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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Transponderleser und
ein dafür
vorgesehenes Verfahren. Genauer bezieht sich die vorliegende Erfindung
auf einen Transponderleser, der Transponder mit unterschiedlichen
Sendeprotokollen lesen kann.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Transponder
waren ursprünglich
elektronische Schaltkreise, die in einem Gegenstand befestigt waren, dessen
Position oder Vorhandensein bestimmt werden sollte. Der Transponder
arbeitete auf die Weise, daß auf
eine von einem Abfrager oder Transponderleser empfangene Abfrageanforderung
geantwortet wurde, indem entweder einige Daten vom Transponder,
wie etwa ein Identitätscode
oder der Wert einer Messung, zurückgegeben
wurden oder die ursprünglichen
Eigenschaften des vom Abfrager empfangenen Signals im wesentlichen
ohne Zeitverzögerung
zurückgegeben
wurden, wodurch Messnungen auf der Grundlage der Lichtgeschwindigkeit
möglich
waren. Da das Abfragesignal im allgemeinen sehr stark und das zurückgegebene
Signal relativ schwach ist, würde
das zurückgegebene
Signal bei Vorhandensein des Abfragesignals überdeckt.
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Die
Arbeitsweise der Transponder beruhte daher darauf, einige der Eigenschaften
des zurückgegebenen
Signals vom Abfragesignal zu entfernen, so daß beide gleichzeitig erfaßt werden
konnten, ohne daß das eine
das andere überdeckte.
Gewöhnlich
wird das Merkmal der Übertragungsfrequenz
geändert,
was bedeutet, daß der
Transponder die Abfrage auf einer Frequenz empfangen und auf einer
anderen Frequenz antworten kann, die im Hinblick auf die Frequenz
hinreichend getrennt ist, so daß beide
gleichzeitig erfaßt
werden können.
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In
letzter Zeit haben sich Transpondersysteme zu den Hauptsystemen
im Bereich der elektronischen Identifikation entwickelt. Bei dieser
Anwendung ist es nötig,
die Transponder so kostengünstig
wie möglich
zu gestalten und die komplexeren Aspekte in die Leser zu verlagern.
Dieser Mangel an Komplexität
bedeutet im allgemeinen, daß das Ändern der Übertragungsfrequenz
nicht länger
eine Option darstellt, da die Übersetzung der
Frequenz teure und komplex abgestimmte Schaltkreise erfordert. Daher
gibt es bei Transpondern nun keine Bereichswahl mehr, sondern der
Kommunikationskanal wird in Zeitintervallen mit dem Abfrager geteilt.
Dabei sendet der Abfrager (Leser genannt) für eine begrenzte Zeit ein Abfragesignal.
Der Transponder empfängt das
Signal, wartet auf seine Vervollständigung und antwortet dann
auf derselben Frequenz mit seiner Identität und seinem Datencode.
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Die
Vorrichtungen werden manchmal Transponder genannt und manchmal auch
Anhänger,
da ihre Endanwendung darin besteht, an Waren oder Tieren angebracht
zu sein.
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RFID
steht für „radio
frequency identification".
Dabei handelt es sich um eine vielfältige Sammlung von Technologien
für unterschiedlichste
Anwendungen, die sich vom Hochgeschwindigkeitslesen von Zugcontainern über Anwendungen
im Einzelhandel, die als mögliche
Nachfolger für
die heute gebräuchlichen
Strichcodetechnologien angesehen werden können, bis hin zur Identifikation
von Tieren in Tierbetrieben in Verwendung sind. RFID basiert auf
der Ausbreitung von Radio- oder
elektromagnetischen Wellen. Auf diese Weise kann die Energie bestimmte
Waren durchwandern und einen Anhänger
lesen, der nicht sichtbar ist, wodurch diese entfernten Waren identifiziert
werden können – entweder
in Form eines Iden titätscodes
oder noch einfacher durch das Vorhandensein (EAS). Unterschiedliche
Frequenzen des Radiosystems führen
zu unterschiedlichen Lesebereichen und Eigenschaften des Systems.
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Die
gewöhnlich
erhältlichen
Anhänger
haben je nach Anwendung eine Betriebsfrequenz im Bereich von 60
kHz bis 5,8 GHz. Man kann allgemein sagen, daß es im Einsatz drei unterschiedliche
Arten von implementierten Technologien gibt. Es sind die folgenden:
- – auf
Magnetismus basierende RFID-Technologien,
- – auf
EAS basierende Technologien,
- – auf
elektrischen Feldern basierende RFID-Technologien.
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Über elektrische
Felder gekoppelte Transponder liefern im allgemeinen sehr viel größere Bereiche
als ihre magnetischen Äquivalente.
Statt daß sie
auf Bereiche der Kraftlinien beschränkt sind, die von der Quelle eines
magnetischen Feldes ausgehen, verwenden sie die Eigenschaften der
Ausbreitung des elektrischen Feldes der Radiokommunikation, um Energie
und Daten vom Leser an den Transponder und Daten vom Transponder
an den Leser zu übertragen.
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Die
Ausbreitung des elektrischen Feldes erfordert Antennensysteme, die
typischerweise halb so groß wie
die Wellenlänge
der Betriebsfrequenz sind (150 cm bei 100 MHz, 15 cm bei 1 GHz,
5 cm bei 2,5 GHz und 2,5 cm bei 5,8 GHz). Das führt zu praktischen Beschränkungen
dahingehend, wie niedrig eine Frequenz sein kann, bei der noch Verfahren
anhand der Ausbreitung des elektrischen Feldes aufgrund der Größe der Antenne
verwendet werden können.
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Höhere Betriebsfrequenzen
erfordern teurere Komponenten und verlieren auch die Fähigkeit,
Energie bei einer Rate des Inversen der quadrierten Wellenlänge zu übertragen.
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Darüber hinaus
nimmt die Energiedichte eines durch elektrische Feldkopplung abgestrahlten
Signals mit der Inversen des quadrierten Abstands zwischen Quelle
und Transponder ab. Während
empfindliche Empfänger
diesen Energieverlust für
die Datenkommunikation über
lange Abstände
ausgleichen können,
sind passive Transponder, die das Energiefeld des Lesers als Energiequelle
benutzen, praktisch auf ungefähr
10 m beschränkt
(bei etwa 400 MHz). Jenseits dieses Abstandes (der bei angehobener
Frequenz drastisch auf weniger als 1 m bei 2,5 GHz absinkt) ist
es nötig,
daß die
Anhänger
eine externe Batterie als Energiequelle benutzen.
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Anhänger für elektrische
Felder sind in vielen unterschiedlichen Konfigurationen und Preisbereichen erhältlich,
insbesondere in Abhängigkeit
von der Komplexität
des Transponders. Handelt es sich beim Transponder um einen Lese/Schreibtransponder
und muß er über den
Bereich passiver Transponder hinaus arbeiten können, kann der Empfängerschaltkreis
teuer und schwierig zu konstruieren sein, insbesondere wenn die Frequenzstabilität im Hinblick
auf die Temperatur benötigt
wird.
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Die
Erfindung des Rückstreumodulationsprinzips
an den Lawrence Livermore Laboratories in den 60er Jahren und die
Möglichkeiten
der Halbleiterkonstrukteure, alle Merkmale in billige integrierte
Schaltkreise einfließen
zu lassen, hatte jedoch zur Folge, daß Anhänger für elektrische Felder in einem
Nur-Lesemodus extrem günstig
in großem
Umfang hergestellt werden konnten, höchstwahrscheinlich für weniger
als 10 US Cent. Ein solcher Anhänger
wäre passiv,
hätte keine
darauf befindlichen abgestimmten Schaltkreise, könnte nur lesen, bestünde aus
einem einzigen integrierten Schaltkreis und einer einfachen Antenne,
würde in
irgendeinem Frequenzbereich arbeiten können, wäre temperaturunempfindlich
und würde
einen großen
Datenwert übertragen, wenn
er vom Energiefeld eines Lesers bestrahlt würde. In einem solchen System
ist der Leser komplex, da er die Frequenzstabilität gewährleistet
sowie die Energie des Systems und die Wahlmöglichkeit des Empfängers, schwache
Rückkommunikationen
zu empfangen – jedoch
sind die Anhänger
sehr kostengünstig.
Das ist ideal in Situationen, wo es einen Leser und viele Anhänger gibt,
wie etwa bei großen
Tierherden in Tierbetrieben.
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Anhänger für elektrische
Felder müssen
in einem Managementsystem mit einem geordneten Spektrum betrieben
werden, da ihre abgestrahlte Energie (insbesondere vom Leser) von
anderen empfindlichen Empfängern
erfaßt
werden kann, auch wenn sie weit weg sind, was zu möglichen
Interferenzen führen
kann.
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Neuere
Entwicklungen in der Technologie passiver Anhänger zeigen, daß die Energiemenge,
die gebraucht wird, um den Anhänger
zu betreiben, dramatisch sinkt. Der Leser strahlt Energie von seiner Übertragungsantenne
ab, von der ein Teil vom Anhänger
in einem Bereich um seine sogenannte „Antennenöffnung" gesammelt wird. Die Größe dieses
Bereichs hängt
von den Charakteristika der Anhängerantenne
und von der Betriebsfrequenz des Systems ab (zum Beispiel hat ein
Dipol mit 915 MHz eine Öffnung
von 134 cm2). Traditionell würde ein
logischer Schaltkreis mit 5 Volt in einem Transponder 55 Milliwatt
an RF-Energie zu seinem Betrieb benötigen, wohingegen neuere Entwicklungen
anzeigen, daß diese
Energiemenge auf unter 1 Milliwatt gesenkt werden kann, wodurch
die Energie, die vom Leser benötigt
wird, dramatisch reduziert und der Bereich, über den passive Transponder
effektiv betrieben werden können,
vergrößert wird.
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Es
gibt auch die andere Kategorie der „aktiven" Anhänger
(batteriebetrieben). Diese Anhänger
sind „Baken"-Anhänger, d.h.
sie werden nicht von einem Leser abgefragt, sondern wachen selbst
periodisch aus einem Niedrigenergie-„Schlafmodus" auf und senden ihre
Identität,
bevor sie wieder in den „Schlafmodus" zurückgehen.
Durch das Senden auf einer festen Frequenz kann ein empfindlicher
Empfänger,
der auf diese Frequenz abgestimmt ist und sich in Nähe zum Anhänger befindet,
die Identitätsnachricht
empfangen. Dieser Transpondertyp bietet Bereiche von bis zu Hunderten
von Metern, eignet sich aber nicht für Situationen, wo der Ort eines
Anhängers
auf ein paar Meter genau bestimmt wird, oder wo sich sehr viele
Anhänger
in der Leserzone befinden. Diesem System ist auch eine Verschlüsselungstechnologie
hinzugefügt
worden, um zu verhindern, daß unerwünschte Anhänger vom
Leser als gültige
Codes akzeptiert werden.
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Trotz
der Nachteile erweisen sich diese Transponder aufgrund des größeren Bereichs,
der höheren Datenraten
und der neueren Technologien als geeignet für eine große Anzahl von Anwendungen.
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Wie
aus der obigen Beschreibung des Standes der Technik zu ersehen,
gibt es eine ganze Anzahl von unterschiedlichen Transpondersystemen
oder Schemata, wobei noch kontinuierlich weitere entwickelt werden. Die
meisten dieser Systeme verlagern die Intelligenz auf den Leser,
damit einfache und kostengünstige
Transponder oder Anhänger
produziert werden können.
Es wäre
somit von Vorteil, wenn ein Leser vorhanden wäre, der mit Transpondern unterschiedlicher
Systeme ohne teure Hardware-Modifikationen und vorzugsweise in dynamischer
Weise umgehen kann.
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Die
WO-A-02/10251 (D1) und die WO-A-00/43803 (D2) beziehen sich auf
unterschiedliche Aspekte der Identifikationsvorrichtungen. Die D1
befaßt
sich damit, die Probleme zu überwinden,
die von den zwischen den Identifikationsvorrichtungen auftretenden
Interferenzen herrühren.
Die D2 bezieht sich auf eine Einrichtung zum Optimieren der Verwendung
eines gemeinsamen Kommunikationsmediums zwischen Identifikationsvorrichtungen.
Weder die D1 noch die D2 befassen sich mit den Problemen, die von
der Verwendung unterschiedlicher Typen von Identifikationsvorrichtungen
herrühren.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, eine solche Vorrichtung
und ein solches Verfahren vorzusehen, womit die obigen Probleme
zumindest verringert werden.
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Es
ist in dieser Hinsicht ein besonderes Ziel der Erfindung, eine solche
Vorrichtung und ein solches Verfahren vorzusehen, womit in einfacher
und kostengünstiger
Weise Transponder unterschiedlicher Systeme durch das Implementieren
unterschiedlicher Kommunikationsprotokolle gelesen werden können.
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Es
ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine solche Vorrichtung und
ein solches Verfahren vorzusehen, womit Transponder unterschiedlicher
Systeme gelesen werden können,
indem unterschiedliche Kommunikationsprotokolle in dynamischer Weise
implementiert werden.
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Diese
Ziele werden neben anderen nach einem ersten Aspekt der vorliegenden
Erfindung durch einen Transponderleser erreicht, der zum Lesen von
Daten von Transpondern dient, wobei die Transponder die Daten entsprechend
einem Transpondersendeprotokoll senden. Das Transpondersendeprotokoll
kann aus einer Anzahl unterschiedlicher Transpondersendeprotokolle
ausgewählt
werden.
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Da
der Leser so ausgestaltet ist, daß er Transponder oder Anhänger unterschiedlicher
Systeme erkennt, kann ein Leser Herden von Tieren bedienen, in denen
unterschiedliche Tiere Anhänger
unterschiedlicher Transpondersysteme tragen.
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Der
Transponderleser umfaßt
eine Antenneneinrichtung zum Senden eines ersten Analogsignals an einen
der Transponder und zum Empfangen eines zweiten Analogsignals von
diesen Transponder, wobei der Transponderleser weiterhin eine Einrichtung
zum Analysieren, zum Beispiel zum Demodulieren, Erfassen, Dekodieren
und Übermitteln,
des von der Antenneneinrichtung empfangenen Signals an eine Nachverarbeitungseinrichtung
umfaßt.
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Das
erste Analogsignal ist das Signal, um einen passiven Transponder
zu aktivieren oder um einen halbpassiven Transponder zu aktivieren.
Das erste Analogsignal wird gelegentlich als Aktivierungssignal
bezeichnet. Das erste Analogsignal kann kontinuierlich oder intermittierend
für Vollduplex-
bzw. Halbduplexsysteme sein. Das zweite Analogsignal ist das Signal,
das vom Transponder gesendet wird und Identifikationsinformationen
enthält,
die vom Leser unter der Verwendung von Demodulation, Erfassung und
Dekodierung, was später
beschrieben wird, abgeleitet werden. Der Leser kann dann die Informationen
an eine Nachverarbeitungseinrichtung wie etwa eine Datenbank zum
Speichern der Informationen, senden.
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Der
Transponderleser umfaßt
eine digitale Verarbeitungseinrichtung und einen Analog-Digital-Wandler,
der zum Empfangen des zweiten Analogsignals von der Antenneneinrichtung,
zum Konvertieren des zweiten Analogsignals in ein erstes Digitalsignal
und zum Zuführen
des ersten Digitalsignals an die digitale Verarbeitungseinrichtung
dient.
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Die
digitale Verarbeitungseinrichtung umfaßt eine Analyseeinrichtung,
zum Beispiel eine Demodulations-, Erfassungs- und Dekodiereinrichtung,
die zum Demodulieren, Erfassen und Dekodieren von digitalen Signalen
dient, die entsprechend mindestens zweier unterschiedlicher Transpondersendeprotokolle
empfangen werden, und die digitale Verarbeitungseinrichtung empfängt, demoduliert,
erfaßt
und dekodiert das erste Digitalsignal und übermittelt dann das dekodierte
Signal an die Nachverarbeitungseinrichtung.
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Durch
das Umwandeln des empfangenen Signals in die digitale Domäne kann
die digitale Verarbeitungseinrichtung verwendet werden, um das Digitalsignal
anhand irgendeiner geeigneten Methode zu verarbeiten, d.h. entsprechend
einem ausgewählten
Protokoll aus einer Mehrzahl von Protokollen.
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Diese
Ziele werden neben anderen nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden
Erfindung durch ein Verfahren zum Lesen von Lesedaten von Transpondern
erreicht, bei dem jeder Transponder Daten entsprechend einem Transpondersendeprotokoll
sendet, wobei das Transpondersendeprotokoll aus einer Anzahl unterschiedlicher
Transpondersendeprotokolle ausgewählt werden kann.
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Das
Verfahren umfaßt
das Senden eines ersten Analogsignals an einen der Transponder und
das Empfangen eines zweiten Analogsignals von den Transpondern unter
Verwendung einer Antenneneinrichtung, sowie die Demodulation, die
Erfassung und die Dekodierung des von der Antenneneinrichtung empfangenen Signals
und das Senden des Signals an die Nachverarbeitungseinrichtung.
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Das
Verfahren ist weiterhin durch die Schritte gekennzeichnet, daß das zweite
Analogsignal von der analogen Domain in ein erstes Digitalsignal
in der Digitaldomain umgewandelt wird und daß das erste Digitalsignal an
die digitale Verarbeitungseinrichtung geliefert wird, wobei die
digitale Verarbeitungseinrichtung Demodulations-, Erfassungs- und
Dekodiereinrichtungen umfaßt,
die zum Demodulieren, Erfassen und Dekodieren der entsprechend mindestens
zweier unterschiedlicher Transpondersendeprotokolle empfangenen
Digitalsignal umfaßt.
Das Verfahren fährt
damit fort, das erste Digitalsignal entsprechend dem ausgewählten Transpondersystem
zu demodulieren, zu erfassen und zu dekodieren und das dekodierte
Signal an die Nachverarbeitungseinrichtung zu übertragen.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform
umfaßt
die Antenneneinrichtung eine Einrichtung zum Steuern der Antennencharakteristika
und eine digitale Schnittstelle zum Empfangen und Übertragen
digitaler Nachrichten von der digitalen Verarbeitungseinrichtung.
Die Antenneneinrichtung steuert die Antennencharakteristika in Abhängigkeit
von den empfangenen Digitalnachrichten, und/oder überträgt Digitalnachrichten,
die sich auf die Antennencharakteristika beziehen, an die digitale
Verarbeitungseinrichtung.
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Durch
diese Anordnung können
die Antennencharakteristika im Hinblick auf die herrschenden Umstände gesteuert
und angepaßt
werden. Zum Beispiel kann die Verstärkung in Abhängigkeit
vom spezifischen Transponder oder vom erwarteten Abstand zum Leser
für die
spezifische Anwendung des Transponderlesers abgestimmt werden.
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In
der Anwendung zum Identifizieren von milchgebenden Tieren in einem
Melkstall ist es üblich,
daß mehrere
Transponderleser in großer
Nähe zueinander
angeordnet sind. In diesen Fällen
können
die Leser in unterschiedlicher Art und Weise stören. Die Antennencharakteristika
können
daher gesteuert und angepaßt werden,
um die Störung
durch den zweiten Leser während
des Lesens des Transponders zu minimieren wie auch den zweiten Leser
in einem minimalen Ausmaß zu
stören,
wenn die Transponder aktiviert werden. Durch die Steuerung der Phase des
Aktivierungssignals für
jeden Transponderleser, so daß sie
kohärent
sind, tritt eine minimale Interferenz zwischen den Transponderlesern
auf.
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Zum
Beispiel kann der Transponderleser Antennencharakteristika in Abhängigkeit
von erfaßten
Umgebungscharakteristika einstellen, so daß eine optimale Sendeerfassungsqualität in Bezug
auf die elektromagnetische Umgebung erreicht wird.
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Nach
einer Ausführungsform
der Erfindung können
die Protokolle Halbduplexprotokolle, Vollduplexprotokolle oder proprietäre Protokolle
sein. Durch das Ausgestalten eines Transponderlesers gemäß der Erfindung
wird es möglich,
einen einzigen Leser zu haben, der für unterschiedliche Protokolle
verwendet werden kann.
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Nach
einer Ausführungsform
des Transponderlesers gemäß der Erfindung
liefert die digitale Verarbeitungseinrichtung die zweiten digitalen
Signale an einen Digital-Analog-Wandler zum Umwandeln des zweiten Digitalsignals
in das erste Analogsignal, und der Digital-Analog-Wandler liefert
das erste Analogsignal an die Antenneneinrichtung zur Übertragung.
Die digitale Verarbeitungseinrichtung kann somit die Charakteristika des
Aktivierungssignals steuern, das von der Antenne zum Aktivieren
des Transponders gesendet wird. Das kann zum Beispiel zum Senden
von Steuersignalen an die Transponder oder einfach zum Ändern der
Frequenz des Aktivierungssignals verwendet werden.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung umfaßt
die digitale Verarbeitungseinrichtung eine Einrichtung zum Demodulieren
eines Signals entsprechend mehrerer unterschiedlicher Verfahren.
Diese können
als unterschiedliche Blöcke
implementiert sein oder sie können
unterschiedliche Teile desselben Blocks in der digitalen Verarbeitungseinrichtung
sein. Die digitale Verarbeitungseinrichtung kann auf unterschiedliche Weise
auswählen,
welche Demodulationsmethoden verwendet werden sollen. In einer Ausführungsform
erfolgt die Auswahl automatisch und dynamisch, so daß die digitale
Verarbeitungseinrichtung die Methode auswählt, die anhand bestimmter
Kriterien am besten geeignet ist. Nach einer weiteren Ausführungsform
wählt ein Benutzer,
welche Methode verwendet werden soll.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung umfaßt
die digitale Verarbeitungseinrichtung eine Einrichtung zur Erfassung
von Symbolen von demodulierten Digitalsignalen und eine Einrichtung
zum Dekodieren von Symbolen von den erfaßten Symbolen entsprechend
mehrerer Schemata. Diese können
als unterschiedliche Blöcke
implementiert sein oder sie können
unterschiedliche Teile desselben Blocks in der digitalen Verarbeitungseinrichtung
sein.
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Da
die digitale Verarbeitungseinrichtung mehrere unterschiedliche Demodulations-,
Erfassungs- und Dekodiereinrichtungen umfaßt, ist der Transponderleser
sehr flexibel und kann unterschiedliche Transponder lesen.
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Der
Transponderleser kann die Demodulations-, Erfassungs- und Dekodiereinrichtung
wählen,
die die beste Signalerfassungsqualität produziert. Das Dekodieren
kann einfaches CRC sein.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung, wo ein Vollduplexprotokoll verwendet wird, kann der
Transponderleser eine Einrichtung zum Subtrahieren des ersten Analogsignals
vom zweiten Analogsignal umfassen, um den Beitrag des ersten Analogsignals
zu entfernen, das von der Antenne beim Empfang des zweiten Analogsignals,
das von der Antenne empfangen wurde, übertragen wird. Das erste Analogsignal
kann vor der Subtraktion verstärkt
und/oder verzögert
werden. Durch diese Anordnung kann vom Transponder ein deutlicheres
Antwortsignal erfaßt
werden, da in Vollduplexsystemen das Aktivierungssignal, d.h. das
erste Analogsignal, kontinuierlich übermittelt wird, d.h. selbst
beim Empfang des Signals vom Transponder. Da das erste Analogsignal
stärker
ist, d.h. eine höhere
Amplitude hat als das zweite Signal, kann das zweite Signal untergehen,
wenn das erste Signal nicht subtrahiert wird.
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Nach
einer Ausführungsform
der Erfindung umfaßt
der Transponderleser eine Einrichtung zum Entscheiden, welche Transpondersendeprotokolle
dieser Transponder verwendet. Das kann auf unterschiedliche Weise
durchgeführt
werden.
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Zum
Beispiel kann der Transponderleser in einer Startsequenz einen ersten
Transponder lesen und dann annehmen, daß alle danach gelesenen Transponder
entsprechend dem erfaßten
Protokoll arbeiten, oder ein Benutzer kann das geeignete Transpondersendeprotokoll
auswählen.
Als Alternative kann der Transponderleser dynamisch entscheiden,
für welchen
Transponder welches Protokoll verwendet werden soll. Diese Entscheidung
kann zum Beispiel auf der Erfassungsrate oder dem Signalrauschverhältnis basieren.
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Weitere
Charakteristika und Vorzüge
der Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung
von Ausführungsformen
der Erfindung.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird besser verständlich aus der detaillierten
Beschreibung von Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, die im folgenden und in den beigefügten Zeichnungen
1 bis 10 dargestellt sind, jedoch nur Illustrationszwecken dienen
und somit die vorliegende Erfindung nicht beschränken.
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1 zeigt
eine schematische Seitenansicht eines Transponderlesersystems nach
der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt
ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform nach der vorliegenden
Erfindung.
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3 zeigt
ein Blockdiagramm der Schnittstelle zwischen der Antenneneinrichtung
und der Verarbeitungseinrichtung in größerem Detail.
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4 zeigt
ein Blockdiagramm der Schnittstelle zwischen der Antenneneinrichtung
und der Verarbeitungseinrichtung in größerem Detail.
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5 zeigt
ein Blockdiagramm der Verarbeitungseinrichtung nach einer bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung in größerem Detail.
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6 und 7 zeigen
Blockdiagramme zur Erfassung, die in die Verarbeitungseinrichtung
nach der Erfindung implementiert wurde.
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8 und 9 zeigen
zwei unterschiedliche Telegrammlayouts.
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10 zeigt
ein Blockdiagramm der Schnittstelle zwischen der Verarbeitungseinrichtung
und der Antenneneinrichtung nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung.
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BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In
der folgenden Beschreibung werden zu Zwecken der Erklärung – nicht
aber der Begrenzung – bestimmte
Details dargelegt, wie etwa bestimmte Techniken und Anwendungen,
um ein grundlegendes Verständnis
der vorliegenden Erfindung zu erzielen. Für den Fachmann ist jedoch klar,
daß die
vorliegende Erfindung in anderen Ausführungsformen umgesetzt werden
kann, die von diesen bestimmten Details abweichen. In anderen Fällen sind
wiederum detaillierte Beschreibungen wohlbekannter Verfahren und
Vorrichtungen ausgelassen worden, um die Beschreibung der vorliegenden
Erfindung nicht mit unnötigen
Details zu belasten.
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1 zeigt
eine schematische Seitenansicht einer Anordnung nach der vorliegenden
Erfindung. Ein Transponderleser 101 ist mit einer Verarbeitungseinrichtung 102 verbunden,
die wiederum mit einer Nachverarbeitungseinrichtung 103 verbunden
ist. Bei der Anwendung der Registrierung von milchgebenden Tieren kann
die Nachverarbeitungseinrichtung zum Beispiel eine Datenbank zur
Registrierung von Daten umfassen, die sich auf jedes identifizierte
Tier beziehen. Der Zweck des Transponderlesers 101 und
der Verarbeitungseinrichtung 102 besteht darin, ein Tier
zu identifizieren, das durch den Leser 101 in der durch
den Pfeil 104 angedeuteten Richtung wandert. Die Tiere
können
zum Beispiel auf ihrem Weg zu einer Melkstation sein, wo weitere
Daten registriert und an die Nachverarbeitungseinrichtung 103 zur
Speicherung in der Datenbank (nicht gezeigt) geliefert werden.
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2 zeigt
ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform nach der vorliegenden
Erfindung. Ein Antennenmodul 201 umfaßt die tatsächliche Antenne wie auch einen
analogen, und in einer Ausführungsform
digitalen, Schaltkreis. Das Antennenmodul umfaßt eine Einrichtung zum Anpassen
der Antennencharakteristika, wie etwa Gleichschaltkreise, eine Einrichtung
zur Verbindung oder Trennung parasitärer Elemente, wie auch eine
Einrichtung zum Regulieren der Ausgabeleistung oder der Signalform
und des Strahlungsmusters. Das wird zur Anpassung der Antenne verwendet,
Signale in bestimmten Frequenzbändern,
in Voll- oder Halbduplex, zu senden und zu empfangen oder das Strahlungsmuster
zu modifizieren, so daß in
der Nähe
positionierte elektronische Vorrichtungen, umfassend andere Transponderleser,
nicht gestört
oder zumindest weniger gestört
werden.
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Das
Antennenmodul 201 kommuniziert mit dem Verarbeitungsmodul 202,
das genauer weiter unter diskutiert wird, das wiederum mit einem
Datenbusmodul 203 kommuniziert, das zur Kommunikation mit
anderen Verarbeitungseinrichtungen (nicht gezeigt), wie sie oben
diskutiert wurden, angepaßt
ist.
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3 offenbart
ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform nach der Erfindung.
In dieser Ausführungsform
ist eine digitale Schnittstelle 303 zwischen einem Antennenmodul 301 und
einem Verarbeitungsmodul 302 neben den Übertragungs- und Empfangsverbindungen
Tx bzw Rx implementiert.
Das Verarbeitungsmodul 302 kann somit das Antennenmodul
instruieren, bestimmte Antennencharakteristika in Abhängigkeit
von errechneten oder erfaßten
Umständen
einzustellen. Zum Beispiel kann das Verarbeitungsmodul 302 das
Signal Rx analysieren und daraus schließen, daß das Signalrauschverhältnis verbessert
würde, wenn
die Antennencharakteristika in einem gewissen Ausmaß geändert würden. Das
Verarbeitungsmodul 302 kann somit eine Nachricht entsprechend
dieser Schlußfolgerung
an das Antennenmodul 301 senden, das dann die Antennencharakteristika
anpaßt.
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4 zeigt
die Signalschnittstelle zwischen einem Antennenmodul 401 und
einem Verarbeitungsmodul 402 in größerem Detail, wobei ein A/D-Wandler 403 das
analoge Signal Rx, das vom Antennenmodul 401 empfangen
wurde, in ein Digitalsignal Rxd umwandelt,
das dem Verarbeitungsmodul 402 zugeführt wird. Ein D/A-Wandler wandelt ein
Digitalsignal Txd, das im Verarbeitungsmodul 402 erstellt
wurde, in ein Analogsignal Tx um, das vom
Antennenmodul 401 übertragen
wird. Das Verarbeitungsmodul arbeitet somit in der digitalen Domäne, wohingegen
das Antennenmodul im Hinblick auf die empfangenen und gesendeten
Signale in der analogen Domäne
arbeitet.
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5 zeigt
das Verarbeitungsmodul in größerem Detail
in einem Blockdiagramm nach einer Ausführungsform der Erfindung. Das
Prozessormodul umfaßt
erste und zweite Demodulationsblöcke 501 und 502, erste
und zweite Erfassungsblöcke 503 und 504 und
erste und zweite Dekodierungsblöcke 505 und 506.
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Die
Demodulationsmodule 501 und 502 umfassen jeweils
einen Code, der in Hardware oder Software implementiert wurde, um
die Demodulation entsprechend unterschiedlicher Verfahren oder Schemata
zu implementieren. Zur Demodulation kann das unterschiedliche Filter
zum Herabwandeln des empfangenen Signals Rxd auf
ein Basisband umfassen. Die unterschiedlichen Blöcke können unterschiedliche Filter
umfassen, und jeder Block kann so ausgestaltet sein, daß er mit
Signalen von einem bestimmten Transponder umgehen kann, der in einem
oder zwei Frequenzbändern
sendet, was für
unterschiedliche Transponder unterschiedlich sein kann.
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Unten
ist Tabelle 1 abgebildet, die unterschiedliche Charakteristika für zwei unterschiedliche
beispielartige Transpondersysteme auflistet.
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Die
Erfassungsmodule 503 und 504 umfassen jeweils
Code, der in Hardware oder Software implementiert ist, um die Erfassung
von Symbolen nach unterschiedlichen Verfahren oder Schemata zu implementieren.
Das wird weiter in Verbindung mit 6 und 7 zu
beschreiben sein. Das Ergebnis der Erfassung ist eine Sequenz von
Bits, die auch Telegramm genannt wird.
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Schließlich faßt jedes
der Dekodierungsmodule 505 und 506 Code, der in
Hardware oder Software implementiert ist, um die Dekodierung des
Telegramms nach unterschiedlichen Verfahren oder Schemata zu implementieren.
Das Telegramm wird analysiert und per ID-Code aufgelöst. In 8 und 9 sind
zwei unterschiedliche Telegramme offenbart. Die erste Aufgabe beim
Dekodieren kann zum Beispiel darin bestehen, die führenden
Bits des Telegramms mit einem bekannten Telegrammkopf zu vergleichen.
Passen führende
Bits nicht mit dem Telegrammkopf zusammen, wird das Telegramm zurückgewiesen
oder als ungültig
eingestuft. Telegramme entsprechend unterschiedlicher Transpondersysteme
umfassen unterschiedliche Telegrammköpfe. Die Integrität des Telegramms
wird danach zum Beispiel mit Fehlererfassungsbits im Telegramm überprüft. Dieser
Integritätstest
kann auch für
unterschiedliche Systeme differieren.
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Welche
Demodulations-, Erfassungs- und Dekodierungsmodule zu verwenden
sind, kann in unterschiedlicher Art und Weise ausgewählt werden.
Zum Beispiel kann ein Benutzer das System auswählen, mit dem der Transponderleser
arbeiten sollte, wodurch bestimmt wird, zum Beispiel unter Verwendung
einer Datenbank, welche Module zu verwenden sind.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
umfaßt
das Verarbeitungsmodul 202 ein Auswerte- und Auswahlmodul 507.
Das Auswerte- und Auswahlmodul (ESM) steuert die Auswahl der anderen
Module und kann zum Beispiel einen bestimmten Satz von Modulen anweisen,
den Empfang eines Signals zu steuern. Unterschiedliche Charakteristika
werden errechnet, wie etwa das Signalrauschverhältnis, Bitfehlerrate, Telegrammzurückweisungsrate
usw., und gesichert. Das kann für
eine Anzahl unterschiedlicher Ereignisse durchgeführt und
die unterschiedlichen Ergebnisse dann verglichen werden. Das ESM
wählt dann
die Kombination von Modulen aus, die die beste Leistung des Lesers
für die
weitere Erfassung von Transpondern liefert.
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Das
ESM kann auch dazu dienen, Interferenzen in der Umgebung zu charakterisieren
und möglicherweise
die Antennencharakteristika anzupassen und zu steuern, oder defekte
Transponder zu erkennen und einen Benutzer zu alarmieren.
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In
einer Ausführungsform
verwendet das ESM eine Anzahl unterschiedlicher Kombinationen von
Modulen, bis eine Kombination zu einem gültigen Telegramm führt. Dieses
Telegramm wird dann als gültiges
Telegramm an den Datenbus übermittelt.
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6 und 7 offenbaren
jeweils in einem Blockdiagramm ein unterschiedliches Dekodierungsschema,
das von jedem Erfassungsmodul 503 bzw. 504 implementiert
wird. 6 offenbart ein Erfassungsverfahren, das sich
für die
Verwendung mit einem Halbduplextransponder eignet, der zwei unterschiedliche Frequenzer.
F0 und F1 verwendet,
um eine „0" bzw. eine „1" darzustellen. 7 zeigt
ein Erfas sungsverfahren, wo kein Signal eine „1" darstellt und ein Signal mit der Frequenz
F0 eine „0" darstellt. Beide Verfahren sind bekannt
und werden daher nicht weiter diskutiert.
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Das
Verarbeitungsmodul kann noch weitere Demodulations-, Erfassungs-
und Dekodierungsmodule umfassen, die alle unterschiedliche Verfahren
zum Durchführen
der Aufgaben entsprechend der unterschiedlichen Transponderlesersysteme
implementieren.
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10 zeigt
ein Blockdiagramm der Schnittstelle zwischen der Antenneneinrichtung 1001 und
der Verarbeitungseinrichtung 1002 entsprechend der Erfindung,
wenn ein Vollduplexprotokoll verwendet wird. In dieser Ausführungsform
wird das Tx-Signal vom empfangenen Signal
Rx subtrahiert, um ein neues modifiziertes
empfangenes Signal Rxm zu bilden. Durch
diese Operation wird das Signal Rxm leichter
demoduliert und ist nicht so schwierig aufzulösen, d.h. es erfordert nicht
so viele gültige
Stellen.
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Es
ist klar, daß die
Erfindung auf eine Vielzahl von Arten und Weisen variiert werden
kann. Solche Variationen sind nicht als Abweichung vom Rahmen der
Erfindung anzusehen. Alle solche Modifikationen, wie sie für den Fachmann
auf der Hand liegen, liegen innerhalb des Rahmens der beigefügten Ansprüche.