JP3554335B2 - データステーションから可動データキャリアへのアクセス制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明はデータステーションから少なくとも２つの可動データキャリアへのアクセス制御のための方法に関する。さらに本発明は本方法を実行するための可動データキャリアおよびデータステーションと可動データキャリアおよびデータステーションから成るシステムとに関する。
【０００２】
【背景技術】
可動データキャリア、特に無接触でデータステーションと通信する可動データステーションではデータステーションの受信領域内に多数のデータキャリアが位置し得る。従って、データステーションと可動データキャリアの１つとのデータトラフィックの際に受信領域内に位置する他のデータキャリアとの衝突を回避するために対策を講じる必要がある。
【０００３】
原理的にアービトレーション法がこれまで有線で接続されているバスシステムで使用されている。これらのアービトレーション法、特にいわゆるCANバスから知られているアービトレーション法は、接続されているバス加入者が送り出されたメッセージを重なり合っても受信かつ評価し得ることを前提としている。可動データキャリアは有線で接続されているバス加入者と対照的に、他の可動データキャリアによるメッセージの受信のために十分でない小さい送信パワーを有するので、有線で接続されているバスシステムから知られているこれらのアービトレーション法は容易には可動データキャリアに応用することができない。さらに、これらのアービトレーション法は各バス加入者に高コストの制御対策を必要とする。
【０００４】
文献「IBM Technical Disclosure Bulletin」第37巻、第04B号、1994年４月、第235〜237頁に車両の自動識別のためのデータ伝送システムが記載されている。ベースステーションが予め定められた周波数を有する信号を送り、それによって車両はマルチアクセスプロトコルの処理のもとに登録される。可動ステーションはそれらの識別特徴をベースステーションに送るために伝送チャネルを占有する。マルチアクセスプロトコルは、２つ以上の車両が同一の送信チャネルにアクセスする場合を考慮に入れている。登録が行われた後に車両にベースステーションから確認応答が送られる。
【０００５】
文献「識別システムおよび無接触チップカード」GME−Fachbericht13、VDE出版、ベルリンおよびオフェンバハ、1994年には、無接触のデータ伝送のためのデータキャリアおよびデータステーションに対する種々の実現可能性が示されている。その第11頁には、データキャリアが周波数シフトキーイング（FSK）の原理に従って動作することが記載されている。その第16頁には、FSKがスイッチを用いてキャリアの上に変調されることが記載されている。その第25頁および第29頁には、データキャリアがLC振動回路を含んでいることが示されている。その第34頁には全伝送システムが示されており、その際にデータキャリアモジュールは２つのコイル回路を含んでおり、それらの出力信号が位相復調のデータ受信に供給される。
【０００６】
【発明が解決しようする課題】
本発明の課題は、データステーションから少なくとも２つの可動データキャリアへのアクセス制御方法であって、確実に衝突を防止し、また簡単に実現可能である方法を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の課題は、可動データキャリアおよびデータステーションと、データステーションおよび少なくとも２つのデータキャリアから成るシステムにおける回路措置であって本発明の方法を実施するために適している方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、方法に関する前者の課題は請求項１の特徴を有する方法により解決される。
【０００９】
可動データキャリアは請求項８に、データステーションは請求項11に、本方法を実施するためのシステムは請求項14に示されている。
【００１０】
本発明による解決策では、他のデータキャリアによる可動データキャリアとデータステーションとの間のデータトラフィックの“傍聴”は必要でない。アビトレーションのための制御措置は主としてデータステーション内に配置されている。
【００１１】
データキャリアから送り出された識別特徴の１つのビット位置において２つの相い異なるビット値がデータステーションにより確かめられるならば、アービトレーション法のその後の進行はデータステーションにより確かめられたビット値により継続される。ビット値に常に優位が与えられるならば、識別特徴に関係するデータキャリアの優先性調節が行われる。有利にはその場合にデータステーションからデータキャリアに送られる命令はその後のアービトレーション経過を決定するビット値に対する可変の部分を含んでいてはならない。それに対して代替的または補足的に、アービトレーション法の継続に対するビット値を信号フィールド強さに関係して設定することができる。信号が弱く受信されるならば、このことは、データキャリアが受信範囲にまさに最初に入ったか、もしくはこれを再び去るかを示唆する。データステーションとデータキャリアとの間の受信接続はその場合に一層良好にされ、もしくは十中八九は遮断される。従って、その信号がより強く受信されるデータキャリアにアービトレーションの際の優先性を与えると有利である。
【００１２】
このようにして１つのビット値が識別特徴のその後の照会のために確定されると、データステーションからある命令が送り出され、この命令により、このビット位置に前記確定されたビット値をもたない他のデータキャリアが受動的な状態にセットされるので、それらはその後のデータトラフィックにさしあたりもはや関与しない。１つのデータキャリアに対するアービトレーション法およびこのデータキャリアによる後続のデータトラフィックが終了すると、データステーションはこれらのそれ以外のまだ処理されていないデータキャリアとのアービトレーション法を新たに再能動化する。アービトレーション法は、データステーションの受信範囲内に位置しているすべてのデータキャリアが処理され終わるまで繰り返される。
【００１３】
アービトレーション法は、１つのビット位置における識別特徴の２つの異なるビット値を確かめる際にデータキャリアによる識別特徴のその後の送り出しに対してこのビット位置の後の部分のみが使用されることによって、加速され得る。さらに、識別特徴のビット位置における異なるビット値の受信を認識した後にデータステーションはデータキャリアに対して送り出された命令により識別特徴のその後の送り出しを中断し得る。
【００１４】
データキャリアおよびデータステーションを実現するため、識別特徴の伝送すべきビット値に対して周波数変調が実行される。識別特徴のビット位置の第１の論理状態に第１の変調周波数が、また第２の論理状態に第２の変調周波数が対応付けられる（FSK…周波数ソフトキーイング）。FSK信号により搬送波が、たとえば振幅または位相変調またはそれらの組み合わせにより変調される。これはたとえば、構成要素が第１または第２の周波数により断続的に駆動されているスイッチを介してデータキャリア内の振動回路のコイルと接続されることにより行われる。使用される構成要素、たとえば抵抗、ダイオードまたはコンデンサに応じて、また回路形式、たとえば直列または並列回路に応じて、コイルにおける電流および／または電圧が変調周波数により断続的に変更される。それにより搬送波が断続周波数に関係する側波帯により変調される。これらは、伝送されたビット値を回復するため、データステーションにおいて相応に復調され得る。搬送波として、データキャリアの振幅回路がデータステーションにより励振される受信搬送波周波数、または副搬送波、たとえば励振された搬送波から分割により得られた信号が使用されることは目的にかなっている。
【００１５】
データステーションには受信回路が、識別特徴のビット位置における２つの異なるビット値の存在を確かめるため、両変調周波数が同時に認識されるように構成されている。そのために受信された信号が第１の変調周波数および第２の変調周波数において作用する各１つの帯域通過フイルタによりフイルタされ、また続いてしきい値と比較されることは目的にかなっている。その結果から制御装置が識別特徴のビット位置における２つの異なるビット値の存在を確かめる。制御装置がさらに第１または第２の周波数に対する受信レベルをも評価し、その結果に関係してアービトレーション法のその後の経過を制御すると有利である。
【００１６】
以下、図面により本発明を一層詳細に説明する。
【００１７】
【発明を実施するための最良の形態】
図１（ａ）ないし（ｄ）は種々のデータキャリアの識別特徴に対するビットパターンと、特定の方法段階でデータステーションにおいて受信されるビットパターンとを示す図、また
図２はデータキャリアおよびデータステーションに対する回路技術的実現を示す図である。
【００１８】
データステーションとの無接触のメッセージトラフィックのためのデータキャリアはたとえば無接触のチップカードである。それは誘導結合によりデータステーション61内の振動回路60と結合する振動回路50（図２）を含んでいる。データキャリア51はその作動エネルギーを振動回路60から発せられる信号から得ている。同じくデータキャリア51内のキャリア周波数およびクロック周波数はデータステーション61から発せられる信号から導き出される。図２中にシンボル的に示されている３つのデータキャリアの各々は、通常メーカーによりインプットされた一義的なそれにだけ対応付けられている識別番号（ID番号）を有する。こうしてID番号は少なくとも１つのビット位置で相い異なっている。図１（ａ）には８ビット長さの３つのID番号が例として示されている。実際にはID番号は非常に多数のデータキャリア数に基づいてはるかに長く選ばれる。
【００１９】
アービトレーション、すなわちデータステーション61によるデータキャリア51の処理の際の優先処理を実行するため、データステーション61から、データステーションの受信領域内に位置しているすべてのデータキャリアにより受信され得る命令が送り出され、それによってデータキャリアはそれらのID番号を送り出す。ID番号の送り出しはデータキャリア61の送り出し周波数へのクロック的結合に基づいてすべてのデータキャリアに対して同期して行われる。データステーション内でそれに基づいて図１（ｂ）のビット列が受信される。データステーション61は、後で一層詳細に説明するように、１つのビット位置において相い異なるビット値“1"および“0"を同時に認識し得るように構成されている。図１（ｂ）による受信データの第３ビット位置において同時に両論理状態“1"および“0"が認識される。その理由は、図１（ａ）による３つのID番号が第３のビット位置において両論理状態を有することにある。相応の仕方で第６、第７および第８のビット位置においても両論理状態が受信される。
【００２０】
データステーション内で第３のビット位置において両論理状態の受信が認識された後に、アービトレーション法の過程中のその後の通信に対して、アービトレーションが継続されるIDカードが有していなければならないビット値が設定される。いまの場合にはアービトレーションが、ID番号の第３ビット位置に“1"を有するIDカードにより継続される。他のIDカード、すなわちそれらのID番号の第３のビット位置に“0"を有するIDカードは、データステーションの命令により受動的な状態におかれるのて、単一のデータキャリアが選び出されて、このデータキャリアとの間データトラフィックが終了するまで、このアービトレーション法のその後の過程にもはや関与しない。その後にその他のデータキャリアがデータステーションからの命令により再び再能動化される。第３のビット位置にビット値“1"を有するデータキャリアはデータステーションから、再びそれらのID番号を送るように要求される。いまや第６のビット位置において相い異なるビット値が受信される。再びデータステーションにより、第６のビット位置にビット値“0"を有するIDカードが受動的な状態におかれる。第６のビット位置にビット値“1"を有する他のカードとの通信は続行され、その際にIDカードはデータステーションから、再びそれらのID番号を送るように要求される。いまや受信されたIDカードのどのビットパターン位置にも二義性は生じない（図１（ｄ））。いま、なお能動化されているただ１つの単一のデータキャリアが存在している。データステーションはその後にこのデータキャリアと所望のメッセージトラフィックを行う。データトラフィックの終了後にこのデータキャリアは処理済みとして不能動化され、その他のデータキャリアが再能動化される。同じアービトレーション法の応用のもとに別のデータキャリアがメッセージ通信に対して選び出される。データステーションはアービトレーション法の際にいわゆるマスターとして作用する。
【００２１】
１つの実施態様によれば、図１（ｂ）のように第３のビット位置において２つの相い異なるビット値が受信されるとき、データステーションによりその他のビット位置４ないし８の送り出しが命令を用いて中断される。追加的に、データキャリアは、第３のビット位置において相い異なるビット値を認識した後に、図１（ｃ）の場合にはビット位置４ないし８のビット値のみを伝送し、または図１（ｄ）の場合にはビット位置７ないし８のビット値のみを伝送するようにさせられ得る。それによりアービトレーション法が加速される。
【００２２】
ビット位置における二義性の認識の後にアービトレーション法の続行に対してビット値“1"または“0"を選んだ際には論理状態の１つがデータステーションから無条件に予め与えられ得る。それによってID番号に関係する自動的な優先性調節が行われる。追加的または代替的に、より高い受信レベルを与え、またこうして経験的にその瞬間に最も確実で最も擾乱の少ない送信および受信範囲を取り扱い得るビット値を選ぶことは目的にかなっている。
【００２３】
データキャリア51およびデータステーション61を原理的に回路技術的に示す図面には、本発明との関連で重要な回路ユニットのみが示されている。特にデータキャリア51内の評価装置およびデータステーション61内の送信装置は、図面を見易くするために示されていない。
【００２４】
データキャリア51はコイル52を含んでいる送信振動回路50を含んでいる。コイル52に対して並列に抵抗53がスイッチ54を介してクロック制御されて接続可能である。スイッチ54は制御装置55により断続的にスイッチオンおよびスイッチオフされる。制御装置55から発せられるスイッチング信号は伝送すべきビット値“0"の際には第１のスイッチング周波数f1を有し、また伝送すべきビット値“1"の際には第１のスイッチング周波数とは異なる第２のスイッチング周波数f2を有する。振動回路50のコイル52に対して抵抗53を断続的に並列接続することにより、振動回路に与えられる送信搬送波が側波帯が変調される。その際に変調される周波数は伝送すべきビット値“0"または“1"に相応して相い異なる。抵抗53の変わりに多数の別の電子デバイス、特にコンデンサまたはひずみ率従ってまた搬送波周波数の多重倍の周波数の側波帯を発生するダイオードのような非線形要素も使用され得る。搬送波周波数としてはデータステーションから送り出された搬送波周波数が使用され得る。データステーションの搬送波とは異なるが、それからたとえば分割により導き出された周波数を有する搬送波、いわゆる副搬送波が使用されると有利である。変調周波数f1およびf2は搬送波に関して、データ伝送に対する所望のビットレートが達成可能であるように位置していなければならない。
【００２５】
データステーション61は固定された位置に配置されていてもよいし、可動たとえば携帯可能な装置であってもよい。それに対してデータキャリア51は常に可動である。データステーション61は振動回路コイル62を有する受信振動回路60を含んでいる。受信信号は従来通常の受信器63により選ばれ、基礎帯に変換され、また増幅される。受信信号はビット値“0"および“1"を復調するために、第１の周波数f1の信号を通過させる第１のフイルタ64と、第２の周波数f2の信号を通過させる第２のフイルタ65とに与えられる。フイルタ64、65の後にはそれぞれしきい値検出器66または67が接続されている。それによりデータキャリアから同期して送られたID番号におけるビット位置に対する両受信状態“0"および“1"が同時に確かめられ得る。検出器66、67の出力信号は制御装置68において状態“1"または“0"または“1/0"の存在に関して評価される。さらに制御装置68により、１つのビット位置において異なるビット値“1/0"が確かめられるときに、どちらのビット値によりアービトレーション法が続行されるかが決定される。より高い受信レベルを有するビット値により続行するため、制御装置68に検出器66、67からさらに、そのつどの受信レベルに関する情報が伝えられる。レベル値は制御装置68において互いに比較され、その際により高い受信レベルを有するビット値“1"または“0"が選ばれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）ないし（ｄ）は種々のデータキャリアの識別特徴に対するビットパターンと、特定の方法段階でデータステーションにおいて受信されるビットパターンとを示す図である。
【図２】データキャリアおよびデータステーションに対する回路技術的実現を示す図である。

Claims (14)

1. データステーション（61）から少なくとも２つの可動データキャリア（51）へのアクセス制御のための方法において、データキャリアがデータステーションの要求に応じて同期して識別特徴を送り、またデータステーションが、受信された識別特徴の少なくとも１つのビット位置において２つの異なるビット値が受信されるかどうかを確かめ、また識別特徴の少なくとも１つのビット位置において２つの異なるビット値が受信されたことが確かめられた場合には、データステーションによる要求に応じて、データキャリアのうち、その識別特徴がそのビット位置にデータステーションにより設定されたビット値を有するデータキャリアが識別特徴の全部または残りのビット部分を再び送ることを特徴とするデータステーションから可動データキャリアへのアクセス制御方法。
2. 設定されるビット値としてデータステーション（61）により、より大きい信号強度で確かめられるビット値が求められることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. データステーション（61）により１つのビット位置における２つの異なるビット値の受信が確かめられる場合に、可動のデータキャリア（51）からの識別特徴の残りのビット位置の送り出しがデータステーションによる要求に応じて中断されることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
4. 識別特徴の少なくとも１つのビット位置において２つの異なるビット値の受信が確かめられる場合に、データキャリア（51）がデータステーション（61）により、その後はこのビット位置に関してより下位またはより上位のビット位置のみを伝送するようにされることを特徴とする請求項１ないし３の１つに記載の方法。
5. 識別特徴の少なくとも１つのビット位置において２つの異なるビット値の受信が確かめられる場合に、そのビット位置に設定されたビット値とは異なるビット値を含んでいるデータキャリアはデータステーションによりその後のデータトラフィックを、設定されたビット値を含んでいるデータキャリアとのデータトラフィックが終了するまで、実行しないようにされることを特徴とする請求項１ないし４の１つに記載の方法。
6. 識別特徴の論理状態（“0"、“1"）がデータキャリアにより周波数変調されて伝送され、またデータステーションにおいて受信信号を論理状態に相応する周波数範囲の信号に分けるための各１つのフイルタリング（f1、f2）が行われることを特徴とする請求項１ないし５の１つに記載の方法。
7. 第１の論理状態（“0"）に第１の周波数（f1）が対応付けられており、第２の論理状態（“1"）に第２の周波数（f2）が対応付けられており、また搬送波信号が伝送すべきビット値に相応して第１または第２の周波数により変調されることを特徴とする請求項６記載の方法。
8. データステーション（61）に誘導結合により信号を伝送するための振動回路（50）が設けられており、その振動が識別特徴の伝送すべきビットに関係して第１の周波数の信号もしくは第２の周波数の信号により変調可能であることを特徴とする請求項１ないし７の１つによる方法を実施するための可動のデータキャリア。
9. 変調すべきビット（“0"、“1"）に関係して第１または第２の周波数（f1、f2）を有する信号を発する制御装置（55）と、制御装置（55）により駆動され、また搬送波を変調するために振動回路（50）に作用する変調装置（54、53）とを含んでいることを特徴とする請求項８記載のデータキャリア。
10. 振動回路（50）がインダクタンス（52）と、スイッチ（54）を介してインダクタンス（52）と接続され得る要素（53）とを含んでおり、またスイッチ（54）が制御装置（55）により第１または第２のビット値に対応付けられている周波数（f1、f2）によりスイッチングされることを特徴とする請求項８記載のデータキャリア。
11. データキャリアから発せられた信号を誘導結合により受信するための振動回路（60）と、この振動回路（60）と結合されており受信信号を識別特徴のビット値に対応付けられている第１または第２の周波数（f1、f2）を含んでいる各１つの周波数範囲に分けるためのフイルタ手段（64、65）と、このフイルタ手段（64、65）と結合されており識別特徴内の等しいビット位置における２つの相い異なるビット値の受信を確かめ得る制御装置（68）とを含んでいることを特徴とする請求項１ないし７の１つによる方法を実施するためのデータステーション。
12. 各１つのしきい値検出器（66、67）がフイルタ手段（64、65）と制御装置（68）との間の両信号経路に接続されていることを特徴とする請求項11記載のデータステーション。
13. 受信レベルを確かめるためフイルタ手段（64、65）と制御装置（68）との間の信号経路に接続されている各１つの手段（66、67）が設けられており、また制御装置（68）により受信レベルに関係して設定すべきビット値に関する決定が行われることを特徴とする請求項11または12記載のデータステーション。
14. 請求項８ないし10の１つによる少なくとも２つの可動のデータキャリア（51）と請求項11ないし13の１つによるデータステーション（61）とを含んでいることを特徴とする請求項１ないし７の１つによる方法を実施するためのシステム。

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