Die vorliegende Erfindung betrifft einen ausrichtbaren Sendeempfänger. Die Erfindung betrifft
insbesondere auf Hochfrequenz ("HF" bzw. engl. "Radio Frequency" RF) ausrichtbare bzw.
abstimmbare Sendeempfänger zur Ausrichtung auf ein Aktivierungssignal für eine Vor
richtung, die eine veränderliche Kodierung verwendet.
Elektrisch betätigte Öffnungsmechanismen für Garagentore sind eine zunehmend populäre
Heimannehmlichkeit. Derartige Öffnungsmechanismen für Garagentore nutzen typischerweise
einen batteriebetriebenen, portablen HF bzw. RF-Sender zum Aussenden eines modulierten
und kodierten HF-Signals zu einem separaten bzw. getrennten Empfänger, der in der Garage
des Hauseigentümers angeordnet ist. Jeder Garagentorempfänger ist auf die Frequenz seines
zugehörigen Fernsenders abgestimmt und demoduliert, um das Garagentor zu bedienen, eine
vorgegebene Kodierung, die sowohl in den Fernsender als auch in den Empfänger ein
programmiert ist. Herkömmliche Fernsender bestanden aus einem tragbaren Gehäuse, welches
typischerweise an eine Fahrzeugblende angeklipst ist oder auf andere Weise lose im Fahrzeug
untergebracht ist. Im Laufe der Jahre eines Gebrauchs eines Fahrzeuges gehen diese Fern
sender verloren, sie brechen, sie werden unansehnlich und schmutzig und ihre Anbringung an
eine Sichtblende ist irgendwie unansehnlich. Ferner stellen sie ein Sicherheitsrisiko dar, wenn
sie nicht sicher im Fahrzeug untergebracht sind.
Um diese Probleme zu lösen, offenbart das US-Patent Nr. 4,247,850 einen Fernsender, der in
eine Sichtblende eines Fahrzeugs eingebracht ist, und das US-Patent Nr. 4,447,808 offenbart
einen Fernsender, der in den Rückspiegelaufbau des Fahrzeugs integriert ist. Das dauerhafte
Einbauen eines Fernsenders im Fahrzeugzubehör erfordert die Anschaffung und Installierung
einer zugehörigen Empfängereinheit im Heim des Fahrzeugeigentümers, die auf dieselbe
Frequenz wie der Sender abgestimmt ist und die auf dessen Modulationsschema und dessen
Kodierung anspricht. Fahrzeugeigentümer, die bereits eine Garagentor-Empfangseinheit
besitzen, sind dazu gezwungen, eine neue Empfangseinheit anzuschaffen, die zu dem
Fernempfänger gehört, der dauerhaft in ihrem Fahrzeug eingebaut ist. Ferner ist es dann,
wenn ein Fahrzeugeigentümer einen neuen Wagen anschafft, wahrscheinlich, daß der
Eigentümer den Garagentorempfänger wiederum gegen einen anderen austauschen muß, der
zu dem in dem neuen Fahrzeug eingebauten Fernsender gehört.
Das US-Patent Nr. 4,241,870 offenbart ein Gehäuse, das in eine Überkopfkonsole eines
Fahrzeugs eingebaut ist, um entfernbar einen speziell angepaßten Garagentor-Fernsender
aufzunehmen, derart, daß die Fahrzeugbatterien dem Fernsender Energie zuführen können.
Damit besteht die Möglichkeit, daß dann, wenn der Fahrzeugeigentümer einen neuen Wagen
anschafft, der Fernsender aus dem alten Wagen herausgenommen und im neuen Wagen un
tergebracht werden kann. Das Gehäuse in der Überkopfkonsole ist jedoch oftmals mechanisch
nicht dazu ausgelegt, bestehende Garagentor-Fernsender aufzunehmen, so daß der Fahr
zeugeigentümer einen speziell angepaßten Fernsender und einen zugehörigen Empfänger
kaufen muß.
Das US-Patent Nr. 4,595,228 offenbart eine Überkopfkonsole für ein Fahrzeug, die ein Fach
mit einer herabziehbaren Tür aufweist, um entfernbar einen bestehenden Fernsender für ein
Garagentor aufzunehmen. Die Tür umfaßt ein Paneel, das beweglich ist, um den Schalter des
untergebrachten bestehenden Fernsteuersenders zu betätigen. Bei diesem Ansatz besteht
jedoch das Problem, daß sich solche Fernsender für Öffner für Garagentore beachtlich in
Form und Größe voneinander unterscheiden, so daß daß es schwierig ist, ein Gehäuse zu
schaffen, das mechanisch zu den verschiedenen Marken von Fernsteuerungssendern
kompatibel ist.
Um die gesamten vorstehenden Probleme zu lösen, wurde ein ausrichtbarer Sendeempfänger
entwickelt, der in einen universellen Garagentoröffner integrierbar ist, und der dauerhaft in
einem Fahrzeug untergebracht werden kann und der durch die Batterie des Fahrzeugs mit
Energie versorgt wird. Dieser ausrichtbare Sendeempfänger ist dazu fähig, die Hochfrequenz,
das Modulationsschema und die Datenkodierung eines bestehenden tragbaren Fernsteuerungs-
HF-Senders zu erlernen, der mit einer bestehenden Empfangseinheit zusammenwirkt, die in
der Garage des Fahrzeugeigentümers untergebracht ist. Somit kann, wenn ein Fahrzeug
eigentümer einen neuen Wagen kauft, der eine derartige ausrichtbare Sendeempfangseinheit
aufweist, der Fahrzeugeigentümer den Sender auf den bestehenden anklipsbaren Fern-HF-
Sender des Fahrzeugeigentümers ausrichten, ohne daß eine neue Installation im Fahrzeug
oder im Heim notwendig ist. Danach kann der alte anklipsbare Sender ausgemustert oder ge
lagert werden.
Wenn ein neues Haus gekauft wird oder wenn ein bestehender Garagentoröffner ersetzt wird,
kann der ausrichtbare Sendeempfänger erneut ausgerichtet bzw. "trainiert" werden, um auf
die Frequenz und die Kodierung irgend eines neuen Garagentoröffnungsempfängers ab
gestimmt zu werden, der in das Garagentor-Öffnungssystem eingebaut ist oder nachträglich
eingebaut wird. Der ausrichtbare Sendeempfänger kann so ausgerichtet werden, daß er mit
jedem Fern-HF-Sender verwendbar ist, der von dem der Art ist, die zur Aktivierung eines
Garagentor-Öffnungsmechanismus oder mit anderen ferngesteuerten Vorrichtungen wie
Hauslampen, Zutrittstoren usw. verwendet wird. Das Ausrichten erfolgt nicht nur durch
Erlernen einer Kodierung und eines Kodierungsformates (d. h. eines Modulationsschemas), es
erfolgt auch durch die spezielle HF-Trägerfrequenz des durch jeden derartigen Fernsteuer
sender übersandten Signals. Nach dem Ausrichten betätigt der ausrichtbare Sendeempfänger
den Öffnungsmechanismus für das Garagentor ohne die Notwendigkeit des Bestehens des
separaten Fernsenders. Da der ausrichtbare Sendeempfänger ein integraler Bestandteil des
Fahrzeugzubehörs ist, werden die Lagerungs- und Zugangsschwierigkeiten, die durch die
existierenden "Anklip"-Fernsteuerungssender auftreten, beseitigt. Zwei derartige ausrichtbare
Sendeempfänger sind in den in der Erteilung begriffenen US-Patenten Nr. 5,442,340,
veröffentlicht am 15. August 1995 mit dem Titel: "Ausrichtbarer HF-Sender mit Dämpfungs
steuerung" und dem US-Patent 5,475,366, veröffentlicht am 12. Dezember 1995 mit dem
Titel: "Elektrisches Steuerungssystem für Fahrzeugzubehör" offenbart.
Aufgrund des Auftretens von "Kodierungsräubern", die tragbare, auf eine Einzelfrequenz
ausrichtbare, Sendevorrichtungen verwenden, mit denen eine Kodierung erlernbar ist, die von
einem ahnungslosen Opfer ausgesandt wird, um die Kodierung anschließend zu nutzen, um
den Wagen eines Opfers zu stehlen, der mit einem ferngesteuerten schlüssellosen Zugangs
system ausgestattet ist, oder um z. B. in das Haus eines Opfers einzubrechen, das einen
HF-betätigten Garagentoröffner aufweist, erwägen Hersteller von Garagentor-Öffnungsmechanis
men, kryptographische Algorithmen zu implementieren, die eine variable Kodierung gene
rieren. Die Aufnahme dieser Kodierung sollte in die Sender und die zugehörigen Empfänger
erfolgen, um die Wahrscheinlichkeit zu verringern, daß ein Kodierungsräuber erfolgreich in
die Garage irgendeiner Person eindringen kann, nachdem er eine speziell übersandte Kodie
rung abgespeichert hat. Wenn im Beispiel 2 so eine veränderliche Kodierung genutzt würde,
und ein Kodierungsräuber eine einfache Kodierung ermittelt, die von dem Sender des Eigen
tümers ausgesandt wird, würde der Empfänger des Systems nicht auf die anschließend vom
Kodierungsräuber übersandte Kodierung ansprechen, da der Empfänger dann, wenn die Person
anschließend das System genutzt hat, nur auf eine unterschiedliche Kodierung entsprechend
des kryptographischen Algorithmus reagiert.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene kryptographische Algorithmen und Verfahren
zur Implementierung derartiger Algorithmen aus dem Bereich ferngesteuerter schlüsselloser
Schließsysteme für Fahrzeuge bekannt. Eine generelle Beschreibung derartiger Systeme sind
in einer Publikation offenbart, die den Titel hat: "Das Kreieren von Kodierungen für Fahr
zeug-Fernsteuerungs-Sicherheitssysteme" von John Gordon, 14. Oktober 1994, veröffentlicht
durch "Home Office, Police Scientific Development Branch, Sandridge, St. Albans, UK".
Systeme, die veränderliche Kodierungen verwenden, senden veränderliche Kodierungen zu
verschiedenen Anlässen. Im vorstehend beschriebenen Artikel werden zwei verschiedene
Arten von zeitveränderlichen Kodierungen beschrieben, sogenannte Rollkodierungen (rolling
kodierungen) und Realtime kodierungen (Echtzeitkodierungen). Rollkodierungen sind
Kodierungen, die aufeinanderfolgend jedesmal variieren, wenn eine Kodierung durch den
Sender ausgesandt wird, entsprechend zu einem kryptographischen Algorithmus, der im Sen
der gespeichert ist. In derartigen Systemen speichert der Empfänger denselben kryptogra
phischen Algorithmus wie der Sender und erkennt jede nachfolgende und verschiedene Kodie
rung, die durch den Sender ausgesandt wird, als zulässig, vorausgesetzt, sie entspricht einer
Kodierung, die der Empfänger als nächstes entsprechend zu dem kryptographischen Algorith
mus erwartet. Um zu wissen, welche Kodierung als nächstes gesendet oder empfangen wird,
werden aufeinanderfolgende sequenzielle Seriennummern gespeichert, die identifizieren, wel
che Kodierung als letztes gesendet oder empfanden wurde, so daß die nächstes Kodierung die
entsprechende nächste sequenzielle Seriennummer aufweist.
Echtzeit-Kodierungen sind Kodieiungen, die sich in Übereinstimmung mit einem kryptogra
phischen Algorithmus in vorgegebenen periodischen Intervallen verändern, die durch eine
Echtzeituhr jeweils im Sender und im Empfänger gemessen werden. Um sicherzustellen, daß
die Uhren synchronisiert sind, kann die Uhr im Empfänger jeweils re-synchronisiert werden,
wenn eine legitimierte Kodierung vom Sender ausgesandt wird.
Die Synchronisation einer Rollkodierung schafft ihre eigenen Probleme, da eine neue Kodie
rung vom Sender jedesmal dann erzeugt wird, wenn der Sender zum Aussenden aktiviert
wird. Wenn der Sender somit außerhalb des Empfangsbereiches des Empfängers aktiviert ist,
wird der Empfänger eine andere Kodierung erwarten als sie der Sender nachfolgend aus
sendet. Wenn die letzte ausgesandte Kodierung zudem im flüchtigen Speicher gespeichert
wird und die Energie unterbrochen wird, entweder beim Sender oder beim Empfänger, sind
Sender und Empfänger nicht mehr miteinander synchronisiert. Es bestehen verschiedene
Verfahren, um mit diesem Problem umzugehen, wobei einige dieser Verfahren in dem oben
beschriebenen Artikel von John Gordon beschrieben sind. Bei einem Verfahren kann der
Empfänger eine Kodierung akzeptieren, die in ein vorgegebenes Fenster nachfolgender Ko
dierungen einpaßt, die der Sender zu dem kryptographischen Algorithmus aussenden konnte,
um die letzte ausgesandte Kodierung weiterzurollen. Es würde jedoch niemals eine Kodierung
akzeptiert, die dieselbe ist wie beim letzten Aussenden, da eine derartige Kodierung eine
erlernte Kodierung repräsentieren könnte, die von einem Kodierungsräuber ausgesandt wird.
Die ausgewählte Größe des Fensters entspricht einem Abwägen zwischen Sicherheit und
einfacher Bedienung, je größer das Fenster ist, desto eher wird der Empfänger eine zufällig
generierte Kodierung akzeptieren, was in einem weniger sicheren System resultiert, je
schmaler das Fenster ist, desto wahrscheinlicher ist es, daß das System komplett nicht mehr
synchronisiert ist, was den legitimierten Nutzer frustrieren kann.
Ein weiteres Verfahren zur Behandlung des Synchronisationsproblems ist ein Zweieingangs-
Synchronisationsverfahren, bei welchem der Empfänger so programmiert ist, daß er zwei
aufeinanderfolgende legitimierte Kodierungen akzeptiert, wenn die erste empfangene Kodie
rung nicht diejenige ist, die der Empfänger erwartet. Wenn somit das Garagentor nach dem
ersten Aussenden aufgrund einer unerwarteten Kodierung nicht aktiviert wird, kann der
Bediener den Sender ein zweites Mal aktivieren, um die nächste darauffolgende Kodierung
auszusenden, und um den Empfänger dazu zu bewegen, zu bestimmen, ob die zwei aufein
anderfolgend ausgesandten Kodierungen eine zugelassene Kombination entsprechend zum
kryptographischen Algorithmus darstellen.
Ein weiteres Verfahren eines Re-Synchronisierens eines Senders und eines Empfängers be
steht darin, ein Mittel bereitzustellen, welches zum Aussenden eines Re-Synchronisierungs-
oder eines Re-Start-Signals vom Sender dient, und zwar durch Aktivierung eines speziellen
Druckknopfes oder einer Kombination von Druckknöpfen. Ein weiteres Verfahren besteht
darin, einen Druckknopf auf dem Empfänger vorzusehen, der bei seiner Betätigung bewirkt,
daß der Empfänger den nächsten vom Sender übertragenen Code akzeptiert und mit diesem
resynchronisiert.
Ein anderer Weg, durch welchen ein Sender und ein Empfänger asynchron werden können,
besteht, wenn mehr als ein Sender zur Aktivierung des Garagentores verwendet wird. In
diesem Falle kann eine ID-Kodierung mit jedem Aktivierungssignal übersandt werden und der
Empfänger kann dazu ausgelegt sein, das übersandte ID-Signal zu erkennen, und auf eine
getrennte Aufnahme zuzugreifen, welche zur ID-Nummer gehört, um zu bestimmen, welche
Kodierung bzw. welche Kodierungen als nächstes vom Sender mit der ausgesandten
ID-Kodierung erwartet werden.
Aufgrund der Verwendung zeitveränderlicher oder anderer veränderlicher Kodierungen wird
ein möglicher Kodierungsräuber behindert, wobei Diebe versuchen könnten, eine Garagentor
dadurch zu öffnen, daß sie durch verschiedene Kodierungen durchscannen, bis eine Kodierung
ausgesandt wird, die das Garagentor aktiviert. Um diese Möglichkeit zu verhindern, kann ein
Empfanger dahingehend programmiert werden, daß er es ablehnt, eine Kodierung zu akzeptie
ren, nachdem eine vorgegebene Anzahl nicht erfolgreicher Versuche gemacht wurden, um das
Garagentor zu aktivieren. Ein Scannen kann ebenfalls damit verhindert werden, daß ein
extrem großer Bereich von Kodierungen verwendet wird, indem ein Kodierungswort von 32
oder mehr Kodierungen zur Anwendung kommt.
Im obengenannten Papier führt Professor Gordon aus, daß Systemdesigner nicht annehmen
sollten, daß ihre kryptographischen Algorithmen ein Geheimnis bleiben. Daher empfiehlt Pro
fessor Gordon kryptographische Algorithmen, die einen kryptographischen Schlüssel verwen
den, der einzigartig in Hinsicht auf den Satz von Sendern und Empfängern jedes einzelnen
Systems ist. Somit würde sogar dann, wenn ein Dieb den kryptographischen Algorithmus
kennt, der Dieb auch den einzigartigen kryptographischen Schlüssel wissen müssen, der durch
den Algorithmus genutzt wird, der im Empfänger gespeichert wird. Solche kryptographischen
Schlüssel wurden typischerweise im Sender und im Empfänger gespeichert, aber sie wurden
normalerweise nicht durch den Sender übertragen und waren damit auch nicht auf andere
Weise durch einen möglichen Dieb erhältlich. Wenn ferner ein kryptographischer Schlüssel
von 32 Bit oder mehr genutzt wird, ist die Wahrscheinlichkeit, daß ein Dieb den Schlüssel
erraten konnte, praktisch ausgeschlossen.
Aufgrund des Auftretens von Kodierungsräubern wünschen die Hersteller von Garagentor
Öffnungssystemen, ihre Systeme so sicher wie möglich auszugestalten. Je sicherer das System
ist, desto schwieriger wird es jedoch für den legitimierten Anwender des Systems, seinen
fahrzeugtrainierbaren Sender an die Kodierungen anzupassen, die ausgesandt werden müssen,
uni ihre Garagentore zu aktivieren. Somit schafft die Verwendung variabler Kodierungen
durch die Hersteller von Garagentor-Öffnungssystemen Schwierigkeiten und Probleme im
Design von ausrichtbaren Sendeempfängern, die dazu imstande sein müssen, ein erlerntes
HF-Signal auszusenden und in Ergänzung dazu eine Kodierung, die variiert. Dieses Problem
schafft nicht nur Schwierigkeiten für die Hersteller von fahrzeuginstallierten ausrichtbaren
Sendeempfängern, es schafft auch ein Handelsproblem für die Hersteller von Garagentor-
Öffnungssystemen, die es wünschen, daß ihre Systeme kompatibel sind mit den fahrzeugin
stallierten ausrichtbaren Sendeempfängern und die dennoch sicher vor Kodierungsräubern sein
sollten.
Die Erfindung löst dieses Problem durch den Gegenstand des Anspruchs 1 und das Verfahren
des Anspruches 12. Die Erfindung schafft einen ausrichtbaren Sendeempfänger, der dazu in
der Lage ist, ein empfangenes Signal zu identifizieren, welches eine variable Kodierung um
faßt. Ein Aspekt der Erfindung besteht darin, einen ausrichtbaren Sendeempfänger zu schaf
fen, der einen kryptographischen Algorithmus identifiziert, der von einem Sender verwendet
wird und von einem zugehörigen Empfänger, auf der Basis von Charakteristiken eines vom
Sender empfangenen Signals. Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, einen ausricht
baren Sendeempfänger zu schaffen, der dazu in der Lage ist, ein Aktivierungssignal zu
erlernen und nachfolgend zu einem Empfänger unter Verwendung eines kryptographischen
Algorithmus auszusenden. Schließlich besteht ein weiterer Aspekt der Erfindung darin, einen
ausrichtbaren Empfänger zu schaffen, der dazu in der Lage ist, einen kryptographischen
Schlüssel zu empfangen und den kryptographischen Schlüssel in einem kryptographischen
Algorithmus zu nutzen, der dem entspricht, der vom Sender und vom Empfänger eines
Garagentoröffnungssystems genutzt wird. Ein anderer Aspekt der Erfindung besteht darin,
einen ausrichtbaren Sendeempfänger zu schaffen, der dazu in der Lage ist, ein Re-Synchro
nisierungssignal zu erlernen, das von einem Sender ausgesandt wird, und der dazu in der Lage
ist, das Re-Synchronisierungssignal zu einem Empfänger zurückzusenden, um zu dem aus
richtbaren Sendeempfänger mit dem Empfänger zu synchronisieren bzw. zu re-synchro
nisieren.
Um diese und andere Vorteile zu erreichen, und entsprechend der Aufgabe der Erfindung in
Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel und mit der vorliegenden Beschreibung um
faßt der erfindungsgemäße Sendeempfänger einen Empfänger zum Empfang eines
Aktivierungssignals von einem Fernsender und eine an den Empfänger angeschlossene Steue
rung, die in einem Lern- und in einem Betriebsmodus betreibbar ist. Im Lernmodus empfängt
die Steuerung das Aktivierungssignal, sie erlernt die übertragene HF-Frequenz und sie er
kennt das Vorliegen einer veränderlichen Kodierung. Sie identifiziert daraufhin einen vorge
speicherten kryptographischen Algorithmus auf der Basis der empfangenen Kodierung des
kryptographischen Algorithmus, der von dem Fernsender verwendet wird. Der vorgespei
cherte Algorithmus entspricht diesem Sendealgorithmus, der zur Generierung der variablen
Kodierungen verwendet wird. Die Steuerung speichert die Daten, die diesen kryptogra
phischen Algorithmus identifizieren und die letzte übersandte Kodierung des Aktivierungs
signals. Im Betriebsmodus generiert die Steuerung ein HF-Ausgangssignal, das durch Daten
moduliert ist, die eine nächste sequentielle Kodierung der variablen Kodierungen repräsen
tieren, unter Verwendung des identifizierten kryptographischen Algorithmus und der Daten,
die die letzte übertragene Kodierung darstellen . . Der ausrichtbare Sendeempfänger umfaßt
ferner einen Signalgenerator, der an die Steuerung angeschlossen ist, um die Ausgangsdaten
von der Steuerung zu empfangen und um ein moduliertes HF-Signal auszusenden, welches in
der Frequenz dem empfangenen Aktivierungssignal entspricht und das eine variable Kodie
rung umfaßt, die durch einen Empfänger der Fernsteuerungsvorrichtung für dessen Aktivie
rung erkennbar ist.
Die vorstehenden und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfol
gend unter Bezug auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es
zeigt:
Fig. 1 eine teilweise perspektivische Ansicht eines Fahrzeuginneren mit einer
Überkopfkonsole zur Unterbringung eines ausrichtbaren Sendeempfän
gers der Erfindung;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines ausrichtbaren Sendeempfängers der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Blende, die den erfindungsgemäßen
ausrichtbaren Sendeempfänger beinhaltet;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer Spiegelanordnung, die die erfin
dungsgemäße Sendeempfangseinrichtung beinhaltet,
Fig. 5 ein elektrisches Schaltkreisdiagramm, teilweise im Blockform und teil
weise in schematischer Form, des erfindungsgemäßen ausrichtbaren
Sendeempfängers;
Fig. 6A ein elektrisches Schaltkreisdiagramm, teilweise in Blockform und in
schematischer Form, welches Details des Schaltkreises aus Fig. 5 ver
anschaulicht;
Fig. 6B ein elektrisches Schaltkreisdiagramm in schematischer Form, welches
die Details des spannungsgesteuerten Oszillators der Fig. 6A veran
schaulicht;
Fig. 7 ein elektrisches Schaltkreisdiagramm, welches teilweise in Blockansicht
und teilweise in schematischer Ansicht die Details der phasengesperr
ten Schleife in Fig. 6A veranschaulicht;
Fig. 8 ein Flußdiagramm der Programmierung des Mikrokontrollers, der in
Fig. 5 und 6A gezeigt ist,
Fig. 9A-9G ein Flußdiagramm der Ausrichtungs- bzw. Abstimmungssequenz, die
durch den in Fig. 5 und 6A dargestellten Mikrokontroller durchgeführt
wird;
Fig. 10 ein Flußdiagramm einer Daten-Verifikations-Unterroutine, die von dem
in Fig. 5 und 6A dargestellten Mikrokontroller während des Ausrich
tungsprogrammes angewendet wird;
Fig. 11A bis 11B ein Flußdiagramm einer Kodierungs-Unterroutine, die während des
Ausrichtungsprogrammes von dem Mikrokontroller aus Fig. 5 und 6A
durchgeführt wird;
Fig. 12 ein Flußdiagramm einer Verdichtungs-Unterroutine, die in dem Aus
richtungsprogramm verwendet wird, welches von dem in Fig. 5 und 6A
dargestellten Mikrokontroller ausgeführt wird; und
Fig. 13 ein Flußdiagramm einer Rollkodierungs-Identifizierung (RCID) und
einer Ausrichtungs-Unterroutine, die im Lernprogramm verwendet
wird, das von dem Mikrokontroller in Fig. 5 und 6A durchgeführt
wird.
Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen ausrichtbaren Sendeempfänger 43. Der ausrichtbare
Sendeempfänger 43 umfaßt drei Druckknopf-Schalter 44, 46 und 47, eine lichtemittierende
Diode (LED) 48, ein elektrisches Schaltkreisboard und zugehörige Schaltkreise, die in einem
Gehäuse 45 untergebracht werden können. Wie in näherem Detail unten beschrieben, können
die Schalter 44, 46 und 47 jeweils zu einem separaten Garagentor oder zu einer anderen zu
steuernden Vorrichtung gehören. Das Gehäuse 45 des ausrichtbaren Sendeempfängers 45 ist
bevorzugt derart geeignet dimensioniert, daß es im Fahrzeugzubehör, z. B. in einer Überkopf
konsole 45, wie in Fig. 1 gezeigt, untergebracht werden kann. In der in Fig. 1 gezeigten
Konfiguration umfaßt der ausrichtbare Sendeempfänger 43 elektrische Leiter, die an das
elektrische System des Fahrzeuges angeschlossen sind, um Energie von der Fahrzeugbatterie
zu empfangen. Die Überkopfkonsole 50 umfaßt weiteres Zubehör, beispielsweise Kartenlese
lampen 52, die durch Schalter 54 gesteuert werden. Es kann ferner einen elektronischen
Kompaß und dessen Display (nicht dargestellt) umfassen.
Der ausrichtbare Sendeempfänger 43 kann alternativ auch permanent in das Fahrzeugzubehör
eingebracht sein, beispielsweise in eine Sichtblende 51 (Fig. 3) oder in einen Rücksicht
spiegelaufbau 53 (Fig. 4). Obwohl der ausrichtbare Sendeempfänger 43 hier nur im Einbau in
eine Sichtblende und eine Spiegelanordnung und als entfernbar in einem Überkopfkonsolen
fach dargestellt wird, kann der ausrichtbare Sendeempfänger auch permanent oder entfernbar
im Armaturenbrett des Fahrzeuges oder in einer anderen geeigneten Lokation des Fahrzeug
inneren untergebracht werden.
System-Hardware
Fig. 5 zeigt den elektrischen Schaltkreis des ausrichtbaren Sendeempfängers 43 in Blockform
und in schematischer Form. Der ausrichtbare Sendeempfänger 43 umfaßt eine herkömmliche
Schalter-Schnittstellenschaltung 49, die an einen Anschluß von jedem der Druckknopf-Schal
ter 44, 46 und 47 angeschlossen ist, deren jeweils verbleibender Anschluß mit Erde verbunden
ist. Der Schnittstellenschaltkreis 49 koppelt die Signalinformation von den Schaltern 44, 46,
47 an die Eingangsanschlüsse 62 eines Mikrokontrollers 57, der Teil eines ausrichtbaren
Sendeempfängerschaltkreises 55 ist. Eine Energiezufuhr 56 ist in herkömmlicher Art an die
Fahrzeugbatterie 60 angeschlossen, über eine Verbindung 61. Sie ist ferner an die verschie
denen Verbindungen eines ausrichtbaren Sendeempfängerschaltkreises 55 angeschlossen, um
die notwendige Betriebsspannung in herkömmlicher Weise zuzuführen. Ergänzend zum
Mikrokontroller 57 umfaßt der Sendeempfängerschaltkreis 55 einen Hochfrequenz-
Schaltkreis 58 (HF bzw. in den USA "RF"), der an den Mikrokontroller 57 und an eine
Antenne 59 angeschlossen ist.
Wie vorstehend beschrieben, können die Schalter 44, 46 und 47 jeweils einer verschiedenen
zu steuernden Vorrichtung entsprechen, beispielsweise verschiedenen Garagentoren, elek
trisch bedienten Zugangstoren, Hauslichtsteuerungen oder dergleichen, die jeweils ihre eigene
individuelle Bedienung haben, die zu verschiedenen Radiofrequenzkanälen für einstellbare
Sendeempfänger 43 gehören. Sobald der HF-Kanal, der zu einem der Schalter 44, 46 und 47
gehört, an ein HF-Aktivierungssignal B angepaßt wurde, welches von einem portablen Fern
steuerungssender 65 (beispielsweise) für einen Garagentoröffner 66 (beispielsweise)
ausgesandt wird, wird der Sendeempfänger 43 ein HF-Signal T aussenden, welches die glei
chen Charakteristiken aufweist wie das Aktivierungssignal B zur Aktivierung bzw. Betätigung
einer Vorrichtung, beispielsweise ein Garagentoröffner 66, wenn der entsprechende Schalter
(44, 46, 47) für einen Moment gedrückt wird. Somit kann der Sendeempfänger 43 nachfol
gend mittels Identifizieren und Speicherns der Trägerfrequenz, des Modulationsschemas und
der Datenkodierung eines empfangenden HF-Aktivierungssignals B, welches von einem Fern
sender 65 stammt, ein HF-Signal T aussenden, welches die identifizierten Charakteristiken des
HF-Signals B hat, die dazu notwendig sind, eine Vorrichtung wie beispielsweise eine Gara
gentoröffnung 66 zu aktivieren. Jeder HF-Kanal kann auf ein verschiedenes HF-Signal B
abgestimmt bzw. ausgerichtet werden, so daß eine Vielzahl von Vorrichtungen in Ergänzung
eines Garagentoröffners 66 durch Drücken eines entsprechenden Schalters 44, 46 und 47
aktiviert werden können. Diese weiteren Vorrichtungen können z. B. zusätzliche Garagentor
öffner umfassen, ein Hausinnen- oder -außenlicht oder ein Heimsicherheitssystem oder ir
gendeine andere Hausannehmlichkeit, die dazu in der Lage ist, ein HF-Steuerungssignal zu
empfangen.
Der Mikrokontroller 57 umfaßt Dateneingangsanschlüsse 62 zum Empfang von Signalen von
der Schalterschnittstelle 49, die die Schließzustände der Schalter 44, 46 und 47 anzeigen. Ein
zusätzlicher Eingangsanschluß 62a kann dazu vorgesehen sein, Eingangsdaten von anderen
Quellen zu empfangen, beispielsweise von einem Reihenverbindungsanschluß zum Empfang
heruntergeladener Informationen, von einem stimmaktivierten Schaltkreis oder von einem
Fahrzeugdaten-Eingangssystem. Der Eingangsanschluß 62a ist da zu vorgesehen, Datenein
gaben zu empfangen, die direkt vom Anwender oder von anderen Quellen eingegeben werden.
Solche Daten können beispielsweise ein Programmkommando, ein kryptographischer Schlüs
sel, eine Identifizierung der Marke und/oder des Modells des Fernsteuerungssenders 65 oder
den kryptographischen Algorithmus an sich umfassen.
Der Mikrokontroller 57 hat zusätzlich einen an eine LED 48 angeschlossenen Ausgang, die
erleuchtet wird, wenn einer der Schalter 44, 46 und 47 geschlossen wird. Der Mikrokontroller
57 ist so programmiert, daß er dem LED 48 Signale bereitstellt, so daß diese langsam blinkt,
wenn der Schaltkreis in einen Ausrichtungs- bzw. Lernmodus für einen der mit den Schaltern
44, 46 und 47 verbundenen HF-Kanäle eintritt, und um schnell zu leuchten und zu blinken,
wenn ein Kanal erfolgreich ausgerichtet wurde, und um langsam in bestimmter Weise doppelt
zu blinken, um dem Nutzer und Bediener anzuzeigen, daß er den Fernsteuerungssender erneut
betätigen soll. Alternativ kann die LED 48 eine Mehrfarben-LED sein, die ihre Farbe ver
ändert, um anzuzeigen, wenn ein Kanal erfolgreich ausgerichtet wurde, oder um es dem
Bediener anzuzeigen, daß er den Fernsender erneut reaktivieren soll. Wenn der ausrichtbare
Sendeempfänger 43 einmal ausgerichtet worden ist, leuchtet die LED 48 kontinuierlich bei
der Aktivierung eines Knopfes bzw. eines Schalters 44, 46 oder 47 während seines Nieder
drückens, um dem Anwender anzuzeigen, daß der Sendeempfänger ein Signal T aussendet.
Der Mikrokontroller 57 kann ferner einen Anschluß 62b umfassen, um ein Display bzw. eine
Anzeigeeinrichtung 64 anzuschließen, und um eine Bedienerschnittstelle zu schaffen, die es
dem Bediener anzeigt, daß verschiedene Operationen während der Lernphase und der Be
dienung des ausrichtbaren Sendeempfängers durchgeführt werden sollen. Beispielsweise kann
der Mikrokontroller 57 eine Mitteilung an einen Nutzer ausgeben, um eine Re-Synchro
nisierungs-Ausrichtung durchzuführen oder um eine Sendeoperation auszuführen, wenn diese
benötigt wird, um den ausrichtbaren Sendeempfänger mit dem Empfänger des Garagentor-
Öffnungsmechanismus 66 zu synchronisieren. Ferner kann der Mikrokontroller 57 eine Mit
teilung anzeigen, die es dem Anwender anzeigt, daß er einen Sendeknopf auf dem Fernsender
aktivieren muß, um zu bestimmen, ob sich die Sendekodierung verändert hat, um derart zu
identifizieren, daß eine variable bzw. veränderliche Kodierung (engl. "variable code") vorliegt.
Erganzend kann der Mikrokontroller 57 eine Nachricht anzeigen, die angibt, daß das empfan
gene Signal erfolgreich erlernt wurde und um erganzende Nachrichten anzuzeigen, die dazu
nützlich sind, den Bedienei durch eine Ausrichtungs- bzw. Lernsequenz zu führen.
Fig. 6A zeigt die Details eines Sendeempfängerschaltkreises 55, der einen Mikrokontroller 57,
einen HF-Schaltkreis 58 und eine Antenne 59 umfaßt. Der Mikrokontroller 57 umfaßt einen
nichtflüchtigen Speicher (NVM), ein Random-Access-Memory (RAM) und er kann weitere
geeignete, im Handel erhältliche integrierte Schaltkreise umfassen, beispielsweise nach Art
eines MC6805B4 integrierten Schaltkreises, der von der Firma Motorola erhältlich ist.
Die Antenne 59 ist bevorzugt eine dynamisch abstimmbare Antenne, die eine kleine Schleifen
antenne 70 umfaßt, deren einer Anschluß mit Erde verbunden ist und deren anderer Anschluß
an die Anode einer Varactor-Diode 71 angeschlossen ist. Die Varactor-Diode 71 verändert
die Impedanzcharakteristiken der Schleifenantenne 70 in Erwiderung einer Steuerungsspan
nung, die an die Kathode der Varactor-Diode 71 angelegt wird, wodurch die Resonanzfre
quenz der kleinen Schleifenantenne 70 verändert wird. Diese Steuerungsspannung wird durch
den Mikrokontroller 57 bestimmt, der ein Antennensteuerungs-Digitalausgangssignal ausgibt,
und zwar zu den Eingangsanschlüssen 72′ eines Digital/Analog-Wandlers 72 (D/A), der an die
Kathode der Varactor-Diode 71 gekoppelt ist. Mittels Verwendung einer dynamisch abge
stimmten Antenne kann der Mikrokontroller 57 derart programmiert werden, daß er die Reso
nanzfrequenz 59 selektiv abstimmt bzw. einstellt, um die Aussendung der Antenne und die
Empfangscharakteristiken für jede einzelne Frequenz zu maximieren, bei der ein HF-Signal
ausgesandt oder empfangen wird.
Die Antenne 59 ist somit dynamisch abstimmbar ausgewählt, um die Effizienz zu maximieren,
bei der die Antenne ein empfangenes elektromagnetisches HF-Signal in ein elektrisches Signal
umsetzt, während eines Empfangsmodus, und um die Effizienz zu maximieren, mit der die
Antenne 59 ein ausgesandtes elektromagnetisches HF-Signal im Aussendemodus abstrahlt.
Ergänzend kann dann, wenn die Antenne 59 dynamisch an eine Resonanzfrequenz abgestimmt
ist, die der Trägerfrequenz des ausgesandten Signals entspricht, die Antenne 59 unerwünschte
harmonische Effekte aus dem auszusendenden Signal entfernen. Bevorzugt ist die Schleifen
antenne 70 senkrecht zum Fahrzeugdach angeordnet, um den Vorteil der reflektierenden
Eigenschaften des Fahrzeuges zu nutzen, um hierdurch die Sendereichweite und die Sensitivi
tät des Sendeempfängers zu erhohen, wenn er in einem Fahrzeug angeordnet wird. Die Art, in
der der Mikrokontroller 57 die Antenne 59 steuert, wird später unter Bezug auf das Flußdia
gramm der Fig. 8 näher beschrieben.
An die Antenne 59 zum Aussenden von erlernten HF-Steuerungssignalen ist ein HF-Schalt
kreis 58 angeschlossen, der einen spannungsgesteuerten Oszillator VCO 73 (VCO Voltage
Controlled Oscillator) aufweist, der einen Steuerungseingangsanschluß hat, der an einen
Datenausgangsanschluß des Mikrokontrollers 57 gekoppelt ist, um die Frequenzausgabe des
VCO 73 zu steuern. Der detaillierte Aufbau eines für die vorliegende Erfindung geeigneten
VCOs ist in Fig. 6B dargestellt.
Das VCO 73 umfaßt zwei Abschnitte - einen Oszillator 103, der ein sinusförmiges Signal
ausgibt, das durch ASK-Daten moduliert sein kann, und einen LC-Resonator 104, der ein
veränderliches Frequenzresonanzsignal für den Oszillator 103 bereitstellt. Der Oszillator 103
umfaßt einen Oszilliertransistor 110, der einen Kollektor aufweist, der an eine positive Span
nungsquelle VEE angeschlossen ist, eine Basis, die an einen ersten Anschluß eines Kon
densators 112 angeschlossen ist, und einen Emitter, der an Erde angeschlossen ist, über einen
Schalttransistor 114. Ein Puffertransistor 116 hat eine Basis, die an einen zweiten Anschluß
des Kondensators 112 angeschlossen ist, einen Kollektor, der an eine positive Quellspannung
VEE angeschlossen ist, und einen Emitter, der an einen ersten Anschluß eines Widerstandes
118 angeschlossen ist, dessen zweiter Anschluß an Erde angeschlossen ist, und zwar über
einen Schalttransistor 114. Der Schalttransistor 114 hat eine Basis, die an den
Mikrokontroller 57 angeschlossen ist, um ASK-Daten zu empfangen, derart, daß der
Schalttransistor 114 selektiv den Emitter der Transistoren 110 und 116 mit Erde koppelt. Auf
diese Weise moduliert der Schalttransistor 114 selektiv das Signal am VCO-Ausgang 73′, das
am Emitter des Puffertransistors 116 anliegt.
Der LC-Resonator 104 umfaßt einen ersten Kopplungskondensator 120, dessen einer An
schluß an die Basis des Oszilliertransistors 110 angeschlossen ist, und dessen anderer An
schluß an einen ersten Anschluß einer Spule bzw. an eine Induktivität 122 angeschlossen ist.
Ein zweiter Koppelkondensator 124 weist einen Anschluß auf, der an den Emitter des Oszil
liertransistors 110 angeschlossen ist und dessen anderer Anschluß an die Kathoden der ersten
und zweiten Varactor-Dioden 126 und 128 angeschlossen ist. Die Anode der ersten Varactor-
Diode 126 ist an den ersten Anschluß der Spule 122 und den ersten Koppelkondensator 120
angeschlossen und die Anode der zweiten Varactor-Diode 128 ist mit einem zweiten
Anschluß der Spule 122 verbunden, die mit Erde gekoppelt ist. Die Varactor-Dioden 126 und
128 und die Spule 122 bilden einen Resonanz-LC-Kreis, der eine variable Resonanzfrequenz
hat, die variiert wird, indem die Spannung variiert wird, die zu den Kathoden der Varactor-
Dioden 122 und 128 geführt wird, über einen Widerstand 130, der an eine Spannungssteuer
klemme 73′′ angeschlossen ist.
Der HF Schaltkreis 58 umfaßt ferner einen Verstarker mit variablem Verstärkungsgrad VGA
74 (VGA Variable Gain Amplifier), dessen einer Eingang an einen Ausgang des VCO 73
angeschlossen ist und der dem Eingang eines Sendeverstärkers 77 Signale zuführt, und zwar
über einen Koppelschaltkreis 76. Ein Ausgangskondensator 78 ist zwischen einen Ausgang
des Übertragungsverstärkers 77 und die Kathode der Varactor-Diode 71 gekoppelt.
Der HF-Schaltkreis 58 umfaßt ergänzend einen Kondensator 80, der an die Kathode der
Varactor-Diode 71 angeschlossen ist, um einen Mischer 79 (engl. Mixer) mit einer Antenne
59 zu koppeln. Ein Pufferverstärker 81 weist einen Eingang auf, der an einen Ausgang des
VCO 73 angeschlossen ist, und der Signale davon einem Eingang des Mischers 79 zuführt,
dessen verbleibender Eingangsanschluß an einen Kondensator 80 angeschlossen ist, um
Signale von der Antenne 59 zu empfangen. Ein Bandpaßfilter 82 weist einen Eingang auf der
Signale von einem Ausgang des Mischers 79 empfängt und er weist einen Ausgang auf, der an
einen Eingang eines Verstärkers 83 gekoppelt ist. Der Bandpaßfilter 82 weist bevorzugt eine
enge Bandbreite auf und eine Mittelfrequenz von 3 MHz, um ein Datensignal mit 3 MHz
Frequenzkomponenten durchzulassen, während alle anderen Signalausgaben vom Mischer 79
gesperrt werden.
Der Ausgang des Verstärkers 83 ist an den Eingang eines Integrators 84 angeschlossen,
dessen Ausgang an einen Dateneingang des Mikrokontrollers 57 angeschlossen ist. Der Inte
grator 84 integriert und richtet das Signal gleich, welches vom Verstärker 83 zugeführt wird,
um derart die 3 MHz-Frequenzkomponente aus dem Signal zu entfernen und um dem
Mikrokontroller 57 eine demodulierte Darstellung der Datenkodierung (data code) des
Fernsenders zur Verfügung zu stellen.
Ergänzend umfaßt der HF-Schaltkreis 58 einen seriellen Port bzw. Schnittstelle und eine
Steuerungslogikschaltung 75, die Eingangsanschlüsse aufweist, die an eine serielle Daten
adreßleitung 75′ (SDA) und an eine serielle Steuerungslogik (SCL)-Leitung 75′′ ange
schlossen sind. Der VCO-Ausgang 73′ ist ferner an einen Eingang eines Puffers 91 ange
schlossen, dessen Ausgang an einen Rückkopplungseingang eines phasen-gesperrten
Schleifenschaltkreises 85 angeschlossen ist. Ein Referenzoszillator umfaßt einen Kristall 86
und weist erste und zweite Anschlüsse auf, die über einen Verstärker 87 an einen Kompa
rator-Verstärker 88 angeschlossen sind. Der Referenzoszillator 86 ist so an einen Uhren- bzw.
Zeiteingang der Steuerung 57 angeschlossen und an den phasen-geschlossenen Schleifen
schaltkreis 85, daß er ein Referenzsignal zuführt, welches mit der Signalausgabe des VCO 73
verglichen werden kann.
Der HF-Schaltkreis 58 umfaßt ferner einen Tiefpaßfilter 89, der einen Eingangsanschluß hat,
der an einen Ausgang 85 des phasengeschlossenen Schleifenschaltkreis 85 angeschlossen ist,
um eine Steuerspannung zu halten, die einem Spannungssteuerungsanschluß 73" eines VCO
73 über einen Spannungssteuerungspuffer 90 zugeführt wird.
Der VCO 73 gibt ein HF-Signal aus, das eine Frequenz aufweist, die eingestellt werden kann,
indem die Spannung verändert wird, die seinem Spannungssteuerungsanschluß 73" zugeführt
wird. Die HF-Signalausgabe vom VCO 73 wird mit amplitudenverschobenen, verschlüsselten
(ASK = Amplitude Shift-Keyed) ASK-Daten moduliert, die vom Mikrokontroller 57 bereitge
stellt werden, wenn er im Übertragungsmodus betrieben wird. Das modulierte
HF-Ausgabesignal des VCOs 73 wird dein VGA 74 zugeführt. Das VGA 74 verstärkt das modu
lierte HF-Signal, das vom VCO 73 zugeführt wird, entsprechend zu einem Verstärkungs-
Steuerssignal, das vom seriellen Eingang und von der Steuerungs-Logikschaltung 75 bereit
gestellt wird, in Erwiderung zu Steuerungssignalen, die vom Mikrokontroller 57 über die
SCL-Leitung 75′′ und die SDA-Leitung 75′ ausgesendet werden. Der VGA 74 kann mit einem
Paar Differenzverstärker versehen sein und mit einem digitalgesteuerten Stromteiler, der
Strom von einem der Differenzverstärker auf den anderen Differenzverstärker aufteilt, wo
durch wahlweise die Verstärkung des VGAs 74 verkleinert wird. Wie weiter unten detail
lierter beschrieben, wird der Verstärkungspegel des VGA 74 als Funktion des Betriebszyklus
und der Frequenz des Signals bestimmt, welches vom VCO 73 auszugeben ist.
Die in ihrer Verstärkung eingestellte Ausgabe des VGAs 74 wird zum Koppelschaltkreis 76
geführt, der ungewünschte Harmonische aus der HF-Signalausgabe des VGAs 74 ausfiltert.
Bevorzugt umfaßt der Koppelschaltkreis 76 einen 22-Ohm-Widerstand, der mit einem 470
pF-Kondensator in Serie geschaltet ist. Das gefilterte Ausgangssignal des Koppelschaltkreises
76 wird dann dem Sendeverstärker 77 zugeführt, der die gefilterte Ausgabe auf einen geeig
neten Sendepegel verstärkt. Die Ausgabe des Sendeverstärkers 77 wird einer Antenne 59 über
einen Ausgangskondensator 78 zugeführt, der bevorzugt eine Kapazität von 470 pF aufweist.
Frühere Systeme haben einen veränderlichen Spannungsteiler genutzt, um die Spannung der
Signalausgabe einer VCO mit relativ hoher Spannung herabzusetzen. Diese Systeme neigen
jedoch dazu, unerwünschte harmonische Komponenten zusammen mit dein erwünschten Akti
vierungssignal zu übertragen. Es ist wünschenswert, diese harmonischen Komponenten aus
der HF-Signalausgabe des VCO 73 zu entfernen, da der Ausgangsspannungspegel derartiger
harmonischer Komponenten, die von der Antenne 59 ausgesandt werden, bei der Berechnung
eines erlaubbaren Ausgangsenergiepegels unter FCC-Richtlinien einkalkuliert werden muß.
Mit anderen Worten. Je größer die Amplitude der harmonischen Frequenzkomponenten Aus
gabe der Antenne 59 ist, desto geringer ist die übertragene Amplitude der gewünschten Trä
gerfrequenzkomponente. Derart bietet die Verwendung des VGA 74, des Koppelschaltkreises
76 und des Verstärkerschaltkreises 77, die eine niedrigenergetische HF-Signalausgabe vom
VCO 73 verstärken und filtern, einen deutlichen Vorteil gegenüber einem Übertragungs
schaltkreis, der einen veränderlichen Spannungsteiler benutzt, um ein relativ hochenerge
tisches HF-Ausgangssignal eines VCOs zu dämpfen.
Der Mischer 79 mischt von einer Antenne 59 empfangene HF-Signale mit einem Referenz-
HF-Signal, welches durch das VCO 73 generiert wird, und über einen Puffer 81 zum Mischer
79 geführt wird. Die Ausgabe des Mischers 79 umfaßt verschiedene Signalkomponenten, wo
runter eine Komponente ist, die das empfangene HF-Signal darstellt, die aber eine Träger
frequenz hat, die der Differenz der Trägerfrequenz des empfangenen HF-Signals und der
Frequenz des HF-Referenzsignals entspricht, welches durch den VCO 73 generiert wird. Das
Ausgangssignal des Mischers 79 wird dem Eingang des Bandpaßfilters 82 zugeführt, der
bevorzugt eine enge Bandbreite hat, die ungefähr um eine Frequenz von 3 MHz liegt, derart,
daß der Bandpaßfilter 82 nur ein kodiertes Signal ausgibt, wenn die Frequenz des HF-Refe
renzsignals, die durch das VCO 73 erzeugt wird, 3 MHz über oder unter der Trägerfrequenz
des empfangenen HF-Signals liegt. Damit werden die verbleibenden Signalkomponenten der
Ausgabe des Mischers 79 durch den Bandpaßfilter 82 gesperrt. Das kodierte Ausgangsdaten
signal des Bandpaßfilters 82 wird durch einen Verstärker 83 verstärkt und durch den Integra
tor 84 integriert, um ein Signal zu schaffen, welches die gleiche Datenkodierung aufweist, wie
die Ausgabe eines Fernsenders 65 (Fig. 5). Ein geeigneter Mischer, Verstärker und Integrator
zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung sind im obengenannten US-Patent Nr.
5,442,340 offenbart, welches den Titel hat "Ausrichtbarer HF-Sender mit Dämpfungssteue
rung."
Die Datensignalausgabe des Integrators 84, die typischerweise amplitudenversetzte Daten
erzeugt (amplitude shift-keyed data ASK), weist ebenfalls dasselbe Datenformat auf, wie das
HF-Aktivierungssignal B, welches durch den Fernsender 65 übersandt wird. Die ASK-Daten
ausgabe des Integrators 84 wird dem Mikrokontroller 57 zur weiteren Verarbeitung und
Speicherung zugeführt. Die Art, in welcher der Mikrokontroller 57 diese ASK-Daten verar
beitet und speichert und den HF-Schaltkreis 58 steuert, wird nachfolgend detaillierter be
schrieben, in Anschluß an eine Beschreibung des Teils des HF-Schaltkreises 58, der ein
Spannungssteuerungssignal für den VCO 73 bereitstellt.
Der Abschnitt des HF-Schaltkreises 58, der das Spannungssteuerungssignal für den VCO 73
zuführt, umfaßt eine phasenstarre Schleifenschaltung 85, einen Referenzoszillator 86, einen
Verstärker 87, einen Komparatorverstärker 88, einen Tiefpaßfilter 89, einen Spannungskon
trollpuffer 90 und einen VCO-Ausgabepuffer 91. Die Art, in der dieser Abschnitt des
HF-Schaltkreises arbeitet, wird unter Bezug auf Fig. 7 beschrieben, die die detaillierte Konstruk
tion des phasenstarren Schleifenschaltkreises 85 darstellt. Der phasenstarre Schleifenschalt
kreis 85 umfaßt ein "Teile-durch-R"-Register 92, welches einen Eingang aufweist, der an den
zweiten Anschluß des Referenzoszillators 86 angeschlossen ist. Ein "Teile-durch-N"-Register
93 weist einen Eingang auf, der an den Ausgang des VCO-Ausgangspuffers 91 angeschlossen
ist. Die Ausgänge der Register 92 und 93 sind an Eingangsanschlüsse eines Phasen-/Fre
quenzdetektors 94 gekoppelt, der einen Ausgang aufweist, der an den Eingang einer Steue
rungslogikschaltung 95 gekoppelt ist. Die Steuerlogikschaltung 95 weist wiederum ein Paar
Anschlüsse auf das an Eingänge einer Senke-/Quellenschalterschaltung 98 angeschlossen ist,
die einen Ausgangsanschluß aufweist, der an den Eingang des Tiefpaßfilters 89 angeschlossen
ist. Bevorzugt umfaßt der Tiefpaßfilter 89 einen 560 Ohm-Widerstand, der an den Ausgang
des phasenstarren Schleifenschaltkreises 85 angeschlossen ist, einen 1,2 µF-Kondensator, der
in Serie mit dem 560 Ohm-Widerstand geschaltet ist, und einem 0,1 µF-Kondensator, der
parallel zum 560 Ohm-Widerstand und den 1,2 µF-Kondensator geschaltet ist.
Die erste Aufgabe des phasenstarren Schleifenschaltkreises 85 ist es, die Frequenz der
HF-Signalausgabe des VCOs 73 mit der des Referenzoszillators 86 zu vergleichen und die Span
nung, die dem Spannungssteueranschluß des VCO 73 zugeführt wird, derart auszusteuern,
daß die Frequenz der HF-Signalausgabe des VCOs 73 in vorgegebener Beziehung zur Fre
quenz des Referenzoszillators 86 steht. Die vorgegebene Beziehung zwischen den Frequenzen
dieser jeweiligen Signale ist ein Verhältnis von zwei Variablen R und N, die dem "Teile
durch-R"-Register 92 bzw. dem "Teile-durch-N"-Register 93 zugeführt werden, und zwar
vom Mikrokontroller 57 über den seriellen Port und die Steuerungs-Logikschaltung 75.
Mathematisch kann die Beziehung zwischen den Frequenzen fVCO der HF-Signalausgabe des
VCOs 73 und die Frequenz fREF der Signalausgabe des Referenzoszillators 86 wie folgt
ausgedrückt werden:
wobei fREF ein konstanter Wert von beispielsweise 4 MHz ist. Somit kann unter Verwendung
von fREF 4 MHz und R = 4 die Frequenz von FVCO auf einen Wert von "N" MHz
ausgesteuert werden. Wenn fREF und R konstantgehalten werden, vergrößert ein Erhöhen von
N die Frequenz FVCO entsprechend. Wenn der Wert von R vergrößert wird, kann die Frequenz
FVCO feiner ausgesteuert werden. Auf der anderen Seite gilt: je kleiner der Wert von R ist,
desto größer ist der Bereich, in dem fVCO operieren kann. Bevorzugt werden die Werte von R
und N als 8-Bit-Daten bereitgestellt.
Die Ausgaben des "Teile-durch-R"-Registers 92 und des "Teile-durch-N"-Registers 93 wer
den einem Phasen-/Frequenzdetektor 94 zugeführt, der die Frequenz der Signalausgabe des
"Teile-durch-N"-Registers 93 mit der Frequenzausgabe des "Teile-durch-R"-Registers 92 ver
gleicht und der Ausgangsimpulse bereitstellt, die der Frequenzdifferenz entsprechen. Der Pha
sen-/Frequenzdetektor 94 kann in herkömmlicher Art und Weise aufgebaut sein. Wenn die je
weiligen Frequenzen gleich sind, gibt der Phasen-/Frequenzdetektor 94 gepulste Steuerungs
signale an die Schalter 99 und 100 der Senken-/Quellenschaltung 98 ab, so daß beide Schalter
99 und 100 offenbleiben. Wenn die beiden Schalter 99 und 100, die Festkörperschalter sein
können, beispielsweise CMOS- oder Bipolartransistoren, des Senken-/Quellenschalterschalt
kreises 98 offengehalten werden, wird die zum Spannungskontrollanschluß des VCO 73 ge
führte Spannung durch einen Puffer 90 und durch die in den Kondensatoren des Tiefpaßfilters
89 gespeicherte Spannung konstant gehalten.
Wenn die Frequenz der Signalausgabe vom "Teile-durch-N"-Register 93 kleiner ist als die
Frequenzsignalausgabe des "Teile-durch-R"-Registers 92, führt der Phasen-/Frequenzdetektor
94 gepulste Steuerungssignale zu den Schaltern 99 und 100 und bewirkt, daß der Schalter 99
geschlossen wird und der Schalter 100 offensteht. Wenn der Schalter 99 geschlossen wird,
wird eine Spannung VCC von fünf Volt (beispielsweise) zum Kondensator des Tiefpaßfilters
89 geführt, wodurch die Spannung vergrößert wird, die am Spannungssteuerungsanschluß des
VCOs 73 liegt. Die vergrößerte Spannung am Spannungssteuerungsanschluß des VCOs 73
bewirkt, daß der VCO 73 die Frequenz seines HF-Ausgangssignals vergrößert, was wiederum
die Frequenz der Signalausgabe des "Teile-durch-N"-Registers 93 vergrößert. Wenn die
Frequenzen der Signalausgabe des "Teile-durch-R"-Registers 92 und des "Teile-durch-N"-
Registers 93 gleich groß sind, stellt der Phasen-Frequenz-Detektor 94 Steuerungssignale zur
Verfügung, und zwar für die Schalter 99 und 100, die den Schalter 99 öffnen und den
Schalter 100 in geöffneter Stellung belassen.
Wenn die Frequenz der Signalausgabe des "Teile-durch-N"-Registers 93 größer ist als die
Frequenz der Signalausgabe des "Teile-durch-R"-Registers 92, gibt der Phasen-/Frequenz
detektor 94 Steuerungssignale an die Schalter 99 und 100 aus, die bewirken, daß der Schalter
99 offen bleibt und daß der Schalter 100 geschlossen wird. Wenn der Schalter 100 geschlossen
ist, ist der Kondensator im Tiefpaßfilter 89 mit Erde verbunden, so daß er sich entlädt. Das
Entladen des Kondensators im Tiefpaßfilter 89 verkleinert die dem Spannungssteueran
schlusses des VCO 73 zugeführte Spannung, was bewirkt, daß der VCO 73 die Frequenz des
Ausgangs-HF-Signals herabsetzt. Somit wird die Frequenz des Ausgangssignals des "Teile
durch-N"-Registers 93 verringert, bis der Phasen-/Frequenzdetektor 94 ermittelt, daß die Fre
quenzen der Signalausgaben des "Teile-durch-R"-Registers 92 und des "Teile-durch-N"-
Registers 93 gleich groß sind. Der Steuerungsschaltkreis 95 ist dazu vorgesehen, den Phasen-
Frequenzdetektor 94 wahlweise mit der Senken-/Quellenschalterschaltung 98 zu verbinden
bzw. von dieser zu lösen, entsprechend zu dem Logikpegel der ASK-Daten, die aus dem
Speicher des Mikrokontrollers 57 während eines Übertragungsmodus ausgelesen werden.
Während eines Sendemodus aktiviert und deaktiviert der Mikrokontroller 57 das VCO 73
unter Verwendung der in seinem Speicher gespeicherten ASK-Daten für den ausgewählten
Kanal, um die ASK-Daten auf das Trägerfrequenzsignal zu modulieren, das von dem VCO 73
generiert wird, um die erlernte Datenkodierung zu übertragen. Wenn der VCO 73 durch die
ASK-Daten deaktiviert wird, fällt die Frequenz der Signalausgabe des VCOs 73, wie durch
den phasenstarren Schleifenschaltkreis 85 ermittelt, auf Null. Wenn im phasenstarren Schlei
fenschaltkreis 85 nicht geeignete Mittel vorgesehen wären, würde der Phasen-/Frequenz
detektor 94 den Senken-/Quellen-Schalterschaltkreis 98 derart steuern, daß die Frequenz
steuerspannung, die dem VCO 73 zugeführt wird, signifikant vergrößert wird, wenn der VCO
73 deaktiviert ist. In diesem Fall würde der VCO 73 bei einem Deaktivieren sofort die Über
tragung bei einer Trägerfrequenz beginnen, die weit von der Gewünschten entfernt liegt. Um
zu verhindern, daß der phasenstarre Schleifenschaltkreis 85 die Frequenz des VCO 73 drama
tisch vergrößert, während ein deaktivierter Status besteht, ist der Steuerlogikschaltkreis 95
vorgesehen, der selektiv den Phasen-/Frequenzdetektor vom Senken-/Quellenschalterschalt
kreis 98 trennt, wenn die ASK-Daten auf einem Pegel stehen, der das VCO 73 deaktiviert.
Um die Phasenbeziehung zwischen den Signalausgaben des "Teile-durch-R"-Registers 92 und
des "Teile-durch-N"-Registers 93 nach einem Deaktivieren des VCOs 73 aufrechtzuerhalten,
werden die ASK-Daten, die von dem Speicher des Mikrokontrollers 57 während eines Über
tragungsmodus ausgelesen werden, dazu genutzt, das "Teile-durch-R"-Register 92 und das
"Teile durch N" Register 93 synchron mit dem VCO 73 zu aktivieren und zu deaktiviere n,
was ebenfalls auf der Basis des ASK-Datensignals erfolgt.
Um während eines Lernmodus die Übertragung von Signalen zu verhindern, steuert der
serielle Eingangs Steuerlogikschaltkreis 75 (Fig. 6A) das Aktivieren und Deaktivieien des
VGAs 74 und des Sendeverstärkers 77 durch Anlegen eines Sende-Steuerungssignales TX.
Entsprechend stellt der serielle Port - und Steuerungslogikschaltkreis 75 ein Empfangssteuer
signal RX zur Verfügung, das dazu genutzt wird, den Mischer selektiv zu aktivieren und zu
deaktivieren, sowie den Empfangspuffer 81, den Verstärker 83, und den Integrator 84 wie
dargestellt durch die gestrichelte Linie (Aktivierungseingabe) in Fig. 6A.
Der HF-Schaltkreis 58 ist bevorzugt in einen anwendungsspezifischen integrierten Baustein
(ASIC) 101 integriert, der unter Anwendung bekannter integrierter Schaltkreistechnologie
hergestellt wird. In dem in Fig. 6A dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die
folgenden Elemente auf einem Substrat 102 des ASIC 101 vorgesehen: das VGA 74, der
Senderverstärker 77, der Mischer 79, der Empfangspuffer 81, der Verstärker 83, der Inte
grator 84, der phasenstarre Schleifenschaltkreis 85, der Verstärker 87, der Komparator 88,
der Spannungs-Steuerpuffer 90 und der Oszillatorabschnitt 103 des VCOs 73. Obwohl der
Koppelschaltkreis 75, der Ausgangskondensator 78, der Eingangskondensator 80, der Band
paßfilter 82, der Referenzoszillator 86, der Tiefpaßfilter 89 und der LC-Resonatorabschnitt
104 des VCOs 73 nicht als integriert in dem ASIC 101 dargestellt sind, um das Umschließen
relativ großer Kondensatoren im Substrat 102 zu verhindern, können diese Elemente nichts
destotrotz auch in das ASIC 101 integriert werden.
Systembetrieb
Nachdem die elektrischen Schaltkreiselemente der Sendeempfängerschaltung 55 beschrieben
wurden, soll nunmehr die Art und Weise, in der der Mikrokontroller 57 den Sendeempfänger
schaltkreis 55 kontrolliert, unter Bezug auf die Fig. 8, 9A-9G, 10, 11A-11B, 12 und 13
erläutert werden. In den Fig. 9A-9G sind die Transferabschnitte des Flußdiagrammes je
weils durch einen Buchstaben bezeichnet, dem optional eine Nummer nachfolgt. Dieser Be
zugsbuchstabe bezieht sich auf den Bezugsbuchstaben der Figurenziffer, die Fig. 9 folgt. Bei
spielsweise bezeichnet der Transferport C einen Transfer des Prozesses zu einem Trans
fereingang mit dem Buchstaben C in Fig. 9C. Die optionale Ziffer, die dem Referenzzeichen
folgt, bezeichnet einen von mehreren Eingangspunkten in dem Prozeß, der in den Figuren dar
gestellt ist, die dem Bezugsbuchstaben entsprechen. Beispielsweise bezeichnet der Transfer
eingang mit der Bezeichnung "E1" einen Übergang zum Prozeß in Fig. 9E beim Übergangs-
Eingangstor (transfer entry port) mit dem Buchstaben E1.
Wie im Test des Blockes 200 angedeutet (Fig. 8) beginnt die Bedienung, wenn einer der
Druckknopfschalter 44, 46 und 47 betätigt wird. Nach der Betätigung von einem dieser
Schalter 44, 46 und 47 empfängt der Mikrokontroller 57 durch das Interface 49 ein Signal
(Fig. 5) und initialisiert seine Eingänge und sein Random Access Memory (RAM), wie in
Block 202 angezeigt. Als nächstes beginnt das Programm einen 20-Sekunden-Zeitblock
"timer" (Block 204) und liest den Kanal, der dem Schalter 44, 46 und 47 entspricht, welcher
gedrückt worden ist (Block 206). Als nächstes bestimmt das Programm des Mikrokontrollers
57, ob der ausgewählte Kanal bereits ausgerichtet bzw. abgestimmt (erlernt) worden ist
(Block 208). Wenn das ausgewählte Signal bereits erlernt wurde, lädt der Mikrokontroller 57
die mit dem ausgewählten Kanal verbundenen Daten in sein RAM (Block 210), setzt die
Verstärkung des VGAs 74 und die auszugebende Frequenz des VCOs 73 und stimmt die
Antenne 59 entsprechend auf die Daten des ausgewählten Kanals ab (Block 212).
Der Mikrokontroller 57 setzt die Frequenz des VCOs 73 dadurch, daß er die entsprechenden
Ausgangssignale schafft, welche die Werte der von R und N beinhalten, die dem "Teile-durch-
R"-Register 92 und dem "Teile-durch-N"-Register 93 über den seriellen Port und die Steue
rungslogikschaltung 75 zugeführt werden.
Der Mikrokontroller 57 setzt die Verstärkung des VGA 74, indem er ein Steuerungssignal
bereitstellt und dem seriellen Port und dem Steuerlogikschaltkreis 75 über die SCL- und
SDA-Leitung zuführt. Das einem Verstärkungssteuereingang des VGAs 74 zugeführte Ver
stärkungssteuersignal (gain) kann aus einem 5-Bit-Wert bestehen, das 32 mögliche Verstär
kungspegel definiert. Da die FCC-Auflagen verschiedene Spannungspegel erlauben, auf der
Basis des Arbeitszyklus (duty cycle) des übertragenen Signals, ist es für den ausrichtbaren
Sendeempfänger vorteilhaft, wenn er die Verstärkung des ausgesandten Signals dynamisch
einstellen kann. Durch Bereitstellung einer Anzahl möglicher Verstärkungspegel kann der
Sendeempfänger 43 damit mit dem maximal möglichen Energiepegel für jede verschiedene
Frequenz arbeiten und für jedes kodierte Signal, das er aussenden soll.
Um den geeigneten Verstärkungspegel für ein gegebenes übertragenes Aktivierungssignal zu
optimieren, ermittelt der Mikrokontroller 57 zunächst mit einem Blick auf die Frequenz des
zu übertragenden Signals dessen relative Stärke. Unter der Annahme, daß jeder der 32
möglichen Verstärkungspegel einer verschiedenen natürlichen Zahl zwischen 0 und 32
entspricht; mit der Zahl "0" als Wiedergabe der maximalen Verstärkungseinstellung und der
Zahl "32" als Wiedergabe der minimalen Verstärkungseinstellung; wählt der Mikrokontroller
57 einen Eingangsverstärkungspegel auf der Basis der Frequenz des zu übertragenden Signals
aus. Zum Beispiel kann der Mikrokontroller 57 einen Eingangsverstärkungspegel von "Fünf"
für ein stark energetisches Signal und einen Eingangsverstärkungspegel von "Null" für ein
relativ schwachenergetisches Signal auswählen. Dann bestimmt der Mikrokontroller 57 den
"Duty"-Zyklus der Kodierung, indem er eine vorgegebene Anzahl totaler Abtastungen der
Kodierungen innerhalb einer vorgegebenen Periode von Zeit ermittelt, die Anzahl der
Kodierungsabtastungen mit einem höheren logischen Pegel zählt und diese Anzahl mit einem
hohen Pegel mit einer vorgegebenen Konstante zur Ermittlung eines Produktes multipliziert
und das Produkt durch die vorgegebene Anzahl totaler Abtastungen teilt. Der
Mikrokontroller 57 justiert den ausgewählten Eingangssignalpegel auf der Basis der "DUTY"-
Zyklen. Wenn beispielsweise der Eingangsverstärkungspegel "5" ist, justiert der
Mikrokontroller 57 den Verstärkungspegel auf einen Pegel, der zwischen "5" und "32" liegt,
wobei der niedrigste Pegel "32" dem höchsten Duty-Zyklus entspricht und der höchste
Verstärkungspegel "5", der den Eingangspegel nicht übersteigt, dem untersten DUTY-Zyklus.
Der Mikrokontroller 57 kann ferner einen Verstärkungspegel auf der Basis einer Bestimmung
dessen ermitteln, ob die Datenkodierung schnell oder langsam ist. Als Beispiel dafür, wie ein
DUTY-Zyklus eines kodierten Signales bestimmt werden kann und wie ein
Ausgangsspannungspegel auf der Basis des Duty-Zyklus und der Frequenz des zu
übertragenden Signals ermittelbar ist, sei auf die Beschreibung des bereits genannten US-
Patent Nr. 5,442,340 verwiesen. Die Art, in der der Mikrokontroller 57 bestimmt, daß die im
empfangenen Aktivierungssignal eingeschlossene Kodierung schnell oder langsam ist, wird
nachfolgend beschrieben.
Die Verstärkung des VGAs 74 kann vorzugsweise zwischen 15 und 20 dB variiert werden,
wobei der Übertragungsverstärker 77 bevorzugt eine Verstärkung von 25 dB aufweist. Zu
sammen stellen der VGA 74 und der Übertragungsverstärker 77 eine veränderliche Verstär
kung von 10 dB zur Verfügung. Bevorzugt liegt die Ausgangsspannung des Senders 43 zwi
schen 0 und 5 dBm.
Der Mikrokontroller 57 stimmt die Antenne 59 ab, indem er Antennensteuerdaten für den
D/A-Wandler 72 bereitstellt. Die Antennensteuerdaten weisen bevorzugt einen 8-Bit-Wert
auf, der aus der Frequenz des VCOs 73 berechnet werden kann oder der aus einer Tabelle
ausgelesen werden kann, die einen aufgelisteten 8-Bit-Wert umfaßt, zusammen mit verschie
denen Frequenzen, die von dem VCO 73 ausgegeben werden können. Im allgemeinen wird die
Spannungsausgabe des D/A-Wandlers 72 so gesteuert, daß sie zwischen 0,5 und 4,5 V liegt
und zwar linear in bezug auf einen 220 bis 440 MHz-Frequenzbereich. Entsprechend bewirkt
jede Erhöhung im 8-Bit-Wert, der durch den Mikrokontroller 57 dargestellt wird, eine 15,6
mV Erhöhung in der Ausgabespannung des D/A-Wandlers 72. Die 8-Bit-Antennensteuerungs
daten können vorab gespeicheit werden, in Verbindung mit dem selektierten Kanal oder sie
können aus den Frequenzdaten berechnet werden, nachdem die Daten aus dem Speicher gele
sen werden. Die Kapazität der Varactor-Diode 71 variiert linear und invers zu der an ihrer
Anode anliegenden Spannung. Zum Beispiel kann die Varactor Diode 71 eine Kapazität von
14 pF aufweisen, wenn die angelegte Spannung 0,5 V beträgt und eine Kapazität von 2,4 pF,
wenn die angelegte Spannung 4,5 V beträgt. Auf diese Weise kann die kleine Schleifenan
tenne 70, die eine relativ kleine Bandbreite zum Empfangen und Aussenden von Signalen
aufweist, derart eingestellt werden, daß sie eine Resonanzfrequenz aufweist, die der Träger
frequenz eines übertragenen oder empfangenen Signals entspricht, so daß sie ein HF-Aktivie
rungssignal von einem Fernsender effektiver empfängt und auch effektiver das HF-Sendesi
gnal des Sendeempfängers 76 ausstrahlt. Durch Bereitstellen der Fähigkeit einer dynamisch
einstellbaren Antenne 59 durch Variierung der Verstärkung des Ausgangssignals, das der
Kathode der Varactor-Diode 71 über den Ausgangskondensator 78 zugeführt wird, erhält der
ausrichtbare Sendeempfänger 95 eine passende Impedanz der Antenne 59 unter der Aus
gangsimpedanz des HF-Schaltkreises 58 bei.
Nach dem Setzen der Verstärkung des VGAs 74, der Frequenz des VCOs 73 und dem
Einstellen der Antenne 59, wie in Block 212 angezeigt (Fig. 8), bestimmt der Mikrokontroller
57, ob die Kodierung des ausgewählten Signals eine feststehende Kodierung oder eine vari
able Kodierung ist (Block 213). Diese Bestimmung kann auf Basis eines Flags durchgeführt
werden, und zwar zu der Zeit, zu der das Aktivierungssignal erlernt wird. Wenn die Kodie
rung eine feststehende Kodierung ist, liest der Mikrokontroller 57 die im Speicher gespei
cherte Datenkodierung zusammen mit dem ausgewählten Kanal (Block 214) aus und stellt
diese ASK-Daten dem VCO 73 und dem phasenstarren Schleifenschaltkreis 85 zur Verfü
gung, um das HF-Signal zu modulieren, welches durch das VCO 73 erzeugt wird, indem das
VCO 73 in Übereinstimmung mit den ASK-Daten aktiviert und deaktiviert wird (Block 216).
Wenn die Kodierung dagegen eine variable Kodierung ist, liest der Mikrokontroller 57 die
für den ausgewählten Kanal abgespeicherten Daten aus, die den entsprechenden kryptographi
schen Algorithmus bezeichnen, den kryptographischen Schlüssel (wenn nötig) und die Serien
nummer der letzten übertragenen Kodierung. Als nächstes führt der Mikrokontroller 57 den
identifizierten kryptographischen Algorithmus aus, der in seinem NVM oder in einem anderen
Speicher gespeichert sein kann, der bevorzugt nichtflüchtig ist (non-volatile), um die Kodie
rung zu generieren, die zum Empfänger des Garagentoröffnungsmechanismus (Block 215)
übertragen werden soll. Wenn die variable Kodierung eine Echtzeit-Kodierung ist, kann der
Mikrokontroller 57 die Zeit von einer internen oder externen Uhr ablesen, um die entspre
chende Kodierung zu bestimmen, die entsprechend der Zeit wie definiert im kryptographi
schen Algorithmus bestimmt ist. Wenn mehr als ein Sender zur Aktivierung des Garagentors
verwendet werden kann, wird der Mikrokontroller 57 ferner einen ID-Eintrag ("ID-tag") in
der generierten Kodierung aufweisen, die den ausrichtbaren Sendeempfänger identifiziert, und
zwar als den Sender, von dem das Aktivierungssignal erlernt wurde.
Nach Generieren oder Auslesen der zu übertragen Kodierung instruiert der Mikrokontroller
57 das serielle Tor (port), um die Steuerlogik-Schaltung 75 zur Ausgabe eines Übertragungs
signals TX zum VGA 74 und zum Sendeverstärker 77 zu bewegen, um die Übertragung des
modulierten HF-Ausgangssignals des VCO 73, wie in Block 216 angezeigt, zu ermöglichen.
Während des Ausführens der vorstehend genannten Schritte überwacht der Mikrokontroller
57 den 20 Sekunden-Zeitblock, um zu bestimmen, ob der Druckknopfschalter wenigstens
während eines Fünf- Sekunden-Intervalles fortlaufend niedergedrückt worden ist (Block 217).
Wenn das 20 Sekundenintervall noch nicht vorüber ist, führt der Mikrokontroller 57 das Aus
senden des HF-Signals in Verbindung mit dem ausgewählten Kanal fort (Block 216). Wenn
der Mikrokontroller 57 im Block 217 ermittelt, daß der niedergedrückte Knopf kontinuierlich
während des 20 Sekunden-Intervalles niedergedrückt worden ist oder wenn der
Mikrokontroller 57 im Block 208 feststellt, daß der Kanal des niedergedrückten Knopfes
noch nicht ausgerichtet worden ist, beginnt der Mikrokontroller 57 eine Ausrichtungs- bzw.
Lernsequenz, die ihren Anfang im Block 218 hat (Fig. 9A). Bevor das detaillierte Verfahren
beschrieben wird, welches vom Mikrokontroller 57 im Ausrichtungsmodus ausgeführt wird,
wird zunächst ein genereller Überblick geschaffen.
Während einer Ausrichtungssequenz stellt der Mikrokontroller 57 Frequenz-Steuerungsdaten
zur Verfügung, welche die Werte R und N für eine Eingangsfrequenz wiedergeben für den
phasenstarren Schleifenschaltkreis 85 (Fig. 6A). Der Mikrokontroller 57 ermittelt ferner die
Präsenz empfangener Daten eines HF-Sendesignals B (Fig. 5), welches durch eine Antenne 59
empfangen wird und welches durch den Mischer 79, den Bandpaßfilter 82 und den Verstärker
83 verarbeitet wird und dem Mikrokontroller 57 vom Integrator 84 zugeführt wird. Beim
Empfang der Frequenzsteuerdaten stellt der phasenstarre Schleifenschaltkreis 85 eine Fre
quenzsteuerspannung für einen Frequenzsteuereingang des VCOs 73 zur Verfügung. Der
VCO 73 generiert ein Referenzsignal, das eine Referenzfrequenz aufweist, die der Frequenz
steuerspannung entspricht und stellt das Referenzsignal dem Mischer 79 bereit. Wenn die
Referenzfrequenz eine vorgegebene Beziehung zur Trägerfrequenz des empfangenen
HF-Aktivierungssignals B aufweist, stellt der Integrator 84 das kodierte Signal des empfangenen
Aktivierungssignals dem Mikrokontroller 57 beieit. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
besteht die vorgegebene Beziehung dann, wenn die Differenz zwischen der Referenzfrequenz
und der Trägerfrequenz des empfangenen Aktivierungssignals 3 MHz betragt.
Wenn der Mikrokontroller 57 vom Integrator 84 kein kodiertes Signal für die Eingangsfre
quenz empfängt, wählt der Mikrokontroller 57 in der nächsten Schleife eine andere Frequenz
aus und stellt dem phasenstarren Schleifenschaltkreis Frequenzsteuerdaten zur Verfügung, die
der neuen Frequenz entsprechen. Der Mikrokontroller 57 führt damit fort, neue Frequenzen in
dieser Art auszuwählen, bis ein kodiertes Signal ermittelt wird, angezeigt durch ein Signal des
Integrators 84. Der Mikrokontroller 57 bestätigt das Auftreten eines kodierten Signales unter
Verwendung einer Verifizierroutine, welche die Anzahl aufsteigender Flanken zählt, die in
jedem Signal auftreten, das vom Integrator 84 empfangen wird, und zwar während eines
vorgegebenen Zeitintervalls und ermittelt, daß Daten vorliegen, wenn die abgezählte Zahl
ansteigender Enden einen Schwellwert übersteigen. Die Verifizier-Unterroutine wird in
detaillierterer Weise weiter unten beschrieben.
Beim Ermitteln eines kodierten Signales, was bevorzugt auftritt, wenn die Referenzfrequenz
um 3 MHz unter der Trägerfrequenz des empfangenen Aktivierungssignals liegt, speichert der
Mikrokontroller 57 die Frequenzsteuerdaten, die der Trägerfrequenz des empfangenen Akti
vierungssignals entsprechen und er vergrößert die Referenzfrequenz um 3 MHz. Idealerweise
sollte das kodierte Signal bei dieser Frequenz nicht mehr auftreten, wenn das kodierte Signal
bei dieser Frequenz jedoch nicht weggeht, versucht der Mikrokontroller 57, das kodierte
Signal zu enkodieren, das er fortgesetzt bei dieser Frequenz empfängt, um festzustellen, ob
das kodierte Signal lediglich ein Rauschen darstellt, welches zu dem kodierten Signal gehört,
welches bei einer Frequenz von 3 MHz tiefer ermittelt wurde oder ob das kodierte Signal,
welches bei dieser Frequenz ermittelt wurde, mehr als reines Rauschen ist.
Bei dem Versuch, das kodierte Signal zu kodieren, kann der Mikrokontroller 57 das kodierte
Signal einem strikteren Test unterwerfen, um zu ermitteln, ob das kodierte Signal erlaubt ist.
Wie nachstehend detaillierter beschrieben, versucht der Mikrokontroller 57, das kodierte
Signal unter Verwendung einer "KODIEREN"-Unterroutine zu kodieren, die das kodierte
Signal weiter analysiert, um sein Modulationsschema festzustellen und um das kodierte Signal
im Speicher abzuspeichern unter Verwendung der zutreffendsten Kodiertechnik für das iden
tifizierte Modulationsschema des kodierten Signals. Wenn die KODIEREN-Sub- bzw. Unter
routine das Modulationsschema des kodierten Signals identifizieren kann und das kodierte
Signal speichert, ist der Versuch zur Kodierung des kodierten Signals erfolgreich verlaufen.
Wenn das kodierte Signal, welches bei dieser Frequenz empfangen wird, die der Frequenz des
empfangenen Aktivierungssignals entspricht, erfolgreich kodiert wird, bestimmt der
Mikrokontroller 57, daß das Kodierungssignal, welches sowohl bei der Eingangsfrequenz als
auch bei der vergrößerten Frequenz empfangen wird, nicht erlaubt ist, da auf der Basis
empirischer Daten ein legitimiertes Kodierungssignal nicht kodierbar sein sollte, wenn der
Abstand der beiden Frequenzen 3 MHz beträgt. Nach der Feststellung, daß das kodierte
Signal bei dieser Frequenz nicht zulässig ist, wird das durch den Mikrokontroller 57
ausgeführte Programm eine neue Frequenz aussuchen und den vorstehenden Vorgang
wiederholen, bis ein erlaubtes kodiertes Signal ermittelt wird.
Wenn ein kodiertes Signal nicht ermittelt wird oder wenn ein nicht-kodierbares kodiertes
Signal bei einer Frequenz von 3 MHz oberhalb der Frequenz, bei der das kodierte Signal
zunächst ermittelt wurde, festgestellt wird, vergrößert der Mikrokontroller 57 die Frequenz
um weitere 3 MHz und hält Ausschau nach einem kodierten Signal.
Idealerweise wird das kodierte Signal, das bei der vorgehenden Frequenz weggegangen ist,
wieder erscheinen, da diese erhöhte Frequenz 3 MHz unterschiedlich zu der Sendefrequenz B
und zur Frequenz-Differenzkomponentenausgabe des Mischers 79 ist, die durch den
Bandpaßfilter 82 geleitet wird. Wenn das Kodierungssignal wieder auftritt, verändert der
Mikrokontroller 57 die Referenzfrequenz auf die Frequenz, bei der das Kodierungssignal
zunächst ermittelt wurde (d. h. bei 3 MHz unterhalb der Frequenz des Aktivierungssignals B)
und er kodiert und speichert das Kodierungssignal. Im allgemeinen speichert der
Mikrokontroller 57 das kodierte Signal durch Abtasten des Signales mit einer relativ hohen
Abtastrate, beispielsweise eine Abtastung pro 68 Mikrosekunden. Verschiedene Abtastraten
können für verschiedene Signale ausgewählt werden, auf der Basis der detektierten
Charakteristiken des Kodierungsformats des empfangenen kodierten Signals. Auf diese Art
und Weise kann der Mikrokontroller das Codierungssignal während eines Sendemodus
reproduzieren, indem er das abgespeicherte kodierte Signal aus dem Speicher ausliest; unter
Verwendung der gleichen Abtastrate, mit der das kodierte Signal gespeichert wurde.
Alternativ können die Daten, welche die Anzahl aufeinanderfolgender Antastung des
Kodierungssignals bei hohem und niedrigem Logikstatus darstellen, gespeichert werden oder
Daten, die die Anzahl von Perioden bei einer bestimmten Frequenz angeben, werden
gespeichert. Um die Kontrolle zu verdoppeln, daß die empfangenen Codiersignal zulässig
sind, setzt der Mikrokontroller 57 vorzugsweise ein DATPREV-Flag und er kehrt an den
Anfang der Ausrichtungs- bzw. Lernsequenz zurück, wo er eine neue höhere Frequenz
auswählt und bestätigt, daß das vorstehend ermittelte Codiersignal erlaubt ist, vorausgesetzt,
daß bei dieser neuen Frequenz nicht erneut ein kodiertes Signal ermittelt wird.
Um zu bestimmen, ob die empfangene Kodierung eine variable Kodierung sein kann, kann der
Mikrokontroller 57 überprüfen, ob die identifizierte Frequenz eine solche ist, die mit zeit
veränderlichen Kodierungen verwendet wird. Ergänzend kann der Mikrokontroller dazu in der
Lage sein, eine variable Kodierung auf der Basis der Anzahl der Pulse in der Kodierung zu
identifizieren, da variable Kodierungen eine höhere Anzahl von Bits aufweisen können. Um
das Vorliegen einer variablen Kodierung zu bestätigen, kann es der Mikrokontroller 57 dem
Verwender anzeigen, daß er den Übertragungsknopf auf dem Fernsender erneut betätigen
soll, um zu prüfen, ob die im zweiten übertragenen Signal enthaltene Kodierung dieselbe ist
wie im ersten. Alternativ kann sich die Kodierung dynamisch innerhalb einer einzigen Betä
tigung des Übertragungsknopfes des Fernsenders verändern oder die Charakteristiken der
Pulse an sich können anzeigen, daß es sich bei der Kodierung um eine variable Kodierung
handelt, in diesem Fall könnte der Mikrokontroller 57 feststellen, daß die empfangene Kodie
rung eine variable Kodierung ist.
Wenn die Kodierung im Aktivierungssignal eine variable Kodierung ist, überprüft der Mikro
kontroller 57 als nächstes die Charakteristiken des Aktivierungssignales (d. h. die Anzahl an
Bits in der Kodierung, die Pulsbreite, die Pulswiederholungsrate und oder die Trägerfre
quenz), um Art und Modell des Fernsenders zu identifizieren. Durch die Identifizierung der
Art und des Modells des Fernsenders kann der Mikrokontroller 57 dann einen vorgespei
cherten kryptographischen Algorithmus identifizieren und auf diesen zugreifen, der dem
entspricht, der von dem Fernsender und seinem zugehörigen Empfänger verwandt wird. Als
nächstes zeigt es der Mikrokontroller 57 dem Verwender an, daß er irgendeine spezielle
Sequenz zur Resynchronisation des Systems ausführen soll. Dabei kann es sich um eine
Sequenz handeln, in welcher der Verwender den Fernsender dahingehend betätigt, daß er ein
Re-Synchronisationssignal aussendet, oder um eine Sequenz, in welcher ein Knopf gedrückt
ist, auf dem Empfänger des Garagentor-Öffnungsmechanismus, um das nächste übertragene
Signal zu akzeptieren und zu resynchronisieren. Wenn die Sequenz ein Übersenden eines
Resynchronisationssignales des Senders beinhaltet, kann der ausrichtbare Sendeempfänger
daraufhin dahingehend trainiert werden, daß er das Re-Synchronisationssignal erlernt und
zurücksendet.
Wenn der identifizierte kryptographische Algorithmus einen kryptographischen Schlüssel er
fordert, wird der Mikrokontroller 57 das geeignete Verfahren zum Empfangen des kryptogra
phischen Schlüssels auf der Basis der identifizierten Marke und des Modells des Fernsenders
bestimmen, da diese Verfahren von einem Hersteller zum anderen variieren können. Wenn der
kryptographische Schlüssel vom Fernsender heruntergeladen und ausgesendet werden kann
wird es der Mikrokontroller 57 dem Verwender anzeigen, eine entsprechende Betätigung
durchzuführen. Wenn der Empfänger einen Mechanismus zur Veränderung seines kryptogra
phischen Schlüssels umfaßt, in einen zufallstechnisch oder mechanisch generierten, kann der
Mikrokontroller 57 zufallstechnisch einen kryptographischen Schlüssel erzeugen und diesen
zum Empfänger übersenden. Wenn der kryptographische Schlüssel manuell eingegeben wer
den muß, kann der Mikrokontroller 57 eine derartige Information durch den Eingabeanschluß
62a von einem Autodaten-Eingangssystem oder einem stimmaktivierten Schaltkreis empfan
gen. Nachdem vorstehend ein allgemeiner Überblick über die Lernsequenz gegeben wurde,
erfolgt nunmehr eine detaillierte Beschreibung unter Bezug auf die Fig. 9A bis 9G, 10,
11A, 11B, 12 und 13.
Der Mikrokontroller 57 beginnt die Ausrichtungssequenz im Block 218 des Programmes
(Fig. 9A) mittels eines Abrufens von R und N-Frequenzsteuerdaten, die eine Frequenz
darstellen, die um 3 MHz unterhalb einer ersten Frequenz liegt, abgespeichert in einer vorge
speicherten Frequenztafel, und mit einem Leeren eines X-Registers.
Bevorzugt umfaßt die Frequenztafel zunächst, in aufsteigender Weise, die bekannten Be
triebsfrequenzen von Garagentorsendern, die lediglich für eine begrenzte Zeitdauer senden
(d. h., ungefähr 2 Sekunden), sowie die älteren kanadischen Garagentorsender ("Canadian").
Diese kurzdauernden Sendefrequenzen werden in der Frequenztabelle von den Frequenzen
nachgefolgt, bei denen andere kommerziell erhältliche Garagentorsender bekannterweise ar
beiten. Die Frequenzen, die zu Kurzzeitsendern gehören, sind als erstes in der Frequenztabelle
vorgesehen, um die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, daß ein erfolgreicher Zug auftritt, vor
allem, falls ein derartiger kurzdauernder Sender das Aussenden seines HF-Aktivierungs
signals stoppt. Im Falle, daß das HF-Aktivierungssignal, welches von einem Garagentor
sender ausgesendet wird, keine Frequenz aufweist, die in der Frequenztabelle abgespeichert
ist, erhöht der ausrichtbare Sendeempfänger 43 eine Anfangsfrequenz in 1 MHz-Intervallen
solange, bis die Frequenz des empfangenen HF-Aktivierungssignals identifiziert ist.
Nach dem Abrufen der ersten oder der nächsten zugänglichen Frequenz der Frequenztabelle
stimmt der Mikrokontroller 57 die Antenne 59 auf eine Resonanzfrequenz ein, die der
abgerufenen Frequenz entspricht (Block 220). Ergänzend leert 54594 00070 552 001000280000000200012000285915448300040 0002019624817 00004 54475 der Mikrokontroller 57 ein
Modus-Sicherungsregister (Mode-Safe = MODSV). Als nächstes setzt der Mikrokontroller
57 die Frequenz des vom VCO 73 generierten Signales auf eine Referenzfrequenz, die um 3
MHz unterhalb der abgerufenen Frequenz hegt, indem er die geeigneten R- und N-Werte den
"Teile-durch-R"-Registern 92 und den "Teile-durch-N"-Registern 93 bereitstellt. Ferner
instruiert er einen seriellen Port und einen Steuerlogikschaltkreis 75 dahingehend, daß sie ein
Empfangssignal RX ausgeben, um die Empfangspuffer 81, die Mischer 79, den Emp
fangsverstärker 83 und den Integrator 84 zu aktivieren.
Als nächstes gibt der Mikrokontroller 57 ein Signal aus, um ein Blinken der LED 48 zu er
zeugen, um die Person zu informieren, die einen der Schalter 44, 46 und 47 gedrückt hat,
damit diese weiß, daß sie den Ferngaragentorsender 65 aktivieren sollen, auf den der aus
richtbare Sendeempfänger 43 trainiert bzw. angepaßt werden soll. Daraufhin empfängt die
Antenne 59 das HF-Aktivierungssignal, das durch den Fernsender 65 ausgesandt wird und sie
stellt das empfangene Signal dem Mischer 79 bereit, wo das empfangene HF-Aktivierungs
signal mit der Signalausgabe des VCO 73 vermischt wird. Wenn die Frequenz der Signal
ausgabe des VCO 73 3 MHz oberhalb oder unterhalb der Frequenz des empfangenen
HF-Aktivierungssignals liegt, wird der Mikrokontroller 57 alle ASK-Daten ermitteln, die in dem
empfangenen HF-Aktivierungssignal enthalten sind und er wird ein "Verify" bzw. "VERI-
FIZIERE"-Unterprogramm bzw. eine Unterroutine aufrufen, um zu bestätigen, daß ein zuläs
siges Datenkodierungssignal vorliegt (Block 222) und er identifiziert die Datenkodierung als
"Schnell-" oder "Langsam-"Daten.
Schnelle Daten werden festgestellt, wenn die Daten mehr als 5 aufsteigende Flanken in einem
850 Mikrosekundenintervall aufweisen. Langsame Daten werden festgestellt, wenn die Daten
5 oder weniger aufsteigende Flanken in einen 850 Mikrosekundenintervall aufweisen, aber
mehr als 5 aufsteigende Flanken in einem 70 Mikrosekundenintervall ermittelt werden.
Schnelle Daten umfassen zwei generelle Arten von Daten: "GENIE-Daten", die von Sendern
der Marke "GENIE" ausgesendet werden und Nicht-GENIE-Daten (Einfachton). Die Unter
scheidung zwischen GENIE- und Nicht-GENIE-Daten wird in einer "KODIEPEN"-Unterrou
tine durchgeführt, die nachfolgend beschrieben wird. GENIE-Daten unterscheiden sich von
den Daten, die von anderen Marken von Ferngaragentorsendern ausgesendet werden, darin,
daß die GENIE-Daten frequenzverschobene, verschlüsselte Daten sind (frequency shift-keyed
data), die eine Wiederholungsrate aufweisen, die sich zwischen 10 und 20 kHz bewegt.
GENIE-Daten werden typischerweise bei einer Trägerfrequenz übertragen, die zwischen 290
und 320 MHz in 5 MHz Intervallen liegt. Wie aus der nachstehenden Beschreibung deutlich
wird, ist die Klassifizierung der Daten entweder schnell, langsam, GENIE oder Einfachton,
was die Art beeinflußt, in der der Mikrokontroller 57 nachfolgend die Daten prüft, speichert
und kodiert.
Die "VERIFIZIERE"-Unterroutine wird in Fig. 10 dargestellt. Sie startet im Block 224, in
welchem Punkt der Mikrokontroller ein 850-Mikrosekunden Zeitintervall startet. In den
Blocken 226 und 228 zählt der Mikrokontroller 57 die Anzahl von ansteigenden Flanken in
den ASK Daten inneihalb des 850 Mikrosekundenintervalls, das vom Zeitlauf(programm)
(TIMER) gemessen wird. Im Block 230 bestimmt der Mikrokontroller 57, ob die Anzahl von
ermittelten ansteigenden Flanken größer als 5 ist. Wenn die Anzahl von ansteigenden Flanken
größer als 5 ist, setzt der Mikrokontroller 57 ein Datenbestätigungsflag (DACK) auf "1", das
anzeigt, daß die Daten bestätigt wurden und setzt ein Modusbit auf "1", was anzeigt, daß die
Daten schnell sind (Block 232) und kehrt zu Block 234 (Fig. 9A) zurück, wo der
Mikrokontroller 57 das MODSV-Register auffrischt, um den Wert des Modusbits zu spei
chern.
Wenn das Mikrokontrollerprogramm im Block 230 feststellt, daß die Anzahl von ermittelten
ansteigenden Flanken nicht größer als 5 ist, geht das Programm zum Block 236, wo ein 70
Millisekunden-Zeitprogramm startet. In den Blöcken 238 und 240 zählt das Programm die
Anzahl ansteigender Flanken, die während des 70 Millisekunden-Intervalles detektiert wer
den. Wenn die Anzahl von ansteigenden Flanken größer ist als 5 (Block 242), setzt das Pro
gramm das DACK-Flag auf 1 und das Modebit "auf 0" (Block 244), was anzeigt, daß die
Daten langsam sind und kehrt zu dem Block zurück, der dem Block folgt, der zuletzt die
Verifizier-Unterroutine aufgerufen hat. Wenn der Mikrokontroller 57 feststellt, daß die
Anzahl von ansteigenden Ecken, die während des 70 Millisekunden Intervalles ermittelt
werden, nicht größer ist als 5, setzt das Programm das DACK-Flag auf "0", was die
Abwesenheit bestätigter ASK-Daten anzeigt, es setzt das Modus bis auf "0" und kehrt zu dem
Block zurück, der dem Block folgt, der zuletzt die verify-Unterroutine aufgerufen hat, wie
angezeigt im Block 246.
Unter erneutem Bezug auf Fig. 9A sei ausgeführt, daß das Programm nach einem Zu
rückgehen von der VERIFIZIERE-Unterroutine und dem Auffrischen bzw. Updaten des
MODSV-Registers das DACK-Flag prüft, um zu bestimmen, ob geprüfte bzw. verifizierte
ASK Daten vorliegen (Block 248). Wenn keine Daten anliegen geht das Programm zu Block
250, wo der X-Zähler heraufgesetzt wird (increment). Dann bestimmt das Programm, ob der
X-Zähler gleich 1 ist (Block 252). Ist X gleich 1, erhöht der Mikrokontroller 57 die Frequenz
des VCO 73 um 1 MHz (Block 254) und wiederholt die Schritte, die in den Blöcken 220 bis
234 angegeben sind. Im Block 248 bestimmt der Mikrokontroller dann erneut, ob Daten
anliegen. Indem nach Daten mit einer Frequenz von 4 MHz gesehen wird, unterhalb einer
Frequenz, die in der Frequenztabelle gespeichert ist, kann der Mikrokontroller 57 überprüfen,
ob das empfangene Aktivierungssignal bei einer leicht tieferen Frequenz als erwartet über
tragen wurde, entsprechend zu Produktionsvarianten bzw. Herstellungsvarianten, die im Fern
sendei bestehen können. Wenn wiederum keine Daten anliegen, erhöht das Programm den
X-Zähler (Block 250) und überprüft, ob der Wert von X gleich 1 ist (Block 252). Wenn X nicht
1 ist, geht das Programm zum Block 256, wo es bestimmt, ob irgendwelche Daten bereits
ermittelt wurden, indem es ein DATPREV-Flag überprüft. Wie nachfolgend besprochen, wird
das DATPREV-Flag lediglich gesetzt, wenn das empfangene kodierte Signal gründlich über
prüft bzw. getestet wurde. Wenn bereits vorher Daten ermittelt wurden, bewirkt der
Mikrokontroller 57 ein schnelles Blinken des LEDs 48 (Block 258), was eine erfolgreiche
Ausrichtungs- bzw. Lernsequenz anzeigt. Im anderen Fall, wenn der Mikrokontroller bzw.
das Mikrokontrollerprogramm feststellt, daß die Daten nicht vorher ermittelt wurden, kehrt er
zum Block 218 zurück, um die nächste Frequenz der Frequenztabelle auszulesen und um das
X-Register zu leeren.
Der Mikrokontroller 57 wiederholt die Sequenz von Schritten, die vorstehend beschrieben
wurde und in den Blöcken 218 bis 256 angegeben ist, bis der Mikrokontroller 57 die
Anwesenheit von Daten im Block 248 ermittelt. Wenn Daten anliegen, geht das Programm
zum Block 260 (Fig. 9B), wo es den Wert von X sichert, der ein Wert von 0 ist, wenig Daten
ermittelt wurden, wenn die Frequenz des VCOs 73 3 MHz geringer ist als die letzte aus der
Frequenztabelle ausgelesene Tabelle, oder ein Wert von 1, wenn die Frequenz des VCO 73 4
MHz unterhalb der letzten aus der Frequenztabelle ausgelesenen Frequenz liegt. Als nächstes
addiert das Mikrokontrollerprogramm die mittlere Frequenz (intermediate frequency IF) des
Bandpaßfilters 82, die vorzugsweise 3 MHz beträgt, zu der Frequenz der vorhergehenden
Signalausgabe des VCOs 73. Ergänzend stimmt der Mikrokontroller 57 die Antenne auf eine
geeignete Frequenz für diese erhöhte VCO-Frequenz (Block 262). ab.
Als nächstes überprüft das Programm im Block 262, ob Daten anliegen, indem es die
Bestätigungs- bzw. "VERIFIZIERE"-Unterroutine aufruft. Wenn die Frequenz des VCOs 73
3 MHz tiefer lag als die Frequenz des empfangenen HF-Aktivierungssignals, wenn der
Mikrokontroller 57 die Anwesenheit von Daten im Block 248 bestätigte (Fig. 9A), werden
die ermittelten Daten typischerweise weggehen, wenn die Frequenz des VCOs 73 um 3 MHz
auf dieselbe Frequenz erhöht wird, die das HF-Aktivierungssignal aufweist. Wenn der
Mikrokontroller 57 im Block 266 dagegen feststellt, daß Daten anliegen, wenn die Frequenz
des VCOs 73 um 3 MHz erhöht wird, überprüft das Programm den Wert vom X im Block
268, um zu bestimmen, ob die Frequenz des VCOs 73 vorhergehend auf 4 MHz unterhalb der
Frequenz gesetzt war, die als letztes aus der Frequenztabelle ausgelesen wurde. Wenn die
VCO-Frequenz 4 MHz geringer ist als die letzte ausgelesene Frequenz aus der Frequenz
tabelle, erhöht der Mikrokontroller 57 die VCO Frequenz um 1 MHz, er stimmt die Antenne
59 neu ab (Block 270) und er versucht erneut, die Anwesenheit von Daten zu überprüfen,
indem er zu Block 264 zurückkehrt. Wenn erneut Daten festgestellt werden, geht das Pro
gramm zum Block 272, wo das Modusbit der Originaldaten, das verifiziert wurde, auf seinem
Anfangswert rückgespeichert wurde, der im MODSV-Register abgespeichert wurde. Dann
unterwirft das Mikrokontrollerprogramm die ermittelten Daten einem genauen Test, der mit
tels eines Aufrufens eines Unterprogramms namens "KODIEREN" im Block 247 durchge
führt wird.
In der "KODIEREN"-/Unterroutine, die in den Fig. 11A und 11B dargestellt ist, leert der
Mikrokontroller 57 zunächst sein RAM (Block 276) und überprüft, ob das Modusbit 1 ist
(Block 278). Wenn das Modusbit 1 ist, aktiviert der Mikrokontroller 57 derart Interrupts
(Block 280), daß er jede Periode im Datenzug als entweder 10 kHz oder 20 kHz identifizieren
kann (Block 282). Als nächstes bestimmt der Mikrokontroller 57, ob 12 aufeinanderfolgende
10 kHz-Perioden empfangen wurden (Block 284), um zu bestimmen, ob die Daten in
frequenzverschobener, verschlüsselter Art anliegen, die einem Aktivierungssignal entsprechen,
das von einem Sender der Marke "GENIE" ausgesendet wird. Wenn nicht 12 aufeinander
folgende 10 kHz-Perioden empfangen wurden, erhöht das Programm einen Fehlerzähler
(Block 286) und es überprüft, ob der Fehlerzähler einen zu hohen Wert erreicht hat (Block
288). Vorausgesetzt, daß der Fehlerzähler keinen zu hohen Wert erreicht hat, fährt der
Mikrokontroller 57 damit fort, jede Periode entweder als 10 kHz oder 20 kHz zu identi
fizieren (Block 282) und zu überprüfen, ob 12 aufeinanderfolgende 10 kHz-Perioden empfan
gen wurden (Block 284).
Wenn der Mikrokontroller 57 zwölf aufeinanderfolgende 10 kHz Perioden empfängt und das
RAM mit den empfangenen Daten füllt, die der Anzahl von 10 kHz und 20 kHz Perioden
entsprechen (Block 290), setzt das Programm das "ERFOLG"- bzw. "SUCCESS"-Flag
(Block 292) und kehrt zu dem Block zurück, der jenem folgt, in welchem die "KODIEREN"-
Unterroutine zuletzt aufgerufen wurde.
Wenn das Programm des Mikrokontrollers 57 dagegen im Block 288 feststellt, daß der Feh
lerzähler einen zu hohen Wert erreicht hat, nimmt er an, daß das empfangene Datensignal eine
"EINTON"-Datenform aufweist und es setzt ein Flag (Dateneintrag), das anzeigt, daß es sich
um Einton-daten handelt (Block 294). Im Block 296 überprüft der Mikrokontroller 57 darauf
hin, ob die Daten lange Perioden an Totzeit aufweisen. Wenn die Daten lange Perioden an
Totzeit aufweisen, identifiziert der Mikrokontroller 57 daß die Daten ein Einton Datenformat
aufweisen, setzt ein Wortformat Flag und mißt und speichert die Lange der Totzeit (Block
298). Nachdem festgestellt wurde, daß die Daten keine langen Perioden toter Zeit aufweisen
oder nachdem die Daten als Einfachton im Wortformat identifiziert wurden, speichert der
Mikrokontroller 57 den Datenzug im RAM und mißt die Perioden von 250 Zyklen der emp
fangenen Daten (Block 300). Als nächstes kategorisiert der Mikrokontroller 57 die Ergebnis
se in zwei möglichen Frequenzen und speichert jeweils die Länge der Periode und die Anzahl
von Treffern ab (Block 302). Wenn der Mikrokontroller 57 im Block 304 feststellt, daß mehr
als 200 Treffer vorliegen (für eine der zwei Frequenzen), bestimmt er im Block 306, ob die
Daten als "DIRTY"-GENIE-Daten" angesehen werden können, indem bestimmt wird, ob eine
der beiden Frequenzen, die dazu benutzt wurden, die Zyklen zu kategorisieren, 10 oder 20
KHz beträgt oder nahe zu diesem Wert liegen. Wenn die Daten "DIRTY"-GENIE-Daten sein
könnten, oder wenn nicht mehr als 200 Treffer im Block 304 ermittelt wurden, leert der
Mikrokontroller bzw. das Mikrokontrollerprogramm das "SUCCESS"-Flag im Block 308 und
kehrt zu dem Block zurück, der dem Block folgt, in welchem die "KODIEREN"-Unterroutine
zuletzt aufgerufen wurde.
Wenn der Mikrokontroller im Block 306 dagegen feststellt, daß die Daten keine "DIRTY"-
GENIE-Daten sein können, speichert der Mikrokontroller 57 die Zeit ab, in der mehr als 200
Treffer gefunden wurden (Block 310), setzt das Success Flag bzw. Erfolgsflag (Block 312)
und das Programm kehrt zu dem Block zurück, der jenem folgt, in welchem die "KODIE-
REN"-Unterroutine zuletzt aufgerufen wurde.
Wenn der Mikrokontroller 57 im Block 278 der KODIEREN-Unterroutine der Fig. 11A
feststellt, daß das Modusbit keinem entspricht, das anzeigt, daß die empfangenen Daten als
langsam anzusehen sind, fährt der Mikrokontroller 57 damit fort, daß er die empfangenen
Daten mit 68 Mikrosekunden (Block 314) abtastet (Fig. 11B).
Daraufhin prüft der Mikrokontroller 57 im Block 316, ob eine Startbedingung in den emp
fangenen Daten vorliegt, die dann anliegt, wenn 70 aufeinanderfolgende Abtastungen bei
einem niedrigen logischen Logikpegel gefunden wurden. Wenn die Startbedingung nicht ge
funden wird (Block 318) identifiziert der Mikrokontroller 57 die Daten als "Konstant
impulsdaten" (im Block 320). Nachdem die Daten als "Konstantimpulsdaten" identifiziert
wurden oder nachdem im Block 318 eine Startbedingung ermittelt wurde, bestimmt der
Mikrokontroller 57, ob die Daten im Block 322 verlorengegangen sind, indem er überprüft,
ob die Anzahl aufeinanderfolgender Abtastungen bei einem logischen Pegel niedriger Art eine
vorgegebene Anzahl übersteigen. Wenn der Mikrokontroller 57 feststellt, daß die Daten im
Block 322 verloren wurden, klärt er das Erfolgsflag im Block 324 (Success flag) und das
Programm kehrt zu dem Block zurück, der dem Block folgt, der die "KODIEREN"
Unterroutine aufgerufen hat. Im anderen Falle bestimmt der Mikrokontroller 57 daß die
Daten nicht verloren waren, und er speichert die Daten als die Anzahl von aufeinander
folgenden Abtastungen entweder bei einer höheren oder bei einem niedrigeren logischen Pegel
(Block 326), ersetzt das Erfolgsflag (Block 328) und das Programm kehrt zu dem Block
zurück, der dem Block folgt, welcher die "KODIEREN"-Unterroutine aufgerufen hat.
Unter erneutem Bezug auf Fig. 9B sei angemerkt, daß dann, wenn die Daten erfolgreich
kodiert wurden (Block 330), die zuletzt bei der letzten ausgetasteten Frequenz in der Fre
quenztabelle bestätigt wurden und auch bei einer Frequenz, die um 3 MHz unterhalb der
letzten ausgelesenen Frequenz liegt, das Mikrokontrollerprogramm den X-Wert prüft, um
festzustellen, ob die Frequenz des VCOs 73 zuletzt auf einen Wert um 4 MHz unterhalb der
letzten ausgelesenen Frequenz aus der Frequenztabelle gesetzt wurde (Block 332). Wenn das
VCO vorhergehend auf eine Frequenz um 4 MHz unterhalb der letzten ausgelesenen Frequenz
gesetzt wurde, erhöht der Mikrokontroller 57 die VCO-Frequenz um 1 MHz, er stimmt die
Antenne 59 erneut ab (Block 334) und das Programm kehrt zum Block 274 zurück, um zu
versuchen, die Daten zu kodieren. Wenn die Daten erfolgreich kodiert werden, geht das
Programm zum Block 336, wo ein Rauschenzähler (noise counter) NOISCNT erhöht wird.
Als nächstes überprüft der Mikrokontroller 57 im Block 338 den Wert des NOISCNT-Zäh
lers, um festzustellen, ob dieser Wert zu hoch ist, was anzeigt, daß der ausrichtbare Sende
empfänger Rauschen empfängt, bei den Daten, bei denen Daten verifiziert wurden. Wenn der
NOISCNT Wert zu hoch ist, bestimmt der Mikrokontroller 57, ob die letzte ausgelesene
Frequenz aus der Frequenztabelle eine kanadische Frequenz war (d. h. eine Frequenz, die mit
einem Aktivierungssignal kurzer Dauer zusammengehört (Block 340).
Wenn der Wert des NOISCNT-Zählers nicht zu hoch ist (Block 338) oder wenn der Wert des
NOISCNT-Zählers zu hoch ist und die Frequenz, die als letzte aus der Frequenztafel
ausgelesen wurde, keine kanadische Frequenz ist, geht das Programm zu Block 341 (Fig.
9A), wo es die Frequenz des VCOs 73 und den Wert von X rückspeichert, und zwar mit den
Werten, die diese aufwiesen, bevor der Übergang zu Block 260 in Fig. 9B erfolgte. Dann
erhöht das Programm den Wert von X im Block 250 und ermittelt im Block 252, ob der Wert
von X gleich 1 ist. Wenn der Wert von X nicht gleich 1 ist, geht das Programm zu Block 256,
wo es ermittelt, ob vorhergehend Daten ermittelt wurden. Wenn vorhergehend Daten ermittelt
wurden, gibt der Mikrokontroller 57 ein Signal aus, um ein schnelles Blinken der LED 48 zu
bewirken, wodurch angezeigt wird, daß ein erfolgreicher Zug vorliegt (Block 258). Wenn der
Wert von X dagegen 1 ist (Block 252), erniedrigt der Mikrokontroller 57 die Frequenz des
VCOs 1 um 1 MHz (Block 254) und prüft, ob Daten anliegen, bei dieser Frequenz, indem die
Schritte, die in den Blöcken 220 bis 248 angegeben sind, erneut ausgeführt werden.
Unter erneutem Bezug auf Fig. 9B sei angemerkt, daß dann, wenn das Programm im Block
338 und 340 feststellt, daß der NOISCNT-Wert zu hoch ist und daß die Frequenz, die als
letzte aus der Frequenztabelle ausgelesen wurde, eine kanadische Frequenz ist, das Programm
die Zähler in der Frequenztabelle derart setzt, daß sie auf die erste Frequenz zeigen, die der
kanadischen Frequenz bzw. den kanadischen Frequenzen folgen (Block 342). Es geht ferner
zum Block 218 (Fig. 9A), um festzustellen, ob Daten bei den verbleibenden Frequenzen, die
in der Frequenztabelle gespeichert sind, anliegen.
Wie vorstehend ausgeführt, sollten, wenn zulässige Datenkodierungen anliegen, wenn die
Frequenz das VCOs 73 um 3 MHz unter die Frequenz des HF-Aktivierungssignals gesetzt ist,
die Daten weggehen, wenn die Frequenz des VCOs 73 um 3 MHz erhöht wird, um mit der
Frequenz des empfangenen HF-Aktivierungssignals übereinzustimmen. Ferner kann (wenn die
Daten, die ermittelt werden, wenn die Frequenz des VCO 73 um 3 MHz erhöht wird, um die
gleiche Frequenz aufzuweisen wie das empfangene HF-Aktivierungssignals, nicht erfolgreich
kodiert werden können (Block 330), dennoch eine zulässige Datenkodierung vorliegen.
Wenn somit im Block 266 keine Daten ermittelt wurden, oder wenn die ermittelten Daten
nicht im Block 330 erfolgreich kodiert wurden, geht das Programm zu Block 344 (Fig. 9C),
wo es die mittlere Frequenz von 3 MHz zur VCO Frequenz addiert und die Antenne 59 neu
abstimmt.
Als nächstes überprüft das Programm, ob erneut bestätigbare Daten aufgetreten sind, indem
die "Verifizier"-Unterroutine im Block 346 aufgerufen wird (Fig. 9C). Wenn das Programm
feststellt, daß (Block 348) Daten anliegen, testet das Programm (Block 350), ob die
ermittelten Daten als "schnell" gelten, indem überprüft wird, ob das Modusbit gleich 1 oder 0
ist. Wenn die Daten schnell sind (d. h. das Modusbit = Mode = 1), versucht das vom Mikro
kontroller 57 ausgeführte Programm, diese schnellen Daten im Block 352 zu kodieren, indem
die "KODIEREN"-Unterroutine der Fig. 11A aufgerufen wird. Wenn die schnellen Daten
nicht erfolgreich kodiert werden (Block 354) oder wenn das Programm feststellt, daß im
Block 348 keine Daten anliegen, erhöht der Mikrokontroller 57 die VCO-Frequenz um 1
MHz, stimmt die Antenne 59 neu ab (Block 356) und versucht, die Anwesenheit von Daten zu
verifizieren, indem die "Verifizieren"-Unterroutine aufgerufen wird (Block 358), Fig. 10.
Wenn Daten anliegen (Block 360), bestimmt der Mikrokontroller, ob die Daten schnell sind
(Block 362). Wenn die Daten schnell sind, versucht der Mikrokontroller 57, diese schnellen
Daten zu kodieren, indem er die "KODIEREN"-Unterroutine, wie in Block 364 dargestellt
aufruft. Wenn die "schnellen" Daten nicht erfolgreich kodiert werden (Block 366) oder wenn
der Mikrokontroller 57 im Block 360 keine Daten detektiert, erniedrigt der Mikrokontroller
57 die VCO Frequenz um 2 MHz, er stimmt die Antenne 59 neu ab (Block 368) und er
überprüft die Anwesenheit von Daten im Block 370, indem die "Verifizieren"-Unterroutine
aufgerufen wird.
Wenn das Programm dann feststellt, daß (Block 372) Daten anliegen (Fig. 9D), bestimmt
das Programm, ob die ermittelten Daten schnelle Daten sind (Block 374). Wenn die ermit
telten Daten Schnelldaten sind, versucht das Programm diese schnellen Daten zu kodieren
(Block 376), indem die "KODIEREN"-Unterroutine aufgerufen wird. Wenn die Daten nicht
erfolgreich kodiert werden (Block 378) oder wenn das Programm feststellt, daß die Daten im
Block 372 nicht anliegen, geht das Programm bis zu Block 336 (Fig. 9B) und führt den
Vorgang in den Blöcken 336 bis 342 aus, wie vorstehend beschrieben.
In dem Fall, daß das Programm Daten ermittelt, die nicht schnell sind (in den Blöcken 350,
362; Fig. 9C) oder im Block 374 (Fig. 9D), geht das Programm zu Block 380 in Fig. 9E.
Entsprechend geht das Programm, wenn das Programm erfolgreich schnelle Daten kodiert
(Block 354, 366); Fig. 9C oder im Block 378 (Fig. 9D), zu Block 380 in Fig. 9E.
Nach dem Vorgehen zu Block 380 in Fig. 9E wird das Modusbit auf den im MODSV-
Register gespeicherten Wert rückgespeichert und die Frequenz des VCOs 73 wird auf die
Frequenz rückgespeichert, bei der zunächst Daten detektiert wurden. Der Mikrokontroller 57
bestimmt dann, ob die identifizierte Frequenz des empfangenen Aktivierungssignals eine Fre
quenz ist, die zur Verwendung mit einer Rollkodierung, einer Echtzeitkodierung oder einer
anderen variablen Kodierung bekannt ist (Block 381). Alternativ oder ergänzend kann der
Mikrokontroller 57 andere Charakteristiken des empfangenen Aktivierungssignals überprüfen,
beispielsweise die Anzahl von Bits in der Kodierung, um zu prüfen, ob die Kodierung ein
variable Kodierung ist. Wenn die Kodierung eine mögliche variable Kodierung ist, ruft der
Mikrokontroller 57 eine Rollkodierung-Unterroutine auf (RCIE), Idee-Unterroutine 382, wo
bei ein Beispiel dieser Unterroutine nachfolgend unter Bezug auf Fig. 13 beschrieben wird.
In der "Rollkodierungs-ID"-Unterroutine 332 bestimmt der Mikrokontroller 57 zunächst, ob
sich die empfangene Kodierung dynamisch verändert (d. h., ob sie sich bei Betätigung des
Senderknopfes verändert (Block 500). Wenn sich die Kodierung bzw. der Code nicht
dynamisch verändert, speichert der Mikrokontroller 57 die identifizierte Kodierung in einem
ersten Speicherort (Memory Location) MEM1 (Block 501) und zeigt dem Nutzer an, daß er
den Senderknopf auf dem Fernsender 65 erneut betätigen soll (Block 502). Dann empfängt
und speichert der Mikrokontroller 57 - unter Verwendung derselben Frequenz zum Demodu
lieren des empfangenen rückübertragenen Aktivierungssignals - die in diesem Signalempfang
enthaltene Kodierung in einem anderen Speicherort MEM2 (Block 506) ab. Der Mikrokon
troller 57 vergleicht daraufhin die in zwei Speicherorten gespeicherten Kodierungen (Block
508) und überprüft, ob die Kodierungen verschieden sind (Block 510). Wenn die Kodierungen
nicht verschieden sind, bestimmt der Mikrokontroller 57, daß der Fernsender keine variable
Kodierung verwendet und das Programm fährt zu Block 383 zurück (Fig. 9E). Wenn die
zwei Kodierungen verschieden sind, oder wenn sich die empfangene Kodierung dynamisch
verändert, prüft der Mikrokontroller 57 die Charakteristiken des empfangenen Aktivierungs
signals und vergleicht diese Informationen mit gespeicherten S ender-Identifikationsdaten
(ID), um festzustellen, welches die Marke und das Modell des Fernsenders 65 sind. Diese
Charakteristiken können die Pulsbreite umfassen, die Pulswiederholungsrate, die Anzahl von
Kodierungsbits, und oder die identifizierte Trägerfrequenz. Auf der Basis einer Identifizierung
der Marke und des Modells des Fernsenders 65, identifiziert der Mikrokontroller 57 einen
kryptographischen Algorithmus, der vorhergehend im Speicher gespeichert wurde und der
dem kryptographischen Algorithmus entspricht, der durch den identifizierten Fernsender
verwendet wird und den Empfänger derselben Marke und desselben Modells (Block 514).
Wenn der kryptographische Algorithmus vorhergehend nicht im Mikrokontrollerspeicher ge
speichert wurde, kann er durch das Eingangsterminal 62A heruntergeladen werden. Er
gänzend kann, wenn der Mikrokontroller 57 den Hersteller des Fernsenders nicht identifiziert,
auf der Basis der Charakteristiken des empfangenen Aktivierungssignals, der Mikrokontroller
57 dem Verwender anzeigen, daß er eine Identifizierungskodierung eingeben soll, oder einen
Namen bzw. die Marke, welche die Art des Fernsenders identifiziert. Solche Informationen
können eingegeben werden, indem verschiedene Kombinationen von Knöpfen 44, 46 und 47
gedrückt werden oder indem ein Verwenderinterface benutzt wird bzw. eine Verwender
schnittstelle, über einen Eingabeeingang 62A.
Nachdem der kryptographische Algorithmus identifiziert wurde oder auf andere Weise zur
Verfügung gestellt wurde, zeigt es der Mikrokontrolle 57 dem Verwender an, eine "Spezialse
quenz" auszuführen, um zu identifizieren, welches die Seriennummer ist, die entweder zu der
letzten übersandten Kodierung gehört, oder zu der Kodierung, die als nächstes übersendet
werden soll (Block 516). Diese spezielle Sequenz ist jene, die durchgeführt wird um den
Sender und den Empfänger zu resynchronisieren, entsprechend zu dem Verfahren, das vom
jeweiligen Hersteller verwendet wird. In einigen Fällen kann dieses eine oder jede folgender
Kombinationen umfassen: Ein Herunterdrücken des Sendeknopfes des Fernsenders 65, zwei
mal in schneller Folge, ein Halten des Übertragungsknopfes nach unten für eine vorgegebene
Zeitspanne, ein Drücken eines zweiten Sendeknopfes, ein Drücken einer Kombination von
Knöpfen, ein Eingeben eines Kodierung auf einem Key Pad bzw. einer Tastatur einer Fern
sendereinheit 65 usw. Eine derartige spezielle Sequenz kann ferner auch das Bedienen eines
Resynchronisierungs- oder Rücksetz- bzw. Reset-Schalters des Empfängers des Garagentor
öffnungsmechanismus 66 umfassen, welches den Empfänger dazu bewegt, den nächsten Ko
dierung zu akzeptieren und auf diesen zu resynchronisieren, den er empfängt.
Nach dem Identifizieren des kryptographischen Algorithmus und der Seriennummer der näch
sten zu übersendenden Kodierung verfügt der Mikrokontroller 57 über die Information, die
nötig ist, um daraufhin die saubere Folge von Kodierungen zu generieren, die nötig sind, um
das Garagentor zu öffnen, vorausgesetzt, daß der kryptographische Algorithmus keinen kryp
tographischen Schlüssel verwendet. Wenn der Algorithmus einen derartigen Schlüssel er
fordert, muß der Mikrokontroller 57 diesen entweder erlernen oder muß den kryptogra
phischen Schlüssel empfangen, der vom Fernsender und seinem zugehörigen Empfänger
verwendet wird, oder er muß zufallstechnisch einen kryptographischen Schlüssel generieren,
der in einer speziellen Signalart übertragen werden kann oder in anderer Weise dem Emp
fänger mitgeteilt werden kann. Damit wird der Mikrokontroller 57 bestimmen, ob eine
Original-Sendersequenz (original transmitter OT) gestartet werden muß bzw. ob eine der
artige Sequenz vorliegt, um den kryptographischen Schlüssel herunterzuladen, der auf dem
bekannten Verfahren beruht, die von dem identifizierten Hersteller verwendet werden (Block
518).
Wenn eine Original-Sendersequenz zur Verfügung steht, um den kryptographischen Schlüssel
herunterzuladen, wird der Mikrokontroller 57 einen vorgespeicherten Algorithmus ausführen,
um die Sequenz durchzuführen (Block 520). Die Sequenz kann beinhalten, daß dem
Verwender angezeigt wird, daß er verschiedene Dinge ausführen muß, beispielsweise ein
Drucken eines speziellen Übertragungsknopfes auf dem Fernsender 65 oder eine vergleichbare
Technik, wie die beschriebenen, unter Bezug auf die spezielle Resynchronisierungs-Sequenz.
Die Durchführung der originaler Transmitter bzw. Sendersequenz wird dazu führen, daß der
kryptographische Schlüssel in den nicht flüchtigen Speicher des Mikrokontrollers 57 herunter
geladen wird (Block 522).
Der Mikrokontroller 57 kann dann die Seriennummer für Synchronisationszwecke dechiffrie
ren (wenn nötig) unter Verwendung des kryptographischen Algorithmus und die kryptogra
phischen Schlüssels (Block 524). Daraufhin bewirkt der Mikrokontroller 57 ein schnelles
Blinken des LEDs 48, was anzeigt, daß das Signal erfolgreich erlernt wurde (Block 526).
Wenn keine originale Sendersequenz zum Herunterladen des kryptographischen Schlüssels
vorliegt, wird der Mikrokontroller 57 davon ausgehen, daß der Empfänger des Garagentor
öffnungsmechanismus 26 durch ein Herunterdrücken eines Knopfes zurückgesetzt werden
kann oder durch ein Durchführen einer anderen Sequenz, um einen neuen kryptographischen
Schlüssel zu empfangen und zu nutzen. Der Mikrokontroller 57 wird somit zufallsweise einen
kryptographischen Schlüssel generieren (Block 528) und den Empfänger durch Übersenden
des Schlüssels zum Empfänger synchronisieren, unter Verwendung des entsprechenden geeig
neten Protokolls für die identifizierte Marke und das Modell des Empfängers, zum Herun
terladen des neuen Schlüssels (Block 530). Wenn der Empfänger synchronisiert ist, bewirkt
der Mikrokontroller 57, daß die LED 48 schnell blinkt, was anzeigt, daß eine erfolgreiche
Ausrichtungs- bzw. Lernsequenz vorliegt (Block 526).
Falls mehr als ein Sender dazu verwendet wird, das Garagentor zu öffnen, kann der Mikro
kontroller 57 den Anteil der übersendeten Kodierung identifizieren, der den Sende-ID-Eintrag
aufweist, indem die empfangene Kodierung regeneriert wird, unter Verwendung des krypto
graphischen Algorithmus und mittels eines Vergleiches der generierten Kodierung mit der
empfangenen Kodierung, um zu bestimmen, welches der Teil der Kodierung ist, der einen
Mitteilungskopf darstellt, unter Einbezug des Sende-ID-Eintrages. Das identifizierte
ID-Eintrag kann -dann entweder zusammen mit irgendwelchen anderen Daten gespeichert werden,
die in einem fixierten Messageheader bzw. einem fixierten Messagekopf gespeichert sind, für
ein nachfolgendes Rücksenden mit der variablen Kodierung.
Unter erneutem Bezug auf Fig. 9E sei angemerkt, daß, wenn die Frequenz nicht für variable
Kodierungen bekannt ist, der Rauschenzähler (Noisecounter) geleert (Block 383) und die
Verifizier-Unterroutine im Block 384 aufgerufen wird. Falls dann keine verifizierbaren Daten
vorliegen (Block 386), setzt der Mikrokontroller 57 ein 5-Sekunden-Zeitintervall und beginnt
ein langsames doppeltes Blinken der LED 48, in einer bestimmten unterscheidbaren Weise,
um dem Bediener anzuzeigen, daß er den Aktivierungsknopf des Fernsenders 65 erneut
drücken soll (Block 388). Da dem Bediener (obwohl nicht unbedingt notwendig) angezeigt
wird, daß er den Fernsender dazu bewegen soll, sein Aktivierungssignal erneut auszusenden,
erhöht der Mikrokontroller 57 die Wahrscheinlichkeit dafür, daß der ausrichtbare Senderemp
fänger ein Kurzzeitaktivierungssignal erfolgreich erlernt. Als nächstes ruft das Programm
erneut die Verifizier-Unterroutine auf (Block 390) bis verifizierbare Daten ermittelt werden
(Block 392) oder bis ein vorbestimmtes Zeitintervall (beispielsweise 5 Sekunden) vorüber ist
(Block 394). Wenn im Block 386 verifizierbare Daten ermittelt werden (oder im Block 392)
oder wenn die Zeit im Block 394 abgelaufen ist, ruft das Programm die "Kodier"-Unter
routine auf (Block 396). Wenn daraufhin die Daten nicht erfolgreich kodiert werden (Block
398), erhöht das Programm den Rauschenzähler NOISCNT (Block 400) und überprüft, ob
der Wert des NOISCNT-Zählers gleich Vier ist (Block 402). Wenn der Wert von NOISCNT
nicht gleich Vier ist, kehrt das Programm zum Block 384 zurück, um erneut zu versuchen,
den empfangenen Datenkodierung zu verifizieren und zu kodieren. Wenn der Wert von
NOISCNT gleich Vier ist (Block 402), geht das Programm bis zu Block 341 in Fig. 9A, wo
die VCO-Frequenz und der X-Zähler erneut abgespeichert werden und das Programm geht bis
zu Block 250, wie vorstehend oben beschrieben.
Wenn im Block 398 festgestellt wird, daß die Datenkodierung erfolgreich kodiert wurde,
prüft das Programm, ob die Daten, die vorstehend identifiziert wurden, Single-Ton-Daten
sind (Block 404). Wenn die Daten Single-Ton-Daten sind (Einfachtondaten), bestimmt das
Programm, ob ein Störbit gesetzt wurde (Block 406). Eingangs ist das STUBRN-Bit nicht
gesetzt. Wenn dagegen das STUBRN-Bit im Block 494 darauffolgend gesetzt wird (Fig.
9G) (aufgrund einer nicht vorliegenden Möglichkeit, vorhergehend ein Einfachton-Daten
system zu erlernen - single ton data), kehrt das Verfahren zum Block 406 zurück, es erhöht
den Rauschenzähler NOISCNT im Block 400 und es geht erneut in der vorstehend beschrie
benen Weise durch den Programmablauf. Wenn der Mikrokontroller 57 im Block 404
feststellt, daß die ermittelten Daten keine Eintondaten sind, versucht der Mikrokontroller 57,
die kodierten Daten zu verdichten, und zwar mittels einer "VERDICHTUNGS"-Unterroutine
im Block 408. Die Verdichtungs-Unterroutine wird durchgeführt, um zu versuchen, die im
Speicher gespeicherten Daten zu verdichten, und zwar während der letzten Ausführung der
Kodierungsunterroutine derart, daß das gespeicherte kodierte Signal, welches eine Daten
sequenz verschiedene Male wiederholen kann, nicht mehr Speicher verwendet bzw. benötigt
als notwendig. Die Verdichtungsunterroutine wird nachfolgend unter Bezug auf Fig. 12
beschrieben.
Eingangs, im Block 410, überprüft das Programm, ob das Modusbit gleich Eins ist. Wenn das
Modusbit gleich Eins ist, überprüft das Programm, ob irgendwelche Daten vorliegen, die Drei
oder weniger Perioden aufweisen (d. h., ob die kodierten Daten eine Datensequenz aufweisen,
die dreimal oder weniger Male innerhalb des Datenzuges wiederholt wird, der dekodiert
wurde und im Mikrokontroller 57 gespeichert wurde). Wenn die Daten drei oder weniger
Perioden aufweisen, zeigt das Programm im Block 414 an, daß der Versuch, die Daten zu
verdichten, nicht gelungen ist, und es kehrt zu Block 446 zurück (Fig. 9E).
Wenn dagegen keine Daten vorliegen, die weniger als drei oder weniger Perioden aufweisen,
überprüft das Programm, ob die kodierten und gespeicherten Daten irgendwelche 10 kHz
Daten aufweisen, die mehr als 30 Perioden aufweisen (Block 416). Wenn 10 kHz Daten
vorliegen, die mehr als 30 Perioden aufweisen, zeigt das Programm an, daß der Versuch, die
Daten zu verdichten, nicht gelungen ist (Block 414) und kehrt zum Prozeß bzw. Verfahren
der Fig. 9E zurück (Block 446). Wenn keine 10 kHz Daten vorliegen, die mehr als 30
Perioden aufweisen (Block 416), setzt das Programm den Startzeiger der verdichteten Daten
kodierung auf die erste Datenkodierung der kodierten und gespeicherten Daten (Block 418).
Als nächstes setzt das Programm den Endzeiger der gespeicherten verdichteten Daten auf die
letzten 10 kHz Daten, die mehr als 12 Perioden aufweisen (Block 420) und zeigt an, daß der
Versuch, die Daten zu verdichten, erfolgreich war (Block 422); bevor es zu Block 446 in
Fig. 9E zurückkehrt. In dieser Art und Weise können die gespeicherten kodierten Daten in
einer kürzeren Form verdichtet werden, die wiederholt aus dem Speicher ausgelesen werden
kann, während eines Übertragungs- bzw. Sendemodus.
Wenn das Programm in Block 410 feststellt, daß das Modusbit nicht gleich Eins ist, bestimmt
es, ob die gespeicherten kodierten Daten eine lange Periode mit niedrigem Wert umfassen
(Block 424 long low period). Wenn die gespeicherten Daten keine lange niedrige Periode
umfassen, wird in Block 426 bestimmt, daß die Daten kontinuierlich sind, und im Block 428
bestimmt das Programm, daß die gesamte Datenbank dazu verwendet werden sollte, die
kodierten Daten zu speichern. Wenn im Block 424 festgestellt wird, daß die Daten eine lange
niedrige Periode umfassen, wird der Startzeiger der verdichteten Daten auf den Wert des
ersten Ortes der gespeicherten kodierten Daten gesetzt (Block 430) und der Endzeiger der
verdichteten Daten wird auf den Wert des letzten Ortes der langen niedrigen Periode gesetzt,
der innerhalb der gespeicherten kodierten Daten auftritt (Block 432).
Daraufhin besieht das Programm die gespeicherten verdichteten Daten, um festzustellen, ob
die Daten irgendeinen kontinuierlichen Logik-High-Status von 125 Abtastungen oder mehr
umfassen (Block 434). Wenn ein derartiger kontinuierlicher Hochlogik-Periodenvorgang er
mittelt wird, zeigt das Programm an, daß der Versuch, die Daten zu verdichten, im Block 436
gescheitert ist und kehrt zu Block 446 in Fig. 9E zurück. Wenn keine aufeinanderfolgenden
hohen Perioden von 120 oder mehr Abtastungen bestehen, werden die gespeicherten verdich
teten Daten überprüft, um festzustellen, ob irgendwelche Vorkommnisse eines logischen
"Hoch" bzw. "High" oder "Niedrig" bzw. "Low"-Status vorliegen, die nicht für zwei aufein
anderfolgende Abtastungen bestehen (Block 440). Wenn ein derartiges Vorkommnis iden
tifiziert wird, wird es im Block 436 angezeigt, daß der Versuch, die Daten zu verdichten,
gescheitert ist und das Programm geht zu Block 446. Wenn im Block 440 keine derartigen
Vorkommnisse auftreten, wird angezeigt, ob die gespeicherten verdichteten Datenzüge vom
Start bis zum Ende weniger als 10 Abtastungen umfassen (Block 442).
Wenn der Datenzug weniger als 10 Abtastungen lang ist, wird festgestellt, daß der Versuch,
die Daten zu verdichten, im Block 436 gescheitert ist. Wenn dagegen die gespeicherten
verdichteten Daten aus 10 oder mehr Abtastungen bestehen, wird angezeigt, daß der Versuch,
die Daten zu verdichten, im Block 444 erfolgreich war, und das Programm geht zum Block
446 in Fig. 9E.
Im Block 446 der Fig. 9E wird festgestellt, ob der Versuch, die Daten zu verdichten bzw.
die kodierten Daten zu verdichten, erfolgreich war. Wenn der Versuch nicht erfolgreich war,
erhöht der Mikrokontroller 57 den Rauschenzähler NOISCNT des Blockes 400 und das
Programm fährt in der vorstehend beschriebenen Weise fort. Wenn die kodierten Daten
erfolgreich verdichtet wurden, bestimmt das Programm, ob die Daten, die vorhergehend
festgestellt wurden, Konstantimpulsdaten sind (Block 448). Wenn die Daten keine Konstant
impulsdaten sind, versucht das Programm erneut die Daten zu kodieren, indem die Kodier
unterroutine der Fig. 11A bis 11B im Block 450 aufgerufen wird. Wenn es sich bei den
Daten um Konstantpulsdaten handelt, oder wenn die Daten im Block 450 erfolgreich kodiert
wurden, wie angezeigt durch den Testblock 452, geht das Programm bis zum Block 454 in
Fig. 9F (Block 452). Im anderen Falle geht das Programm zu Block 400, wo es den Rau
schenzähler NOISCNT erhöht und es fährt fort wie vorstehend beschrieben.
Im Block 454 (Fig. 9F) bestimmt das Programm, ob die Daten GENIE-Daten sind, indem
das Modusbit und das Einfachtonbit besehen werden. Wenn das Modusbit auf Eins steht, und
das Einfachtonbit nicht gesetzt ist, geht das Programm zu Block 456, wo der Mikrokontroller
57 die identifizierte Trägerfrequenz des empfangenen Aktivierungssignals nach einer von
verschiedenen bekannten GENIE-Betriebsfrequenzen absucht bzw. sortiert, die in den Bereich
von 290 bis 320 MHz fallen; bei 5 MHz Intervallen. Wenn die identifizierte Trägerfrequenz
des empfangenen Aktivierungssignals beispielsweise zwischen 301 und 304 MHz liegt,
bestimmt der Mikrokontroller 57, daß die Trägerfrequenz, die zu speichern ist, und nach
träglich zu übersenden ist, näher an 300 und 305 MHz liegt. Im Programm im Block 456 setzt
das Programm ferner das DATPRIV-Flag, um anzuzeigen, daß die Daten ermittelt wurden.
Dann geht das Programm zum Block 458 und der Mikrokontroller 57 speichert die neuen
Daten, bevor er zu Block 218 in Fig. 9A zurückkehrt.
Wenn das Programm im Block 454 feststellt, daß das Modusbit nicht gleich Eins ist, bestimmt
das Programm, ob der Wert von X gleich Null ist, um festzustellen, ob zunächst Daten
ermittelt wurden, wenn die Frequenz des VCOs 73 um 3 MHz unter die Frequenz in die
Frequenztabelle gesetzt wurde (Block 460). Wenn der Wert von X gleich Null ist, sieht das
Programm nach dem nächsten Wert in der Frequenztabelle, um festzustellen, ob dieser Wert 1
MHz von dem vorherigen Wert entfernt liegt. (Block 462). Wenn die nächste Frequenz in der
Frequenztabelle 1 MHz entfernt liegt, speichert der Mikrokontroller 57 die neuen Daten
(Block 458). Das Programm kehrt zu Block 218 zurück (Fig. 9A) und fährt fort wie
vorstehend beschrieben. Wenn die nächste Frequenz in der Frequenztabelle nicht 1 MHz von
der vorhergehenden Frequenz entfernt liegt, speichert der Mikrokontroller 57 die Daten und
er gibt ein Signal aus, was die LED 48 dahingehend bewegt schnell zu blinken, was anzeigt,
daß eine erfolgreiche Ausrichtungssequenz vorliegt (Block 464).
Wenn das Programm in Block 460 feststellt, daß X nicht gleich Null ist, prüft es, ob das
DATPRV-Flag gleich Eins ist (Block 466). Wenn das DATPRV-Flag nicht gleich Eins ist,
speichert der Mikrokontroller 57 die Daten und gibt ein Signal aus, welches die LED 48 zu
einem schnellen Blinken bewegt (Block 464). Wenn das DATPRV-Flag gleich Eins ist,
bestimmt das Programm, ob die vorhergehenden Daten erlernt wurden bei einer Frequenz, die
um drei MHz unterhalb einer Frequenz liegt, die in der Frequenztabelle gespeichert wird
(Block 468). Wenn die vorhergehenden Daten bei einer Frequenz erlernt wurden, die um 3
MHz unterhalb einer Frequenz liegt, die in der Frequenztabelle gespeichert wird, kehrt der
Mikrokontroller 57 zu den Daten zurück, die erhalten wurden, wenn die VCO-Frequenz um 3
MHz unterhalb einer Frequenz in der Frequenztabelle lag und bewirkt ein schnelles Blinken
des LEDs 48, was anzeigt, daß eine erfolgreiche Lernsequenz vorliegt (Block 470). Wenn die
vorhergehenden Daten nicht erlernt wurden, da die Frequenz des VCO 73 um 3 MHz
unterhalb einer Frequenz in der Frequenztabelle lag (Block 468), speichert der Mikrokon
troller 57 die Daten und bewirkt ein schnelles Blinken der LED 48 (Block 464), was eine
erfolgreiche Ausrichtungssequenz anzeigt.
Unter erneutem Bezug auf Fig. 9E sei angemerkt, daß dann, wenn der Mikrokontroller 57
bestimmt, daß die empfangenen Datenkodierungen Einfachtondaten sind (Block 404) und
wenn er bestimmt, daß das STUBRN-Bit im Block 406 nicht gesetzt ist, das Programm zu
Block 472 in Fig. 9G geht. Im Block 472 bestimmt der Mikrokontroller 57, ob das
DATPRV-Flag gesetzt ist. Wenn das DATPRV-Flag gesetzt ist, bewirkt der Mikrokontroller
57 ein schnelles Blinken der LED 48, was anzeigt, daß eine erfolgreiche Ausrichtungssequenz
vorliegt (Block 474). Wenn dagegen vom Mikrokontroller 57 bestimmt wird, daß das DAT-
PRV-Flag nicht gesetzt ist, bestimmt der Mikrokontroller 57, ob er im kanadischen Schnell
modus betrieben wird, indem er überprüft, ob die letzte Frequenz, die aus der Frequenztabelle
ausgelesen wurde, eine kanadische Frequenz ist (Block 476). Wenn der Mikrokontroller in
einem kanadischen Schnellmodus betrieben wird, geht das Programm zu Block 308 in Fig.
9A. Es läuft dann ab wie vorstehend beschrieben. Wenn der Mikrokontroller 57 nicht im
kanadischen Schnellmodus betrieben wird, addiert es die mittlere Frequenz von 3 MHz zu der
Frequenz des VCOs 73 (Block 478).
Als nächstes speichert der Mikrokontroller 57 den Wert von R und den Wert von N, die für
die erhöhte VCO-Frequenz im NVM des Mikrokontrollers 57 verwendet werden (NVM =
Non Volatile Memory) (Block 480). Als nächstes erniedrigt der Mikrokontroller 57 die Fre
quenz des VCOs 73 um 2 MHz (Block 482) und speichert diese Frequenz in der Variable
DATCHK (Block 484). Dann ruft das Programm die Codierunterroutine der Fig. 11A bis
11B auf (Block 486), um zu versuchen, diese Daten bei dieser neuen VCO-Frequenz zu ko
dieren. Wenn diese Daten nicht erfolgreich kodiert werden (Block 488), setzt das Programm
das DATPREV-Flag (Block 490) und es kehrt zu Block 218 von Fig. 9A zurück. Indem es
zu Block 218 zurückkehrt, kann das Programm überprüfen, ob die Daten oder ob Daten bei
Frequenzen und drei oder vier MHz unterhalb der nächsten Frequenz in der Frequenztabelle
verifiziert werden können. Vorausgesetzt, bei diesen Frequenzen werden keine verifizierbaren
Daten ermittelt, kann ein erfolgreicher Datenzug im Block 258 angezeigt werden, da das
Programm bestimmen wird, daß das DATPREV-Flag im Block 256 gesetzt wurde.
Wenn im Block 488 vom Programm festgestellt wird, daß der Versuch, die Daten zu kodie
ren, erfolgreich ist, bestimmt es, ob die kodierten Daten Einfachtondaten sind (Block 492).
Wenn die Daten keine Einfachtondaten sind, leert der Mikrokontroller 57 den Noisezähler
bzw. den Rauschezähler NOISCNT und setzt das STUBRN-Bit (Block 494) und geht zu
Block 480 in Fig. 9E. Wenn die erfolgreich kodierten Daten Einfachtondaten sind, überprüft
der Mikrokontroller 57 die Frequenz der Daten, um festzustellen, ob sie größer sind als 18
kHz (Block 496). Wenn die Daten eine Frequenz aufweisen, die größer ist als 18 kHz,
überprüft der Mikrokontroller 57, ob irgendwelche vorhergehenden Daten eine Frequenz von
weniger als 15 kHz aufgewiesen haben (Block 498). Wenn irgendwelche vorhergehenden
Daten keine Frequenz von weniger als 15 kHz aufgewiesen haben oder wenn die Frequenz der
erfolgreich kodierten Einfachtondaten nicht größer als 18 kHz ist, kehrt der Mikrokontroller
bzw. das Mikrokontrollerprogramm zu Block 476 zurück und fährt fort wie vorstehend
beschrieben. Wenn irgendwelche der vorherstehenden Daten eine Frequenz aufgewiesen ha
ben, die weniger als 15 kHz beträgt, setzt das Programm des DATPREV-Flag (Block 500)
und es kehrt zu Block 218 der Fig. 9A zurück und es fährt fort wie vorstehend beschrieben.
Der vorstehende Prozeß bzw. das vorstehende Verfahren wird fortgesetzt, bis eine erfolg
reiche Ausrichtungssequenz bestätigt wurde, oder bis der Mikrokontroller 57 nach Daten
gesehen hat, und zwar bei allen Datenintervallen zwischen 200 und 400 MHz, in welchem
Bereich Fernsender typischerweise arbeiten.
Die vorstehende Erfindung wurde unter Einschluß spezifischer Elemente und unter einer
spezifischen Wirkungsweise beschrieben. Die Erfindung ist allerdings nicht auf diese Ausfüh
rungsbeispiele beschränkt, z. B. kann der ausrichtbare Sendeempfänger der Erfindung auch
ohne dynamisch abstimmbare Antenne arbeiten oder ohne einen variablen Verstärkungskanal
verstärker und er braucht die Verfahrensschritte zum Erlernen von Kurzzeitaktivierungssigna
len nicht zu beherrschen. Entsprechend brauchen die Verfahrensschritte zum Erlernen va
riabler Aktivierungssignale nicht der vorstehend beschriebenen Strukturimplementierung des
bevorzugten Ausführungsbeispiels zu entsprechen, beispielsweise können auch die variablen
Aktivierungssignale derart erlernt werden, wie es im US-Patent Nr. 5,442,340 oder im
US-Patent Nr. 5,475,366 beschrieben wird.
Ferner können auch andere Verfahren vorgesehen sein, um irgendwelche Daten zum Mikro
kontroller zu führen, um ein variables Kodierungsaktivierungssignal zu erlernen. Z.B. können
die Daten, wie z. B. der kryptographische Schlüssel, zum Mikrokontroller unter Verwendung
von Seitensignalen (paging signals) übersandt werden, ein anderer Ansatz würde einen
Hersteller dazu bewegen, eine Compakt-Disc (CD-Rom) zu erstellen, die Systeme aufweist,
die eine variablen Kodierung gebrauchen, der einen kryptographischen Algorithmus erfordert,
wobei der Schlüssel und der kryptographische Algorithmus vom CD-Spieler des Fahrzeugs
herunterladbar wären. Wenn ein Fernsender, der eine variable Kodierung übersendet, dazu
ausgelegt ist, ein Resynchronisierungssignal zum Empfänger zu übersenden, wenn der Sender
und der Empfänger nicht mehr synchron sind, kann der ausrichtbare Sendeempfänger der
vorliegenden Erfindung so ausgerichtet werden, daß er ein derartiges Resynchronisierungs
signal erlernt und neu aussendet. Dies kann damit erreicht werden, daß einer der anderen
Kanäle des Sendeempfängers verwendet wird, unter Anwendung des vorstehenden Verfahrens
zum Erlernen des Aktivierungssignals.