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    • 专利摘要:
    Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur drahtlosen Datenübertragung zwischen einer Basisstation und einem oder mehreren, insbesondere passiven, Transpondern, bei dem von der Basisstation elektromagnetische Trägerwellen emittiert werden, Daten, die aus aufeinanderfolgenden Zeichen bestehen, von einem jeweiligen Transponder zur Basisstation durch Modulation und Rückstreuen der elektromagnetischen Trägerwellen übertragen werden, und je eines der Zeichen von einem jeweiligen Transponder innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls (I) kodiert und übertragen wird. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird innerhalb wenigstens eines der vorgegebenen Zeitintervalle (I) zusätzlich zu dem zu übertragenden Zeichen ein Sicherungszeichen übertragen, das aus den zu übertragenden Daten gebildet wird. DOLLAR A Verwendung z. B. in RFID-Systemen.
    公开号:DE102004013837A1
    申请号:DE200410013837
    申请日:2004-03-16
    公开日:2005-10-06
    发明作者:Ulrich Dipl.-Ing. Friedrich (Fh)
    申请人:Atmel Germany GmbH；
    IPC主号:G01S1-68
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren zur drahtlosen Datenübertragungzwischen einer Basisstation und einem oder mehreren Transpondernnach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
    [0002] Derartige Übertragungsverfahrenzwischen einer oder mehreren Basisstationen bzw. Lesegeräten undeinem oder mehreren Transpondern finden beispielsweise bei kontaktlosenIdentifikationssystemen oder sogenannten Radio-Frequency-Identification(RFID)-SystemenVerwendung. Auf dem Transponder können auch Sensoren, beispielsweisezur Temperaturmessung, integriert sein. Derartige Transponder werdenauch als Remote-Sensoren bezeichnet.
    [0003] DieTransponder bzw. deren Sende- und Empfangseinrichtungen verfügen üblicherweisenicht übereinen aktiven Sender fürdie Datenübertragung zurBasisstation. Derartige nicht aktive Systeme werden als passiveSysteme bezeichnet, wenn sie keine eigene Energieversorgung aufweisen,und als semipassive Systeme bezeichnet, wenn sie eine eigene Energieversorgungaufweisen. Passive Transponder entnehmen die zu ihrer VersorgungbenötigteEnergie dem von der Basisstation emittierten elektromagnetischenFeld.
    [0004] ZurDatenübertragungvon einem Transponder zur Basisstation mit UHF oder Mikrowellenim Fernfeld der Basisstation wird in der Regel die sogenannte Backscatter-oder Rückstreukopplungeingesetzt. Hierzu werden von der Basisstation elektromagnetischeTrägerwellenemittiert, die durch die Sende- und Empfangseinrichtung des Transpondersentsprechend den an die Basisstation zu übertragenden Daten mit einemModulationsverfahren moduliert und reflektiert werden. Die typischenModulationsverfahren hierfürsind die Amplitudenmodulation, die Phasenmodulation und die Amplitude-Shift-Keying(ASK)-Unterträgermodulation,bei der die Frequenz oder die Phasenlage des Unterträgers geändert wird.
    [0005] Diezu übertragendenDaten bestehen aus aufeinanderfolgenden Zeichen, die üblicherweise voneinem Transponder jeweils innerhalb eines vorgegebenen Zeit- bzw.Zeichenintervalls kodiert und übertragenwerden. Bei einer binären Übertragung beträgt der Werteines Zeichens entweder "0" oder "1 ". Zur Kodierung einesZeichens sind unterschiedliche Verfahren bekannt.
    [0006] Einerstes Kodierungsverfahren ist die sogenannte 3Phase1-Kodierung,wie sie beispielsweise in der ISO WD 18000-6 Mode 3 vom 1.2.2002beschrieben ist. Hierbei wird die Wertigkeit eines Zeichens durchdie Zeitdifferenz zwischen einer von der Basisstation erzeugtenSynchronisationsmarke und einem von einem Transponder erzeugtenZustandswechsel eines Modulationssignals kodiert. Die Kodierungerfolgt synchron zu den Synchronisationsmarken. Die Synchronisationsmarkenwerden auch als "Notch" bezeichnet.
    [0007] Einweiteres Kodierungsverfahren ist die sogenannte Non-Return-To-Zero-Inverted(NRZI)-Kodierung.Eine "1" wird hierbei durcheinen Flanken- bzw. Modulationszustandswechsel eines seriell übertragenenSignals, des sogenannten Line-Codes, am Beginn eines Zeichen- bzw.Bit- Intervalls dargestellt. Wenneine "0" übertragen wird, findet keine Änderungdes seriellen Signals bzw. des Modulationszustandes statt. EineVariante dieses Verfahrens ist die sogenannte soft-NRZI-Kodierung,bei der ein Flankenwechsel versetzt in Bezug auf ein Taktsignalbzw. eine Synchronisationsmarke stattfindet. Ein derartiges Verfahrenist in der zeitranggleichen Anmeldung der Anmelderin mit dem AnwaltsaktenzeichenP 43495 DE beschrieben, die hiermit durch Bezugnahme zum Inhaltder Anmeldung gemacht wird.
    [0008] Einweiteres Kodierungsverfahren ist die sogenannte FMO- bzw. Differential-Biphase(DBP)-Kodierung,die beispielsweise in dem Lehrbuch Klaus Finkenzeller, RFID-Handbuch,3. Aufl., HANSER, 2002, siehe insbesondere Kapitel 6.1 Codierungim Basisband, beschrieben ist. Hierbei wird eine "0" durch eine beliebige Flanke in derMitte des Bit-Intervalls dargestellt. Wenn eine "1" übertragenwird, findet kein Flankenwechsel in der Mitte des Intervalls statt.Unabhängigvom Wert des zu übertragenden Zeichenswird am Anfang jedes Bit-Intervalls ein Flankenwechsel erzeugt,wodurch eine Taktrückgewinnungerleichtert wird.
    [0009] Dadie von den Transpondern zurückgestreutenSignale eine sehr geringe Leistung aufweisen, kann es aufgrund vonStörquellenin der Ungebung der Transponder leicht zu Verfälschungen der übertragenenZeichen bzw. Daten kommen. Beispielsweise kann die Leistung derzurückgestreuten Signaleim Bereich von -100 dBm liegen, wohingegen die Leistung von Störsignalen,beispielsweise verursacht durch Mobiltelefone, im Bereich von -54dBm liegen kann. Um die Übertragungssicherheitzu erhöhen,werden üblicherweiseSicherungszeichen im Anschluss an zu übertragende (Nutz-)Zeichenbzw. (Nutz-)Daten gesendet, die aus den Daten mit Hilfe von mathematischenOperationen gebildet werden. Üblicherweisehandelt es sich hierbei um sogenannte Parity-Bits und/oder um sogenannte Cyclic-Redundancy-Codesbestimmter Länge,in der Regel 16 Bits.
    [0010] Durchdas Anfügender Sicherungszeichen erhöhtsich die zur DatenübertragungbenötigteZeit entsprechend der Anzahl der zusätzlich übertragenen Sicherungszeichenbzw. Sicherungsbits. Dies wirkt sich negativ auf die nutzbare Übertragungsbandbreiteaus, da die Sicherungszeichen lediglich zur Absicherung und nichtzur Übertragungvon Nutzdaten dienen.
    [0011] EineMöglichkeitzur Kompensation dieser Zunahme der Übertragungszeit ist das Erhöhen der Übertragungsrate.Eine Erhöhungder Übertragungsratesetzt jedoch eine Erhöhungder Oszillatorfrequenz im jeweiligen Transponder voraus, wodurch seinStromverbrauch zunimmt und die Übertragungsreichweitefolglich abnimmt. Weiterhin nimmt die benötigte Übertragungsbandbreite zu. Diesist jedoch nur in den Grenzen der jeweiligen vom Gesetzgeber vorgeschriebenenNormen möglich.Da die Rauschenergie ebenfalls mit der Bandbreite zunimmt, ist zusätzlich einehöhereEmpfindlichkeit bzw. Sensitivität desEmpfangsteils der Basisstation erforderlich.
    [0012] DerErfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung einesVerfahrens zur drahtlosen Datenübertragungder eingangs genannten Art zugrunde, mit denen vergleichsweise hohe Übertragungsratenunter verbesserter Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Bandbreite erzielbarsind und die eine große Übertragungsreichweiteund Übertragungssicherheitermöglichen.
    [0013] DieErfindung löstdieses Problem durch die Bereitstellung eines Verfahrens mit denMerkmalen des Anspruchs 1.
    [0014] Erfindungsgemäß wird innerhalbwenigstens eines der vorgegebenen Zeitintervalle zusätzlich zu demzu übertragendenZeichen ein Sicherungszeichen übertragen,das aus den zu übertragendenDaten gebildet wird. Dadurch besteht die Möglichkeit, auf die Übertragungvon Sicherungszeichen im Anschluss an die Nutzdaten zu verzichten,da diese bereits währendder Übertragungder Nutzdaten in einem oder mehreren Zeit- bzw. Zeichenintervallen übertragenwerden. Dies verringert die benötigte Übertragungsdauer,ohne dass die Übertragungsrate unddadurch die notwendige Übertragungsbandbreiteerhöhtwerden muss. Eine Kombination herkömmlicher Sicherungsmechanismen,bei denen die Sicherungszeichen im Anschluss übertragen werden, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren,erhöhtdie sogenannte Hammingdistanz, wodurch sich die Möglichkeitder Fehlererkennung bzw. der Fehlerkorrektur verbessert. Das zugrundeliegende, herkömmliche Kodierungsverfahrenkann dabei derart erweitert werden, dass die Erweiterung kompatibelmit herkömmlichenSystemen bleibt.
    [0015] Ineiner Weiterbildung des Verfahrens nach Anspruch 2 ist die Modulationeine PSK-Modulation oder eine ASK-Modulation. Derartige Modulationsverfahrensind einfach zu implementieren und weisen eine hohe Störfestigkeitauf.
    [0016] Ineiner Weiterbildung des Verfahrens nach Anspruch 3 ist die Kodierungeine 3Phase1-Kodierung, eine FMO-Kodierung oder eine NRZI-Kodierung. Bevorzugtwird als Variante der NRZI-Kodierung eine soft-NRZI-Kodierung verwendet. Die genanntenKodierungsverfahren werden ausgehend vom Standard derart erweitert,dass sie kompatibel mit herkömmlichenSystemen bleiben. Die Erweiterung kann dergestalt erfolgen, dassinnerhalb des Zeit- bzw. Bit-Intervalls das (Nutz-)Zeichen herkömmlich kodiertwird und das Sicherungszeichen durch einen Wechsel des Modulationszustandesan Zeitpunkten kodiert wird, bei denen gemäß dem Standard kein Wechseldes Modulationszustandes erfolgt.
    [0017] Ineiner Weiterbildung des Verfahrens nach Anspruch 4 wird das Zeitintervallvon der Basisstation durch aufeinanderfolgende Synchronisationsmarken oder "Notche" vorgegeben. Einederartige synchrone bzw. quasi-synchrone Übertragung erhöht die Übertragungssicherheitund vereinfacht das Übertragungsverfahren.
    [0018] Ineiner Weiterbildung des Verfahrens nach Anspruch 5 werden die Synchronisations-bzw. Bitabgrenzungsmarken durch Feldlücken oder durch eine Phasenumkehrder elektromagnetischen Trägerwelle erzeugt.Vorteilhafterweise kann hierzu eine doppelten Seitenbandmodulationmit unterdrücktemTräger verwendetwerden, wodurch die Bandbreitenausnutzung verbessert wird und die Übertragungssicherheit unddie Übertragungsreichweitezunimmt.
    [0019] Ineiner Weiterbildung des Verfahrens nach Anspruch 6 ist das SicherungszeichenTeil eines aus den Daten gebildeten Cyclic-Redundancy-Codes (CRC). Alternativoder in Kombination ist gemäß Anspruch7 das Sicherungszeichen ein Paritätsbit. Auf diese Weise kannauf die Übertragungdes CRC und/oder des Paritätsbitsim Anschluss an die Datenübertragungteilweise oder vollständigverzichtet werden.
    [0020] Ineiner Weiterbildung des Verfahrens nach Anspruch 8 wird das Sicherungszeichendurch einen zusätzlichenModulationszustand kodiert, der nicht zur Kodierung eines Zeichensdient. Dies ermöglicht eineeinfache Trennung der (Nutz-)Zeichen von den Sicherungszeichen underleichtert die Kompatibilität mitherkömmlichenSystemen. Vorteilhaft wird gemäß Anspruch9 der zusätzlicheModulationszustand durch Ansteuerung eines Varaktors im Eingangskreis desTransponders erzeugt. Beispielsweise kann dieser zusätzlicheModulationszustand durch Anlegen identischer Potentiale an die Varaktoranschlüsse erzeugtwerden.
    [0021] Ineiner Weiterbildung des Verfahrens nach Anspruch 10 wird das Sicherungszeicheninnerhalb des vorgegebenen Zeitintervalls nach dem zu übertragendenZeichen übertragen.Dies ermöglichteine einfache Trennung der (Nutz-)Zeichen von den Sicherungszeichenund erleichtert die Kompatibilität mitherkömmlichenSystemen.
    [0022] Ineiner Weiterbildung des Verfahrens nach Anspruch 11 sind die ZeichenTeil einer Identifikationsbitfolge, die während eines Transponder-Auswahlverfahrensvon einem Transponder an die Basisstation übertragen wird. Zur Auswahleinzelner oder mehrerer Transponder aus einer Vielzahl von Transponderndienen die sogenannten Arbitrations- oder Antikollisionsverfahren.Ein erstes derartiges Verfahren ist beispielsweise in der älteren deutschenPatentanmeldung 10336308.4 der Anmelderin beschrieben, die hiermitdurch Bezugnahme vollinhaltlich in die vorliegende Anmeldung aufgenommenwird. Ein weiteres Auswahlverfahren ist in der ISO WD 18000-6 Mode3 vom 01.02.2002 beschrieben, bei dem die Auswahl ebenfalls anhandeiner Identifikationsbitfolge erfolgt. Die Auswahlverfahren arbeitenim Vollduplex-Modus, wodurch die Auswahldauer abnimmt. Die Identifikationsbitfolgewird zeichen- bzw. bitweise vom Transponder an die Basisstation übertragen.Zur Sicherung der vom Transponder während des Auswahlverfahrens übertragenenZeichen, insbesondere der Bits der Identifikationsbitfolge, wird herkömmlicherweiseeine 16-Bit CRC gebildet, die im Anschluss an die Daten bzw. dieNachricht übertragenwird. Erfindungsgemäß wird zusätzlich oderanstatt der im Anschluss übertragenenSicherungsdaten bereits währendder Übertragungder (Nutz-)Zeichen bzw. der Bits der Identifikationsbitfolge mindestensein Sicherungszeichen übertragen.Dies verringert die zur Arbitration benötigte Zeit und/oder erhöht die Störfestigkeit.
    [0023] VorteilhafteAusführungsformender Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgendbeschrieben. Hierbei zeigen schematisch:
    [0024] 1 einAlgorithmus zur Erzeugung eines Multiplexerauswahlsignals in Pseudocode-Darstellung,
    [0025] 2 einAlgorithmus zur Erzeugung eines Modulationszustandes entsprechenddem Wert des Sicherungszeichens in Pseudocode-Darstellung,
    [0026] 3 einZeitablaufdiagramm des Modulationszustands während der Übertragung einer Zeichenfolgeunter Verwendung der in 1 und 2 gezeigtenPseudocodes und
    [0027] 4 einZeitablaufdiagramm des Modulationszustands von drei Transpondernwährendeines Auswahlverfahrens.
    [0028] 1 zeigtsogenannten, an VHDL angelehnten Pseudocode zur Bestimmung des Wertseiner Variablen CRC_zone, deren Wert den Zustand eines Multiplexerauswahlsignalssteuert. VHDL ist eine Hardwarebeschreibungssprache, die beim Designbzw. beim Entwurf digitaler Schaltungen verwendet wird. Aus Gründen derleichteren Lesbarkeit wird nachfolgend das Multiplexerauswahlsignalauch mit CRC_zone bezeichnet. Der gezeigte Pseudocode läuft alsProzess zyklisch auf einer hierfürgeeigneten Ausführungseinheitin einem nicht gezeigten Transponder ab. Das Multiplexerauswahlsignal CRC_zonedient zur Ansteuerung eines nicht gezeigten Multiplexers im Transponder,der an seinen Ausgang in Abhängigkeitvom Multiplexerauswahlsignal CRC_zone entweder ein Modulationssignalentsprechend dem Wert des zu übertragendenZeichens oder ein Modulationssignal entsprechend dem Wert des Sicherungszeichensanlegt. Das Multiplexerauswahlsignal CRC_zone dient folglich zurEinblendung des dem Wert des Sicherungszeichens entsprechenden Modulationszustandesinnerhalb eines fürdie Kodierung eines zu übertragendenZeichens vorgesehenen Zeitintervalls.
    [0029] Dasjeweilige Zeitintervall wird hierbei in vier gleich große Bereicheaufgeteilt, wobei in 1 gezeigte Variablen bzw. SignaleS_1/4, S_1/2 und S_3/4 ab einem Zeitpunkt innerhalb eine jeweiligen Zeitintervallsden logischen Wert "1" annehmen, ab demder zugeordnete Bereich innerhalb des jeweiligen Zeitintervallserreicht ist. Das Signal S_1/4 nimmt ab dem Zeitpunkt den Wert "1" an, ab dem ein Viertel der Dauer desZeitintervalls verstrichen ist. Das Signal S_1/2 nimmt ab dem Zeitpunktden Wert "1" an, ab dem die Hälfte derDauer des Zeitintervalls verstrichen ist, und das Signal S_3/4 nimmtab dem Zeitpunkt den Wert "1" an, ab dem dreiViertel der Dauer des Zeitintervalls verstrichen sind. Eine derartige Aufteilungeines Zeitintervalls ist exemplarisch in 3 gezeigt.Die Übermittlungder zugehörigen Zeitreferenzenan die Transponder kann beispielsweise durch Übertragung einer oder mehrererReferenzen innerhalb eines Kopfabschnitts eines Datenpakets erfolgen,das von der Basisstation im Rahmen einer Datenübertragung an einen oder mehrere Transponder übertragenwird.
    [0030] DasMultiplexerauswahlsignal CRC_zone wird in Abhängigkeit von einer Variablenreturn_mod gesetzt. Die Variable return_mod zeigt das eingestellteKodierungsverfahren an und kann als Wert soft_NRZI stellvertretendfür einsoft-NRZI-Kodierungsverfahren, 3Phase1 stellvertretend für ein 3Phase1-Kodierungsverfahren,FMO stellvertretend fürdas gleichnamige Kodierungsverfahren oder NRZI stellvertretend für das gleichnamigeKodierungsverfahren aufweisen. Zur Bestimmung des MultiplexerauswahlsignalsCRC_zone wird, außerbeim 3Phase1-Kodierungsverfahren, noch der Wert einer Variablendata berücksichtigt,die den Wert des zu übertragenden(Nutz-)Zeichens bzw. (Nutz-)Datums widerspiegelt.
    [0031] 2 zeigtsogenannten, an VHDL angelehnten Pseudocode zur Bestimmung des Wertseiner Variablen Mod, deren Wert den Modulationszustand steuert,der dem zu übertragendenSicherungszeichens zugeordnet ist. Aus Gründen der leichteren Lesbarkeitwird nachfolgend dieser, der Variablen Mod zugeordnete Modulationszustand ebenfallsmit Mod bezeichnet. Der Modulationszustand Mod liegt in Abhängigkeitvom Multiplexerauswahlsignal CRC_zone am Ausgang des Multiplexers anund wird ebenfalls in Abhängigkeitvon der Variablen return_mod ermittelt. Wenn als Kodierungsverfahren3Phase1 eingestellt ist, entspricht der Modulationszustand Mod demWert eines zu sendenden Sicherungszeichens crc2send. Bei anderenKodierungsverfahren findet eine Fallunterscheidung anhand des Wertesder Variablen data statt. Wenn der Wert der Variablen data, d.h.der Wert des zu übertragendenZeichens bzw. Datums, gleich dem Wert der Variablen crc2send ist,wird der Modulationszustand Mod gleich dem Wert einer Variablenmod_data gesetzt, die den Wert des aktuell anliegenden Modulationszustandswiderspiegelt. Andernfalls wird der Wert auf den invertierten Wertder Variablen mod_data gesetzt.
    [0032] 3 zeigtein Zeitablaufdiagramm des Modulationszustands während der Übertragung einer Zeichenfolgeunter Verwendung der in 1 und 2 gezeigtenPseudocodes bei Verwendung unterschiedlicher Kodierungsverfahren.In vertikaler Richtung sind gestrichelt die Grenzen der jeweiligen ZeitintervalleI eingezeichnet, innerhalb denen jeweils ein Zeichen sowie ein Sicherungszeichenkodiert und übertragenwerden. Die Intervallgrenzen werden durch Übertragung von nicht gezeigtenSynchronisationsmarken durch die Basisstation bestimmt. Die Intervalldauernsind konstant.
    [0033] Dieerste Zeile zeigt den zeitlichen Verlauf eines Signals level2send,das der zu sendenden Zeichenfolge des Transponders entspricht. DieWerte der zu sendenden Zeichen betragen "1 ", "1 ", "0", "1 ", "0", "0" und "0". Die zweite Zeile zeigt den zeitlichen Verlaufdes Signals bzw. der dem Signal zugeordneten Variablen crc2send,d.h. der Sicherungszeichen. Die Werte der Sicherungszeichen betragen "0", "0", "1 ", "0", "1 ", "1 " und "0". Pro Intervall 1 sind folglich folgendeWertepaare zu kodieren und zu übertragen: [1,0], [1, 0], [0, 1 ], [1, 0], [0, 1 ], [0, 1 ] und [0, 0]. Ab derdritten Zeile ist der zeitliche Verlauf der Modulationszustände für die KodierungsverfahrenNRZI, soft_NRZI, 3Phase1 und FMO aufgetragen, wobei die jeweilsobere Zeile den Verlauf des Modulationszustandes gemäß dem Standardzeigt, d.h. ohne zusätzliche Übertragungvon Sicherungszeichen, und die jeweils untere Zeile den erfindungsgemäßen Verlaufzeigt, bei dem das jeweilige Sicherungszeichen innerhalb eines jeweiligenIntervalls I mit übertragen wird.
    [0034] Nachfolgendwird exemplarisch der Verlauf des Modulationszustands anhand derPseudocodes von 1 und 2 hergeleitet.
    [0035] AlsBeispiel dient derjenige Verlauf, wenn als Kodierungsverfahren einNRZI-Verfahren zugrunde gelegt wird. Die Verläufe für die verbleibenden Kodierungsverfahrenbestimmen sich analog anhand des Pseudocodes von 1 und 2.
    [0036] Zuerstwird anhand 1 der Wert der Variablen CRC_zoneinnerhalb des ersten Intervalls bestimmt. Der Wert der Variablenreturn mod beträgt NRZI,folglich bestimmt sich der Wert von CRC_zone in Abhängigkeitvom Wert der Variablen data. Die Variable data repräsentiertden Wert des zu übertragendenZeichens und ist identisch mit level2send, d.h. ihr Wert beträgt im erstenIntervall "1". Der Wert der VariablenCRC_zone ist folglich gleich dem Wert der Variablen S_1/2 logischUND-Verknüpftmit dem invertierten Wert der Variablen S_3/4. Der Wert der VariablenS_1/2 ist in der ersten Hälftedes Intervalls "0" und in der zweitenHälfte "1 ". Der Wert der Variablen S_3/4ist im letzen Viertel des Intervalls "1" undsonst "0". Aus der logischenVerknüpfungergibt sich, dass der Wert der Variablen CRC_zone in einem Bereich beginnendin der Mitte des Intervalls bis zu drei Vierteln des Intervalls "1" und sonst "0" ist.Der Multiplexer wird folglich durch das Signal CRC_zone derart angesteuert,dass an seinem Ausgang bis auf den Bereich zwischen der Hälfte unddrei Vierteln des Intervalls das herkömmliche Modulationssignal anliegt, dasmit der zugeordneten oberen Zeile des Standardkodierungsverfahrens übereinstimmtund das zu übertragendeZeichen darstellt.
    [0037] ImBereich, in dem das Signal CRC_zone "1" ist,liegt am Ausgang des Multiplexers der durch die Variable Mod definierteModulationszustand an. Dieser Modulationszustand kodiert das zu übertragende Sicherungszeichencrc2send. Im ersten Intervall hat das Sicherungszeichen crc2sendden Wert "0". Der Wert der VariablenMod bestimmt sich gemäß 2. Aufgrunddes eingestellten Kodierungsverfahrens und da das zu übertragendeZeichen data nicht identisch mit dem zu übertragenden Sicherungszeichen crc2sendist, ergibt sich Mod durch Invertierung von mod data. Die Variablemod data spiegelt den Wert des aktuell anliegenden Modulationszustandswider, ihr Wert beträgt "0". Folglich bestimmt sich der Wert vonMod zu "1 ". Es ergibt sichder in 3 dargestellte zeitliche Verlauf des Modulationssignals,der in den Bereichen zwischen dem Beginn und der Hälfte sowiedrei Vierteln und dem Ende des ersten Intervalls "0" und im restlichen Bereich "1" ist.
    [0038] ZurErmittlung des Signalverlaufs im zweiten Intervall wird wiederumzuerst der Wert der Variablen CRC_zone innerhalb des zweiten Intervallsanhand 1 bestimmt. Da die zugrundeliegenden Werte derVariablen return mod, data und S_1/2 und S_1/4 innerhalb des zweitenIntervalls gleich sind, ergibt sich der gleiche Verlauf des Wertsder Variablen CRC_zone im zweiten Intervall, d.h. lediglich im Bereichzwischen der Hälfteund drei Vierteln des zweiten Intervalls wird die Kodierung desSicherungszeichens crc2send eingeblendet, sonst entspricht der Signalverlaufdem Kodierungsstandard, der in der darüber liegenden Zeile dargestelltist. Da das zu übertragendeZeichen data bzw. level2send mit dem zu übertragenden Sicherungszeichencrc2send nicht übereinstimmt,ergibt sich gemäß 2 derWert der Variablen Mod durch Invertierung des Wertes der Variablenmod data, der "1" beträgt. Es entstehtder in 3 dargestellte zeitliche Verlauf des Modulationssignals,der in den Bereichen zwischen dem Beginn und der Hälfte sowiedrei Vierteln und dem Ende des ersten Intervalls "1" und im restlichen Bereich "0" ist.
    [0039] ZurErmittlung des Signalverlaufs im dritten Intervall wird erneut zuerstder Wert der Variablen CRC_zone innerhalb des dritten Intervallsanhand 1 bestimmt. Der Wert der Variablen data ist nun "0", d.h. der Wert der Variablen CRC_zoneergibt sich durch Invertierung des Werts der Variablen bzw. des SignalsS_1/4. Dies bedeutet, dass in einem Bereich zwischen dem Beginnund einem Viertel des dritten Intervalls die Kodierung des Sicherungszeichens crc2sendeingeblendet wird, sonst entspricht der Signalverlauf dem Kodierungsstandard,der in der darüberliegenden Zeile dargestellt ist. Da das zu übertragende Zeichen data bzw.level2send mit dem zu übertragendenSicherungszeichen crc2send nicht übereinstimmt, ergibt sich gemäß 2 derWert der Variablen Mod durch Invertierung des Wertes der Variablenmod_data, der "1" beträgt. Es entstehtder in 3 dargestellte zeitliche Verlauf des Modulationssignals,der im Bereich zwischen dem Beginn und einem Viertel "0" und im restlichen Bereich "1" ist.
    [0040] Derweitere Verlauf des Modulationssignals kann einfach anhand von 1 und 2 bestimmt werden.Grundsätzlichwird zuerst der Bereich anhand von 1 bestimmt,in dem innerhalb des jeweiligen Intervalls der dem Sicherungszeichenzugeordnete Modulationszustand eingeblendet wird. Der Modulationszustanddes verbleibenden Bereichs des Intervalls bleibt im Vergleich zumStandard-Kodierungsverfahren unverändert. Der Wert des Modulationszustandergibt sich dann gemäß 2.
    [0041] Ineiner Erweiterung des beschriebenen Verfahrens besteht die Möglichkeit,insbesondere bei hoher zur Verfügungstehender Bandbreite oder wenn die Datenübertragungsrate klein gegenüber derzur Verfügungstehender Bandbreite ist, sogenannte Sub-Carrier oder Hilfsträger zu verwenden, diebeispielsweise in dem Lehrbuch Klaus Finkenzeller, RFID-Handbuch,3. Aufl., HANSER, 2002, siehe insbesondere Kapitel 6.2.4 Modulationsverfahrenmit Hilfsträger,beschrieben sind. Wenn nur ein Hilfsträger verwendet wird, kann dieoben beschriebene Kodierung als Maske verwendet werden, d.h. diein 3 gezeigten Verläufe des Modulationszustands dienenzum Ein- bzw. Ausschalten des Hilfsträgers, wobei der Hilfsträger beieinem der beiden auftretenden Modulationszustände eingeschaltet und in dem anderenausgeschaltet wird. Wenn zwei Hilfsträger zur Verfügung stehen,kann eine Umschaltung zwischen den Hilfsträgern anhand der gezeigten Modulationszustände erfolgen.
    [0042] 4 zeigtein Zeitablaufdiagramm des Modulationszustands von drei TranspondernTR1 bis TR3 währendeines Auswahl- oder Arbitrationsverfahrens, wobei die Kodierungauf einer 3Phase1-Kodierung basiert, die wie bereits in 3 gezeigtderart erweitert wird, dass innerhalb eines Intervalls ein Zeichensowie ein Sicherungszeichen übertragen wird.
    [0043] DasAuswahlverfahren findet hierbei vorzugsweise wie in der ISO WD 18000-6Mode 3 vom 01.02.2002 beschrieben statt. Die Auswahl eines odereiner Gruppe von Transpondern erfolgt anhand einer von der BasisstationBS übertragenenAuswahlbitfolge. Die Auswahlbitfolge wird bitweise an die TransponderTR1 bis TR3 übertragen.Die Wertigkeit eines Bits der Auswahlbitfolge wird anhand der Zeitdauerzwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Synchronisationsmarkenkodiert. Eine Zeitdauer T0 zwischen zwei Synchronisationsmarkenkodiert im gezeigten Beispiel den Wert "0" undeine Zeitdauer T1 den Wert "1". Die Intervallbreiteist folglich im Gegensatz zur Intervallbreite von 3 nichtkonstant.
    [0044] Allenotwendigen Übertragungsparameter, beispielsweiseT0, T1 sowie weitere beliebige Referenzen oder Konstanten, können insogenannten Header- oder Kopfabschnitten, die üblicherweise zu Beginn einerDatenübertragunggesendet werden, zwischen den Teilnehmern BS und TR1 bis TR3 der Datenübertragungausgetauscht werden.
    [0045] DieTransponder TR1 bis TR3 streuen im Vollduplexbetrieb gleichzeitigmit der Übertragungeines Auswahlbits durch die Basisstation BS ein zugehöriges Bitihrer Identifikationsbitfolge in einem durch zwei aufeinanderfolgendeSynchronisationsmarken gebildeten Intervall an die BasisstationBS zurück. Diejeweiligen Transponder TR1 bis TR3 vergleichen das Auswahlbit mitdem zugehörigenBit ihrer Identifikationsbitfolge. Sind die Bits identisch, nimmtder jeweilige Transponder weiter am Auswahlverfahren teil. Sinddie Bits nicht identisch, wechselt der jeweilige Transponder ineinen Stillhaltemodus und nimmt nicht weiter am aktuellen Auswahlvorgangteil.
    [0046] ZurAbsicherung der von den Transpondern TR1 bis TR3 übertragenenBits ihrer Identifikationsbitfolge wird in dem entsprechenden Intervallgleichzeitig ein Sicherungszeichen bzw. ein Sicherungsbit übertragen.Eine Übertragungeines CRC im Anschluss an die Übertragungder Identifikationsbitfolge ist nicht zwingend notwendig. Dies verringertdie zur Arbitration benötigteZeit.
    [0047] DieKodierung der von den Transpondern TR1 bis TR3 übertragenen Zeichen sowie derSicherungszeichen erfolgt in Analogie zu den in 1 und 2 gezeigtenPseudocodes. Als Referenz-Intervallbreite, die in vier gleich langeBereiche aufgeteilt wird, denen die in 2 gezeigtenSignale S_1/4, S_1/2 und S_3/4 zugeordnet werden, wird das kürzere Intervallmit der Breite T0 gewählt.Bei Intervallen der Dauer T1 bleibt der Modulationszustand nachder Zeit T0 bis zur Dauer T1 konstant.
    [0048] In 4 hatdas Auswahlbit im ersten Intervall den Wert "1".Das zugehörigeBit der Identifikationsbitfolge des Transponders TR1 weist den Wert "0" auf. TR1 überträgt sein Identifikationsbitsowie ein Sicherungszeichen bzw. -bit, das den Wert "0" aufweist. Da für den Transponder TR1 das Auswahlbit unddas Identifikationsbit nicht übereinstimmen, wechselter in einen Stillhaltemodus und nimmt nicht weiter am aktuellenAuswahlvorgang teil. Das zugehörigeBit der Identifikationsbitfolge der Transponder TR2 und TR3 weistjeweils den Wert "1" auf. TR2 und TR3 übertragenihr jeweiliges Auswahlbit sowie das Sicherungszeichen bzw. -bit,das jeweils den Wert "0" aufweist.
    [0049] Imzweiten Intervall beträgtder Wert des Auswahlbits ebenfalls "1".Die Werte der entsprechenden Identifikationsbits der TransponderTR2 und TR3 stimmen mit dem Wert des Auswahlbits überein, folglichnehmen beide Transponder TR2 und TR3 weiter am Auswahlverfahrenteil. Der Wert der jeweiligen Sicherungsbits beträgt "1 ".
    [0050] Imdritten Intervall beträgtder Wert des Auswahlbits "0". Da der Wert desIdentifikationsbits des Transponders TR2 "1" ist,nimmt dieser nicht weiter am Auswahlverfahren teil. TR2 überträgt als Sicherungsbitden Wert "1". TR3 überträgt als Identifikationsbitden Wert "0" und als Sicherungsbitden Wert "1". Das Auswahlverfahrenwird nachfolgend über zweiIntervalle weitergeführt,wobei der Wert des Auswahlbits und des entsprechenden Identifikationsbitsjeweils übereinstimmt.Der Transpon der TR3 ist bzw. bleibt ausgewählt. Die Basisstation BS kannnun Schreib-, Lese oder sonstige Kommandos auf dem ausgewählten TransponderTR3 ausführen.
    [0051] Dasin 4 gezeigte Beispiel basiert auf einer 3Phase1-Kodierung.Selbstverständlichlassen sich auch andere Kodierungstypen, insbesondere die in 3 gezeigten,auf das in 4 beschriebene Arbitrationsverfahrenanwenden.
    [0052] Alternativoder zusätzlichlässt sichzur Übertragungbzw. Kodierung des Sicherungszeichens ein zusätzlicher Modulationszustandverwenden, der nicht zur Kodierung eines Zeichens dient. Beispielsweisekann bei einer Phasenmodulation bzw. Phasenumtastung, die üblicherweisezwischen zwei unterschiedlichen Phasenlagen alterniert, eine drittePhasenlage zur Kodierung des Sicherungszeichens eingeführt werden.
    [0053] EineSchaltungsanordnung zur Phasenmodulation ist beispielsweise in derOffenlegungsschrift DE10158442 A1 der Anmelderin dargestellt, deren Inhalt hiermitdurch Bezugnahme in vollem Umfang in die vorliegende Anmeldung aufgenommenwird. Hierbei wird die Kapazitätsänderungim Eingangskreis mit Hilfe eines Varaktors bewerkstelligt, der durchVaraktorsteuerungsmittel in Form einer steuerbaren Spannungsquellemit einer Steuerspannung zur Veränderungseiner Kapazitätbeaufschlagt wird.
    [0054] ZurErzeugung der dritten Phasenlage kann bei Verwendung eines sogenanntenAccumulation-Mode-Varactors ein identisches Potential an beide Varactor-Anschlüsse angelegtwerden. Die erste und die zweite Phasenlage wird herkömmlich durch Umschaltender am Varaktor anliegenden Polarität der Steuerspannung erzeugt.
    [0055] Vorteilhafterweisewird dieser zusätzliche Modulationszustandan den Zeitpunkten erzeugt, an denen, wie bereits beschrieben, diedem Sicherungszeichen zugeordnete Kodierung innerhalb des Intervallseingeblendet wird. Die Ermittlung der Zeitpunkte kann hierbei analogzu der in 2 beschriebenen Bestimmung derVariablen CRC_zone erfolgen.
    权利要求:
    Claims (11)
    [1] Verfahren zur drahtlosen Datenübertragung zwischeneiner Basisstation (BS) und einem oder mehreren, insbesondere passiven,Transpondern (TR1, TR2, TR3), bei dem – von der Basisstation (BS)elektromagnetische Trägerwellenemittiert werden, – Daten,die aus aufeinanderfolgenden Zeichen bestehen, von einem jeweiligenTransponder (TR1, TR2, TR3) zur Basisstation (BS) durch Modulation undRückstreuender elektromagnetischen Trägerwellen übertragenwerden, und – jeeines der Zeichen von einem jeweiligen Transponder (TR1, TR2, TR3)innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls (I) kodiert und übertragenwird, dadurch gekennzeichnet, dass – innerhalbwenigstens eines der vorgegebenen Zeitintervalle (I) zusätzlich zudem zu übertragenden Zeichenein Sicherungszeichen übertragenwird, das aus den zu übertragendenDaten gebildet wird.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Modulation eine PSK-Modulation oder eine ASK-Modulationist.
    [3] Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass die Kodierung eine 3Phase1-Kodierung, eine FMO-Kodierung odereine NRZI-Kodierung ist.
    [4] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass das Zeitintervall von der Basisstation durchaufeinanderfolgende Synchronisationsmarken vorgegeben wird.
    [5] Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,dass die Synchronisationsmarken durch Feldlücken oder durch eine Phasenumkehrder elektromagnetischen Trägerwelleerzeugt werden.
    [6] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass das Sicherungszeichen Teil eines aus den Datengebildeten Cyclic-Redundancy-Codes ist.
    [7] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,dass das Sicherungszeichen ein Paritätsbit ist.
    [8] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass das Sicherungszeichen durch einen zusätzlichenModulationszustand kodiert wird, der nicht zur Kodierung eines Zeichensdient.
    [9] Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,dass der zusätzlicheModulationszustand durch Ansteuerung eines Varaktors im Eingangskreis desTransponders erzeugt wird.
    [10] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass das Sicherungszeichen innerhalb des vorgegebenenZeitintervalls (I) nach dem zu übertragendenZeichen übertragenwird.
    [11] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die Zeichen Teil einer Identifikationsbitfolgesind, die währendeines Transponder-Auswahlverfahrens von einem Transponder an dieBasisstation übertragen wird.
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