CN1790368A - 用于无线数据传输的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于在基站(BS)和基于反向散射的应答器(TR)之间无线数据传输的方法,其中:应答器(TR)在初始化之后或在可预给定的时间间隔中与由该基站(BS)所发送的数据无关地产生存在信号(PS)。根据本发明,该存在信号(PS)通过由该基站(BS)所发送的载波信号(TS)的相位调制和反向散射来产生。本发明例如用于基于RFID的EAS***中。
Description
技术领域
本发明涉及用于在基站和基于反向散射的应答器之间进行无线数据传输的方法,其中该应答器在初始化之后或在一个可预给定的时间间隔中与由基站所发送的数据无关地产生一个存在信号(Prsenzsignal)。
背景技术
应答器被应用在所谓的射频识别(RFID)***中。在此,在一个或多个基站或阅读器与一个或多个应答器之间双向地无线地传输数据。在应答器上也可集成传感器,例如用于测量温度的传感器。这种应答器也被称作远程传感器。
应答器或它们的发送和接收装置通常不使用有源发送器来对基站传输数据。这种非有源的***在没有自己的能量供应装置时被称为无源***,当他们具有自己的能量供应装置时被称为半无源***。无源应答器从基站发射的电磁场中取得用于对自己供能所需的运行能量或运行功率。
为了在基站的辐射区内用UHF或微波从应答器向基站传输数据,通常使用所谓的背向散射(Backscatter)耦合或反向散射耦合(Rückstreukopplung)。为此,由基站发射电磁载波或一个载波信号,该载波信号被应答器的发送和接收装置根据待向基站传输的数据借助副载波调制方法调制和反射。对此,典型的调制方法是幅度调制和相位调制。
这种数据传输通常基于所谓的“阅读器先发言原则”,其中也由应答器向基站的数据输送由基站或阅读器来发起。为此,基站发送通常的数据或命令给应答器,该应答器接着或重叠地将其数据传输给该基站。
最近,应答器也被使用在电子商品安全***或电子商品监视(EAS)***中。基于应答器的EAS***为此通常包括与待确保的商品相连接的应答器以及一个或多个基站。如果商品以及由此应答器被带到基站的作用范围或响应范围,这会被基站检测到并相应地被分析处理,例如通过产生一个报警报告。
为了实现由基站尽可能无延迟地检测到应答器,这种EAS功能基于所谓的“标签先发言原则”。在此,应答器或标签(Tag)在初始化之后或在一个预给定的时间间隔中与基站无关地产生一个可被基站检测的存在信号,只要该应答器到达基站的作用范围或响应范围中。
当在EAS***中使用并按照标签先发言原则产生存在信号的应答器根据阅读器先发言原则应该可被响应时,必要的是,在应答器发送存在信号期间它能够接收基站的数据。
由基站到应答器的数据传输通常借助由基站所发送的载波信号的幅度调制、以载波信号的彼此相继的场间隙(Feldlück)或场衰减的形式进行,这些场间隙或场衰减也被称作陷波(Notche)。这种陷波在应答器中借助接收信号长度指示器(RSSI)电路来检测。
当应答器的存在信号由应答器通过载波信号的幅度调制和反向散射来产生时,应答器的输入阻抗的实部被改变。在此,调整指数通常相对大,以便实现被反向散射的信号的相应地大的信号噪声间隔。输入阻抗的实部改变导致应答器的输入阻抗应答器天线的阻抗方面的匹配或失配,因此应答器天线的反射特性或接收特性改变并且由此更多或更少的功率由应答器或其天线所反射或所接收。但是,由应答器自身所造成的、接收的载波信号的幅度的振荡只有以提高的花费才能与由基站产生的陷波信号区别开,这些陷波信号也导致了接收的载波信号的幅度的改变。当用于陷波产生的场衰减(Feldabschwchung)被保持得很小,以便提高作用范围时,尤其是这样。为了进行区别,在应答器中则需要花费大的输入滤波器。为了借助滤波器实现这种区别,附加地,被接收并被反向散射的信号的边带必须彼此相距相对较远。这通常不能被实现,因为否则就要违反相应的标准。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,提供一种简单以及低成本的用于执行无线数据传输的方法,其中应答器根据标签先发言原则提供EAS功能,并且在应答器发送存在信号期间通过应答器数据接收是可能的。
根据本发明,提出了一种用于在一个基站和一个基于反向散射的应答器之间无线数据传输的方法,该应答器在初始化之后或在可预给定的时间间隔中与由该基站所发送的数据无关地产生一个存在信号,其中:该存在信号通过由该基站所发送的载波信号的相位调制和反向散射来产生。
本发明通过具有上述特征的方法解决该问题。
根据本发明,存在信号通过一个由基站所发送的载波信号的相位调制和反向散射来产生。由于相位调制,该被反向散射或者在应答器上所接收的信号的幅度基本保持恒定,这样没有由于通过应答器产生存在信号而在其RSSI电路中检测到陷波。只有当基站为数据传输实际上产生了陷波信号时,即使应答器可能同时发送存在信号,这些陷波信号也可在应答器中被检测到。以这种方式,应答器在有效的EAS功能时例如可以被写或被编程。用于产生相位调制的方法和电路装置例如在本申请人的较早的专利申请10325396.3中被记载,其内容以此通过参考全部被包含在此。
在该方法的一个进一步构型中,应答器仅仅通过载波信号来供应运行功率。在一个有利的实施形式中,当运行功率足够用于应答器的供给时,应答器被初始化。这能够低成本地实现EAS***,因为这样的无源应答器无需用于能量供给的电池。此外,还保证了,只要应答器一到达基站的作用范围,即由基站所接收的载波信号足够用于能量供给,该应答器就产生存在信号。
在该方法的一个进一步构型中,该存在信号通过具有副载波的载波信号的调制产生。具有副载波或子载波的载波信号的调制例如被记载在Klaus Finkenzeller的教科书“RFID-Handbuch”2002汉莎,第3版中,尤其参见3.2.1.2.2章,具有辅助载波的负载调制。具有副载波的载波信号的调制使得能够在基站中对被反向散射的信号简化地进行分析,因为相比于载波信号显著较弱的、被反向散射的信号被移动到在边带的频率范围中,并由此可通过在基站中的相应的滤波器从载波信号中被分离。
在该方法的另一个进一步构型中,存在信号包括应答器识别信息。通过这种方式,基站不仅可以检测到在其响应范围中存在应答器,而且还可以根据该应答器识别信息采取合适的措施,例如在应答器识别信息为确定的值的时候抑制报警或者借助应答器识别信息有目的地响应该应答器,而不必事先执行选择过程或防碰撞过程。用于数据传输所需的参数、例如用于编码所需持续时间的位价(Bit-Wertigkeiten)的参数在此可以被存储在应答器内部的存储器中和/或由基站借助配置命令被调节。
在该方法的另一个进一步构型中,由基站所发送的配置命令和/或应答器内部的存储器包括一个或多个用于调节存在信号的参数。这例如能实现,由这个/这些存在信号所引起的频谱不与其他的RFID应用的频谱发生冲突。当借助由基站所发送的配置命令调节存在信号时,基站可根据所发现的环境条件动态地调节EAS应用的频谱。在一个有利构型中,通过这个/这些参数来调节调制信号的频率和/或占空比,载波信号以该调制信号来调制。对此,存在信号的几乎任意的频谱都可以被调节。有利的是,频率和/或占空比可由应答器内部的振荡器时钟来导出。为此,例如一个计数器以该应答器内部的振荡器时钟来驱动,其中,当计数器读数达到用于调节存在信号的参数的值时,转换到调制状态。通过使用两个引起调制状态转换的参数值,可以当计数器读数达到相应的参数的值时调节出不同的占空比或脉冲/间隙比,并由此调节出不同的频谱。
在该方法的另一个进一步构型中,通过这个/这些参数允许(freigeschaltet)或抑制存在信号的产生。以这种方式,应答器的EAS功能根据它是否被需要而被激活(aktivieren)或者非激活(deaktivieren)
在该方法的另一个进一步构型中,当一个可预给定的最大时间过去和/或应答器接收到一个命令时,应答器结束存在信号的发送。在一定的持续时间后,基站已经检测到由应答器发送的存在信号概率是高的。因此,有意义的是,应答器调节该信号的发送,从而到达该基站的作用范围中的另外的应答器可被基站检测到。当基站已检测到一个应答器时,它也可借助“静默”命令接通它,以便能检测其它的应答器。
在该方法的另一个进一步构型中,载波信号的频率位于UHF频率范围。
附图说明
在附图中表示出本发明的一个有利实施形式,在下面进行说明。附图示意地表示:
图1一个具有基站和待确保的商品的EAS***,在该商品上装有应答器
图2用于调制由基站发送的载波信号的调制信号的时间上的变化的曲线图,以及
图3由应答器所发送的存在信号的以及由基站所发送的命令的时间上的变化的曲线图,
具体实施方式
图1示出了具有一个基站BS,一个待确保的商品WA和一个无源的、基于反向散射的应答器TR,该应答器被这样安装在待确保的商品WA上,即它不能被未授权的人从该商品上去掉。
应答器TR包括一个存储器SP、一个振荡器OZ、一个计数器ZL、一个阻抗控制装置IS和一个天线AT。
基站BS在UHF频率范围内持续地发射载波信号TS。当待确保的商品WA及由此应答器TR被带到基站的响应区AB时,由载波信号TS所获得的功率足够供应给应答器TR运行功率。该应答器TR执行上电复位(POR),在该过程中它被初始化。
在其初始化之后,应答器TR发送存在信号PS,当一个在存储器SP中存储的参数被置为允许值(Freigabewert)时,通过由基站BS所发送的载波信号TS的相位调制和反向散射产生该存在信号PS。
图2示出了用于调制由基站BS所发送的载波信号TS的、在应答器中产生的调制信号MS的时间上的变化的曲线图。调制信号MS具有一个周期持续时间TP、一个输入持续时间T1、一个输出持续时间TP-T1。由所述的持续时间TP和T1可以以一种简单的方式计算出调制信号MS的频率以及占空比。调制信号MS表现所谓的副载波。
为了调节持续时间T1和TP,存储器SP包括计数器值形式的参数,这些计数器值用于与计数器ZL的计数器读数进行比较。计数器ZL以振荡器OZ的时钟信号CLK递增。计数器ZL例如是8位的宽度,这样它在256个时钟后溢出。与存储器SP和计数器ZL连接的阻抗控制装置IS将计数器ZL的计数器读数与被存储的计数器值比较,并且当计数器读数与计数器值一致时总是变换调制信号MS的状态。调制信号MS的状态的变换与应答器TR的输入阻抗ZE的改变一起进行,该改变引起被反向散射的信号或存在信号PS的相位改变并从而引起相位调制。阻抗改变这里这样进行,即基本上不发生被反向散射并由应答器所接收的信号的幅度改变。这阻止了,由于通过应答器TR产生存在信号PS而在应答器TR的一个未被示出的RSSI电路中产生陷波。因此,即使在存在信号PS的发送期间,应答器TR也保持准备接收。
图3示出了由应答器TR所发送的存在信号PS的时间上的变化曲线以及由基站发送的命令CO的时间上的变化的曲线图。应答器TR在时刻T2上开始发送存在信号PS。在基站BS已经检测到存在信号PS之后,它自时刻T3发送命令CO给应答器TR。命令CO应该引起,应答器TR调节存在信号PS的发送。然而,它也可以是任何其他的命令,例如编程命令和/或读出命令。
命令CO包括时间上彼此相继的陷波NO。彼此相继的陷波之间的时间持续在此编码待传输位的位价。由于借助相位调制产生存在信号,应答器TR或其RSSI电路可检测到陷波,并借助它们之间的时间差解码属于该命令CO的位流(Bitstrom)。在时刻T4,在应答器已经完全接收命令CO之后,它结束存在信号PS的发送。
所示的实施例实现了简单以及成本低地实施根据标签先发言原则的EAS方法,只有当应答器发送存在信号时,才能通过应答器实现数据接收。
Claims (11)
1.用于在一个基站(BS)和一个基于反向散射的应答器(TR)之间无线数据传输的方法,其中:该应答器(TR)在初始化之后或在可预给定的时间间隔中与由该基站(BS)所发送的数据无关地产生一个存在信号(PS),
其特征在于,
该存在信号(PS)通过由该基站(BS)所发送的载波信号(TS)的相位调制和反向散射来产生。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,该应答器(TR)仅仅通过该载波信号(TS)来供给运行功率。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,当该运行功率足够用于该应答器(TR)的供给时,该应答器(TR)被初始化。
4.根据上述权利要求中一项的方法,其特征在于,该存在信号(PS)通过对具有副载波的载波信号(TS)的调制来产生。
5.根据以上权利要求中一项所述的方法,其特征在于,该存在信号(PS)包括一个应答器识别信息。
6.根据以上权利要求中一项所述的方法,其特征在于,一个由该基站(BS)所发送的配置命令和/或一个应答器内部的存储器(SP)包括一个或多个用于调节该存在信号(PS)的参数。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,通过这个/这些参数来调节一个调制信号(MS)的频率和/或占空比,该载波信号(TS)以该调制信号来调制。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,该频率和/或该占空比由应答器内部的一个振荡器时钟(CLK)来导出。
9.根据权利要求6所述的电路装置,其特征在于,通过这个/这些参数允许或抑制该存在信号(PS)的产生。
10.根据以上权利要求中一项所述的方法,其特征在于,当一个可预给定的最大时间过去和/或该应答器(TR)接收到一个命令(CO)时,该应答器(TR)结束该存在信号(PS)的发送。
11.根据以上权利要求中一项所述的方法,其特征在于,该载波信号(TS)的频率位于UHF频率范围中。
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