DE102012221728A1

DE102012221728A1 - Verfahren zur drahtlosen Übertragung von Daten sowie RFID Systemkomponenten

Info

Publication number: DE102012221728A1
Application number: DE201210221728
Authority: DE
Inventors: Alfred Pecher
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-11-28
Filing date: 2012-11-28
Publication date: 2014-05-28

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zum Bestimmen eines Codes zum Kodieren und Dekodieren von Daten für eine drahtlose Übertragung der Daten über einen Funkkanal, insbesondere über einen RFID-Übertragungskanal. Bei diesem Verfahren werden zunächst die sich aus dem zu verwendenden Funkkanal ergebenden Anforderungen an die spektralen Eigenschaften der mit dem zu bestimmenden Code kodierten und mit einem vorgegebenen Modulationsverfahren modulierten Daten ermittelt. Weiterhin wird eine Korrelationsfunktion entsprechend den sich aus dem zu verwendenden Funkkanal ergebenden Anforderungen festgelegt, welche dann einer z-Transformation unterzogen wird. Anschließend werden n Nullstellen der z-transformierten Korrelationsfunktion ermittelt, wobei m Nullstellen aus den n ermittelten Nullstellen ausgewählt werden, welche die Nullstellen eines zu bildenden Senderpolynoms vom Grad m darstellen. Aus diesen m Nullstellen wird das Senderpolynom bestimmt. Ein Empfängerpolynom wird aus den nicht ausgewählten Nullstellen bestimmt. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur drahtlosen Übertragung von Daten über einen Funkkanal. Weitere Gegenstände der Erfindung sind durch RFID-Systemkomponenten gebildet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zum Bestimmen eines Codes zum Kodieren und Dekodieren von Daten für eine drahtlose Übertragung der Daten über einen Funkkanal, insbesondere über einen RFID-Übertragungskanal. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur drahtlosen Übertragung von Daten über einen Funkkanal. Weitere Gegenstände der Erfindung sind durch RFID-Systemkomponenten gebildet.
Die DE 697 33 339 T2 zeigt ein Verfahren für die asynchrone Erfassung einer digitalen Sequenz, welche dem Empfänger bereits bekannt ist. Es wird vorgeschlagen, die bekannte digitale Sequenz in eine vorbestimmte Anzahl von Segmenten aufzuteilen, von denen jedes einem entsprechenden Schwellenwert zugeordnet wird. Dadurch soll die Korrelation mit der empfangenen digitalen Sequenz segmentweise bewirkt werden können. Die Korrelationswerte der Segmente werden zudem addiert und mit einem Schwellenwert verglichen. Wird der Schwellenwert überschritten, so wird anschließend ein Synchronisierungszeitimpulssignal erzeugt.
Die DE 696 31 564 T2 zeigt eine Etikette zur Verwendung in einem Funkkommunikationssystem, insbesondere in einem RFID-System. Es wird vorgeschlagen, ein Rückstreuungsmodulatormittel zum Modulieren einer Rückstrahlung eines empfangenen ersten modulierten Signals zu verwenden, um ein zweites moduliertes Signal zu bilden, welches die rückgestrahlte Version des empfangenen ersten modulierten Signals darstellt. Für die Modulation erfolgt eine Codespreizung, wodurch die Modulationsbandbreite n-fach erhöht ist.
Die DE 601 07 922 T2 zeigt ein Verfahren zum Kommunizieren zwischen einem Host-Computer und einer Mehrzahl von RFID-Transpondern. Es wird darauf hingewiesen, dass zur Modulation der zu übertragenden Daten eine Codespreizung, beispielsweise mit einem Pseudo-Zufallscode oder mit einem Barker-Code erfolgen kann.
Der Verband der Automobilindustrie beschreibt in seiner Empfehlung VDA5501 die Standardisierung des Einsatzes von RFID-Komponenten im Behältermanagement zwischen den beteiligten Lieferanten, Spediteuren, Dienstleistern und Kunden. Durch die Empfehlung VDA5510 wird die Standardisierung des Einsatzes von RFID-Komponenten zur Verfolgung von Teilen und Baugruppen in der Automobilindustrie angestrebt. Die Empfehlung VDA5509 betrifft die Standardisierung von RFID zur Verfolgung von Bauteilen und Komponenten in der Fahrzeugentwicklung. In der Empfehlung VDA5520 werden Fahrzeug-Versand-Informationen für den RFID-Einsatz beschrieben.
Bei der Verwendung von RFID (Radio Frequency Identification) in der industriellen Entwicklung, Herstellung und Distribution, beispielsweise in der Automobilindustrie, tritt das Problem auf, dass in den verschiedenen Staaten unterschiedliche Übertragungskanäle zur Übertragung von Daten über RFID zugelassen sind. Hierdurch ist die industrielle Verwendung von RFID auf internationaler Ebene beschränkt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend vom Stand der Technik darin, die drahtlose Übertragung von Daten an verschiedene Funkkanäle, insbesondere an verschiedene RFID-Übertragungskanäle flexibel anpassen zu können.
Die genannte Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Bestimmen eines Codes zum Kodieren und Dekodieren von Daten für eine drahtlose Übertragung der Daten über einen Funkkanal gemäß dem beigefügten Anspruch 1. Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur drahtlosen Übertragung von Daten über einen Funkkanal gemäß dem beigefügten nebengeordneten Anspruch 8. Weitere Lösungen der genannten Aufgabe bestehen in RFID-Systemkomponenten gemäß den nebengeordneten Ansprüchen 9 und 10.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen eines Codes zum Kodieren und Dekodieren von Daten für eine drahtlose Übertragung der Daten über einen Funkkanal dient insbesondere dazu, mittelbar oder unmittelbar vor der Übertragung einen Code festzulegen, welcher eine Anpassung der Datenübertragung an den zu verwendenden Funkkanal ermöglicht. Es soll also gewährleistet werden, dass die mit dem zu bestimmenden Code kodierten und mit einem vorgegebenen Modulationsverfahren modulierten Daten in zulässiger Weise über den zu verwendenden Funkkanal übertragen werden können. Hierfür sind zunächst die sich aus dem zu verwendenden Funkkanal ergebenden Anforderungen an die spektralen Eigenschaften der mit dem zu bestimmenden Code kodierten und mit einem vorgegebenen Modulationsverfahren modulierten Daten zu ermitteln. Die Anforderungen an die spektralen Eigenschaften können insbesondere durch vorgegebene Bandbreiten, Frequenzbereiche oder spektralen Leistungsdichten definiert sein. Bei dem vorgegebenen Modulationsverfahren handelt es sich bevorzugt um eine Phasenmodulation, insbesondere um eine BPSK. Das vorgegebene Modulationsverfahren kann aber auch durch eine Frequenzumtastung oder ein anderes Verfahren festgelegt sein.
In einem weiteren Schritt wird eine Korrelationsfunktion entsprechend den sich aus dem zu verwendenden Funkkanal ergebenden Anforderungen festgelegt. Die Korrelationsfunktion beschreibt die mit dem zu bestimmenden Code am Ende des Funkkanals zu erzielende Korrelation. Bei der Korrelation handelt es sich insbesondere um eine Kreuzkorrelation, welche eine Detektion und Synchronisation am Ende des Funkkanals gegenüber der am Anfang des Funkkanals initiierten Übertragung der Daten gewährleistet. Das Detektieren und Synchronisieren am Ende des Funkkanals erfolgt bevorzugt dadurch, dass die Kreuzkorrelation aus den empfangenen Daten und einem Empfängerpolynom bestimmt wird. Bei einer fehlerfreien synchronen Übertragung der Daten gleicht diese Kreuzkorrelation der Kreuzkorrelation zwischen dem Empfängerpolynom und einem zum Kodieren der Daten verwendeten Senderpolynom. Die Korrelationsfunktion weist bevorzugt einen Grad n auf, wobei n > 1. Besonders bevorzugt ist n > 10, weiter bevorzugt n > 50. Die Korrelationsfunktion ist als diskrete Funktion festzulegen.
Im nächsten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt eine z-Transformation der festgelegten Korrelationsfunktion, sodass diese für die z-Ebene angegeben wird. Bei der angegebenen z-Transformation kann es sich um die übliche z-Transformation oder um eine vergleichbare Transformation in den Frequenzbereich handeln. Im Ergebnis dieses Schrittes liegt die Korrelationsfunktion als Polynom vor, bevorzugt in der Form: a₀·Z⁰ + a₁·z^–1 + a₂·z^–2 + ... + a_n/2·z^–n/2 + ... + a_n-1·z^–n-1 + a_n·z^–n
Im nächsten Schritt werden n Nullstellen z₀₁, z₀₂ ... z_0n der z-transformierten Korrelationsfunktion ermittelt. Für die n Nullstellen z₀₁, z₀₂ ... z_0n wird das oben genannte Polynom zu Null. Die n Nullstellen werden bevorzugt als komplexe Zahlen angegeben.
Anschließend werden m Nullstellen z_S01, z_S02, ... z_S0m aus den n ermittelten Nullstellen z₀₁, z₀₂ ... z_0n ausgewählt, wobei die ausgewählten m Nullstellen die Nullstellen eines zu bildenden Senderpolynoms vom Grad m darstellen. Das Senderpolynom bildet einen Code zum Kodieren der Daten und wird vor der Übertragung der Daten auf die zu übertragenden Daten angewendet. Nach der Übertragung der Daten wird das Senderpolynom in entgegengesetzter Weise auf die übertragenen Daten angewendet, um die kodierten Daten zu dekodieren. Für die Anzahl m der auszuwählenden Nullstellen gilt 0 < m < n. Bevorzugt gilt m > 2, besonders bevorzugt m > 10. Das Auswählen der m Nullstellen erfolgt derart, dass das zu bildende Senderpolynom bezogen auf das vorgegebene Modulationsverfahren ein Spektrum repräsentiert, welches die ermittelten Anforderungen an die spektralen Eigenschaften erfüllt. Es soll also gewährleistet werden, dass die zu übertragenden Daten nach der Kodierung durch das Senderpolynom und nach der Modulation durch das vorgegebene Modulationsverfahren ein Spektrum aufweisen, welches die für den zu verwendenden Funkkanal vorgegebenen Parameter einhält. Das Auswählen der m Nullstellen z_S01, z_S02 ... z_S0m kann zielgerichtet daher erfolgen, weil jede der n ermittelten Nullstellen z₀₁, z₀₂ ... z_0n in Bezug auf das vorgegebene Modulationsverfahren einen bestimmten spektralen Anteil repräsentiert. Letztlich wird durch das Auswählen der m Nullstellen z_S01, z_S02 ... z_S0m das für den zu verwendenden Funkkanal geeignete Spektrum zusammengesetzt.
Im nächsten Schritt ist das Senderpolynom aus den m ausgewählten Nullstellen z_S01, z_S02 ... z_S0m zu bestimmen; beispielsweise durch Ausmultiplizieren. Weiterhin ist ein Empfängerpolynom aus den (n – m) nicht ausgewählten Nullstellen z_E01, z_E02 ... z_E0(n-m) der n ermittelten Nullstellen z₀₁, z₀₂ ... z_0n der Korrelationsfunktion zu bestimmen. Bei dem Empfängerpolynom handelt es sich um einen Code zum Bestimmen einer Kreuzkorrelation nach erfolgter Übertragung, sodass die vorab festgelegte Korrelationsfunktion als Referenz zum Vergleich dienen kann. Entsprechend der vorab festgelegten Korrelationsfunktion kann eine sichere Detektion und Synchronisation der am Ende des Funkkanals empfangenen Daten erfolgen.
Schließlich sind das Senderpolynom und das Empfängerpolynom als Code zum Kodieren der zu übertragenden Daten sowie zum Detektieren, Synchronisieren und Dekodieren der übertragenen Daten auszugeben.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die drahtlose Übertragung der zu übertragenden Daten an unterschiedlichste Funkkanäle angepasst werden kann, um beispielsweise Daten in verschiedenen Funkkanälen gemäß den unterschiedlichen nationalen Bestimmungen zu übertragen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt für RFID-Übertragungen angewendet. Dabei ist der Funkkanal durch einen RFID-Übertragungskanal gebildet. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Anpassung des Codes an die unterschiedlichen RFID-Übertragungskanäle gemäß den sich unterscheidenden nationalen Vorschriften. Selbstverständlich ist das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere auch für andere Funkkanäle mit geringen zulässigen Leistungen und/oder mehreren Sendern und/oder vielen Störsignalen geeignet.
Die zu erzielende Korrelationsfunktion wird bevorzugt dadurch festgelegt, dass ein Hauptmaximum der Korrelationsfunktion sowie Nebenmaxima der Korrelationsfunktion festgelegt werden. Dabei stellt das Hauptmaximum bevorzugt den Wert des mittleren Koeffizienten a_n/2 dar. Die zu erzielende Korrelationsfunktion ist bevorzugt symmetrisch bezogen auf das Hauptmaximum ausgebildet.
Die Korrelationsfunktion weist bevorzugt den Grad n auf, sodass zum Festlegen der zu erzielenden Korrelationsfunktion zunächst der Grad n festzulegen ist.
Die zu erzielende Korrelationsfunktion wird bevorzugt dadurch festgelegt, dass für das Hauptmaximum ein Wert des mittleren Koeffizienten a_n/2 vorgegeben wird und dass weiterhin ein Bruchteil b festgelegt wird, wobei die Nebenmaxima auf maximal a_n/2/b begrenzt sind. Korrelationsfunktionen, welche eine sichere Detektion der übertragenen Daten ermöglichen, zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass sie ein großes Hauptmaximum und viele kleine Nebenmaxima aufweisen. Das große Hauptmaximum führt nach der Korrelation mit dem Empfängerpolynom zu einer Signalspitze, welche leicht zu detektieren ist. Der Bruchteil b ist bevorzugt viel größer als 1, besonders bevorzugt gilt b > 10, weiter bevorzugt b > 100. Für das Hauptmaximum gilt bevorzugt a_n/2 > 10, weiter bevorzugt a_n/2 > 100 und nochmals weiter bevorzugt a_n/2 > 1.000. Entsprechend der Vorgabe von a_n/2 und b sind die Nebenmaxima unter der Bedingung, dass diese kleiner oder gleich a_n/2/b sind, festzulegen. Bevorzugt werden die Nebenmaxima gleich +1 oder gleich –1 gesetzt.
Besonders bevorzugt sind das Senderpolynom und das Empfängerpolynom vom gleichen Grad. Hierfür ist m = n/2, sodass n – m = n – n/2 = m ist.
Das Bestimmen des Senderpolynoms aus den m ausgewählten Nullstellen z_S01, z_S02 ... z_S0m erfolgt bevorzugt durch nachfolgend angegebene Teilschritte. In einem ersten Teilschritt werden m Faktoren gebildet, welche jeweils die Differenz von z minus der jeweiligen Nullstellen sind. Die m Faktoren weisen also jeweils die folgende Form auf: (z – z_S0i) mit 1 ≤ i ≤ m
In einem weiteren Teilschritt werden die m Faktoren miteinander multipliziert, was zu dem Produkt: (z – z_S01)·(z – z_S02)·...·(z – z_S0m) führt. Dieses Produkt ist auszumultiplizieren, d. h. die Klammern sind aufzulösen. Hierdurch entsteht ein Polynom vom Grad m, welches das Senderpolynom darstellt.
Das Bestimmen des Empfängerpolynoms aus den (n – m) nicht ausgewählten Nullstellen z_E01, z_E02 ... z_E0(n-m) erfolgt bevorzugt durch nachfolgend genannte Teilschritte. In einem ersten Teilschritt werden (n – m) Faktoren bestimmt, welche jeweils die Differenz von z minus der jeweiligen nicht ausgewählten Nullstelle sind. Die Faktoren weisen also die folgende Form auf: (z – z_E0i) mit 1 ≤ i ≤ (n – m).
Im nächsten Teilschritt werden die (n – m) Faktoren miteinander multipliziert, was zu dem Produkt: (z – z_E01)·(z – z_E02)·...·(z – z_E0(n-m)) führt. Das Produkt ist auszumultiplizieren, d. h. die Klammern sind aufzulösen. Hierdurch erhält man ein Polynom vom Grad (n – m), welches das Empfängerpolynom darstellt.
Beim Auswählen der m Nullstellen z_S01, z_s02 ... z_S0m aus den n ermittelten Nullstellen z₀₁, z₀₂ ... z_0n werden bevorzugt Paare konjugiert komplexer Nullstellen der n Nullstellen ausgewählt. Dies führt dazu, dass das Senderpolynom ausschließlich reelle Koeffizienten aufweist.
Das Auswählen der m Nullstellen z_S01, z_S01 ... z_S0m aus den n ermittelten Nullstellen z₀₁, z₀₂ ... z_0n umfasst bevorzugt nachfolgend genannte Teilschritte. In einem ersten Teilschritt werden die n Nullstellen z₀₁, z₀₂ ... z_0n in eine Polarform überführt, wobei jede der n Nullstellen z₀₁, z₀₂ ... z_0n durch einen Betrag und durch einen Winkel zwischen Null und 2·π charakterisiert ist. Dabei handelt es sich um den Winkel der durch eine komplexe Zahl gebildeten Nullstelle zur reellen Achse. In einem weiteren Teilschritt werden Frequenzen bestimmt, welche den n Nullstellen z₀₁, z₀₂ ... z_0n jeweils zugeordnet sind. Die Frequenzen werden dadurch ermittelt, dass der Winkel der jeweiligen Nullstelle auf den Frequenzbereich zwischen Null und einer Sendetaktfrequenz des vorgegebenen Modulationsverfahrens abgebildet wird. Hierdurch wird bekannt, zu welchem spektralen Anteil die jeweilige der n Nullstellen z₀₁, z₀₂ ... z_0n führt. Im nächsten Teilschritt sind die den n Nullstellen z₀₁, z₀₂ ... z_0n zugeordneten Frequenzen mit den ermittelten Anforderungen an die spektralen Eigenschaften der mit dem zu bestimmenden Code kodierten und mit dem vorgegebenen Modulationsverfahren modulierten Daten zu vergleichen. Hierbei werden bevorzugt auch die Beträge der n Nullstellen z₀₁, z₀₂ ... z_0n berücksichtigt. Auf der Grundlage des vorgenommenen Vergleiches können die m Nullstellen z_S01, z_S02 ... z_S0m der n Nullstellen z₀₁, z₀₂ ... z_0n nun unter der Maßgabe ausgewählt werden, dass die den ausgewählten Nullstellen zugeordneten Frequenzen jeweils zum Erfüllen der ermittelten Anforderungen an die spektralen Eigenschaften führen. Die mit dem Senderpolynom kodierten und mit dem vorgegebenen Modulationsverfahren modulierten Daten enthalten somit nur diejenigen spektralen Anteile, welche für den vorgegebenen Funkkanal zulässig sind. Das Korrelieren der übertragenen Daten mit dem Empfängerpolynom führt zu Spektralanteilen, welche ggf. für den zu verwendenden Funkkanal nicht zulässig sind. Da dieses Korrelieren jedoch erst nach der Übertragung der Daten über den Funkkanal erfolgt, ist die Erzeugung dieser Spektralanteile unschädlich.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur drahtlosen Übertragung von Daten über einen Funkkanal umfasst zunächst einen Schritt, bei welchem ein Code zum Kodieren und Dekodieren der Daten mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Bestimmen eines Codes zum Kodieren und Dekodieren von Daten bestimmt wird. Das Verfahren zum Bestimmen des Codes kann mittelbar oder unmittelbar vor der Durchführung des Verfahrens zur drahtlosen Übertragung der Daten durchgeführt werden. Im nächsten Schritt ist das ermittelte Senderpolynom auf die zu übertragenden Daten anzuwenden, wodurch kodierte Daten, insbesondere gespreizte Daten erhalten werden. Weiterhin sind die kodierten Daten mit dem vorgegebenen Modulationsverfahren zu modulieren. Die modulierten Daten werden im nächsten Schritt über den Funkkanal gesendet. Die gesendeten Daten sind zu empfangen und zu demodulieren, wofür eines dem vorgegebenen Modulationsverfahren zugeordnetes Demodulationsverfahren anzuwenden ist. Weiterhin ist eine Korrelation, insbesondere eine Kreuzkorrelation zwischen den empfangenen demodulierten Daten und dem Empfängerpolynom zu ermitteln. Hierfür ist das Empfängerpolynom auf die demodulierten Daten anzuwenden, insbesondere sind die empfangenen demodulierten Daten und das Empfängerpolynom durch eine Faltungsoperation miteinander zu verknüpfen. Das Verknüpfen durch die Faltungsoperation kann dadurch erfolgen, dass die Daten jeweils multipliziert und anschließend aufsummiert werden. Bei fehlerloser synchroner Übertragung gleicht die ermittelte Korrelation zwischen den empfangenen Daten und dem Empfängerpolynom der Korrelation zwischen dem Senderpolynom und dem Empfängerpolynom. Aufgrund des nichtidealen Funkkanals kommt es aber dazu, dass die Korrelation zwischen den empfangenen demodulierten Daten und dem Empfängerpolynom kleiner als die Korrelation zwischen dem Senderpolynom und dem Empfängerpolynom ist. Wird die Korrelation zwischen den empfangenen demodulierten Daten und dem Empfängerpolynom nicht synchron zu den empfangenden demodulierten Daten ermittelt, ist sie je nach gewählter Korrelationsfunktion sehr gering oder gleich Null. Auch gibt es Zustände, in denen unbekannt ist, ob Daten gesendet wurden. Wurden keine Daten gesendet, werden Rauschen und andere Störsignale empfangen, für welche die ermittelte Korrelation ebenfalls sehr gering oder gleich Null ist. Erreicht die ermittelte Korrelation mindestens einen vorgegebenen Wert, so führt dies zum Detektieren und bevorzugt auch zum Synchronisieren der empfangenen demodulierten Daten. Die detektierten und synchronisierten empfangenen demodulierten Daten können anschließend dekodiert werden.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens zur drahtlosen Übertragung von Daten über einen Funkkanal besteht darin, dass die sich aus dem verwendeten Funkkanal ergebenden Anforderungen an die spektralen Eigenschaften der mit dem Code kodierten und mit dem Modulationsverfahren modulierten Daten eingehalten werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur drahtlosen Übertragung von Daten über einen Funkkanal ist insbesondere für RFID-Anwendungen geeignet, sodass der Funkkanal bevorzugt durch einen RFID-Übertragungskanal gebildet ist.
Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nach dem Synchronisieren das Senderpolynom auf die empfangenen demodulierten synchronisierten Daten angewendet, wodurch die übertragenen Daten dekodiert werden. Bei fehlerloser Übertragung erhält man die ursprünglich kodierten Daten zurück.
Das Anwenden des Senderpolynoms auf die zu übertragenden Daten erfolgt bevorzugt durch eine Multiplikation des Senderpolynoms mit +1 oder –1 in Abhängigkeit von dem jeweils zu übertragenden Datenbit. Entsprechend erfolgt das Anwenden des Senderpolynoms auf die empfangenen demodulierten synchronisierten Daten bevorzugt durch eine Division durch das Senderpolynom, wobei die Ergebnisse im Idealfall +1 oder –1 sind, welche das jeweils übertragene Datenbit repräsentieren. Bei einer realen fehlerbehafteten Übertragung sind die Ergebnisse zumindest nahe +1 oder nahe –1, sodass auf das jeweils übertragene Datenbit geschlossen werden kann.
Das Anwenden des Senderpolynoms auf die zu übertragenden Daten, das Modulieren der kodierten Daten und das Senden der modulierten Daten erfolgen bevorzugt in einem RFID-Transponder. Entsprechend erfolgen das Empfangen der gesendeten Daten, das Demodulieren der empfangenen Daten und das Anwenden des Empfängerpolynoms zum Detektieren und Synchronisieren bevorzugt in einem RFID-Lesegerät. Hierdurch werden Daten gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren vom RFID-Transponder zum RFID-Lesegerät übertragen. In gleicher Weise werden bevorzugt Daten gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren von einem RFID-Lesegerät zu einem RFID-Transponder übertragen. Hierfür erfolgen das Anwenden des Senderpolynoms auf die zu übertragenden Daten, das Modulieren der kodierten Daten und das Senden der modulierten Daten in einem RFID-Lesegerät, während das Empfangen der gesendeten Daten, das Demodulieren der empfangenen Daten und das Anwenden des Empfängerpolynoms zum Detektieren der empfangenen Daten in einem RFID-Transponder erfolgen.
Das Senderpolynom ist bevorzugt in dem RFID-Transponder und/oder in dem RFID-Lesegerät abgespeichert. Bevorzugt sind mehrere der Senderpolynome im RFID-Transponder und/oder im RFID-Lesegerät abgespeichert. Bei alternativen bevorzugten Ausführungsformen wird das Senderpolynom im RFID-Transponder und/oder im RFID-Lesegerät bestimmt.
Bevorzugt ist weiterhin das Empfängerpolynom im RFID-Transponder und/oder im RFID-Lesegerät abgespeichert.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders für RFID-Anwendungen im industriellen Umfeld. Hierdurch können Montagekomponenten, insbesondere Bauteile und Baugruppen während der Durchführung von logistischen Prozessen und/oder Montageprozessen identifiziert werden. Hierfür ist der RFID-Transponder bevorzugt an der Montagekomponente angebracht, sodass die Montagekomponente während der logistischen Prozesse oder während der Montageprozesse identifiziert werden kann. Die Montagekomponente ist bevorzugt durch ein Automobilbauteil oder durch eine Automobilbaugruppe gebildet.
Im Weiteren handelt es sich bei den für bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen eines Codes angegebenen Merkmalen auch um Merkmale bevorzugter Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur drahtlosen Übertragung von Daten über einen Funkkanal.
Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet eine RFID-Systemkomponente, welche durch einen RFID-Transponder oder durch ein RFID-Lesegerät gebildet ist. Erfindungsgemäß ist die RFID-Systemkomponente zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen eines Codes zum Kodieren und Dekodieren von Daten für eine drahtlose Übertragung der Daten über einen Funkkanal ausgebildet. Hierfür weist die RFID-Systemkomponente bevorzugt einen Prozessor auf.
Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet eine RFID-Systemkomponente, welche durch einen RFID-Transponder oder durch ein RFID-Lesegerät gebildet ist. In der RFID-Systemkomponente ist ein Senderpolynom abgespeichert, welches durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen eines Codes zum Kodieren und Dekodieren von Daten für eine drahtlose Übertragung der Daten über einen Funkkanal bestimmt ist. Die mit der erfindungsgemäßen RFID-Systemkomponente sendbaren Daten sind durch die Verwendung des Senderpolynoms gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahrens gekennzeichnet.
Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen RFID-Systemkomponente ist weiterhin das Empfängerpolynom in der RFID-Systemkomponente abgespeichert, welches durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen eines Codes zum Kodieren und Dekodieren von Daten für eine drahtlose Übertragung der Daten über einen Funkkanal bestimmt ist.
Bevorzugte Ausführungsformen der RFID-Systemkomponente sind als ein RFID-Transponder ausgebildet, der zur Erkennung einer Montagekomponente während der Durchführung von logistischen Prozessen oder während der Durchführung von Montageprozessen an der Montagekomponente angebracht ist.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Die einzige 1 zeigt die grafische Darstellung einer bevorzugten Korrelationsfunktion vom Grad n, wie sie bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen eines Codes zum Kodieren und Dekodieren von Daten für eine drahtlose Übertragung der Daten über einen Funkkanal festgelegt wurde. Die festgelegte Korrelationsfunktion weist ein Hauptmaximum a_n/2 mit einem Wert von beispielhaft 10.000 auf. Die Nebenmaxima a₀ bis a_n/2-1 und a_n/2+1 bis an wurden in ihrem Wert auf +1 festgelegt. Dieses große Verhältnis zwischen dem Hauptmaximum und den Nebenmaxima stellt eine hohe Korrelationsspitze dar, welche auch bei gestörten Funkkanälen sicher detektierbar ist. Der Grad n wird bevorzugt deutlich größer als 1, beispielsweise n = 100 festgelegt. Die Nebenmaxima a_i können auch negativ, beispielsweise a_i = –1 sein.
Im nächsten Schritt ist die gewählte Korrelationsfunktion in die z-Ebene zu transformieren, was ohne Berechnungen erfolgen kann, da lediglich die Nebenmaxima und das Hauptmaximum als Koeffizienten eines Polynoms vom Grad n zu wählen sind. Die in 1 dargestellte Korrelationsfunktion entspricht dem nachfolgend angegebenen Polynom in der z-Ebene: a₀·z⁰ + a₁·z^–1 + a₂·z^–2 + ... + a_n/2·z^–n/2 + a_n/2+1·z^–(n/2+1) + ... + a_n·z^–n
Nach Einsetzen der beispielhaft angegebenen Werte ergibt sich das Polynom zu: 1·z⁰ + 1·z^–1 + 1·z^–2 + ... + 10.000·z^–n/2 + 1·z^–(n/2+1) + ... + 1·z^–n
Die festgelegte Korrelationsfunktion stellt bezogen auf den Zeitbereich ein Senderpolynom und ein Empfängerpolynom dar, welche durch die Faltungsoperation miteinander verknüpft sind. Bezogen auf den z-Bereich stellt die Korrelationsfunktion das Produkt aus dem Senderpolynom und dem Empfängerpolynom dar. Somit können bezogen auf den z-Bereich das Senderpolynom und das Empfängerpolynom jeweils als ein Faktor der Korrelationsfunktion angesehen werden. Um die beiden Faktoren bestimmen zu können, werden zunächst die n Nullstellen z₀₁, z₀₂ ... z_0n des die Korrelationsfunktion repräsentierenden Polynoms in der z-Ebene bestimmt. Im Ergebnis liegen n Nullstellen z₀₁, z₀₂ ... z_0n vor. Mithilfe der ermittelten n Nullstellen z₀₁, z₀₂ ... z_0n kann das Polynom faktorisiert werden. Hierdurch kann das oben angegebene Polynom in der folgenden Schreibweise dargestellt werden: (z – z₀₁)·(z – z₀₂)·...·(z – z_0(n-1))·(z – z_0n)
Im nächsten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden m Nullstellen z_S01, z_s02 ... z_S0m der n ermittelten Nullstellen z₀₁, z₀₂ ... z_0n ausgewählt, wobei bevorzugt m = n/2 gilt. Die m Nullstellen sollen das Senderpolynom repräsentieren, welches vor der Übertragung der Daten zur Kodierung, insbesondere zur Spreizung der zu übertragenden Daten dient. Das Senderpolynom bestimmt neben dem zu verwendenden Modulationsverfahren das Spektrum der zu übertragenden Daten auf den Funkkanal. Folglich kann durch die Wahl des Senderpolynoms das Spektrum auf dem Funkkanal bestimmt werden.
Die n Nullstellen z₀₁, z₀₂ ... z_0n sind durch komplexe Zahlen gebildet, welche in ihrer Polarform jeweils einen Betrag und einen Winkel zur reellen Achse aufweisen. Der Winkel zur reellen Achse repräsentiert einen spektralen Anteil, welcher durch das Senderpolynom verursacht wird. Daher werden beim Auswählen der m Nullstellen z_S01, z_s02 ... z_S0m aus den n zuvor ermittelten Nullstellen z₀₁, z₀₂ ... z_0n diejenigen Nullstellen ausgewählt, welche einen spektralen Anteil repräsentieren, der für den vorgegebenen Funkkanal geeignet ist. Beim Auswählen der m Nullstellen z_S01, z_S02 ... z_S0m werden bevorzugt Nullstellenpaare ausgewählt, welche durch konjugiert komplexe Zahlen gebildet sind. Nach dem Auswählen liegen die m Nullstellen z_S01, z_S02 ... z_S0m des Senderpolynoms vor. Diese m Nullstellen z_S01, z_S02 ... z_S0m repräsentieren das Senderpolynom, welches sich zunächst durch Faktoren angeben lässt: (z – z_S01)·(z – z_S02)·...·(z – z_S0(m-1))·(z – z_S0m)
Das Ausmultiplizieren, d. h. das Auflösen der Klammern in der angegebenen Faktorenschreibweise führt zu einem Polynom vom Grad m in der Form: s₀·z⁰ + s₁·z^–1 ... + s_m-1·z^–(m-1) + s_m·z^–m
Die zu übertragenden Daten werden mit dem Senderpolynom kodiert. Dies erfolgt bevorzugt dadurch, dass das Senderpolynom mit +1 bzw. –1 je nach zu übertragendem Datenbit multipliziert wird. Folglich werden die Koeffizienten so, S₁ ... s_m jeweils mit +1 oder mit –1 multipliziert. Die mit +1 bzw. –1 multiplizierten Koeffizienten stellen die zu übertragenden Datenbits in gespreizter Form dar.
Die (n – m) nicht ausgewählten Nullstellen z_E01, z_E02 ... z_E0(n-m) der n ermittelten Nullstellen z₀₁, z₀₂ ... z_0n repräsentieren das Empfängerpolynom. Das Empfängerpolynom ist in gleicher Weise aus den Nullstellen z_E01, z_E02 ... z_E0(n-m) wie das Senderpolynom zu bilden. Das Empfängerpolynom dient nach dem Empfangen der übertragenen Daten dazu, die empfangenen Daten zu detektieren und zu synchronisieren, wofür die Kreuzkorrelation zwischen den empfangenen Daten und dem Empfängerpolynom bestimmt wird. Liegt die ermittelte Kreuzkorrelation über einem vorbestimmten Wert, d. h. über einem Schwellenwert, können die empfangenen Daten als detektiert und synchronisiert weiterverarbeitet werden. Im nächsten Schritt sind die empfangenen und synchronisierten Daten mithilfe des Senderpolynoms zu dekodieren, wodurch die ursprünglichen Daten zurückerhalten werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 69733339 T2 [0002]
DE 69631564 T2 [0003]
DE 60107922 T2 [0004]

Claims

Verfahren zum Bestimmen eines Codes zum Kodieren und Dekodieren von Daten für eine drahtlose Übertragung der Daten über einen Funkkanal, folgende Schritte umfassend: – Ermitteln der sich aus dem zu verwendenden Funkkanal ergebenden Anforderungen an die spektralen Eigenschaften der mit dem zu bestimmenden Code kodierten und mit einem vorgegebenen Modulationsverfahren modulierten Daten; – Festlegen einer Korrelationsfunktion entsprechend den sich aus dem zu verwendenden Funkkanal ergebenden Anforderungen; – Durchführen einer z-Transformation der ermittelten Korrelationsfunktion; – Ermitteln von n Nullstellen der z-transformierten Korrelationsfunktion; – Auswählen von m Nullstellen der n ermittelten Nullstellen, wobei die ausgewählten m Nullstellen die Nullstellen eines zu bildenden Senderpolynoms vom Grad m darstellen, und wobei das Auswählen der m Nullstellen derart erfolgt, dass das zu bildende Senderpolynoms bezogen auf das vorgegebene Modulationsverfahren ein Spektrum repräsentiert, welches die ermittelten Anforderungen an die spektralen Eigenschaften erfüllt; – Bestimmen des Senderpolynoms aus den m ausgewählten Nullstellen; – Bestimmen eines Empfängerpolynoms aus den nicht ausgewählten Nullstellen der n ermittelten Nullstellen der Korrelationsfunktion; und – Ausgabe des Senderpolynoms und des Empfängerpolynoms als Code zum Kodieren und Dekodieren von Daten.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Funkkanal durch einen RFID-Übertragungskanal gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrelationsfunktion vom Grad n ist, sodass zum Festlegen der zu erzielenden Korrelationsfunktion zunächst der Grad n festgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zu erzielende Korrelationsfunktion dadurch festgelegt wird, dass ein Hauptmaximum der Größe a_n/2 vorgegeben wird und weiterhin ein Bruchteil b festgelegt wird, wobei Nebenmaxima auf maximal a_n/2/b begrenzt sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen des Senderpolynoms aus den m ausgewählten Nullstellen folgende Teilschritte umfasst: – Bestimmen von m Faktoren, wobei die m Faktoren jeweils die Differenz von z minus der jeweiligen Nullstelle sind; und – Ausmultiplizieren der m Faktoren zu einem Polynom vom Grad m, welches das Senderpolynom darstellt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass beim Auswählen der m Nullstellen aus den n ermittelten Nullstellen Paare konjugiert komplexer Nullstellen der n ermittelten Nullstellen ausgewählt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswählen der m Nullstellen aus den n ermittelten Nullstellen folgende Teilschritte umfasst: – Überführen der n ermittelten Nullstellen in eine Polarform, wobei jede der n ermittelten Nullstellen durch einen Betrag und durch einen Winkel zwischen 0 und 2·π charakterisiert ist; – Bestimmen von den n ermittelten Nullstellen jeweils zugeordneten Frequenzen durch Abbilden des Winkels der jeweiligen Nullstelle auf den Frequenzbereich zwischen Null und einer Sendetaktfrequenz; – Vergleichen der den n Nullstellen zugeordneten Frequenzen mit den ermittelten Anforderungen an die spektralen Eigenschaften; und – Auswählen der m Nullstellen aus den n ermittelten Nullstellen unter der Maßgabe, dass die den ausgewählten Nullstellen zugeordneten Frequenzen jeweils zum Erfüllen der ermittelten Anforderungen an die spektralen Eigenschaften führen.
Verfahren zur drahtlosen Übertragung von Daten über einen Funkkanal, folgende Schritte umfassend: – Bestimmen eines Codes zum Kodieren und Dekodieren der Daten mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7; – Anwenden des Senderpolynoms auf die zu übertragenden Daten, wodurch kodierte Daten erhalten werden; – Modulieren der kodierten Daten mit dem vorgegebenen Modulationsverfahren; – Senden der modulierten Daten über den Funkkanal; – Empfangen der gesendeten Daten; – Demodulieren der empfangenen Daten mit einem dem vorgegebenen Modulationsverfahren zugeordneten Demodulationsverfahren; – Ermittelten der Korrelation zwischen den empfangenen demodulierten Daten und dem Empfängerpolynom; und – Detektieren der empfangenen demodulierten Daten bei Erreichen eines vorgegebenen Wertes durch die ermittelte Korrelation.
RFID-Systemkomponente, die durch einen RFID-Transponder oder durch ein RFID-Lesegerät gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 konfiguriert ist.
RFID-Systemkomponente, die durch einen RFID-Transponder oder durch ein RFID-Lesegerät gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein in der RFID-Systemkomponente abgespeichertes Senderpolynom durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 bestimmt ist.