專利名稱：發(fā)送/接收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)送/接收裝置，尤其是用于根據(jù)IEEE-802.15.4的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的發(fā)送/接收裝置。
背景技術(shù)：
本發(fā)明處于數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域。雖然原理上可以在任意的、用于雙向數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)字通信系統(tǒng)上使用，但是本發(fā)明以及以其作為基礎(chǔ)的問題在下面借助根據(jù)IEEE-802.15.4的“ZigBee”通信系統(tǒng)來進(jìn)行闡述。
為了在相對短的距離上(大約10m)無線地傳輸信息，可以使用所謂的“無線個(gè)人域網(wǎng)”(WPAN)。與“無線局域網(wǎng)”(WLAN)相對，WPAN需要少的或甚至不需要基礎(chǔ)設(shè)施來用于數(shù)據(jù)傳輸，這樣對于廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域可以實(shí)現(xiàn)小的、簡單的、節(jié)省能量并且成本低的設(shè)備。
標(biāo)準(zhǔn)IEEE-802.15.4詳細(xì)說明了低速的WPAN，其具有直到250kbit/s的原始數(shù)據(jù)速率(Rohdatenraten)以及具有固定的或移動(dòng)的設(shè)備，適合于在工業(yè)監(jiān)視和控制中、在傳感器網(wǎng)絡(luò)中、在自動(dòng)化中以及在計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備的領(lǐng)域中的應(yīng)用，并且適合于互動(dòng)游戲。除了設(shè)備可非常簡單并且低成本地被實(shí)現(xiàn)，對于這些種類的應(yīng)用，設(shè)備的極其小的能量需求具有決定性的意義。這樣以該標(biāo)準(zhǔn)，爭取實(shí)現(xiàn)幾個(gè)月至幾年的電池壽命。
已知的發(fā)送/接收裝置包括發(fā)送/接收單元，用于根據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)；以及監(jiān)控單元，用于控制發(fā)送/接收單元，這樣整個(gè)發(fā)送/接收裝置的能量需求由發(fā)送/接收單元的能量需求加上監(jiān)控單元的能量需求而得出。
通常，發(fā)送/接收單元承擔(dān)(wahrnehmen)通信標(biāo)準(zhǔn)的物理層(PHY)的層面上規(guī)定的功能，而監(jiān)控單元接管MAC層和必要時(shí)更高層的功能。在此，例如PHY-數(shù)據(jù)幀(PPDU)通過物理信道(調(diào)制/解調(diào)，同步，等等)的發(fā)送和接收以及信道占用的檢驗(yàn)(空閑信道評估，CCA)屬于PHY-功能。而與此相對，用于提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕研缘姆椒?，例如通過確認(rèn)幀(acknowledgement frames，ACK)對成功接收的PHY-數(shù)據(jù)幀的確認(rèn)、在失敗的傳輸嘗試情況下的進(jìn)一步的行動(dòng)或者防碰撞方法如CSMA-CA(carrier sense multiple access with collision avoidance)在MAC層上被詳細(xì)說明。
由于由此得出的、具有對工作能量的不同需求的不同的工作模式和臨時(shí)的活動(dòng)，發(fā)送/接收單元和/或監(jiān)控單元的能量需求在時(shí)間上不是恒定的，而是具有強(qiáng)烈的波動(dòng)。在此不利的是，在一些其中發(fā)送/接收單元例如具有增大的能量需求的時(shí)間段中，監(jiān)控單元也需要許多工作能量。相反的情況也不能排除，即當(dāng)監(jiān)控單元同樣具有增大的能量需求時(shí)，而發(fā)送/接收單元?jiǎng)t要求許多能量。整個(gè)發(fā)送/接收裝置因此有這樣的能量需求，該能量需求具有高的峰值(peaks)。由此得到的峰值電流不但增大了發(fā)送/接收裝置的平均能量需求，而且必要時(shí)還不利地要求能量供應(yīng)單元(電池)的更大的尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
在該背景下，本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種簡單并且低成本地實(shí)現(xiàn)的、并且節(jié)省能量地運(yùn)行的發(fā)送/接收裝置，該裝置特別地具有較小的峰值電流消耗。
根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)通過具有下述特征的發(fā)送/接收裝置來解決。
根據(jù)本發(fā)明的裝置具有以下的單元a)天線，b)發(fā)送/接收單元，用于根據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，該發(fā)送/接收單元具有一個(gè)與該天線相連接的發(fā)送單元用于將第一數(shù)據(jù)幀發(fā)送給一個(gè)第二發(fā)送/接收裝置，以及具有一個(gè)與該天線相連接的接收單元用于接收該第二發(fā)送/接收裝置的第二數(shù)據(jù)幀，c)與該發(fā)送/接收單元相連接的監(jiān)控單元，用于控制該發(fā)送/接收單元，其中該監(jiān)控單元被構(gòu)造用于指示該發(fā)送/接收單元發(fā)送一個(gè)第一數(shù)據(jù)幀并且從該發(fā)送/接收單元接收第二數(shù)據(jù)幀。在此，該發(fā)送/接收單元具有一個(gè)與該接收單元和該監(jiān)控單元相連接的控制單元，該控制單元被這樣構(gòu)造，即d)分析一個(gè)在該第一數(shù)據(jù)幀的發(fā)送之后在一個(gè)預(yù)先給定的時(shí)間段之內(nèi)由該接收單元接收的第二數(shù)據(jù)幀，并且確定是否該第二數(shù)據(jù)幀包含一個(gè)對于該第一數(shù)據(jù)幀被該第二發(fā)送/接收裝置成功接收的確認(rèn)消息，以及e)如果確定了它包含該確認(rèn)消息，則不將該第二數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)給該監(jiān)控單元。
本發(fā)明的本質(zhì)在于，這些由第二發(fā)送/接收裝置接收的第二數(shù)據(jù)幀通過發(fā)送/接收單元的控制單元來分析、來檢驗(yàn)，是否它們包含確認(rèn)消息，并且如果是這樣，則不將第二數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)給監(jiān)控單元。通過接收確認(rèn)幀的這種“壓制”，在發(fā)送/接收單元中已經(jīng)有利地實(shí)現(xiàn)了，監(jiān)控單元不必以相對高的能量消耗被保持在活動(dòng)的工作狀態(tài)中，以便接收、分析接收確認(rèn)幀，并且相應(yīng)地對此作出反應(yīng)。通過這種方式能夠?qū)崿F(xiàn)，發(fā)送/接收單元在其中具有相對高的能量需求的那些時(shí)段這樣地與在其中監(jiān)控單元需要相對多的工作能量的那些時(shí)段的分離，使得它們在時(shí)間上不重疊，這樣發(fā)送/接收裝置的總峰值電流需求降低?？傮w上，發(fā)送/接收裝置的電池壽命增大了直到三分之一。
本發(fā)明的有利構(gòu)型和進(jìn)一步構(gòu)型可以由下面的描述以及通過參照在一種有利構(gòu)型中，監(jiān)控單元至少具有兩種具有不同大小的能量消耗的工作模式(“睡眠”，“活動(dòng)”或類似)，并且被這樣構(gòu)造，一旦監(jiān)控單元已指示發(fā)送/接收單元發(fā)送第一數(shù)據(jù)幀，就切換到具有小的能量消耗的節(jié)能模式中。優(yōu)選的是，監(jiān)控單元這樣構(gòu)造，當(dāng)它從控制單元接收到一個(gè)中斷時(shí)，又離開節(jié)能模式。通過盡可能早地進(jìn)入節(jié)能模式和/或盡可能遲地離開同一模式，實(shí)現(xiàn)了在其中監(jiān)控單元處于節(jié)能模式的時(shí)間段被延長。通過這種方式，一方面用于運(yùn)行監(jiān)控單元(并且由此也連同運(yùn)行發(fā)送/接收裝置)所需要的能量需求被降低，而另一方面也降低了總的峰值電流需求，因?yàn)榘l(fā)送/接收單元的峰值電流需求與監(jiān)控單元的峰值電流需求的時(shí)間上的相遇的可能性被降低了。
根據(jù)一種優(yōu)選的進(jìn)一步構(gòu)型，在發(fā)送第一數(shù)據(jù)幀之前控制單元指示接收單元檢驗(yàn)，是否為該第一數(shù)據(jù)幀的發(fā)送而設(shè)置的傳輸信道被占用。若該檢驗(yàn)得出，所設(shè)置的傳輸信道未被占用，即是空閑的(并且僅僅在這種情況下)，則控制單元指示發(fā)送單元發(fā)送第一數(shù)據(jù)幀。通過這種方式，不但信道占用檢驗(yàn)本身，而且對于檢驗(yàn)的請求、檢驗(yàn)結(jié)果的分析、以及在傳輸信道空閑的情況下發(fā)送第一數(shù)據(jù)幀的請求都在該發(fā)送/接收單元內(nèi)部進(jìn)行，并且由此與監(jiān)控單元無關(guān)。至少在信道空閑的情況下，由此為了保證CSMA-CA/CCA-功能(帶沖突避免的載波偵聽多點(diǎn)接入，空閑信道評估)，在發(fā)送/接收單元和監(jiān)控單元之間無需交互。通過這種方式，即發(fā)送/接收單元自主地接管CSMA-CA/CCA-功能，有利地實(shí)現(xiàn)了，監(jiān)控單元既不必被保持在具有相對高的能量消耗的活動(dòng)工作狀態(tài)中，以給出用于檢驗(yàn)信道占用的CSMA-CA-指示或者分析CCA-結(jié)果并且必要時(shí)給出發(fā)送指示；也不必離開節(jié)能模式，以執(zhí)行這些活動(dòng)。通過這種方式，降低了用于運(yùn)行監(jiān)控單元(并且由此也連同運(yùn)行發(fā)送/接收裝置)需要的能量需求，而也降低了總峰值電流需求。
在一種有利構(gòu)型中，如果在預(yù)先給定的時(shí)間段中沒有接收到第二數(shù)據(jù)幀，或者如果確定第二數(shù)據(jù)幀不包含確認(rèn)消息時(shí)，控制單元例如借助一個(gè)中斷通知該監(jiān)控單元。在這些情況下，不能以通過第二發(fā)送/接收裝置成功地接收第一數(shù)據(jù)幀為出發(fā)點(diǎn)。通過該中斷，監(jiān)控單元可以有利地從節(jié)能模式切換到活動(dòng)模式中，以引起相應(yīng)的另外的措施、例如重新發(fā)送第一數(shù)據(jù)幀。
根據(jù)一種優(yōu)選的進(jìn)一步構(gòu)型，控制單元此外與發(fā)送單元相連接并且具有存儲器。控制單元將與第一次發(fā)送有關(guān)聯(lián)的第一數(shù)據(jù)幀儲存在存儲器中，并且如果在預(yù)先給定的時(shí)間段內(nèi)沒有第二數(shù)據(jù)幀被收到或者如果確定第二數(shù)據(jù)幀不包含確認(rèn)消息時(shí)控制單元，則控制單元獨(dú)立地(自主地)引起、即沒有監(jiān)控單元的指示地引起發(fā)送單元將第一數(shù)據(jù)幀重新發(fā)送給第二發(fā)送/接收裝置。由此，在這些情況下，即在其中不能以該第一數(shù)據(jù)幀被成功接收為出發(fā)點(diǎn)，第一數(shù)據(jù)幀被發(fā)送/接收單元自主地重新發(fā)送。通過該措施，監(jiān)控單元即使在不成功的傳輸嘗試情況下也可以較長時(shí)間地停留在節(jié)能模式中，這樣發(fā)送/接收單元和監(jiān)控單元的能量需求和總的峰值電流消耗降低了。
在一種有利的構(gòu)型中，當(dāng)在預(yù)先給定的數(shù)目次獨(dú)立引起將第一數(shù)據(jù)幀重新發(fā)送給第二發(fā)送/接收裝置之后，在相應(yīng)的重新發(fā)送之后在預(yù)先給定的時(shí)間段內(nèi)沒有收到包含確認(rèn)消息的第二數(shù)據(jù)幀時(shí)，控制單元才例如借助一個(gè)中斷通知監(jiān)控單元。由此有利地得到降低的能量需求以及減少的總峰值電流消耗。
根據(jù)一種優(yōu)選的進(jìn)一步構(gòu)型，控制單元首先分析第一數(shù)據(jù)幀并且確定，在該第一數(shù)據(jù)幀通過第二發(fā)送/接收裝置被成功地接收的情況下到底是否期待確認(rèn)消息。如果該確認(rèn)消息被期待——并且只有這樣——控制單元才也分析第二數(shù)據(jù)幀并且確定是否該第二數(shù)據(jù)幀實(shí)際上包含確認(rèn)消息。如果確認(rèn)消息被期待，并且如果確定第二數(shù)據(jù)幀包含確認(rèn)消息——并且只有在該情況下——控制單元不將第二數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)給監(jiān)控單元。通過這種方式，即第一數(shù)據(jù)幀也被分析并且例如借助其數(shù)據(jù)字段之一被檢驗(yàn)是否對于該第一數(shù)據(jù)幀的成功的接收期望確認(rèn)消息，在不期望確認(rèn)消息的這些情況中可以有利地不進(jìn)行第二數(shù)據(jù)幀的分析。由此進(jìn)一步降低了發(fā)送/接收單元的能量消耗。
當(dāng)不期待確認(rèn)消息時(shí)，在第一次或重復(fù)地發(fā)送第一數(shù)據(jù)幀之后缺少確認(rèn)消息或缺少第二數(shù)據(jù)幀的情況下，監(jiān)控單元的通知以及通過發(fā)送/接收單元對第一數(shù)據(jù)幀的自主再發(fā)送也可以有利地不進(jìn)行，因?yàn)橛纱私档土税l(fā)送/接收單元的能量消耗。
在一種有利的構(gòu)型中，該控制單元與該發(fā)送單元相連接并且具有一個(gè)存儲器，其中該控制單元被這樣構(gòu)造，即該控制單元將該第一數(shù)據(jù)幀儲存在該存儲器中，并且如果該確認(rèn)消息被期待，并且如果在該預(yù)先給定的時(shí)間段之內(nèi)沒有第二數(shù)據(jù)幀被接收到或者確定該第二數(shù)據(jù)幀不包含該確認(rèn)消息，則沒有該控制單元的指示地引起該發(fā)送單元將該第一數(shù)據(jù)幀重新發(fā)送給該第二發(fā)送/接收裝置。
在另一種有利的構(gòu)型中，該控制單元被這樣構(gòu)造，即，當(dāng)該確認(rèn)消息被期待并且在一個(gè)預(yù)先給定數(shù)目的沒有通過該監(jiān)控單元指示地引起將該第一數(shù)據(jù)幀重新發(fā)送給該第二發(fā)送/接收裝置之后，在所述相應(yīng)的重新發(fā)送之后在該預(yù)先給定的時(shí)間段之內(nèi)還是沒有包含該確認(rèn)消息的第二數(shù)據(jù)幀被接收到時(shí)，該控制單元才例如借助一個(gè)中斷通知該監(jiān)控單元。
在另一種有利的構(gòu)型中，所述引起將該第一數(shù)據(jù)幀重新發(fā)送給該第二發(fā)送/接收裝置的預(yù)先給定的數(shù)目具有在1至5的范圍中的值。
在另一種有利的構(gòu)型中，在重新發(fā)送第一數(shù)據(jù)幀之前控制單元指示接收單元來檢驗(yàn)，為重新發(fā)送第一數(shù)據(jù)幀設(shè)置的傳輸信道是否被占用。只有當(dāng)被設(shè)置的傳輸信道未被占用(即空閑)時(shí)，控制單元才指示發(fā)送單元重新發(fā)送第一數(shù)據(jù)幀。通過也在重新發(fā)送第一數(shù)據(jù)幀之前通過發(fā)送/接收單元的對信道占用的檢測，為了運(yùn)行監(jiān)控單元(并且由此也連同運(yùn)行發(fā)送/接收裝置)所需的能量需求、以及總峰值電流需求都進(jìn)一步降低。
在另一種有利的構(gòu)型中，控制單元被構(gòu)造，a)如果檢驗(yàn)得出，被設(shè)置的傳輸信道被占用，則重新指示接收單元在更遲的時(shí)刻檢驗(yàn)，是否被設(shè)置的傳輸信道被占用，b)只有當(dāng)重新的檢驗(yàn)得出，被設(shè)置的傳輸信道不被占用時(shí)，才指示發(fā)送單元發(fā)送第一數(shù)據(jù)幀，以及c)當(dāng)預(yù)先給定的數(shù)目的檢驗(yàn)分別得出，被設(shè)置的傳輸信道被占用時(shí)，例如借助中斷通知監(jiān)控單元。通過這種方式，即在預(yù)先給定的數(shù)目的檢驗(yàn)以及確認(rèn)信道被占用之后監(jiān)控單元才被通知，為了運(yùn)行監(jiān)控單元(并且由此也連同運(yùn)行發(fā)送/接收裝置)所需的能量需求、以及總峰值電流需求都進(jìn)一步降低。
有利的是，所述預(yù)先給定的檢驗(yàn)數(shù)目(M)具有在3至7的范圍中的值。
有利的是，該預(yù)先給定的時(shí)間段具有在150μs和500μs之間、優(yōu)選在300μs和400μs之間的持續(xù)時(shí)間。
有利的是，該發(fā)送/接收單元被構(gòu)造來執(zhí)行通信標(biāo)準(zhǔn)的物理層的功能以及MAC-層的一些第一功能，并且該監(jiān)控單元被構(gòu)造來僅僅執(zhí)行MAC-層的剩下的第二功能以及必要時(shí)更高的層的功能。
有利的是，其中該發(fā)送/接收單元(15)被作為ASIC或ASSP實(shí)現(xiàn)和/或該監(jiān)控單元(16)被作為微控制器實(shí)現(xiàn)。
有利的是，其中該發(fā)送/接收單元(15)和該監(jiān)控單元(16)通過正好一個(gè)集成電路實(shí)現(xiàn)。


以下本發(fā)明將借助在附圖的示意性的圖中說明的實(shí)施例進(jìn)一步被闡述。其中圖1示出了具有本發(fā)明的發(fā)送/接收裝置的按照IEEE-802.15.4的“無線個(gè)人域網(wǎng)”(WPAN)的例子；圖2示出了本發(fā)明的發(fā)送/接收裝置的實(shí)施例；以及圖3示出了示例性的通信流程以及關(guān)于時(shí)間的電流消耗的示意性示圖。
在附圖中，相同的以及功能相同的元件和信號—只要沒有不同地說明—都設(shè)置以相同的參考標(biāo)號。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了根據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.15.4的WPAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)10的一個(gè)例子。該系統(tǒng)包括以固定或移動(dòng)的設(shè)備的形式的三個(gè)發(fā)送/接收裝置11-13，它們借助無線電信號無線地交換信息。發(fā)送/接收裝置11是所謂的全功能設(shè)備，其接管WPAN-協(xié)調(diào)器(Koordinators)的功能，而發(fā)送/接收裝置12、13是所謂的部分功能設(shè)備(Teilfunktionsgeraete)，它們被分配給全功能設(shè)備11并且只能與該全功能設(shè)備11交換數(shù)據(jù)。除了在圖1中示出的星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在其中雙向的數(shù)據(jù)傳輸只能在部分功能設(shè)備12、13的分別之一與全功能設(shè)備11之間、而不能在部分功能設(shè)備12、13之間進(jìn)行，該標(biāo)準(zhǔn)還設(shè)計(jì)了所謂的“點(diǎn)對點(diǎn)”-拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在這些拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，全部的全功能設(shè)備可以分別與所有其它的全功能設(shè)備通信。
發(fā)送/接收裝置11-13分別包括一個(gè)天線14；一個(gè)與天線相連接的發(fā)送/接收單元(收發(fā)機(jī)，TRX)15，用于根據(jù)IEEE-802.15.4發(fā)送和接收數(shù)據(jù)；以及一個(gè)與發(fā)送/接收單元相連接的監(jiān)控單元(control unit，CTRL)16，用于根據(jù)IEEE-802.15.4控制發(fā)送/接收單元15。此外發(fā)送/接收裝置11-13還分別包含在圖1中未示出的、以電池等形式的能量供應(yīng)單元，用于單元15、16的能量供應(yīng)，以及可能包含其它的部件(傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等等)。
例如發(fā)送/接收裝置11的監(jiān)控單元16被構(gòu)造來指示“它的”發(fā)送/接收裝置11的發(fā)送/接收單元15，將第一數(shù)據(jù)幀D1發(fā)送給第二發(fā)送/接收裝置12或13。針對這種指示，發(fā)送/接收裝置11的發(fā)送/接收單元15將第一數(shù)據(jù)幀D1發(fā)送給第二發(fā)送/接收裝置12或13。
若第二發(fā)送/接收裝置12或13將第二數(shù)據(jù)幀D2發(fā)送給第一發(fā)送/接收裝置11，則第二數(shù)據(jù)幀D2被發(fā)送/接收裝置11的發(fā)送/接收單元15接收并且必要時(shí)被轉(zhuǎn)發(fā)給發(fā)送/接收裝置11的監(jiān)控單元16并且由該監(jiān)控單元16分析。
除了在物理層(PHY)的層面上規(guī)定(Spezifizierten)的功能外，發(fā)送/接收單元15還承擔(dān)一些在以下詳細(xì)描述的功能，這些功能在通信標(biāo)準(zhǔn)(這里IEEE-802.15.4)的MAC-層(媒體訪問控制層)的層面上被規(guī)定。監(jiān)控單元16相對地“僅僅”被托付以MAC-層的剩下的功能以及必要時(shí)更高層的功能。
在此，發(fā)送/接收單元15分別是(在圖1中未被示出的)集成電路、例如ASIC(專用集成電路)或ASSP(專用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品)的部分，而監(jiān)控單元16分別通過(同樣未被示出的)微控制器實(shí)現(xiàn)。有利的是，每個(gè)發(fā)送/接收裝置只具有一個(gè)(例如作為ASIC或ASSP實(shí)施的)集成電路，該集成電路承擔(dān)其發(fā)送/接收單元15和其監(jiān)控單元16的功能。
圖2示出了本發(fā)明的發(fā)送/接收裝置11的框圖。參考標(biāo)號14-16還表示天線(ANT)、發(fā)送/接收單元(TRX)以及監(jiān)控單元(CTRL)。
發(fā)送/接收單元15包含與天線14相連接的發(fā)送單元(發(fā)射機(jī)，TX)21，用于將第一數(shù)據(jù)幀D1發(fā)送給第二發(fā)送/接收裝置12、13(見圖1)；同樣與天線14相連接的接收單元(接收機(jī)，RX)22，用于從第二發(fā)送/接收裝置12、13接收第二數(shù)據(jù)幀D2；以及與發(fā)送單元21、接收單元22以及監(jiān)控單元16相連接的控制單元20。
發(fā)送單元(TX)21根據(jù)IEEE-802.15.4將各待發(fā)送的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為待通過天線14發(fā)射的無線電信號。若傳輸例如應(yīng)該在2.4GHz左右的ISM頻帶中進(jìn)行，則待發(fā)送的數(shù)據(jù)流(原始數(shù)據(jù)傳輸率250kbit/s)首先被轉(zhuǎn)換為4比特寬的符號(Symbole)(符號傳輸率62.5ksymbol/s)并且它們被轉(zhuǎn)換為彼此相繼的、符號值特定的、分別由32個(gè)碼片組成的PN序列(偽噪聲)(碼片速率2Mchip/s)。彼此緊隨的PN-序列接著被偏置-QPSK調(diào)制(四相相移鍵控)，頻譜上被推移到ISM頻帶中的16個(gè)信道之一中，并且最后為傳輸而被放大。發(fā)送單元21這樣在物理層(PHY-)的層面上承擔(dān)規(guī)定的功能。待發(fā)送的第一數(shù)據(jù)幀D1在此從MAC幀(MAC協(xié)議數(shù)據(jù)單元，MPDU)過渡到較長的PHY-幀(物理協(xié)議數(shù)據(jù)單元，PPDU)中，因?yàn)槔缜懊嬖O(shè)置有同步報(bào)頭，以便在接收機(jī)側(cè)實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)流的同步。
接收單元(RX)22將由天線14接收的并且由第二發(fā)送/接收裝置12、13(圖1)的發(fā)送單元根據(jù)IEEE-802.15.4產(chǎn)生的無線電信號盡可能無誤地根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換為被發(fā)送的數(shù)據(jù)，其方式是被接收的無線電信號此外被濾波、變換到基帶中、被解調(diào)并且數(shù)據(jù)被檢測(判決)。接收單元22也承擔(dān)在PHY-層面上特定的功能。被接收的第二數(shù)據(jù)幀D2在此由PHY-幀(PPDU)過渡為較短的MAC幀(MPDU)，因?yàn)槔缛コ送綀?bào)頭。
控制單元20被構(gòu)造來，由監(jiān)控單元16例如借助一個(gè)指令和/或通過傳輸?shù)谝粩?shù)據(jù)幀D1獲得將D1發(fā)送給第二發(fā)送/接收裝置12或13的指示。該控制單元20此外被構(gòu)造來，將第一數(shù)據(jù)幀D1以MAC幀的形式傳輸給發(fā)送單元21并且請求發(fā)送單元21發(fā)送D1。在圖2中，這通過以“SEND！”和“D1”表示的、在監(jiān)控單元16和控制單元20之間的箭頭以及通過在控制單元20和發(fā)送單元21之間的箭頭示出。
此外，控制單元20被構(gòu)造來，由接收單元22獲得具有MAC-幀形式的第二數(shù)據(jù)幀D2并且將這些第二數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)給控制單元16。在圖2中，這通過在控制單元20和接收單元22之間的箭頭以及以“D2”表示的、在控制單元20與監(jiān)控單元16之間的箭頭示出。
根據(jù)本發(fā)明，發(fā)送/接收單元15接管在MAC層上規(guī)定的、在完成發(fā)送第一數(shù)據(jù)幀D1之后分析被接收的第二數(shù)據(jù)幀D2的功能。為此，控制單元20分析在發(fā)送第一數(shù)據(jù)幀D1之后在一個(gè)預(yù)先給定的時(shí)間段T1內(nèi)由接收單元22接收的第二數(shù)據(jù)幀D2，并且檢驗(yàn)，D2是否包含對于由第二發(fā)送/接收裝置12成功地接收D1的確認(rèn)消息(ACK)。若在此確定，D2包含確認(rèn)消息(ACK)，則控制單元20不將第二數(shù)據(jù)幀D2轉(zhuǎn)發(fā)給控制單元16。這使得為了降低能量消耗而具有至少兩個(gè)帶有不同大小的能量消耗的工作模式的控制單元16在盡可能早的時(shí)刻、即一旦它指示了發(fā)送/接收單元15發(fā)送第一數(shù)據(jù)幀D1，就切換到具有小的能量消耗的節(jié)能模式(“睡眠模式”)中。由此保證了，當(dāng)發(fā)送/接收單元15需要相對多的能量來發(fā)送D1時(shí)，監(jiān)控單元16處于節(jié)能模式中。通過這種方式，整個(gè)發(fā)送/接收裝置11的峰值電流消耗降低了。監(jiān)控單元16首先由此出發(fā)，即數(shù)據(jù)幀D1將成功地被第二發(fā)送/接收裝置12接收。
預(yù)先給定的時(shí)間段T1具有150μs至500μs的持續(xù)時(shí)間，優(yōu)選的是在300μs和400μs之間。典型的是它為大約350μs。
為了分析D2，控制單元20具有與接收單元22相連接的分析單元(Auswerteeinheit)(EVAL)23。若分析得出，D2包含確認(rèn)消息(ACK)，則分析單元23禁止將D2轉(zhuǎn)發(fā)給控制單元16。這在圖2中象征性地通過開關(guān)元件25示出，該開關(guān)元件由分析單元23相應(yīng)地觸發(fā)(angesteuert)，在所提及的情況中，即被斷開并且否則被閉合。在這種情況中，監(jiān)控單元16保持在節(jié)能模式中。為了確定時(shí)間段T1的開始，分析單元23優(yōu)選地與控制單元16和/或與發(fā)送單元21相連接。
若與此相反，在時(shí)間段T1內(nèi)沒有接收第二數(shù)據(jù)幀，或者確認(rèn)，被接收的第二數(shù)據(jù)幀D2不包含確認(rèn)消息(ACK)，則分析單元23借助一個(gè)中斷(IR)通知監(jiān)控單元16該情況。這在圖2中通過以“IR”表示的、從分析單元23至控制單元16的箭頭示出。監(jiān)控單元16接著離開節(jié)能模式。
在一種實(shí)施例中，發(fā)送/接收單元15接管在MAC層面上規(guī)定的、在沒有確認(rèn)消息時(shí)自動(dòng)重復(fù)發(fā)送數(shù)據(jù)幀的功能。為此，控制單元20例如具有配置為FIFO(先進(jìn)先出)的RAM存儲器24，第一數(shù)據(jù)幀D1在第一發(fā)送嘗試時(shí)例如通過分析單元23被儲存其中。替代如上面所描述的、在沒有確認(rèn)消息(ACK)時(shí)直接產(chǎn)生中斷，如果在預(yù)先給定的時(shí)間段T1內(nèi)沒有接收到第二數(shù)據(jù)幀或者如果確定被接收到的第二數(shù)據(jù)幀D2不包含確認(rèn)消息時(shí)，控制單元20(更確切地說分析單元23)在該實(shí)施例中自主地、即沒有與監(jiān)控單元16互動(dòng)地或者說沒有通過監(jiān)控單元16的指示地引起數(shù)據(jù)幀D1被從存儲器24中讀出并且通過發(fā)送單元21重新發(fā)送。如果在重新發(fā)送之后，確認(rèn)消息還是沒有，則重復(fù)地發(fā)送D1的步驟和檢驗(yàn)是否已接收到確認(rèn)消息的步驟被相應(yīng)地重復(fù)。在圖2中，重新發(fā)送來自存儲器24中的D1的步驟通過在一方面分析單元23與另一方面發(fā)送單元21或存儲器24之間的箭頭表明。通過發(fā)送/接收單元15自主重復(fù)地發(fā)送數(shù)據(jù)幀的方法也被稱為“自動(dòng)重試(Auto-Retry)”。
只有在預(yù)先給定的數(shù)目N次自主引起重新發(fā)送D1之后，在相應(yīng)的重新發(fā)送之后在預(yù)先給定的時(shí)間段T1內(nèi)沒有包含確認(rèn)消息的第二數(shù)據(jù)幀D2被接收到時(shí)，分析單元23才借助一個(gè)中斷通知監(jiān)控單元16。最大執(zhí)行的發(fā)送重復(fù)的數(shù)目N優(yōu)選地設(shè)定為值1至5。典型的是D1最大被N＝3次地重復(fù)并且由此一共被發(fā)送最多4次。
在另一種實(shí)施例中，發(fā)送/接收單元15接管在MAC層面上規(guī)定的CSMA-CA功能(帶沖突避免的載波偵聽多點(diǎn)接入)，其方式是控制單元20自主地、即不與監(jiān)控單元16交互而保證，當(dāng)為此設(shè)置的傳輸信道空閑時(shí)第一數(shù)據(jù)幀D1才被發(fā)送。為此，分析單元23在第一次的、而在前面描述的“自動(dòng)重試”-過程的情況中也在每次重新發(fā)送D1之前指示接收單元22，借助在標(biāo)準(zhǔn)中詳細(xì)說明的CCA-方法(空閑信道評估)來檢驗(yàn)，是否為發(fā)送D1而設(shè)置的傳輸信道被占用。接著，接收單元22執(zhí)行CCA-方法并且將檢驗(yàn)的結(jié)果通知分析單元23。只有當(dāng)該檢驗(yàn)得出，被設(shè)置的傳輸信道未被占用——即空閑——時(shí)，分析單元23才指示發(fā)送單元21將數(shù)據(jù)幀D1發(fā)送給第二發(fā)送/接收裝置12。
若與此相反，被設(shè)置的傳輸信道被占用，則分析單元23在較遲的時(shí)刻重新指示接收單元22執(zhí)行CCA-方法。若該重新的檢驗(yàn)得出，信道空閑，則分析單元23指示發(fā)送單元21發(fā)送數(shù)據(jù)幀D1。否則信道占用的檢驗(yàn)在更遲的時(shí)刻重復(fù)。當(dāng)一共M次檢驗(yàn)每次都得出，信道被占用時(shí)，分析單元23才借助一個(gè)中斷通知監(jiān)控單元16這個(gè)情況。優(yōu)選的是，M設(shè)定為3至7的值，典型的是M＝5。
CSMA-CA/CCA-功能在圖2中通過在一方面為分析單元23以及另一方面為接收單元22、發(fā)送單元21和監(jiān)控單元16(“IR”)之間的虛線箭頭示出。
由于通過發(fā)送/接收單元15接管CSMA-CA功能，監(jiān)控單元16既不必根據(jù)CSMA-CA算法指示接收單元22執(zhí)行CCA-方法，也不必分析其結(jié)果。通過這種方式，監(jiān)控單元16可以更早地切換到節(jié)能模式中。
在另一種實(shí)施例中，發(fā)送/接收單元15接管在MAC-層面上規(guī)定的、分析待發(fā)送的數(shù)據(jù)幀的功能。控制單元20的分析單元23在該實(shí)施例中分析待發(fā)送的數(shù)據(jù)幀D1，并且例如借助D1的確定的數(shù)據(jù)字段來檢驗(yàn)，在其由第二發(fā)送/接收裝置12、13成功地接收的情況下，究竟是否期待一個(gè)確認(rèn)消息(ACK)。只有在這種情況下，第二數(shù)據(jù)幀D2才如上面描述的那樣被分析、被檢驗(yàn)是否存在確認(rèn)消息(ACK)，并且如果確定第二數(shù)據(jù)幀D2包含確認(rèn)消息時(shí)不被轉(zhuǎn)發(fā)給監(jiān)控單元16。在第一次或重復(fù)發(fā)送之后沒有確認(rèn)消息時(shí)，上面描述的自動(dòng)重試過程和同樣在前面描述的中斷的產(chǎn)生在該實(shí)施例中只有當(dāng)該確認(rèn)消息確實(shí)被期待時(shí)才被執(zhí)行。
圖3在部分圖a)至d)中示意性地示出了在第一(發(fā)送/接收)裝置11和第二(發(fā)送/接收)裝置12之間的四種示例性的通信流程，以及與其相關(guān)的、通過第一裝置11的能量消耗。在第一裝置11的發(fā)送/接收單元15和監(jiān)控單元16之間以及在第一裝置11的發(fā)送/接收單元15和第二裝置12之間的單個(gè)的通信在此通過在各個(gè)參加的單元下方的箭頭象征性地表示，其中通信的時(shí)間進(jìn)程從上至下地示出。對于每個(gè)通信進(jìn)程，分別在部分圖的左邊從上至下繪出由第一裝置11所需要的、關(guān)于時(shí)間t的電流I。在此，監(jiān)控單元16的電流消耗以陰影表示，而發(fā)送/接收單元15的被無陰影地表示。
在圖3a中示出了第一通信流程，其中第一裝置11將第一數(shù)據(jù)幀D1發(fā)送給第二裝置12并且接著由第二裝置12產(chǎn)生具有針對成功地接收D1的確認(rèn)消息的第二數(shù)據(jù)幀D2。
首先，監(jiān)控單元16將發(fā)送指令和/或第一數(shù)據(jù)幀D1傳輸給發(fā)送/接收單元15。這在圖3a中通過箭頭31示出。接著，監(jiān)控單元16從具有相對高的能量消耗的活動(dòng)工作狀態(tài)切換到具有低的能量消耗的節(jié)能模式中，如從在圖3a的左邊用陰影畫出的監(jiān)控單元能量消耗中可以看出的那樣。一旦指令31被停止(abgesetzt)，監(jiān)控單元16的電流消耗就降低到可忽略的值，例如降低到以前的值的1/1000。
隨后，發(fā)送/接收單元15借助CSMA-CA/CCA-方法在直到M＝5次嘗試中檢驗(yàn)，傳輸信道是否被占用。這在圖3a中可以通過箭頭32以及在左邊通過被分配給發(fā)送/接收單元15的電流脈沖看出，其中在該例子中假設(shè)，前面的兩次檢驗(yàn)使得確定信道被占用(“忙碌”)，而第三次檢驗(yàn)得出信道空閑(“空閑”)。緊接在第三次信道占用檢測32之后，第一裝置11的發(fā)送/接收單元15因此將第一數(shù)據(jù)幀D1發(fā)送給第二裝置12(見箭頭33)。在發(fā)送期間，形成發(fā)送/接收單元15的臨時(shí)升高的能量消耗，如從箭頭33的左邊所示出的電流消耗中可以看出的那樣。與該發(fā)送過程因果關(guān)聯(lián)地，啟動(dòng)一個(gè)計(jì)時(shí)器。
在發(fā)送D1之后，發(fā)送/接收單元15在一種所謂的“聽模式(ListenMode)”的范圍中偵聽數(shù)據(jù)幀是否可以被接收。這在圖3a左邊通過起始脈沖示出，該起始脈沖具有CSMA-CA/CCA-脈沖的數(shù)量級的電流消耗。在從發(fā)送D1開始的時(shí)間段Δt期滿之后，其中該時(shí)間段在該例子中短于預(yù)先給定的時(shí)間段T1，發(fā)送/接收單元15從第二裝置12根據(jù)箭頭34接收一個(gè)第二數(shù)據(jù)幀D2并且這樣地檢驗(yàn)該數(shù)據(jù)幀，是否它包含對于D1被第二裝置12成功接收的確認(rèn)消息(ACK)。在該檢驗(yàn)期間，發(fā)送/接收單元15的電流消耗明顯變大。若該檢驗(yàn)得出，D2包含確認(rèn)消息(ACK)-在圖3a中由此出發(fā)一則發(fā)送/接收單元15禁止將D2轉(zhuǎn)發(fā)給監(jiān)控單元16。因此，監(jiān)控單元16可以在整個(gè)通信流程期間從發(fā)送指令31的停止開始停留在節(jié)能模式中。
如從圖3a的左邊部分可以看出的那樣，在該通信流程期間不存在這樣的時(shí)刻，其中不僅發(fā)送/接收單元15而且監(jiān)控單元16都同時(shí)具有增大的電流需求。因此，用于運(yùn)行裝置11所需要的峰值電流基本上相當(dāng)于控制單元16的最大電流或者發(fā)送/接收單元15的最大電流，并且由此明顯小于這兩個(gè)最大電流的和。為了完整性起見，必須指出，發(fā)送/接收單元15在不活動(dòng)的時(shí)間區(qū)段中也有一定的(最小)能量需求，但是該能量需求可忽略地小并且因此未在圖3中示出。
在圖3b中示出了第二通信流程，其中發(fā)送/接收單元15在發(fā)送D1之后，沒有從第二裝置12獲得具有確認(rèn)消息的第二數(shù)據(jù)幀D2。
直到發(fā)送第一數(shù)據(jù)幀D1，第二通信流程都相應(yīng)于前面描述的第一流程，這樣，直到計(jì)時(shí)器的啟動(dòng)，不僅箭頭31-33而且電流消耗在圖3a和3b中都相當(dāng)?shù)匾恢?。與圖3a不同的是，在圖3b中假設(shè)，第二次檢驗(yàn)信道占用已經(jīng)得出信道空閑，這可以在兩個(gè)箭頭32以及兩個(gè)所屬的電流脈沖上看出。
在時(shí)間段Δt期滿之后，其中該時(shí)間段在該例子中又短于預(yù)先給定的時(shí)間段T1，發(fā)送/接收單元15從第二裝置12根據(jù)箭頭35接收到第二數(shù)據(jù)幀D2，并且檢驗(yàn)該數(shù)據(jù)幀是否存在確認(rèn)消息(ACK)。與第一通信流程不同，這里情況并非如此(“NO ACK”)，因此發(fā)送/接收單元15借助一個(gè)通過箭頭36示出的中斷(IR)通知監(jiān)控單元16。從接收D2以及檢驗(yàn)確認(rèn)消息直到發(fā)送該中斷，發(fā)送/接收單元15具有增大的電流需求，該電流需求在該中斷的停止之后降低到可忽略的值。
由于中斷36，監(jiān)控單元16離開節(jié)能模式，并且進(jìn)入活動(dòng)的工作狀態(tài)。在隨后的時(shí)間里，控制單元具有增大的電流需求，以便相應(yīng)地對缺少確認(rèn)消息作出反應(yīng)。這樣，監(jiān)控單元例如可以將該情況告知通信標(biāo)準(zhǔn)的更高的層，引起再次發(fā)送D1等等，等等…在第二通信流程的情形中，發(fā)送/接收單元15和監(jiān)控單元16也始終僅僅在彼此不重疊的時(shí)間區(qū)段中具有增大的電流需求，這樣對于運(yùn)行裝置11所需要的峰值電流基本上相當(dāng)于監(jiān)控單元16的最大電流或發(fā)送/接收單元15的最大電流。
在未在圖3b中示出的情形中，即其中計(jì)時(shí)器這樣長地運(yùn)行，直到達(dá)到預(yù)先給定的時(shí)間段T1，而沒有接收到第二數(shù)據(jù)幀D2，則發(fā)送/接收單元15也借助一個(gè)中斷36通知監(jiān)控單元16?；旧显谶@種情形中得到與圖3b類似的關(guān)系，這樣上面的關(guān)于所需要的峰值電流的說法也正確。
如果在M＝5次時(shí)間錯(cuò)開的信道占用檢驗(yàn)之后，還不能確定空閑信道，則發(fā)送/接收單元15優(yōu)選地借助一個(gè)中斷將該情形通知監(jiān)控單元16。在這種情況下，發(fā)送/接收單元15的電流需求也隨著中斷的停止而降低，而監(jiān)控單元16的電流需求在另外的措施期間上升。在這種情形中，上面的對于被裝置11所需要的峰值電流的說法也是適用的。
在圖3c中示出了第三通信流程，其中發(fā)送/接收單元15在首先缺少確認(rèn)消息的情況下自主地執(zhí)行自動(dòng)重試過程，并且D1的第一發(fā)送重復(fù)成功地進(jìn)行。
直到接收沒有包含確認(rèn)消息的第二數(shù)據(jù)幀D2(NO ACK)，第三通信流程相應(yīng)于前面描述的第二流程，這樣直到第一次接收D2，在圖3b、3c中的箭頭31-33、35以及電流I都一致。
替代生成中斷，發(fā)送/接收單元15在第三通信流程的情況下根據(jù)圖3c執(zhí)行自動(dòng)重試過程。在重新發(fā)送D1之前，發(fā)送/接收單元15再次檢查信道占用。在圖3c的情形中在兩次檢驗(yàn)確定信道被占用之后，在第三次檢查時(shí)，識別出空閑信道(見在圖3c中的下面三個(gè)箭頭32)。隨后發(fā)送/接收單元15很快地將第一數(shù)據(jù)幀D1重新發(fā)送給第二裝置12，如在箭頭37(“RETRY#1”)上可以看出的那樣，并且重新啟動(dòng)計(jì)時(shí)器。
在一個(gè)時(shí)間段Δt期滿之后，其中該時(shí)間段在該例子中短于預(yù)先給定的時(shí)間段T1，發(fā)送/接收單元15從第二裝置12根據(jù)箭頭34接收第二數(shù)據(jù)幀D2，并且檢驗(yàn)該數(shù)據(jù)幀是否存在確認(rèn)消息(ACK)。這里，情況與第一通信流程(圖3a)類似地具有確認(rèn)消息，因此發(fā)送/接收單元15不將第二數(shù)據(jù)幀D2轉(zhuǎn)發(fā)給監(jiān)控單元16并且監(jiān)控單元停留在節(jié)能模式中。
因?yàn)楸O(jiān)控單元16在這里在開始的發(fā)送指令31停止之后也持續(xù)地停留在節(jié)能模式中，所以在其中監(jiān)控單元16和發(fā)送/接收單元15具有增大的能量消耗的時(shí)間不重疊，這樣有利地得到對于裝置11的小的峰值電流需求。
在圖3d中示出了第四通信流程，其中發(fā)送/接收單元15在首先缺少確認(rèn)消息的情形中，以最大N＝2次發(fā)送重復(fù)地自主執(zhí)行自動(dòng)重試過程，并且第二發(fā)送重復(fù)也不成功。
與圖3c相比，直到第一次的重新發(fā)送(“重試#1”37)都得到不變的關(guān)系。只是出于清楚的原因，在圖3d中省略了優(yōu)選地在每次發(fā)送D1之前要執(zhí)行的、用來檢驗(yàn)信道占用的CSMA-CA/CCA-方法(在圖3a-c中的箭頭32)的表示。
作為對于第一發(fā)送重復(fù)37的回答，發(fā)送/接收單元15在第一次發(fā)送重復(fù)37之后在預(yù)先給定的時(shí)間段T1內(nèi)從第二裝置12接收一個(gè)另外的第二數(shù)據(jù)幀D2，該數(shù)據(jù)幀同樣不包含確認(rèn)消息(NO ACK，借助在圖3d中的箭頭35)。在確定該狀況之后，發(fā)送/接收單元15第二次重復(fù)D1的發(fā)送過程(“RETRY#2”38)。此后，在時(shí)間段T1內(nèi)又來了一個(gè)另外的、沒有確認(rèn)消息的第二數(shù)據(jù)幀D2(NO ACK)，如借助下方的箭頭35可以看出的那樣。因?yàn)檫_(dá)到了最大的發(fā)送重復(fù)次數(shù)(N＝2)，所以發(fā)送/接收單元15現(xiàn)在產(chǎn)生一個(gè)中斷，并且通知監(jiān)控單元關(guān)于在兩次重復(fù)嘗試之后也不成功的發(fā)送努力(見箭頭39)。監(jiān)控單元16于是離開節(jié)能模式并且例如通知通信標(biāo)準(zhǔn)的更高層關(guān)于發(fā)送嘗試的失敗。
在第四通信流程的情形中，發(fā)送/接收單元15的增大的電流需求的時(shí)間段也不與監(jiān)控單元16的這種時(shí)間段重疊，這樣在所有考慮的情形中，第一裝置11的峰值電流需求基本上都與發(fā)送/接收單元15的最大電流或監(jiān)控單元16的最大電流一致，并且由此明顯位于這兩個(gè)最大電流的和之下。
雖然本發(fā)明已在前面借助實(shí)施例被描述，但是本發(fā)明并不局限于此，而是能夠以各種方式改進(jìn)。這樣，本發(fā)明例如既不局限于WPAN本身，也不局限于根據(jù)IEEE-802.15.4的WPAN或者在那里詳細(xì)說明的頻帶擴(kuò)展方法、調(diào)制方法和復(fù)用接入方法、頻帶、比特率、符號傳輸率以及碼片速率和它們的等級(-stufigkeiten)，也不局限于中頻、采樣頻率的所說明的值、濾波器帶寬、濾波器的類型濾波器的階數(shù)等等。本發(fā)明而是可以在各不相同的無線或者受制于線的數(shù)字通信系統(tǒng)中被有利地使用。
參考標(biāo)號表10 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)/根據(jù)IEEE標(biāo)準(zhǔn)802.15.4的“無線個(gè)人網(wǎng)”(WPAN)11 發(fā)送/接收裝置12，13 第二發(fā)送/接收裝置14 天線15 發(fā)送/接收單元(收發(fā)機(jī)，TRX)16 監(jiān)控單元(CTRL)20 控制單元21 發(fā)送單元(發(fā)射機(jī)，TX)22 接收單元(接收機(jī)，RX)23 分析單元24 存儲器25 開關(guān)元件31 發(fā)送指令32 CSMA-CA/CCA-通信33 第一次發(fā)送數(shù)據(jù)幀D134 接收具有ACK的第二數(shù)據(jù)幀D235 接收沒有ACK的第二數(shù)據(jù)幀D236 將一個(gè)中斷傳輸給監(jiān)控單元37 數(shù)據(jù)幀D1的第一發(fā)送重復(fù)38 數(shù)據(jù)幀D1的第二發(fā)送重復(fù)39 將一個(gè)中斷傳輸給監(jiān)控單元
ACK 確認(rèn)(幀)，接收確認(rèn)消息/幀ASIC 專用集成電路ASSP 專用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品CCA 空閑信道評估CSMA-CA 帶有沖突避免的載波偵聽多點(diǎn)接入CTRL 監(jiān)控單元FIFO 先進(jìn)先出IR中斷ISM 工業(yè)、科研、醫(yī)療(在2.4GHz附近的頻帶)MAC 媒體訪問控制(層)MPDU MAC協(xié)議數(shù)據(jù)單元PHY 物理(層)PPDU 物理協(xié)議數(shù)據(jù)單元(數(shù)據(jù)幀)RAM 隨機(jī)存取存儲器RX接收單元，接收機(jī)TRX 發(fā)送/接收單元，收發(fā)機(jī)TX發(fā)送單元，發(fā)射機(jī)WPAN 無線個(gè)人域網(wǎng)D1，D2第一或第二數(shù)據(jù)幀I 電流M CCA-檢測的最大總數(shù)N 發(fā)送重復(fù)的最大數(shù)目t 時(shí)間T1預(yù)先給定的時(shí)間段
權(quán)利要求
1.發(fā)送/接收裝置(11)，特別是用于根據(jù)IEEE-標(biāo)準(zhǔn)802.15.4的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)(10)，包含a)一個(gè)天線(14)，b)一個(gè)發(fā)送/接收單元(15)，用于根據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，該發(fā)送/接收單元具有一個(gè)與該天線(14)相連接的發(fā)送單元(21)用于將第一數(shù)據(jù)幀(D1)發(fā)送給一個(gè)第二發(fā)送/接收裝置(12)，以及具有一個(gè)與該天線(14)相連接的接收單元(22)用于接收該第二發(fā)送/接收裝置(12)的第二數(shù)據(jù)幀(D2)，以及c)一個(gè)與該發(fā)送/接收單元(15)相連接的監(jiān)控單元(16)，用于控制該發(fā)送/接收單元(15)，其中該監(jiān)控單元(16)被構(gòu)造用于(c1)指示該發(fā)送/接收單元(15)發(fā)送一個(gè)第一數(shù)據(jù)幀(D1)，以及(c2)從該發(fā)送/接收單元(15)接收第二數(shù)據(jù)幀(D2)，其特征在于，該發(fā)送/接收單元(15)具有一個(gè)與該接收單元(22)和該監(jiān)控單元(16)相連接的控制單元(20)，該控制單元被這樣構(gòu)造，即d)分析一個(gè)在該第一數(shù)據(jù)幀(D1)的發(fā)送之后在一個(gè)預(yù)先給定的時(shí)間段(T1)之內(nèi)由該接收單元(22)接收的第二數(shù)據(jù)幀(D2)，并且確定是否該第二數(shù)據(jù)幀(D2)包含一個(gè)對于該第一數(shù)據(jù)幀(D1)被該第二發(fā)送/接收裝置(12)成功接收的確認(rèn)消息(ACK)，以及e)如果確定了它包含該確認(rèn)消息(ACK)，則不將該第二數(shù)據(jù)幀(D2)轉(zhuǎn)發(fā)給該監(jiān)控單元(16)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)送/接收裝置，其特征在于，該監(jiān)控單元(16)具有至少兩種具有不同大小的能量消耗的工作模式，并且該監(jiān)控單元被這樣構(gòu)造，使得一旦該監(jiān)控單元(16)已指示該發(fā)送/接收單元(15)發(fā)送該第一數(shù)據(jù)幀(D1)，就切換到具有小的能量消耗的節(jié)能模式中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的發(fā)送/接收裝置，其特征在于，該監(jiān)控單元(16)被這樣構(gòu)造，使得當(dāng)它從控制單元(20)接收到一個(gè)中斷時(shí)，離開該節(jié)能模式。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的發(fā)送/接收裝置，其特征在于，該控制單元(20)被這樣構(gòu)造，即a)在發(fā)送該第一數(shù)據(jù)幀(D1)之前，指示該接收單元(22)檢驗(yàn)，是否為該第一數(shù)據(jù)幀(D1)的發(fā)送而設(shè)置的傳輸信道被占用，并且b)只有當(dāng)該檢驗(yàn)已得出被設(shè)置的傳輸信道未被占用時(shí)，才指示該發(fā)送單元(21)發(fā)送該第一數(shù)據(jù)幀(D1)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的發(fā)送/接收裝置，其特征在于，該控制單元(20)被這樣構(gòu)造，即，如果在該預(yù)先給定的時(shí)間段(T1)之內(nèi)沒有第二數(shù)據(jù)幀(D2)被接收到，或者如果確定該第二數(shù)據(jù)幀(D2)不包含該確認(rèn)消息(ACK)，則該控制單元(20)例如借助一個(gè)中斷通知該監(jiān)控單元(16)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一的發(fā)送/接收裝置，其特征在于，該控制單元(20)與該發(fā)送單元(21)相連接并且具有一個(gè)存儲器(24)，其中該控制單元(20)被這樣構(gòu)造，即a)該控制單元將該第一數(shù)據(jù)幀(D1)儲存在該存儲器(24)中，并且b)如果在該預(yù)先給定的時(shí)間段(T1)之內(nèi)沒有第二數(shù)據(jù)幀(D2)被收到或者如果確定該第二數(shù)據(jù)幀(D2)不包含該確認(rèn)消息(ACK)，則沒有該監(jiān)控單元(16)的指示地引起該發(fā)送單元(21)將該第一數(shù)據(jù)幀(D1)重新發(fā)送給該第二發(fā)送/接收裝置(12)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的發(fā)送/接收裝置，其特征在于，該控制單元(20)被這樣構(gòu)造，即當(dāng)在一個(gè)預(yù)先給定數(shù)目(N)的沒有通過該監(jiān)控單元(16)指示地引起將第一數(shù)據(jù)幀(D1)重新發(fā)送給該第二發(fā)送/接收裝置(12)之后，在相應(yīng)的重新發(fā)送之后在該預(yù)先給定的時(shí)間段(T1)內(nèi)也沒有包含確認(rèn)消息(ACK)的第二數(shù)據(jù)幀(D2)被接收到時(shí)，該控制單元(20)才例如借助一個(gè)中斷通知監(jiān)控單元(16)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一的發(fā)送/接收裝置，其特征在于，該控制單元(20)被這樣構(gòu)造，即該控制單元a)分析該第一數(shù)據(jù)幀(D1)，并且確定，是否在其被該第二發(fā)送/接收裝置(12)成功地接收的情況下該確認(rèn)消息(ACK)被期待，b)如果該確認(rèn)消息(ACK)被期待，則分析該第二數(shù)據(jù)幀(D2)并且確定是否該第二數(shù)據(jù)幀(D2)包含該確認(rèn)消息(ACK)，c)如果該確認(rèn)消息(ACK)被期待并且如果確定該第二數(shù)據(jù)幀(D2)包含該確認(rèn)消息(ACK)，則不將該第二數(shù)據(jù)幀(D2)轉(zhuǎn)發(fā)給該監(jiān)控單元(16)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的發(fā)送/接收裝置，其特征在于，該控制單元(20)被這樣構(gòu)造，即，如果該確認(rèn)消息(ACK)被期待，并且如果在該預(yù)先給定的時(shí)間段(T1)之內(nèi)沒有第二數(shù)據(jù)幀(D2)被接收到或者確定該第二數(shù)據(jù)幀(D2)不包含該確認(rèn)消息(ACK)，則該控制單元(20)例如借助一個(gè)中斷通知該監(jiān)控單元(16)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的發(fā)送/接收裝置，其特征在于，該控制單元(20)與該發(fā)送單元(21)相連接并且具有一個(gè)存儲器(24)，其中該控制單元(20)被這樣構(gòu)造，即該控制單元a)將該第一數(shù)據(jù)幀(D1)儲存在該存儲器(24)中，并且b)如果該確認(rèn)消息(ACK)被期待，并且如果在該預(yù)先給定的時(shí)間段(T1)之內(nèi)沒有第二數(shù)據(jù)幀(D2)被接收到或者確定該第二數(shù)據(jù)幀(D2)不包含該確認(rèn)消息(ACK)，則沒有該控制單元(16)的指示地引起該發(fā)送單元(21)將該第一數(shù)據(jù)幀(D1)重新發(fā)送給該第二發(fā)送/接收裝置(12)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的發(fā)送/接收裝置，其特征在于，該控制單元(20)被這樣構(gòu)造，即，當(dāng)該確認(rèn)消息(ACK)被期待并且在一個(gè)預(yù)先給定數(shù)目(N)的沒有通過該監(jiān)控單元(16)指示地引起將該第一數(shù)據(jù)幀(D1)重新發(fā)送給該第二發(fā)送/接收裝置(12)之后，在所述相應(yīng)的重新發(fā)送之后在該預(yù)先給定的時(shí)間段(T1)之內(nèi)還是沒有包含該確認(rèn)消息(ACK)的第二數(shù)據(jù)幀(D2)被接收到時(shí)，該控制單元(20)才例如借助一個(gè)中斷通知該監(jiān)控單元(16)。
12.根據(jù)權(quán)利要求7或11的發(fā)送/接收裝置，其特征在于，所述引起將該第一數(shù)據(jù)幀(D1)重新發(fā)送給該第二發(fā)送/接收裝置(12)的預(yù)先給定的數(shù)目(N)具有在1至5的范圍中的值。
13.根據(jù)權(quán)利要求6或10的發(fā)送/接收裝置，其特征在于，該控制單元(20)被這樣構(gòu)造，即a)在所述重新發(fā)送該第一數(shù)據(jù)幀(D1)之前指示該接收單元(22)檢驗(yàn)，是否為所述重新發(fā)送該第一數(shù)據(jù)幀(D1)而設(shè)置的傳輸信道被占用，并且b)如果該檢驗(yàn)已得出被設(shè)置的傳輸信道未被占用，則該控制單元(20)才指示該發(fā)送單元(21)重新發(fā)送該第一數(shù)據(jù)幀(D1)。
14.根據(jù)權(quán)利要求4或13的發(fā)送/接收裝置，其特征在于，該控制單元(20)被這樣構(gòu)造，即a)如果該檢驗(yàn)已得出該被設(shè)置的傳輸信道被占用，則該控制單元在更遲的時(shí)刻重新指示該接收單元(22)檢驗(yàn)，是否該被設(shè)置的傳輸信道被占用，b)當(dāng)所述重新的檢驗(yàn)已得出該被設(shè)置的傳輸信道未被占用時(shí)，該控制單元才指示該發(fā)送單元(21)發(fā)送該第一數(shù)據(jù)幀(D1)，以及c)當(dāng)預(yù)先給定數(shù)目(M)的檢驗(yàn)分別已得出該被設(shè)置的傳輸信道被占用時(shí)，該控制單元才例如借助一個(gè)中斷通知該監(jiān)控單元(16)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的發(fā)送/接收裝置，其特征在于，所述預(yù)先給定的檢驗(yàn)數(shù)目(M)具有在3至7的范圍中的值。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的發(fā)送/接收裝置，其特征在于，該預(yù)先給定的時(shí)間段(T1)具有在150μs和500μs之間、優(yōu)選在300μs和400μs之間的持續(xù)時(shí)間。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的發(fā)送/接收裝置，其中該發(fā)送/接收單元(15)被構(gòu)造來執(zhí)行通信標(biāo)準(zhǔn)的物理層的功能以及MAC-層的一些第一功能，并且該監(jiān)控單元(16)被構(gòu)造來僅僅執(zhí)行MAC-層的剩下的第二功能以及必要時(shí)更高的層的功能。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的發(fā)送/接收裝置，其中該發(fā)送/接收單元(15)被作為ASIC或ASSP實(shí)現(xiàn)和/或該監(jiān)控單元(16)被作為微控制器實(shí)現(xiàn)。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至17之一的發(fā)送/接收裝置，其中該發(fā)送/接收單元(15)和該監(jiān)控單元(16)通過正好一個(gè)集成電路實(shí)現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)送/接收裝置，包含天線；發(fā)送/接收單元；該發(fā)送/接收單元具有與天線相連接的發(fā)送單元、與天線相連接的接收單元；以及與發(fā)送/接收單元相連接的監(jiān)控單元，用于控制發(fā)送/接收單元，其中該監(jiān)控單元被構(gòu)造來指示發(fā)送/接收單元發(fā)送第一數(shù)據(jù)幀并從發(fā)送/接收單元接收第二數(shù)據(jù)幀。根據(jù)本發(fā)明，發(fā)送/接收單元具有與接收單元和監(jiān)控單元相連接的控制單元，該控制單元被構(gòu)造，來分析在第一數(shù)據(jù)幀的發(fā)送之后在預(yù)先給定的時(shí)間段內(nèi)由接收單元接收的第二數(shù)據(jù)幀，并且確定是否該第二數(shù)據(jù)幀包含對于第一數(shù)據(jù)幀被第二發(fā)送/接收裝置成功接收的確認(rèn)消息，以及如果確定它包含確認(rèn)消息則不將第二數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)給監(jiān)控單元。
文檔編號H04L12/56GK1956393SQ200610136090
公開日2007年5月2日 申請日期2006年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月19日
發(fā)明者蒂洛·費(fèi)希倫德, 緬諾·門嫩加, 弗蘭克·珀格爾, 阿蒂拉·勒默爾 申請人:Atmel德國有限公司