具体实施方式

在随后的本发明实施例的描述中，相同元件或具有相同效果的元件在附图中用相同的附图标记提供，使得它们的描述是可互换的。

在详细描述参与者(例如，终端点)和基站的实施例之前，基于图3和图4更详细地描述可以在其中使用参与者和/或基站的基础通信系统。

图3示出了根据本发明的实施例的通信系统100以及两个其他通信系统101和102的示意图。

通信系统100可以包括基站104(或可选地若干个基站)和一个或若干个参与者(例如，终端点)106_1-106_n，其中，n是大于1的自然数。在图3所示的实施例中，出于说明的目的，通信系统100包括五个参与者106_1-106_5，然而，通信系统104_1电可以包括1、10、100、1000、10000甚至100000个参与者。

通信系统100可以被配置为，在由(如在图3中由其他通信系统101和102所示例性地指示的)多个相互未协调的通信系统用于通信的频段(例如，诸如ISM频段之类的免许可和/或免准许频段)中无线地通信。

由通信系统100使用的频段可以具有比参与者106_1-106_n的接收器(或收发器)的接收滤波器明显更大的带宽(例如，至少5(或10)倍)。

通信系统100的参与者106_1-106_n可以被配置为，相对于通信系统100的其他参与者和/或基站104未协调地(例如，且异步地)发送数据。例如，参与者106_1-106_n可以被配置为，以所指定的粗略间隔(例如，每小时、每天、每周、每半年、每年等)或作为对外部事件的反应(例如，传感器值与目标值的偏差)发送数据。在这种情况下，各个参与者可以自己确定用于传输数据的准确的发送时间点和/或准确的频率、或频段的准确的频率信道。在这种情况下，各个参与者发送数据，而不管另一个参与者和/或基站104是否在相同时间点或在时间上重叠地和/或在相同频率上或在频段的相同频率信道上传输数据。

在这种情况下，从参与者106_1-106_n中的一个(例如，从参与者106_1)向基站104的数据(例如，数据包)的传输被称为上行数据传输，然而，从基站104向参与者106_1-106_n中的一个(例如，向参与者106_1)的数据的传输被称为下行数据传输。因此，上行数据传输是指(或包括)从各个参与者向基站104的上行数据包(或上行消息)的传输，然而，下行数据传输是指(或包括)从基站104向各个参与者的下行数据包(或下行消息)的传输。

因为各个参与者106_1-106_n的上行数据传输未协调地进行、并且各个参与者106_1-106_n的发送/接收单元(收发器)通常仅为了数据传输而激活，所以向各个参与者的下行数据传输在时间上与上行数据传输同步地(即，在上行数据传输之后的所指定的时间后和/或所指定的频率后)发生，各个参与者在所指定的时间间隔(接收窗口)内激活其发送/接收单元(收发器)，以接收由基站104响应于上行数据传输(例如，对其做出反应)而在这个时间间隔内准确发送的下行数据传输。可选地，向各个参与者的下行数据传输也可以在频率上同步到各个上行数据传输，例如，其可以在相同频率上(在相同频率信道中)或具有所指定的频率间隔。

这具有以下优点：参与者106_1-106_n仅必须针对相应的数据传输(上行数据传输和/或下行数据传输)激活其发送/接收单元(收发器)(例如，在正常操作模式下)，同时其发送/接收单元可以在其余时间解除激活(例如，设置成节能模式)以节能。具体地，如果各个参与者仅具有有限的能源(例如，因为其基于电池操作或借助于能量收集元件从周围环境收集其能量)，则这是有利的。

例如，通信系统100的参与者106_1-106_n可以是致动器节点和/或传感器节点，例如，热度计、运动检测器、烟雾检测器等。

可选地，通信系统100的基站104和参与者106_1-106_n可以被配置为基于报文拆分方法来传输数据。在这种情况下，在数据发送器侧，要传输的数据——例如，诸如上行数据包或下行数据包之类的(例如，OSI模型中的物理层的)报文或数据包，被拆分成多个子数据包(或部分数据包)，并且子数据包不连续地传输，而是根据跳时图案和/或跳频图案在时间上和/或在频率上分布，其中，子数据包在数据接收器侧合并(或组合)以获得数据包。在这种情况下，所述子数据包中的每个子数据包仅包含数据包的一部分。此外，数据包可以进行编码(进行信道编码或进行错误保护编码)，从而不需要所有的子数据包来无错地解码数据包，而是仅需要一部分的子数据包。

如之前提及的，多个子数据包在时间和/或频率上的分布可以根据跳时和/或跳频图案执行。

跳时图案可以指示利用其发送子数据包的发送时间点或发送时间间隔的序列。例如，第一子数据包可以在第一发送时间点(或在第一发送时隙中)发送，并且第二子数据包可以在第二发送时间点(或在第二发送时隙中)发送，其中，第一发送时间点与第二发送时间点不同。在这种情况下，跳时图案可以定义(或指定或指示)第一发送时间点和第二发送时间点。备选地，跳时图案可以指示第一发送时间点以及第一发送时间点与第二发送时间点之间的时间间隔。显然，跳时图案还可以仅指示第一发送时间点与第二发送时间点之间的时间间隔。在子数据包之间可以存在不发生发送的发送暂停。子数据包还可以在时间上重叠(重合)。

跳频图案可以指示利用其发送子数据包的发送频率或发送跳频的序列。例如，第一子数据包可以利用第一发送频率(或在第一频率信道中)发送，并且第二子数据包可以利用第二发送频率(或在第二频率信道中)发送，其中，第一发送频率与第二发送频率不同。在这种情况下，跳频图案可以定义(或指定或指示)第一发送频率和第二发送频率。备选地，跳频图案可以指示第一发送频率、以及第一发送频率与第二发送频率之间的频率间隔(发送跳频)。显然，跳频图案还可以仅指示第一发送频率与第二发送频率之间的频率间隔(发送跳频)。

显然，多个子数据包也可以在时间和频率上分布地传输。多个子数据包在时间和频率上的分布可以根据跳时和跳频图案执行。跳时和跳频图案可以是跳时图案和跳频图案的组合，即，利用其传输子数据包的发送时间点或发送时间间隔的序列，其中，发送频率(或发送跳频)被分配给发送时间点(或发送时间间隔)。

在这种情况下，由跳频图案指示的频段占用的带宽可以比参与者106_1-106_n的接收器(接收器或收发器)的接收滤波器的带宽明显更大(例如，至少5(或10)倍)。为了接收基于报文拆分的数据传输，各个参与者因此可以被配置为，基于跳频图案(例如，在由跳时图案指示的各个时间或时隙)将其接收器的接收频率切换到由跳频图案指示的频段的各个频率或频率信道，以接收多个子数据包。

图4示出了根据本发明的实施例的图3所示的通信系统100的基站104和参与者106_1-106_n中的一个的示意电路框图。

参与者106_1可以包括：发送器(或发送模块)108_1，配置为向基站104发送上行数据传输120。发送器108_1可以连接到参与者106_1的天线110_1。此外，参与者106_1可以包括：接收器(或接收模块)112_1，配置为从基站104接收下行数据传输122。接收器112_1可以连接到参与者106_1的天线110_1或另一天线。参与者106_1也可以包括组合的发送器/接收器(例如，发送/接收模块、收发器)。

基站104可以包括：接收器(或接收模块)114，配置为从参与者106_1接收上行数据传输120。接收器114可以连接到基站104的天线116。此外，基站104可以包括发送器(或发送模块)118，配置为向参与者106_1发送下行数据传输122。发送器118可以连接到基站104的天线116或另一天线。基站104也可以包括组合的发送器/接收器(或发送/接收模块、收发器)。

例如，结合图3和图4描述的通信系统100可以是例如ETSI TS 103 357标准[4]中所定义的LPWAN(低功率广域网)。

可以在结合图3和图4在上面描述的通信系统100中示例性地使用的参与者106_1和基站104的实施例在下文中描述。显然，随后描述的参与者106_1和/或基站104的实施例也可以在具有未协调的发送参与者的其他通信系统中实现。

1、在非协调网络中用信号通知多播消息

下文描述的实施例能够在未协调通信系统100中实现从基站104到参与者106_1-106_n或参与者106_1-106_n的一部分(真实子集)的多播消息(点对多点数据传输)，在未协调通信系统100中，参与者106_1-106_n向基站104异步地传输数据。

例如，这可以如图5所示地实现，其中，在发射多播消息(点对多点数据传输)124期间，优选地没有其他数据传输(例如，重叠的/覆盖的点对多点数据传输124)(例如，上行数据传输120和/或下行数据传输122)。

具体地，图5以图的方式示出了根据本发明的实施例的在执行基站104与参与者106_1-106_n中的若干个之间的若干个上行数据传输120和下行数据传输122、以及从基站104向参与者106_1-106_n中的若干个的点对多点数据传输124时的通信系统100的频段的占用。在图5中，纵坐标描述频率，而横坐标描述时间。换言之，图5示出了未协调的通信系统中的多播消息(点对多点数据传输)124的示例。

为了使通信系统100的参与者106_1-106_n或参与者106_1-106_n的子集根据图5接收这些多播消息(点对多点数据传输)124，在实施例中，如下文所说明的，执行点对多点数据传输124或基于其参与者106_1-106_n可以接收点对多点数据传输124的其他信息的时间点t_nmlticast的信令。

图6示出了根据本发明的实施例的参与者106_1和基站104的示意电路框图。

参与者106_1(例如，终端)可以被配置为，相对于通信系统100的基站104和/或其他参与者未协调地发送数据(参考图3)。

此外，参与者106_1可以被配置为，向基站104发送上行数据传输120、以及在时间上与上行数据传输120同步地从基站104接收下行数据传输122，其中，下行数据传输122包括信令信息，其中，所述信令信息指示或用信号通知基站104的后续的点对多点数据传输124和/或点对多点数据传输124之前的另外的数据传输(例如，准备点对多点数据传输的数据传输)。

此外，参与者106_1可以被配置为，基于信令信息从基站104接收点对多点数据传输(例如，多播数据传输)124。

基站104可以被配置为，从参与者106_1接收上行数据传输120、以及在时间上与所接收的上行数据传输120同步地向参与者106_1发送下行数据传输122，其中，下行数据传输122包括信令信息，其中，所述信令信息指示或用信号通知基站104的后续的点对多点数据传输124和/或点对多点数据传输124之前的另外的数据传输(例如，准备点对多点数据传输的数据传输)。

此外，基站104可以被配置为，根据信令信息向参与者160(以及例如向通信系统100的一个或若干个其他参与者)发送点对多点数据传输124。

在实施例中，所述信令信息可以包括与点对多点数据传输124的时间点有关的信息。例如，与所述时间点有关的信息可以是绝对时间点、相对时间点(例如，已定义的下行数据传输122与点对多点数据传输124之间的时间跨度)、或从其可以得到绝对时间点或相对时间点的信息，例如，参与者的时钟生成器(振荡器)的时钟周期的数量。

在实施例中，信令信息可以附加地或备选地包括与点对多点数据传输124的(例如，由所述通信系统使用的频段的)频率或频率信道有关的信息。例如，与频率有关的信息可以是绝对频率或相对频率(例如，下行数据传输122的频率与点对多点数据传输124的频率之间的间隔)。例如，与频率信道有关的信息可以是绝对频率信道或相对频率信道(例如，下行数据传输120的频率信道与点对多点数据传输124的频率信道之间的距离)。

在实施例中，点对多点数据传输124可以包括：根据跳时图案和/或跳频图案在时间和频率上分布的所发送的多个子数据包(报文拆分传输方法)。在这种情况下，所述信令信息还可以包括与点对多点数据传输124的跳时图案和/或跳频图案有关的信息。例如，点对多点数据传输124可以是基于报文拆分的数据传输。在基于报文拆分的数据传输中，要传输的数据(例如，物理层的(已编码的)负荷数据)被拆分成多个子数据包，以使多个子数据包均仅包括要传输的数据的一部分，其中，所述多个子数据包被不连续地传输，并且根据跳时图案和/或跳频图案在时间和/或频率上分布。

在下文中更详细地描述参与者1061和基站104的详细实施例。

1.1前一下行数据包中的信令

除了目标为若干个参与者106_1-106_n的消息之外，基站104通常也向参与者106_1-106_n传输单独的信息，例如，相应参与者的认证确认或参数的改变。因为这对于每个参与者是单独的，所以必须传输单独的下行消息。

这是本发明的实施例的切入点，通过将后面的多播消息(点对多点数据传输)124的发送的时间点附加到单独传输的下行消息(下行数据传输)122。

如果存在若干个可用频率信道，那么除了用信号通知发送时间之外，与发送信道有关的信息也可以被添加(例如，信令)。

通过这种信令，参与者现在获知了即将到来的多播消息(点对多点数据传输)124的时间点和可能的频率信道。借助相同方法，另外的参与者也可以同步到多播消息(点对多点数据传输)124。

如果没有单独的数据要发送到参与者，那么在这种情况下，可能只能在即将到来的下行消息(下行数据传输)124中传输时间点和可能的频率信道。

这个方法具有以下优点：时间点和可能的频率信道仅与接收多播消息(点对多点数据传输)124的参与者(通信系统100的多个参与者106_1-106_n)共享。因此，对于不接收多播消息(点对多点数据传输)124的参与者，没有增加电池消耗的附加工作。

图7示例性地示出了从上行消息(上行数据传输)120到实际多播消息(点对多点数据传输)124针对未协调无线电网络(通信系统)100的一个参与者的多播消息(点对多点数据传输)124的信令的过程。

具体地，图7以图的方式示出了根据本发明的实施例的在执行上行数据传输120、下行数据传输122和点对多点数据传输124时的通信系统100的频段的占用。在图7中，纵坐标描述频率，而横坐标描述时间。

如图7中可以看到的，下行数据传输122在时间上与上行数据传输120同步地(例如，在上行数据传输120之后的指定的(定义的)时间后)发生。下行数据传输122包括指示或用信号通知后续的点对多点数据传输124的信令信息。

如图7所示，例如，所述信令信息可以包括与点对多点数据传输124的时间点有关的信息。显然，所述信令信息也可以附加地或备选地包括与点对多点数据传输124的频率或频率信道有关的信息。

在实施例中，如果点对多点数据传输124基于报文拆分传输方法(TSMA，报文拆分多址)来传输，那么所述信令信息可以包括与点对多点数据传输124的跳时图案和/或跳频图案有关的信息。

换言之，如果将TSMA用于传输多播消息(点对多点数据传输)124，那么如果还未事先全局地定义跳变图案(跳时图案和/或跳频图案)，则可以附加地用信号通知所述跳变图案。

在实施例中，与发送的时间点和/或发送信道(发送频率)和/或跳变图案(仅在TSMA中的)有关的信息可以附加到针对参与者分别生成的下行数据包(例如，下行数据传输120)。

在下行链路中定义了所谓的认证唤醒消息和/或认证消息。借助这个消息，基站104可以分别向参与者发送之前的上行消息的确认。如果参与者的另外的单独的数据是可用的，那么这个数据的长度和该消息与之后的数据之间的间隔也在该消息中用信号通知。现在，如果存在到参与者的多播消息的信令并且不存在针对参与者的另外的单独的数据，那么除了唤醒消息和认证消息之外，可以将附加的传输用于多播消息的信令。

在仅用信号通知多播消息(点对多点数据传输)124的情况下，包含用于之后的数据的附加信息的字段(长度和时间信息，或[4]中的PSI和TSI)也可以用于多播消息(点对多点数据传输)124的直接信令(时间、频率、长度等)。这减少了除了唤醒和认证消息之外进行分开传输将会需要的开销。

在实施例中，在仅用信号通知多播消息(点对多点数据传输)124的情况下，唤醒消息和/或认证消息(根据[4]的下行数据传输)中的可用字段可以用于这个目的。

1.2粗略时间信令

根据1.1节，将即将到来的多播消息(点对多点数据传输)124通知所有必要的参与者通常花费长的时间。特别是在很早就将即将到来的多播消息(点对多点数据传输)124通知参与者的情况下，必须用信号通知很大的时间差。能够以适当的精细方式进行解决需要待传输的许多位。在(时间上)非常靠近实际多播消息(点对多点数据传输)124通知参与者的情况下，在相同分辨率的情况下，信令中的数据字段位的高位是零。

因此，根据信令与多播消息(点对多点数据传输)124之间的(时间上的)差异，将不同长度的序列对于信令将是有意义的。

然而，当考虑包括晶振的真实参与者时，将清楚的是，参与者预期多播消息(点对多点数据传输)124的时间点的误差也依赖于信令与多播消息(点对多点数据传输)124之间的时间差。

时间差越长，参与者针对多播消息(点对多点数据传输)124假设的时间点越不准确。这个时间点越不准确，针对参与者选择的多播消息(点对多点数据传输)124的搜索范围越大。如果搜索范围明显比多播消息(点对多点数据传输)124的传输时间点的分辨率更大，那么分辨率可以被选择为更低(因此更不确定)，而没有急剧地增大搜索范围(在最差的情况下，晶振误差和分辨率误差相加)。

信令中的误差的典型值在1符号(例如，符号持续时间)至100000符号(符号持续时间)的范围中。

高于10000符号(例如，符号持续时间)的值具有太大的误差，并且将需要非常多的后同步。

在理想定时的情况下，注意到不确定性仍然大到足以使没有后同步的接收成为不可能是重要的。

在实施例中，信令的分辨率可以包括在后同步的上下文中可以确定的特定的误差。

代替或结合时间点的粗略信令，可以选择时间点的非线性缩放，例如，对数缩放。这具有以下优点：靠近即将到来的多播消息(点对多点数据传输)124的时间点比仍然更远的时间点具有更精确的分辨率。然而，根据以上说明，这并不关键，因为误差随着与多播消息(点对多点数据传输)124的(时间上的)间隔由于晶振偏移(例如，晶振的频率偏移)而导致的增大而增大。因此，未来的多播消息(点对多点数据传输)124的时间点越远，分辨率也可能相应地变得越不准确。

在实施例中，所述信令的分辨率可以包括非线性缩放。

1.3另外的上行消息的信令

对于根据1.1节或1.2节的多播消息(点对多点数据传输)124的时间点的信令，例如，通常传输具有16位的一个变量。在示例性地选择的每个LSB(最低有效位)量化1s的情况下，在信令和多播消息(点对多点数据传输)124之间有65536秒的最大差异。这大约为18小时。

因此，其将确保可以在多播消息(点对多点数据传输)124之前的18小时内通知该消息所需要的全部参与者。

通常，在具有几十万的参与者(例如，节点)106_1-106_n的大的网络中，这不可能实现，因为可能存在每天仅一次地甚至更不频繁地向基站104传输数据的参与者。因此，利用上述参数，不可能将即将到来的多播消息(点对多点数据传输)124通知所有的参与者(例如，节点)，或向其用信号通知所述即将到来的多播消息。

因此，在实施例中，代替多播消息(点对多点数据传输)124的时间点，参与者应该/必须向基站104发送上行消息(上行数据传输)120的(大约的)时间还可以与在时间上在最大信令长度之前被通知了多播消息(点对多点数据传输)124的所有参与者共享。

如果由参与者发射新的上行消息(上行数据传输)120，那么基站104可以接着发回下行消息(下行数据传输)122，并且同时通知多播消息(点对多点数据传输)124的时间点。

在图8中示出了这个模式的时间序列。在这种情况下，在第一下行消息(第一下行数据传输)122_1中传输用于另外的上行消息(第二上行数据传输)120_2的(粗略)时间。与用于多播消息(点对多点数据传输)124的时间点和/或频率有关的信息则跟随在第二下行消息(第二下行数据传输)122_2中。

具体地，图8以图的方式示出了根据本发明的实施例的在执行第一上行数据传输120_1、第一下行数据传输122_1、第二上行数据传输120_1、第二下行数据传输122_2、以及点对多点数据传输124时的通信系统100的频段的占用。在图8中，纵坐标描述频率，而横坐标描述时间。

如可以从图8中看到的，第一下行数据传输122在时间上与第一上行数据传输120_1同步地(例如，在第一上行数据传输120_1之后的指定的(定义的)时间之后)发生。第一下行数据传输122包括第一信令信息。

第一信令信息可以指示，点对多点数据传输124之前的另外的数据传输(例如，准备点对多点数据传输的数据传输)，其中，在图8所示的实施例中，另外的数据传输可以包括第二上行数据传输120_2和第二上行数据传输120_2之后的在时间上同步的第二下行数据传输122_2两者。

如图8所示，第一信令信息可以用信号通知用于第二上行数据传输120_2的时间跨度或时间点(例如，粗略时间点)，其中，第二上行数据传输122_2在利用第一信令信息用信号通知的时间跨度中或粗略时间点处发生，并且其中，第二下行数据传输122_2在时间上与第二上行数据传输120_2同步地(例如，在第一上行数据传输120_1之后的指定的(定义的)之后)发生。第二下行数据传输122_2可以包括第二信令信息，其中，第二信令信息指示或用信号通知基站104的后续的点对多点数据传输124。

例如，如图8所示，所述第二信令信息可以包括与点对多点数据传输124的时间点有关的信息。显然，第二信令信息可以附加地或备选地也包括与点对多点数据传输124的频率或频率信道有关的信息。如果点对多点数据传输124基于报文拆分传输方法(TSMA，报文拆分多址)来传输，那么第二信令信息可以附加地或备选地也包括与点对多点数据传输124的跳时图案和/或跳频图案有关的信息。

换言之，图8示出了用于另外的上行消息(例如，第二上行数据传输)120_2的时间的信令，其中，例如另外的上行消息(例如，第二上行数据传输)120_2在定义用于多播消息(例如，点对多点数据传输)124的时间的另外的下行消息(例如，第二下行数据传输)122_2之后。

如果参与者更不频繁地(例如，每周仅一次)向基站104发送消息，那么也可能多次请求另外的上行消息(上行数据传输)，只要信令的所需要的时间在有效范围内即可。

在实施例中，代替用信号通知多播消息(点对多点数据传输)的时间点，可以定义参与者应该/必须发送另外的上行消息的(粗略的、大约的)时间。

由于失去了通信系统(无线电网络)100的协调，传输中可能存在干扰和失败。本文描述的通信系统100通常在免许可频段中操作，其中的通信系统100与其他通信系统共享资源(参考图3)，其中通信系统100与其他通信系统相互未协调。因此，也可能存在由于第三方通信系统引起的干扰。

利用报文拆分传输方法，已经开发了包括很高的干扰鲁棒性的方式，但是不能保证最大的成功概率。

如果已经根据1.3节通知参与者另外的上行消息(上行数据传输)的发射，那么参与者可以预期基站104在下行链路中的可靠的应答(例如，以下行数据传输的形式)。

然而，如果参与者未接收到下行消息(下行数据传输)或错误的/有缺陷的/被破坏的下行消息，那么参与者就获知传输中已经了出现一些错误(例如，由于信道中的干扰)。

在这种情况下，参与者可以立刻向基站104发送另外的上行消息(例如，第三上行数据传输)(例如，重复前一上行消息(例如，第二上行数据传输120_2))。然后，其再次等待基站104的下行消息(例如，第三下行数据传输)。如果这再次被正确地接收，那么其确保上行消息(例如，第三上行数据传输)现在已正确地到达基站104。否则，(如果基站104已知另外的接收窗口)参与者可以开启(例如，针对另外的下行数据传输的)该另外的接收窗口或执行上行消息(上行数据传输)的另一次发射。

在实施例中，如果在(例如，以第二下行数据传输的形式的)下行链路中没有获得针对在时间上(粗略地)用信号通知的另外的上行消息(例如，第二上行数据传输)的正确的应答，则可以(立刻)发射另外的上行消息(例如，第三上行数据传输)。

作为对用信号通知多播消息(点对多点数据传输)124的备选，多播消息(点对多点数据传输)124的时间点也可以共享，但是使用另一个分辨率(例如，1分钟至1.5个月的范围)。参与者则可以自己决定(在多播消息(点对多点数据传输)124之前)其何时再次发送上行消息(例如，第四上行数据传输)，以获得(点对多点数据传输124的)更精确的时间点。

通过这样，如果一定需要上行消息(上行数据传输)，则参与者可以例如一直等到多播消息(点对多点数据传输)124之前的1小时，并且其由此获得精确的时间点。如果不是这种情况，则参与者可以发送专用上行消息(例如，第四上行数据传输)。在这种情况下，专用上行消息(例如，第四上行数据传输)显然应该在其余时间中(伪)随机地设置，以使不是所有的不具有针对多播消息(点对多点数据传输)124的精确时间同步的参与者(例如，节点)立刻发送。

在实施例中，在实际多播消息很早之间就通知参与者的情况下，在时间点的信令中可以将分辨率选择为更大。然后，如果存在上行消息(上行数据传输)，则参与者目前可以等待，一直到多播消息(点对多点数据传输)124之前不久为止。如果不是这种情况，则可以触发专用上行消息(例如，第四上行数据传输)。

1.4支持信标的时间和/或频率信道的信令

在实施例中，在传输多播消息(点对多点数据传输)124之前，可以使用所谓的支持信标。这样的支持信标可以包含信令，一直到下一支持信标为止，或一直到多播消息(点对多点数据传输)124为止。

在实施例中，(通信系统100)的参与者可以同步到这个支持信标。如图9中示意性地指示的，以与1.1节中相同的方式，可以用信号通知该时间，一直到支持信标和可能所使用的支持信标的频率信道为止。

图9以图的方式示出了根据本发明的实施例的在执行上行数据传输120、下行数据传输122和点对多点数据传输124时的通信系统100的频段的占用。在图9中，纵坐标描述频率，而横坐标描述时间。

如图9中可以看到的，下行数据传输122在时间上与上行数据传输120同步地(例如，在上行数据传输120之后的指定的(定义的)时间后)发生。下行数据传输122包括第一信令信息。

第一信令信息可以指示或用信号通知点对多点数据传输124之前的另外的数据传输(例如，准备点对多点数据传输的数据传输)，其中，在图9所示的实施例中，另外的数据传输是支持信标123。

如图9所示，第一信令信息可以包括与支持信标123的时间点有关的信息。显然，第一信令信息可以附加地或备选地也包括与支持信标的频率或频率信道有关的信息。如果支持信标123基于报文拆分传输方法(TSMA，报文拆分多址)来传输，那么第一信令信息可以附加地或备选地也包括与支持信标124的跳时图案和/或跳频图案有关的信息。

所述支持信标可以包括第二信令信息，其中，所述第二信令信息用信号通知基站104的另外的支持信标或后续的点对多点数据传输124。

例如，如图9所示，所述第二信令信息可以包括与点对多点数据传输124的时间点有关的信息。显然，第二信令信息可以附加地或备选地也包括与点对多点数据传输124的频率或频率信道有关的信息。如果点对多点数据传输124基于报文拆分传输方法(TSMA，报文拆分多址)来传输，那么第二信令信息可以附加地或备选地也包括与点对多点数据传输124的跳时图案和/或跳频图案有关的信息。

换言之，图9示出了从参与者(下行数据传输120)的消息到支持信标123的时间和可能的频率偏移的信令。

在实施例中，与支持信标的发送时间和/或发送信道(发送频率)和/或(仅在TSMA的情况下)的跳变图案有关的信息可以被添加到针对参与者分别生成的下行数据包(例如，下行数据传输120)。

1.5晶振偏差的补偿

如1.2节中已经提及的，参与者106_1-106_n和基站104通常具有用于生成内部参考频率的晶振(例如，作为时钟生成器)。然而，这些晶振不是理想的并且在可用频率上具有所谓的容差。这些容差也传输到内部参考频率。

此外，发送频率和定时器基于这些参考频率进行馈送，从而确定消息之间的时间差。因此，晶振的容差直接影响消息的传输和接收。

例如，在[4]中基于上行消息(上行数据传输)估计参与者的接收频率，并且修改下行链路中的发送频率，以使参与者可以没有频率偏移地接收下行消息(下行数据传输)。换言之，下行消息(下行数据传输)的特性根据参与者的(晶振)的频率偏移调整，以使参与者不再看到晶振的频率偏移。

只要仅存在一个基站104和一个参与者106_1之间的通信，这个模式就工作得很好。如果基站100与两个或更多个参与者106_1-106_n通信，那么基站104针对参与者106_1-106_n中的每一个获得由相应的晶振所生成的不同的频率偏移。

因此，不可能以这种方式向所有的参与者106_1-106_n发送多播消息(点对多点数据传输)124，以使所有参与者106_1-106_n看不到由其晶振引起的任何频率偏移和/或时间偏移或只有可忽略的低的频率偏移和/或时间偏移。

由于其可接受的容差，每个参与者(例如，节点)在多播消息(点对多点数据传输)124的起点必须执行时间和频率同步。

从具有20ppm的容差范围的典型的晶振和如1.3节中示例性地示出的大约18小时的最大信令长度开始，在参与者在多播消息(点对多点数据传输)124的传输的时间点处存在65536s*20ppm＝1.31s的最大时间误差。因此，为了校正时间点，参与者必须在预期的多播消息(点对多点数据传输)124的时间点之前和之后的±1.31s的搜索范围上进行搜索。

这同样适用于频率偏移，在典型的900MHz的载波频率的情况下，由各个参与者必须搜索的最大偏移是±18kHz。

如果参与者具有用于实时搜索的快速处理器，则其可以确定校正时间点和频率偏移而没有大存储装置需求。然而，如果搜索不可以实时执行，则所有的基带数据可能备选地进行存储，以用于后续离线评估。

在第二种情况下，参与者通常仅具有非常小的微处理器，上面不可能完全存储具有这样大的误差的基带数据。

考虑以下示例：多播消息(点对多点数据传输)124的数据速率是5KHz。在上述20ppm的晶振偏移的情况下，要搜索的带宽因此是2*18KHz+5KHz＝41KHz。因此，当使用SDR前端时，在基带(I支路和Q支路)中，采样速率也至少是41k样本/s。因此，在上述±1.31秒的搜索范围中，必须可以在存储器中缓存107420个样本以进行处理。利用典型的16位(16位的I相和16位的Q相)的ADC分辨率，这需要至少429680千字节的随机存取存储器。小的微处理器上的随机存取存储器的典型值在100千字节以下(例如，64千字节)。因此，不可以执行整个搜索范围的离线处理。

两种情况附加地需要很多的计算工作，因此显著增加了电流损耗，这对于基于电池操作的参与者是特别关键的。

因此，时间方向和频率方向两者上的大的搜索范围必须要避免。

在一些系统中，参与者也具有多于一个晶振，例如，LF晶振(LF＝低频)和HF晶振(HF＝高频)。LF晶振通常需要比HF晶振更小的电流。因此，LF晶振通常连续操作，并且基于其得到定时。然而，无线电芯片需要较高的时钟，因此利用HF晶振操作。因此，发送频率依赖于HF晶振。出于电流损耗的原因，HF晶振可以在发射之间关闭。

LF晶振通常具有比HF晶振更高的容差。例如，LF晶振可以具有100ppm的容差，然而，例如，HF晶振可以具有20ppm的容差。

如已经提及的，在[4]中执行载波频率的测量/估计。可以借助预期的载波频率确定频率偏移，并且可以根据其确定晶振误差。备选地或结合载波频率的估计，也可以测量(两个报文/数据包/发射之间的或报文拆分的情况下的一个发射内的)时间间隔以估计晶振的偏差。

这个偏移或这些偏移，也可以在下行链路中(即，利用下行数据传输)与之前的1.1节至1.4节中的参数一起传输。因此，参与者现在获知其在发射上行消息(上行数据传输)的时间点处的晶振偏移。

备选地，可以使用来自若干个以前的上行消息(上行数据传输)的平均晶振偏移，和/或如果温度应当是可获得的，则可以考虑温度相关性(通知经温度归一化的频率偏差)。

当使用通过时间偏移确定晶振偏移的方法时，也可以确定累积偏移(例如，时间偏移)。此处，基站104获知了两个任意发射(例如，上行数据传输)(即，不必须是两个连续发射)之间的时间。现在，基站104接收到两个发射(例如，上行数据传输)并且确定发射(例如，上行数据传输)之间的时间偏差。可以据此确定累积晶振偏移(例如，时间偏移)。因此，由于两个发射(例如，上行数据传输)之间的时间期间的温度偏差而引起的晶振的偏差因此进行累积，这是因为晶振必须连续运行以确定发送的时间点，并且当前的环境条件也因此始终对晶振有影响。

如果通过发送频率来确定晶振偏移则情况是不同的，这是因为只有在当前发送时间点处的偏移(例如，频率偏移)对发送频率有影响。

通常，在相应参与者处的环境条件不立即改变，使得人们可以假设，如果已知当前的晶振偏移(例如，晶振的频率偏移)，那么在多播消息(点对多点数据传输)124的信令与(点对多点数据传输124的)实际发射之间的时间上的最大误差小于最大可接受的晶振偏移。

这减少了时间方向和频率方向两者上的搜索范围，因此节省了计算力、存储空间以及能量。例如，当选择与前一示例相同的参数、但是不包括已经基于来自以前的上行消息(上行数据传输)的值进行了校正的相应参与者中的晶振偏移时，在这种情况下，最大可能剩余偏移(例如，剩余频率偏移)减小到5ppm。

因此，最大搜索范围在时间方向上减小到328ms或在频率方向上减小到4.5KHz。因此，仅需要四分之一的存储空间，并且计算力也减少到四分之一。

如果在各个参与者中安装了多于一个晶振，那么基站104因此也可以确定若干个晶振的偏移(例如，频率偏移)，并且(例如，在下行数据传输中)用信号通知该偏移。备选地，晶振也可以在参与者(例如，节点)中耦接。因此，(相应参与者)的晶振(例如，全部)具有相同偏移(例如，频率偏移)。在这种情况下，如果基站104仅估计一个晶振的偏移(例如，频率偏移)就足够了，这是因为相应参与者可以将该偏移直接应用于其他晶振。

在实施例中，可以根据上行消息(上行数据传输)确定参与者的晶振偏移，并且可以在之后的下行消息(下行数据传输)中将该晶振偏移通知参与者。参与者可以校正这个偏移并且因此在接收多播消息(点对多点数据传输)时选择较小的搜索窗口。

作为用信号通知来自上行链路(例如，上行数据传输)的晶振偏移(例如，晶振的频率偏移)的备选，基站104也可以将该晶振偏移用于调整用信号通知的多播消息(点对多点数据传输)的时间点。为此，基站104可以考虑参与者(例如，终端点)的晶振偏移来计算该时间点的偏差，并且因此用信号通知“错误”或经校正的时间点。这个同样应用于频率信道的信令，并且如果可应用，则同样应用于报文拆分情况下的跳变图案的信令。

因此，参与者不必获知与其晶振偏移有关的任何信息，并且在搜索多播消息(点对多点数据传输)的起点时可以假设较小的晶振误差(参见上文)。

在实施例中，在用信号通知(例如，点对多点数据传输124的)开始时间时可以考虑参与者的晶振偏移(例如，晶振的频率偏移)，并且因此可以在基站104中修改该晶振偏移。

2、另外的实施例

图10示出了根据本发明的实施例的用于操作通信系统的参与者的方法200的流程图。方法200包括向通信系统的基站发送上行数据传输的步骤202，其中，所述上行数据传输是未协调的。此外，方法200包括在时间上与上行数据传输同步地从基站接收下行数据传输的步骤204，其中，所述下行数据传输包括信令信息。此外，方法200包括基于所述信令信息从基站接收点对多点数据传输的步骤206。

图11示出用于操作通信系统的基站的方法210的流程图。方法210包括从所述通信系统的参与者接收上行数据传输的步骤212，其中，所述上行数据传输是未协调的。此外，方法210包括在时间上与上行数据传输同步地向所述参与者发送下行数据传输的步骤214，其中，所述下行数据传输包括信令信息，其中，所述信令信息用信号通知后续的点对多点数据传输或所述点对多点数据传输之前的另外的数据传输。此外，方法210包括根据所述信令信息发送点对多点数据传输的步骤216。

本发明的实施例涉及用于经由无线电传输系统的数据的数字传输的系统(通信系统)。所发送的数据通常在整个可用带宽的若干部分的频率信道中传输。

本发明的实施例可以在所谓的非协调网络中使用，在所述非协调网络中，无线电参与者以未协调的方式传输数据(没有之前的无线电资源的分配)。

例如，本发明的实施例可以在如ETSI TS 103 357标准[4]中所定义的通信系统中使用。

即使已在设备的上下文中描述了一些方面，应当理解：所述方面还表示了对对应方法的描述，使得设备的块或结构部件还被理解为对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内描述或被描述为方法步骤的方面也表示对相应设备的相应块或细节或特征的描述。可以在使用硬件设备(例如，微处理器、可编程计算机或电子电路)时执行一些或全部方法步骤。在一些实施例中，最重要的方法步骤中的一些或若干可以由这种设备来执行。

取决于具体实现要求，本发明的实施例可以用硬件或软件来实现。可以在使用如下数字存储介质的同时来实现各种实现方式，例如，软盘、DVD、蓝光盘、CD、ROM、PROM、EPROM、EEPROM或闪存、硬盘或任何其他磁或光存储器，其上存储有电可读控制信号，该信号可以与可编程计算机系统协作或合作，使得执行相应方法。这是数字存储介质可以是计算机可读的原因。

从而根据本发明的一些实施例包括数据载体，该数据载体包括能够与可编程计算机系统合作以执行本文描述的任何方法的电可读控制信号。

一般而言，本发明的实施例可被实现为具有程序代码的计算机程序产品，该程序代码用于在计算机上运行计算机程序产品时执行任何方法。

例如，该程序代码还可以被存储在机器可读载体上。

其他实施例包括用于执行本文描述的方法中的任何方法的计算机程序，所述计算机程序被存储在机器可读载体上。

换言之，该创造性方法的实施例因此是具有程序代码的计算机程序，当该计算机程序在计算机上运行时，该程序代码用于执行本文描述的方法中的任何方法。

该创造性方法的另外的实施例因此是数据载体(或数字存储介质或计算机可读介质)，在该数据载体上记录用于执行本文描述的方法中的任何方法的计算机程序。该数据载体、数字存储介质或记录介质通常是有形的或非易失性的。

该创造性方法的另外的实施例因此是数据流或信号的序列，该数据流或信号的序列表示用于执行本文描述的方法中的任何方法的计算机程序。例如，该数据流或信号的序列可以被配置为经由数据通信链路(例如，经由互联网)发送。

另外的实施例包括处理单元(例如，计算机或可编程逻辑设备)，该处理单元被配置为或适于执行本文描述的方法中的任何方法。

另外的实施例包括计算机，在该计算机上安装了用于执行本文描述的方法中的任何方法的计算机程序。

根据本发明的另外的实施例包括设备或系统，所述设备或系统被配置为，向接收器发送用于执行本文描述的方法中的至少一个方法的计算机程序。例如，发送可以是电子的或光学的。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，设备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，可编程逻辑设备(例如，现场可编程门阵列FPGA)可以被用于执行本文描述的方法的功能中的一些或所有功能。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描述的方法中的任何方法。通常，在一些实施例中，方法由任意硬件设备执行。所述硬件设备可以是任意通用硬件(例如，计算机处理器(CPU))，或可以是特定于该方法的硬件(例如，ASIC)。

例如，本文描述的装置可以使用硬件设备实现，或使用计算机实现，或使用硬件设备和计算机的组合实现。

本文描述的装置或本文描述的装置的任何组件可以至少部分地在硬件和/或软件(计算机程序)中实现。

例如，本文描述的方法可以使用硬件设备实现，或使用计算机实现，或使用硬件设备和计算机的组合实现。

本文描述的方法或本文描述的方法的任何组件可以至少部分地由硬件和/或软件(计算机程序)执行。

上述实施例仅表示本发明的原理的说明。要理解的是，本领域其他技术人员将了解本文描述的布置和细节的修改和变化。这是本发明旨在仅由下文的权利要求的范围而不是由已经借助于实施例的描述和讨论在本文提出的特定细节限制的原因。

参考文献

G.Kilian、M.Breiling、H.H.Petkov、H.Lieske、F.Beer、J.Robert和A.Heuberger，“Increasing Transmission Reliability for Telemetry Systems Using TelegramSplitting”，IEEE通信学报，第63卷，第3期，949-961页，2015年3月。

DE 10 2011 082 098 B1

DE 10 2017 206 236 A1

ETSI TS 103357标准v1.1.1。