CN1197522A - 控制数据站对移动数据载体进行存取的方法 - Google Patents
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Abstract
在由一个数据站到若干个移动的数据载体存取的方法中,检验由数据载体同步所交出的识别号码的二进制位上是否接收到两个不同的比特值。为继续判断,选择在识别号码中的二进制位上具有由数据站预先规定的二进制位值的那一些数据载体。为传输识别号码的比特值,应用一种FSK调制是有利的。为识别同时接收的二进制位上不同的比特值,在接收设备中设置将接收信号分为与比特值相关的频率的滤波器装置。
Description
本发明涉及控制一个数据站对至少两个移动数据载体进行存取的方法。此外本发明还涉及一个移动数据载体和一个数据站以及一个包括用来执行这个方法的移动数据载体和数据站的系统。
在移动数据载体中，特别是与数据站无接触通信这样的数据载体中，在数据站的接收范围内，可以有若干个数据载体。因此，在数据站和移动数据载体之一的数据交换中，为了避免了与在接收范围内的其它数据载体冲突，必须采取一些措施。
目前原则上在导线连接的总线系统中已使用一些判断处理。这种判断处理，特别是在所谓的CAN总线那里已经公开的判断处理的前提条件是：连接的总线用户也可以相互接收并分析所发出的消息。因为一个移动数据载体与导线连接的总线用户相比，具有一些相当微小的发射功率，这些功率对于通过另一些移动数据载体接收消息来说是不够的，所以这个在导线连接的总线系统中已知的判断处理不能直接在移动数据载体上应用。此外，这种判断处理在每个总线用户中要求昂贵的控制设施。
在文献IBM技术公开报告，第37卷，Nr.04B，1994年，4月，235-237页中，说明了一种用于车辆(Fahrzeugen)自动识别的数据传输系统。一个基站发射一个具有一个预定频率的信号，因此在处理多访问协议的条件下，促使这些车辆注册。为了向基站发射移动站的识别标志，这些移动站占用一个传输信道。多访问协议考虑从同一个发射信道访问超过一个车辆的情况。在实现登记后，由基站向车辆发出一个确认。
在文献“识别系统和无接触芯片卡”，GME Fachbericht13，VDE-Verlag Berlin和Offenbach，1994中，指出了对数据载体和基站的对于无接触数据传输的不同的实现可能性。在第11页中说明了根据频移键控(FSK)原理工作的数据载体。在第16页说明借助于电路，FSK被调制到载波上。在25页和29页，指出数据载体包括一个LC振荡电路。在34页说明了一个全传输系统，其中数据载体模块包括两个线圈电路，它的输出信号导向相位解调的数据接收。
本发明的任务是给出控制一个数据站对至少两个移动数据载体进行存取的方法，这种方法可以可靠地预防冲突并且可以简单地实现。
本发明另外的任务是提出在移动数据载体、数据站以及包括数据站和至少两个数据载体的系统中的电路措施。它们是适于执行本发明方法的。
根据本发明，第一个谈到的任务所涉及的方法通过根据权利要求1特征的方法解决。
在权利要求8中说明一种移动数据载体。在权利要求11中说明一种数据站，在权利要求14中说明执行这种方法的系统。
在根据本发明的解决方案中，不需另一个数据载体监听在移动数据载体和数据站之间的数据交换。用于判断的控制措施主要的被安排在数据站中。
如果数据站在一个由数据载体发出的识别标志的一个二进制位上确定两个不同的比特值，那么就使用一个由数据站规定的比特值继续执行判断处理的其它过程。如果总是给某个比特值优先权，那么就得出数据载体之间的一个优先控制，它依赖于识别标志。然后，一个由数据站发射到数据载体的命令，必须最好不包括规定继续判断处理的比特值的变化部分。为此，可以替换地或补充地预先规定：根据信号的场强调整用于继续执行判断处理的比特值。当接收的信号弱时，这意味着数据载体正在进入或又离开这个接收区域。于是在数据站和数据载体之间的接收连接，或者变好或者可能被中断。因此有益的是接收到信号较强的那一个数据载体，在判断中被给予优先权。
如果使用这种方法确定了继续查询识别标志的一个比特值时，那么由数据站发出一条命令，通过这条命令，在这个二进制位上没有所规定的比特值的其它数据载体被置入被动状态，使它们暂时不再参与继续的数据交换。如果结束对一个数据载体的判断处理并且结束和这个数据载体接下来的数据交换，那么数据站重新恢复对这些剩余的、还没有被处理的数据载体的判断处理。这个判断处理一直重复，直到位于数据站接收范围内的所有数据载体都处理完毕。
为了数据载体继续发出识别标志，在一个二进制位上确定识别标志的两个不同的比特值，在这时仅使用这个比特值后面的这部分，通过这种方法，可以加快判断处理。此外，在识别接收的识别标志的一个二进制位的不同的比特值后，数据站可以通过向数据载体发送命令来中断数据载体继续发送识别标志。
为了实现数据载体和数据站，对于将要传输的识别标志的比特值，执行一种频率调制。给识别标志的二进制位的第一种逻辑状态分配第一个调制频率。给第二个逻辑状态分配第二种调制频率(FSK-频移键控)。FSK信号被调制到一个载波上。例如通过幅度调制或相位调制或者通过它们的组合。例如它们通过下面方法起作用：一个元件经一个使用第一个或第二个频率提供时钟脉冲的开关与数据载体上的振荡回路的线圈连接。按所使用的元件，例如电阻、二极管或电容和按所使用的电路种类，例如串联电路或并联电路，以调制频率的节拍，改变在线圈上的电流和电压。因此载波被依赖于时钟频率的边带调制。为了恢复所传输的比特值，在数据站中可以对此相应的解调。使用接收载波频率作为载波是有利的，使用这种频率，数据站激励数据载体的振荡电路，或者使用一个子载波例如一种从所激励的载波中通过分解得到的信号。
在数据站中，以下面方式实施接收电路：为了在识别标志的二进制位上确定两个不同比特值的存在，同时测定两个调制频率。对此，适合的方法是：接收到的信号通过分别作用于第一个和第二个调制频率的带通滤波器滤波，并且接下来和门限值比较。一个控制装置从中确定在识别标志的二进制位上已经有两个不同的比特值存在。此外，为了依赖于它控制判断处理的另外过程，控制装置还优先地分析第一个或第二个频率的接收电平。
接下来根据附图详细说明本发明。
图1(a)至(d)不同数据载体的识别标志的位模式和在几个确定的处理段时在数据站中接收的位模式，和
图2数据载体和数据站的一种电路技术实现。
和一个数据站无接触交换消息的数据载体，例如是一个无接触芯片卡。它包括一个振荡电路50(图2)，这个电路和数据站61中振荡电路60感应耦合连接。数据载体51从振荡电路60发送的信号得到它的电源。同样在数据载体51中从数据站61发出的信号中导出载波频率和时钟频率。在图2中象征性表示的三个数据载体中的每一个都具有一个单义的仅分配给它的识别号码，这个号码一般由制造商提供。因此在至少一个二进制位上ID号码是不同的。在图1(a)中说明了具有8位长度的三个示范的ID号码。在实际中，由于数据载体数量很大，ID号码基本上较长。
为了进行判断，也就是说在数据站(61)处理数据载体(51)过程中的优先化，由数据站61发出一条命令，该命令可以被位于数据站接收范围内的所有数据载体接收，因此促使这些数据载体发送它们的ID号码。对于所有同步的数据载体，依据对数据载体61的发射频率上的时钟耦合，实现发送ID号码。在数据站中，因此接收到图1(b)的位序列。数据站61-象以下详细说明的一样-被如下设计：在二进制位上，可以同时识别不同的比特值“0”和“1”。在根据图1(b)的接收数据的第三个二进制位上，同时识别两个逻辑状态“1”和“0”。这原因在于根据图1(a)的三个ID号码在第三个二进制位上具有两个逻辑状态。以相应的方式，在第六个、第七个和第八个二进制位上也接收到两个状态。
在数据站中，在第三个二进制位上，识别了两个逻辑状态的接收之后，为继续通信，在判别处理的过程中，规定一个比特值，ID卡必须具有这个比特值，对这些ID卡继续执行判断。在所讨论的情况中，对在ID号码的第三个二进制位上具有“1”的这些ID卡继续执行判断。另一些卡即它们的ID号码的第三个位置上具有“0”的那一些卡，通过数据站的一条命令被置为被动状态，所以它们将不再参与这个判断处理的继续过程，直到选出一个单一的数据载体，并结束和这个数据载体的数据交换。接着，剩下的数据载体通过数据站的一条命令再次激活。在第三个二进制位上具有比特值“1”的数据载体受到数据站的请求再次发送它们的ID号码。现在在第六个二进制位上接收不同的比特值。数据站再次将第六个二进制位上的具有比特值“0”的那个ID卡置为被动状态，继续和在第六个二进制位上具有比特值“1”的另外一张卡的通信，其中数据站再次请求ID卡发送它的ID号码。现在在接收到的ID号码中没有二进制位具有的双值性(图1(d))。现在仅存在一个单一的数据载体，它还是活动的。然后数据站和这种数据载体实施所希望的消息交换。在结束数据交换后，这个数据载体被作为结束处理成为不活动的，剩余的数据载体重新激活。在使用同一种判断处理条件下，选择另一个数据载体进行消息通信。数据站在判断方法中作为所谓的主设备。
根据改进设计，当根据图1(b)在第三个二进制位上接收到两个不同的比特值时，由数据站借助于一条命令中断发送剩下的4至8二进制位。附加地可以使数据载体在识别标志第三个二进制位上不同的比特值后，在图1(c)中的情况中，接下来只传输二进制位4至8的比特值，例如联系图1(d)的情况，仅传输二进制位7至8的比特值。因此加快判断处理。
在识别二进制位上的双值性后，为了继续执行判断处理，选择比特值“1”或“0”时，这期间，可以由数据站无条件地预先规定逻辑状态之一。因此得出依赖于ID号码的自动优先控制。附加地或替换地适当选择那个比特值，即它提供较高的接收电平，并因此根据经验可以在当时进行最安全的和最少干扰的发射操作和接收操作。
在数据载体51之一和数据站61的原理电路说明中，仅示出与本发明有关的主要电路装置。特别是数据载体51中的接收装置和分析装置以及数据站61中发射装置，为简明起见未示出。
数据载体51包括一个发射振荡电路50，该电路包括一个线圈52。可以与线圈52并联的是一个通过开关54时钟控制的电阻53。开关54由控制装置55时钟方式接通或断开。由控制装置55发送的开关信号在要传输的比特值“0”时具有第一个开关频率f1，在要传输的比特值“1”时具有与第一个频率不同的第二个开关频率f2。通过电阻53与振荡电路50的线圈52时钟方式的并联接通，对发射载波进行边带调制，该载波提供给振荡电路。这时，调制频率根据要传输的比特值“0”或“1”不同而不同。代替电阻53，还可能有大量另外的电子学元件，优先的是电容或非线性元件如二极管，它产生一个畸变系数并因此在载波频率倍频中产生边带。由数据站发送的载波频率可以作为载波频率使用。优先的使用与数据站载波不同但是从中导出的例如分解的频率，所谓的子频率。调制频率f1和f2必须参照载波这样选择，对数据传输所希望的位率是可实现实的。
数据站61可以作为静止固定的安置或者另一方面也可作为移动的例如手持设备设置。与此相反，数据载体51总是自由灵活移动的，数据站61包括一个具有振荡电路线圈62的接收振荡电路60。接收信号通过一个传统的接收机63选出，转换为基带并放大。从接收信号中，为解调比特值“0”或“1”，提供一个在第一个频率f1滤出信号的第一个滤波器64，和在第二个频率f2滤出信号的第二个滤波器65。在滤波器64、65分别串接阈值检测器66或67。因此对于在由数据载体同步发送的ID号码中的一个二进制位，可以同时确定两个接收状态“0”和“1”。检测器66、67的输出信号将在控制设备68中分析状态“0”或“1”或“1/0”的存在。此外当在一个二进制位上确定了不同的比特值“1/0”时，通过控制装置68规定使用哪一个比特值继续判断处理。为了能使用具有较高接收电平的那一个比特值继续，此外检测器66、67还将有关各自的接收电平的信息通知控制设备68。为此，在控制设备68中将电平值相互比较，其中选择具有较高接收电平的那一个比特值“1”或“0”。
Claims (14)
1.由一个数据站(61)控制到至少两个移动数据载体(51)的存取方法，其中各数据载体根据数据站的请求，同步发出一个识别标志，数据站确定在接收到的识别标志的至少一个二进制位上是否接收到两个不同的比特值，然后，如果在识别标志的至少一个二进制位上，确认收到两个不同的比特值，那么，根据数据站的请求，仅这样一个数据载体，即它的识别标志在二进制位上有一个由数据站规定的比特值，至少再次发送识别标志的一部分。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，由数据站(61)求得被确认为具有较大信号强度的这样的比特值作为规定的比特值。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，然后，如果由数据站(61)确认在一个二进制位上收到至少两个比特值后，根据数据站的请求就中断发送移动数据载体(51)的识别标志还存留的二进制位。
4.根据权利要求1至3中任一个的方法，其特征在于，然后，如果在识别标志的至少一个二进制位上，确认收到两个不同的比特值，数据站(61)就使数据载体(51)接下来仅传输比这个二进制位较低的或较高的值的二进制位。
5.根据权利要求1至4的方法，其特征在于，然后，如果在识别标志的至少一个二进制位中，确认收到两个不同的比特值，在二进制位上包括一个不同于所规定比特值的那一些数据载体，数据站将使它们不实施进一步的数据交换，直到结束与包括所规定比特值的那些数据载体的数据交换。
6.根据权利要求1至5中的任一个的方法，其特征在于，识别标志的逻辑状态(“0”，“1”)由数据载体调频传输，和在数据站中对接收信号，给相应于这些逻辑状态的频率范围各应用一个滤波(f1，f2)。
7.根据权利要求6的方法，其特征在于，为第一个逻辑状态(“0”)分配第一个频率(f1)，为第二个逻辑状态分配第二个频率(f2)，和相应于要传输的比特值，使用第一个或第二个频率调制载波信号。
8.实施根据权利要求1至7中任一个方法的移动数据载体，其特征在于，可以向数据站(61)感应耦合传输信号的振荡电路(50)，其振荡可以依赖于识别标志的一个要传输的比特，或使用第一个或第二个频率信号调制。
9.根据权利要求8的数据载体，其特征在于，一个控制装置(55)，依赖于要调制的比特(“0”，“1”)，它发出具有第一个频率或第二个频率(f1，f2)的信号，和通过一个调制装置(54，53)，它由控制装置(55)控制并为了调制载波作用于振荡电路(50)。
10.根据权利要求8的数据载体，其特征在于，振荡电路(50)包括一个电感(52)和一个元件(53)，该元件可以通过一个开关(54)和电感(52)连接，和开关(54)由控制装置(55)以属于第一个或第二个比特值的频率(f1，f2)控制。
11.实施根据权利要求1至7中任一个方法的数据站，其特征在于，用于感应接收由数据载体发射的信号的振荡电路(60)，通过和振荡电路(60)耦合的用于将接收信号分成各一个频率范围的滤波器装置(64，65)，该频率范围包括属于识别标志的一个比特值的第一个或第二个频率(f1，f2)，和通过一个与滤波器装置耦合的控制装置(68)，通过该装置，可以确定在识别标志中位于相同二进制位的两个不同的比特值的接收。
12.根据权利要求11的数据站，其特征在于，每一个阈值检测器(66，67)，它连接到在滤波器装置(64，65)和控制装置(68)间的两个信号路径。
13.根据权利要求11至12中任一个的数据站，其特征在于，各设置一个确定接收电平的装置(66，67)，它连接在滤波器装置(64，65)和控制装置间的信号路径中，和通过控制装置(68)依赖于接收电平就要确定的比特值作出决定。
14.实施根据权利要求1至7中任一个的系统，其特征在于，至少两个根据权利要求8至10中任一个的移动数据载体(51)和一个根据权利要求11至13中任一个的数据站(61)。
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