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Die
vorliegende Anmeldung betrifft Handheld-Geräte und insbesondere Verfahren
und Systeme zum Kommunizieren zwischen Geräten mittels Vibrationen.
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Die
Zahl und Unterschiedlichkeit von für Kommunikation verwendeten
Handheld-Geräten wächst weiterhin
rasch. Am verbreitetsten sind Handheld-Mobiltelefone und Personal Digital Assistants. Die
Mobiltelefone sind in der Regel für Mobilfunktelefonkommunikationen
unter Verwendung eines oder mehrerer Standardprotokolle wie GPRS
oder GSM aktiviert. Weitere Optionen der drahtlosen Kommunikation
nehmen zu, vor allem im Bereich der lokalen oder Nahfeldkommunikationen.
Zum Beispiel sind viele Handheld-Geräte oder mobile Geräte nun zu BluetoothTM-Kommunikationen in der Lage. Diese Nahfeld-
oder lokalen Kommunikationen können
zwischen Geräten
stattfinden, bei denen ein Handheld-Benutzer eine Verbindung zu
einem anderen Handheld-Benutzer herstellen möchte. In einigen Fallen können die
Kommunikationen zwischen einem Handheld-Benutzer und einem Kiosk,
Endgerät
oder anderen festen Computerstandort stattfinden.
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Die
lokalen Kommunikationen zwischen Geräten und/oder zwischen einem
Gerät und
einem Endgerät
beruhen auf einer RF-Verbindung und sind deshalb empfindlich gegen
ein Abfangen durch Dritte. In einigen Fällen können diese Verbindungen verschlüsselt sein,
doch die Erstellung der verschlüsselten
Verbindung umfasst oft den Austausch von Kernwerten oder PINs zur
Erzeugung einer Schlüsselmenge,
um die Verschlüsselung
zu ermöglichen.
Dieser Austausch kann eine manuelle Eingabe und das Bekanntgeben
des Kernwerts oder der PIN in unsicherer Weise mit sich bringen.
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Es
wäre vorteilhaft,
ein anderes Verfahren zur Ermöglichung
einer lokalen Kommunikation zwischen Geräten oder einem Gerät und einem
Endgerät,
die nicht auf einer Zweiweg-RF-Verbindung beruht, vorzusehen. In
dieser Hinsicht beschreibt
WO2005/055566 ein
Verfahren der Übermittlung
digitaler Daten von einem ersten Mobiltelefon an ein zweites Mobiltelefon,
die Schallkommunikationen nutzt und auf dem eingebauten Mikrofon
und Lautsprecher beruht, welche in herkömmlichen mobilen Telefongeräten bereits
vorhanden sind.
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Die
vorliegende Anmeldung sieht bevorzugt ein System und ein Verfahren
zum Kommunizieren von Daten von einem Gerät her oder an ein Gerät mittels
Vibrationen von einem anderen Gerät her vor. Eines der Geräte enthält einen
Vibrator und das andere Gerät
enthält
einen Sensor zum Erfassen von Vibrationen. Die Geräte sind
in physischem Kontakt entweder direkt oder über ein dazwischen befindliches
Mittel so platziert, dass in dem Gehäuse des einen Geräts erzeugte
Vibrationen auf das Gehäuse des
anderen Geräts übertragen
werden. Die Vibrationen werden von dem Vibrator als Reaktion auf
ein von einem Informationssignal moduliertes Steuersignal erzeugt.
Die Modulation kann eine Ein-Aus-Tastung sein. Es werden modulierte
Vibrationen von dem Sensor in dem anderen Gerät erfasst und werden demoduliert,
um das Informationssignal zu beziehen.
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Bei
einem Gesichtspunkt sieht die vorliegende Anmeldung ein Verfahren
des Übermitteln
von Signalen von einem ersten Gerät an ein zweites Gerät vor. Das
erste Gerät
weist einen Hauptkörper
einschließlich
einer Vibrationsvorrichtung auf. Das zweite Gerät enthält ein Gehäuse und einen Sensor zum Erfassen
von Vibrationen. Das Verfahren umfasst die Schritte des Herstellens
eines physischen Kontakts zwischen dem Hauptkörper des ersten Geräts und dem
Gehäuse
des zweiten Geräts,
des Erzeugens eines Steuersignals zum Steuern der Vibrationsvorrichtung,
des Modulieren des Steuersignals mit einem Informationssignal, um
ein moduliertes steuerndes Signal zu erzeugen; und des Zum-Vibrieren-Bringens des Hauptkörpers durch
Steuern der Vibrationsvorrichtung mit dem modulierten steuernden
Signal; des Erfassens von Vibrationen, die mittels des Sen sors vom
Hauptkörper
auf das zweite Gerät übertragen
werden; und des Beziehens des Informationssignals aus den erfassten
Vibrationen.
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Bei
noch einem weiteren Gesichtspunkt sieht die vorliegende Anmeldung
ein System zum Austauschen zwischen zwei Geräten vor. Das System enthält ein erstes
Gerät und
ein zweites Gerät.
Das erste Gerät
und das zweite Gerät
umfassen jeweils einen Prozessor, der in dem Hauptkörper untergebracht
ist, und einen Speicher, der mit dem Prozessor verbunden ist. Das
erste Gerät
umfasst einen Hauptkörper; eine
Vibrationsvorrichtung, die in dem Hauptkörper untergebracht ist und
Vibrationen als Reaktion auf ein moduliertes steuerndes Signal erzeugt,
um den Hauptkörper
zum Vibrieren zu bringen, und ein Vibrationssteuerorgan, das unter
der Kontrolle des Prozessors arbeitet und das modulierte steuernde
Signal erzeugt, wobei das modulierte steuernde Signal ein Steuersignal
umfasst, das von einem in dem Speicher abgelegten Informationssignal
moduliert wird. Das zweite Gerät
umfasst eine Sensorvorrichtung, die zum Erfassen von dem Hauptkörper auf
das zweite Gerät übertragenen
Vibrationen angepasst ist und für
die Ausgabe eines erfassten Signals an den Prozessor angepasst ist,
wobei das erfasste Signal das durch das Demodulieren der erfassten
Vibrationen bezogene Informationssignal umfasst.
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Die
Vibrationskommunikationen zwischen dem ersten Gerät und dem
zweiten Gerät
werden durch eine kinetische Übertragung
von Vibrationen über
ihre jeweiligen Hauptkörper
bei einer Platzierung in physischem Kontakt ermöglicht.
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Bei
noch einem weiteren Gesichtspunkt sieht die vorliegende Anmeldung
ein empfangendes Gerät zum
Empfangen von Signalen von einem übermittelnden Gerät her vor,
wobei das übermittelnde
Gerät einen
Hauptkörper,
eine Vibrationsvorrichtung, die in dem Hauptkörper untergebracht ist und
Vibrationen des Hauptkörpers
als Reaktion auf ein moduliertes steuerndes Signal erzeugt, umfasst;
und ein Vibrationssteuerorgan zum Erzeugen des modulierten steuernden
Signals, wobei das modulierte steuernde Signal ein von einem Informationssignal
moduliertes Steuersignal umfasst, und wobei das empfangende Gerät Folgendes
um fasst: ein Gehäuse;
einen Prozessor; und eine Sensorvorrichtung, die zum Erfassen von
dem Hauptkörper
des übermittelnden
Geräts auf
das empfangende Gerät übertragenen
Vibrationen angepasst ist und für
die Ausgabe eines erfassten Signals an den Prozessor angepasst ist,
wobei das erfasste Signal das durch das Demodulieren der erfassten
Vibrationen bezogene Informationssignal umfasst.
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Weitere
Gesichtspunkte und Merkmale der vorliegenden Anmeldung werden für den Durchschnittsfachmann
bei einer Prüfung
der folgenden ausführlichen
Beschreibung bei einer gleichzeitigen Berücksichtigung der Zeichnungen
ersichtlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es
wird nun beispielhaft Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen,
die eine Ausführungsform
der vorliegenden Anmeldung zeigen. Es zeigen in ihnen:
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1 ein
Blockdiagramm eines Benutzergeräts,
auf das die vorliegende Anmeldung in einem Ausführungsbeispiel angewendet wird;
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2 ein
Paar von an einer Vibrationskommunikation beteiligten Geräten;
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3 ein
vereinfachtes Schaltschema eines Ausführungsbeispiels des Vibrationssteuerorgans;
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4 eine
graphische Darstellung einer Beschleunigungsmesser-Ausgabe in einem
Ausführungsbeispiel
eines empfangenden Geräts;
und
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die 5 und 6 in
der Form eines Ablaufschemas eine Ausführungsform eines Verfahrens des Übermittelns
von Daten von einem Handheld-Gerät
mittels Vibrationen.
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In
den verschiedenen Figuren werden zur Darstellung gleicher Komponenten
gleiche Bezugszeichen verwendet.
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BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
folgende Beschreibung einer oder mehrerer spezifischer Ausführungsformen
beschränkt
die Ausführung
nicht auf irgendeine bestimmte Computerprogrammiersprache oder -systemarchitektur.
Die vorliegende Anmeldung ist nicht auf irgendein bestimmtes Betriebssystem,
irgendeine bestimmte Architektur eines mobilen Geräts oder
irgendeine bestimmte Computerprogrammiersprache beschränkt. Des
Weiteren kann die vorliegende Ausführungsform in verschiedenen
Benutzergeräten,
einschließlich mobiler
Geräte,
Handheld-Geräten,
Mobiltelefonen, Personal Digital Assistants (PDAs) und anderer derartiger
Geräte,
ausgeführt
sein.
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Einige
der unten beschriebenen Ausführungsformen
umfassen einen Vibrator ähnlich
den in der Regel in Handheld-Geräten
zu Benachrichtigungs- und Benutzerhinweiszwecken enthaltenen Geräten. Derartige
Geräte
sind oft kleine Gleichstrommotoren mit einem außermittig beschwerten Rotor.
Es versteht sich, dass es Ausführungsformen geben
kann, in denen eine andere Vorrichtung als ein Vibrator zur Erzeugung
von Vibrationen verwendet wird. Weitere Möglichkeiten werden für den Durchschnittsfachmann
nach der Prüfung
der folgenden ausführlichen
Beschreibung ersichtlich sein. Dementsprechend sind die vorliegende
Anmeldung und Bezugnahmen auf einen „Vibrator" hierin nicht als auf außermittig
beschwerte Rotoren beschränkt
zu verstehen.
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Mit
jetzigem Bezug auf die Zeichnungen ist 1 ein Blockschema
eines Ausführungsbeispiels eines
Handheld-Benutzergeräts 10.
In dem Ausführungsbeispiel
ist das Benutzergerät 10 ein
mobiles Zweiweg-Kommunikationsgerät mit Daten-
und möglicherweise
auch Sprachkommunikationsfähigkeiten. In
einem Ausführungsbeispiel
verfügt
das Gerät 10 über die
Fähigkeit
zum Kommunizieren mit anderen Computersystemen im Internet. Abhängig von
der von dem Gerät 10 vorgesehenen
Funktionalität
kann das Gerät
in verschiedenen Ausführungsformen
unter anderem ein Datenkommunikationsgerät, ein für sowohl Daten- als auch Sprachkommunikation
ausgebildetes Mehrfach modus-Kommunikationsgerät, ein Mobiltelefon oder ein
für drahtlose
Kommunikation aktivierter PDA sein.
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In
dieser Ausführungsform
enthält
das Gerät 10 ein
Kommunikationssubsystem 11. In einer Ausführungsform
kann das Kommunikationssubsystem 11 einen Empfänger, einen
Sender und verbundene Komponenten wie ein oder mehrere bevorzugt
eingebaute oder innere Antennenelemente und ein Verarbeitungsmodul
wie einen digitalen Signalprozessor (DSP) enthalten. Wie für den Fachmann
auf dem Gebiet der Kommunikationstechnik ersichtlich ist, ist die besondere
Ausbildung des Kommunikationssubsystems 11 abhängig von
dem Kommunikationsnetz, in dem das Gerät 10 betrieben werden
soll.
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Über das
Gerät 10 von
einem drahtlosen Kommunikationsnetz 50 her empfangene Signale werden
in den Empfänger
des Kommunikationssubsystems 11 eingegeben, welcher häufige Empfängerfunktionen
wie Signalverstärkung,
Frequenzabwärtsumwandlung,
Filterung, Kanalauswahl und dergleichen ausführen kann.
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In
einer ähnlichen
Weise werden zu übermittelnde
Signale von dem DSP verarbeitet, einschließlich beispielsweise Modulation
und Verschlüsselung, und
in den Sender zur Digital/Analog-Umwandlung, Frequenzaufwärtsumwandlung,
Filterung, Verstärkung
und Übermittlung über das
drahtlose Kommunikationsnetz 50 eingegeben.
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Das
Gerät 10 enthält einen
Mikroprozessor 38, der den Gesamtbetrieb des Geräts steuert.
Der Mikroprozessor 38 wirkt mit dem Kommunikationssubsystem 11 zusammen
und wirkt auch mit weiteren Gerätesubsystemen
wie einer Anzeige 22, einem Flash-Speicher 24,
einem Direktzugriffsspeicher (RAM) 26, Eingabe-/Ausgabe-(E/A-)Behelfssubsystemen 28,
einem seriellen Anschluss 30, einer Tastatur oder einem
Tastenfeld 32, einem Lautsprecher 34, einem Mikrofon 36,
einem Nahbereichskommunikationssubsystem 40 und beliebigen
anderen allgemein das Bezugszeichen 42 aufweisenden Gerätesubsystemen
zusammen.
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Die
Betriebssystemsoftware 54 und verschiedene von dem Mikroprozessor 38 verwendete Software-Anwendungen 58 sind
in einem Ausführungsbeispiel
in einem permanenten Speicher wie einem Flash-Speicher 24 oder
einem ähnlichen
Speicherelement gespeichert. Der Fachmann erkennt, dass das Betriebssystem 54,
die Software-Anwendungen 58 oder Teile davon vorübergehend
in einen flüchtigen
Speicher wie ein RAM 26 geladen werden können. Es
kommt in Betracht, dass empfangene Kommunikationssignale ebenfalls
im RAM 26 gespeichert werden können.
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Der
Mikroprozessor 38 ermöglicht
neben seinen Betriebssystemfunktionen bevorzugt die Ausführung von
Software-Anwendungen 58 auf dem Gerät. Eine vorher festgelegte
Menge von Software-Anwendungen 58, die grundlegende Geräteabläufe steuern, einschließlich beispielsweise
Daten- und Sprachkommunikationsanwendungen, wird normalerweise auf
dem Gerät 10 während der
Herstellung installiert. Weitere Software-Anwendungen 58 können ebenfalls über das
Netz 50, ein E/A-Behelfssubsystem 28, einen seriellen
Anschluss 30, ein Nahbereichskommunikationssubsystem 40 oder
irgendein anderes geeignetes Subsystem 42 in das Gerät 10 geladen und
von einem Benutzer in dem RAM 26 oder einem nicht flüchtigen
Speicher zur Ausführung
durch den Mikroprozessor 38 installiert werden. Eine solche Flexibilität bei der
Anwendungsinstallation erhöht
die Funktionalität
des Geräts
und kann verbesserte Funktionen am Gerät, kommunikationsbezogene Funktionen
oder beides vorsehen. Zum Beispiel können Anwendungen sicherer Kommunikation
Funktionen des elektronischen Handel und andere derartige finanzielle
Transaktionen ermöglichen,
die unter Verwendung des Geräts 10 durchzuführen sind.
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In
einem Datenkommunikationsmodus wird ein empfangenes Signal wie ein
Textnachrichten- oder Webseiten-Download von dem Kommunikationssubsystem 11 verarbeitet
und in den Mikroprozessor 38 eingegeben, welcher das empfangene
Signal für
die Ausgabe an die Anzeige 22 oder alternativ an eine E/A-Behelfsvorrichtung 28 weiter
verarbeitet. Ein Benutzer des Geräts 10 kann in einer
Software-Anwendung 58 auch Datenelemente wie beispielsweise
E-Mail- Nachrichten
unter Verwendung der Tastatur 32 zusammen mit der Anzeige 22 und möglicherweise
einer E/A-Behelfsvorrichtung 28 wie beispielsweise einem
Daumenrad verfassen. Derartige verfasste Elemente können anschließend über ein Kommunikationsnetz über das
Kommunikationssubsystem 11 übermittelt werden.
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Der
serielle Anschluss 30 in 1 wäre normalerweise
in einem Kommunikationsgerät
in Personal-Digital-Assistant-(PDA-)Art ausgeführt, wofür die Synchronisierung mit
dem Desktop-Computer eines Benutzers (nicht gezeigt) wünschenswert
sein kann, jedoch eine optionale Gerätekomponente ist. Ein derartiger
Anschluss 30 würde
einem Benutzer das Festlegen von Einstellungen über eine externe Vorrichtung
oder Software-Anwendung ermöglichen
und würde
die Fähigkeiten
des Geräts
durch Vorsehen von Informations- oder Software-Downloads in das Gerät 10 auf andere Weise
als über
ein drahtloses Kommunikationsnetz erweitern.
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Ein
Nahbereichskommunikationssubsystem 40 ist eine weitere
Komponente, die eine Kommunikation zwischen dem Gerät 10 und
verschiedenen Systemen oder Geräten
vorsehen kann, welche nicht unbedingt ähnliche Geräte sein müssen. Beispielsweise kann das
Nahbereichskommunikationssubsystem 40 ein Infrarotgerät und angeschlossene
Schaltungen und Komponenten oder ein BluetoothTM-Kommunikationsmodul
umfassen, um eine Kommunikation mit Systemen und Geräten mit ähnlichen
Fähigkeiten
vorzusehen.
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Das
drahtlose Kommunikationsnetz 50 ist in einem Ausführungsbeispiel
ein drahtloses Datenpaketnetz (z. B. MobitexTM oder
DataTACTM), welches Funkbedeckung für mobile
Geräte 10 vorsieht.
Das drahtlose mobile Netz 50 kann auch ein Sprach- und Datennetz
wie GSM (Global System for Mobile Communication) und GPRS (General
Packet Radio System), CDMA (Code Division Multiple Access) oder verschiedene
andere Netze der dritten Generation wie EDGE (Enhanced Data rates
for GSM Evolution) oder UMTS (Universal Mobile Telecommunications Systems)
sein.
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Das
Gerät 10 kann
eine Kommunikationsanwendung 60 zum Kommunizieren mit anderen
mobilen Handheld-Geräten
oder mit ortsfesten Endgeräten
wie Kiosken, Personal Computers, Laptops etc. enthalten. Die Kommunikationsanwendung 60 kann beispielsweise
eine Anwendung zur Nutzung der Nahbereichskommunikationsverbindung 40 enthalten.
In einer Ausführungsform
ist die Kommunikationsanwendung 60 zur Beteiligung an Bluetooth-basierten
Kommunikationen mit einem anderen Gerät oder Endgerät vorgesehen.
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In
vielen Fällen
tauscht der Benutzer des Geräts 10 eine
PIN oder einen anderen Code mit einem anderen Gerät oder einem
Endgerät
aus. Beispielsweise kann das Gerät 10 bei
der Verwendung der Kommunikationsanwendung 60 versuchen,
eine sichere, verschlüsselte
Verbindung durch Austausch einer PIN oder Kernnummer aufzubauen,
welche später
von beiden Teilnehmern zur Erzeugung von Verschlüsselungscodepaaren verwendet
wird. Um diese PIN oder Kernnummer sicher auszutauschen, wird ein
separater Kommunikationsweg genutzt. In einer Ausführungsform
tauschen die Benutzer der jeweiligen Geräte einfach mündlich PIN-Werte
aus und geben Sie manuell unter Verwendung der Tastaturfelder oder
Tasten der jeweiligen Geräte
ein. In einem weiteren Beispiel kann der Benutzer des Geräts 10 versuchen,
eine sichere Verbindung zwischen dem Gerät 10 und einem Endgerät oder Kiosk
herzustellen. Der Benutzer muss unter Umständen eine PIN oder einen anderen
Code manuell in das Gerät 10 oder
den Kiosk eingeben, um die sichere, verschlüsselte Sitzung herzustellen.
Dem Fachmann werden weitere Szenarios bekannt sein, in denen ein
Benutzer unter Umständen
den sicheren Austausch einer kleinen Datenmenge zwischen dem Gerät und einem anderen
Gerät oder
einem Endgerät
wünscht.
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Das
Gerät 10 enthält einen
Vibrator 72 und ein Vibrationssteuerorgan 70.
In einigen Ausführungsformen
kann das Vibrationssteuerorgan 70 ganz oder teilweise in
dem Mikroprozessor 38 eingebaut sein. Der Vibrator 72 ist
angepasst, um das Gehäuse
des Geräts 10 als
Reaktion auf ein von dem Vibrationssteuerorgan 70 geliefertes
Steuersignal zum Vibrieren zu bringen. Das Vibrationssteuerorgan 70 gibt
das Steuersignal basierend auf von dem Mikroprozessor 38 her
empfangenen Steuersignalen aus. In einigen Ausführungsformen bringt der Vibrator 72 das
Gerät 10 zum
Vibrieren, um den Benutzer auf einen ankommenden Sprachanruf und/oder
eine empfangene Text- oder elektronische Nachricht hinzuweisen.
In dieser Hinsicht dient der Vibrator 72 zum Hinweisen
des Benutzers auf das Vorkommen eines Ereignisses. Dementsprechend
ist der Vibrator 72 angepasst, um mit hinreichender, von
dem Benutzer wahrzunehmender Intensität zu vibrieren. Die Vibrationen
können
von einem von dem Lautsprecher 34 erzeugten hörbaren Signal
begleitet werden. Vibrationen zum Zweck von Benutzerhinweisen haben
in der Regel eine Intensität,
die hoch genug ist und ausreichend dafür, dass der Benutzer die Vibrationen durch
die Kleidung körperlich
wahrnimmt, und haben eine Dauer von ungefähr 1 Sekunde. In vielen Ausführungsformen
haben die Vibrationen zu Benutzerhinweiszwecken eine Intensität, die hinreichend
ist, um hörbar
zu sein und das Gerät
zu bewegen, wenn es auf einer harten Fläche wie einer Tischplatte positioniert
ist.
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Das
Gerät 10 enthält auch
einen Vibrationssensor 64. Der Vibrationssensor 64 enthält eine
Vibrationssensorvorrichtung 66 und, falls notwendig, einen
Analog/Digital-(A/D-)Umwandler 68 zum Liefern eines digitalen
Vibrationssignals an den Mikroprozessor 38. Die Vibrationssensorvorrichtung 66 kann
in einigen Ausführungsformen
einen Beschleunigungsmesser enthalten, auch wenn die Vibrationssensorvorrichtung 66 in
anderen Ausführungsformen
andere Vibrationssensoreinrichtungen umfassen kann; beispielsweise
auf piezoelektrischen Elementen basierende Sensoren. Der Beschleunigungsmesser kann
ein mikroelektromechanisches System (MEMS) wie einen kapazitiven
Beschleunigungsmesser enthalten. Es können andere Beschleunigungsmesser, einschließlich piezoelektrischer,
piezoresistiver und gasbasierter Beschleunigungsmesser, verwendet werden.
Beispielhaft kann der Beschleunigungsmesser in einer Ausführungsform
ein dreiachsiger analoger LIS3L02AQ-Beschleunigungsmesser von STMicroelectronics
aus Genf in der Schweiz sein. In einigen Ausführungsformen können die
Vibrationssensorvorrichtung 66 und der A/D-Umwandler 68 in
einer einzelnen integrierten Vorrichtung, beispielsweise dem dreiachsigen
LIS3L02DQ-Beschleunigungsmesser mit
einer I2C- or SPI-Schnittstelle von STMicroelectronics,
eingebaut sein. Die Auswahl eines zweckdienlichen Vibrationssensors 64 kann
auf dem Frequenzgangbereich und der Empfindlichkeitsreaktion des
Geräts
basieren, auf die sich wiederum die Wahl der vibrierenden Quelle
auswirkt.
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Beispielsweise
kann ein doppelachsiger Beschleunigungsmesser ein x-Achsensignal und
ein y-Achsensignal ausgeben. Ein dreiachsiges Gerät gibt Signale
für orthogonale
x-, y- und z-Achsen aus. Die Ausgabesignale können Analogspannungen proportional
zur beschleunigenden Kraft in Achsenrichtung darstellen. Beispielsweise
gibt mindestens ein bekannter dreiachsiger Beschleunigungsmesser eine
Spannung aus, die einem Bereich positiver und negativer linearer
Beschleunigungen von ± 1,7g
entspricht. Der Vibrationssensor 64 kann auch verschiedene
Filter, Signalaufbereiter etc. zum Aufbereiten der Ausgabesignale
von der Vibrationssensorvorrichtung 66 her enthalten, wie
der Durchschnittsfachmann erkennt.
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Bei
einem Gesichtspunkt der vorliegenden Anmeldung kann der Vibrator 72 zum
Kommunizieren von Informationen mit einem anderen Gerät oder einem
Endgerät
mittels kinetischer Vibrationen verwendet werden. Die von dem Gerät 10 erzeugten
kinetischen Vibrationen können
durch physischen Kontakt zwischen den beiden Geräten auf das andere Gerät übertragen
werden. Das andere Gerät
oder Endgerät
kann zum Erfassen der von dem Vibrator 72 in dem Gerät 10 erzeugten
Vibrationen einen Sensor wie den Vibrationssensor 64 enthalten.
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Um
die Vertraulichkeit der Kommunikationen zu wahren, kann die Vibrationsintensität auf einem Pegel
festgesetzt werden, der hinreichend dafür ist, dass der Sensor zur
Erfassung der Vibrationen in dem anderen Gerät oder Endgerät in der
Lage ist, jedoch auf einem niedrigeren Pegel als dem für Benutzerhinweiszwecke
verwendeten Intensitätspegel. Der
Vibrationssensor 64 kann die Fähigkeit aufweisen, ziemlich
diskrete Vibrationen zu ermitteln, die mittels menschlicher Berührung schwierig
zu erfassen sind.
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Das
Gerät 10 kann
ein Vibrationsübertragungsmodul 62 enthalten.
Das Vibrationsübertragungsmodul 62 verwaltet
das Steuerungssignal, das der Prozessor 38 an das Vibrationssteuerorgan 70 ausgibt.
Insbesondere kann das Vibrationsübertragungsmodul 62 ein
Steuersignal mit einem Informationssignal modulie ren, um ein moduliertes
Steuersignal zu erzeugen. Mit anderen Worten, die Informationen
werden in dem Vibrationssteuersignal verschlüsselt und dadurch in den Vibrationen
verschlüsselt.
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Das
Vibrationsübertragungsmodul 62 kann als
eine Modul-, Objekt- oder Software-Routine implementiert werden,
die über
eine oder mehrere Software-Anwendungen 58,
die Kommunikationsanwendung 60 und/oder das Betriebssystem 54 aufgerufen werden
kann. Das Vibrationsübertragungsmodul 62 kann
als ein Bestandteil des Betriebssystems 54 integriert werden.
In einer Ausführungsform
enthält
die Kommunikationsanwendung 60 einen sicheren Gerät-zu-Gerät-Bluetooth-Kommunikationsdienst.
Der Bluetooth-Dienst ruft das Vibrationsübertragungsmodul 62 während der
Einrichtung der sicheren Bluetooth-Verbindung zu einem zweiten Gerät auf. Das Vibrationsübertragungsmodul 62 und/oder
die Kommunikationsanwendung 60 fordern den Benutzer zum
Platzieren der Geräte 10 in
physischem Kontakt zueinander auf, woraufhin die Geräte 10 über Vibrationskommunikationen
PIN- oder Kernwertdaten austauschen. Die Vibrationskommunikationen
werden über
das Vibrationsübertragungsmodul 62 gesteuert.
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Es
wird nun Bezug auf 2 genommen, die ein Paar von
an einer Vibrationskommunikation beteiligten Geräten (einzeln als 10a und 10b dargestellt)
zeigt.
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Die
Geräte 10a und 10b enthalten
jeweilige Prozessoren 38a und 38b, Vibrationssteuerorgane 70a und 70b,
Vibratoren 72a und 72b sowie Sensoren 64a und 64b.
Die Speicher 24a/26a und 24b/26b in
den Geräten 10 können jeweils
abgelegte Informationen 90a und 90b enthalten,
wobei die abgelegten Informationen 90a und 90b die
zwischen den Geräten 10 zu
kommunizierenden Informationen sind. Beispielsweise können die
abgelegten Informationen 90a oder 90b in einer
Ausführungsform
einen PIN- oder Kernwert umfassen. In einer weiteren Ausführungsform
können
die abgelegten Informationen 90a oder 90b ein
Kennwort oder Anmeldeinformationen umfassen.
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Obwohl 2 zwei
Handheld-Geräte 10a und 10b darstellt,
versteht es sich, dass die vorliegende Beschreibung auf eine Ausführungsform
anwendbar ist, in der eines der Geräte 10a oder 10b einen
Kiosk, einen Personal Computer, ein Endgerät oder anderes ortsfestes Gerät umfasst.
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Im
Betrieb erzeugt eines der in einem Vibratorkommunikationsmodus betriebenen
Geräte 10a ein
moduliertes Steuersignal. Insbesondere moduliert der Prozessor 38a ein
Steuersignal, welches in einer Ausführungsform eine Rechteckwelle
umfasst, mit einem Informationssignal. Das Informationssignal umfasst
die abgelegten Informationen 90a oder ist aus den abgelegten
Informationen 90a abgeleitet. Das modulierte Steuersignal
wird an das Vibrationssteuerorgan 70a geliefert und der
Vibrator 72a wird gemäß dem modulierten
Steuersignal aktiviert.
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Von
dem Vibrator 72a in dem ersten Gerät 10a erzeugte Vibrationen
breiten sich durch das Gehäuse
des ersten Geräts 10a in
das Gehäuse
des zweiten Geräts 10b aus,
wenn die Geräte 10 in
physischem Kontakt sind. Das andere Gerät 10b erfasst Vibrationen
in seinem Gehäuse über seinen
Sensor 64b. Die wahrgenommenen Vibrationen 64b werden von
dem Sensor 64b in ein von dem Prozessor 38b empfangenes
digitales Datensignal umgewandelt. Der Prozessor 38b demoduliert
das digitale Datensignal, um die verschlüsselten abgelegten Informationen 90a zu
beziehen. In einigen Fällen
können
die beiden Geräte 10a und 10b auf
einer Tischplatte oder anderen Fläche zusammen so platziert werden,
dass Vibrationen über
die dazwischen befindliche Fläche auf
das andere Gerät übertragen
werden. Diese Ausführungsform
ist unter Umständen
weniger sicher, da ein drittes Gerät ebenfalls Vibrationen auf
den Flächen
erfassen kann; obwohl sie Vibrationskommunikationen mehrerer Teilnehmer
zuließe.
In noch einer weiteren Ausführungsform
kann der Sensor 64b in dem zweiten Gerät 10b eine Flugzeit-Bereichswahlvorrichtung
zum Erfassen der Vibrationen aus einem entfernten Abstand enthalten,
indem eine elektromagnetische Welle zum Abprallen an dem Gehäuse des ersten
Geräts 10a gebracht
wird und Vibrationen in dem zurück
an dem zweiten Gerät 10b empfangenen reflektierten
Signal erfasst werden.
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Der
Fachmann erkennt, dass viele Modulationsarten genutzt werden können. Eine
grundlegende Modulationsart ist die Ein-Aus-Tastung, wobei logische
Bits durch das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Signals
dargestellt werden. Einige Ausführungsformen
können
die Manchester-Verschlüsselung
nutzen. Es können
andere Verfahren des Verschlüsselns
von Daten angewendet werden; jedoch kann die Modulationsart durch
die Geräusch- und
Frequenzeigenschaften der Vibrationskommunikation in bestimmten
Ausführungen
eingeschränkt sein.
In einigen Ausführungsformen
ist es unter Umständen
möglich,
frequenz- oder phasenbasierte Verschlüsselungsschemata zu verwenden.
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Die
Einschaltzeit des Vibrators 72a oder 72b kann
in einigen Ausführungsformen
ungefähr
50 Millisekunden betragen, was bedeutet, dass kurze Bursts von Übermittlungsdaten
erzielt werden können.
Die Übermittlungsraten
können
durch die Einschaltzeit und Bremszeit der Vibratoren 72a und 72b, die
Ausregelzeit für
die Resonanz der jeweiligen Gehäuse
der Geräte 10a und 10b und
die Abtastrate an dem empfangenden Gerät beschränkt sein. Ein geeigneter Vibrator
für einige
Ausführungen
ist unter Umständen
der Vibrationsmotor 1,3 V RS-2561 von der Sanyo North America Corporation
aus Bensenville, IL.
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Es
versteht sich, dass das empfangende Gerät 10b auf von dem
Sensor 64b erfasste Daten eine Filterung oder Glättung anwenden
kann. In einer Ausführungsform
kann eine Abtastrate, die mehr als vier Mal so groß ist wie
die Bitrate, zum Erfassen von Daten an dem Sensor 64b verwendet
werden. Der Fachmann erkennt den Bereich zweckdienlicher Abtastraten
unter Berücksichtigung
von Nyquist-Kriterien und des Umstands, dass die Gehäuse der
Geräte 10 eine
kurze Zeit lang in Resonanz bleiben, nachdem die Vibrationsquelle
die Übermittlungen
eingestellt hat. Dementsprechend weist unter Umständen jedes
positive Bit in einer Ein-Aus-Tastungsausführungsform an seiner abfallenden
Flanke eine bestimmte Ausregelzeit auf.
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Es
versteht sich auch, dass, wenn das empfangende Gerät 10b während der Übermittlung
verschoben oder gedreht wird, der Sensor 64b ein anderes
Basisliniensignal ausgeben kann, d. h. sein Gleichstrom-Offset oder
seine Gleichstrom-Vormagnetisierung ändert sich
unter Umständen
während der Übermittlung
wegen der Änderung
der Reaktion der statischen Beschleunigung. Dementsprechend kann
das Gerät 10b in
einigen Ausführungsformen die
Basislinie der ausgegebe nen Daten des Sensors 64b überwachen
und entsprechende Anpassungen vornehmen, um zu gewährleisten,
dass es in der Lage ist, Änderung
auf logischen Ebenen zu erfassen. Beispielsweise kann ein Nachlauffilter
ein Signal in einen Komparator eingeben, der gerade zur Unterscheidung
eines logischen Pegels 1 von einem logischen Pegel verwendet
wird, um den Betrieb des Komparators zur Beseitigung der Auswirkung
von Änderungen
der statischen Beschleunigung auf dem Gerät anzupassen. Dieser oder ein ähnlicher
Ausgleich einer statischen Beschleunigung kann unter Verwendung
von Hardware, Software oder einer Kombination davon durchgeführt werden.
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Das
von den Geräten 10a und 10b verwendete
Kommunikationsprotokoll kann die Verwendung eines Kopfes zum Signalisieren
des Übermittlungsbeginns
umfassen. Beispielsweise kann in einer Ein-Aus-Tastungsausführungsform
ein Kopf ,101' verwendet
werden, um den Anfang eines Datenrahmens zu signalisieren. Dies
kann das empfangende Gerät 10b zum
einfacheren Erfassen des Anfangs von Rahmen und zum Herstellen der
Synchronisation, falls erforderlich, befähigen.
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In
einigen Ausführungsformen
kann das Kommunikationsprotokoll auch die Verwendung von Fehlerprüfungsfeldern
oder -schemata wie einer Prüfsumme,
CRC, Parität
etc. vorsehen.
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Es
wird nun Bezug genommen auf 4, die eine
graphische Darstellung 100 der Beschleunigungsmesser-Ausgabe
in einem Ausführungsbeispiel
eines empfangenden Geräts
zeigt. Der Beschleunigungsmesser in dem Ausführungsbeispiel umfasst einen
dreiachsigen Beschleunigungsmesser. Das Ausgangssignal von der x-Achse
ist mit dem Bezugszeichen 102 angezeigt. Das Bezugszeichen 104 zeigt
den y-Achsen-Ausgang an, und das Bezugszeichen 106 zeigt
die z-Achsenausgänge an.
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Die
graphische Darstellung 100 zeigt die als Reaktion auf eine
Vibrationsübermittlung
von einem sendenden Gerät
her erzeugten Ausgangssignale. Die Übermittlung umfasst die Bitfolge
,10100101'. Es wird
angemerkt, dass das Ausgangssignal 102 der x-Achse und
das Ausgangssignal 106 der z-Achse vier Bursts einer erfassten
Vibrationsaktivität
umfasst, die den vier logischen in der Bitfolge entsprechen. In
dieser Ausführungsform
nutzt das sendende Gerät
eine Ein-Aus-Tastung
als Modulationsschema zum Verschlüsseln der Bitfolge in der Vibrationsübermittlung.
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Es
wird nun Bezug genommen auf 3, die ein
vereinfachtes Schaltschema eines Ausführungsbeispiels des Vibrationssteuerorgans 70 zeigt.
Der Mikroprozessor gibt ein moduliertes Steuersignal 78 aus.
Das modulierte Steuersignal 78 umfasst eine Digitalausgabe.
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In
dieser Ausführungsform
umfasst das Vibrationssteuerorgan 70 eine erste Schaltung 80 und eine
zweite Schaltung 82. Die erste Schaltung 80 ist zum
Ausgeben einer im Wesentlichen konstanten Spannung aus einer zweckdienlichen
Speisespannung V+ angepasst. Die Ausgabe der ersten Schaltung 80 ist
mit einem Eingangsanschluss des Vibrators 72 verbunden.
Der Vibrator 72 umfasst einen Gleichstrommotor 86,
der einen außermittig
beschwerten Rotor aufweist. Das andere Endgerät des Vibrators 72 ist
mit der zweiten Schaltung 82 verbunden. Die zweite Schaltung 82 ist
angepasst, um das andere Endgerät
des Vibrators 72 mit der Erde zu verbinden, wodurch ermöglicht wird,
dass in dem Motor 86 Strom fließt.
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Der
Motor 86 rotiert bei einer durch den Strom bestimmten Geschwindigkeit,
die wiederum durch den Arbeitszyklus (A/B) des pulsbreitenmodulierten
(PBM), digitalen, modulierten Steuersignals 78 bestimmt
wird. Dementsprechend kann die Intensität der Vibrationen durch Variieren
des Arbeitszyklus (A/B) des PBM-modulierten Steuersignals 78 variiert
werden.
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In
einer Ausführungsform
wird die Intensität der
von dem Motor 86 erzeugten Vibrationen mittels einer Anpassung
des Arbeitszyklus (MB) nach unten angepasst, um angemessen unaufdringlich
zu sein, während
hinreichende kinetische Energie aufrechterhalten wird, um Vibrationskommunikationen
gemäß der vorliegenden
Anmeldung zu ermöglichen.
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In
einer Ausführungsform
kann die zweite Schaltung 82 ein Bestandteil des Mikroprozessors 38 sein.
Dem Durchschnittsfachmann werden andere Steuerkreise zum Bereitstellen
einer zweckmäßigen Spannung
zum Steuern des Vibrators 72 bekannt sein.
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Ausführungsbeispiele
anderer Vibrationssteuerkreise und -verfahren werden in
US 7.019.622 beschrieben,
angemeldet am 27. Mai 2004 und hiermit der gemeinsamen Patentinhaberschaft
unterliegend.
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Es
wird nun Bezug genommen auf die 5 und 6,
die in der Form eines Ablaufschemas eine Ausführungsform eines Verfahrens 200 des Übermittelns
von Daten von einem Handheld-Gerät
mittels Vibrationen zeigen. Das Verfahren beginnt bei Schritt 202,
wenn das Gerät
in einen Vibrationskommunikationsmodus geht. Bei diesem Schritt
kann ein Benutzer zum Platzieren des Geräts in physischen Kontakt mit
dem anderen Teilnehmer an der Kommunikation wie einem anderen Handheld-Gerät aufgefordert werden.
In einigen Ausführungsformen
kann dies ermöglicht
werden, indem beide Geräte
aneinander gehalten werden. Die Geräte können bestätigen, dass sie bei diesem
Schritt miteinander in Vibrationskommunikation stehen, indem sie
ein Handshake-Protokoll durchführen,
um zu bestimmen, ob jedes Gerät zum
Senden und Empfangen von Vibrationsdaten in der Lage ist. Das Handshake-Protokoll
kann alternativ in den nachfolgenden Schritten in dem unten beschriebenen
Verfahren 200 integriert sein.
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Wie
oben beschrieben, kann der Vibrationskommunikationsmodus durch das
Starten eines Vibrationsübertragungsmoduls
oder einer -Software-Anwendung ausgelöst werden. In einigen Ausführungsformen
kann das Starten des Vibrationsübertragungsmoduls
von dem Benutzer initiiert werden oder kann von einer Kommunikationsanwendung
ausgelöst
werden, die einen Vibrationsaustausch von Daten voraussetzt, um
die Einrichtung eines weiteren Kommunikationswegs oder Verschlüsselungsschemas
zu ermöglichen.
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Sobald
das Gerät
bei Schritt 202 in den Vibrationskommunikationsmodus gegangen
ist, ermittelt es anschließend,
ob es Daten übermitteln
soll. Das Gerät
kann seine Ermittlung auf ein Protokoll wie ein Schlüsselaustauschprotokoll
oder ein Handshake-Protokoll stützen.
Bei den Schritten 204 und 206 bestimmt das Gerät, ob es
Daten jeweils übermitteln oder
empfangen soll. Bei Schritt 208 beurteilt das Gerät, ob es
den Vibrationskommunikationsmodus verlassen soll. Wenn das hergestellte
Protokoll beispielsweise vollständig
ist und die notwendigen Daten ausgetauscht worden sind, so kann
das Gerät den
Vibrationskommunikationsmodus verlassen. Falls es in diesem Modus
bleiben soll, so kehrt das Verfahren 200 zu Schritt 204 zurück.
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Falls
das Gerät
gerade Daten übermittelt,
so geht das Verfahren von Schritt 204 zu Schritt 210 über. Bei
Schritt 210 erzeugt das Gerät das Steuersignal. Wie oben
angemerkt, kann das Steuersignal einen Arbeitszyklus umfassen, der
zu einer Vibrationsintensität
führt,
die ausreichend zur Ermöglichung von
Kommunikationen ist, jedoch bedeutsam weniger stark als die Vibrationen,
die normalerweise mit der mit Vibrationen in Handheld-Geräten assoziierten Funktion
zum Hinweisen auf ankommende Nachrichten assoziiert werden.
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Das
Steuersignal wird anschließend
bei Schritt 212 mit einem Informationssignal moduliert. Das
Informationssignal kann im Speicher in dem Gerät abgelegte binäre Daten
sein. Beispielsweise kann das Informationssignal eine Bitfolge sein.
Die bei Schritt 212 angewendete Modulation ist in einer
Ausführungsform
eine Ein-Aus-Tastung.
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Das
modulierte Steuersignal wird anschließend bei Schritt 214 an
den Vibrator oder das Vibrationssteuerorgan ausgegeben. Der Vibrator
wird anschließend
gemäß dem modulierten
Steuersignal aktiviert, um das modulierte Steuersignal durch das
Gerätegehäuse in der
Form von Vibrationen zu verbreiten.
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Nach
der Übermittlung
kehrt das Verfahren 200 zu Schritt 208 zurück.
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Falls
das Gerät
gerade Daten empfängt,
geht das Verfahren 200 anschließend von Schritt 206 zu Schritt 216 über. Bei
Schritt 216 werden von dem Sensor her in dem empfangenden
Gerät Daten
in Bezug auf erfasste Vibrationen zusammengetragen. Die konstante Überwachung
der Sensorausgabe kann sich bei einigen Anwendungen als zu prozessorintensiv
erwiesen, deshalb wird unter Umstän den nur ein periodisches Abtasten/Ablesen
der Sensordaten genutzt. Der Sensor liefert einen Hinweis auf den
Pegel der Vibrationen, dem das Gehäuse des empfangenden Geräts unterworfen
ist. Falls das empfangende Gerät
mit einem übermittelnden
Gerät in
Kontakt ist, so kann dessen Sensor ein empfangenes Signal erzeugen,
das dem übermittelten
modulierten Steuersignal entspricht. Es versteht sich, dass das
von dem Sensor ausgegebene empfangene Signal zur weiteren Verarbeitung
und Analyse abgetastet, digitalisiert und in den Prozessor eingegeben
werden kann.
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Bei
Schritt 218 wird das empfangene Signal (oder das abgetastete
empfangene Signal) demoduliert. In einer eine Ein-Aus-Tastung nutzenden
Ausführungsform
kann die Demodulation das Erfassen und Unterscheiden zwischen Zeitabschnitten
umfassen, die keine oder geringe Vibration aufweisen, sowie Zeitabschnitten,
die auf erfasste Vibrationen hinweisen. Der Fachmann erkennt die
beim Demodulieren verschiedener Modulationsschemata angewendeten
Vorgänge.
In einigen Fällen
kann eine zweckmäßige Signalfilterung
angewendet werden, um Geräuschkomponenten
zu verringern und die Erfassung/Demodulation zu verbessern.
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Das
empfangende Gerät
kann anschließend bei
Schritt 220 versuchen, durch das Identifizieren von Köpfen oder
anderen Markierern oder Anzeigern die Rahmenbildung (falls verwendet)
zu ermitteln. Das Gerät
kann bei Schritt 222 auch Fehlerfeststellungsschemata oder
-prüfungen
anwenden. In beiden Fallen kann ein Übermittlungsfehler erfasst
werden, woraufhin das Verfahren 200 zu Schritt 224 übergehen
kann, um ein Fehlersignal oder eine Fehlernachricht auszugeben.
Das Fehlersignal kann mit einer erneuten Übermittlung der erfolglosen
Kommunikation verknüpft
sein. Das Fehlersignal kann auch an eine Anzeige oder andere Ausgabevorrichtung zur
Benachrichtigung des Benutzers ausgegeben werden.
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Der
Fachmann erkennt, dass einige der vorangehenden Schritte in einigen
Ausführungsformen in
anderen Reihenfolgen oder gleichzeitig ausgeführt werden können. In
einigen Fällen
können
einige der Schritte ausgelassen werden oder zusätzliche Schritte hinzugefügt werden,
ohne im Wesentlichen den Ablauf des Verfahrens 200 zu ändern.
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Die
Lehre der vorliegenden Anmeldung kann in anderen spezifischen Formen
im Bereich der Erfindung ausgeführt
werden, der in den beiliegenden Ansprüchen eindeutig abgegrenzt ist.