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WO2005101287A1 - Verfahren zur datenkommunikation zwischen einer basisstation und einem transponder - Google Patents

Verfahren zur datenkommunikation zwischen einer basisstation und einem transponder Download PDF

Info

Publication number
WO2005101287A1
WO2005101287A1 PCT/EP2005/003801 EP2005003801W WO2005101287A1 WO 2005101287 A1 WO2005101287 A1 WO 2005101287A1 EP 2005003801 W EP2005003801 W EP 2005003801W WO 2005101287 A1 WO2005101287 A1 WO 2005101287A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
transponder
data communication
data
base station
additional information
Prior art date
Application number
PCT/EP2005/003801
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ulrich Friedrich
Original Assignee
Atmel Germany Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Atmel Germany Gmbh filed Critical Atmel Germany Gmbh
Priority to EP05752608A priority Critical patent/EP1738298A1/de
Publication of WO2005101287A1 publication Critical patent/WO2005101287A1/de
Priority to US11/580,850 priority patent/US20070030921A1/en

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/0008—General problems related to the reading of electronic memory record carriers, independent of its reading method, e.g. power transfer
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • G06K7/10009—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves
    • G06K7/10297—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves arrangements for handling protocols designed for non-contact record carriers such as RFIDs NFCs, e.g. ISO/IEC 14443 and 18092

Definitions

  • the invention relates to a method of the type mentioned in the preamble of claim 1, that is to say a method for wireless data communication between a base station and at least one transponder by means of a high-frequency electromagnetic carrier signal, on which information packets are modulated, one information packet each
  • the invention further relates to a base station and a data communication system.
  • the invention is in the field of transponder technology and in particular in the field of contactless communication for the purpose of identification. Although applicable in principle to any communication system, the present invention and the problem on which it is based are explained below with reference to so-called RFID communication systems and their applications.
  • RFID stands for "radio Frequency Identification”.
  • RFID Manual by Klaus Finkenzeller, Hanser Verlag, third updated edition, 2002.
  • transponders In the case of transponders, an electromagnetic signal emitted by a base station is picked up and demodulated by the transponder.
  • active, semi-passive and passive transponders depending on how their energy supply is designed.
  • passive transponders do not have their own energy supply, so that the energy required in the transponder for the demodulation and decoding of the received electromagnetic signal has to be taken from the same electromagnetic signal sent by the base station.
  • the basis of the bidirectional data transmission between the base station and the transponder is a so-called communication protocol which, in addition to the data information to be transmitted, also specifies control information for the data communication.
  • a generic RFID communication protocol for a known data communication between base station and transponder is described in German Offenlegungsschrift DE 101 38 217 A1. Accordingly, an information packet to be transmitted from the base station to a transponder has at least one head section, a middle section and an end section.
  • the header section defines the number of data to be transferred and their identifier.
  • the middle section contains the data to be transmitted in each case.
  • the recipient of the data sent in each case is informed of the end of the information packet.
  • Data communication is secured with security mechanisms such as a CRC security field or parity bits.
  • a generic RFID method and system for bidirectional data communication is also the subject of the so-called Palomar project, which was founded by the European Commission as part of the so-called IST program. With regard to the content of this Palomar project, reference is made to the relevant, generally accessible publication of the European Commission dated January 11, 2002, which essentially corresponds to the ISO standard 18000-6.
  • data communication between the base station and transponder is initially initiated by the base station by sending a request signal (command, data request) from the base station to the various transponders located in the vicinity of the base station is sent.
  • request signal command, data request
  • Transponders typically respond to this request with a response signal (response), but only when the transponder (s) have received a complete and valid command from the base station.
  • the transponder can then be operated synchronously or asynchronously with the base station.
  • the generally known backscattering technique is used for data communication between the transponder and the base station, in which part of the power transmitted by the base station is reflected by the transponder antenna and is thus sent back to the base station.
  • the amplitude of the power reflected by the transponder can be modulated so that data communication between the transponder and base station is possible.
  • This technology is also referred to below as back-catter technology, the corresponding transponders as back-scatter-based transponders.
  • the so-called subcarriers or subcarriers are created which, with suitable modulation, can now be used for data retransmission in the reverse link.
  • a change in frequency of the carrier signal transmitted by the base station does not take place here.
  • active systems are also used.
  • the so-called transponder In addition to these backscatter-based systems, active systems are also used.
  • the so-called transponder In these active systems, the so-called transponder generates a signal to be sent independently of the received signal, which it actively emits to the base station.
  • the frequency of the return channel to the base station must be changed in accordance with the relevant HF regulations or in order to improve the data transmission properties compared to the signal received by the base station.
  • the active transponder Upon request from the base station, the active transponder sends the response signals back to the base station at a different frequency.
  • the base station acting as master must inform the active transponders acting as slaves in each case of the frequency (or channel) desired for data transmission in the reverse link, so that the respective active transponder transmits the data in the reverse link at the frequency specified by the base station can send back.
  • the information about the desired frequency is typically transmitted by the transponder within the data field of an information packet, for example in the parameter field of the forward link. Additionally or alternatively, it would also be conceivable that this frequency information is contained in the header section of the information packet in the forward link. This use of the header section of an information packet to control data communication is, for example, the subject of the German patent application DE 101 38 217 AI
  • Modern RFID data communication systems should now be designed so that backscatter-based transponders can be operated together with active transponders in one field. It is therefore desirable that the data communication takes place on the basis of a command structure which is compatible both for backscatter-based transponders and for active transponders. This is the only way to reduce the additional effort involved in processing the data signals sent by the transponder.
  • a backscatter-based transponder would have to be designed to nonetheless evaluate this information, which was not intended for it, and to reject it after the evaluation as not relevant.
  • this requires an evaluation mechanism in the transponder that is complex in terms of circuitry.
  • the corresponding command codes for the additional information would also have to be stored in a memory in the backscatter-based transponder.
  • the resulting additional circuitry expenditure in particular for the evaluation circuit and for the additional memory expenditure, would make these backscatter-based transponders even more expensive without their functionality being improved.
  • the present invention is based on the object of providing effective data communication for mixed RFID systems.
  • specific specific information should be transmitted for active transponders without disturbing backscatter-based transponders located in the same field.
  • Another object of the present invention is to avoid any interference with the protocol of the data communication.
  • a further object of the present invention is that the instruction set should remain as small as possible in the case of mixed operation of active and backscatter-based transponders.
  • At least one of these tasks is solved by a method for data communication with the features of claim 1, a base station with the features of claim 13 and a data communication system with the features of claim 14.
  • a base station for data communication with at least one transponder, with a transceiver for transmitting high-frequency carrier signals and for receiving corresponding response signals from at least one transponder, with a control device which controls the data communication with at least one transponder and which is designed for this purpose between two To insert EOF symbols in an end section of the forward link of a sent information packet, in particular using a method according to the invention, an additional information field which contains additional information.
  • a control device which controls the data communication with at least one transponder and which is designed for this purpose between two
  • an additional information field which contains additional information.
  • a mixed data communication system in particular an RFID data communication system, with at least one first active transponder, with at least one second passive transponder, with a base station which is designed to use both the first and the second transponders using a method according to the invention for wireless Communicate data communication.
  • the draft protocol of the Palomarsystem described at the beginning provides that in the so-called EOT end section exactly two EOF symbols each in the data stream for the forward link and in the data stream for the Reverse link are provided.
  • the EOT end section in the protocol for data transmission was set up in such a way that any number of symbols and data can be arranged within this EOT end section without the transponders involved in such a data communication system being disturbed. Only when the transponder has received both EOF symbols of the EOT end section at the designated location of the protocol is the backward link initiated or completed for further data communication.
  • the idea on which the present invention is based is that a field with additional information is accommodated between these two EOF symbols of the EOT end section, which field is used very advantageously for further information transmission, in particular for active transponders.
  • This transponder Since the respective decoding regulations are known to a respective transponder, this transponder is now also able to record and decode the data arranged in the field between the two EOF symbols.
  • This field hereinafter briefly referred to as an additional information field, between the two EOF symbols can therefore have more or less data bits, depending on the application and needs.
  • These data bits can be in the form of logical zeros ("0") or logical ones ("1"). Whether a data bit represents a logical zero or a logical one essentially depends on the time interval between the so-called “notches”, ie the voltage dips in the carrier signal, and thus on the corresponding duration of a symbol.
  • the additional information field is advantageously inserted by the base station, in particular in the forward link of a data communication.
  • the particular advantage of the present invention is, inter alia, that the same command set can be used in mixed communication systems which are designed both for data communication with active and passive transponders. In this way, the processing time in such mixed communication systems can be drastically reduced. This enables high performance of the data communication system, since additional commands do not have to be used here.
  • the additional symbols housed in the information field and their data content are ignored by the backscatter-based transponders, hereinafter referred to only briefly as passive transponders, since these do not expect any data between the two EOF symbols. Neither does this data interfere with the passive transponder, since it waits for the subsequent second EOF symbol after the first EOF symbol, regardless of whether there are further non-EOF symbols in between or not.
  • the number of EOF symbols between the two is also irrelevant here, since for the functioning of the passive transponder it is only important that an information package is concluded with exactly two EOF symbols in whatever order.
  • information for the assignment of the reverse link for an active transponder participating in the data communication is provided in the additional information field.
  • Active transponders typically have their own clock generator.
  • data for the assignment of the reverse link of the active transponders can now be accommodated in this additional field.
  • the additional information field can be used, for example, for frequency information for data transmission in the reverse link, that is to say information provided on the base station side about which channel and thus what frequency the data transmission is to take place via the reverse link.
  • the additional information field between the two EOF symbols can also be provided to provide clock information.
  • clock information can in particular for those transponders that do not have their own chip-internal clock generator, such as passive transponders, can be used advantageously. This enables a power-saving alternative for transponder-side clock generation.
  • transponders have their own clock generator, which is designed, for example, as a voltage-controlled oscillator or current-controlled oscillator. Even with such clock generators it can happen that the clock generated by these clock generators does not exactly correspond to the desired reference clock. In a very advantageous embodiment, a corresponding correction value for the clock generated on the transponder side can be obtained from the time interval between two notches or the number of clocked cycles of the reference clock.
  • Passive transponders do not require such information.
  • the additional information field can additionally or alternatively be used as clock information if the passive transponder does not have its own clock generator (on-chip VCO), for example. In this way, significant energy can be saved with passive transponders, since the clock information does not have to be generated within the transponder, which would be extremely energy-intensive.
  • the passive transponder uses the information in the additional information field to verify the clock generated by it, provided that it contains its own clock generator.
  • the symbols sent by the base station in the additional information field can be used as reference symbols for controlling a voltage-controlled oscillator (VCO) or current-controlled oscillator (ICO).
  • VCO voltage-controlled oscillator
  • ICO current-controlled oscillator
  • the number of bars of a reference bar between two neighboring notches is counted, for example. This number of Clock is therefore a function of the time interval between two notches and can thus advantageously be used as a reference for the transponder-side clock.
  • Different countries provide different bands for data retransmission in the reverse link. This can be taken into account by using different bands for the reverse link for different countries.
  • the information relating to the different bands for the different countries can be provided in the additional information field in addition or as an alternative to the information for the channel (frequency) to be used for the reverse link.
  • Transponders In particular, this initially requires an increased amount of memory, since the corresponding commands must be stored in a memory. In addition, an increased effort for evaluation, that is, for demodulation and decoding, of these additional commands is required. For these reasons, efforts are always made to keep the instruction set and thus the total number of instructions as low as possible. In addition, however, it is necessary for many applications to provide additional commands in addition to the existing command set, for example to take account of an increased functionality of the data communication system in general and the transponder in particular.
  • the particular advantage of the present invention is that, in addition to the specified command set, which is defined, for example, in the command field of the data section, additional commands can be arranged in the additional information field in the EOT end section without the existing command set being expanded ,
  • This additional command level can be intended for special transponders, for example only for the active transponders or only for the passive transponders.
  • an additional command level is introduced within the data section without enlarging the command set, which advantageously does not or only insignificantly impairs data communication.
  • further information can also be accommodated in the additional information field, for example the type of modulation used, a further security level, additional parameter data, additional address data, additional program data, etc.
  • FIG. 1 shows the basic structure (protocol) of an information packet for data communication between the base station and transponder
  • FIG. 2 shows the structure of an information packet for the forward link of a data communication in the case of an additional information field inserted between two EOF symbols in the EOT end section according to the invention
  • FIG. 3 uses a block diagram to set up an RFID communication system containing a base station and an active transponder and a passive transponder.
  • FIGS. 1 and 2 each relate to the chronological sequence of a respective data communication in relation to the information package.
  • the data communication between the base station and the transponder defines a channel, which is also referred to below as a forward link VL (forward link or downlink).
  • VL forward link or downlink
  • RL return link or uplink
  • backscattering-based transponders In addition to the data communication in the backward link RL, so-called backscattering-based transponders also have data communication between the transponder and the base station, in which a transmitted signal is scattered back to the transmitter using the backscatter cross section of the antenna of the receiver. This method is also commonly known as the backscatter method. This data communication using the backscatter technique can be used both in the forward link and in the reverse link.
  • the data is transmitted by means of an amplitude-modulated carrier wave, which is transmitted on the base station side and is returned by the transponder.
  • the data modulated on the carrier wave are generated by pulse pause modulation of the carrier signal, in that the transmitter of the base station switches on or off an electromagnetic field for the carrier signal for specific periods of time.
  • a voltage signal derived from the field strength of the carrier signal and having voltage dips, which are generally also referred to as “notches”, is thus generated in the transponder on the input side.
  • the data information now lies in the time period between two such voltage dips.
  • This time period now includes in each case
  • the field gap in which the transmitter of the base station is switched off or does not transmit an electromagnetic carrier signal, forms a sort of separator between two successive symbols
  • a data symbol is determined from the time period in which the electromagnetic field is switched on and the carrier signal thus has its nominal amplitude.
  • a symbol can now contain digital coding, for example a logical zero ("0") or a logical one ("1"), or additional information, such as an EOF symbol.
  • FIG. 1 first shows the basic structure of an information packet 1, as it is used for data communication between a base station and a transponder, and as is known, for example, from the aforementioned DE 101 38 217 A1.
  • the information package 1 has a head section 2, a middle section 3 and an end section 4.
  • the number of data symbols to be transmitted and their identifier are defined in header section 2. This is necessary in order to be able to determine at which exact position a respective field within the middle section 3 or the end section 4 begins. This necessity arises due to the fact that the duration ⁇ t of an information packet 1 in general and of the individual fields 2-4 in particular, as is the case with many time slot-based data transmission methods, is not fixed and largely constant. Rather, the duration ⁇ t and thus the information transmitted within an information packet 1 can vary more or less depending on the application.
  • the data to be transmitted is encoded in the middle section 3 with the identifier within the header section 2. In particular, the head section 2 specifies reference times which are used for the further data transmission in the middle section 3 or data field 5.
  • the speed of the data communication between the base station and the transponder is also determined via the head section 2, for example via the frequency of a free-running oscillator in the transponder.
  • control information for the fields of the middle section 3 and the end section 4 following the head section 2 can also be contained in the head section 2.
  • the middle section 3 generally consists of a data field 5 and a fuse field 6 directly downstream of this data field 5. Coded data symbols are transmitted in the middle section 3.
  • a wide variety of data structures long command, short command can be provided here, but these will not be dealt with here.
  • the content of the end section 4 shows the respective recipient of the transmitted information packet 1 the end of the same.
  • the structure of an information packet 1 in the reverse link RL essentially corresponds to that of the forward link VL or is sometimes even identical to it.
  • FIG. 2 shows the structure according to the invention of an information packet for the forward link of a data communication.
  • an additional information field 9 is inserted into the structure of an information package 1.
  • the information field 9 is here in the EOT end section 4 and inserted between the two EOF symbols 7, 8 of the EOT end section 4.
  • This additional information field can contain the following information, for example:
  • the base station can provide information about the frequency to be used for the reverse link RL in the additional information field 9 in the case of data communication with an active transponder.
  • the base station can additionally or alternatively provide country-specific information in the additional information field 9 for the bands used in the different countries.
  • the information in the additional information field 9 can be used to indicate which country-specific band and thus which frequencies are to be used for data communication in the reverse link RL.
  • the base station can transmit clock information in the additional information field 9, particularly for those passive transponders that do not have their own clock supply.
  • FIG. 3 shows the structure of an RFID communication system according to the invention on the basis of a block diagram.
  • the communication system designated by reference number 10 has a base station 11 and two transponders 12, 13.
  • One of the transponders is designed as an active transponder 12 and the other transponder as a passive, backscatter-based transponder 13.
  • Base station 11 and the two transponders 12, 13 are in communicative connection with one another.
  • This so-called mixed communication system is designed as a master-slave communication system, the base station acting as the master and the transponders 12, 13 each functioning as the slave.
  • a first bidirectional transmission link 14 is provided between the base station 11 and the first transponder 12, and a second bidirectional transmission link 15 is provided between the base station 11 and the second transponder 13.
  • the base station 11 now sends data signals 16 as part of these transmission links 14, 15, which can be received by both transponders 12, 13.
  • a respective transponder 12, 13 After receiving a completely valid command, a respective transponder 12, 13 sends signals 17, 18 via the reverse link of the transmission link 14, 15 to the base station 11, which receives and evaluates these signals 17, 18.
  • the protocol of the signals 16 sent from the base station 11 to the transponders 12, 13 has a structure correspondingly shown in FIG. 2.
  • these signals 16 contain, for example, information about the frequency to be used for data transmission in the reverse link of the active transponder 12 in the additional information field 9.
  • This frequency information is used by the active transponder 12 for data retransmission.
  • this information is ignored by the passive transponder 13, that is, the information contained in the additional information field 9 plays no role in the data transmission from the passive transponder 13 to the base station 11.
  • the invention is not limited exclusively to RFID systems, but can of course also be extended, for example to item identification. Individual parts often do not have to be clearly identified. Here it is usually sufficient that the existence of a defective part, for example, can be excluded. This is usually also referred to as ambiguous identification.
  • the transponder When the transponder is operated in this context, it has the function of a remotely controllable sensor.
  • the invention thus also expressly relates to those transponders designed as sensors, in which communication is carried out for reading out and writing to data from a data carrier or sensor.
  • a temperature sensor As an example of such a so-called remote-controlled sensor application, reference is made to a temperature sensor, a pressure sensor or the like.
  • the invention is also not limited exclusively to a data communication system corresponding to the Palomar system mentioned at the outset, but can be used advantageously in any generic data communication systems in which the structure of the communication protocol has such an EOT section with at least two EOF symbols.
  • the method according to the invention does not necessarily have to be designed for the mixed operation of active and passive transponders, but also works if only active or passive transponders are present.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur drahtlosen Datenkommunikation zwi­schen einer Basisstation (11) und zumindest einem Transponder (12) mittels eines hochfrequenten elektromagnetischen Trägersignals, auf welchem Informati­onspakete aufmoduliert sind, wobei jeweils ein Informationspaket (1) einen Kopfabschnitt (2), einen Mittelabschnitt (3) und einen abschliessenden Endabschnitt (4) aufweist, wobei der Endabschnitt (4) zumindest zwei EOF-Symbole (7, 8) aufweist, welche zusammen das Ende eines Informationspaket (1) anzeigen, wobei ein zusätzliche Informationsfeld (1) vorgesehen ist, welches zwischen zwei EOF­-Symbolen (7, 8) in den Endabschnitt (4) eingefügt wird und welches zusätzliche Informationene enthält. Die Erfindung betrifft ferner eine Basisstation sowie (11) ein Datenkommunikationssystem (10).

Description

Verfahren zur Datenkommunikation zwischen einer Basisstation und einem Transponder
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art, also ein Verfahren zur drahtlosen Datenkommunikation zwischen einer Basisstation und zumindest einem Transponder mittels eines hochfrequenten elektromagnetischen Trägersignals, auf welchem Informati- onspakete aufmoduliert sind, wobei jeweils ein Informationspaket einen
Kopfabschnitt, einen Mittelabschnitt und einen abschließenden Endabschnitt aufweist, wobei der Endabschnitt zumindest zwei EOF-Symbole aufweist, welche zusammen das Ende eines Informationspaket anzeigen. Die Erfindung betrifft ferner eine Basisstation sowie ein Datenkommunikationssys- tem.
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Transpondertechnologie und insbesondere im Bereich der kontaktlosen Kommunikation zum Zwecke der Identifikation. Wenngleich prinzipiell auf beliebige Kommunikationssysteme an- wendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik nachfolgend in Bezug auf so genannte RFID-Kommunikations- systeme und deren Anwendungen erläutert. RFID steht dabei für "Radio Frequency Identification". Zum allgemeinen Hintergrund dieser RFID- Technologie wird auf das „RFID-Handbuch" von Klaus Finkenzeller, Hanser Verlag, dritte aktualisierte Auflage, 2002 verwiesen.
Bei Transpondern wird ein von einer Basisstation ausgesendetes elektromagnetisches Signal von dem Transponder aufgenommen und demoduliert. Man unterscheidet hier aktive, semipassive und passive Transponder, je nach dem wie deren Energieversorgung ausgebildet ist. Im Unterschied zu aktiven Transpondern weisen passive Transponder keine eigene Energie- Versorgung auf, so dass die im Transponder für die Demodulation und De- kodierung des empfangenen elektromagnetischen Signals benötigte Energie aus eben diesem, von der Basisstation gesendeten elektromagnetischen Signal selbst entnommen werden muss. Neben dieser unidirektionalen Energieübertragung erfolgt typischerweise auch eine bidirektionale Daten- kommunikation zwischen Basisstation und Transponder.
Grundlage der bidirektionalen Datenübertragung zwischen Basisstation und Transponder bildet ein so genanntes Kommunikationsprotokoll, das neben den zu übertragenden Dateninformationen auch Steuerinformationen für die Datenkommunikation festlegt.
Ein gattungsgemäße RFID-Kommunikationsprotokoll für eine bekannte Datenkommunikation zwischen Basisstation und Transponder ist in der Deutschen Offenlegungsschrift DE 101 38 217 A1 beschrieben. Demnach weist ein von der Basisstation zu einem Transponder zu übertragendes Informationspaket zumindest einen Kopfabschnitt, einen Mittelabschnitt sowie einen Endabschnitt auf. Über den Kopfabschnitt wird die Anzahl der zu übertragenden Daten und deren Kennung definiert. Der Mittelabschnitt enthält die jeweils zu übertragenden Daten. Im Endabschnitt wird dem Empfänger der jeweils gesendeten Daten das Ende des Informationspaketes mitgeteilt. Abgesichert wird die Datenkommunikation mit Sicherungsmechanismen wie zum Beispiel einem CRC-Sicherungsfeld oder Parity-Bits. Ein gattungsgemäße RFID-Verfahren und System zur bidirektionalen Datenkommunikation ist auch Gegenstand des so genannten Palomar-Projekts, welches von der Europäischen Kommission im Rahmen des so genannten IST-Programms gegründet wurde. Hinsichtlich des Inhalts dieses Palomar- Projekts wird auf die diesbezügliche, allgemein zugänglich Veröffentlichung der Europäischen Kommission vom 11.01.2002, die im Wesentlichen der ISO-Norm 18000-6 entspricht, verwiesen.
Zum weiteren Hintergrund der bidirektionalen Datenkommunikation zwischen Basisstation und Transponder sei noch auf die Deutschen Offenle- gungsschriften DE 102 04 317 A1 , DE 100 50 878 A1 , DE 102 04 346 A1 und die Europäische Patentschrift EP 473 569 B1 verwiesen.
In den meisten UHF und Mikrowellen basierenden RFID-Systemen bzw. Sensorsystemen wird die Datenkommunikation zwischen Basisstation und Transponder zunächst von der Basisstation eingeleitet, indem von der Basisstation ein Anfragesignal (Kommando, data request) zu den verschiedenen, sich in der Umgebung der Basisstation befindlichen Transpondern ge- sendet wird. Der oder die an der Datenkommunikation teilnehmenden
Transponder reagieren auf diese Anfrage typischerweise mit einem Antwortsignal (response), allerdings erst dann, wenn der oder die Transponder von der Basisstation ein vollständiges und gültiges Kommando erhalten haben. Der Transponder kann dann synchron oder asynchron zur Basisstation be- trieben werden.
Im Falle von passiven Transponder wird für die Datenkommunikation zwischen Transponder und Basisstation die allgemein bekannte Rückstreutechnik ausgenutzt, bei der ein Teil der von der Basisstation gesendeten Leistung von der Transponderantenne reflektiert wird und so zurück zu der Basisstation gesendet wird. Die Reflektionseigenschaften (= Rückstrahlquerschnitt) der Transponderantenne können durch Ändern einer an diese angeschlossene Last beeinflusst werden, zum Beispiel indem ein zu der Transponderantenne parallel geschalteter Lastwiderstand im Takt des zu übertragenden Datenstromes ein- und ausgeschaltet wird. Die vom dem Transponder reflektierte Leistung kann so in ihrer Amplitude moduliert wer- den, so dass dadurch eine Datenkommunikation zwischen Transponder und Basisstation möglich ist. Diese Technik wird nachfolgend auch als Backs- catter-Technik, die entsprechenden Transponder als Backscatter basierende Transponder bezeichnet.
Wird der Lastwiderstand im Transponder sehr schnell, dass heißt mit sehr hoher Taktfrequenz ein- und ausgeschaltet, so entstehen dezidierte Spektrallinien, die so genannten Hilfsträger oder Subcarrier, die bei geeigneter Modulation nun für die Datenrückübertragung im Rückwärtslink verwendet werden können. Eine Frequenzänderung des von der Basisstation gesen- deten Trägersignals findet hier nicht statt.
Neben diesen Backscatter basierenden Systemen kommen auch aktive Systeme zum Einsatz. Bei diesen aktiven Systemen generiert der so genannte Transponder unabhängig von dem empfangenen Signal ein zu sen- dendes Signal, welches er aktiv an die Basisstation emittiert. Bei solchen aktiven Systemen muss die Frequenz des Rückkanals zu der Basisstation entsprechend der einschlägigen HF-Regulierungen bzw. zur Verbesserung der Datenübertragungseigenschaften gegenüber dem von der Basisstation empfangenen Signal gewechselt werden. Auf die Anfrage der Basisstation hin sendet der aktive Transponder die Antwortsignale also auf einer anderen Frequenz zurück zur der Basisstation. Allerdings muss bei einer solchen Datenkommunikation die als Master fungierende Basisstation den jeweils als Slave fungierenden aktiven Transpondern die für die Datenübertragung im Rückwärtslink gewünschten Frequenz (oder Kanal) mitteilen, so dass der jeweilige aktive Transponder die Daten im Rückwärtslink mit der entsprechend von der Basisstation vorgegebenen Frequenz zurück senden kann. Die Informationen über die gewünschte Frequenz werden von dem Transponder typischerweise innerhalb des Datenfeldes eines Informationspakets, beispielsweise im Parameterfeld des Vorwärtslinks übertragen. Zusätzlich oder alternativ wäre auch denkbar, dass diese Frequenzinformatio- nen im Kopfabschnitt des Informationspakts im Vorwärtslink enthalten sind. Diese Verwendung des Kopfabschnitts eines Informationspakts zur Steuerung der Datenkommunikation ist beispielsweise Gegenstand der deutschen Offenlegungsschrift DE 101 38 217 AI
Moderne RFID- Datenkommunikationssysteme sollen nun so ausgelegt sein, dass Backscatter basierende Transponder zusammen mit aktiven Transpondern in einem Feld betrieben werden können. Daher ist es wünschenswert, dass die Datenkommunikation auf der Basis einer Befehlsstruktur erfolgt, die sowohl für Backscatter basierende Transponder als auch für aktive Transponder kompatibel ist. Nur so lässt sich ein Zusatzaufwand bei der Verarbeitung der von dem Transponder gesendeten Datensignale reduzieren.
Zwar ist es für eine Basisstation mit den heute bekannten Datenstrukturen möglich, Informationen über die sich im Feld befindlichen Transpondertypen zu erhalten. Problematisch daran ist allerdings, dass aktive Transponder nach wie vor Informationen über die zu verwendende Frequenz im Rückwärtslink benötigen. Diese zusätzlichen Informationen dürfen aber die Datenkommunikation und damit den Informationsaustausch bei gleichzeitigem Betrieb der Basisstation mit den Backscatter basierenden Transpondern nicht negativ beeinflussen.
Diese Forderung wird derzeit, dass heißt bei heutigen Datenkommunikationssystemen aber nicht erfüllt, da im Protokoll der Datenübertragung, wel- ches sowohl für aktive Transponder als auch für Backscatter basierende Transponder ausgelegt ist, zusätzliche Kommandos, welche für die Information des zu verwendenden Rückkanals erforderlich sind, zwangsläufig auch von den Backscatter basierenden Transponder ausgewertet werden. Diese Backscatter basierenden Transponder benötigen diese Informationen allerdings nicht. Backscatter basierende Transponder würden in diesem Falle also Fehlersignale (error codes) zurück zur Basisstation senden, mit welchen sie der Basisstation mitteilen, dass für sie eine Ausführung dieses Befehls nicht möglich ist.
Zur Vermeidung dieser Konstellation müsste ein Backscatter basierender Transponder dazu ausgelegt sein, diese für ihn nicht bestimmten Informatio- nen dennoch auszuwerten und nach der Auswertung als nicht relevant zu verwerfen. Hierzu ist allerdings eine schaltungstechnisch aufwändiger Auswertemechanismus im Transponder erforderlich. Auch müssten die entsprechenden Befehlscodes für die zusätzlichen Informationen in einem Speicher im Backscatter basierenden Transponder hinterlegt sein. Der sich dadurch ergebende schaltungstechnische Zusatzaufwand, insbesondere für die Auswerteschaltung und für den zusätzlichen Speicheraufwand, würde diese Backscatter basierenden Transponder zusätzlich verteuern, ohne dass sich deren Funktionalität verbessern würde.
Weiterhin reduzieren diese zusätzlichen Kommandos den maximal möglichen gemeinsamen Befehlsvorrat, was somit auch die Funktionalität der entsprechenden Transponder reduziert. Um eine gleichbleibende Funktionalität gewährleisten zu können, müsste somit der Befehlssatz entsprechend aufgestockt werden, was aber wiederum einen schaltungstechnischen Zu- satzaufwand und damit Kostennachteile mit sich bringt.
Ausgehend von dieser Problematik existieren daher bislang keine so genannten gemischten RFID Systeme, bei denen sowohl aktive Transponder wie auch Backscatter basierende Transpondersysteme zum Einsatz kom- men. Das Hauptproblem darin wird vor allem in den für aktive Transponder und Backscatter basierende Transponder verwendeten unterschiedlichen Datenprotokollen gesehen. Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung nun die Aufgabe zugrunde, eine effektive Datenkommunikation für gemischte RFID-Systeme bereitzustellen. Insbesondere sollen für aktive Transponder bestimmte spe- zifische Informationen übermittelt werden, ohne damit im gleichen Feld befindliche Backscatter basierende Transponder zu stören. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, dabei einen Eingriff in das Protokoll der Datenkommunikation möglichst zu vermeiden. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass der Befehlsvorrat bei einem gemischten Betrieb aktiver und Backscatter basierender Transponder möglichst gering bleiben soll.
Erfindungsgemäß wird zumindest eine dieser Aufgaben durch ein Verfahren zur Datenkommunikation mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, eine Basisstation mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 sowie ein Datenkommunikationssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 gelöst.
Demgemäß ist vorgesehen: - Ein Verfahren zur drahtlosen Datenkommunikation zwischen einer Basisstation und zumindest einem Transponder mittels eines hochfrequenten elektromagnetischen Trägersignals, auf welchem Informationspakete aufmoduliert sind, wobei jeweils ein Informationspaket einen Kopfabschnitt, einen Mittelabschnitt und einen abschlie- ßenden Endabschnitt aufweist, wobei der Endabschnitt zumindest zwei EOF-Symbole aufweist, welche zusammen das Ende eines Informationspaket anzeigen, wobei ein zusätzliche Informationsfeld vorgesehen ist, welches zwischen zwei EOF-Symbolen in den Endabschnitt eingefügt wird und welches zusätzliche Informationen ent- hält. (Patentanspruch 1 ) Eine Basisstation zur Datenkommunikation mit zumindest einem Transponder, mit einer Sende-/Empfangseinrichtung zum Senden hochfrequenter Trägersignale und zum Empfangen entsprechender Antwortsignale zumindest eines Transponders, mit einer Steuerein- richtung, die die Datenkommunikation mit zumindest einem Transponder steuert und die dazu ausgelegt ist, zwischen zwei EOF- Symbolen in einem Endabschnitt des Vorwärtslinks eines gesendeten Informationspakets insbesondere unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ein zusätzliches Informationsfeld einzufü- gen, welches zusätzliche Informationen enthält. (Patentanspruch 13)
- Ein gemischtes Datenkommunikationssystem, insbesondere RFID- Datenkommunikationssystem, mit zumindest einem ersten aktiven Transponder, mit zumindest einem zweiten passiven Transponder, mit einer Basisstation, die dazu ausgelegt ist, sowohl mit den ersten als auch mit den zweiten Transpondern unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur drahtlosen Datenkommunikation zu kommunizieren. (Patentanspruch 14)
Der Protokollentwurf des Eingangs beschriebenen Palomarsystems (siehe auch Submission zur ISO-Norm 18000-6 vom Februar 2002) sieht vor, dass in dem so genannten EOT-Endabschnitt jeweils genau zwei EOF-Symbole sowohl im Datenstrom für den Vorwärtslink als auch im Datenstrom für den Rückwärtslink vorgesehen sind. In dem Parlomarkonzept wurde der EOT- Endabschnitt in dem Protokoll für die Datenübertragung so aufgebaut, dass innerhalb dieses EOT-Endabschnitts beliebig viele Symbole und Daten angeordnet werden können, ohne dass die bei einem solchen Datenkommunikationssystem beteiligten Transponder gestört würden. Erst wenn der Transponder beide EOF-Symbole des EOT-Endabschnitts an der dafür vor- gesehenen Stelle des Protokolls empfangen hat, wird für die weitere Datenkommunikation der Rückwärtslink eingeleitet bzw. abgeschlossen. Die der vorliegende Erfindung zugrunde liegende Idee besteht nun darin, dass zwischen diesen beiden EOF-Symbolen des EOT-Endabschnitts ein Feld mit zusätzlichen Informationen untergebracht wird, welches sehr vorteilhaft für eine weitere Informationsübertragung insbesondere für aktive Transponder verwendet werden.
Da die jeweilige Dekodierungsvorschriften einem jeweiligen Transponder bekannt sind, ist dieser Transponder nun auch in der Lage, die in dem Feld zwischen den beiden EOF-Symbolen angeordneten Daten aufzunehmen und zu dekodieren. Dieses nachfolgend kurz als zusätzliches Informationsfeld bezeichnete Feld zwischen den beiden EOF-Symbolen kann daher je nach Applikation und Bedarf mehr oder weniger viele Datenbits aufweisen. Diese Datenbits können in Form logischer Nullen ("0") oder logischer Einsen ("1") ausgebildet sein. Ob nun ein Datenbit eine logische Null oder eine logi- sehe Eins repräsentiert, hängt im Wesentlichen von dem zeitlichen Abstand der so genannten "Notches", also der Spannungseinbrüche des Trägersignals, und damit der entsprechenden Dauer eines Symbols ab.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie in der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung entnehmbar.
Vorteilhafterweise wird das zusätzliche Informationsfeld von der Basisstation insbesondere im Vorwärtslink einer Datenkommunikation eingefügt.
Der besondere Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht unter anderem auch darin, dass bei gemischten Kommunikationssystemen, die sowohl für die Datenkommunikation mit aktiven als auch passiven Transpondern ausgelegt ist, ein gleicher Befehlssatz verwendet werden kann. Auf diese Weise kann die Bearbeitungszeit bei solchen gemischten Kommunikationssystemen drastisch reduziert werden. Dies ermöglicht eine hohe Leistungsfähig keit des Datenkommunikationssystems, da hier nicht auf zusätzliche Befehle zurückgegriffen werden muss.
Die zusätzlichen, im Informationsfeld untergebrachten Symbole sowie deren Dateninhalt werden von den Backscatter basierenden, nachfolgend nur kurz als passive Transponder bezeichneten Transpondern ignoriert, da dieser zwischen den beiden EOF-Symbolen keinerlei Daten erwarten. Auch stören diese Daten den passiven Transponder nicht, denn dieser wartet nach dem ersten EOF-Symbol auf das sich anschließende zweite EOF-Symbol, unab- hängig davon, ob dazwischen nun weitere nicht-EOF-Symbole vorhanden sind oder nicht. Auch die Anzahl der zwischen den beiden EOF-Symbolen spielt hier keine Rolle, da für die Funktionsweise des passiven Transponders nur von Bedeutung ist, dass das ein Informationspaket mit genau zwei, in welcher Reihenfolge auch immer vorkommenden EOF-Symbolen abge- schlössen wird.
Vorteilhafterweise sind in dem zusätzlichen Informationsfeldes Informationen für die Belegung des Rückwärtslinks für einen an der Datenkommunikation teilnehmenden aktiven Transponder vorgesehen sind.
Aktive Transponder verfügen typischerweise über einen eigenen Taktgenerator. Vorteilhafterweise können nun in diesem zusätzlichen Feld Daten für die Belegung des Rückwärtslinks der aktiven Transponder untergebracht sein. Dort kann das zusätzliche Informationsfeld zum Beispiel für Frequenz- information für die Datenübertragung im Rückwärtslink verwendet werden, also solche basisstationenseitig bereit gestellte Informationen, über welchen Kanal und damit welche Frequenz die Datenübertragung über den Rückwärtslink stattfinden soll.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann dass zusätzliche Informationsfeld zwischen den beiden EOF-Symbolen auch zur Bereitstellung von Taktinformationen vorgesehen sein. Solche Taktinformationen können insbesondere für solche Transponder, die über keinen eigenen Chip-internen Taktgenerator verfügen, wie zum Beispiel passive Transponder, vorteilhaft verwendet werden. Dies ermöglicht eine stromsparende Alternative für die transponder- seitige Taktgenerierung.
Viele Transponder weisen über einen eigenen Taktgenerator, der beispielsweise als spannungsgesteuerter Oszillator oder stromgesteuerter Oszillator ausgebildet ist, auf. Auch bei solchen Taktgeneratoren kann es dazu kommen, dass der von diesen Taktgeneratoren erzeugte Takt nicht exakt dem gewünschten Referenztakt entspricht. In einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung kann aus dem über den zeitlichen Abstand zweier Notches bzw. der Anzahl der gezählten Takte des Referenztaktes ein entsprechender Korrekturwert für den transponderseitig erzeugten Takt gewonnen werden.
Passive Transponder hingegen benötigen eine derartige Information nicht. Dort kann das zusätzliche Informationsfeld zusätzlich oder alternativ als Taktinformation verwendet werden, sofern der passive Transponder beispielsweise über keinen eigenen Taktgenerator (On-Chip VCO) verfügt. Auf diese Weise kann bei passiven Transpondern signifikant Energie gespart werden, da hier die Taktinformation nicht innerhalb des Transponders generiert werden muss, was außerordentlich Energie aufwändig wäre.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass der passive Transponder über die Information im zusätzlichen Informationsfeld den von ihm erzeugten Takt ve- rifiziert, sofern er eine eigenen Taktgenerator enthält.
In einer weiteren, sehr vorteilhaften Ausgestaltung können die von der Basisstation in dem zusätzlichen Informationsfeld gesendeten Symbole als Referenzsymbole für eine Ansteuerung eines spannungsgesteuerten Oszil- lators (VCO) oder stromgesteuerten Oszillators (ICO) verwendet werden. Zu diesem Zwecke werden zum Beispiel die Anzahl der Takte eines Referenztaktes zwischen zwei benachbarten Notches gezählt. Diese Anzahl der Takte ist damit eine Funktion des zeitlichen Abstandes zweier Notches und kann so vorteilhafterweise als Referenz für den transponderseitigen Takt verwendet werden.
Verschiedene Länder sehen für die Datenrückübertragung im Rückwärtslink unterschiedliche Bänder vor. Dem kann dadurch Rechnung getragen werden, dass jeweils für unterschiedliche Länder unterschiedliche Bänder für den Rückwärtslink verwendet werden. In einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung kann eine die unterschiedlichen Bänder für die unterschiedlichen Län- der betreffende Information in dem zusätzlichen Informationsfeld zusätzlich oder alternativ zu der Information für den zu verwendeten Kanal (Frequenz) für den Rückwärtslink vorgesehen sein.
Das Bereitstellen zusätzlicher Kommandos bedeutet einen zusätzlichen Aufwand sowohl in der Basisstation als auch den entsprechenden
Transpondern. Insbesondere erfordert dies zunächst einen erhöhten Speicheraufwand, da die entsprechenden Kommandos in einem Speicher hinterlegt sein müssen. Darüber hinaus ist auch ein erhöhter Aufwand zur Auswertung, dass heißt zur Demodulierung und Dekodierung, dieser zusätzli- chen Kommandos erforderlich. Aus diesen Gründen ist man immer bestrebt, den Befehlssatz und damit die Gesamtzahl der Befehle möglicht gering zu halten. Darüber hinaus ist es für viele Anwendungen jedoch erforderlich, neben dem vorhandenen Befehlssatz auch noch zusätzliche Befehle vorzusehen, um beispielsweise einer gesteigerten Funktionalität des Datenkommu- nikationssystems im Allgemeinen und der Transponder im Speziellen Rechnung zu tragen. Der besondere Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht nun auch darin, dass neben den vorgegeben Befehlssatz, der beispielsweise im Kommandofeld des Datenabschnitts definiert ist, zusätzliche Befehle in dem zusätzlichen Informationsfeld im EOT-Endabschnitt angeordnet werden können, ohne dass damit eine Erweiterung des besteheηden Befehlssatzes einher geht. Diese zusätzliche Kommandoebene kann für spezielle Transponder, beispielsweise lediglich für die aktiven Transponder oder lediglich für die passiven Transponder bestimmt sein. Auf diese Weise wird ohne Vergrößerung des Befehlssatzes innerhalb des Datenabschnitts eine zusätzliche Kom- mandoebene eingeführt, die vorteilhafterweise die Datenkommunikation nicht bzw. nur unwesentlich beeinträchtigt.
In weiteren Ausgestaltungen der Erfindung können in den zusätzlichen Informationsfeld auch weitere Informationen untergebracht sein, so zum Bei- spiel die verwendete Modulationsart, eine weitere Sicherungsebene, zusätzliche Parameterdaten, zusätzliche Adressdaten, zusätzliche Programmdaten, etc.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt dabei:
Figur 1 die grundsätzliche Struktur (Protokoll) eines Informationspaketes für eine Datenkommunikation zwischen Basisstation und Transponder;
Figur 2 die Struktur eines Informationspaketes für den Vorwärtslink einer Datenkommunikation im Falle eines erfindungsgemäß zwischen zwei EOF-Symbolen im EOT-Endabschnitt eingefügten zusätzli- chen Informationsfeldes;
Figur 3 anhand eines Blockschaltbildes den Aufbau eines RFID- Kommunikationssystems enthaltend eine Basisstation und einen aktiven Transponder und einen passiven Transponder.
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche beziehungsweise funktionsgleiche Elemente, Daten und Signale - sofern nichts anderes angegeben ist - mit denselben Bezugszeichen versehen worden. Die Darstellungen in den Figuren 1 und 2 beziehen sich jeweils auf die zeitliche Abfolge einer jeweiligen Datenkommunikation bezogen auf das Informationspaket. Die Datenkommunikation zwischen der Basisstation und dem Transponder definiert einen Kanal, der nachfolgend auch als Vorwärtslink VL (engl: for- ward link oder downlink) bezeichnet wird. Umgekehrt bezeichnet die Datenkommunikation vom Transponder zurück zu der Basisstation einen Kanal, der allgemein als Rückwärtslink RL (engl: return link oder uplink) bezeichnet wird. Zusätzlich zu der Datenkommunikation im Rückwärtslink RL erfolgt bei so genannten, auf Backscattering basierenden Transpondern auch eine Datenkommunikation zwischen Transponder und Basisstation, bei denen ein gesendetes Signal unter Verwendung des Rückstreuquerschnitts der Antenne des Empfängers zurück zum Sender gestreut wird. Dieses Verfahren ist allgemein auch als Backscatter-Verfahren bekannt. Diese Datenkommunikation unter Verwendung der Backscatter-Technik kann sowohl im Vorwärtslink als auch im Rückwärtslink eingesetzt werden.
Die Datenübertragung erfolgt mittels einer Amplituden-modulierten Träger- welle, die basisstationsseitig ausgesendet wird und vom Transponder zurückgesendet wird. Die auf der Trägerwelle aufmodulierten Daten werden durch Pulspausenmodulierung des Trägersignals erzeugt, indem der Sender der Basisstation für bestimmte Zeitspannen ein elektromagnetisches Feld für das Trägersignal einschaltet oder ausschaltet. Im Transponder wird so ein- gangsseitig ein von der Feldstärke des Trägersignals abgeleitetes Spannungssignal erzeugt, welches Spannungseinbrüche, die allgemein auch als „Notches" bezeichnet werden, aufweist. Die Dateninformation liegt nun in der Zeitspanne zwischen zweier solcher Spannungseinbrüche. Diese Zeitspanne beinhaltet nun jeweils ein Datensymbol oder kurz ein Symbol. Die Feldlü- cke, bei der der Sender der Basisstation ausgeschaltet ist beziehungsweise kein elektromagnetisches Trägersignal sendet, bildet so gewissermaßen einen Separator zwischen zwei aufeinanderfolgender Symbole. Die Wertigkeit eines Datensymbols bestimmt sich aus der Zeitspanne, in der das elektromagnetische Feld eingeschaltet ist und somit das Trägersignal seine nominale Amplitude aufweist. Ein Symbol kann nun eine digitale Codierung, zum Beispiel eine logische Null ("0") oder eine logische Eins ("1"), oder zusätzli- ehe Informationen, wie zum Beispiel ein EOF-Symbol, enthalten.
Figur 1 zeigt zunächst die grundsätzliche Struktur eines Informationspaketes 1, wie sie für eine Datenkommunikation zwischen einer Basisstation und einem Transponder verwendet wird und wie sie beispielsweise aus der ein- gangs genannten Offenlegungsschrift DE 101 38 217 A1 heraus bekannt ist.
Das Informationspaket 1 weist einen Kopfabschnitt 2, einen Mittelabschnitt 3 sowie einen Endabschnitt 4 auf.
In dem Kopfabschnitt 2 werden die Anzahl der zu übertragenden Datensymbole sowie deren Kennung definiert. Dies ist deshalb erforderlich, um feststellen zu können, an welcher genauen Position ein jeweiliges Feld innerhalb des Mittelabschnittes 3 beziehungsweise des Endabschnittes 4 beginnt. Diese Notwendigkeit ergibt sich aufgrund der Tatsache, dass die Dauer Δt eines Informationspakets 1 im Allgemeinen und der einzelnen Felder 2 - 4 im Speziellen nicht, wie dies bei vielen zeitschlitzbasierten Datenübertragungsverfahren der Fall ist, fest vorgegeben und weitestgehend konstant ist. Vielmehr kann die Dauer Δt und damit die innerhalb eines Informationspa- kets 1 übertragene Information je nach Applikation mehr oder weniger stark variieren. Mit der Kennung innerhalb des Kopfabschnitts 2 werden die zu ü- bertragenden Daten im Mittelabschnitt 3 kodiert. Insbesondere gibt der Kopfabschnitt 2 Referenzzeiten vor, die für die weitere Datenübertragung im Mittelabschnitt 3 bzw. Datenfeld 5 verwendet werden. Über den Kopfab- schnitt 2 wird auch die Geschwindigkeit der Datenkommunikation zwischen Basisstation und Transponder festgelegt, beispielsweise über die Frequenz eines freilaufenden Oszillators im Transponder. Darüber hinaus können in einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung im Kopfabschnitt 2 auch Steuerinformationen für die dem Kopfabschnitt 2 nachfolgenden Felder des Mittelabschnittes 3 und des Endabschnittes 4 enthalten sein.
In diesem Zusammenhang wird auch auf die deutsche Offenlegungsschrift DE 101 38 217 A1 verwiesen, die insbesondere hinsichtlich des Steuerungsmechanismus über den Kopfabschnitt eines Datenprotokolls, mit welchem die Anzahl der zur Kodierung im Datenbereich verwendeten Symbole und deren Kennung definiert wird, hiermit vollinhaltlich in die vorliegende Patentanmeldung mit einbezogen wird.
Der Mittelabschnitt 3 besteht allgemein aus einem Datenfeld 5 sowie einem diesem Datenfeld 5 unmittelbar nachgeschalteten Sicherungsfeld 6. Im Mittelabschnitt 3 werden kodierte Datensymbole übertragen. Je nach der ge- wünschten Applikation können hier die unterschiedlichsten Datenstrukturen (long command, Short command) vorgesehen sein, auf die jedoch hier nicht näher eingegangen werden soll.
Der Inhalt des Endabschnitts 4 zeigt dem jeweiligen Empfänger des gesen- deten Informationspakets 1 das Ende desselben an. Im Falle des eingangs erwähnten Palomarsystems weist der Endabschnitt 4 genau zwei so genannte EOT-Symbole (EOT = End of Transmission) auf.
Der Aufbau eines Informationspakets 1 im Rückwärtslink RL entspricht im Wesentlichen demjenigen des Vorwärtslinks VL oder ist bisweilen sogar identisch zu diesem.
Figur 2 zeigt die erfindungsgemäß Struktur eines Informationspaketes für den Vorwärtslink einer Datenkommunikation.
Erfindungsgemäß wird in die Struktur eines Informationspakts 1 ein zusätzliches Informationsfeld 9 eingefügt. Das Informationsfeld 9 wird hier in den EOT-Endabschnitt 4 und zwar zwischen den beiden EOF-Symbolen 7, 8 des EOT-Endabschnitts 4 eingefügt. Dieses zusätzliche Informationsfeld kann zum Beispiel folgende Informationen enthalten:
- Kanalinformationen: Die Basisstation kann in dem zusätzlichen Informationsfeld 9 Informationen über die zu verwendende Frequenz für den Rückwärtslink RL im Falle einer Datenkommunikation mit einem aktiven Transponder vorsehen.
- Bandinformationen: Die Basisstation kann zusätzlich oder alternativ in dem zusätzlichen Informationsfeld 9 länderspezifische Informationen für die in den unterschiedlichen Ländern verwendeten Bänder vorsehen. Auf diese Weise kann über die Informationen im zusätzlichen Informationsfeld 9 angegeben werden, welches länderspezifische Band und damit welche Frequenzen für die Datenkommunikation im Rückwärtslink RL verwendet werden sollen.
- Taktinformation: Die Basisstation kann in dem zusätzlichen Informationsfeld 9 insbesondere für solche passive Transponder, die über keine eigene Taktversorgung verfügen, Taktinformationen übermitteln.
- Taktkorrektur: Zusätzlich oder alternativ zu der Übermittlung der Taktinformation können diese Taktinformationen auch dazu verwendet werden, bei Transpondern, die über einen eigenen Taktgenerator und damit über einen eigenen transponderseitig erzeugten Takt verfügen, einen entspre- chenden Korrekturwert für diesen Transpondertakt bereitzustellen. Figur 3 zeigt anhand eines Blockschaltbildes den Aufbau eines erfindungsgemäßen RFID-Kommunikationssystems.
Das mit Bezugszeichen 10 bezeichnete Kommunikationssystem weist eine Basisstation 11 sowie zwei Transponder 12, 13 auf. Dabei ist einer der Transponder als aktiver Transponder 12 und der jeweils andere Transponder als passiver, Backscatter basierender Transponder 13 ausgebildet. Basisstation 11 und die beiden Transponder 12, 13 stehen in kommunikativer Verbindung miteinander. Dieses so genannte gemischte Kommunikations- system ist als Master-Slave-Kommunikationssystem ausgebildet, wobei die Basisstation jeweils als Master und die Transponder 12, 13 jeweils als Slave fungieren.
Zwischen der Basisstation 11 und dem ersten Transponder 12 ist eine erste bidirektionale Übertragungsstrecke 14 gegeben und zwischen der Basisstation 11 und dem zweiten Transponder 13 ist eine zweite bidirektionale Übertragungsstrecke 15 vorgesehen. Die Basisstation 11 sendet nun als Bestandteil dieser Übertragungsstrecken 14, 15 Datensignale 16, welche von beiden Transpondern 12, 13 empfangen werden können. Nach Empfang ei- nes vollständigen gültigen Kommandos sendet ein jeweiliger Transponder 12, 13 jeweils Signale 17, 18 über den Rückwärtslink der Übertragungsstrecke 14, 15 zu der Basisstation 11 , die diese Signale 17, 18 empfängt und auswertet.
Es sei angenommen, dass das Protokoll der von der Basisstation 11 zu den Transpondern 12, 13 gesendeten Signale 16 eine entsprechend in Figur 2 dargestellte Struktur aufweist. Insbesondere enthalten diese Signale 16 in dem zusätzlichen Informationsfeld 9 zum Bespiel Informationen über die zu verwendende Frequenz für die Datenübertragung im Rückwärtslink des akti- ven Transponders 12. Diese Frequenzinformationen werden von dem aktiven Transponder 12 für die Datenrückübertragung verwendet. Von dem passiven Transponder 13 hingegen werden diese Informationen ignoriert, das heißt die in dem zusätzlichen Informationsfeld 9 enthaltenen Informationen spielen für die Datenübertragung von dem passiven Transponder 13 zu der Basisstation 11 keine Rolle.
Obgleich die vorliegende Erfindung vorstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
Die Erfindung sei insbesondere nicht ausschließlich auf RFID-Systeme be- schränkt, sondern lässt sich selbstverständlich auch erweitern, beispielsweise auf die Einzelteilerkennung (engl: item Identification). Häufig müssen einzelne Teile nicht eindeutig erkannt werden. Hier reicht es auch meist aus, dass ein Vorhandensein beispielsweise eines fehlerhaften Teils ausgeschlossen werden kann. Dies wird meist auch als nicht eindeutige Identifika- tion bezeichnet. Beim Betrieb des Transponders in diesem Zusammenhang weist dieser die Funktion eines fernsteuerbaren Sensors (engl: remote sen- sor) auf. Die Erfindung betrifft also auch ausdrücklich solche als Sensoren ausgebildete Transponder, bei denen eine Kommunikation zum Auslesen und Beschreiben von Daten eines Datenträgers bzw. Sensors vorgenommen wird. Als Beispiel für eine solche so genannte ferngesteuerte Sensoranwendung sei auf einen Temperatursensor, einen Drucksensor oder dergleichen verwiesen.
Die Erfindung ist auch nicht ausschließlich auf ein Datenkommunikations- System entsprechend dem eingangs genannten Palomar-System beschränkt, sondern lässt sich bei beliebigen gattungsgemäßen Datenkommunikationssystemen vorteilhaft einsetzen, bei denen die Struktur des Kommunikationsprotokolls einen solchen EOT-Abschnitt mit zumindest zwei EOF- Symbolen aufweist.
Das vorstehend beschriebene Datenkommunikationssystem - und -verfahren wurden anhand des Prinzips „Reader talks firsf'-Prinzip beschrieben. Denkbar wäre natürlich auch das Prinzip "Tag talks first", bei dem die Basisstation zunächst auf eine Anfrage eines Transponder wartet. Allerdings weist dieses Prinzip eine schlechtere Reaktionszeit auf, so dass vor allem bei modernen so genannten "long ränge" Datenkommunikationssystem vorzugs- weise das „Reader talks firs -Prinzip eingesetzt wird.
In Figur 3 wurde der Übersichtlichkeit halber der Aufbau des Datenkommunikationssystems bewusst stark vereinfacht dargestellt. Es versteht sich von selbst, dass dieses Datenkommunikationssystem selbstverständliche eine Vielzahl unterschiedlicher aktiver und/oder passiver Transponder aufweisen kann.
Auch muss das erfindungsgemäße Verfahren nicht notwendigerweise auf den gemischten Betrieb von aktiven und passiven Transponder ausgelegt sein, sondern funktioniert auch, wenn lediglich aktive oder passive Transponder vorhanden sind.
Bezugszeichenliste
1 Informationspaket
2 Kopfabschnitt
3 Mittelabschnitt
4 Endabschnitt, EOT-Abschnitt
5 Datenfeld
6 (CRC-)Sicherungsfeld
7 (erstes) EOF-Symbol des EOT-Abschnitts
8 (zweites) EOF-Symbol des EOT-Abschnitts
9 zusätzliches Informationsfeld
10 Kommunikationssystem
11 Basisstation
12 (aktiver) Transponder
13 (passiver, Backscatter basierender) Transponder
14 erste Übertragungsstrecke
15 zweite Übertragungsstrecke
16 gesendete Signale (im Vorwärtslink)
17 zurückgesendete Signale (im Rückwärtslink)
18 zurückgesendete Signale (im Rückwärtslink)
VL Vorwärtslink
RL Rückwärtslink
Δt Dauer

Claims

Verfahren zur Datenkommunikation zwischen einer Basisstation und einem TransponderPatentansprüche
1. Verfahren zur drahtlosen Datenkommunikation zwischen einer Basisstation (11) und zumindest einem Transponder (12) mittels eines hochfrequenten elektromagnetischen Trägersignals, auf welchem Informationspakete (1) aufmoduliert sind, wobei jeweils ein Informationspaket (1) einen Kopfab- schnitt (2), einen Mittelabschnitt (3) und einen abschließenden Endabschnitt (4) aufweist, wobei der Endabschnitt (4) zumindest zwei EOF-Symbole (7, 8) aufweist, welche zusammen das Ende eines Informationspaket (1) anzeigen, dadurch ge ennzeichnet, dass ein zusätzliche Informationsfeld (9) vorgesehen ist, welches zwischen zwei EOF-Symbolen (7, 8) in den Endabschnitt (4) eingefügt wird und welches zusätzliche Informationen enthält.
2. Verfahren Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Informationsfeld (9) von der Basisstation (11 ) insbesondere im Vorwärtslink (VL) einer Datenkommunikation eingefügt wird.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Protokoll der Datenübertragung ein gleicher Befehlssatz sowohl für aktive Transponder (12) als auch für passive Transponder (13) verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Datenkommunikation teilnehmende passive Transponder (13), deren Protokoll die Funktion des zusätzlichen Informationsfeldes (9) nicht unterstützen und damit nicht in der Lage sind, dessen Inhalt zu erkennen, die zusätzlichen Informationen im zusätzlichen Informationsfeld (9) ignorie- ren.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zusätzlichen Informationsfeldes (9) Informationen für die Bele- gung des Rückwärtslinks (RL) für einen an der Datenkommunikation teilnehmenden aktiven Transponder (12) vorgesehen sind.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zusätzlichen Informationsfeldes (9) Frequenzinformation für die Datenübertragung im Rückwärtslink (RL) vorgesehen sind.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zusätzlichen Informationsfeldes (9) Taktinformationen für einen an der Datenkommunikation teilnehmenden Transponder (12, 13) vorgesehen sind.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zusätzlichen Informationsfeldes (9) Referenzsymbole für eine Ansteuerung eines spannungsgesteuerten und/oder eines stromgesteuerten Oszillators eines an der Datenkommunikation teilnehmenden Transponders (12, 13) vorgesehen sind.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zusätzlichen Informationsfeldes (9) länderspezifische Informationen für die Datenrückübertragung im Rückwärtslink (RL) vorgesehen sind, wobei die länderspezifischen Informationen Informationen über die in verschiedenen Ländern zu verwendende Bänder enthalten.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Informationsfeld (9) eine weitere Kommandoebene aufweist, wobei die weitere Kommandoebene zusätzlich zu den in einem Kommandofeld eines Datenabschnitts (5) vorgesehenen Befehle zusätzliche Befehle aufweist.
11. Verfahren nach einem Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Kommandoebene lediglich für die aktiven Transponder (12) oder lediglich für die passiven Transponder (13) bestimmt ist.
12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zusätzlichen Informationsfeldes (9) Informationen zu der verwendeten Modulationsart, eine zusätzliche Sicherungsebene, zusätzliche Parameterdaten, zusätzliche Adressdaten und/oder zusätzliche Programmdaten vorgesehen sind.
13. Basisstation (11) zur Datenkommunikation mit zumindest einem Transponder (12, 13),
- mit einer Sende-/Empfangseinrichtung zum Senden hochfrequenter Trägersignale (16) und zum Empfangen entsprechender Antwortsignale (17, 18) zumindest eines Transponders, mit einer Steuereinrichtung, die die Datenkommunikation mit zumindest einem Transponder (12, 13) steuert und die dazu ausgelegt ist, zwischen zwei EOF-Symbolen (7, 8) in einem Endabschnitt (4) des Vorwärtslinks (VL) eines gesendeten Informationspakets (1) insbesondere unter Verwendung eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche ein zusätzliches Informationsfeld (9) einzufügen, welches zusätzliche Informationen enthält.
14. Gemischtes Datenkommunikationssystem (10), insbesondere RFID- Datenkommunikationssystem (10),
- mit zumindest einem ersten aktiven Transponder (12), - mit zumindest einem zweiten passiven Transponder (13),
- mit einer Basisstation (11), die dazu ausgelegt ist, sowohl mit den ersten als auch mit den zweiten Transpondern (12, 13) unter Verwendung eines Verfahrens zur drahtlosen Datenkommunikation nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zu kommunizieren.
PCT/EP2005/003801 2004-04-14 2005-04-12 Verfahren zur datenkommunikation zwischen einer basisstation und einem transponder WO2005101287A1 (de)

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