WO2006108986A2 - Procede de communication sans contact base sur des modulations et demodulations asynchrones - Google Patents
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Classifications
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Abstract
L'invention concerne un procédé d'échange d'informations par couplage inductif ou sans contact entre un lecteur (2) et un transpondeur (4), comportant une pluralité d'étapes de démodulations, par le transpondeur, d'un signal «de transmission» provenant du lecteur, chaque étape de démodulation, étant associée à : une détection d'un saut d'un paramètre du signal de transmission, d'un premier état vers un deuxième état, parmi un ensemble d'états stables que le paramètre du signal de transmission est apte à adopter ; une comparaison de l'ampleur du saut ou/et du sens du saut, à une ou plusieurs valeurs seuils prédéterminées ; une association, à l'ampleur du saut ou/et au sens du saut, à une valeur, indépendante du premier état ; une détection d'une stabilisation au deuxième état, préalablement à une autre démodulation. L'invention concerne également un dispositif permettant de mettre en oeuvre un tel procédé.
Description
PROCEDE DE COMMUNICATION SANS CONTACT BASE StJR DES MODULATIONS ET DEMODULATIONS ASYNCHRONES
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE ET ART ANTERIEUR
L'invention concerne les systèmes communicants sans contact ou sans fils et notamment les techniques d' identification par radiofréquences RFID (RFID pour « Radio Frequency Identification) , effectuant des échanges d' informations entre une station fixe ou « lecteur », et un transpondeur, tel que par exemple une carte ou un billet ou une étiquette, placé dans le champ électromagnétique émis par le lecteur.
Les communications ont lieu par voie inductive entre le lecteur et le transpondeur lorsque ce dernier entre dans la zone de couplage de la station. L'invention concerne en particulier un procédé asynchrone de transfert d'informations ou de données entre un lecteur et un transpondeur, mettant en œuvre des étapes de modulations, par exemple par le lecteur, dites « événementielles », asynchrones entre elles et asynchrones avec le signal de porteuse et des étapes de démodulations, par exemple dans le transpondeur, dites également « événementielles », asynchrones entre elles, et asynchrones avec un signal de porteuse ou avec le signal de porteuse modulé. Comme illustré sur la figure 1, un lecteur
2 échange des signaux magnétiques radio-fréquence avec un transpondeur 4. Ces signaux comportent des
informations ou des données, et peuvent également être exploités par le transpondeur, pour lui permettre de créer sa tension d'alimentation. Ces signaux peuvent également comporter des données d'horloge, ou de synchronisation, afin de permettre au transpondeur, de déterminer le débit auxquelles les données ou informations sont émises.
De manière classique, le lecteur envoie ses informations au transpondeur par modulation en amplitude ASK (ASK pour « Amplitude Shift Keying) . Pour augmenter le débit d' informations échangées entre la station fixe et le transpondeur, on peut alors soit augmenter la fréquence du signal modulant soit augmenter le nombre de niveaux d' amplitude de modulation.
Les documents « Bidirectional High Data Transmission Interface for Inductively Powered devices », Gervais J F. et al., IEEE Canadian Conférence on Electrical and Computer Engineering, vol. 1, pages: 167-170, May 2003 et « High Power Efficiency Inductive Link with Full-Duplex Data Communication », Hu Y. et al., 9th International Conférence on Electronics, Circuits and Systems, vol. 1, pages : 359- 362, Sept. 2002, proposent une méthode de transfert de données du lecteur vers l'étiquette, utilisant un autre type de modulation, en particulier une modulation de phase de type BPSK (BPSK pour « Binary Phase Shift Keying ») .
Ce type de méthode, met en œuvre des étapes de modulations synchrones employant un code NRZ (NRZ pour « non-retour à zéro ») , à la suite desquelles les
données sont émises à un débit constant par le lecteur. Pour démoduler le signal de porteuse émis par le lecteur, le transpondeur échantillonne régulièrement la position de la phase des signaux, en utilisant par exemple des informations de débit contenues dans ce signal de porteuse.
Les documents [I]: "A new contactless smart card IC using an on-chip antenna and an asynchronous microcontroller", Abrial A. et al., IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 36, n° 7, pages: 1101-1107, 2001, [2] : "Applying asynchronous circuits in contactless smart cards", Kessels J et al., In Froc. International Symposium on Advanced Research in Asynchronous Circuits and Systems, pages: 36-44, IEEE Computer Society Press, Avril 2000, et [3] : "A contactless smartcard designed with asynchronous circuit technique", Pui Lam Sui . et al, In Froc. European Solid-State Circuits Conférence (ESSCIRC) , 2003, décrivent des dispositifs RFID comportant un transpondeur implémenté en circuit logique asynchrone. Dans ces dispositifs de logique asynchrone, les communications entre le transpondeur et le lecteur sont cependant effectuées de manière synchrone au moyen d'un protocole défini par la norme 14443. Les échanges d'informations entre le lecteur et le transpondeur sont réalisés selon un débit fixé par cette norme et constant au cours d'un échange entre le transpondeur et le lecteur.
Le document [4] : « Caucheteux D., "Communication par lien inductif pour étiquettes RFID asynchrones, Proceedings des γχχemes Journées Nationales
du Réseau des Doctorants en Microélectronique, Marseille, mai 2004 », propose une méthode pour mettre en oeuvre des échanges d' informations synchrones entre le lecteur et le transpondeur selon un débit variable. Ce débit variable est implémenté au moyen d'un protocole de communication autorisant des trames de longueur distinctes, la longueur des trames étant commandée par le dispositif lecteur-transpondeur .
Il se pose le problème de trouver un nouveau procédé de transfert d'informations ou de données par couplage inductif ou sans contact entre un lecteur et un transpondeur, dans lequel le débit d' informations transmises peut être réglé de manière dynamique .
EXPOSÉ DE L'INVENTION
L'invention concerne un procédé de transfert d'informations ou de données par couplage inductif ou sans contact entre un lecteur et un transpondeur, dans lequel un nouveau type de modulation, ainsi qu'un nouveau type de démodulation sont mis en oeuvre.
L'invention concerne en particulier un procédé d'échange asynchrone d'informations par couplage inductif ou sans contact entre un lecteur et un transpondeur, comportant:
- une pluralité d'étapes de démodulations, par le transpondeur, d'un signal « de transmission » provenant du lecteur, chaque étape de démodulation, étant associée à :
a) une détection d'un saut d'un paramètre du signal de transmission, d'un premier état vers un deuxième état, parmi un ensemble d'états stables que le paramètre du signal de transmission est apte à adopter, b) une comparaison de l'ampleur du saut ou/et du sens du saut, à une ou plusieurs valeurs seuils prédéterminées, c) une association, à l'ampleur du saut ou/et au sens du saut, à une valeur, indépendante du premier état, d) une détection d'une stabilisation au deuxième état, préalablement à une autre démodulation.
L'étape a) comprend une comparaison du signal de transmission à un signal de référence. Ce signal de référence peut être un signal interne, par exemple généré par des moyens de démodulation du transpondeur .
Selon une variante, ce signal de référence peut être dépendant de la valeur du paramètre au premier état et de la valeur du paramètre du signal de transmission, précédent ledit premier état.
Selon une variante, le signal de référence peut être asservi par le paramètre, par exemple par la phase, du signal de transmission. La démodulation peut être éventuellement suivie en outre, après l'étape c) et préalablement à une autre démodulation : d'une étape d'envoi, au lecteur, d'un signal d'acquittement de démodulation.
Selon une possibilité, le procédé suivant l'invention, peut mettre en œuvre des échanges au moyen d'un protocole par poignée de main.
Selon un exemple, ledit paramètre est la phase du signal de transmission. En variante, ce peut être aussi la fréquence ou l'amplitude de ce signal.
Selon une possibilité de mise en oeuvre, le procédé d'échange d'informations par couplage inductif ou sans contact selon l'invention, peut comporter en outre : une pluralité d'étapes de modulations par le lecteur, d'un signal modulant à l'aide d'au moins un signal de porteuse, les modulations étant asynchrones entre elles et asynchrones du signal de porteuse.
Selon une variante du procédé, dans lequel préalablement auxdites modulations, on sélectionne au moins une porteuse et un état initial d'un paramètre de la porteuse parmi une pluralité d'états que le paramètre de la porteuse est apte à adopter, les modulations peuvent être en outre associées respectivement à :
- une détection d' au moins une nouvelle donnée à moduler, - une sélection d'un nouvel état, parmi la pluralité d'états que le paramètre de la porteuse est apte à adopter, en fonction d'un état sélectionné précédemment, et de la valeur de ladite nouvelle donnée . Ce procédé permet de conférer aux communications entre le lecteur et le transpondeur une souplesse accrue et peut permettre de mettre en œuvre des échanges de données entre lecteur et transpondeur selon au moins un premier débit et au moins un deuxième débit, différent du premier débit, ainsi qu'un passage du premier débit au deuxième débit ou du deuxième débit
au premier débit, au cours de ces échanges. Le premier débit peut être par exemple un débit dit « lent », pour lequel on limite la consommation du transpondeur et/ou du lecteur, tandis que le deuxième débit, peut être par exemple un débit dit « rapide », pour lequel on maximise le débit d'échange entre le transpondeur et le lecteur .
Le procédé permet également une adaptation automatique à un changement de débit d' informations au cours d'un échange, ainsi qu'une compatibilité très forte avec certains circuits numériques asynchrones du transpondeur, par exemple avec un microcontrôleur quasi insensible aux délais.
Selon l'invention, le transpondeur, peut fonctionner suivant un principe de détection permanente d'événements sur la porteuse. Ainsi, ce procédé met également en oeuvre une attente automatique des données par le transpondeur.
La périodicité des sauts est irrégulière et non corrélée avec le signal de porteuse. Au niveau de la démodulation effectuée par le transpondeur, chaque saut peut être reçu et reconnu indépendamment de son prédécesseur et de son successeur. La démodulation peut être effectuée sans horloge de transmission ou de référence du débit parvenant, au transpondeur. Le transpondeur est apte à effectuer une démodulation des informations lui parvenant sans connaître les instants d'arrivée entre transitoires. Le débit peut alors être variable. Le débit de la transmission est donc ajustable de manière dynamique lors d'un transfert de données .
L'invention concerne également un dispositif transpondeur ou de lecture d' informations par couplage inductif ou sans contact, comportant :
- des moyens pour recevoir un signal dit signal « de transmission »,
- des moyens pour mettre en œuvre une pluralité d'étapes de démodulation d'un signal « de transmission » et, pour chaque étape de démodulation:
- détecter un saut d'un paramètre du signal de transmission d'un premier état vers un deuxième état,
- comparer l'ampleur du saut ou/et le sens du saut, à une ou plusieurs valeurs seuils prédéterminées, - associer à l'ampleur du saut ou/et au sens du saut, une valeur, indépendante du premier état stable,
- détecter une stabilisation au deuxième état, préalablement à une autre démodulation. Selon une possibilité de mise en œuvre du dispositif transpondeur, les moyens pour détecter un saut d'un paramètre du signal de transmission d'un premier état vers un deuxième état, comprennent des moyens pour comparer le signal de transmission à un signal de référence.
Selon une variante, le signal de référence peut être dépendant de la valeur d'un paramètre au premier état et de la valeur du paramètre du signal de transmission . Le dispositif peut éventuellement comporter en outre : des moyens pour envoyer, après une
démodulation et préalablement à une autre démodulation, un signal d'acquittement de démodulation.
Ledit paramètre peut être par exemple la phase du signal de transmission. L'invention concerne également un dispositif de lecture par couplage inductif ou sans contact, comportant:
- des moyens pour former un signal dit signal « de transmission », à partir d'au moins un signal de porteuse,
- des moyens pour émettre le signal « de transmission »,
- des moyens pour mettre en œuvre une pluralité d'étapes de modulation du signal « de transmission », par un signal modulant, les modulations étant asynchrones entre elles et asynchrones du signal de porteuse.
Selon une variante de mise en œuvre de ce dispositif dans lequel les moyens pour mettre en œuvre une pluralité d'étapes de modulation du signal « de transmission », comprennent en outre des moyens d'acquisition d'un signal modulant comportant une pluralité de données à moduler, les moyens pour mettre en œuvre une pluralité d'étapes de modulation peuvent comprendre en outre :
- des moyens pour sélectionner, préalablement auxdites modulations, un état initial d'un paramètre du signal de porteuse parmi une pluralité d'états que le paramètre du signal de porteuse est apte à adopter, et pour sélectionner à chacune desdites modulations, un nouvel état du
paramètre de la porteuse, en fonction d'un état sélectionné précédemment et du signal modulant.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés, à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 représente un système sans contact, lecteur-transpondeur,
- les figures 2A-2D, illustrent des signaux mis en œuvre lors d'un procédé de modulation suivant 1' invention,
- la figure 3 illustre un codage mis en œuvre lors d'un procédé de modulation selon
1' invention,
- la figure 4 illustre un dispositif de modulation selon l'invention,
- la figure 5 illustre une boucle à verrouillage de phase d'un dispositif de démodulation selon l'invention,
- la figure 6 illustre un processus de détection d'écart de phase entre deux signaux,
- la figure 7 illustre un dispositif asynchrone de détection de sauts de phase d'un dispositif de démodulation selon l'invention,
- la figure 8 illustre un procédé de traitement d'un signal de porteuse modulé, mis en œuvre par un dispositif de démodulation suivant l'invention,
Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre. Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles .
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
Un exemple de dispositif de modulation selon l'invention, intégré au lecteur 2, est illustré sur la figure 4, et met en oeuvre des étapes de modulations, par exemple de modulation en phase d'un signal de porteuse par un signal modulant, les modulations étant asynchrones entre elles et asynchrones avec le signal de porteuse.
Le signal modulant provient d'un étage ou d'un circuit asynchrone 410, tel que par exemple un microcontrôleur, et comporte une succession d'informations ou de données à transmettre, qui peuvent être émises à un rythme irrégulier par le circuit asynchrone 410, à un étage de modulation 420 du lecteur. L'arrivée de nouvelles données est indiquée à l'étage 420 par un signal de synchronisation local, tel que celui noté 225 représenté sur la figure 2B, provenant du circuit 410.
L'étage de modulation 420 comprend notamment des moyens multiplexeurs 424 comportant par exemple k=8 entrées 426i, ..., 426s, ainsi qu'une machine à état 422, apte à sélectionner, suite à une réception
d'une nouvelle donnée à moduler, une entrée parmi les 426i, ..., 4268 des moyens multiplexeurs 424. Les entrées 426i, ..., 4268 des moyens multiplexeurs 424 sont reliées ou associées à des moyens (non représentés) aptes à délivrer une porteuse, dont un paramètre, par exemple la phase, se trouve à un état stable donné parmi un ensemble ou une liste de par exemple k=8 états stables. Chaque entrée 426i, ..., 4268 est associée à une porteuse et à un état stable d'un paramètre de cette porteuse, différent des états stables respectifs auxquels sont associées les autres entrées.
Dans un cas où ledit paramètre est la phase, les entrées 426i,..., 4268, peuvent être par exemple associées chacun à une porteuse et respectivement à des états de phase φi=0, φ2=π/4, φ3=π/2, cp4=3π/4, Cp5=II, φ5=-3π/4, φ7=-π/2, φ8=-π/4 de cette porteuse.
Lorsqu'une entrée parmi les entrées 426i,..., 4268 est sélectionnée, la porteuse associée à cette entrée est adressée à un étage radiofréquence 430, qui transmet cette porteuse sous forme d'un signal que l'on appellera de « transmission ».
Le fonctionnement de l'étage de modulation 420 peut être le suivant : lorsqu'une nouvelle donnée Dn d'une succession de données D0, ..., Dn-I, Dn, ...,DP (avec n et p des entiers) à moduler issue du circuit asynchrone 410 parvient à la machine 422 d'état, cette dernière sélectionne une nouvelle entrée Xn parmi les k=8 entrées 426i, ..., 4268 des moyens multiplexeurs 424, en fonction de la valeur de la nouvelle donnée Dn, et de l'entrée Xn-I parmi les 8 entrées 426i, ..., 4268, en cours
de sélection ou qui avait été sélectionnée pour une modulation précédente d'une autre donnée Dn_i, réalisée juste avant celle de ladite nouvelle donnée Dn.
La nouvelle entrée Xn sélectionnée, est différente de l'autre entrée Xn-I en cours de sélection ou qui avait été sélectionnée pour la modulation précédente de l'autre donnée Dn_i.
Une fois la nouvelle entrée Xn sélectionnée, la porteuse associée à cette nouvelle entrée Xn sélectionnée est adressée à l'étage RF 430, qui transmet cette nouvelle porteuse sous forme du signal de « transmission ». La sélection de ladite nouvelle entrée Xn, et la transmission de la nouvelle porteuse associée à cette nouvelle entrée, peut être maintenue tant qu'aucune autre donnée suivant la donnée Dn dans ladite succession de données D0, ..., Dn^1, Dn, ...,DP ne parvient à l'étage de modulation.
Un tel dispositif de modulation est apte à effectuer des modulations suivant une périodicité irrégulière, et selon un débit, dépendant du débit de données émis par le circuit asynchrone 410, et indépendant de la fréquence d'une porteuse ou du signal de transmission. Les modulations effectuées par ce dispositif peuvent être réalisées sans synchronisation avec une porteuse ou/et sans corrélation avec une porteuse. Les données ou informations, peuvent également être transmises à un rythme irrégulier vers le transpondeur 4, sous forme modulée via le signal « de transmission ». Un exemple de signal modulant 210, à deux états, comportant une succession d'informations ou de
données émises à un rythme irrégulier par le circuit asynchrone 410, est illustré sur la figure 2A. La séparation entre les données dans le signal 210 ou l'arrivée d'une nouvelle donnée dans ce signal 210 est indiquée à l'étage 420, au moyen du signal de synchronisation 225 illustré sur la figure 2B, accompagnant le signal modulant 210 (la séparation entre les données dans ce signal 210 étant signifiée sur cette figure par des traits verticaux discontinus) . Un exemple de signal de transmission 230, modulé en phase, et émis par l'étage RF 430 du lecteur est illustré sur la figure 2C.
Chaque nouvelle donnée contenue dans le signal de transmission 230, est identifiée par une transition ou un saut d'un paramètre du signal de transmission, depuis une première position dite « stable » ou un premier état dit « stable », appartenant à un ensemble ou à une liste cyclique de positions stables ou d'états stables que ledit paramètre du signal de transmission est susceptible d'adopter, vers une deuxième position ou un deuxième état « stable » de ladite liste cyclique d'états stables .
La valeur d'une nouvelle donnée est, quant à elle, indiquée ou codée, notamment par l'ampleur et/ou le sens, d'une transition ou d'un saut, depuis une première position stable, parmi lesdites positions stables de la liste de positions stables que le paramètre est susceptible d'adopter, vers une deuxième position stable, parmi lesdites positions stables que le paramètre est susceptible d'adopter, indépendamment
à la fois de la position stable « de provenance » (parmi la liste de positions stables) à partir de laquelle le saut est effectué et de la position stable « d' arrivée » (parmi la même liste de positions stables) et vers laquelle le saut conduit ou aboutit.
Autrement dit, la valeur d'une nouvelle donnée est indiquée ou codée par l'ampleur et/ou le sens d'une transition ou d'un saut depuis un premier état stable de la liste d'états stables vers un deuxième état stable de la liste d'états stables, sans qu'il soit nécessaire d'identifier ni à quel état stable correspond ce premier état stable ni à quel état stable correspond le deuxième état stable.
Le paramètre peut être par exemple la phase du signal de transmission.
Dans ce cas, chaque nouvelle donnée contenue dans le signal de transmission, est identifiée par un saut de phase, depuis une première position « stable » de phase, parmi une liste cyclique de positions de phases que la phase du signal de transmission est susceptible d'adopter, vers une deuxième position « stable » de phase, parmi ladite liste cyclique.
La valeur de cette nouvelle donnée est, quant à elle, indiquée ou codée par l'ampleur du saut de phase ou/et par le signe de ce saut de phase, sans qu'il soit nécessaire d'identifier respectivement, à quel état stable de « phase » le premier état stable de phase correspond parmi la liste d'états stables et à quel état stable de « phase » le deuxième état stable de phase correspond parmi la liste d'états stables.
Comme cela été décrit plus haut, au niveau du dispositif de modulation, lorsqu'une nouvelle donnée Dn d'une succession de données D0, ..., Dn-I, Dn, ,..., Dp à moduler parvient à l'étage de modulation 420, la machine d'état 422 effectue, parmi les entrées 426i, 426s, des moyens multiplexeurs 424, une sélection d'une nouvelle entrée, différente de l'entrée « en cours » précédemment sélectionnée. Ce changement d'entrée provoque un saut d'un premier état vers un deuxième état d'un paramètre du signal de transmission.
La figure 3 illustre un exemple de mise en œuvre d'une telle modulation, en particulier de phase, pour laquelle la phase Φ du signal de porteuse modulé ou du signal de transmission est susceptible d'adopter 8 positions ou états stables notés φlr cp2, 93, 94, 95, φ5, cp7, cp8, correspondant par exemple respectivement à des valeurs de phase égales à 0, π/4, π/2, 3II/4, 11,-311/4, -π/2, -π/4.
Pour cet exemple de modulation, la phase Φ du signal de transmission est susceptible d'effecteur des sauts de phase dans un sens positif ou négatif, d'ampleur égale à π/4.
Ainsi, dans cet exemple, des sauts de phase dans le signal de transmission de valeur de +π/4 depuis un premier quelconque des 8 états stables notés cpi, cp2, 93, 94, 95, 96, 97, φβr vers un deuxième état stable parmi ces 8 états, désignent ou codent un premier type d'information ou une première valeur de données, tandis que des sauts de phase dans le signal de transmission de valeur -π/4 depuis un premier quelconque des 8 états stables 91, φ2r 93, 94, 95, 96, 97, φβr vers un deuxième
état stable désignent ou codent un deuxième type d'informations ou une deuxième valeur de données.
Sur cette figure, un premier, un deuxième, sauts de phase, dans un sens positif, et d'ampleur égale à π/4, ainsi qu'un troisième et un quatrième sauts de phase, dans un sens négatif et d'ampleur égale à π/4, sont représentés, respectivement par des flèches 350, 352, 360, 362.
Le premier saut 350 de phase de valeur +π/4, est effectué depuis l'état stable φ5 vers l'état stable φ5, tandis que le deuxième saut (représenté par une flèche référencée 352) de phase de l'ordre de +II/4 est effectué depuis l'état stable φ5 vers l'état stable φ7. Ces deux sauts codent une même première valeur de donnée du signal modulant.
Le troisième saut de phase (représenté par une flèche référencée 360), de -π/4, est effectué depuis l'état stable φ7 vers l'état stable φ6, et le quatrième saut (représenté par une flèche référencée 362), également de -π/4, depuis l'état stable φ6 vers l'état stable φ5. Ces deux sauts codent une même deuxième valeur de donnée du signal modulant.
Sur la figure 2B, un signal 220 produit dans l'étage modulateur 420 illustre une succession de sauts de phase de π/4 ou de -π/4, et de passages d'état stable de phase en état stable de phase du signal de transmission 230 illustré sur la figure 2C, modulé par le signal modulant 210 illustré sur la figure 2A, et notamment le premier saut 350 (de la position φ5 à la position φ5) , le deuxième saut 352 (de la position φ5 à la position φ7) , le troisième saut (de la position φ7 à
la position φ5) le quatrième saut 362 (de la position φ5 à la position φ5) , évoqués plus-haut. Le premier saut 350 et le deuxième saut 352 dans le signal 220, correspondent, respectivement, à une première donnée notée 250 du signal modulant 210 et une deuxième donnée notée 252 du signal modulant 210, la première donnée et la deuxième donnée ayant une même première valeur, par exemple la valeur Λl' , tandis que le troisième saut 360 et le quatrième saut 362, correspondent respectivement, à une troisième donnée notée 260, et à une quatrième donnée notée 262, la troisième donnée 260 et la quatrième donnée 262 ayant une même deuxième valeur, par exemple la valeur Λ0' .
La modulation mise en œuvre suivant l'invention n'est pas limitée à des valeurs de positions ou états stables égaux à 0, π/4, π/2, 3II/4, π, -3II/4, -π/2, -π/4. Les positions ou états stables choisis peuvent être selon un autre exemple, égaux à π/8, 3π/8, 5π/8, 7π/8, -7π/8, -sπ/8, -3π/8, -π/8. La modulation mise en œuvre suivant l'invention n'est pas non plus limitée à des sauts de phase égaux π/4.
Une étape d' initialisation au cours de laquelle le lecteur envoie un signal de transmission, en particulier dépourvu de données, indiquant au transpondeur un état initial de référence du paramètre de modulation, à partir duquel les sauts seront effectués, peut être mise en œuvre. Cet état de référence peut être inconnu du dispositif de démodulation avant que ne débutent des échanges entre le lecteur et le transpondeur ou avant que tout échange entre le lecteur et le transpondeur ne débute.
Un exemple de dispositif de démodulation suivant l'invention, compris dans le transpondeur 4, apte à démoduler un signal de transmission tel que celui 230, va à présent être décrit en liaison avec la figure 5.
Ce dispositif comprend tout d' abord un étage de réception (non représenté) de signaux provenant du lecteur 2, doté d'au moins une antenne, d'un circuit LC, associé éventuellement à des moyens de mise en forme (non représentés) du signal de transmission 230. Ces moyens de mise en forme peuvent être dotés d'un circuit limiteur de tension, permettant de produire, à partir du signal « de transmission » 230, un signal comportant les mêmes variations de phase, mais d'amplitude sensiblement constante, par exemple inférieure à 3 volts, et éventuellement de décharger un excédant d'énergie de ce signal 230.
Le signal « de transmission » ou de porteuse modulé en phase, en sortie de l'étage de réception, est noté Ext-Ref et transmis à un étage comprenant une boucle à verrouillage de phase 500 (PLL pour « phase-locked loop ») du dispositif de démodulation .
Préalablement à toute démodulation d'informations contenues dans le signal de porteuse, un accrochage au signal « de transmission » est réalisée par cette boucle 500. Par cet accrochage, un signal de référence interne au démodulateur noté Int-Ref est formé . A la suite de l'accrochage un état stable initial de phase, lors duquel le signal Ext-Ref et le
signal de référence Int-Ref sont en phase peut être détecté .
Le signal Int-Ref est asservi par la phase du signal de transmission ou est dépendant de la valeur d'un état de phase précédent du signal Ext-Ref.
Aucun étage de génération ou de régénération d'horloge, ou de division d'horloge, susceptible d' indiquer au transpondeur un débit d' arrivée des informations contenues dans le signal de transmission, n'est prévu. Le dispositif de démodulation ne réalise pas d' échantillonnage ou de traitement selon une fréquence d' arrivée d' informations prédéterminée, ou déterminée au moyen de données de synchronisation contenues dans le signal Ext-Ref. Après accrochage, des détections d'informations à démoduler peuvent être effectuées, par détection de sauts de phase sur le signal de porteuse ou de « transmission », d'états stables de phase en états stables de phase. Ces sauts de phase peuvent arriver à un rythme irrégulier au dispositif de démodulation .
Le signal Ext-Ref, également appelé signal de référence externe et récupéré par la boucle 500, est comparé au signal Int-Ref, qui sert de signal de référence interne et qui provient d'un oscillateur 516 commandé en tension (VCO pour « voltage controlled oscillator ») .
Cette comparaison peut être effectuée par des moyens 504 de détection de phase et de fréquence. Ces moyens 504 de détection de phase et de fréquence détectent les différences de phase entre le signal
Ext-Ref et le signal de référence interne Int-Ref par comparaison des niveaux de ces deux signaux.
Les moyens 504 de détection de phase et de fréquence détectent par exemple les fronts montant (s) et descendant (s) sur chacune de leurs entrées 502 et
503 afin de déterminer laquelle de ces entrées 502 ou
503 est en avance. Une comparaison des signaux Ext-Ref et Int-Ref permet de générer un pic dont la largeur correspond à l'écart de phase entre les deux entrées 502 et 503. Dans un cas où cet écart est une avance de phase de Ext-Ref par rapport à Int-Ref, une sortie 505 de moyens 504 peut être activée et un signal d'un type noté ΛUP' peut être généré sur cette sortie 505. Dans un autre cas, où l'écart est un retard de phase de Ext- Ref par rapport à Int-Ref, une autre sortie 506 des moyens 504 peut être activée et un signal d'un type noté ΛDOWN' peut être généré sur cette autre sortie 506.
Un processus de détection des écarts de phase est illustré sur la figure 6, dans un cas où le signal de référence interne, noté 602 sur cette figure, est en avance de phase par rapport au signal de référence externe, noté 601. La sortie 505 des moyens
504 est désactivée (signal 603), tandis que sur l'autre sortie 506, qui est quant à elle activée, figure un signal (courbe 604) de type noté ΛDOWN' , d'une largeur égale à l'écart de phase entre les deux signaux Ext-Ref et Int-Ref, et indiquant par exemple un saut de phase négatif . Le résultat de la comparaison est transmis notamment à des moyens 508 de pompage de charge, qui
permettent, en fonction de ce résultat, de moduler la tension de contrôle de l'oscillateur 516 commandé en tension. Le signal de référence interne Int-Ref forme ainsi une mémoire du signal Ext-Ref . Un saut de phase, depuis un premier état ou une première position, vers un deuxième état ou une deuxième position, entraîne une rupture d'un état de stabilité de la PLL sur le signal de porteuse modulé et est détecté par des moyens asynchrones de détection 512 de saut de phase, en sortie des moyens 504 de détection de phase et de fréquence.
Un contrôle continu des écarts de phase entre le signal de transmission et le signal de référence interne est mis en œuvre. Le système forme des moyens de surveillance ou de détection permanente de l'arrivée de nouvelles informations.
Les moyens asynchrones de détection de saut de phase 512 sont, quant à eux, aptes à démoduler le flux de données événementiel, sans horloge, et en particulier sans horloge de référence du débit d'informations, et/ou sans effectuer de corrélation avec le signal « de transmission ».
Selon un exemple de mise en oeuvre des moyens de détection de phase 512, illustré sur la figure 7, ces moyens 512 peuvent comprendre n (avec n un entier supérieur à 2) cellules de filtrage 710i,..., 71On, associées par exemple respectivement à un type de filtrage ou à une ampleur de filtrage et permettant de filtrer de manière plus ou moins importante une succession de signaux de type ΛUP' ou/et de type ΛDOWN' , par exemple en diminuant la largeur des pics
correspondant aux sauts. Les moyens asynchrones de détection de phase 512 comportent également des moyens multiplexeurs 730, dont les entrées 122lr ..., 722n et 724i, ..., 724n, sont reliées aux cellules 710i,..., 71On. Selon un ordre imposé par les cellules 710i,..., 71On, les moyens multiplexeurs 720, sont aptes à transmettre à des moyens 730 dits « de détection d'enveloppe », les signaux de type ΛUP' ou/et de type ΛDOWN' .
Une cellule de filtrage 71O1 parmi les cellules 710i,..., 71On est sélectionnée (entrée 715 validée) en fonction de la position du transpondeur dans le champ du lecteur.
Un filtrage de saut de phase mis en œuvre par les moyens 71O1 à 71On permet de dissocier des variations du paramètre de phase ou un saut de phase indiquant l'arrivée d'une nouvelle information, de sauts de phase dus à du bruit.
Pour cela, un ou plusieurs seuils de détection peuvent avoir été déterminés . Ces moyens de filtrage peuvent mettre en œuvre une détection de la durée des sauts, par exemple par détection de la largeur des signaux de type « UP » ou « DOWN », un saut de durée inférieure à une valeur seuil donnée pouvant par exemple être considérée comme du bruit. Des sauts de phases, ΔΦ inférieurs à π/4 ou à -π/4, pourront être ainsi par exemple filtrés par ces moyens 512, et considérés comme dus à du bruit.
Des sauts de phases ΔΦ d'ampleur de l'ordre de π/4 ou de -π/4, seront considérés comme de nouvelles informations à démoduler. Ces données, une fois filtrées, sont traitées par un module numérique,
appartenant aux moyens de détection d'enveloppe 730, et qui effectue un vote pour déterminer la valeur ou le code de l'information reçue.
L'ampleur de variation du paramètre d'asservissement, dans cet exemple l'ampleur du saut de phase, et le signe de variation du paramètre d'asservissement, dans cet exemple le signe du saut de phase, sont mis en correspondance avec au moins une donnée sous forme par exemple d'un bit, ou d'un ensemble de bits, par exemple à l'aide d'une table de correspondance mémorisée dans le module numérique.
Cette mise en correspondance est réalisée en fonction du sens du saut de phase indiqué par exemple par un signal de type « UP » pour un saut positif, et par un signal de type « DOWN » pour un saut négatif et de l'ampleur du saut de phase, sans que ces moyens 730 aient connaissance de la valeur de départ du saut, ou de l'état initial dans lequel la phase du signal Ext-ref se trouvait préalablement à ce saut. Un saut de phase de + π/4 pourra être associé par ce module, par exemple à une donnée de valeur Λl' , tandis qu'un saut de phase de - π/4 peut être associé par exemple à une donnée de valeur Λ0' .
La donnée valide est envoyée à des moyens de codage 740 jusqu'à détection d'un nouvel état stable. Lorsqu'un nouvel état stable est détecté, les moyens de détection d'enveloppe 730 et les moyens 740 sont alors réinitialisés.
Ensuite, les moyens de codage 740 rendent cette donnée compatible, c'est-à-dire codée, par exemple au moyen d'un codage multi-rail pour un circuit
numérique asynchrone en aval du démodulateur, qui peut être de type « quasi insensible au délais », par exemple un microcontrôleur asynchrone tel que décrit dans le document [1] (référencé plus haut) . Après un saut de phase dû à la présence de nouvelles informations à démoduler, les moyens multiplexeurs 720, transmettent aux moyens 730 un nouveau signal de type ΛUP' ou de type ΛDOWN' , le système asservi se stabilise vers un autre état stable de phase.
Un protocole par poignées de main peut être mis en œuvre entre le transpondeur et le lecteur. Selon ce protocole, après avoir démodulé une donnée ou une succession de données, le transpondeur peut émettre un signal d'acquittement de cette donnée ou de cette succession de données, avant de démoduler une nouvelle donnée ou une nouvelle succession de données. Le signal d'acquittement peut être généré par les moyens 512.
La figure 8 illustre un procédé de traitement d'un signal noté Ext-Ref, de transmission ou de porteuse modulée, mis en œuvre par le dispositif de démodulation décrit plus haut.
Préalablement à toute démodulation d'informations contenues dans le signal Ext-Ref, une phase d'initialisation est prévue. Cette phase comprend une étape SlO, d'accrochage au signal « de transmission » réalisée par la boucle 500, lors de laquelle, le signal Int-Ref asservi par la phase du signal de porteuse modulée est formé. Cette étape est accompagnée d'une détection ou associée à une détection (étape S12) d'un premier
état stable de la phase du signal « de transmission ». A l'initialisation, ce premier « état stable » de phase devient l'état stable de phase « en cours ».
Après initialisation, une surveillance permanente (étape S20) dans le signal Ext-Ref de la présence d'informations à démoduler, est mise en oeuvre, par détection de sauts de phase (étape S30) du signal de « transmission ». Ainsi, une détection de rupture d'une position de stabilité en cours ou d'un état de stabilité en cours de la phase du signal de transmission Ext-Ref est réalisée.
Une étape de filtrage du bruit est ensuite mise en œuvre (étape S40),
Dans le cas où un saut de phase de l'état de stabilité en cours vers un deuxième état est détecté, une comparaison de l'ampleur du saut ou/et du sens du saut à un ou plusieurs seuils de détections est effectuée (étape S50).
Le processus de détection permanente peut ensuite reprendre (retour à l'étape S20).
L'ampleur du saut ou/et le sens de saut, est associée (étape S60) à une valeur, sous forme d'un bit ou d'un ensemble de bits, indépendante du premier état stable. Une détection d'une stabilisation au deuxième état, préalablement à une autre détection, est ensuite réalisée. Le deuxième état devient alors l'état « stable en cours » en cours (étape S62) .
Selon une variante de mise en œuvre, un envoi (étape S64), au lecteur (2), d'un signal d' acquittement de démodulation peut être effectué après
l'étape S62 et avant la reprise du processus de détection permanente.
Claims
1. Procédé d'échange asynchrone d' informations par couplage inductif ou sans contact entre un lecteur et un transpondeur, comportant: une pluralité d'étapes de démodulations, par le transpondeur, d'un signal « de transmission » provenant du lecteur, chaque étape de démodulation, étant associée à : a) une détection d'un saut d'un paramètre du signal de transmission, d'un premier état vers un deuxième état, parmi un ensemble d'états stables que le paramètre du signal de transmission est apte à adopter, par comparaison du signal de transmission à un signal de référence, b) une comparaison de l'ampleur du saut ou/et du sens du saut, à une ou plusieurs valeurs seuils prédéterminées, c) une association, à l'ampleur du saut ou/et au sens du saut, à une valeur, indépendante du premier état. d) une détection d'une stabilisation au deuxième état, préalablement à une autre démodulation.
2. Procédé asynchrone d'échange d' informations par couplage inductif ou sans contact entre un lecteur (2) et un transpondeur (4) selon la revendication 1, le signal de référence étant dépendant de la valeur du paramètre au premier état et de la valeur du paramètre du signal de transmission.
3. Procédé d'échange d'informations par couplage inductif ou sans contact entre un lecteur et un transpondeur selon l'une des revendications 1 ou 2, la démodulation étant suivie en outre, après l'étape c) et préalablement à une autre démodulation : d'une étape d'envoi, au lecteur (2), d'un signal d'acquittement de démodulation .
4. Procédé d'échange d'informations par couplage inductif ou sans contact selon l'une des revendications 1 à 3, comportant en outre : une pluralité d'étapes de modulations par le lecteur (2) d'un signal modulant à l'aide d'au moins un signal de porteuse, les modulations étant asynchrones entre elles et asynchrones du signal de porteuse.
5. Procédé asynchrone d'échange d' informations par couplage inductif ou sans contact entre un lecteur et un transpondeur, selon la revendication 4, dans lequel préalablement auxdites modulations, on sélectionne au moins une porteuse et un état initial d'un paramètre de la porteuse parmi une pluralité d'états que le paramètre de la porteuse est apte d'adopter, les modulations étant en outre associées respectivement à :
- une détection d'une nouvelle donnée à moduler,
- une sélection, parmi la pluralité d'états que le paramètre de la porteuse est apte d'adopter, d'un nouvel état, en fonction d'un état sélectionné précédemment, et de la valeur de la nouvelle donnée.
6. Procédé d'échange d'informations par couplage inductif ou sans contact entre un lecteur et un transpondeur selon l'une des revendications 1 à 5, le paramètre étant la phase.
7. Dispositif de transpondeur, comportant:
- des moyens pour recevoir un signal dit signal « de transmission », provenant d'un lecteur,
- des moyens pour mettre en œuvre une pluralité d'étapes de démodulation d'un signal « de transmission » et, pour chaque étape de démodulation :
- détecter un saut d'un paramètre du signal de transmission d'un premier état vers un deuxième état par comparaison du signal de transmission à un signal de référence,
- comparer l'ampleur du saut ou/et du sens du saut, à une ou plusieurs valeurs seuils prédéterminées,
- associer à l'ampleur du saut ou/et au sens du saut, une valeur, indépendante du premier état stable,
- détecter une stabilisation au deuxième état, préalablement à une autre démodulation, le dispositif comportant en outre : des moyens pour envoyer, après une démodulation et préalablement à une autre démodulation, un signal d'acquittement de démodulation .
8. Dispositif de transpondeur selon la revendication 7, le signal de référence étant dépendant de la valeur du paramètre au premier état et de la valeur du paramètre du signal de transmission.
9. Dispositif de transpondeur selon l'une des revendications 7 ou 8, ledit paramètre étant la phase du signal de transmission.
10. Dispositif de lecture par couplage inductif ou sans contact, comportant : - des moyens pour former un signal dit signal « de transmission », à partir d'au moins un signal de porteuse,
- des moyens pour émettre le signal dit signal « de transmission », à destination d'un transpondeur,
- des moyens pour mettre en œuvre une pluralité d'étapes de modulation du signal « de transmission », par un signal modulant, les modulations étant asynchrones entre elles et asynchrones du signal de porteuse.
11. Dispositif de lecture par couplage inductif ou sans contact selon la revendication 10, dans lequel les moyens pour mettre en œuvre une pluralité d'étapes de modulation du signal « de transmission », comprennent en outre des moyens d'acquisition d'un signal modulant comportant une pluralité de données à moduler, les moyens pour mettre en œuvre une pluralité d'étapes de modulation comprenant en outre : - des moyens pour sélectionner, préalablement auxdites modulations, un état initial d'un paramètre du signal de porteuse parmi une pluralité d'états que le paramètre du signal de porteuse est apte à adopter, et pour sélectionner à chacune desdites modulations, un nouvel état du paramètre de la porteuse, en fonction d'un état sélectionné précédemment et du signal modulant.
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