit auf die Steuernachricht von
der sendenden Funkeinheit, die mitteilt, dass ein minimaler Sendeleistungspegel
erreicht wurde, dadurch, dass keine weiteren Leistungssteuernachrichten
an die sendende Funkeinheit geschickt werden, welche die sendende
Funkeinheit anweisen, ihren Sendeleistungspegel weiter zu verringern.
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Bei einem weiteren Aspekt der Erfindung
beruht der Sollwert, welcher der empfangenden Funkeinheit zugeordnet
ist, allein auf der Empfängerempfindlichkeit,
oder wird eingestellt, um Implementierungsverluste und andere Ungenauigkeiten
zu kompensieren.
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Bei einem anderen Aspekt der Erfindung kann
das Erzeugen des mittleren Signalstärkewertes aus den Messungenn
der empfangenen Signalstärke das
Mitteln von Signalstärkewerten
von den Messungen der empfangenen Signalstärke über einen Zeitraum umfassen,
der sich über
zumindest zwei Frequenzsprünge
erstreckt.
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Bei einem anderen Aspekt der Erfindung wird
die Leistungssteuernachricht auf einem Steuerkanal übertragen,
der zwischen der empfangenden Funkeinheit und der sendenden Funkeinheit
eingerichtet ist. Alternativ kann sie in einem Rückkehrpaket enthalten sein,
dass von der empfangenden Funkeinheit an die sendende Funkeinheit übertragen
wird.
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Bei einem weiteren Aspekt der Erfindung wird
ein höchstzulässiger Sendeleistungspegel
immer dazu verwendet, die Leistungssteuernachricht von der empfangenden
Funkeinheit an die sendende Funkeinheit zu schicken. Alternativ
wird ein erster Sendeleistungspegel am Anfang dazu verwendet, die
Leistungssteuernachricht von der empfangenden Funkeinheit an die
sendende Funkeinheit zu schicken. Der Sendeleistungspegel der Leistungssteuernachricht
wird dann allmählich
von dem ersten Sendeleistungspegel auf immer höhere Pegel erhöht, bis ein
Empfangssignalstärkepegel
an der empfangenden Funkeinheit einen vorher festgelegten, akzeptierbaren
Pegel erreicht hat.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die Ziele und Vorteile der Erfindung
werden beim Lesen der folgenden, detaillierten Beschreibung zusammen
mit den Zeichnungen deutlich, in welchen:
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1 ein
Störszenario
zeigt, das vier Funkeinheiten betrifft, die hohe Sendeleistungspegel
einsetzen;
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2 ein
Störszenario
zeigt, das vier Funkeinheiten betrifft, die niedrige Sendeleistungspegel einsetzen;
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3 ein
Blockschaltbild ist, das Schaltungen an Sender- und Empfänger-Funkeinheiten zur Aufrechterhaltung
einer Leistungssteuerschleife gemäß einem Aspekt der Erfindung
zeigt;
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4 ein
Flussdiagramm einer Leistungssteuerprozedur ist, die an der Empfangs-Funkeinheit gemäß einem
Aspekt der Erfindung durchgeführt wird;
und
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5 ein
Flussdiagramm einer Leistungssteuerprozedur ist, die an der Sender-Funkeinheit gemäß einem
Aspekt der Erfindung durchgeführt wird.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG
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Die verschiedenen Merkmale der Erfindung werden
nachstehend in bezug auf die Figuren beschrieben, in denen gleiche
Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
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1 zeigt
zwei unabhängige
Funkverbindungen 101, 103 mit Frequenzsprung (FH),
die in gegenseitiger Nähe
arbeiten. Beispiele für
Systeme, die derartige Verbindungen verwenden, sind in der WO-A-9914897
beschrieben, veröffentlicht
am 25. März
1999 (US-Patentanmeldung Nr. 08/932,911, eingereicht am 17. September
1997), und in der WO-A-9914898, veröffentlicht am 25. März 1999 (US-Patentanmeldung
Nr. 08/932,244, eingereicht am 17. September 1997). Der Abdeckungsbereich jeder
Funkeinheit ist durch einen gestrichelten Kreis angedeutet. Die
Einheiten A und B kommunizieren auf Grundlage
eines FH-Schemas, wogegen die Einheiten C und D auf
Grundlage eines anderen FH-Schemas kommunizieren. Die beiden Funkverbindungen 101, 103 sind
unkoordiniert, und verwenden gelegentlich den selben Sprungkanal.
Abhängig von
den Relativentfernungen zwischen den verschiedenen Einheiten A, B, C und D kann
in diesem Fall ein Sendevorgang ausfallen, oder beide Sendevorgänge. Bei
dem in 1 gezeigten Fall
sind die Abdeckungsbereiche so, dass tatsächlich Kollisionen auftreten.
Die Einheiten C und D liegen in dein Abdeckungsbereich
der Einheiten A und B, und umgekehrt; A und B stören sich
daher mit C und D, und umgekehrt.
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2 erläutert einen
Fall, in welchem die TX-Leistungen der Funkeinheiten verringert
wurden, was zu den kleineren Abdeckungsbereichen führt, die
in der Figur gestrichelt dargestellt sind. In diesem Fall sind die
Signalstärken
der beiden Systeme unzureichend dazu, die gegenseitig gewünschten,
empfangenen Signale zu stören,
und treten selbst dann keine Kollisionen auf, wenn die beiden Verbindungen gleichzeitig
den selben Sprungkanal nutzen. Dieses Konzept wird allgemein in
Zellulärsystemen
eingesetzt, in denen Kanäle
erneut an geographischen Orten verwendet werden, die ausreichend
weit entfernt sind, so dass die gegenseitigen Störungen zu schwach sind, um
die gewünschten
Signale zu stören.
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Aus den 1 und 2 wird
deutlich, dass die TX-Leistung immer so klein wie möglich eingestellt werden
sollte, da dies die Gesamtkapazität (Gewinn an erneuten Einsätzen) erhöht. Darüber hinaus
verringert dies den Stromverbrauch und verlängert daher die Batterielebensdauer.
Die Strategie zur Bestimmung der Leistungspegelsteuerung sollte
jedoch nicht auf dem festgestellten Störpegel beruhen, da eine derartige
Strategie dazu führen
kann, dass beide Sender-Empfängerpaare
ihre Leistung erhöhen. Wenn
dies geschieht, werden Störungen
nicht verringert, und wird der Stromverbrauch erhöht.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung
beruht die Leistungssteuerung auf dem absoluten Signalpegel, der
bei jedem Empfänger
empfangen wird. Die TX-Leistung der sendenden Einheit wird auf einen Pegel
eingestellt, der dazu führt,
dass der empfangene Signalpegel ausreichend groß ist, um das in dem Empfänger erzeugte
Rauschen (Empfängerempfindlichkeit)
plus einer gewissen Toleranz zu überwinden.
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3 ist
ein Blockschaltbild, das Schaltungen an Sender- und Empfänger-Funkeinheiten zur Aufrechterhaltung
einer Leistungssteuerschleife gemäß einem Aspekt der Erfindung
zeigt. Es wird eine Leistungssteuerstrategie mit geschlossener Regelschleife
verwendet, bei welcher gemäß einem
Aspekt die Einheit A der Einheit B mitteilt, welche
TX-Leistung einzusetzen
ist, auf Grundlage von Messungen der Signalstärke, die in der Einheit A vorgenommen werden;
und umgekehrt die Einheit B der Einheit A mitteilt,
welche TX-Leistung
einzusetzen ist, auf Grundlage von Messungen der Signalstärke, die
in der Einheit B vorgenommen werden. Um das Verständnis der
Erfindung zu erleichtern zeigt 3 nur jene
Bauteile, die an der Prozedur zum Steuern der TX-Leistung der Einheit A beteiligt
sind. Es ist leicht verständlich,
dass zum Steuern der TX-Leistung der Einheit B die selben
Bauteile und Strategien eingesetzt werden, wobei jedoch die Rollen
der Einheit A und der Einheit B vertauscht sind.
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Betrachtet man nun 3, so enthält die Einheit B eine
RSSI-Messeinheit 301, die einen RSSI-Wert auf Grundlage
von Paketen erzeugt, die von der Einheit A empfangen werden.
Jedes übertragene Paket
enthält
einen Adressabschnitt (beispielsweise in einem Vorspannabschnitt
des Paketes), der den gewünschten
Empfänger
angibt, der bei diesem Beispiel die Einheit B ist. Vorzugsweise
sind die einzigen Pakete, mit denen eine RSSI-Messung durchgeführt wird,
jene Pakete, deren Adressen erfolgreich empfangen werden, unabhängig davon,
ob andere Abschnitte der jeweiligen Pakete erfolgreich empfangen werden.
Dies erfolgt deswegen, um zu vermeiden, dass die Einheit B die
Leistung der Einheit A unter Verwendung von Paketen einstellt,
die fälschlicherweise
von einer dritten Einheit empfangen wurden (beispielsweise einer
benachbarten Einheit C). Um die Bestimmung zu erleichtern,
ob die Adresse eines Paketes korrekt empfangen wurde, können Vorwärtsfehlerkorrekturcodes,
beispielsweise Vorspannredundanzüberprüfungen (HECs,
die das gleiche sind wie zyklische Redundanzüberprüfungen oder CRCs) zum Paket
hinzugefügt
werden (und typischerweise ist dies der Fall).
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Dadurch, dass nur gefordert wird,
dass der Adressenabschnitt des Paketes erfolgreich empfangen wird,
und nicht gefordert wird, dass irgendein anderer Abschnitt des Paketes
erfolgreich empfangen wird, erzielt dieser Aspekt der Erfindung
einen Vorteil in jenen Situationen, in welchen die Adresse, jedoch nicht
die Paketnutzlast (beispielsweise Daten) erfolgreich empfangen wurde.
(Dies kann einfach geschehen, da Paketvorspänne typischerweise kürzer sind als
der Nutzlastabschnitt, und mehr Vorwärtsfehlerkorrekturcodierung
enthalten). Der Vorteil entsteht, da durch Kenntnis zumindest der
Tatsache, dass das Paket von einer bestimmten empfangenden Funkeinheit
empfangen werden sollte, diese Einheit immer noch eine RSSI-Messung
mit dem Paket durchführen kann,
was es ermöglicht,
dass der Leistungssteuermechanismus weiterhin funktioniert (wobei
möglicherweise
der Sendeleistungspegel erhöht
wird, so dass nachfolgende Paketnutzlasten mit weniger Fehlern empfangen
werden). Im Gegensatz hierzu können
herkömmliche
Vorgehensweisen, die Messungen nur bei jenen Paketen durchführen, die
vollständig
erfolgreich empfangen wurden, zusammenbrechen, wenn eine Verschlechterung
der Übertragungsverbindung
zwischen der sendenden und der empfangenden Funkeinheit dazu führt, dass
keine Pakete erfolgreich empfangen werden. In diesem Fall werden überhaupt
keine Signalstärkemessungen
durchgeführt,
so dass keine Leistungssteuerungen erzeugt werden, und keine Leistungssteuerung mit
geschlossener Regelschleife in herkömmlichen Systemen aufrechterhalten
werden kann.
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Kehrt man nun zu einer Diskussion
von 3 zurück, so wird
von den Paketen angenommen, dass sie auf unterschiedlichen Sprungkanälen geschickt
werden, wie dies üblich
in FH-Funksystemen
ist. Unterschiedliche Systeme können
unterschiedliche Beziehungen zwischen der Zeitdauer, die zum Übertragen
eines Pakets erforderlich ist, und der Frequenzsprung-Verweilzeit
aufweisen (also der Zeitdauer, die die FH-Funksysteme dazu verwenden, über irgendeine
der verschiedenen Frequenzen in der Sprungfrequenz zu kommunizieren).
So kann beispielsweise die Sprung-Verweilzeit gerade ausreichend
lang sein, um die Übertragung
genau eines Paketes zu ermöglichen.
Alternativ kann die Sprung-Verweilzeit
lang genug dauern, um die Übertragung
von zwei oder mehr Paketen zu ermöglichen. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform
enthält
die Einheit B eine Mittlungsschaltung 303, welche
die RSSI von Paketen speichert, die über zahlreiche Sprünge auf
unterschiedlichen Frequenzen empfangen werden (beispielsweise über zumindest
zwei, und bei einigen Ausführungsformen über alle
Sprünge
in einer Sprungfrequenz), und eine mittlere RSSI bestimmt. Die Mittlungsschaltung 303 kann
alternativ aus festverdrahteten Bauteilen bestehen, aus programmierten
Verarbeitungsbauteilen, oder aus einer Kombination beider.
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Bei einem anderen Aspekt der Erfindung
enthält
die Einheit B weiterhin einen Komparator 305, der
den in der Einheit B bestimmten Mittelwert mit einem Sollwert
vergaeicht, und hieraus eine mathematische Differenz bestimmt. Bei
alternativen Ausführungsformen
kann die mathematische Differenz durch Signale irgendeiner Auflösung repräsentiert werden,
von einem Bit und mehr, abhängig
von der Konstruktion des Gesamtsystems, und kann sowohl positive
als auch negative Werte repräsentieren.
Der bei dem Vergleich Verwendete Sollwert kann beispielsweise die
Empfängerempfindlichkeit
der Einheit B sein. Bei einigen Ausführungsformen kann es vorteilhaft
sein, einen Toleranzbetrag zur Empfängerempfindlichkeit zu addieren,
um den Sollwert zu bestimmen. Es wird darauf hingewiesen, dass die
Empfängerempfindlichkeit
von Einheit zu Einheit unterschiedlich sein kann. Fortgeschrittenere
Einheiten können
eine niedrigere Empfängerempfindlichkeit aufweisen,
und benötigen
daher eine geringere TX-Leistung für den selben Bereich. Bei alternativen Ausführungsformen
kann der Sollwert auf Parametern beruhen, die in keiner Beziehung
zur Empfängerempfindlichkeit
stehen.
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Die mathematische Differenz zwischen
dem mittleren RSSI-Wert und dem Sollwert wird dann zum Sender (der
Einheit A bei diesem Beispiel) zurückgeschickt. Dies kann beispielsweise über einen
speziellen Steuerkanal erzielt werden, zwischen der Einheit A und
der Einheit B. Alternativ kann der mathematische Differenzwert
dem Rückkehrpaket
aufgesetzt (also in es eingeschlossen) werden, das von das Einheit
B zur Einheit A geschickt wird. Ist die mathematische Differenz
positiv, dann ist der gemessene RSSI-Wert größer als jener, der für die momentane
Entfernung zwischen den Einheiten A und B benötigt wird.
In diesem Fall kann die Einheit A ihre TX-Leistung verringern.
Ist die mathematische Differenz negativ, dann kann die Einheit A ihre
TX-Leistung erhöhen.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Einheit A ihren momentanen
TX-Leistungspegel
nur um ein Ausmaß auf
Grundlage des empfangenen mathematischen Differenzwertes einstellt.
Die spezielle Beziehung zwischen dem Ausmaß der Einstellung und dem mathematischen
Differenzwert ist systemabhängig.
Daher ist eine vollständige
Diskussion, wie das Ausmaß der
Einstellung auf Grundlage des empfangenen mathematischen Differenzwertes
bestimmt werden soll, außerhalb
des Umfangs der vorliegenden Beschreibung. Im allgemeinen fordert
die Einheit B nur eine Änderung
der TX-Leistung an, wenn die mathematische Differenz eine bestimmte
Toleranz überschritten
hat. Auf diese Weise ergibt sich eine Hysterese, die verhindert,
dass die Einheit B ständig kleiner
Aufwärts-
und Abwärtsschritte
anfordert. Eine derartige Situation würde zu einem relativ großen Overhead
führen,
wenn explizite Leistungsnachrichten verwendet werden.
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Flussdiagramme der Leistungssteuerprozeduren,
die am Empfänger
bzw. Sender durchgeführt werden,
sind in 4 bzw. 5 gezeigt. In 4 wird die RSSI jener Pakete gemessen,
deren Adressen erfolgreich empfangen wurden (Schritt 401). Diese RSSI-Werte
werden dann über
einen Zeitraum Bemittelt, der sich vorzugsweise über eine große Anzahl an
Sprungfrequenzen erstreckt (Schritt 403). Der mittlere RSSI-Wert
wird dann mit einem Sollwert verglichen (beispielsweise durch gegenseitige
Subtraktion, um einen mathematischen Differenzwert zu erhalten (Schritt
405). Bei einigen Ausführungsformen kann
der mathematische Differenzwert zu diesem Zeitpunkt dazu verwendet
werden, direkt zu bestimmen, ob eine Einstellung der TX-Leistung
erfolgen sollte (also auf Grundlage dessen, oh die mathematische
Differenz gleich Null ist).
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Allerdings wird in bevorzugten Ausführungsformen
eine Hysterese erzeugt, durch Verwendung der Entscheidungsgrenzen Δa und Δb in einem
Entscheidungsschritt (Schritt 407). Im einzelnen wird, wenn der
mathematische Differenzwert alternativ größer als die Grenze Δa oder kleiner
als die Grenze Δb
ist, eine Leistungsnachricht einschließlich des mathematischen Differenzwertes
an die Sendeeinheit geschickt (Schritt 409). Ist allerdings keine
dieser Testbedingungen erfüllt,
dann wird keine Leistungsnachricht gesendet. In jedem Fall beginnt
der gesamte Vorgang erneut im Schritt 401 mit der Messung der RSSI
für neu
erfolgreich empfangene Pakete.
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In 5 stellt
der Schritt 501 die herkömmliche
Verarbeitung dar, die von einer Funkeinheit durchgeführt wird.
Eine derartige Verarbeitung hängt selbstverständlich von
der Art der Funkeinheit ab (beispielsweise, ob es sich um eine Drahtlosverarbeitungseinrichtung
oder eine andere Art von Einrichtung handelt), und eine Diskussion
dieser Verarbeitung liegt außerhalb
des Umfangs der vorliegenden Beschreibung.
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Zu einem gewissen Zeitpunkt wird
eine Bestimmung durchgeführt,
ob eine neue Leistungsnachricht empfangen wurde (Schritt 503). Falls
nicht, wird die Verarbeitung mit dem Schritt 501 fortgesetzt.
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Wurde jedoch eine neue Leistungsnachricht empfangen,
dann wird der momentane TX-Pegel um ein Ausmaß eingestellt, das durch den
Inhalt der neuen Leistungsnachricht festgelegt wird (Schritt 507). Bei
einigen Ausführungsformen
kann der TX-Pegel nicht
auf oberhalb vorbestimmter Maximalpegel und/oder unterhalb vorbestimmter
Minimalpegel eingestellt werden. In derartigen Fällen enthält der Einstellschritt 507
einen Test, um festzustellen, ob die angestrebte Einstellung dazu
führen
würde,
dass der eingestellte TX-Pegel entweder den vorbestimmten Maximalpegel überschreitet,
oder den vorbestimmten Minimalpegel unterschreitet. In derartigen
Fällen wird
keine Einstellung über
diese Grenzen hinaus vorgenommen. In derartigen Fällen ist
es vorzuziehen (jedoch nicht bei allen Ausführungsformen erforderlich),
dass die sendende Funkeinheit eine Steuernachricht an die empfangende
Funkeinheit schickt, die mitteilt, dass der maximale/minimale TX-Leistungspegel
erreicht wurde. In Reaktion hierauf sollte die empfangende Funkeinheit
keine weiteren Leistungssteuernachrichten senden, die versuchen,
die sendende Funkeinheit dazu zu veranlassen, den TX-Leistungspegel über die
vorher festgelegten Grenzen hinaus einzustellen. Speziell schickt,
wenn die empfangende Funkeinheit feststellt, dass sich die sendende
Funkeinheit auf dem vorher festgelegten, maximalen TX-Leistungspegel
befindet, sie keine weiteren Steuernachrichten, die versuchen, den TX-Leistungspegel über den
vorbestimmten, maximalen TX-Leistungspegel hinaus zu erhöhen. Entsprechend
schickt, wenn die empfangende Funkeinheit feststellt, dass sich
die sendende Funkeinheit auf dem vorher festgelegten, minimalen
TX-Leistungspegel befindet, sie keine weiteren Steuernachrichten, die
versuchen, den TX-Leistungspegel auf einen Pegel zu verringern,
der niedriger ist als der vorher festgelegte minimale TX-Leistungspegel.
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Nach dem Einstellschritt 507 geht
es mit der Verarbeitung wie üblich
weiter (Schritt 501).
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Die voranstehend geschilderte Prozedur richtet
eine geschlossene Regelschleife zwischen Sender und Empfänger zum
Steuern der TX-Leistung des Senders ein. Diese Prozedur schlägt sofort fehl,
wenn die Schleife „unterbrochen
ist". Wenn beispielsweise die Verbindungsabschwächung plötzlich zunimmt, infolge eines
Objektes zwischen Sender und Empfänger, hätte der Empfänger nicht
die Fähigkeit,
den Sender anzuweisen, seine TX-Leistung zu erhöhen. Um mit dieser Situation
fertig zu werden, können
zwei alternative Lösungen
eingesetzt werden. Bei einer Ausführungsform wird das Steuerpaket,
welches die Leistungssteuernachricht befördert, immer mit der höchstzulässigen TX-Leistung
gesendet. Bei einer alternativen Ausführungsform beginnt die Leistung
des Steuerpaketes, das die Leistungssteuernachricht befördert, auf
einem ersten Leistungspegel. Wenn der Empfangspegel an der empfangenden
Funkeinheit nicht erhöht
wird, liegt dies vermutlich daran, dass die sendende Einheit nicht
die Leistungssteuernachricht empfängt. Daher wird, beginnend
auf dem ersten Leistungspegel, die Leistung des Steuerpaketes, welches
die Leistungssteuernachricht befördert,
allmählich
erhöht,
bis der Empfangspegel an der empfangenden Funkeinheit erneut einen
ausreichenden Pegel erreicht hat. Es wird darauf hingewiesen, dass
diese Prozedur nur bei jenen Paketen eingesetzt wird, welche Leistungssteuernachrichten
enthalten. Bei allen anderen Nachrichten muss die andere Seite die
Erhöhung
der TX-Leistung anfordern.
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Weist eine Einheit verschiedene Verbindungen
zu unterschiedlichen Einheiten auf (beispielsweise eine Mastereinheit
in Kommunikation mit einer Anzahl an Slave-Einheiten), sollte sie eine Leistungssteuerschleife
unabhängig
zu jeder Einheit unterstützen.
Dann hängt
die Leistung der Paketübertragung von
der Entfernung und dem Sollempfangswert jedes einzelnen Empfängers ab.
Möchte
eine Einheit Sendepakete an alle verbundenen Einheiten schicken, sollte
die Sendenachricht entweder auf dem maximalen Leistungspegel geschickt
werden, oder alternativ auf dem höchsten der verschiedenen Leistungspegeln,
die von den empfangenden Einheiten angefordert werden (also auf
jenem Leistungspegel, der von jener Einheit angefordert wird, welche
die schwächste
Verbindung zwischen sich selbst und der sendenden Einheit aufweist).
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Die Erfindung wurde unter Bezugnahme
auf eine bestimmte Ausführungsform
beschrieben. Fachleute auf diesem Gebiet wissen jedoch, dass es
möglich
ist, die Erfindung in bestimmten Formen zu verwirklichen, die sich
von jenen der bevorzugten Ausführungsform
unterscheiden, die voranstehend beschrieben wurden. Dies kann erfolgen,
ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen. Die bevorzugte Ausführungsform
ist nur beispielhaft, und sollte nicht auf irgendeine Art und Weise
einschränkend
verstanden werden. Der Umfang der Erfindung ergibt sich aus den
beigefügten
Patentansprüchen,
statt aus der voranstehenden Beschreibung, und alle Variationen, die
innerhalb des Bereichs der Patentansprüche liegen, sollen hiervon
umfasst sein.