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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Kommunikationssysteme
und insbesondere auf ein Kommunikationssystem mit auswählbaren Ansprechsignalstärkepegeln.
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Ein
Hochfrequenzidentifikation-Kommunikationssystem (RFID-Kommunikationssystem;
RFID = radio frequency identification) ist ein drahtloses System
mit einem Lesegerät und zumindest einem Etikett (engl.
tag). Kommunikationsschnittstellen zwischen dem Lesegerät
und dem Etikett wurden beispielsweise in ISO/IEC 18000-3,
Modus 2 beschrieben.
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Jedes
Etikett weist typischerweise einen einzigen Chip mit einem Speicher,
der Daten speichert, und einem Funksende/Empfangsgerät
oder Transponder auf. Bei einem Etikettformat handelt es sich um
einen Chip, der auf einer Kunststoffschicht befestigt ist, die eine
Antenne in der Form einer kleinen Schleife umfasst.
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Das
Lesegerät, auch ein Abfragegerät genannt, ist
ein Sende/Empfangsgerät mit höherer Leistung,
das eine größere Breitbandantenne aufweist, um
das Etikett mit einem Abfrage- oder Trägersignal abzufragen.
Wenn dasselbe mit einem Computersystem arbeitet, wie beispielsweise
einem Kassensystem oder Inventarsteuersystem, speichert das Lesegerät
die Etikettinformationen und unternimmt eine angemessene Handlung
in Abhängigkeit von der Anwendung. Es ist ebenfalls möglich,
dass das Lesegerät auf das Etikett schreibt und die Daten
des Etiketts verändert.
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Ein
Etikett kann passiv, halbpassiv oder aktiv sein. In dem passiven
Fall erhält das Etikett eine Leistung aus dem HF- Signal,
das von dem Lesegerät empfangen wird, um die Schaltungsanordnung
desselben mit Leistung zu versorgen. Das heißt, ein passives
Etikett richtet das empfangene Signal gleich und filtert dasselbe
zu einem DC-Signal bzw. Gleichstromsignal (DC = direct current),
das die Schaltungsanordnung mit Leistung versorgt. Ein aktives Etikett
unterscheidet sich von einem passiven Etikett dahin gehend, dass
dasselbe eine eigene Leistungsquelle zum Erhöhen einer
Sendeleistung und Speichern von mehr Informationen aufweist.
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RFID-Systeme
verwenden eine Transformatortheorie, wobei die Lesegeräteantenne
die Primärwicklung des Transformators ist und die Etikettantenne
die Sekundärwicklung. Eine Signalstärke an dem
Etikett ist proportional zu dem Abstand desselben von dem Lesegerät,
und somit muss das Etikett in enger Nähe zu dem Lesegerät
platziert sein, damit das Etikett und das Lesegerät kommunizieren
können. Eine typische Reichweite beträgt mehrere
Zoll, aber die Reichweite verändert sich mit der Betriebsfrequenz
sowie der Antennengröße.
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Datenübertragungsverfahren
bei RFID-Systemen variieren abhängig von der Anwendung
und Art der Kopplung. Gegenwärtig verwenden die meisten
RFID-Systeme eine Amplitudenumtastung (ASK, amplitude shift keying).
Ein anderes Datenübertragungsverfahren ist eine Phasenumtastung
(PSK, Phase shift keying). Wenn das Lesegerät eingeschaltet
ist, fährt das Etikett hoch bzw. schaltet ein (Power up)
und wartet auf Lesegerätebefehle, die verarbeitet werden
sollen. Binäre Pulse, die die Antwortdaten darstellen,
modifizieren die Impedanz der Antenne des Etiketts, was wiederum
eine Amplitudenverschiebung in dem Trägersignal bewirkt.
Der Prozess lädt und entlädt die Sekundärwicklung
des Etiketts, um eine Impedanz über das modulierte Trägersignal zurück
in die Primärwicklung des Lesegeräts zu reflektieren.
Das Ergebnis ist ein AM-Signal (AM = Amplitudenmodulation), das
durch das Lesegerät zu einem seriellen Datensignal decodiert
wird.
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RFID-Systeme
weisen eine Antikollisionsauflösung auf, da mehrere Etiketten,
die simultan innerhalb des Antennenfelds des Lesegeräts
einschalten, einander gegenseitig beeinflussen bzw. stören können.
Viele verfügbare Schemata verhindern derartige Kollisionen.
Ein Schema verwendet eine Zeitteilungsmultiplexanordnung, wobei
jedem Etikett ein Zeitschlitz zugewiesen wird, in dem dasselbe zu
senden hat. Ferner können Kollisionen durch ein Stummschalten
bzw. Stummtasten (muting) aller Etiketten außer des gelesenen
Etiketts aufgelöst werden, um sicherzustellen, dass keine
Kollision auftritt. Nach einer bestimmten Dauer werden die stummgetasteten Etiketten
wieder aktiviert.
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Der
Antwortsignalstärkepegel bzw. Ansprechsignalstärkepegel
des Etiketts liegt typischerweise auf einem niedrigen Pegel, um
Mehrkanaloperationen, z. B. Achtkanaloperationen, bei einem minimalen Übersprechen
(crosstalk) zwischen Kanälen zu erlauben. Dieser niedrige
Ansprechsignalstärkepegel erfordert aufwendige und hochempfindliche Lesegeräte,
um die Übertragungen des Etiketts zu erfassen. Ferner wird
der oben beschriebene, niedrige Ansprechsignalstärkepegel
auch bei einem Einkanalmodus verwendet, bei dem ein Übersprechen nicht
vorkommt, wodurch der Kommunikationsbereich bzw. die Kommunikationsreichweite
des Systems verringert wird und es zu einem möglichen Datenverlust
kommt, wenn ein Etikett sich an oder nahe der Schwelle der Kommunikationsreichweite
befindet.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kommunikationsverfahren,
ein Lesegerät und ein Kommunikationssystem mit verbesserten Charakteristika
zu schaffen.
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Die
Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen
Ansprüche. Weiterbildungen finden sich in den abhängigen
Ansprüchen.
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Ein
Kommunikationsverfahren in einem System, das ein Lesegerät
und zumindest ein Sende/Empfangsgerät aufweist, wobei das Verfahren umfasst,
dass das Lesegerät einen Ansprechsignalstärkepegel
aus einer Mehrzahl von Ansprechsignalstärkepegeln auswählt;
und Einrichten einer Kommunikation zwischen dem Lesegerät
und dem zumindest einen Sende/Empfangsgerät bei dem ausgewählten
Ansprechsignalstärkepegel.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden
nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigen:
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1 ein
Blockdiagramm eines RFID-Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 ein
Diagramm einer Kommunikationsreichweite bei einem Lesegerät
mit einem niedrigen Ansprechsignalstärkepegel und einem
hohen Ansprechsignalstärkepegel;
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3 ein
Signaldiagramm, das ein Trägersignal und Kanäle
mit einem niedrigen Ansprechsignalstärkepegel zeigt;
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4 ein
Signaldiagramm, das ein Trägersignal und Kanäle
mit einem höheren Ansprechsignalstärkepegel verglichen
mit diesem von 3 zeigt; und
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5 ein
Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Kommunikation unter Verwendung
auswählbarer Ansprechsignalstärkepegel gemäß der
vorliegenden Erfindung darstellt.
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Die
gleichen oder entsprechenden Komponenten in den Zeichnungen sind
durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Im Überblick
ist die vorliegende Erfindung auf ein Kommunikationssystem und -verfahren
gerichtet, bei dem ein Lesegerät einen Ansprechsignalstärkepegel
bzw. Antwortsignalstärkepegel (RSS-Pegel; RSS = response
signal strength) aus einer Mehrzahl von RSS-Pegeln auswählt
und eine Kommunikation zwischen dem Lesegerät und zumindest
einer Vorrichtung bei dem ausge wählten RSS-Pegel eingerichtet
wird. Falls das Lesegerät nicht in der Lage ist, mit irgendwelchen
Vorrichtungen bei dem ausgewählten RSS-Pegel zu kommunizieren,
kann das Lesegerät ferner progressiv höhere RSS-Pegel
auswählen, bis eine Kommunikation zwischen dem Lesegerät
und der zumindest einen Vorrichtung eingerichtet werden kann.
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1 stellt
ein RFID-System 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dar. Das RFID-System 100 umfasst
ein Lesegerät 102 und ein Etikett 104.
Obwohl der Einfachheit halber lediglich ein einziges Etikett 104 gezeigt
ist, kann das System 100 irgendeine Anzahl von Etiketten 104 umfassen.
Das Lesegerät 102 sendet ein Abfrage- oder Trägersignal 108 und
das Etikett 104 spricht durch ein Senden einer modulierten
Version des Trägersignals 107 an. Das RFID-System 100 kann
optional ein Computersystem 106 umfassen, wie beispielsweise
ein Kassensystem oder Inventarsteuersystem, das mit dem Lesegerät 102 gekoppelt
ist.
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Das
Etikett 104 umfasst unterschiedliche auswählbare
RSS-Pegel zum Modulieren des Trägersignals mit den Antwortdaten
des Etiketts. Ohne eine spezifische Anforderung von dem Lesegerät 102 geht
das Etikett 104 vorgabemäßig zu einem Verwenden
eines niedrigen RSS-Pegels über, der ein Übersprechen
minimiert. Ein niedrigerer RSS-Pegel führt jedoch zu einer
geringeren Kommunikationsreichweite zwischen dem Lesegerät 102 und
dem Etikett 104.
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2 ist
ein Diagramm einer Kommunikationsreichweite des Lesegeräts 102 und
zeigt eine Niedrig-RSS-Pegel-Reichweite und eine Hoch-RSS-Pegel-Reichweite.
Der niedrige RSS-Pegel erfordert, dass das Lesegerät 102 sehr
empfindlich ist, um das modulierte Trägersignal des Etiketts 104 zu
erfassen. Sehr empfindliche Lesegeräte neigen dazu, viel
teurer als weniger empfindliche Lesegeräte zu sein. Wie
es gezeigt ist, kann die Kommunikationsreichweite des Lesegeräts 102 durch
Verwenden eines höheren RSS-Pegels erhöht werden. Diese erhöhte
Kommunikationsreichweite gestattet die Verwendung weniger empfindlicher
Lesegeräte, was wiederum die Kosten des Lesegeräts 102 senkt. Während 2 lediglich
einen niedrigen RSS-Pegel und einen hohen RSS-Pegel zeigt, kann
irgendeine Anzahl von RSS-Pegeln enthalten sein.
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3 ist
ein Signaldiagramm, das ein Trägersignal und Kanäle
A–H mit einem niedrigen RSS-Pegel zeigt. Hier ist die Kommunikationsgrenze oder
minimale erfassbare Kanalamplitude des Lesegeräts 102,
wie es durch die horizontale gestrichelte Linie dargestellt ist,
größer als diese von jedem der Kanäle
A–H. Folglich ist das Lesegerät 102 nicht
in der Lage, mit irgendeinem Etikett 104 über
irgendeinen der Kanäle A–H unter Verwendung des
niedrigen RSS-Pegels zu kommunizieren.
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4 ist
ein Signaldiagramm, das das Trägersignal und Kanäle
B, C und E mit einem höheren RSS-Pegel verglichen mit den
in 3 gezeigten Kanälen zeigt. Hier hat das
Lesegerät 102 einen höheren RSS-Pegel
ausgewählt, derart, dass die Amplituden von Signalen über
den Kanälen größer als die Kommunikationsgrenze
des Lesegeräts 102 sind. Folglich kann eine Kommunikation
zwischen dem Lesegerät 102 und dem Etikett 104 unter
Verwendung irgendeines Kanals eingerichtet werden, bei dem die RSS
höher als die Kommunikationsgrenze ist.
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Bei
Mehrkanalsystemen kann ein Erhöhen eines RSS-Pegels zu
einem Übersprechen führen, und somit sollte eine
Verwendung von simultanen decodierbaren Kanälen vermieden
werden. Bei dem in 4 dargestellten Fall sollte
der Kanal C vermieden werden, um ein Übersprechen zu begrenzen.
Bei Einzelkanalmodi, bei denen ein Übersprechen nicht vorkommt,
kann ein erhöhter RSS-Pegel verwendet werden, um die Kommunikationsreichweite
zwischen dem Etikett 104 und dem Lesegerät 102 ohne
die Gefahr eines Übersprechens und ohne den Bedarf nach dem
empfindlicheren und aufwendigeren Lesegerät 102 zu
erhöhen.
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5 ist
ein Flussdiagramm, das ein Kommunikationsverfahren unter Verwendung
auswählbarer Ansprechsignalstärkepegel gemäß der
vorliegenden Erfindung darstellt.
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Das
Lesegerät 102 wählt einen RSS-Pegel aus
einer Mehrzahl von RSS-Pegeln aus (Schritt 510). In dem
Fall eines Mehrkanalsystems kann das Lesegerät 102 für
jeden Kanal einen getrennten RSS-Pegel auswählen.
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Das
Lesegerät 102 sendet ein Abfrage- oder Trägersignal 108,
das ein Befehlsflag oder einen Befehlsparameter umfasst, das bzw.
der den ausgewählten RSS-Pegel identifiziert, auf dem das
Etikett 104 das Trägersignal 107 modulieren
und senden sollte (Schritt 520).
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Falls
das Lesegerät 102 nicht in der Lage ist, mit irgendwelchen
Etiketten 104 unter Verwendung des ausgewählten
RSS-Pegels zu kommunizieren, kann das Lesegerät 102 einen
höheren RSS-Pegel auswählen (Schritt 530).
Infolge des Auswählens eines höheren RSS-Pegels
wird die Kommunikationsreichweite des Lesegeräts 102 erhöht.
Das Lesegerät 102 sendet die modulierte Trägerwelle,
die ein Befehlsflag oder einen Befehlsparameter umfasst, das bzw.
der den ausgewählten höheren RSS-Pegel identifiziert
(Schritt 540). Bei einer Form einer Verhandlung mit den
Etiketten 104 kann das Lesegerät 102 die
Schritte 530 und 540 wiederholen, um progressiv
höhere RSS-Pegel auszuwählen, bis eine Kommunikation
zwischen dem Lesegerät 102 und zumindest einem
Etikett 104 eingerichtet werden kann (Schritt 550).
Eine Kommunikation wird eingerichtet, wenn das Etikett 104 auf
das Lesegerät 102 durch Modulieren und Senden
des Trägersignals auf dem RSS-Pegel, der durch das Lesegerät 102 ausgewählt
ist, anspricht und das Lesegerät 102 in der Lage
ist, die Antwort zu decodieren. Die Modulation kann unter Verwendung
irgendeines bekannten Wellenformungsmodus erzielt werden.
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Das
Lesegerät 102 kann mit dem Etikett 104 auf
unterschiedlichen Kanälen bei dem gleichen oder bei unterschiedlichen
RSS-Pegeln kommunizieren, wobei das Etikett 104 auf einem
Kanal zu einer Zeit anspricht. Ferner kann das Lesegerät 102 mit
einer Mehrzahl von Etiketten 104 simultan auf einer Mehrzahl
von Kanälen kommunizieren, wobei die Mehrzahl von Etiketten 104 jeweils
auf dem gleichen oder auf unterschiedlichen RSS-Pegeln anspricht.
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Es
sollte klar sein, dass die Erfindung nicht auf irgendeine spezielle
Anzahl von RSS-Pegeln oder auf irgendeine Differenz zwischen aufeinanderfolgenden
RSS-Pegeln begrenzt ist. Diese Parameter können wie gewünscht
für eine spezielle Anwendung oder einen speziellen Systementwurf
gesetzt werden.
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Das
Einrichten bzw. Herstellen einer Kommunikation zwischen dem Lesegerät 102 und
dem Etikett 104 über auswählbare RSS-Pegel
kann simultan mit einem Antikollisionsverfahren durchgeführt werden.
Die Auswahl eines speziellen RSS-Pegels kann eine Optimierung des
Antikollisionsverfahrens gestatten. Bei einem Einzelkanalmodus beispielsweise
wird eine Antikollision wie bei einem Mehrkanalmodus durch ein Stummtasten
von Etiketten 104 nach einer Identifikation durch das Lesegerät
implementiert. Um Antwortkollisionen zu vermeiden, wenn es einen
großen Etikettbestand gibt, antworten die Etiketten 104 auf
zufällig ausgewählten Kanälen. Bei einem
Einzelkanalmodus führt dieser Antikollisionstyp zu einer
langen Ausführungszeit, weil die Etiketten den korrekten
Betriebskanal zufällig auswählen müssen,
d. h. einen von beispielsweise acht Kanälen. Ein auswählbarer
RSS-Pegel kann verwendet werden, um diesen Antikollisionsprozess
durch Auswählen eines angemessenen RSS-Pegels für
den Betriebskanal zu beschleunigen.
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Auswählbare
RSS-Pegel können für Sicherheitsanwendungen verwendet
werden. Ein Reduzieren des RSS-Pegels auf den niedrigsten Pegel,
bei dem eine Kommunikation möglich ist, kann vermeiden,
dass unbefugte Teilnehmer Kommunikationen zwischen dem Lesegerät 102 und
dem Etikett 104 abfangen.
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Wie
es aus der Beschreibung oben ersichtlich sein sollte, weist die
vorliegende Erfindung viele Vorteile auf. Beispielsweise können
weniger empfindliche und somit weniger aufwendige Lesegeräte verwendet
werden. Eine RSS kann auf Grundlage der Anzahl von Betriebskanälen
optimiert werden. Anstelle von Breitbandantennen können
schmalbandige Antennen verwendet werden, die mehr Magnetfeldstärke
bei der gleichen Leistung liefern. Der Antikollisionsprozess kann
optimiert werden. Systemparameter, wie beispielsweise Reichweite,
Antennenart, Etikettansprech-zu-Rausch-Verhältnis, Anzahl von
Kanälen etc., können auf optimale Werte für
jede Anwendung gesetzt werden. Eine variable Modulationstiefe kann
verwendet werden, um eine Leistungsfähigkeit bei Mehrkanalsystemen
zu optimieren.
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Die
vorhergehende Beschreibung ist exemplarischer Natur und soll die
Erfindung oder die Anwendung und Verwendungen der Erfindung nicht
einschränken. Während die Erfindung beispielsweise
in dem Zusammenhang eines RFID-Systems beschrieben ist, ist die
Erfindung nicht zwangsläufig in dieser Hinsicht eingeschränkt.
Die Erfindung kann auf irgendeine Art eines Kommunikationssystems
anwendbar sein, bei dem eine Kommunikation zwischen einem Lesegerät
und einem Sende/Empfangsgerät dadurch eingerichtet werden
kann, dass das Lesegerät einen RSS-Pegel aus einer Mehrzahl von
auswählbaren RSS-Pegeln auswählt.
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Während
zumindest ein exemplarisches Ausführungsbeispiel in der
vorhergehenden detaillierten Beschreibung präsentiert wurde,
sollte klar sein, dass Variationen existieren. Es sollte auch klar sein,
dass das exemplarische Ausführungsbeispiel oder exemplarische
Ausführungsbeispiele lediglich Beispiele sind und den Schutzbereich,
die Anwendbarkeit oder Konfiguration der Erfindung in keiner Weise
einschränken sollen. Ein Fachmann auf dem Gebiet erkennt,
dass zusätzliche Veränderungen an dem oben beschriebenen
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vorgenommen
werden können, ohne von der Wesensart und dem Schutzbereich
der Erfindung abzuweichen, der durch die folgenden Ansprüche
definiert ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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