[發明專利]具有高精度實時時鐘的無線電通信設備

在審

• 申請號: 202010124411.7
• 申請日: 2020-02-27
• 公開（公告）號: CN111629431A
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 耶珀·霍夫尼;延斯·彼澤森;湯米·貝克斯高
• 申請（專利權）人: 卡姆魯普股份有限公司
• 主分類號: H04W56/00
• 分類號: H04W56/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 趙金強;王新華

一種無線電通信設備包括射頻電路和布置成控制射頻電路的微控制器。無線電通信設備還包括連接至射頻電路并且布置成至少符號頻率的頻率參考的射頻參考；連接至微控制器的MCU和時間頻率參考。微控制器布置成通過執行以下步驟來確定時間頻率參考相對于射頻參考的頻率誤差：傳輸無線電信號，并在控制接口上發送定時信號，其包括關于無線電信號的傳輸開始和傳輸結束的信息；從射頻電路接收定時信號，并參考MCU頻率參考測量無線電信號的傳輸持續時間，并基于無線電信號的測得的傳輸持續時間和符號數和符號頻率來計算MCU頻率參考相對于射頻參考的頻率誤差。微控制器參考MCU頻率參考測量時間頻率參考的時間周期；并計算時間頻率參考相對于射頻參考的頻率誤差。

技術領域

本發明涉及電池供電的無線電通信設備領域，該無線電通信設備包括充當時間測量單元、實時時鐘(RTC)和通信模塊的參考的多個頻率參考。尤其是適合于IOT和公用事業計量應用的無線電通信設備。

背景技術

需要適合于物聯網(IOT)應用的無線電通信設備，比如公用事業抄表和智能儀表管理，以在IOT設備與被布置用于與IOT設備通信的接入點之間建立極其穩健的長距離無線連接。這種無線電通信設備通常包括高精度頻率參考。無線電通信設備使用這種高精度頻率參考來例如在窄帶通信解決方案中提供頻率穩定的無線電傳輸。然而，由于高能量消耗和高標稱工作頻率，高精度參考通常不直接適合于時間測量。然而，期望的是將這種參考的高精度傳播到適合于時間測量的其他低精度頻率參考。

公用事業儀表是測量比如水、燃氣、區域供暖或制冷以及電力等公用事業的消耗的先進的傳感器。進一步，公用事業儀表監測所供應的公用事業的質量和消耗模式，以記錄事件和參數，比如：水表或區域供暖表的泄漏或爆裂；電表中的過壓或欠壓；在適用的情況下，所供應的公用事業的壓力或溫度的下降。而且，傳感器可以記錄比如環境溫度和聲音事件等外部事件。為了提高測得的消耗數據、事件和參數的質量和可用性，需要準確的測量時間戳。因此，在公用事業儀表中，高精度和可靠的時間參考是期望的，其中，該時間參考可以是公用事業儀表的實時時鐘(RTC)中的必要元件。

現代公用事業儀表包括用于與IOT基礎設施、自動抄表(AMR)系統和高級儀表基礎設施(AMI)系統(以下統稱為抄表系統)進行通信的無線電通信設備。這種系統在本領域通常是已知的。公用事業公司使用這種抄表系統、通常使用射頻(RF)通信來遠程讀取和監測公用事業儀表。AMR系統和AMI系統提高了收集讀數和管理客戶賬單的效率和準確性。

公用事業儀表通常由電池供電，并且因此具有有限的能量可用于其服務周期。由于公用事業儀表的服務周期通常為10至20年，因此期望降低與儀表更換或電池替換相關聯的成本，因此，節能是主要的設計標準。另外，對于具有可用作能源的電力干線的公用事業儀表，節能也是令人期望的。

電池供電的公用事業儀表的內部時間參考通常是簡單的低功率石英晶體諧振器。這種晶體的問題之一是，它們非常容易受到溫度波動的影響，從而導致頻率誤差變化，并且容易老化，導致頻率偏移。使用這種用于實時時鐘的時間參考的公用事業儀表在10年至20年的部署期內通常會經歷若干小時的RTC漂移，從而導致測得的消耗數據、事件和參數的時間戳的顯著且不期望的誤差。這個問題對于只提供單向通信的公用事業儀表尤其相關，而支持雙向通信的公用事業儀表可以通過抄表系統設置RTC，從而減輕漂移。

進一步，公用事業儀表在夜間當通信信道中的干擾通常處于最低水平時更頻繁地傳輸通常是所希望的特征。如果實時時鐘易于漂移若干小時，則無法實施用于該目的的晝夜循環指示器功能。

AMI系統包括大量的公用事業儀表和傳感器，這些公用事業儀表和傳感器都包含在一個或多個通信信道中通信的通信模塊。為了優化通信信道的利用率，通常使用比如時分多址(TDMA)等介質訪問技術。TDMA的高效使用需要比可以使用低功率石英晶體諧振器(XO)獲得的定時精度更高的定時精度。時間偏移在某種程度上可以經由雙向通信接口頻繁調整AMI儀表來補償，但是對于電池供電的公用事業儀表，頻繁調整會將能量消耗增加到不可接受的水平。