CN1108666C - 用于远距离以高速数据传输率向基地站发送被处理数据的转发器 - Google Patents

Abstract

一个用来向基地站(2)发送被处理数据的转发器(1)，由以下部分组成：存储装置(3)，从中可读出数据；数据处理装置(7)，在转发器的发送模式中，它可被控制从正常模式转为节能模式，通过该数据处理装置，从存储装置(3)读出的数据可被进行智能化处理，且通过它，可以传递被处理数据；发送存储装置(30)，利用它可存储被处理数据；和一个传送电路(14)，数据处理装置(7)向其提供一个控制数据(ST)以控制该传送电路(14)，在实际传送时，数据处理装置(7)处于其节能模式，此时的数据处理装置被安排从发送存储装置(30)读出被处理数据并将相应的被处理数据传递给传送装置(11)以向基地站(2)发送被处理数据。

Description

用于远距离以高速数据传输率向基地站 发送被处理数据的转发器

本发明有关一个用于向一个基地站发送被处理数据的转发器，它包括可从中读出数据的存储装置，和包括数据处理装置，它可被置为转发器发送模式中的正常能量操作模式，并可被置为转发器发送模式中的节能模式，而且可以向该数据处理装置提供从存储装置读出的数据以处理该数据，还可以通过它传递被处理数据，还包括传输装置，可通过该传输装置将响应于由数据处理装置传递的被处理数据的被处理数据传送到基地站。

如上文定义的这样一个转发器是已知的，例如，见于文献EP 0 534559 A1。该已知转发器不仅被安排为适于发送数据，还适于接收数据。利用该已知转发器，从存储装置读出的数据在转发器的两种发送模式下在数据处理装置中被处理，被处理数据被送给发送装置，发送装置将被处理数据发送给一个基地站。在第一发送模式下，数据处理装置(在已知转发器中，它由一个微型计算机形成)被置为正常能量操作模式，其中，数据处理装置以相对较高的时钟驱动，于是，得到数据处理装置的相对较高的处理速度，不过，这时数据处理装置的能耗相对较高。在第二发送模式下，数据处理装置被置为节能操作模式，此时以较低时钟频率驱动数据处理装置，这样，能量消耗较低，其结果是，能得到从转发器到基地站的较大的传输范围。以这种方式，确实可以得到一个相当大的传输范围，不过，被处理数据从已知转发器到基地站的传送只能以一个低的数据传输率实现，这是因为，节能模式下的数据处理装置只能非常慢地处理数据，因此，数据传输周期相当长。

要指出的是，在已知转发器中，有一个可能的第三发送模式，其中，可能以一个很高的数据传输率在一个相当大的传输范围内发送数据，不过，其中由微型计算机构成的数据处理装置根本未被激活，所以，由存储装置读出的数据不可能被处理，例如被编码，或是不能将校验和加入数据以增强数据传输的安全性。在该已知转发器的第三发送模式中，代替数据处理装置，只有一个接口装置被激活，利用该接口装置，只可能从一个存储器中读数据并将其送入传输线中，此传输线是执行该第三发送模式所必须的，从而需要额外的开销。

本发明的一个目的是避免上述问题并以一种简单方式改进如前文所定义的转发器，特别是，不增加额外的花销。为达到该目的，在按本发明并如开头所定义的一个转发器中，在转发器处于发送模式时，数据处理装置可以从其正常能量模式转换为其节能模式，并提供有发送存储装置，在转发器的该发送模式下，它可以被写入和读出，且通过该发送存储装置，在转发器的发送模式下，由处于正常能量模式的数据处理装置所传送的被处理数据可在其实际被发送之前被存储，提供有一个控制装置，在发送模式下，在被处理数据已被存入发送存储装置之后和被处理数据被实际发送之前，该控制装置可以控制数据处理装置从其正常能量操作模式转换到其节能操作模式，和提供有一个传输电路，利用它，存储在发送存储装置中的被处理数据可被从发送存储装置中读出并提供给传输电路，旦通过该电路，各被处理数据可被传送给传输装置，并且，当包含传输电路在内的数据处理装置处于其节能模式时，从发送存储装置读出并加到传输电路上的被处理数据可被送给传输装置以便发送到基地站。采用了本发明的装置的结果是，以一种非常简单的方式，可以作到，数据处理装置(通过它对从存储装置读出的数据进行智能处理，例如编码，格式化或附加校验和等)在其正常能量操作模式中，从存储装置读数并以较高处理速度进行处理，并可作到，被处理数据被存储在发送存储装置中，为这些被处理数据在转发器的发送模式中的实际传输作准备。在实际传输中，当数据处理装置被控制在其节能模式下时，传输电路以较高传送速率向基地站传送存储在传送存储装置中的被处理数据。有利的是，数据处理装置在这样一些时域内操作，在这些时域内，由处于正常能量操作模式下的数据处理装置以相对高的时钟频率处理数据，从而，具有一个较高的处理速率，在其它时域内(在这些时域中，被处理数据被发送给基地站)，数据处理装置被控制到其节能模式，并以一个相对较低的时钟频率驱动，消耗能量很低。因此，借助于如本发明的转发器，可以在较大距离内以很高的数据传输速率实施通信(即，基地站对存储在转发器存储装置中的数据的检索和这些数据的处理，以及被处理数据向基地站的传输)，这在转发器的很多应用领域内都是很重要的。另一个优点是，可以看到，在数据处理装置被控制到其节能模式下时，这些数据处理装置以一种稳定方式消耗非常小的能量，从而实际上几乎没有可变的能量消耗。由于转发器中任何可变的能量消耗都形成转发器中供电电源的可变负载，该可变负载作为一个噪声信号叠加在传送信号上，在从转发器传输装置向基地站发送该传送信号时，它将引起干扰并引起数据传输误差。按本发明的一个转发器中的数据处理装置连续均匀(不间断地)地消耗非常小的能量，其结果是，传输电路也消耗非常小的能量，该非常小的噪声部分不会引起数据传输误差。从而，一个如本发明的转发器可以在一个非常大的距离内，以高速数据传输率，以令人满意而无误差的方式向基地站发送数据。很明显，一个如本发明的这样一个转发器不仅被安排为适合于传送，而且适合于接收数据。

在一个如本发明并具有如权利要求1所定义特征的一个转发器中，已证明当另外又提供如从属权利要求2的方法时，是很有利的。这种控制数据可以包括，例如，存储在发送存储装置中的被处理数据的一个起始存储地址和一个终止存储地址。在这种情况下，传输电路有可能只从发送存储装置中读出要被送给传输装置的那些存储在发送存储装置中的指定存储区域内的那些被处理数据，而该存储区域由包含在控制数据中的起始内存地址和终止内存地址确定。由数据处理装置处理的数据可被存储在发送存储装置的多个内存区域内，该区域由起始内存地址和终止内存地址确定。随后，从要被发送给基地站的数据(该数据是在转发器的发送模式中被处理的)中，利用包含在控制数据中的起始内存地址和终止内存地址，选定发送存储装置中的这些内存区域之一。

在一个按本发明，具有如权利要求2所定义特征的转发器中，已证明当另外又提供如相关的权利要求3所定义的方法时，是非常有利的。按照本发明，通过提供转发器中另外的控制装置，可以作到，当传输电路已经停止传送从发送存储装置读出的数时，转发器自动激活数据处理装置的正常能量操作模式。由于该额外的控制装置是包含在传输电路内的，所以可以以一种非常简单的方式实现该额外的控制装置，这是由于在传输电路内，可以很简单地检测传输的结果。

在如本发明，具有权利要求1所定义特征的一个转发器中，已证明当又提供如从属的权利要求4所定义的方法时，是非常有利的。以这种方式，可以得到这样的数据处理装置，其中可以处理不同的软件变量，所以，如本发明的转发器可以适用于许多应用领域。要指出的是，如权利要求4所定义的方法也能以便利的方式用于如本发明，具有权利要求2和3所定义特征的转发器内。

在如本发明，具有权利要求4所定义特点的一个转发器中，已证明，在又提供了从属的权利要求5所定义方法时，是有利的。其结果，提供了在其节能模式中，用来控制微计算机的高度简单的控制装置。

本发明方法可以在一个有源转发器(其电源是一个电池)中实施，以达到一个非常大的传输范围并节省地使用存储在电池中的能量。在一个如本发明，具有如权利要求1所定义特征的转发器中，当又提供如权利要求6所定义的方法时，是非常有利的。在这方面，已证明，在一个无源转发器中提供如本发明的方法是非常有利的，在无源转发器中，转发器的工作电源，还有转发器的发送模式所需要的电源，是从转发器的输入信号中得到的，且其中，在发送模式中，节省地使用所得到的能量以获得一个大的传输范围。本发明方法提供了一个所谓的远程连接，其中被处理数据可以令人满意地经过一个相对较大的距离(大于1米)从一个无源转发器传送到一个基地站。应指出的是，权利要求6中所定义方法也能以很便利的方法在按照本发明，具有权利要求2，3，4和5所定义特点的转发器内实施。

在一个如本发明，具有权利要求1所定义特征的转发器中，被控制在其节能操作模式下的数据处理装置的部分处理阶段内的数据处理可能被停止以减小能量消耗。不过，在按本发明，具有权利要求1所定义特征的一个转发器中，已证明在又提供如相关权利要求7所定义方法时，是很有利的。其结果是，可以以一种简单方式做到：在其节能模式下，几乎所有的数据处理装置被停止，只有正常能量激活装置继续工作，对于它们来说，只要非常低的能耗就够了，所以，只需一个非常低并且稳定，从而不变的能量消耗。

从以下要描述的实施例的例子中，可以看到本发明中以上所定义的方面，以及本发明的其它方面，借助于该实施例，将对其进行解释。

借助于附图中所示的实施例，进一步描述本发明，不过，本发明并不局限于该实施例。

图1大体示出一个转发器，用于发送转发器的数据处理装置所处理的数据，在该数据被实际发送之前，它可被存储在发送存储装置中，在数据处理装置被预先控制到其节能操作模式之后，借助于传输电路，该被处理数据可被从存储装置中读出。

图1大致示出了一个用来发送由转发器的数据处理装置处理的数据的转发器，在该数据被实际传输前；这些数据可以被存储在发送存储器内，在数据处理装置先前被控制到节能模式后，这些被处理的数据由发送电路可从发送存储器中读取。

图1示出了一个转发器1，用于向基地站2发送被处理数据(在其处理过程中，这些数据经受例如编码等处理)，并用来从基地站2接收被处理数据。这类被处理数据和，例如，已在处理过程中被编码的编码数据，可能包含代表金额的数据且可能被存储在转发器1的存储装置3中。在这种情况下，转发器1包含在一个信用卡中，用于为商品付费，而基地站2由一个收款台形成。

当转发器1被用于为一件商品付款时，基地站2被安排去向转发器1传送编码数据，该数据包含一个授权代码和要支付的现金数。在检查过授权代码之后，在转发器中，从存储在存储装置3中的数据所代表的现金数中减去要支付的现金数。随后，转发器1向基地站2发送编码数据，该数据中含有对该扣除的确认，其结果是，在基地站2中，该商品被认为已付费。该数据总是以编码形式被发送以防止未授权人的操作。

转发器1有一个接触域4，它满足ISO标准7816，通过它，转发器1能以接触边界(contact bound)方式同另外的基地站通信。通过接触界面51到58接收的数据由第一数据链6传送给数据处理装置7，且通过第一电源电压线8向电压馈送装置9传送转发器1的电源电压，用于接触边界通信。利用转发器1，接触边界操作被用于对各金额记帐，该金额被加到由存储在存储装置3中的数据代表的金额中，因为该操作是要被保护的，以防止未授权用户的操作。

基地站2包括一个天线谐振电路10，用来发送编码数据。当转发器1位于基地站2的接收区域内时，基地站2的天线谐振电路10与转发器1的天线谐振电路(此处，它形成转发器1的传输装置11)感应连接。由传输装置11接收的编码数据可通过一个第二数据链12和一个电位线13被传送给一个传输电路14，该传输电路同时被安排为一个接收电路。在传输电路14中接收的编码数据可通过一个第三数据链15被传送给数据处理装置7。

关于存储装置3，进一步可以看到，这些装置最好由所谓的EEPROM形成。

在数据处理装置7中，实现由软件模块形成的多个处理阶段，此处，该数据处理装置由微计算机形成。软件模块(它确定微计算机的性能，从而确定转发器1的特性)存储在只读存储器ROM16中。由程序链17从ROM中读出，并包含软件模块的微计算机程序，确定数据处理装置7中的处理步骤。在数据处理装置7中可以执行一系列智能数据处理操作，例如数据编码，校验和格式化，向数据组加入校验和，数据误差检验等等。在这方面，数据处理装置7所做的数据处理必须被理解为；从存储装置3读出的数据不仅仅被传送并大体不受影响地被送给传输装置11以便发送给基地站，而且这些数据还进行一个智能处理，例如，进行改变，进行校验和相加以及类似操作。

在数据处理装置7中，包括一个存取授权阶段(在图中未进一步示出)，通过它，借助于从基地站2传送给转发器1的编码数据，可以检测基地站2的用户是否被授权查询存储在内存装置3中的数据。数据处理装置7还包括解码装置18，可以将所接收的编码数据加给它，且它被用于在有合适的关键字时对所接收的编码数据解码，并用于传送解码数据。解码数据可在数据处理装置7中被进一步处理并由第一存储链19送给存储装置3，并存入存储装置3中。

由转发器1中的传输装置11接收的一个信号可通过一个第二电压馈送装置20加到电压馈送装置9上。转发器1的无触点操作模式中的电压馈送装置9被用于如以前已知的那样从所接收信号中获取能量。在无触点操作模式中，在电压馈送装置9中得到的电源电压，或在接触边界操作模式中，通过第一电压馈送线路8提供给供电装置9的电源电压，可能通过图1中未示出的供电线路，被加到转发器1的电路部分，以提供其电源。

数据处理装置7包括正常能量激励装置21，此处，它由一个中断阶段形成，可借助于数据处理装置7的正常能量模式激励，在该正常能量模式中，数据处理装置7的所有处理阶段都被激励，且其中，数据处理装置7以一个相对高的时钟频率操作，该频率与标准操作频率相对应。另外，借助于正常能量激励装置21，可以激励一个数据处理装置7的节能模式，其中，只有数据处理装置7的正常能量激励装置21是被激活的，且其中数据处理装置7以比以前提到的标准操作频率低的时钟频率工作，所以它们消耗能量较少。进一步，节能模式下的数据处理装置7不执行只读存储器16的读出操作，且不执行对存储装置3(由一个EEPROM构成)的写入和读出操作，所以，只读存储器16和存储装置3不消耗任何能量。换句话说，这意味着：数据处理装置7，存储装置3和只读存储器16形成节能装置22，它在数据处理装置7的节能模式中基本上没有能量消耗。

数据处理装置7包括控制装置23，它被安排为通过第一控制线路24并通过正常能量激励装置21激励数据处理装置7的节能模式。

传输电路14还包括控制装置25，它用于通过第二控制线路26并通过正常能量激励装置21激励数据处理装置7的正常能量操作模式。以下将详细解释数据处理装置7的节能模式和正常能量模式的激励。

当转发器1接收到基地站2产生的编码数据，且数据处理装置7的访问授权阶段7已检测到基地站2被授权接收存储在存储装置3中的数据时，存储在存储装置3中的数据可通过一个第二存储线路27被送给数据处理装置7。借助于图1中未示出的进一步的处理阶段，数据处理装置7被安排对从存储装置3中读出的数据做进一步的处理。然后，安排另一个处理阶段，向从存储装置3读出的数据加入密码校验和。如本技术专业人士所共知的，根据转发器的应用领域，可以安排处理装置7中另外的处理阶段对从存储装置3读出的数据进行处理，此外，不再详细介绍。数据处理装置7的一部分被安排为编码装置28，可对该编码装置输入从存储装置3中读出，可能已被处理过的数据，且该编码装置被安排为传送已编码的被处理数据。可以利用可任选的已知加密方法执行数据编码。

为准备至少已编码数据的实际传送，在转发器的发送模式中在数据处理装置7中被处理过的数据，由编码装置28编码和处理的数据，可通过一个第四数据链29传送给发送存储装置30，以便存储要被传送的被处理数据。然后，在发送存储装置30的一个存储区域内存储要被传送的被处理数据，该存储区域由一个起始存储地址和一个终止存储地址指定。发送存储装置30最好由一个所谓的RAM构成；不过，在有些应用中，它们也由一个EEPROM构成。

当要传送给基地站的所有被处理数据都已存储在发送存储装置30中时，数据处理装置7通过一个第三控制线路31向传输电路14发送一个控制数据ST。控制数据ST包含起始存储地址和终止存储地址且可能还有其它数据。控制数据ST可被用于控制传输电路14的传输性能。

数据处理装置7将控制数据ST传送给传输电路14之后，包含在数据处理装置7中的控制装置23控制正常能量激励装置21，这样，借助于正常能量激励装置21，激励数据处理装置7的节能模式。在数据处理装置7的节能模式被激励之后，已处理及已编码数据的一系列实际传输的准备工作终止。

控制装置23最好由构成数据处理装置7的微计算机的一部分构成，因为数据处理装置(微计算机)的节能模式的激励只发生在已处理发送数据被成功地存入发送存储装置30之后及微计算机已向传输电路14提供控制数据ST之后，且这两个操作的结束可以方便地由微计算机检测。

在激励了节能模式时，节能装置22大体上没有能量消耗，所以在电压馈送装置9中从所接收信号中获得的能量，在实际进行传输时，实际上可被整个传输电路14，传输装置11和一个由RAM形成的传输存储装置30使用。

在激励了节能模式时，只有数据处理装置7中的正常能量激励装置21被激励，该激励装置专门监测第二控制线26上控制数据的出现。在正常能量激励装置21和数据处理装置7的这一连续监测期间，数据处理装置7的能耗非常低且大体稳定，从而不变。由于每个可变的能量消耗都将引起电压馈送装置9中所产生的电源电压上的一个可变负载，其结果是，当发送被处理数据时，由于已知转发器中电源电压的变化，引起电源电压的一个微小波动，从而出现一个操声信号，该噪声信号叠加在要被传送的数据上并作为一个负面影响因素，引起数据传输误差。相反，在如本发明的转发器中，数据传输装置7的很小且又总是不变的能耗不会引起电源电压的变化，所以不会在要被传送的已处理数据上叠加噪声信号，从而，不会出现由这样一个噪声信号引起的数据传输误差。以这种方式，转发器1可以通过非常大的距离向基地站2进行无误差的传送。

在激励了数据传输装置7的节能模式之后，在转发器1中，激励发送模式下的实际传输，在该发送模式下，传输电路14按照施加给它的一个控制数据ST，通过第五数据线路，从发送存储装置30的起始存储地址读取已处理发送数据。要被传输电路14读出并发送的已处理(至少已编码)数据，通过第二数据线路12和电压线13，被施加给传输装置14，该传输装置向基地站2发送已处理发送数据。

在从发送存储装置30读出已处理发送数据时，当传输电路14到达最终存储地址时，在已被读出的已处理数据传输结束以后，发送模式终止。随后，传输电路14中另外的控制装置25激励数据处理装置7中的正常能量模式，从而，激励节能装置22的正常能量模式。

可以有利地做到，在转发器的发送模式中，在电压馈送装置9中从所接收信号获得的能量，大体上完全被转发器1的各阶段利用，这些阶段是传送数据，更具体地，传送已处理且至少已编码数据所必须的。这使得一个所谓的远距离连接成为可能，其中，已处理数据可以无误差地由一个无源转发器通过一个相当大的距离(大于1米)传送给基地站，且结果令人满意。此处，传输电路14总地被安排为一个硬件电路，其特征是能量消耗特别小且数据传输速率非常高。

另外的控制电路25使得转发器1被独立地安排为通过正常能量激励装置21，激励数据处理装置7的正常能量模式；从而不需要由加给转发器1(例如，通过触点域4)的一个唤醒脉冲将其复位到节能模式。从而，转发器可以无限制地在其正常能量模式和其节能模式间转换并可以无限制地以安全无误的方式，通过相当大的距离发送被处理数据。

传输电路14被构造为一个可控制其行为的传输电路，这使得传输电路14有可能只读出那些存储在发送存储装置30中的某存储区域内，要被传送给传输装置11的被处理数据，该存储区域由包含在控制数据ST中的起始存储地址和终止存储地址确定。

由于另外的控制装置25是包含在传输电路14内的，所以可以尽可能简单地在传输电路14中实现非常简单的控制装置25以检测发送模式中实际传输的结束。

应指出的是，存储装置3和发送存储装置30也可以由单个存储器中相应的存储区域构成。

另外，应指出，控制数据ST可以控制传输电路14的传输行为及传输范围，其中，依靠控制数据ST，向基地站的传输即可以通过一个相对大的距离又可以只通过一个相对小的距离。

此外，应指出，转发器也可以包括借助于电容工作的传输装置，可以连接电容器以通过包含在基地站2中的电容结构的传输装置发送数据。

还应指出的是，传输电路14还包括另外的处理装置，例如，另外的编码装置，用来进一步处理从发送存储30读出的被处理发送数据，并(另外任选地)进行编码，并且向传输装置11传送各个要被发送给基地站2的已编码数据。

还可以观察到，处理装置7也可以向传输电路14提供控制数据ST，以准备发送模式中的实际传输，其次，保证被处理发送数据是存储在发送存储装置30中的。

最后，应指出，数据处理装置7处理的数据不必仅仅是编码数据。从存储装置3读出的数据可能以非编码形式从数据处理装置7传送到发送存储装置30，并从这里传送到传输电路14，并且当数据已相应地在数据处理装置7中被处理时，每个被传送数据记录又可以得到一个密码校验和，以保护数据。

Claims (7)

1.一个用于向基地站传送被处理数据的转发器，包括存储装置，从中可读出数据；和数据处理装置，它可被置为转发器发送模式中的正常能量操作模式，也可被置为转发器发送模式中的节能模式，且可以向该数据处理装置提供从存储装置读出的数据，以便处理该数据，并且，通过该数据处理装置，可以传送被处理数据；还包括传送装置，通过它，与由数据处理装置传送的被处理数据相对应的被处理数据可被发送给基地站，其特征在于：

当转发器处于发送模式中时，数据处理装置可从其正常能量模式置为其节能模式；

提供有发送存储装置，在转发器的发送模式中，它可被写入和读出，且通过该发送存储装置，在转发器的发送模式中，由正常能量模式中的数据处理装置传送的被处理数据可以在该被处理数据被实际发送之前被存储；

提供有控制装置，通过它，在发送模式中，在被处理数据已被存入发送存储装置之后和被处理数据被实际发送之前，数据处理装置可被控制从其正常能量操作模式转入其节能操作模式；

提供有传输电路，通过它，存储在发送存储装置中的已处理数据可被从发送存储装置中读出并可被提供给传输电路，且通过该电路，各被处理数据可被传送给传输装置；和

当包含传输电路的数据处理装置处于其节能模式时，从发送存储装置读出并加给传输电路的被处理数据可被传送给传输装置以发送给基地站。

2.如权利要求1的转发器，其特征在于，传输电路的传输行为可被控制，且其特征在于，数据处理装置可向传输电路提供一个控制数据，该控制数据可以控制传输电路的传输行为，且其特点在于，传输电路被安排为按照施加给传输电路的控制数据，从发送存储装置读取被处理数据。

3.如权利要求2的转发器，其特征在于，传输电路的一部分被安排为另外的控制装置，通过它，可以控制数据处理装置从其节能模式返回其正常能量模式。

4.如权利要求1的一个转发器，其特征在于数据处理装置由一个微计算机形成。

5.如权利要求4的一个转发器，其特征在于，微计算机的一部分可被安排为控制装置。

6.如权利要求1的一个转发器，其特征在于，转发器由一个无源转发器形成，在发送模式中，它从由传输装置接收的一个接收信号中提取它所需要的能量。

7.如权利要求1的一个转发器，其特征在于，节能模式中的数据处理装置，除其中包含的正常能量激励装置外，是完全未予激励的。