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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Protokoll für die Kommunikation zwischen
einer oder mehreren Sende-/Empfangseinheiten und Antworteinrichtungen
oder Sender/Empfängern.
Die Antworteinrichtungen oder Sender/Empfänger (engl. transponders) antworten
einer Sende-/Empfangseinheit, indem sie in deren Wirkungsbereich
eintreten und mit der Letzteren gemäß einem gegebenen Protokoll, dem
eine definierte Codierung von Befehlen und Informationen zugeordnet
ist, die zwischen dieser Sende-/Empfangseinheit (im Folgenden Kommunikationseinheit)
und diesen Antworteinrichtungen oder Sender/Empfängern (im Folgenden Transponder
genannt) ausgetauscht werden, in Wechselwirkung treten.
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Üblicherweise
wird die Codierung der Befehle und der ausgetauschten Informationen
gemäß einem
binären
Modus, d. h. einer Folge logischer Bits "1" und
logischer Bits "0", vorgenommen. Die Übertragung
dieser logischen Bits erfolgt mittels eines elektromagnetischen
Codierungssignals, das dem Fachmann bekannt ist. Beispielsweise
werden diese Bits durch Modulation oder Nichtmodulation der Trägerwelle übertragen.
Es sind beispielsweise Codierungen des Typs Manchester, Miller,
differential Bi-phase (gemäß dem englischen
Ausdruck) bekannt, die sich auf Modulationen der Amplitude (ASK: amplitude
shift keying), der Phase (PSK: phase shift keying), der Frequenz
(FSK: frequency shift keying) und noch weiteren, die dem Fachmann
bekannt sind, anwenden lassen.
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Den
Austausch von Daten zwischen einer Leseeinrichtung und Transpondern
betreffend ist insbesondere aus den Dokumenten
US 5.144.314 und
EP 0 266 285 bekannt, Bitfolgen mit
einem vordefinierten Format zu senden. Um eine Synchronisation zwischen
der Leseeinrichtung und den Transpondern sicherzustellen, sieht
dieses Format vor, im Anfangsteil jeder Bitfolge ein spezifisches
Synchronisiersignal zu übertragen.
Dieses Synchronisiersignal trägt in
sich selbst keine Informationen. So beginnt jede in dem Kommunikationsprotokoll
vorgesehene Bitfolge mit einer charakteristischen Kopfzeile, die
eine Synchronisation zwischen der Leseeinrichtung und einem betreffenden
Transponder gewährleistet.
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Das
Kommunikationsprotokoll definiert den Austausch von Befehlen und
Daten oder Informationen zwischen einer oder mehreren Kommunikationseinheiten
und einem oder mehreren Transpondern.
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Bestimmte
Kommunikationsprotokolle umfassen Prozeduren für die Identifikation oder Übertragung
von Daten, die aus sehr langen Bitfolgen zusammengesetzt sind, die
aus Zufallsbits und aus Bits gebildet sind, die Funktionen repräsentieren,
die ausgehend von diesen Folgen von Zufallsbits und eventuell gewis sen öffentlichen
oder geheimen Schlüsseln
mit Hilfe gegebener Algorithmen berechnet werden. Die Wahrscheinlichkeit,
dass eine Kommunikationseinheit beim Senden der oben erwähnten Bitfolgen
eine Folge erzeugt, die einem gültigen
Befehl des Systems beim Senden von Daten oder Informationen, die
von einem Befehl verschieden sind, entspricht, ist nicht unerheblich.
Aus solchen wahrscheinlichen Situationen ergibt sich ein schlechtes Funktionieren
des Systems, wenn mehrere Transponder im gleichen Zeitintervall
in den Wirkungsbereich einer Kommunikationseinheit eintreten.
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Ferner
ist es möglich,
dass Transponder, die verschiedenen Systemen zugeordnet sind, in
den Wirkungsbereich einer Kommunikationseinheit eintreten, die zu
einem speziellen System gehört.
In einem solchen Fall ist es erforderlich zu vermeiden, dass die
Einheit mit diesen Transpondern in Beziehung tritt, was unerwünschte Antworten
hervorrufen und den gewünschten
Datenaustausch stören
würde.
Genauer empfängt
eine Kommunikationseinheit in ihrem Wirkungsbereich gleichzeitig
einen Transponder, der dem System dieser Einheit zugeordnet ist,
und einen weiteren Transponder, der einem anderen System zugeordnet
ist. Wenn die Befehle und der Datenaustausch gemäß einer gleichen Codierung und
einer gleichen zeitlichen Codierungsstruktur erfolgen, kann wenigstens
ein Teil des Abfragesignals einem Befehl entsprechen, der den zu
dem anderen System gehörenden
Transponder aktiviert, wobei der Letztere zu modulieren beginnt.
Dies erzeugt eine Störung
und eine Verwechslung im Empfangsteil der Kommunikationseinheit,
was ein korrektes Lesen des zum System dieser Einheit gehörenden Transponders
behindert.
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Auch
im Fall, in dem die Transponder ein Kollisionsverhütungsprotokoll
umfassen, bleibt die Gefahr einer Wechselwirkung zwischen einer
Kommunikationseinheit und Transpondern, die nicht dem System dieser
Einheit zugeordnet sind, bestehen, weil es eine Vielzahl unterschiedlicher
Protokolle gibt.
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Um
die oben erwähnten
Probleme zu lösen, indem
vermieden wird, dass Transponder mit einer Kommunikationseinheit,
die zu einem anderen System gehört,
in Wechselwirkung treten oder Daten austauschen, schlägt die vorliegende
Erfindung ein Protokoll für
die Kommunikation zwischen wenigstens einer Kommunikationseinheit
und Transpondern, die dem Kommunikationssystem dieser Einheit zugeordnet
und so beschaffen sind, dass sie mit dieser Einheit codierte Informationen
austauschen, vor, nach dem vorgesehen ist, dass die Kommunikationseinheit
wenigstens einen Anfangsbefehl sendet, um eine Kommunikation mit den
Transpondern, die in ihren Wirkungsbereich eintreten, herzustellen,
wobei dieser Anfangsbefehl wenigstens teilweise eine Codierung mit
einer bestimmten zeitlichen Struktur aufweist, die sich von der
zeitlichen Basisstruktur, die für das
Codieren von Informationen, die von dem wenigstens einen Befehl
verschieden sind, verwendet werden, unterscheidet.
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Aus
den Merkmalen des erfindungsgemäßen Protokolls
ergibt sich, dass der Teil der Codierung des Anfangsbefehls, der
eine bestimmte zeitliche Struktur aufweist, die sich von der zeitlichen
Basisstruktur, die für
die Codierung von ausgetauschten Informationen, insbesondere von
Informationen, die von Befehlen verschieden sind, verwendet wird,
unterscheidet, ermöglicht,
zu vermeiden, dass eine Folge, die eine Zufallsbitverteilung für den Austausch
irgendwelcher Informationen aufweist, mit einem Befehl einer Kommunikationseinheit,
der dazu dient eine Wechselwirkung mit Transpondern herzustellen, verwechselt
wird. Somit wird kein Transponder durch einen codierten Informationsaustausch
zwischen einem anderen Transponder und einer Kommunikationseinheit
aktiviert, sofern alle in dem Wirkungsbereich der Kommunikationseinheit
gegenwärtigen Transponder
so beschaffen sind, dass sie mit dieser Einheit nur im Anschluss
an den Empfang eines Befehlssignals, das wenigstens teilweise eine
Codierung mit einer bestimmten zeitlichen Struktur gemäß der vorliegenden
Erfindung aufweist, in Wechselwirkung treten.
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Die
vorliegende Erfindung erbringt folglich im Fall eines Konsenses
zwischen den verschiedenen Herstellern und Lieferanten von Kommunikationseinheiten
und Transpondern wenigstens diejenigen Systeme oder Anwendungen
betreffend, die ähnlich
sind oder bei denen eine nicht unerhebliche Wahrscheinlichkeit besteht,
am selben Ort oder im selben Raum momentan zusammenzutreffen, eine
zuverlässige und
wirksame Lösung.
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Es
ist oben erwähnt
worden, dass wenigstens der Anfangsbefehl wenigstens teilweise eine Codierung
mit einer bestimmten zeitlichen Struktur aufweist, jedoch sind mehrere
Varianten möglich,
die vom Fachmann ohne größere Schwierigkeit
ausgeführt
werden können.
Insbesondere ist es möglich, vorzusehen,
dass alle Befehle wenigstens teilweise eine Codierung mit einer
bestimmten zeitlichen Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung
aufweisen. Es ist gleichfalls möglich,
vorzusehen, dass der Anfangsbefehl oder alle Befehle lediglich ein
Anfangsbit und eventuell ein Endbit gemäß der bestimmten zeitlichen
Struktur aufweisen. In einer besonderen Ausführungsform weisen der Anfangsbefehl
und der Endbefehl eines Datenaustauschs zwischen einer Kommunikationseinheit
und den ihr zugeordneten Transpondern wenigstens teilweise eine Codierung
mit einer bestimmten zeitlichen Struktur auf, die sich von der zeitlichen
Basisstruktur unterscheidet. In einer bevorzugten Ausführungsform
wird wenigstens jedes erste Bit oder Anfangsbit eines jeden Befehls
auf der Grundlage der bestimmten zeitlichen Struktur gemäß der Erfindung
erzeugt.
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Es
sei angemerkt, dass es auch möglich
ist, wenigstens im Fall aktiver Transponder vorzusehen, Befehle
und/oder wenigstens eine anfängliche
Antwort, die zu einer Einheit gesendet wird, gemäß einer Codierung zu erzeugen,
die eine bestimmte zeitliche Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung
aufweist. Der Fachmann, der die vorliegende Erfindung versteht,
wird sie gemäß den vorhandenen
verschiedenen Systemen und Protokollen in geeigneter und wirksamer
Weise anzuwenden wissen, ohne deswegen vom Umfang der vorliegenden
Erfindung abzuweichen.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Protokolls
weist die bestimmte zeitliche Struktur eine Codierungszeitperiode
auf, die größer als
die Codierungszeitperiode ist, die von der zeitlichen Basisstruktur
verwendet wird. Insbesondere weist diese bestimmte zeitliche Struktur
während
wenigstens einer Codierungszeitperiode einen charakteristischen
elektrischen Wert auf, der über
ein Zeitintervall, das größer als
jede zeitliche Länge
oder Dauer dieses charakteristischen elektrischen Werts ist, die
in der (den) vorgesehenen Codierung(en) mit der zeitlichen Basisstruktur
auftreten kann, konstant ist.
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Aus
dem letztgenannten Merkmal ergibt sich, dass die bestimmte zeitliche
Struktur, die für
wenigstens den Anfangsbefehl vorgesehen ist, in keinem Fall der
Codierung beliebiger Informationen mit der zeitliche Basisstruktur
entsprechen kann.
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Die
vorliegende Erfindung wird noch verständlicher anhand der folgenden
Beschreibung, die erstellt worden ist in Gegenüberstellung mit der beispielhalber
vorgelegten, jedoch keineswegs beschränkenden Zeichnung, worin:
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1 eine
Codierung des Typs Manchester im Fall einer Amplitudenmodulation
zeigt;
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2 verschiedene
bekannte Codierungstypen zeigt;
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3 schematisch
eine erste Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Protokolls
zeigt;
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4 schematisch
eine zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 schematisch
eine Ausführungsvariante
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Anhand
der 1 und 2 sei im Folgenden kurz das
Prinzip der Codierung durch Amplitudenmodulation und verschiedener
Codierungstypen, die im Umfang der vorliegenden Erfindung verwendet werden
können,
in Erinnerung gerufen.
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In 1 ist
im oberen Teil ein elektromagnetisches Signal gezeigt, das dazu
dient, codierte Daten zwischen einer Kommunikationseinheit und einem
beliebigen Transponder unter mehreren dieser Einheit oder ihrem
Betriebssystem zugeordneten Transpondern zu übertragen. Das in binärer Weise codierte
Signal wird durch Amplitudenmodulation erhalten, wobei die Bits
mit einer festgelegten Frequenz geliefert werden, die eine festgelegte
Codierungszeitperiode PTC (période
temporelle de codage) definiert. Das elektromagnetische Signal ist durch
eine Trägerwelle 2 definiert,
die im Fall einer Manchester-Codierung in der Amplitude zwischen
einem Hochpegel 4 und einem Tiefpegel 6 moduliert wird.
Innerhalb jeder Codierungszeitperiode PTC wird ein Übergang
zwischen einem Hochpegel und einem Tiefpegel oder umgekehrt herbeigeführt. Ein Bit "1" entspricht einem Übergang von Hochpegel zu Tiefpegel,
während
ein Bit "0" einem Übergang
von Tiefpegel zu Hochpegel entspricht. Im unteren Teil von 1 ist
lediglich die obere Einhüllende 8 des
Signals 1 gezeigt. Im weiteren Verlauf wird zur Darlegung
der vorliegenden Erfindung lediglich die schematische Darstellung
der oberen Einhüllenden
des elektromagnetischen Codierungssignals gezeigt.
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In 2 sind
drei Codierungstypen im Fall einer Amplitudenmodulation gezeigt,
wobei der Hochpegel einer Nichtmodulation entspricht, während der
Tiefpegel einer Modulation des elektromagnetischen Signals entspricht.
So sind beispielhalber für
einen gegebenen Code die oberen Einhüllenden des Codierungssignals
für die
Codierungstypen Manchester, DBP, dem englischen Begriff "differential Bi-Phase" entsprechend, und
Miller dargestellt, die alle drei vorteilhaft im Rahmen der vorliegenden
Erfindung verwendet werden können.
Beim Analysieren der codierten Signale von 2 lässt sich
feststellen, dass der Hochpegel oder der Tiefpegel eine zeitliche
Länge aufweist,
deren Wert im Rahmen der Manchester- oder DBP-Codes maximal gleich
einer Codierungszeitperiode PTC ist und im Fall der Miller-Codierung
maximal zwei Codierungszeitperioden entspricht.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens ein Anfangsbefehl, der von
der Kommunikationseinheit gesendet wird, wenigstens teilweise eine
Codierung mit einer bestimmten zeitlichen Struktur aufweist, die
sich von der zeitlichen Basisstruktur, die insbesondere zum Codieren der
codierten Informationen, die von den Befehlen verschieden sind,
verwendet wird, unterscheidet. Von der Feststellung ausgehend, dass
die Dauer eines selben Zustands (Hochpegel oder Tiefpegel) unabhängig von
der Länge
der Bitfolgen und ihren Verteilungen in jeder Folge zeitlich begrenzt
ist, schlägt die
vorliegende Erfindung in bevorzugten Ausführungsformen vor, für wenigstens
einen Anfangsbefehl, der von einer Kommunikationseinheit gesendet wird,
um eine Wechselwirkung mit Transpondern, die ihr zugeordnet sind,
hervorzurufen oder eine Kommunikation mit diesen herzustellen, die
Codierungszeitperiode wenigstens teilweise zu variieren. Mit anderen
Worten, es ist wenigstens für
den Anfangsbefehl eine zeitliche Struktur vorgesehen, die bezüglich der
zeitlichen Basisstruktur spezifisch ist.
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In 3 ist
eine erste Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Kommunikationsprotokolls
in dem keineswegs einschränkenden
Fall einer Amplitudenmodulation gezeigt. Ein erstes Steuersignal 12, das
im Folgenden Anfangsbefehl genannt wird, weist einen ersten Teil 16 auf,
der mit Hilfe einer spezifischen bzw. bestimmten zeitlichen Struktur
codiert ist, deren Codierungszeitperiode P2 größer als die Codierungszeitperiode
P1 der zeitlichen Basisstruktur ist. Der Anfangsbefehl 12 weist
folglich einen ersten Teil 16 mit einer zeitlichen Struktur,
die für
diesen Anfangsbefehl spezifisch ist, und einen zweiten Teil 18 mit
einer zeitlichen Basisstruktur auf. Wie oben bereits erwähnt worden
ist, können
vom Fachmann verschiedene Varianten gewählt werden, ohne den Umfang
der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Insbesondere ist es möglich, nur
einem ersten Anfangsbit oder im Gegensatz dazu allen Bits dieses
Anfangsbefehls die oben erwähnte
bestimmte zeitliche Struktur zu geben. In der Ausführungsform
von 3 weist nur der Anfangsbefehl wenigstens teilweise eine
bestimmte zeitliche Struktur auf; die anderen codierten Informationen 14 besitzen
die zeitliche Basisstruktur. Um jegliche Gefahr einer Verwechslung zwischen
den gelieferten Teilen mit der bestimmten zeitlichen Struktur und
einer mit der zeitlichen Basisstruktur gelieferten beliebigen Zufallsbitfolge
auszuschließen,
ist gemäß der Erfindung
vorgesehen, dass die bestimmte zeitliche Struktur während wenigstens
einer ersten Codierungszeitperiode 20 einen charakteristischen
elektrischen Wert aufweist, der über
ein Zeitintervall 22 konstant ist, das größer als
die zeitliche Länge
jedes konstan ten charakteristischen elektrischen Werts ist, der
in der zeitlichen Basisstruktur auftreten kann. Das Zeitintervall 22 bildet
eine Unterperiode der Codierungszeitperiode P2 und unterscheidet
sich völlig
von der bestimmten zeitlichen Struktur der zeitlichen Basisstruktur
und vor allem von jeder Bitkombination, die in einer mit der zeitlichen
Basisstruktur erzeugten Bitfolge auftreten kann.
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Vor
allem im Fall, in dem der verwendete Codierungstyp einer von jenen
ist, die in 2 dargestellt sind, ist vorgesehen,
dass das Zeitintervall 22 gleich dem 2½fachen der Codierungszeitperiode
P1 der zeitlichen Basisstruktur ist. In einer Variante ist es möglich, das
Zeitintervall soweit zu verlängern,
dass es größer als
das 2,5fache der Codierungszeitperiode P1 ist. Im Grunde reicht
es im Rahmen der vorliegenden Erfindung aus, wenn das Zeitintervall 22 größer ist
als die Dauer oder zeitliche Länge
jedes konstanten charakteristischen elektrischen Werts, der in der
mit der zeitlichen Basisstruktur ausgeführten Codierung auftreten kann.
Der über
das Zeitintervall 22 konstante charakteristische elektrische
Wert entspricht einem Tiefpegel des amplitudenmodulierten elektrischen
Signals.
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Der
in den 3 bis 5 verwendete Codierungstyp entspricht
dem Typ Manchester, wobei die Übergänge zwischen
dem Hochpegel und dem Tiefpegel oder umgekehrt in dem Teil 16 und
in dem Teil 18 des ersten Steuersignals 12 sowie
in dem modulierten elektrischen Signal 14, das im Anschluss
an den Anfangsbefehl ausgetauschte Informationen definiert, gleichartig
sind. Es kann in Betracht gezogen werden, in der bestimmten zeitlichen
Struktur eine Codierung vorzusehen, die sich von jener, die im Rahmen
der zeitlichen Basisstruktur verwendet wird, unterscheidet. In Anbetracht
dessen, dass ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung
die zeitliche Struktur der Codierung betrifft, ist die Mischung
von verschiedenen Codierungstypen jedoch nicht der Hauptgegenstand
der vorliegenden Erfindung.
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In 4 ist
schematisch eine zweite Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Kommunikationsprotokolls
gezeigt, nach dem jeder von der Kommunikationseinheit gesendete
Befehl ein Anfangsbit 26 mit einer bestimmten zeitlichen
Struktur aufweist, wie sie oben anhand von 3 beschrieben
worden ist. In Ausführungsvarianten
und insbesondere in der in 5 gezeigten
Variante weist jeder Befehl einen ersten Teil und ein Schlussbit
mit einer bestimmten zeitlichen Struktur auf. Zwischen dem Anfangsbit
und dem Schlussbit jedes Befehls kann entweder eine zeitliche Basisstruktur
oder eine Mischung aus der zeitlichen Basisstruktur und der bestimmten
zeitlichen Struktur vorgesehen sein. Schließlich noch können alle
Befehle einheitlich eine bestimmte zeitliche Struktur, wie sie oben
beschrieben worden ist, aufweisen.
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Obwohl
die in den 3 bis 5 angegebenen
Beispiele bezüglich
eines amplitudenmodulierten elektrischen Kommunikationssignals erstellt worden
sind, lässt
sich die vorliegende Erfindung wohlgemerkt auf andere herkömmlichen
Betriebsweisen, die dieselben Codierungstypen verwenden, insbesondere
auf phasenmodulierte oder frequenzmodulierte elektromagnetische
Signale anwenden.