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Diese
Anmeldung ist eine Fortsetzung eines US-Patents mit dem Titel „RFID Auto-Connect
for Wireless Devices",
das am 22. September 2004 bei Monney et. al. unter Aktenzeichen
19414-9327 angemeldet wurde und hiermit per Verweis in vollem Umfang
in die Anmeldung eingeschlossen wird.
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Konfiguration eines drahtlosen
Gerätes
für die
Kommunikation mit einem Empfänger
im Allgemeinen und die Verwendung eines Funkerkennungssystems (RFID-System:
radio freguency identification system) zur Herstellung einer virtuellen
Kommunikationsverbindung zwischen einem drahtlosen Gerät und einem Empfänger im
Besonderen.
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Hintergrund der Erfindung
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Wegen
der weiter fortschreitenden Verbreitung drahtloser Technologie ist
es zur Normalität
geworden, dass mehrere Geräte-Empfänger-Paare
in einem Haushalt oder in der Arbeitswelt auf demselben Frequenzband
arbeiten. Dies hat zu einem größeren Risiko
von Interferenzen geführt,
sowohl absichtlicher Art, in Form böswilligen Abhörens, als auch
unbeabsichtigter Art aufgrund gegenseitigen Übersprechens zwischen den Geräten. Ein
zusätzliches
Sicherheitsrisiko können
Geräte
darstellen, die per Fernbedienung bedient werden und anfällig für Manipulationen
durch mehrere drahtlose Sender sind. Eine weit verbreitete Technik,
um sicherzustellen, dass Signale in einer signalreichen Umgebung nur
von dem beabsichtigten Empfänger
empfangen werden, besteht darin, eine individuelle Kennung oder
Adresse zwischen jedem Sender-Empfänger-Paar
einzurichten. Diese Technik vermindert die Wahrscheinlichkeit der
Interferenz und das Sicherheitsrisiko, die mit der oben beschriebenen
Technik verbunden sind. Die Kennung ist in das Signal eingebettet,
das von dem sendenden Gerät
ausgeht. Das entsprechende empfangende Gerät nimmt nur dann eingehende
Signale an oder gibt nur dann eine Rückmeldung auf solche Signale
oder reagiert auch anderweitig auf solche Signale nur, wenn sie
den korrekten Kennungscode enthalten. Von dem empfangenden Gerät aufgenommene
Signale, die den entsprechenden Kennungscode nicht enthalten, werden ignoriert,
so dass das empfangende Gerät
nicht fälschlicherweise
reagiert.
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Diese
Technik erfordert die Speicherung einer vorab festgelegten Kennung
in dem Sendegerät. Herkömmlicherweise
geschieht dies, indem eine individuelle Adresse oder Kennung in
den Lese- bzw. ROM (read-only memory)-Speicher (z.B. elektronisch löschbare,
programmierbarer ROM bzw. EEPROM – electronically eraseable
programmable read only memory) des Senders und des Empfängers eingegeben
wird. Während
des Fertigungsprozesses wird beispielsweise der vorab festgelegte
Kennungscode in den EEPROM des Sender-Empfänger-Paares programmiert. Dieser
vorab festgelegte Kennungscode steht dann zur Verfügung, sobald
das sendende Gerät
Daten sendet. Der EEPROM kann beträchtliche Zusatzkosten verursachen,
wegen des EEPROM selbst, wegen des mit dem Einbau und der Programmierung
des EEPROM verbundenen Fertigungsprozesses und wegen des Raumes,
den der EEPROM einnimmt. Ein zweiter Nachteil dieses Lösung besteht
darin, dass die verschiedenen Komponenten des Sender-Empfänger-Paares
möglicherweise
an verschiedenen Orten und zu unterschiedlichen Zeiten hergestellt
werden und entweder erst kurz vor der Auslieferung aufeinander abgestimmt werden
oder ohne Abstimmung ausgeliefert werden, so dass der Benutzer die
Abstimmung vollenden muss. Im Zusammenhang mit Computer-Peripheriegeräten beispielsweise
wird ein Empfänger
möglicherweise
in einem Auslieferungszentrum in Europa hergestellt und muss dann
auf eine in Thailand gefertigte Tastatur und eine Maus aus China
abgestimmt und mit einer Dokumentation vom ortsansässigen Händler benutzt
werden. Die Abstimmung der individuellen Codes zwischen den Geräten verursacht
erheblichen administrativen Kostenaufwand und Abstimmungsbedarf
zwischen den Produktionsstätten.
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Es
wurden Techniken entwickelt, um die Komponenten nach der Auslieferung
mit dem Code auszustatten, beispielsweise durch die Verwendung einer
Auto-Connect-Taste, die es den Peripheriegeräten ermöglicht, sich beim Kunden vor
Ort aufeinander einzustellen. Solche Lösungen sind jedoch oft nicht
wünschenswert,
da sie es erforderlich machen, dass der Kunde seine eigenen Geräte vor dem
Gebrauch programmiert, was dem Kunden die Last des Konfigurierens
auferlegt und dem technischen Support des Hersteller Kosten verursacht.
Außerdem
besteht in einem Firmenumfeld, wo möglicherweise viele Sender-Empfänger-Paare
auf engem Raum in Betrieb sind, die Gefahr, dass ein Gerät falsch
programmiert wird und auf den falschen Sender oder Empfänger abgestimmt
wird.
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Was
daher gebraucht wird, ist eine Technik, die es ermöglicht,
den Sender-Empfänger-Paaren
einen Kennungscode oder eine andere virtuelle Verbindung so zuzuweisen,
dass dies mit minimalem Abstimmungsaufwand geschieht und keine Mitwirkung des
Benutzers notwendig ist. Die Technik sollte am Ende der Zulieferkette
ausführbar
sein, wenn die Komponentengruppen kurz vor der Auslieferung zu drahtlosen
Systemen zusammengestellt werden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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In
einer Ausführung
können
zwei Geräte
eines drahtlosen Systems mit Hilfe einer individuellen Kennung,
die auf einem Funkerkennungssystem (RFID-System: radio frequency
identification system) gespeichert ist, kommunikativ aufeinander
abgestimmt werden. Beispielsweise kann ein Code auf einem ersten
RFID-Transponder im erstem drahtlosen Gerät und auf einem zweiten RFID-Transponder
im zweiten drahtlosen Gerät
gespeichert werden. Der gemeinsame Code koppelt die beiden Geräte miteinander,
und mit seiner Hilfe können
sich die Geräte während der
Kommunikation gegenseitig identifizieren. Der Schritt, den Code
auf einen oder beide RFID-Transponder einzulesen, kann in der letzten Produktionsphase
durchgeführt
werden, wenn die Geräte
eines drahtlosen Systems zusammengebracht werden. Da ein RFID-Transponder
drahtlos und ohne die Notwendigkeit einer eigenen Energieversorgung
beschrieben und aktiviert werden kann, kann dieser Schritt flexibel
und praktisch jederzeit, auch kurz vor der Auslieferung, erfolgen
und macht somit die Abstimmung zwischen den Produktionsstätten an
verschiedenen Orten überflüssig.
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Der
auf einem RFID-Transponder gespeicherte Code kann eine beliebige
Anzahl von Arten von Erkennungsdaten umfassen, z.B. eine zum Empfänger gehörende Adresse
oder ein mit dem Empfänger
gemeinsam genutzter Schlüssel.
In einer Ausführung
kann ein Signal vom Sender an den Empfänger den Code oder eine Version
davon enthalten, um die Herkunft des Signals anzugeben. Der RFID-Transponder
kann auf der Leiterplatine eines Gerätes angebracht sein, und die
im Signal enthaltenen Befehle können über eine
Signalleitung übertragen
und dann entsprechend verarbeitet werden. In einer Ausführung wird
ein gemeinsamer Code auf zwei Geräten gespeichert; in einer weiteren
Ausführung
kann jedoch ein Code von einem ersten RFID-Transponder im ersten
Gerät ausgelesen
und auf einen zweiten RFID-Transponder im zweiten Gerät eingelesen
werden. Dadurch kann der erste RFID-Transponder einer des kostengünstigeren,
nur lesefähigen
Typs sein. Wenn mehr als zwei Geräte miteinander gekoppelt werden
sollen, beispielsweise im Falle eines Empfängers und zwei Sendern, können die
Geräte einen
gemeinsamen Code benutzen, der auf jedem Gerät nach einem Antikollisionsprotokoll
gespeichert wird.
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Eine
Ausführung
der Erfindung kann bei jedem beliebigen drahtlosen Sender-Empfänger-Paar (z.B.
Maus, Tastatur, Videokamera, PDA, Zeigegerät, Fernbedienung usw.) oder
bei einem System mit mehr als einem Empfänger oder Sender angewendet werden.
Dazu wird ein System mit einem RFID-Schreiber verwendet. Das System
kann auch einen Leser enthalten, beispielsweise in einem Schreib-
und Lesegerät,
um zu bestätigen,
dass der auf dem RFID-Transponder gespeicherte Code gut eingelesen
ist.
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Die
in der Patentbeschreibung dargelegten Merkmale und Vorteile sind
nicht allumfassend, und insbesondere dem Fachmann werden sich viele
weitere Eigenschaften und Vorteile aus den Abbildungen, der Beschreibung
und den Ansprüchen
erschließen.
Außerdem
sollte beachtet werden, dass die für die Patentbeschreibung verwendete
Sprache grundsätzlich
der Lesbarkeit und der Unterweisung dienen soll und nicht gewählt wurde,
um den Gegenstand der Erfindung zu skizzieren oder zu umschreiben.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung hat weitere Eigenschaften und Vorteile, die sich leichter
aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung der Erfindung und der Ansprüche erschließen, wenn
sie im Zusammenhang mit den dazugehörigen Abbildungen betrachtet
werden, wobei:
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Abbildung
(oder 1) ein Computersystem einschließlich drahtloser
Peripheriekomponenten zeigt, wie sie entsprechend einer Ausführung der vorliegenden
Erfindung genutzt werden können.
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1A ein
System nach derzeitigem Stand der Technik zur Kopplung der Komponenten
des in 1 dargestellten Computersystems.
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2 ein
elektronisches Gerät
und eine Fernbedienung gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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2A ein
System nach derzeitigem Stand der Technik zur Kopplung des elektronischen
Gerätes
und der Fernbedienung in 2 zeigt.
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3 ein
RFID-Auto-Connect-System gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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3A einen
RFID-Transponder zeigt, der gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung auf die Leiterplatine aufgesetzt wurde.
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3B einen
RFID-Transponder zeigt, wie er gemäß einer Ausführung der
vorliegenden Erfindung auf einer Leiterplatine über eine Funkschnittstelle
mit einem Mikrocontroller kommuniziert.
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4 eine
Fertigungsanordnung gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung zum Programmieren von RFID-Transpondern
zeigt, die in die Komponenten eines drahtlosen Systems integriert sind.
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5 ein
Flussdiagramm zum Herstellungsprozess eines RFID-Auto-Aonnect-Systems gemäß einer
Ausführung
ist.
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6 ein
Flussdiagramm zum Betrieb eines RFID-Auto-Connect-Systems gemäß einer
Ausführung
ist.
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7 ein
Paarungssystem gemäß einer Ausführung der
Erfindung zur Prüfung
des Paarungsstatus eines drahtlosen Systems zeigt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGEN
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Obwohl
die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit ihren bevorzugten
Ausführungen beschrieben
wird, gilt als gegeben, dass damit die Erfindung nicht auf diese
Ausführungen
beschränkt sein
soll. Im Gegenteil, es werden möglicherweise nicht
alle Alternativen, Abwandlungen und äquivalenten Lösungen beschrieben,
die der Absicht und dem Umfang der Erfindung laut beigefügten Ansprüchen nach
eingeschlossen sein könnten.
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Es
wird im Folgenden ausführlich
auf mehrere Ausführungen
der vorliegenden Erfindungen) verwiesen, die beispielhaft in den
beigefügten
Abbildungen illustriert sind. Es sei bemerkt, dass – wo immer praktikabel – ähnliche
oder gleiche Verweisnummern in den Abbildungen verwendet werden,
die sich auf ähnliche
oder gleiche Funktionalitäten
beziehen. Die Abbildungen stellen Ausführungen der vorliegenden Erfindung
nur zu Illustrationszwecken dar. Ein Fachmann wird aus der folgenden
Beschreibung leicht erkennen, dass alternative Ausführungen
der hier illustrierten Strukturen und Verfahren angewendet werden
können,
ohne sich damit von den Prinzipien der hier beschriebenen Erfindung
zu entfernen.
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1 zeigt
ein Computersystem gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung. Das Computersystem umfasst einen herkömmlichen Computer 120 und
Peripheriegeräte 130, 140,
die drahtlos mit dem Computer 120 gekoppelt sind. Der Computer 120 kann
beispielsweise ein PC, ein Arbeitsplatz, ein Netzwerkcomputer (oder
-gerät)
oder ein anderes Datenverarbeitungsgerät sein. Die Peripheriegeräte können eine
Tastatur 130 und ein Zeigegerät, z.B. eine Maus 140,
sein. Andere Peripheriegeräte
können
beispielsweise Geräte
sein wie Drucker, Handbediengeräte,
Gamepads, Joysticks oder Lenkräder,
die an den Computer gekoppelt sind. Außerdem können Geräte wie Fernsteuerungen, Handys,
PDAs oder andere Computer, Datenverarbeitungsgeräte oder Laptops zur Kommunikation
mit dem Computer 120 genutzt werden. Die drahtlose Tastatur 130 und
Maus 140 übermitteln
Befehle oder andere Signale an ein Host-System (nicht abgebildet),
welches separat mit dem Computer 120 gekoppelt oder in
ihn integriert ist. Die Befehle, die der Empfänger empfängt, werden vom Computer 120 ausgeführt, um
so verschiedene Operationen durchzuführen, z.B. das Internet durchsuchen,
Anwendungsfunktionen und Drucken.
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1A zeigt
ein System nach derzeitigem Stand der Technik 101 zur Kopplung
der drahtlosen Tastatur 130 und Maus 140 mit dem
Computer 120. Bei diesem System 101 drückt der
Benutzer eine Verbindungstaste 135, die sich auf der drahtlosen
Tastatur 130 befindet, und eine weitere Verbindungstaste 115,
die sich an dem Host-System 101 befindet.
Dadurch übermitteln
die drahtlose Tastatur 130 und das Host-System 101 untereinander Daten,
um eine Kennung für
die Kommunikation zwischen der Tastatur 130 und dem Host 101 einzurichten.
Der gleiche Prozess wird mit der drahtlosen Maus 140 ausgeführt, an der
eine weitere Taste 145 gedrückt wird, um eine Verbindung
zum Host-System 101 herzustellen. Die Kennung wird von
den verbundenen Geräten
gespeichert und dann benutzt, um stattfindende Kommunikation, beispielsweise
zwischen der Maus 140 und dem Host-System 101 zu
identifizieren. Die vom Host-System 101 empfangenen Befehle
werden an den Computer 120 weitergeleitet. Dieses System nach
derzeitigem Stand der Technik hat den Nachteil, dass der Benutzer
diesen Verbindungsschritt nach dem Kauf der Tastatur zu Hause ausführen muss,
bevor er sie benutzen kann.
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2 zeigt
ein elektronisches Gerät 210 und
eine Fernbedienung 220 zur Bedienung des Gerätes 210.
Bei dem abgebildeten elektronischen Gerät 210 handelt es sich
um einen Fernseher; in anderen Ausführungen könnte dies auch ein schnurloses Telefon,
eine Digitalkamera, Videokamera, ein Unterhaltungselektroniksystem
wie z.B. ein HiFi- oder DVD-System, ein Computer nur zur Speicherung
von Unterhaltungsinhalten, ein persönlicher Videorekorder (wie
z.B. von TiVo Inc. aus Alviso, Kalifonien), ein Haushaltsgerät, eine
drahtlose Türklingel,
ein Digitalempfänger,
ein Datenverarbeitungsgerät
oder ein anderes Gerät
sein. Die Fernbedienung 220 kommuniziert mit dem Fernseher 210 über Infrarot-(IR)Strahlen,
die über
Sichtkontakt zwischen dem Infrarot-Empfänger 230 am Fernseher 210 und
der Fernbedienung 220 übertragen
werden.
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2A zeigt
ein System nach derzeitigem Stand der Technik zur Kopplung des elektronischen Gerätes 210 mit
der Fernbedienung 220 in 2. Auf den
jeweiligen Leiterplatinen 245, 235 der Fernbedienung
und des Fernsehers befinden sich Speichermodule 250 & 240.
Während
des Herstellungsprozesses wird ein Übertragungscode in jedes Modul 250, 240 eingegeben.
Dies verursacht zusätzliche Fertigungskosten
und erfordert beträchtlichen
Abstimmungsaufwand während
der Fertigung, besonders wenn die Fernbedienung und der Fernseher
an verschiedenen Orten produziert werden.
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RFID-Auto-Connect-System
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3 zeigt
ein RFID-Auto-Connect-System gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung. Das System besteht aus RFID-Transpondern 300, die
wie abgebildet in der drahtlosen Tastatur 130, der Maus 140 und
dem Computer 120 des drahtlosen Systems untergebracht sind.
In einer Ausführung enthält jeder
der RFID-Transponder 300 eine
gemeinsame Kennung oder Adresse, die die Komponenten 120, 130, & 140 des
drahtlosen Systems miteinander koppelt. Während des Betriebes des Computers 120 enthalten
die Befehlssignale, die von den Sendern in den Peripheriegeräten (z.B.
Tastatur 130 und Maus 140) an einen Empfänger oder
Sende-Empfänger im
Computer 120 ausgesendet werden, auch die Kennung oder
Adresse. Der Empfänger
oder Sende-Empfänger,
der im Computer 120 oder in einem mit dem Computer 120 verbundenen Gehäuse untergebracht
ist, erkennt die Befehlssignale an der Kennung, die auch in seinen
eigenen RFID-Transponder 300A eingebettet ist, und unterscheidet
so zwischen diesen Signalen und Rauschsignalen. Auf diese Weise
reagiert der Empfänger
nur auf Signale, die den richtigen zufälligen Kennungscode enthalten.
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In
einer Ausführung
sind die RFID-Transponder 300 passive Transponder, die
mittels eines RFID-Schreibers mit einem Code versehen werden können, ohne
die Notwendigkiet einer externen Energieversorgung. Elektromagnetische
Wellen, die von einem Schreiber ausgesendet werden, erzeugen einen
Strom in der Antenne der Transponder 300, um den Schaltkreis
des Mikrochips mit Energie zu versorgen und ein Antwortsignal an
den Schreiber zu senden. Der Schreiber kann dieselbe Adresse in
die Transponder 300 in jedem Gerät einlesen, ohne dass dazu
das Einsetzen der Batterien in diese Geräte notwendig wäre. Dies
ermöglicht
hohe Flexibilität
in den Fertigungsabläufen,
da beispielsweise die Transponder 300 während einer oder mehrerer Produktionsphasen
auf den Leiterplatinen der drahtlosen Komponenten 120, 130, 140 angebracht
werden und dann am Ende der Fertigung mit einem Code versehen werden
können,
wenn die Komponenten 120, 130, 140 zu
einem drahtlosen System zusammengestellt werden. Somit vermeidet
man die Notwendigkeit, die Codes zwischen den Komponenten 120, 130, 140 zu einem
früheren
Zeitpunkt in der Fertigung abstimmen zu müssen, eine administrative Herausforderung, wenn
die Komponenten 120, 130, 140 separat
an verschiedenen Betriebsstätten
und/oder zu verschiedenen Zeiten gefertigt werden, wie dies im Allgemeinen
der Fall ist.
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RFID-Transponder
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3A zeigt
einen RFID-Transponder 300, der gemäß einer Ausführung der
vorliegenden Erfindung in die interne logische Architektur eines
drahtlosen Gerätes
integriert ist. Die in 3A exemplarisch dargestellte
Architektur umfasst einen RFID-Transponder 300,
die zentrale Recheneinheit (CPU – central processing unit oder
Prozessor) 150 (oder Mikrocontroller), einen Speicher 155,
ein Speichermedium 160, einen oder mehrere Ein-Ausgabe-(I/O)Bausteine 165a–165n und
einen Datenbus (nicht abgebildet), der die Komponenten koppelt.
Die CPU 150 ist ein herkömmlicher Prozessor, beispielsweise
ein Intel PentiumTM oder ein Prozessor der
ItaniumTM-Reihe oder ein Prozessor der Motorola
PowerPCTM-Reihe.
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Die
in 3A dargestellte Konfiguration der Systemarchitektur
ist exemplarischer Art und zeigt den RFID-Transponder 300 auf
der Hauptleiterplatine angebracht, in einer weiteren Ausführung jedoch kann
der RFID-Transponder 300 auf einer Sekundärplatine
angebracht sein oder über
einen Datenbus mit der CPU 150 verbunden and nicht direkt
auf einer Leiterplatine angebracht sein. Der Speicher 155 ist ein
herkömmlicher
Speicher, der beispielsweise aus einem dynamischen Schreib-Lese-Speicher (DRAM – dynamic
random access memory), statischen Schreib-Lese-Speicher (SRAM – random
access memory) oder EEPROM-Speicher bestehen kann. Das Speichermedium 160 ist
ein herkömmliches
Speichermedium, beispielsweise ein magnetisches oder optisches oder
ein Halbleiterpeichermedium. Ein herkömmlicher Datenbus verbindet
die Komponenten, beispielsweise ein PCI-Bus (PCI – peripheral
component interconnect) oder ein optischer Datenbus. Die Ein-Ausgabe-(I/O)Bausteine 165a–165n sind
herkömmliche
Ein-Ausgabe-Bausteine, beispielsweise ein USB-(Universal Serial Bus) Baustein, ein PS/2-Baustein,
ein IEEE-1394-Baustein, ein paralleler Baustein und/oder ein serieller
Baustein. Die Ein-Ausgabe-(I/O)-Bausteine 165a–165n ermöglichen
es, Daten von verschiedenen Peripheriegeräten an die CPU zu liefern.
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Der
RFID-Transponder 300 umfasst eine Antenne 310 zum
Senden und Empfangen elektromagnetischer Wellen und einen Mikrochip 320 zur
Speicherung von Informationen und für einfache Rechenprozesse.
Zwar ist die abgebildete Antenne 310 eine Stabantenne,
es könnte
aber auch eine Parabol- oder Drehrahmenantenne, eine Luftspulenantenne oder
eine mit Kohlepapiertinte gedruckte Antenne sein. In einer Ausführung ist
die Antenne 310 so angebracht, dass ein RFID-Schreiber
beispielsweise auf einer Fertigungsstraße optimalen Zugriff hat. Der RFID-Transponder 300 kann über einen
Datenbus an den Speicher 155 gekoppelt sein und kann Kennungs-
oder andere Werte, die der RFID-Schreiber ausgibt, auf dem Speicher 155 speichern.
In einer weiteren Ausführung
besitzt der RFID-Transponder in geringem Umfang ein Speichervolumen
und ist über
eine Datenbusleitung mit der CPU 150 verbunden, über die
die CPU auf den Speicher zugreifen kann. Alternativ kann der RFID-Transponder 300 über eine
Luftschnittstelle mit einem Speicher 155 gekoppelt sein.
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In
der in 3B dargestellten alternativen Leiterplatinenkonfiguration
kommuniziert der RFID-Transponder 300 über eine Infrarot-Schnittstelle
mit einem Mikrocontroller 350. Der RFID-Transponder 300 enthält nur einen
Infrarot-Port und besitzt keinen seriellen Baustein für die Kommunikation
mit dem Mikrocontroller 350. Stattdessen werden Informationen
vom RFID-Transponder 300 an den Mikrocontroller 350 über die
Transponderantenne 358 zu einem RFID-Leser 364 übertragen,
der wiederum mit dem Mikrocontroller 350 gekoppelt ist.
Um eine Kennung oder einen anderen Wert, der auf dem EEPROM 354 des
RFID-Transponders 300 gespeichert ist, auszulesen, sendet
der Leser 364 über
seine Antenne 362 ein Abrufsignal, das von der Transponder-Antenne 358 empfangen
wird. Die Transponder-Antenne 358 sendet eine Antwort,
die der Leser 364 über
die Leser-Antenne 362 empfängt und an den Mikrocontroller 350 ausgibt.
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Auf
diese Weise benötigt
der RFID-Transponder 300 nur einen einzigen (RF-) Port.
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Der
RFID-Transponder 300 kann auf einer beliebigen vorhandenen
oder sich entwickelnden RFID-Technologie basieren. Der RFID-Transponder 300 kann
ein nur lesefähiger
Transponder oder ein Lese-/Schreib-Transponder sein, er kann aktiv,
passiv oder halb-passiv sein oder jeden beliebigen Typs vorhandener
oder sich entwickelnder RFID-Transponder sein. Der RFID-Transponder 300 kann
verschiedene Abmessungen haben und beispielsweise wie ein SO8-Gehäuse oder
ein TSSOP8-Gehäuse konfiguriert
sein. Des weiteren ist der RFID-Transponder 300 in einer
Ausführung
für den
Betrieb mit ca. 13,56 MHz und für
Sende- und/oder Empfangsreichweiten von beispielsweise 25 bis 50
cm ausgelegt. Andere Frequenzen und Reichweiten sind auch möglich, u.a.
125 KHz mit einer Reichweite unter 10 cm, 915 MHz mit einer Reichweite
von 3 bis 5 m und 2,45 GHz mit einer Reichweite von 0,5 bis 1 m.
Alternativ kann eine nicht-standardisierte RFID- Frequenz wie z.B.
27 MHz genutzt werden, soweit durch internationale Bestimmungen
gestattet.
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Gemäß einer
Ausführung
der Erfindung wird eine Kennung oder ein Code in den RFID-Transponder 300 eingelesen,
die zur Kopplung des mit dem RFID-Transponder 300 verbundenen
drahtlosen Gerätes
mit anderen Geräten
dienen. Die Kennung bzw. der Code kann eine SHORT_ID umfassen, die
beispielsweise das Modell der Geräte beschreiben könnte (z.B.
indem die Anzahl der Tasten oder Merkmale wiedergegeben werden)
und kann einer beliebigen Anzahl von Datenformaten folgen. Alternativ kann
die Kennung aus einer Adresse mit mehreren Bits bestehen, die sich
auf den Empfänger
bezieht und direkt in den übertragenen
Signalen der Sender in Peripheriegeräten enthalten ist.
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In
einer weiteren Ausführung
wird die Kennung benutzt, um einen Algorithmus zum Generieren von
Codes zu setzen, der sowohl einem empfangenden als auch einem sendenden
Gerät bekannt
ist und dessen Ergebnis in den zwischen empfangendem und sendendem
Gerät ausgetauschten
Signalen enthalten ist. Der Algorithmus kann aus einem Verschlüsselungsalgorithmus
bestehen und die RFID-Transponder
eines Senders (beispielsweise in der Tastatur in 3. 130)
und eines Empfängers (beispielsweise
im Computer 120) können
einen Schlüssel
speichern, den beide Geräte
gemeinsam nutzen, und so eine verschlüsselte Verbindung herstellen.
Beispielsweise auf der Grundlage eines symmetrischen Verschlüsselungsalgorithmus
wie DES oder AES und mit 128-Bit-Codierung zwischen den beiden Geräten. Bei
Empfang einer verschlüsselten Nachricht
kann das empfangende Gerät
den Chiffrierschlüssel
vom Speicher abrufen und damit die Nachricht entschlüsseln. Der
Chip auf einem oder mehreren der RFID-Transponder 300 kann
zur Ausführung
eines kryptographischen Algorithmus nach dem Prinzip asymmetrischer
Verschlüsselung,
starker Authentifizierung oder einem anderen Protokoll fähig sein.
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In
einer weiteren Ausführung
enthält
einer oder mehrere der RFID-Transponder 300 Daten
für ein
kryptographisches Protokoll, um damit drahtlose Signalübertragungen
zu kodieren. Die auf den RFID-Transpondern 300 gespeicherten
Informationen können
alternativ Daten für
die Kopplung der Geräte
nach einem Bluetooth-Protokoll umfassen oder Erkennungsdaten für die Nachverfolgung
der drahtlosen Geräte,
einschließlich
Herstellungs- oder Zertifizierungsdaten, um Produktfälschungen
zu unterbinden. In einer Ausführung
wird eine einzige gemeinsame Kennung auf dem RFID-Transponder 300 eines jeden
der mehreren Geräte
in einem drahtlosen System gespeichert; in einer anderen Ausführung werden
unterschiedliche Kennungen in den verschiedenen drahtlosen Geräten gespeichert.
Beispielweise werden die RFID-Transponder 300 in der drahtlosen Tastatur 130 und
in der Maus 140 mit unterschiedlichen Kennungen versehen,
und beide Kennungen werden im RFID-Transponder 300 im Computer 120 gespeichert,
um die Signale, die die verschiedenen Komponenten an den Computer 120 senden,
zu unterscheiden.
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Programmieren des RFID-Transponders
eines drahtlosen Systems
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4 zeigt
eine Konfiguration im Fertigungsprozess gemäß einer Ausführung der
vorliegenden Erfindung zum Beschreiben von RFID-Transpondern in
den Komponenten eines drahtlosen Systems. Diese besteht aus einer „Kopplungsstation", bestehend aus einem
RFID-Leser und -Schreiber 410, der drahtlos an eine Fertigungsstraße 400 angeschlossen
ist, die Kartons 430 mit drahtlosen Systemen transportiert.
Das drahtlose System in 4 besteht aus einer drahtlosen
Tastatur 130, einer drahtlosen Maus 140 und einem
Empfänger 150.
Andere Ausführungen
können jedoch
verschiedene über
Fernbedienung gesteuerte, drahtlose Systeme umfassen, u.a. drahtlose
Telefone/Empfänger,
drahtlose Unterhaltungselektroniksysteme u.ä. Die Kartons 430 mit
den drahtlosen Systemen bewegen sich auf der Fertigungsstraße 400 vorwärts und
passieren die Schritte A, B und C.
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Am
Schritt B schreibt der Schreiber des RFID-Leser und- Schreibers 410 in
der Kopplungsstation drahtlos einen Code oder eine Kennung auf die
in einem Karton 430B enthaltenen RFID-Transponder. Der
Code oder die Kennung kann per Zufallsgenerator erzeugt oder seriell
vergeben werden, je nach Fertigungsprotokoll. In einer Ausführung, bei der
der Code eine Kennnummer und einen Chiffrierschlüssel beinhaltet, kann der Schreiber 410 mit
einem Prozessor gekoppelt werden oder einen solchen Prozessor enthalten,
um einen zufälligen
Schlüssel zu
erzeugen, wobei der Chiffrierschlüssel verschiedene Längen haben
kann und herkömmliche,
branchenbekannte Methoden angewendet werden, wie z.B. ein Pseudozufallszahlengenerator,
ein Hash-Algorithmus oder eine Mikrocontroller-Schaltuhr. Nachdem der Code auf die
RFID-Transponder geschrieben wurde, prüft der Leser des RFID-Leser
und- Schreibers 410 den jedem Transponder zugewiesenen
Code, um sicher zu stellen, dass er richtig eingegeben wurde. Der
RFID-Leser und- Schreiber 410 kann aus einem Handgerät bestehen
und/oder in verschiedenen Anordnungen positioniert werden und befindet
sich innerhalb der Reichweite der in dem Karton 430B enthaltenen
RFID-Transponder. Ein Vorteil der Verwendung des RFID-Leser und- Schreibers 410 besteht
darin, dass er mittels Radiowellen auf den RFID-Transponder schreibt
und von ihm liest und somit kein direkter Zugang oder kein Sichtkontakt
zu den Transpondern notwendig ist. Unter Ausnutzung dieser Eigenschaft
schreibt der RFID- Leser und-
Schreiber 410 in einer Anordnung die gemeinsame Kennung
durch einen geschlossenen Karton hindurch auf die Transponder.
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In
einer weiteren Ausführung
generiert die Kopplungsstation eine zufällige PIN (persönliche Identifikationsnummer)
für jede
der drahtlosen Tastaturen 130 und drahtlosen Mäuse 140,
um die Geräte zur
gemeinsamen Verwendung mit anderen Bluetooth-Geräten zu befähigen. Mit dem Schreiber des RFID-Leser
und- Schreibers 410 werden diese Codes jedem der Geräte 130, 140 zugewiesen.
Mit dem Leser des RFID-Leser
und- Schreibers 410 werden die Bluetooth-Adressen von jedem
Gerät ausgelesen und
die zur Tastatur 130 und zur Maus 140 gehörenden Adressen
und PIN-Codes in den RFID-Transponder im Empfänger 101 eingelesen.
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In
einer weiteren alternativen Ausführung
der Erfindung wird die Kennung in den Speicher eines drahtlosen
Gerätes
mit Hilfe eines temporären
Netzwerks über
Kabelverbindung – und
nicht drahtlos – eingelesen.
Dies könnte
selbst dann noch durchgeführt
werden, wenn das drahtlose Gerät
bereits verpackt ist, durch einen speziellen Kabelkanal im Gehäuse des
Gerätes
oder Zugangsstellen wie Steckplätze
oder Öffnungen
in der Verpackung. Auch könnte
eine optische Verbindung genutzt werden, um die Geräte mit den
Kopplungsdaten zu versehen.
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Ein
Kopplungssystem 700 wie in 7 dargestellt
kann aus einer Benutzerschnittstelle 710 bestehen, um den
Fortgang des Kopplungsvorgangs anzuzeigen. Diese Schnittstelle 710 kann
beispielsweise anzeigen, wenn die Kopplungsstation alle erforderlichen
Transponder innerhalb seiner Reichweite erkannt hat und ob der Kopplungsprozess
erfolgreich war. Das Kopplungssystem 700 umfasst eine Antenne 750,
die mit einem RFID-Leser und- Schreiber 740 zum Ein- und
Auslesen eines RFID-Transponders gekoppelt ist. Der RFID-Leser und-
Schreiber 740 ist über
eine serielle Schnittstelle 730 mit einem PC 720 verbunden,
der die vom RFID-Leser und- Schreiber 740 gelieferten
Daten verarbeitet und an die Schnittstelle 710 ein Ausgabesignal
gibt, welches den Stand des Kopplungsprozesses widerspiegelt.
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In
einer weiteren Ausführung
wird die Kopplung nicht während
des Fertigungsprozesses durchgeführt,
sondern nachdem die Geräte
an einen Endnutzer ausgeliefert wurden. Der Empfänger eines Sender-Empfänger-Paares
ist mit einem RFID-Schreiber
und/oder -Leser mit geringer Leistung ausgestattet, der über eine
kurze Reichweite Lese/Schreibsignale sendet. Werden der Empfänger und
ein Peripheriegerät
in große
räumliche
Nähe zueinander
gebracht, so liest der Schreiber in dem Empfänger Erkennungsdaten wie eine
numerische Kennung oder einen gemeinsamen Chiffrierschlüssel in
den RFID-Transponder im Peripheriegerät ein. Empfänger und Peripheriegerät werden
miteinander gekoppelt. Dies hat den Vorteil, dass Peripherie- und andere
Geräte
sowie Sender separat verkauft oder aus unterschiedlichen Systemen
kombiniert werden können.
Somit kann ein Benutzer ein peripheres Spielzubehörteil hinzukaufen
oder ein Peripheriegerät
neu kaufen und es an das vorhandene Spielesystem anschließen.
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Es
sind unterschiedliche Kopplungsprotokolle möglich. So können beispielsweise separate
und individuelle Kennungen in jedes einzelne Peripheriegerät 130, 140 eingelesen
und diese Kennungen in den RFID-Transponder eines Empfängers 150 eingelesen
werden. Der Empfänger 150 kann
die von einer drahtlosen Tastatur 130 gesendeten Befehle
identifizieren, weil sie den Code enthalten, der der Tastatur 130 eindeutig
zugeordnet ist; ebenso können
die von der Maus 140 gesendeten Signale an dem separaten Code
erkannt werden, der für
die von der Maus 140 ausgehenden Signale vorgesehen ist.
In bestimmten Ausführungen
kann der Leser des RFID-Leser und- Schreibers 410 weggelassen
werden, in anderen Ausführungen
kann die Funktionalität
des RFID-Leser und- Schreibers 410 von mehreren verschiedenen
Geräten übernommen
werden.
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In
einer Ausführung
ist der RFID-Transponder in einem Empfängergerät 150 ein nur lesefähiger Transponder,
der bereits einen Kennungswert enthält. Der Leser des RFID-Leser
und- Schreibers 410 liest diesen Wert aus dem RFID-Transponder
am Empfängergerät 101 und
der Schreiber des RFID-Leser und- Schreibers 410 wiederum
liest den Kennungswert in die RFID-Transponder der drahtlosen Tastatur 130 und
der drahtlosen Maus 140 ein. Damit der Leser des RFID-Leser
und- Schreibers 410 die Kennungen ausliest, die in die
verschiedenen Geräte (d.h.
die Tastatur 130, die Maus 140 und den Empfänger 101)
eingelesen wurden, folgen der RFID-Leser und- Schreiber 410 und
die Transponder einem Antikollisionsprotokoll, um die von den verschiedenen
Geräten 130, 140 gesendeten
RFID-Signale voneinander zu unterscheiden. Dieses Antikollisionsprotokoll
kann nach einem sogenammten Singulation Protocol ausgeführt werden,
bei dem die Transponder abwechselnd Signale an den Leser des RFID-Leser
und- Schreibers 410 senden. Nach einem solchen Protokoll
kann der Leser des RFID-Leser
und- Schreibers 410 verschiedene Signale (Anschalten, Ausschalten,
Bestätigen
und erneuter Versuch) an die Transponder in den drahtlosen Geräten 130, 140, 150 senden.
Als Antwort auf diese Signale können die
Antennen der RFID-Transponder zu verschiedenen Zeiten Signale senden.
In einer Ausführung
hat jeder der RFID-Transponder
seine eigene individuelle Kennung und der Leser kann den RFID-Transponder auswählen, mit
dem er kommunizieren möchte. Alternativ
hat jeder der RFID-Transponder eine von mehreren Kennungen, die
der Leser und/oder Schreiber des RFID-Leser und- Schreibers 410 nutzt, um
den beabsichtigten Adressaten seines Signals festzulegen. Auch ein
binärbaumbasiertes
Antikollisionsprotokoll, das nach dem in der Branche bekannten „Reader
talks first"-Prinzip
funktioniert, kann genutzt werden. Nach diesem Protokoll sendet
keiner der Transponder Informationen, solange der Leser sie nicht
anfordert.
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In
einer weiteren Ausführung
können
Peripheriegeräte,
die mit unterschiedlichen Frequenzen arbeiten, mit dem Empfänger nach
einem Standard wie Bluetooth, Shared Wireless Access Protocol (SWAP),
IEEE 802.11 oder IEEE 802.15 kommunizieren. Alternativ kann eine
Wireless Bridge für
die Durchführung
der Kopplung genutzt werden. Verschiedene Wireless Bridges sind
ausführlicher
in dem US-Patent
Seriennummer 09/507,768 beschrieben, welches hiermit per Verweis
in vollem Umfang in die Anmeldung eingeschlossen wird. Bei der Anwendung
jeder dieser Methoden oder Systeme könnte ein Benutzer von einem
Handgerät
aus einen Druckbefehl an den Empfänger in einem Computer senden,
der wiederum mit einem Druckerserver verbunden ist.
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Fertigung eines RFID-Auto-Connect-Systems
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5 ist
ein Flussdiagramm, das die Fertigung eines RFID-Auto-Connect-Systems gemäß einer
Ausführung
darstellt. Zuerst werden die RFID-Transponder 510 in verschiedenen
Produktionsphasen in die unterschiedlichen Geräte eingebaut, normalerweise
wenn die Bauteile auf die Leiterplatine jedes Gerätes montiert
werden. In dieser Phase können
die RFID-Transponder leere Tags sein, die zu einem späteren Zeitpunkt
im Fertigungsprozess beschrieben werden. In dieser Ausführung allerdings wird
ein nur lesefähiger
RFID-Transponder mit einem vorgespeicherten Code in ein Empfängergerät eingebaut,
der später
aus dem RFID-Transponder gelesen und in ein oder mehrere Sendegeräte, die
mit dem Empfängergerät verwendet
werden sollen, eingegeben wird.
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In
der nächsten
Phase des Prozesses werden die drahtlosen Geräte wie im Beispiel in 5 zu
einem drahtlosen System zusammengestellt 520, beispielsweise
in einem Montagewerk, wo die an anderen geografischen Standorten
gefertigten Komponenten zusammengestellt und vor der Auslieferung verpackt
werden. Beispielsweise werden Geräte in die Verpackung gelegt
und auf einem Montageband platziert.
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In
einem optionalen Schritt wird ein vorgespeicherter Kennungswert
von einem RFID-Leser aus dem RFID-Transponder in einem ersten Gerät ausgelesen 525.
Dieser Kennungswert wird an einen RFID-Schreiber ausgegeben und
in die RFID-Transponder
in den anderen Elementen des drahtlosen Systems eingelesen 530.
In einer weiteren Ausführung
wird der Schritt 525 ausgelassen und eine gemeinsame Kennung
mit einem RFID-Schreiber in die Lese/Schreib-Transponder in alle
Elementen des drahtlosen Systems eingelesen 530. Die Kennung wird
dann von einem RFID-Leser gelesen und geprüft 540. Ist die Information
geprüft 540,
so wird die Information für
das Lesen und Schreiben blockiert 545 und die so entstandene
Blockade wird geprüft.
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Die
Schritte in dem in 5 dargestellten Prozess können ausgeführt werden,
kurz bevor das fertig zusammengestellte Paket ausgeliefert wird 550,
beispielsweise zu Einzelhändlern.
Des weiteren kann ein Qualitätskontrollsystem,
beispielsweise aus einem Handgerät
oder einem Leser bestehend, zu einem späteren Zeitpunkt in dem Prozess
(nicht abgebildet) angewendet werden, um zu überprüfen, dass jede der Komponenten
die gleiche gemeinsame Kennung trägt. Sollten Geräte in einem drahtlosen
System falsch zusammengestellt worden sein, können sie gemäß den Schritten 530 und 540,
wie in 5 gezeigt und oben beschrieben, neu programmiert werden.
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Außerdem kann
eine Ausführung
so beschaffen sein, dass sie den Einsatz eines oder mehrerer Leser
zur Nachverfolgung und Überwachung erlaubt,
beispielsweise bei einer Analyse der Fehlerprotokolle bei reklamierten
Einheiten oder für
die Nachverfolgung und das Aufspüren
nicht zertifizierter Geräte.
In einer weiteren Ausführung
werden ein oder mehrere RFID-Transponder in dem drahtlosen System
in einer Phase der Herstellung programmiert und dann für die Nachverfolgung
der Produktion des drahtlosen Systems während der darauffolgenden Phasen
der Zulieferkette eingesetzt.
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Betrieb eines RFID-Auto-Connect-Systems
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6 nunmehr
zeigt in einem Flussdiagramm den Betrieb eines RFID-Auto-Connect-Systems
aus der Perspektive eines RFID-Transponders an einem drahtlosen
Sender in einem drahtlosen Gerät
gemäß einer
Ausführung.
Die RFID-Kennung
wird während
des Fertigungsprozesses auf dem Transponder gespeichert 610.
Während
des Versendens eines Befehls vom Sender zu einem Empfängergerät wird auf
die Kennung zugegriffen 620 und mit ihrer Hilfe ein Kommunikationscode
erzeugt 630.
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Der
drahtlose Sender erzeugt 640 ein Kommunikationssignal,
das den Kommunikationscode enthält,
der auf der Grundlage der Kennung erzeugt 630 wurde, und überträgt 650 ihn
an einen Empfänger.
In einem System, in dem mehrere Sender Signale an einen gemeinsamen
Empfänger
senden, kann der Schritt der Erzeugung 640 eines Kommunikationssignals
nach einem von mehreren möglichen
Protokollen für
die Unterscheidung der Signale von unterschiedlichen Sendern erfolgen.
Beispielsweise variiert in einer Ausführung das Format des Datenfeldes je
nach Art des drahtlosen Peripheriegerätes und nach Art der Nachricht.
Alternativ können
Kennsätze benutzt
werden, welche die für
das sendende Gerät geltenden
Adressen- und Unteradressen enthalten, um für den Benutzer die Art des
Gerätes
erkennbar zu machen. Das Kommunikationssignal wird gesendet 650,
und die Herkunft des Signals kann durch den im Signal enthaltenen
Code identifiziert werden.
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Die
vorangegangene Beschreibung der Ausführungen der Erfindung wurde
zum Zweck der Illustration und Beschreibung verfasst. Sie soll nicht
erschöpfend
sein oder die Erfindung auf genau die dargelegte Form beschränken. Im
Lichte der obenstehenden Theorie sind viele Abwandlungen und Varianten
möglich.
Es wird beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung nicht durch
diese detaillierte Beschreibung eingegrenzt wird, sondern durch
die beigefügten
Ansprüche.