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GEBIET DER ERFINDUNG
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Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung betreffen Kommunikationssysteme vom Typ mit mehreren Sende-
und Empfangsvorrichtungen, die sich ein gemeinsames Kommunikationsmedium
teilen, und Verfahren zum Herstellen von Kommunikation bei Anwesenheit
von großen
Anzahlen derartiger Vorrichtungen.
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RÜCKVERWEIS
AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Die vorliegende Anmeldung stellt
eine Continuation-in-part-Anmeldung der US-Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen
09/233,755 von Rodgers et al., eingereicht am 20. Januar 1999, die
eine Continuation-in-part-Anmeldung der US-Patentanmeldung mit dem
Aktenzeichen 09/088,924 von Rodgers et al., eingereicht am 2. Juni
1998, ist, dar und beansprucht deren Priorität.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Herkömmliche Datenkommunikationssysteme
sind eingesetzt worden, um eine Objektidentifikation unter Verwendung
des Rundfunkmediums durchzuführen.
Derartige Radiofrequenzidentifikations(Radio Frequency Identification
(RFID))-Systeme werden auf den Gebieten der Fördertechnik, Lagerverwaltung
und allgemein auf dem Gebiet des Verfolgens von Personal, Gegenständen und
Tieren eingesetzt. In einer beispielhaften Anordnung kann ein derartiges
System eine Abfrageeinrichtung und mehrere tausend Transceivers
enthalten, wobei jeder Transceiver als ein wegwerfbares Etikett
oder Anhänger verpackt
und an einem zu verfolgenden Gegenstand, Tier oder einer Person
plaziert ist. Jeder Transceiver ist unter Verwendung von IC(Integrated
Circuit)-Technologie hergestellt, mit einem eindeutigen Identifikator
programmiert und mit einer Mikrostrip-Antenne montiert, um einen
flachen Aufbau zum Einbau in das Etikett oder den Anhänger zu
bilden. Typischerweise weist die Abfrageeinrichtung einen festen
Ort auf, während
Transceivers von Zeit zu Zeit in das Kommunikationsgebiet der Abfrageeinrichtung
hinein- und dort herausbewegt werden. Es ist in höchstem Maße erwünscht, Transceivers
aus einer Gesamtheit von Transceivern, die Millionen zählen können, genau und
schnell zu identifizieren. Gleichzeitig ist es äußerst erwünscht, die Kosten jedes Transceivers
auf ein absolutes Minimum zu reduzieren.
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Eine genaue und zuverlässige Detektion
von Transceivern wird durch eine Anzahl von Faktoren erschwert,
die zum Beispiel einschließen,
daß (a)
Transceivers eine begrenzte Energiemenge aufweisen, die für den Betrieb
verfügbar
ist, wenn mit einer Funkübertragung
geantwortet werden muß;
(b) die Orientierung der Transceiverantenne zum Absorbieren von
ausreichender Energie von dem von der Abfrageeinrichtung gesendeten
Signal ungeeignet sein kann; (c) die Orientierung der Antenne des
Transceivers zum Liefern eines für einen
genauen Empfang durch die Abfrageeinrichtung ausreichenden Sendesignals
ungeeignet sein kann; (d) das Zusammenspiel eines Transceivers mit
der Abfrageeinrichtung eine durchdachte Logik in dem Transceiver erfordern
kann, um den Teil eines Kommunikationsprotokolls des Transceivers
genau durchzuführen,
das verwendet wird, um einen offenen Kommunikationskanal zwischen
der Abfrageeinrichtung und einem einzelnen Transceiver zu erhalten;
und (e) simultan sendende Transceivers eine sogenannte Kollision
verursachen.
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Die EP-A-779520 offfenbart TDMA-Duplex-Funkkommunikationssystem
mit einer Abfrageeinrichtung und mindestens einem Anhänger. Ein
zweites moduliertes Signal wird von dem Anhänger innerhalb einer gewissen
Anzahl von Zeitschlitzen im Anschluß an den Empfang eines erstens
Funksignals von der Abfrageeinrichtung gesendet.
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Es besteht weiterhin ein Bedarf an
einem Kommunikationssystem, das zur Koordination der Verwendung
eines gemeinsamen Mediums unter potentiell Millionen von Transceivern
zur Abfrage oder für
Steueraktivitäten,
die in einer begrenzten Zeit durchzuführen sind, geeignet ist. Zusätzlich besteht
ein Bedarf bei einigen Anwendungen, die bei jedem Transceiver erforderliche
Komplexität
der Schaltung, Firmware und Software zu minimieren, um den Kommunikationsarbeitsbereich
zu erweitern und größere Zahlen
von individuellen Identifikationsnummern wahrscheinlich auf Kosten
der Komplexität
an der Abfrageeinrichtung zu unterstützen. Ohne diese Verbesserungen
können
die Größe und Kosten
pro Transceiver nicht reduziert werden, um neue und verbesserte
Kommunikationssysteme zuzulassen, die kostengünstige wegwerfbare Transceivers,
wie zum Beispiel Identifikationsanhänger, Kofferanhänger, Inventarschildchen
und dergleichen, verwenden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die obengenannten Aufgaben sind mittels
des in Anspruch 1 definierten Verfahrens gelöst worden. Ein System in einer
Ausführungsform
gemäß zahlreichen
Aspekten der vorliegenden Erfindung enthält eine Überwachungseinrichtung und
eine Vielzahl von Transceivers, die über ein gemeinsames Medium
kommunizieren. Die Überwachungseinrichtung
enthält
einen ersten Sender, einen ersten Empfänger und einen Prozessor. Jeder
Transceiver enthält
einen Schwingkreis, einen Sender, einen Empfänger und eine mit dem Schwingkreis gekoppelte
Antenne. Der Prozessor führt
ein Verfahren zur Durchführung
von Transceiverkommunikation durch, das die Schritte enthält: (a)
Senden von dem ersten Sender eine erste Frequenz für eine erste
Zeitdauer; (b) nach Verstreichen der ersten Zeitdauer, Empfangen
eines Antwortsignals von mindestens einem der Schwingkreise über den
ersten Empfänger;
(c) Bestimmen einer zweiten Frequenz von dem empfangenen Antwortsignal;
und (d) Durchführen
von Transceiverkommunikation unter Verwendung der zweiten Frequenz.
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Transceivers vom Typ mit einem mit
einer Antenne gekoppelten Schwingkreis können, wenn sie dicht zueinander
im Betrieb sind, die Antwort von einem einzelnen Transceiver durch
Absorbieren der zum Empfangen durch den Transceiver vorgesehenen
Energie, Absorbieren der von dem Transceiver gesendeten Energie oder
durch Ändern
der Resonanzfrequenz des Schwingkreises stören. Durch Bestimmung der zweiten
Frequenz für
die Transceiverkommunikation kann die Überwachungseinrichtung eine
Kommunikation mit dem einzelnen Transceiver auf einer Frequenz herstellen,
die zum Übertragen
von Arbeitsenergie an den Transceiver, zur Führung eines Abfrageprotokolls
zur Identifikation des Transceivers oder für den Datentransfer besser geeignet
ist. Die Kommunikation wird trotz Variation der Resonanzfrequenz
des Schwingkreises aufrechterhalten, die sich anhand oben erörterter
Kopplung oder anhand von Variation der Herstell- und Betriebsumgebung (z.
B. Temperatur, Feuchtigkeit, Relativbewegung oder Alterung von Komponenten)
ergeben kann.
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Die Überwachungseinrichtung kann
außerdem
eine mit dem ersten Sender gekoppelte erste Antenne und eine Rauschsperre
zur Dissipation von Energie an der Antenne nach Verstreichen der
ersten Zeitdauer und vor Empfang des Antwortsignals von dem Schwingkreis
von dem ersten Empfänger
enthalten. Durch schnelle Energiedissipation kann das Antwortsignal
von dem zweiten Empfänger
schneller und genauer empfangen werden und demzufolge kann die zweite
Frequenz schneller und genauer bestimmt werden, was die Systemempfindlichkeit
und -zuverlässigkeit
erhöht.
Das Erzielen eines schnelleren Empfangs von dem zweiten Empfänger erweitert
den Arbeitsbereich der Überwachungseinrichtung
oder läßt einen
Betrieb mit schwächeren
Signalen zu. Schwächere
Signale können
in Transceivern begründet
sein, die sich von der Überwachungseinrichtung
weiter weg oder in einer Orientierung befinden, die für den Empfang
durch den ersten Empfänger
nachteilig ist. Eine derartige nachteilige Orientierung der Antenne
in dem Transceiver kann in Bezug auf die erste Antenne der Überwachungseinrichtung
oder in Bezug auf andere Transceivers in der Nähe der Transceiverantenne bestehen.
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Die Überwachungseinrichtung kann
außerdem
einen zweiten Empfänger,
der für
eine Phasendetektion sorgt, oder einen Signalanalysator enthalten,
der für
eine Phasendetektion sorgt. Die Phasendetektion liefert Phaseninformation
hinsichtlich des empfangenen Antwortsignals. Der Prozessor kann
außerdem
die zweite Frequenz entsprechend der Phaseninformation bestimmen.
Die Phaseninformation variiert über
einen breiteren Wertebereich in der Nähe einer Resonanzfrequenz.
Durch Bestimmung der zweiten Frequenz entsprechend der Phaseninformation
kann die zweite Frequenz genauer bestimmt werden. Eine Kommunikation
mit einer genaueren zweiten Frequenz verbessert die Effizienz der Übertragung
von Arbeitsenergie an einen Transceiver, erlaubt eine schnellere
oder genauere Identifikation von Transceivers, erweitert den Arbeitsbereich
der Überwachungseinrichtung, überwindet
oben erörterte
Probleme mit schädlicher
Orientierung oder läßt einen schnelleren
oder genaueren Datentransfer zwischen der Überwachungseinrichtung und
einem einzelnen Transceiver zu.
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Wenn jeder Transceiver eine jeweilige
Identifikationsnummer mit einer einheitlichen Gesamtmengen von Abschnitten
aufweist, enthält
ein Verfahren zur Bestimmung einer Identifikationsnummer eines Transceivers
von mehreren derartigen Transceivern in einer Ausführungsform
gemäß zahlreichen
Aspekten der vorliegenden Erfindung die Schritte: (a) Senden eines
Startsignals; (b) Empfangen einer Antwort zu einer Zeit nach dem
Startsignal; (c) Bestimmen einer Anzahl entsprechend der in Schritt
(b) bestimmten Zeit; (d) Senden eines Startsignals und der in Schritt
(c) bestimmten Anzahl; (d) Wiederholen der Schritte (b) bis (d),
bis eine Anzahl von Durchführungen
des Sendeschrittes nicht geringer als die einheitliche gesamte ist;
und (f) Bestimmen der Identifikationsnummer entsprechend jeder Antwort.
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Durch Wiederholung der Sendeschritte
eine Anzahl von Malen, die nicht geringer als die einheitliche gesamte
ist, ist ein Schritt des Detektierens, ob eine Kollision aufgetreten
ist, nicht notwendig. Die Antwort kann nicht mehr Information als
das Faktum, das eine Antwort gegeben worden ist, übermitteln,
wodurch der Bedarf an einer längeren
Antwortdauer beseitigt wird. Durch Unterteilen einer Identifikationsnummer
in Abschnitte und Einsatz des oben erörterten Protokolls besteht
praktisch eine große
Anzahl von eindeutigen Identifikationsnummern (z. B. 240 in
4 10-Bit-Abschnitten) ohne erhöhte
Komplexität
oder Kosten in jedem Transceiver.
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Eine kurze Antwortdauer ist mit mehreren
Vorteilen verbunden. Mehrere Antworten können in einer vorgegebenen
Zeitdauer empfangen werden, wodurch die Wahrscheinlichkeit der Identifizierung
von Transceivers erhöht
wird, die nur kurz im Bereich der Überwachungseinrichtung sind;
redundante Antworten können zur
Erhöhung
der Systemzuverlässigkeit
verwendet werden; und die in jedem Transceiver zum Senden einer Antwort
notwendige Energiemenge kann reduziert werden.
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Ein geringerer Energieverbrauch ist
mit mehreren Vorteilen verbunden, enthaltend: Transceiver mit leichterem
Gewicht, geringerer Größe können mit
niedrigeren Kosten nutzbar sein; und der Kommunikationsbereich kann
durch Erweiterung des zum Empfangen oder Senden oder beides verwendeten
Energieetats erweitert werden.
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Eine Erweiterung des Kommunikationsbereiches
weist zusätzliche
Vorteile auf, enthaltend: Vergrößerung der
zur Kommunikation für
Transceivers, die sich nur kurz im Bereich befinden, möglichen
Zeit, Abnahme der oben erörterten
nachteiligen Wirkungen von schädlicher
Orientierung; Zulassen von dichterer Nähe zwischen Transceivers; Zulassen
von größeren Anzahlen
von Transceivern in dichter Nähe
zueinander; Reduzierung der Größe von Antennen;
und Abnahme der Anzahl von Überwachungseinrichtungen
beziehungsweise Antennen, die andernfalls zum Sorgen von Kommunikation
in einem großen
Gebiet notwendig sind.
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Das Verfahren zur Bestimmung einer
Identifikationsnummer kann einen Schritt im Anschluß an Schritt (b)
zum Verwerfen einer ungültigen
Antwort enthalten. Weiterhin können
Zeitbereich- oder Frequenzbereichtechniken, die in dem Prozeß zur Bestimmung
einer zweiten Frequenz in dem Verfahren zur Durchführung von Transceiverkommunikation benutzt
werden können,
in dem Prozeß zur
Bestimmung einer Identifikationsnummer in dem Schritt des Verwerfens
einer ungültigen
Antwort verwendet werden.
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Ein Transceiver in einer Ausführungsform
gemäß zahlreichen
Aspekten der vorliegenden Erfindung enthält einen Schwingkreis (mit
einer Resonanzfrequenz), einen Empfänger, einen Speicher, einen
Komparator, einen Zähler
und einen Sender. Der Schwingkreis enthält eine zum Empfangen und Senden
verwendete Antenne. Der mit dem Schwingkreis gekoppelte Empfänger detektiert
ein Startsignal, gefolgt von einem Hinweis auf einen ersten Code.
Der Komparator liefert ein Vergleichsergebnis als Antwort auf den
ersten Code und einen von dem Speicher gelieferten zweiten Code.
Der Zähler
wird mit einer von dem Speicher gelieferten Zählung geladen und liefert ein
Vollständigkeitssignal
nach einer Zeitdauer gemäß der Zählung. Der
Sender sendet eine Antwort als Antwort auf das Vergleichsergebnis
und das Vollständigkeitssignal.
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Wenn der zweite Code auf eine Transceiveridentifikationsnummer
abbildet, kann eine derartige Transceiveridentifikationsnummer bestimmt
werden, ohne daß der
Transceiver den zweiten Code sendet. Die Dauer des Sendens der Antwort
ist somit kurz mit den oben erörterten
Vorteilen.
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Wenn ein derartiger Transceiver mit
dem oben beschriebenen System verwendet wird und der Schwingkreis
zum Erzeugen der Frequenz zum Senden verwendet wird, kann der erste
Empfänger
der Überwachungseinrichtung
wahlweise in einem reduzierten Frequenzband, bei dem erwartet wird,
daß es
die Antwort enthält,
empfangen. Dies ergibt eine verbesserte Empfängerempfindlichkeit mit gleichzeitig
verbesserten Empfangsbereich.
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Ein Transceiver kann außerdem einen
Phasenregelkreis enthalten, der auf die gerade empfangene Frequenz
aufschaltet, die aufgeschaltete Frequenz bei Fehlen eines Empfangssignals
beibehält
und den Sender ansteuert, um bei der beibehaltenen Frequenz anstelle
der Resonanzfrequenz zu senden. Es kann ein verbesserter Sendebereich
von dem Transceiver erzielt werden. Eine verbesserte Kommunikation
kann als Folge dessen erzielt werden, daß man Arbeitsenergie liefern,
Identifikation bestimmen und für
einen Datentransfer bei einer Frequenz sorgen kann, die sich von
der Resonanzfrequenz unterscheidet, insbesondere wenn die Resonanzfrequenz
durch oben erörterte
nachteilige Orientierung beeinflußt wird.
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Durch Senden einer Antwort als Reaktion
auf das Vollständigkeitssignal
kann ein numerischer Wert vom Transceiver zur Überwachungseinrichtung mit
einer numerischen Auflösung
entsprechend der Zeitdauer vom Startsignal übertragen werden. Zum Beispiel
können
Mehrfachbit-Digitalwerte mit einer 1-Bit-Antwort übertragen
werden.
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Eine Überwachungseinrichtung in einer
Ausführungsform
gemäß zahlreichen
Aspekten der vorliegenden Erfindung enthält einen Prozessor zur Kommunikation
mit mehreren Transceivers, einen Ereignisdetektor, mehrere Empfänger, mehrere
Sender und eine Antennennetzwerksteuereinrichtung zum Koppeln der Überwachungseinrichtung
mit einem vorgesehen Antennennetzwerk. Der Prozessor kann einen
ersten und einen zweiten Prozessor enthalten, die für einen
Datentransfer durch ein Computernetzwerk gekoppelt sind. Der Prozessor
kann den Ort eines Transceivers in einem von einem Ereignisdetektor überwachten
Gebiet als Antwort auf ein von dem Ereignisdetektor in Kooperation
mit oben erörterter
Transceiverkommunikation bereitgestelltes Signal bestimmen. Mehrere
Empfänger
sorgen für
eine simultane Schmalbanddetektion zum Empfangen eines Signals entsprechend
einer vorab festgelegten Phase. Mehrere Sender sorgen für jede mehreren
simultanen oder sequentiellen Übertragungen,
jede auf einer jeweiligen Antenne (oder Gruppe von Antennen) und mit
einer jeweiligen Amplitude, Frequenz und Phase, die von anderen
jeweiligen Übertragungen
abweichen können.
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Ein Antennennetzwerk in einer Ausführungsform
gemäß zahlreichen
Aspekten der vorliegenden Erfindung enthält mehrere mit einem Antennenbus
gekoppelte Antennenknoten. Jeder Antennenknoten enthält mehrere
Transceivekanäle
und einen Koppler zum Koppeln jedes Transceivekanals mit einer vorgesehenen Vielzahl
von Antennen. Jeder Tranceiverkanal enthält eine Rauschsperre. Wenn
die Rauschsperre in der Nähe eines
Punktes in jeder von mehreren Antennen angeordnet ist, wird mit
Rauschen in Beziehung stehende bandexterne Energie verringert. In
einer anderen Ausführungsform
enthält
die Rauschsperre mehrere Stromquellen für jeden Zweig einer zu sperrenden
Antenne.
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Ein Antennennetzwerkknoten in einer
weiteren Ausführungsform
gemäß zahlreichen
Aspekten der vorliegenden Erfindung enthält einen Kreuzkanalkoppler
und einen Transceivekanal, der einen Differenzverstärker zur
Signalverarbeitung in der Nähe
von bereitgestellten Antennen enthält.
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Ein Antennennetzwerk in einer weiteren
Ausführungsform
gemäß zahlreichen
Aspekten der vorliegenden Erfindung enthält einen Antennenbus und mehrere
Netzwerkknoten, wobei jeder einen Prozessor, einen Tuner und einen
Koppler zum Koppeln von vorgesehenen Antennen mit dem Tuner umfaßt. Der
Bus befördert ein
Signal mit Hinweisen auf einen Befehl mit Einstellungen. Der Prozessor
führt den
Betrieb des Tuners entsprechend den Einstellungen durch. In einer
weiteren Ausführungsform
befördert
ein Leiter des Busses zu einem ersten Zeitpunkt Hinweise auf den
Befehl und zu einem zweiten Zeitpunkt Hinweise auf ein zu sendendes Signal.
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Ein Durchgang in einer Ausführungsform
gemäß zahlreichen
Aspekten der vorliegenden Erfindung enthält planare Antennen, die jeweils
unter einem jeweiligen Winkel angeordnet sind, um in Kombination
ein minimales empfangenes Signal bereitzustellen, das größer als
ein vorab festgelegter Wert für
alle möglichen Orientierungen
eines Transceivers in dem Durchgang ist.
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In einer alternativen Ausführungsform
enthält
jede Antenne einen Q modifizierenden Schaltkreis, der einen breitbandigeren
Empfang als Übertragung
erleichtert.
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Ein Träger in einer Ausführungsform
gemäß zahlreichen
Aspekten der vorliegenden Erfindung enthält eine Antenne und ein Reihe
von Kondensatoren zum Abstimmen der Antenne. Es ergibt sich eine
verbesserte Transceiverkommunikation, wenn die Transceivers in dem
Träger
plaziert sind. In einer alternativen Ausführungsform enthält ein Träger eine
erste und eine zweite Antenne jeweils mit einem jeweiligen Abstimmkondensator.
Die erste und die zweite Antenne sind zum Zusammenwirken gekoppelt.
In einem ersten Muster empfangene Energie wird in einem zweiten
Muster für
eine noch weiter verbesserte Transceiverkommunikation neu ausgestrahlt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG.
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Es werden nun Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben,
worin gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente kennzeichnen, und:
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1 ein
Funktionsblockdiagramm eines Objektidentifikationssystems in einer
beispielhaften Ausführungsform
gemäß zahlreichen
Aspekten der vorliegenden Erfindung ist;
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2 ein
Funktionsblockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform von Transceiverbereichen von
Objekten 104 und 105 in dem System von 1 ist;
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3 eine
Graphik von Signalmerkmalsgröße versus
Frequenz für
die Gesamtheit von Objekten 102 bis 112 in dem
System von 1 ist;
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4 ein
Zeitablaufdiagramm von Signalen 170 und 172 in
einem Sende- und Antwortszenario des Systems von 1 ist;
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5 ein
Flußdiagramm
eines Verfahrens zur Datenkommunikation zwischen einer Überwachungseinrichtung
und einem oder mehreren Transceiver(s) des Systems von 1 ist;
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6 ein
Flußdiagramm
eines Verfahrens zur Durchführung
des Scanschrittes des Verfahrens von 5 ist;
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7 ein
Flußdiagramm
eines Verfahrens zur Durchführung
des Subscanschrittes des Verfahrens von 5 ist;
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8 ein
Datenflußdiagramm
von durch jeden Transceiver durchgeführten Prozessen in einer beispielhaften
Ausführungsform
des Systems von 1 ist;
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9 eine
Tafel ist, die den Zweck und Umfang von zahlreichen Befehlen beschreibt,
die von einer Überwachungseinrichtung
gegeben und von einem Transceiver in dem System von 1 durchgeführt werden;
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10 eine
Tafel ist, die die Struktur und die Wirkung eines Satzes von Befehlen
in einer Ausführungsform
des Systems von 1 beschreibt;
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11 ein
Nachrichtenformatdiagramm ist, das Nachrichtenformate beschreibt,
die zum Herstellen und Durchführen
von Datenkommunikation in einer beispielhaften Ausführungsform
des Systems von 1 verwendet
werden;
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12 ein
Flußdiagramm
eines Verfahrens zur Durchführung
des Abfrageschrittes in dem Verfahren von 5 ist;
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13 ein
Flußdiagramm
eines Verfahrens zur Durchführung
des "Sende Befehl und stapele Antworten"-Schrittes des Verfahrens
von 12 ist;
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14 ein
Flußdiagramm
eines Verfahrens zur Durchführung
des "Liste Mitglieder"-Schrittes
des Verfahrens von 12 ist;
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15 ein
Zeitablaufdiagramm von mit einer Abfrage in Beziehung stehenden
Signalen in einer beispielhaften Ausführungsform von Datenkommunikation
für das
System von 1 ist;
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16 ein
Zeitablaufdiagramm von Signalen zur Demodulation eines Empfangssignals
und zur Modulation eines Signals zum Senden in einem Transceiver
in dem System von 1 ist;
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17 ein
Funktionsblockdiagramm eines Gleichrichters eines Transceivers wie
in 2 ist;
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18 ein
Funktionsblockdiagramm eines Empfängers eines Transceivers wie
in 2 ist;
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19 ein
Funktionsblockdiagramm eines alternativen Detektors für den Empfänger von 18 ist;
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20 ein
Funktionsblockdiagramm eines Senders eines Transceivers wie in 2 ist;
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21 ein
Funktionsblockdiagramm eines alternativen Senders für einen
Transceiver wie in 2 ist;
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22 ein
Funktionsblockdiagramm einer Zustandsmaschine eines Transceivers
wie in 2 ist;
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23 ein
Funktionsblockdiagramm eines Speichers der Zustandsmaschine von 22 ist;
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24 ein
Funktionsblockdiagramm einer Überwachungseinrichtung
des Systems von 1 ist;
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25 ein
Funktionsblockdiagramm eines Empfängers der Überwachungseinrichtung von 24 ist;
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26 ein
Funktionsblockdiagramm eines Diodendetektors des Empfängers von 25 ist;
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27 ein
Funktionsblockdiagramm eines synchronen Detektors des Empfängers von 25 ist;
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28 ein
Funktionsblockdiagramm eines Senders der Überwachungseinrichtung von 24 ist;
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29 ein
Funktionsblockdiagramm eines Antennenknotens des Systems von 1 ist;
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30 ein
Funktionsblockdiagramm eines RF-Kanals des Antennenknotens von 29 ist;
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31 ein
Funktionsblockdiagramm eines Tuners des Antennenknotens von 29 ist;
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32 ein
Funktionsblockdiagramm einer Rauschsperre des Antennenknotens von 29 ist;
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33 ein
Funktionsblockdiagramm einer Antennennetzwerkschnittstelle des Antennenknotens
von 29 ist;
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34 eine
Tafel ist, die zahlreiche planare Antennen unter Bezugnahme auf
die Geometrie des Durchgangs von 35 beschreibt;
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35 eine
Draufsicht eines Durchgangs ist, durch den Objekte von 1 für die Zwecke der Identifikation
und Kontrolle in einer beispielhaften Installation des Systems von 1 treten können;
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36 ein
Schemadiagramm einer Antenne des Systems von 1 ist; und
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37 eine
Draufsicht eines Trägers
ist, der verwendet werden kann, um die Kommunikation für mehrere
Objekte des Systems von 1 zu
verbessern.
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In jedem Funktionsblockdiagramm repräsentiert
ein breiter Pfeil symbolisch eine Gruppe von Signalen, die gemeinsam
einen Binärcode
bedeuten. Zum Beispiel wird die Ausgabe eines Binärzählers durch
einen breiten Pfeil wiedergegeben, da eine Binärzahl von den Signalen auf
mehreren Leitern, die zu einem Zeitpunkt gemeinsam abgenommen werden,
gekennzeichnet ist. Eine Gruppe von Signalen ohne binär kodierte
Beziehung kann als eine einzelne Linie mit einem Pfeil gezeigt sein.
Eine einzelne Linie zwischen Funktionsblöcken überträgt ein oder mehrere Signal(e).
Signale, die in mehreren Figuren in Erscheinung treten und dieselbe Mnemonik
aufweisen, sind durch direkte Verbindung oder durch zusätzliche
Einrichtungen miteinander gekoppelt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN.
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Ein Objektidentifikationssystem gemäß zahlreichen
Aspekten der vorliegenden Erfindung sorgt für eine Kommunikation zwischen
einer Überwachungseinrichtung
und einem Objekt, während
sich die Überwachungseinrichtung
und das Objekt innerhalb eines Kommunikationsbereiches befinden.
Jedes Objekt enthält einen
Schwingkreis, der mit einer zur Kommunikation verwendeten Antenne
gekoppelt ist. Kommunikation, in der hierin verwendeten Form, kann
verwendet werden, um einen oder mehrere Zwecke) zu erfüllen, einschließend: (a)
das Vorhandensein eines Schwingkreises (z. B. zum Orten eines Objekts
in einem Gebiet) zu detektieren, (b) Arbeitsenergie an einen Transceiver
zu liefern, (c) die Resonanzfrequenz eines derartigen Schwingkreises
zu bestimmen, (d) eine Transceiveridentifikation zur bestimmen,
(e) Daten von einem Transceiver zu empfangen, oder (f) Daten an
einen oder mehrere Transceiver(s) zu senden. Sendeenergiepegel können entsprechend
dem für
die Kommunikation geeigneten Bereich variieren. Zum Beispiel können Objekte
mit einem höheren
Sendeenergiepegel detektiert und eine Warnung ausgegeben werden,
daß einige
Objekte sich außerhalb
des Abfragebereiches befinden können.
Eine Kommunikation kann unter Verwendung derselben oder verschiedener
Medien oder Frequenzen für
unterschiedliche Zwecke (z. B. magnetische Induktion, Funk, Infrarotlicht
oder Schall) durchgeführt
werden. Es können
unterschiedliche Medien oder Frequenzen simultan oder zu unterschiedlichen
Zeiten für
denselben Zweck verwendet werden. Wenn sich besagte Objekte in der Nähe voneinander
befinden, können
die Antennen die Schwingkreise koppeln, um eine gemeinsame Resonanzfrequenz
zu liefern, die typischerweise geringer als die Resonanzfrequenz
jedes Schwingkreises bei Isolation ist. Gemäß zahlreichen Aspekten der
vorliegenden Erfindung wird eine Kommunikation hergestellt, wobei
die oben beschriebenen Probleme überwunden
werden, die die Variation der Orientierung jeder Objektantenne und
Kopplungseffekte (z. B. Nähe
von Objektantennen zueinander und Flächen, die die Kommunikation durch
Reflexion, Absorption oder Brechung stören) enthalten, überwunden
werden. Zum Beispiel enthält
das Objektidentifikationssystem 100 einen Hauptrechner 122,
ein Netzwerk 128, Überwachungseinrichtungen 124 und 126,
Antennensysteme 120 und 122, Sensoren 160 und 162 und
Steuereinrichtungen 164 und 166.
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Das System 100 kann eine
zuverlässige
Kommunikation trotz Störung
durch Sendequellen, die nicht Teil des Systems 100 sind,
herstellen. Zum Beispiel sendet eine Störquelle 190 (die für eine Anzahl
von Quellen und Orten repräsentativ
ist) ein Signal 193 (das eine oder mehrere Frequenzkomponente(n)
oder Rauschen repräsentiert)
in dem Empfangsbereich der Antennensysteme 120 und 121.
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Der Hauptrechner 122 kann
irgendein Computersystem mit Rechenkapazität und Schnittstellen zur Unterstützung von
Datenkommunikation auf dem Netzwerk 128 unter einer oder
mehreren Überwachungseinrichtungen) 124, 126 enthalten.
Es kann ein herkömmliches
Bürocomputersystem
verwendet werden. Der Hauptrechner 122 kann betrieben werden,
um Meldung von Objekten zu erlangen, die von den Überwachungseinrichtungen 124, 126 detektiert
oder identifiziert worden sind, und um irgendeinen ansonsten herkömmlichen
Geschäftsprozeß als Antwort
auf besagte Meldung durchzuführen.
Als ein repräsentatives
Beispiel kann der Hauptrechner für
Materialbuchhaltung, Verkaufstellenservice, Materialverwaltung,
automatische Datenerfassung, elektronische Warenüberwachung oder elektronische
Zugangskontrolle als Antwort auf Objektdetektion oder -identifiktation
sorgen, wo Objekte Personaldienstausweise, Identifikationsanhänger, Transportanhänger, Warenetiketten,
elektronische Schlüssel,
Autorisationseinrichtungen oder Preisschilder enthalten können.
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Das Netzwerk 128 kann jedes
Netzwerk für
einen Datentransfer (z. B. ein Internet, ein Wide Area Network,
ein Local Area Network unter Verwendung von Kabel-, Fernsprech-
oder drahtloser Technologie) zwischen einer Überwachungseinrichtung und
einem Hauptrechner enthalten. Zusätzlich kann das Netzwerk 128 einen
Datentransfer zwischen einer oder mehrerer Überwachungseinrichtungen) 124, 126 unterstützen.
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Der Hauptrechner 122 kann
einen wesentlichen Teil der Datenanalyse, Kommunikations- (z. B. Bildung und
Analyse von Nachrichten an und von Objekten gemäß einem oder mehrerer Protokolle)
zur Bestimmung der Identifikation) und Steuerfunktionen, die hierin
in Bezug auf eine Überwachungseinrichtung
erörtert werden,
durchführen,
wenn zum Beispiel eine Überwachungseinrichtung 124, 126 eine
begrenzte Verarbeitungskapazität
aufweist. In einer derartigen Ausführungsform empfängt die Überwachungseinrichtung 124 Befehle
vom Hauptrechner 122 und liefert sie Berichte an den Hauptrechner 122 über das
Netzwerk 128. Die Befehle können Anfragen von dem Hauptrechner 122 hinsichtlich
des aktuellen Zustands der Steuerungen 164, der aktuellen
Meßwerte
von den Sensoren 160, des Zustands irgendeines Antennenknotens 140, 142 und
des Zustands der Konfiguration der Überwachungseinrichtung 124 oder
des Antennensystems 120 enthalten. Der Hauptrechner 122 kann
der Überwachungseinrichtung 124 befehlen,
auf einer oder mehreren gewünschten Frequenzen)
zu senden, kann die Überwachungseinrichtung 124 anweisen,
auf einem oder mehreren Band/Bändern
(breit oder schmal) zu empfangen und/oder eine analoge und digitale
Analyse von Signalen durchzuführen,
die vom Antennensystem 120 empfangen sind, und kann eine
Neukonfiguration der Überwachungseinrichtung 124,
Sensoren 160, Steuerungen 164 und/oder des Antennensystems 120 anweisen.
Außerdem
kann der Hauptrechner 122, durch geeignete Befehle, eine
Meldung von detektierten Objekten oder eine Liste von Objektidentifikationen
gegenwärtig
im Kommunikationsbereich der Überwachungseinrichtung 124 anfordern
und/oder Rohdaten anfordern, von denen der Hauptrechner 122 Objekte
detektieren oder eine derartige Liste bestimmen kann. Schließlich kann
der Hauptrechner 122, unter Verwendung von geeigneten Befehlen
für die Überwachungseinrichtungen 124 und 126,
eine Kooperation der Überwachungseinrichtungen 124 und 126 zur
Durchführung
irgendeiner der oben erörterten
Funktionen anweisen.
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Eine Überwachungseinrichtung enthält irgendein
System, das mit einem oder mehreren Objekten) kommuniziert und Ergebnisse
besagter Kommunikation liefert. Ergebnisse können einem Nutzer an der Überwachungseinrichtung
(z. B., wenn der Hauptrechner 122 weggelassen ist) oder
einem Hauptrechner zur oben erörterten
Verarbeitung bereitgestellt werden. Das System 100 kann
eine oder mehrere Überwachungseinrichtungen)
enthalten, wobei mehrere Überwachungseinrichtungen
zur Redundanz verwendet werden, oder wenn die Kapazität einer
einzigen Überwachungseinrichtung
durch physikalische Verteilung von Objekten oder das gewünschte Ausmaß von Kommunikation
in einer erwarteten Gesamtheit von Objekten in vielleicht einer
begrenzten Zeit überschritten
ist. Zum Beispiel können
die Überwachungseinrichtungen 124 und 126 funktionsmäßig äquivalent
und in zwei geographischen Gebieten oder Territorien angeordnet
sein. Wenn keine redundante Kommunikation mit Objekten durch jede Überwachungseinrichtung
gewünscht
ist, kann der Ort eines Objekts innerhalb eines besonderen Gebietes
durch Kommunikation mit einer der zwei Überwachungseinrichtungen 124 oder 126 ermittelt
werden. Eine Bewegung eines Objekts von einem Gebiet zu einem anderen kann
von dem Hauptrechner 122 von geeigneten Berichten durch
die Überwachungseinrichtungen 124 und 126 bestimmt
werden.
-
Ein Antennensystem enthält irgendein
System zur Kopplung von einer oder mehreren Antenne(n) mit einer Überwachungseinrichtung
zur Kommunikation zwischen einer Überwachungseinrichtung und
einem oder mehreren Objekt(en). Wenn eine Kommunikation von einer
oder mehreren Überwachungseinrichtungen auf
das Bereitstellen von Arbeitsenergie beschränkt ist, können Empfangsantennenfunktionen
von derartigen Überwachungseinrichtungen
und Antennensystemen weggelassen werden. Zum Beispiel enthält ein Antennensystem 120,
für eine
oben erörterte
Kommunikation, einen Antennenbus 132, der einen Antennenknoten 140 und
Antennenknoten 142 mit der Überwachungseinrichtung 124 koppelt.
Der Antennenknoten 140 unterstützt Antennen 150.
Der Antennenknoten 142 unterstützt Antennen 152.
In gleicher Weise enthält
das Antennensysetm 121 einen Antennenbus 136 zur
Kopplung des Antennenknotens 144 und des Antennenknotens 146 mit
der Überwachungseinrichtung 126.
Der Antennenknoten 144 unterstützt Antennen 154.
Der Antennenknoten 146 unterstützt Antennen 156.
In der hierin verwendeten Form stellt eine Antenne jeden Wandler
von bei der Kommunikation verwendeter Energie dar, einschließlich, zum
Beispiel, eine Linse für
Infrarotlichtenergie oder ein Horn oder eine Struktur für Schallenergie.
Ein alternatives Antennensystem enthält ein oder mehrere austauschbares)
Module) zur Neukonfigurierung des Betriebs von irgendeinem Kommunikationsmedium oder
Frequenzband auf ein anderes Medium oder Frequenzband.
-
Ein Antennenbus enthält irgendein
Netzwerk zum Übertragen
von Signalen zur Kopplung von einem oder mehreren Sender(n) mit
einer oder mehreren Antenne(n), zum Übertragen von Signalen zur
Kopplung von einer oder mehreren Antenne(n) mit einem oder mehreren
Empfänger(n)
und zum Koppeln eines oder mehrerer Prozessors/Prozessoren zur Datenkommunikation.
Zum Beispiel koppelt der Antennenbus 132 die Antennen 150, 152 mit
Sendern und Empfängern
der Überwachungseinrichtung 124.
Zusätzlich
koppelt der Antennenbus 132 Prozessoren in Antennenknoten 140 und 142 mit
einem Prozessor der Überwachungseinrichtung 124.
Die Überwachungseinrichtung 124 kann
durch Ausgeben von Befehlen an einen oder mehrere Antennenknoten über den
Antennenbus 132 Antennenknotenfunktionen anweisen und Zustandsinformationen empfangen.
In einer alternativen Ausführungsform
können
mehr als eine Überwachungseinrichtung
denselben Antennenbus verwenden. Zum Beispiel können die Überwachungseinrichtungen 124 und 126 zur
Kommunikation über
den Antennenbus 132 anstelle (oder zusätzlich zu) der Kommunikation
zwischen Überwachungseinrichtungen über den
Bus 128 gekoppelt sein.
-
Eine Kommunikation zwischen einer Überwachungseinrichtung
und einem Objekt kann eine oder mehrere Antenne(n) einschließen. Zum
Beispiel ist eine Kommunikation zwischen der Überwachungseinrichtung 124 und
einem Objekt 103 mit Signalen 170 von den Antennen 152 an
das Objekt 103 und einem Signal 172 vom Objekt 103 an
die Antennen 152 dargestellt. Es ist nicht notwendig, daß derselbe
Antennenknoten zur Sende- und Empfangskommunikation mit einem besonderen
Objekt fungiert. Zum Beispiel liefern die Antennen 152 ein
Signal 174 an ein Objekt 102 und liefert das Objekt 102 ein
Signal 176 für
den Empfang durch die Antennen 150.
-
Die Orientierung einer Objektantenne
schließt,
wie oben erörtert,
die Orientierung der Objektantenne in Bezug auf eine von einer Überwachungseinrichtung
zur Kommunikation mit Objekten verwendete Antenne ein und schließt die Orientierung
der Objektantenne in Bezug auf andere Objektantennen ein. Wenn im
wesentlichen planare Antennen in der Überwachungseinrichtung und
in den Objekten verwendet werden, kann eine Kopplung der Antennen
zur Energieübertragung
von einer Überwachungseinrichtung
auf ein Objekt hauptsächlich
durch Magnetfelder erfolgen. Eine derartige Kopplung kann abnehmen,
wenn sich die Objektantennenorientierung von koplanar (oder parallelen
Ebenen) in Bezug auf die Überwachungseinrichtungsantenne
unterscheidet. Wenn planate Objektantennen koplanar (oder in parallelen
Ebenen) in Bezug zueinander liegen, kann ein Objekt Energie von
anderen Objekten empfangen und kann die Kopplung von mehreren Schwingkreisen
das Verhalten von einem oder mehreren derartiger Schwingkreise)
bewirken. Wenn zum Beispiel jedes Objekt einen Schwingkreis mit
einer Resonanfrequenz bei Betrieb in Isolation aufweist, kann eine Gruppe
von Objekten eine Energieabsorptionsspitze bei einer anderen (z.
B. niedrigeren) Frequenz, hierin als eine Stapelresonanzfrequenz
bezeichnet, aufweisen. Einige Objekte in einem Stapel können nicht
in demselben Maße
wie andere (z. B. eine Mehrheit) Objekte gekoppelt sein und können somit
Energie bei einer Frequenz zwischen der Resonanzfrequenz bei Isolation
und der Stapelresonanzfrequenz der Mehrheit effizienter absorbieren.
Mit anderen Worten kann ein ungleichförmiger Stapel von Objekten
mehrere Stapelresonanzfrequenzen aufweisen.
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Das Zusammenwirken von Schwingkreisen
in einem derartigen System von gekoppelten Objektantennen kann einen
nachteiligen Effekt auf die Kommunikation aufweisen. Nachteilige
Effekte können
einschließen,
daß unzureichende
Arbeitsenergie von einem bestimmten Transceiver in einem Objekt
empfangen wird, so daß andere
Kommunikationszwecke nicht erfüllt
werden können;
unzureichende oder diskontinuierliche Energie zum Unterstützen von
digitalen und analogen Funktionen (z. B. Zählen, Messen, Umwandeln), so
daß die
Datenkommunikation ungenau sein kann; begrenzter Bereich eines Signals,
das von einem individuellen Objekt gesendet wird, und eine von der
erwarteten abweichende Energiespektraldichte eines von einem individuellen
Objekt gesendeten Signals.
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Die Sensoren 160, 162 messen
zahlreiche Aspekte der Umgebung in der Nähe der jeweiligen Überwachungseinrichtung,
während
die Steuerungen 164, 166 Änderungen in der Umgebung bewirken.
Die Sensoren 160, 162 können irgendwelche herkömmlichen
elektronischen Wandler, die zum Beispiel Temperatursensoren, Drucksensoren,
Annäherungssensoren,
elektromagnetische Sensoren, optische Sensoren enthalten, und mechanische
Sensoren enthalten, wie sie bei Detektion von physikalischen Umgebungsbedingungen, Bewegung
von Objekten in einem Überwachungsgebiet, Öffnen und
Schließen
von Türen
und Durchgang von Fahrzeugen, Tieren, Personal und/oder nicht mit
Transceivern ausgestatteten Gegenständen herkömmlicherweise verwendet werden.
In einer Ausführungsform
des Systems 100 zur automatischen Datenerfassung bezüglich eines
Kassenterminals können
die Sensoren 160, 162 ein Barcodelesegerät, eine
Videokamera und andere herkömmliche
Produktverfolgungssensoren enthalten. Die Steuerungen 164, 166 können irgendwelche
herkömmlichen
Anlagensteuerungen enthalten, wenn die Überwachungseinrichtungen 124, 126 stationär sind;
oder, erforderlichenfalls, Fahrzeugsteuerungen für Überwachungseinrichtungen 124, 126 in
einer mobilen Konfiguration enthalten. Die Steuerungen 164, 166 können Steuerungen
zur Änderung
der Orientierung einer oder mehrerer Antenne(n) der Antennensysteme 120, 121 enthalten.
Jede Überwachungseinrichtung 124, 126 integriert
und meldet Informationen, die sich auf von den Sensoren 160, 162 detektierte
Ereignisse und auf eine Kommunikation mit einem oder mehreren Objekten) 102 bis 112 beziehen.
Derartige Berichte können
durch Warnmeldungen, akustische Ansageeinrichtungen, Ausdrucke oder
Anzeigen (nicht gezeigt) bereitgestellt werden. Jede Überwachungseinrichtung 124, 126 kann
auf ein oder mehrere detektierte Ereignisse durch Änderung
des Zustands der Steuerungen 164, 166 und/oder
Melden eines oder mehrerer Ereignisse über das Netzwerk 128 an
den Hauptrechner 122 und/oder eine weitere Überwachungseinrichtung
antworten.
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Die oben erörterten Sensoren und Steuerungen
können
in einer alternativen Ausführungsform
des Systems 100 von einem oder mehreren Antennenknoten
zusätzlich
zu oder anstelle der von der Überwachungseinrichtung 124 direkt
unterstützten
Sensoren 160 und 164 unterstützt werden. Bei Unterstützung durch einen
Antennenknoten können
Sensoren und Steuerungen an Orten plaziert werden, die sich fern
von der Überwachungseinrichtung 124 befinden
oder zur Signalweiterleitung, Systeminstallation, Test oder Wartung geeigneter
sind. Ein Knoten einer derartigen Ausführungsform kann irgendeine
Kombination von Antennen, Sensoren und Steuerungen, einschließlich Konfigurationen
ausschließlich
aus Antennen (wie gezeigt), Sensoren oder Steuerungen, unterstützen.
-
Das System 100 kann unter
Verwendung von herkömmlichen
elektrischen und elektronischen Komponenten und Techniken, die unter
Verwendung von herkömmlichen
Softwareentwicklungstechniken entwickelte Firmware und Software
einschließen,
konstruiert und zusammengesetzt sein. Objekte zur Verwendung mit
dem System 100 können
unter Verwendung von herkömmlichen
elektrischen, elektronischen und mechanischen Techniken konstruiert
und zusammengesetzt sein, die Baugruppe als integrierte Schaltkreise,
Hybride, Smart Cards, Etiketten, Anhänger, Ausweise, Verpackungsmaterialien,
Verpackung, Behälter
oder Beschilderung, wie dies für
irgendeine der oben erörterten
Anwendungen gewünscht
ist, enthalten. Obwohl die physikalische Nähe der Objekte der Klarheit
halber in 1 dargestellt
ist, soll das Funktionsblockdiagramm von 1 nicht andere physikalische Aspekte
des Systems 100 vermitteln. Es können irgendwelche von zahlreichen
räumlichen
Baugruppen und Verteilungen der Funktionen des Systems 100 unter
Verwendung von herkömmlicher
Baugruppen- und Datenkommunikationstechnologie für einen gewünschten Systembetrieb genutzt
werden. Zum Beispiel können
die Funktionen des Hauptrechners, der Überwachungseinrichtung und
des Antennensystems in einer Baugruppe integriert oder in zahlreiche
zusammenwirkende oder redundante Baugruppen unterteilt werden. Das
System 100 kann derart erweitert werden, daß es irgendeine
Anzahl von Hauptrechnern (einer ist der Einfachheit halber gezeigt),
irgendeine Anzahl von Überwachungseinrichtungen (zwei
sind der Einfachheit halber gezeigt) und irgendeine Anzahl von Antennenknoten
pro Antennensystem (zwei sind der Einfachheit halber gezeigt) enthält. Das
Antennensystem 100 kann integral mit einem einzigen Ort,
verteilt in einem oder mehreren Gebieten oder mobil sein. In ähnlicher
Weise können
die Objekte 102–112 relativ
feststehende Orte (z. B. in Straßen, Laufbändern etc. eingebettet) aufweisen,
wenn die Überwachungseinrichtungen
mobil oder tragbar sind.
-
Die Objekte 104 und 105 bilden
Stapel 114, worin jeweilige Objektantennen in gewissem
Maße gekoppelt
sind (z. B. mehr oder weniger in parallelen Ebenen oder koplanar
ausgerichtet und/oder in mehr oder weniger dichter Nähe zueinander
positioniert). In ähnlicher
Weise bilden die Objekte 107 bis 112 einen Stapel 116. Für Objekte
mit planaren Antennen, die bei von 1 bis 15 MHz arbeiten, kann ein
Koppeln, das dazu ausreicht, um eine Stapelresonanzfrequenz zu beobachten,
die sich von der Resonanzfrequenz eines isolierten Objekts unterscheidet,
in Abständen
zwischen parallel ausgerichteten Objektantennen von weniger als
8 Zoll (z. B. ungefähr
1 Zoll) auftreten. Der Stapel 114 aus Objekten 104 und 105 wirkt,
wie unten unter Bezugnahme auf 2 beschrieben,
zusammen. Jedes Objekt 104, 105 enthält einen
identischen Transceiver 201, 231. Der Transceiver 201 enthält eine
Antenne 202, einen Tankkreis 204, einen Gleichrichter 206,
einen Empfänger 208,
einen Sender 210 und eine Zustandsmaschine 212.
-
Der Tankkreis 204 ist ein
herkömmlicher
Schwingkreis (z. B. ein Reihen-, Parallel- oder Reihen/Parallel-Schwingkreis).
Die Induktivität
der Antenne 202 kann mit dem Tankkreis 204 als
eine zusätzliche
Induktivität oder
als die Hauptinduktivität
des Tankkreises 204 zusammenwirken. Wenn sie sich in der
Nähe der
Antenne 232 befindet, kann die Antenne 202 durch
allgemein bei 290 gekennzeichnete Floßlinien verbunden sein. Die Floßlinien 290 stellen
magnetische Kopplung zwischen den Antennen 202 und 232 dar.
Die Effekte der magnetischen Kopplung auf den Tankkreis 204 enthalten
(a) Änderung
der Resonanzfrequenz des Tankkreises 204, (b) Änderung
des Q des Tankkreises 204, (c) Laden des Senders 210,
wenn gesendet wird, und (d) Dämpfen
irgendeines von dem Empfänger 208 empfangenen
Signals (z. B. Energie oder Nachricht). Wenn der Tankkreis 204 Energie
zum Zwecke des Versorgens des Transceivers 201 mit Energie
empfängt,
kann die magnetische Kopplung die zur Energieumwandlung vom Gleichrichter 206 empfangene
Energie absenken. Die Tankkreise 204 und 234 wirken
zusammen, wenn sie gekoppelt sind (z. B. Ringströme in Phase, eine Resonanzfrequenz,
hierin als die Stapelresonanzfrequenz bezeichnet, und Energieteilung).
Besondere Vorteile werden in dem System 100 als eine Folge
der Verbesserung einiger dieser Effekte und Berücksichtigung dieser Effekte
bei den von der Überwachungseinrichtung 124 und/oder
dem Hauptrechner 122 durchgeführten Funktionen erzielt. Für einen
bei 8 bis 10 MHz (vorzugsweise bei ungefähr 5,5 MHz) betriebsfähigen Transceiver
kann der Tankkreis 204 einen Q im Bereich von 90–130 bei
Isolation, 40–70
bei Kopplung mit der Transceiverschaltung und bis 20 hinunter aufweisen,
wenn er sich in der Nähe
anderer Transceiver befindet. Zum Beispiel kann ein Stapel aus von
3 bis 100 Transceivers in koplanarer Orientierung einen Q von ungefähr 35 aufweisen.
-
Jede Überwachungseinrichtung 124, 126 kann
zu jedem geeigneten Zeitpunkt ein Verfahren zum Auswählen von
einer oder mehreren Frequenzen (oder Ändern von Frequenzen) zur Kommunikation
zwischen der Überwachungseinrichtung
und einem oder mehreren Objekten) durchführen. Bei Auswahl einer Frequenz (oder
eines Bandes) zur Kommunikation kann die Überwachungseinrichtung 124 damit
weitermachen, Daten zu detektieren, zuzulassen, abzufragen oder
zu übertragen
mit einem oder mehreren Transceivern durch Senden und/oder Empfangen
von Nachrichten unter Verwendung der ausgewählten Frequenz (oder des ausgewählten Bandes).
Zum Beispiel kann ein Verfahren 500 von 5 von der Überwachungseinrichtung 124 oder durch
die oben erörterte
Kooperation des Hauptrechners 122 und der Überwachungseinrichtung 124 durchgeführt werden.
Eine Überwachungseinrichtung
kann Energie an Transceivers zu irgendeinem Zeitpunkt in Bezug auf
weitere Kommunikation liefern (z. B. vor Abfrage, verzahnt während der
Abfrage, simultan auf einer anderen Frequenz oder überhaupt
nicht für
batteriebetriebene Transceivers).
-
In Schritt 502 wird eine Sequenz
von Frequenzen in einem gewünschten
Scanbereich bestimmt und in einem Feld mit Überwachungseinrichtungssendefrequenzen
zum Scannen, MTFS [1...A], gespeichert. Eine derartige Sequenz von
Frequenzen kann irgendeine ganze Zahl von Frequenzen (z. B. wie
durch die Variable A gekennzeichnet) enthalten und kann aus dem
Feld MTFS in irgendeiner geeigneten Weise ausgewählt (oder darin gespeichert)
werden. Vorzugsweise ist eine Sequenz von Frequenzen so ausgewählt, daß ein Senden von
mehr als einer vorab festgelegten durchschnittlichen Energie in
irgendeinem besonderen Frequenzband vermieden wird. Ein Frequenzbereich
kann in irgendeine Zahl von Bändern
unterteilt sein. Besagte Bänder können irgendeine
Bandbreite aufweisen, überlappen
und können
einen oder mehrere Teile des Bereiches weglassen. Die Sequenz von
Frequenzen kann für
eine oder mehrere Übertragungen
in einem ersten Band, gefolgt von einer oder mehreren Übertragungen
in irgendeinem anderen Band, sorgen. Zum Beispiel kann sich an ein
Senden auf einer Frequenz in einem ersten Band (z. B. F308 in Band
F304 bis F312) ein Senden irgendeiner Frequenz in einem zweiten
Band (z. B. F324 in Band 320 bis F328) anschließen, um die in dem ersten Band
gesendete durchschnittliche Energie zu begrenzen. Ein Frequenz- Offset vom Beginn
eines Bandes kann als ein Offset in einem anderen Band verwendet
werden; obwohl unterschiedliche jeweilige Offsets in jedem Band
verwendet werden können.
Zum Beispiel kann irgendeine in der oben zitierten verwandten Patentanmeldung
S/N 09/088,924 beschriebene Reihenfolge von Frequenzübertragung
verwendet werden.
-
Scannen kann für einen Bereich um eine mittige
Frequenz, der in eine ganze Zahl von durchgehenden Bändern mit
identischer Bandbreite unterteilt ist, definiert werden. Für den Zweck
des Begrenzens der in jedem Band gesendeten durchschnittlichen Energie
kann Scannen in einer Zahl von Unterscans durchgeführt werden.
Jeder Unterscan kann ein Senden in jedem Band mit einem Offset von
der unteren Grenze des Bandes enthalten. Der Unterscan kann von
Band zu Band in sequentieller Reihenfolge mit ansteigender Frequenz
vonstatten gehen. Der in einem ersten Unterscan verwendete Offset
kann um einen inkrementalen Betrag zur Verwendung in einem nachfolgenden
Unterscan erhöht
werden. Die Anzahl von durchgeführten
Unterscans kann davon abhängen,
ob eine interessierende Frequenz oder Anwärterfrequenz detektiert wird
(wie unten erörtert); oder
die Anzahl von Unterscans kann gleich der Anzahl von in jedem Band
vorzunehmenden Übertragungen sein.
Angesichts all der oben genannten Randbedingungen kann die bei jedem
Senden verwendete Frequenz durch die Formeln ausgedrückt werden:
F ist die Mittelpunktfrequenz
(z. B. in MHz);
F ± R
ist der zu scannende Frequenzbereich;
2R/N ist der Frequenzschritt
(z. B. in MHz);
N ist die Gesamtanzahl von Übertragungen in dem zu scannenden
Bereich;
T ist die Gesamtanzahl von Übertragungen in einem Unterscan;
n
ist die Frequenzzahl für
jede Übertragung;
s
ist die Unterscanzahl in jedem Scan; und
t ist die Übertragungsanzahl
in jedem Unterscan.
-
In der durch die obigen Formeln beschriebenen
Scantechnik können
N, T, n, s und t zur Erleichterung der Berechnung (z. B. Schleiferzähler und
Grenzen) ganzzahlig sein. Werte für S und t können fortlaufend als ganze
Zahlen anhand der Reihen von ganzen Zahlen ausgewählt werden,
die durch die Begrenzungen in den obergenannten Formeln gekennzeichnet
sind.
-
In alternativen Scantechniken können irgendwelche
Reihen anstelle der Reihen von ganzen Zahlen, zum Beispiel eine
Reihe von reellen Zahlen verwendet werden. Es kann jede Funktion
verwendet werden, um einen nächsten
Wert der Reihen zu bestimmen, einschließlich zum Beispiel ein Pseudo-Zufallszahlengenerator.
Wenn Bänder
nicht aufeinanderfolgend behandelt werden, keine gleiche Bandbreite
aufweisen oder nicht kontinuierlich sind, kann irgendein Algorithmus
(z. B. eine Nachschlagetabelle oder eine Reihe von Regeln) verwendet
werden, um geeignete Werte für
eine für
das Senden zu verwendende nächste
Frequenz zu bestimmen. In ähnlicher
Weise kann ein in jedem Unterscan für jedes Band zu verwendender
geeigneter Offset durch irgendeinen geeigneten Algorithmus bestimmt
werden. Zum Beispiel kann ein Pseudozufallszahlengenerator verwendet
werden, um ein nächstes
Band und einen nächsten
Offset für
ein nächstes
Senden in dem Band zu bestimmen. Die Amplitude und/oder Dauer jeder Übertragung
kann zum Beispiel als eine Frequenzfunktion variieren, wenn die
durchschnittliche Energie in einer Blind- oder Resonanzlast (z.
B. eine Last, die nicht rein widerstandsbehaftet ist) zu begrenzen
ist. Eine nächste
Frequenz, die entsprechend einer Reihe oder einem oben erörterten
Algorithmus bestimmt wird, kann bei einem Unterscan als Folge einer
Vorhersage der durchschnittlichen Energie, die in dem Band übertragen
würde,
und einer Bestimmung, ob eine maximale durchschnittliche Energie überschritten
würde,
wenn das Senden nicht unterlassen würde, weggelassen werden. Eine
derartige Bestimmung kann ein Berücksichtigen von früheren Übertragungen über eine
geeignete Zeitdauer enthalten.
-
Wenn verschiedene Arbeitsfrequenzen
für oben
erörterte
verschiedene Kommunikationszwecke verwendet werden (z. B. kann ein
Objekt einen Schwingkreis zum Empfangen von Energie und einen zweiten Schwingkreis
zur Abfrage aufweisen), können
Scanfrequenzen in irgendeiner Sequenz zur Bestimmung irgendeiner
Kombination von Arbeitsfrequenzen von einem oder mehreren Objekten
gewählt
werden. Für
Transceivers, die bei Isolation bei ungefähr 5,5 MHz arbeiten, kann das
Scannen Frequenzen in einem Bereich von ungefähr 2,5 MHz (z. B. F304) bis
ungefähr
6,0 MHz (z. B. F328) enthalten, um Herstelltoleranzen und Objektorientierung
(z. B. Stapel), wie oben erörtert,
Rechnung zu tragen.
-
Das Feld MTFS kann, für jede Frequenz,
Werte enthalten, die die zum Senden und Empfangen zu verwendende
Konfiguration spezifizieren. Derartige Werte können Konfigurationsparameter
für jeden
Sender (z. B. Energiepegel, Synchronisation, Dauer, eine oder mehrere
Antennen, Abstimmung und Steuerphasen) und für jeden Empfänger (z.
B. Detektorauswahl, Auswahl von Taktsignalen, Filterparameter, Synchronisation,
eine oder mehrere Antennen, Abstimmung, Rauschsperrzeitablauf und
Signalverarbeitungsparameter wie unten erörtert) spezifizieren. Aus Effizienzgründen können Vorgabewerte
oder Bezugnahmen auf Sätze
mit vordefinierten Werten verwendet werden. Filterparameter und/oder
Signalverarbeitungsparameter können
eine selektive Dämpfung
von Interferenz (im Zeitbereich oder Frequenzbereich) bewirken,
wie dies in irgendeiner früheren
Ausführung
eines Schrittes von Verfahren 500 bestimmt ist. Da sowohl
das Sendeband als auch das Empfangsband für jeden Eintrag in dem Feld
MTFS spezifiziert werden können,
können
alternative Scantechniken verwendet werden, die einschließen: (a)
Senden eines Schmalbandsignals und Empfangen mit einem Breitbanddetektor;
(b) Senden eines Breitbandsignals und Empfangen mit einem Schmalbanddetektor;
(c) Senden von zwei oder mehr Schmalbandsignalen (aufeinanderfolgend
oder simultan) und Empfangen mit einem Breitbanddetektor; oder (d)
Beibehalten des Sendens eines Breitbandsignals, während zu
aufeinanderfolgenden Zeiten mit unterschiedlichen Schmalbanddetektoreinstellungen
empfangen wird.
-
In Schritt 504 wird eine
Scanunterroutine entsprechend den Inhalten des Feldes MTFS durchgeführt. Es
kann irgendein geeignetes Scanverfahren zur Bestimmung eines oder
mehrerer Signalmerkmale von Anwärterfrequenzen
durchgeführt
werden, um das Auswählen
von einer oder mehreren Frequenzen zur Abfrage zu erleichtern. Besondere
Vorteile werden in dem System 100 durch Verwendung eines
Scanverfahrens von 6 erzielt.
Die Steuerung kann von Schritt 504 auf Schritt 601 von 6 übertragen werden.
-
In Schritt 602 wird die
erste Überwachungseinrichtungssendefrequenz
zum Scannen aus dem Feld MTFS unter Verwendung einer Schleifenvariable
S ausgewählt,
die dem ersten Indexwert 1 zugeordnet ist.
-
In Schritt 604 wird ein
unmodulierter Träger
auf der durch den Wert MTFS[S] gekennzeichneten Frequenz von dem
Antennensystem 120 (z. B. eine oder mehrere Vorgabeantennen,
oder eine oder mehrere Antennen, die, wie oben erörtert, in
Schritt 502 bestimmt worden sind) für eine Dauer D430 gesendet,
der in 4 als Signal 170 dargestellt
ist. Die Trägerübertragung
beginnt zum Zeitpunkt T410 und setzt sich bis zum Zeitpunkt T414
fort. Die Anstiegs- und Abfallzeit des unmodulierten Trägers kann,
wie in 4 gezeigt, wesentlich sein
oder (vorzugsweise) vernachlässigbar
sein. Die Dauer D430 ist im Vergleich mit einem unten erörterten START-Signal
vorzugsweise kurz. Ein vollständiger
Betrieb der Transceivers 201, 231 ist während des
Scanners nicht erforderlich. In einem bevorzugten Scanverfahren
reicht die Trägerübertragung
nicht aus, um Arbeitsenergie in jedem Transceiver zu liefern.
-
In Schritt 606 kann/können eine
oder mehrere Antenne(n) (z. B. diejenigen, die in dem Antennensystem 120 zum
Senden des Trägers
in Schritt 604 verwendet werden) für eine Dauer D434 gesperrt
werden, um Strahlung zu stoppen, die ein Empfangen auf denselben
oder anderen Antennen stören
kann. Die Antennensperrfunktion ist, wie zum Zeitpunkt T414 gezeigt,
bei oder in der Nähe
des Nulldurchgangs des Signals 170 wirksam, um ein Senden
von bandexternem Rauschen zu vermeiden. Der Sperrvorgang ist zum
Zeitpunkt T416 abgeschlossen. Die Dauer D434 ist vorzugsweise geringer
als eine Periode der in Schritt 604 gesendeten Frequenz
(z. B. von ungefähr
drei Perioden des gesendeten Trägers
bis zu weniger als 1 Mikrosekunde, vorzugsweise von 1 bis 3 μs). Nicht
im Gebrauch befindliche Antennen werden gesperrt oder offengelassen, um
eine Detektion einer Antennenresonanzfrequenz in Schritt 608 zu
vermeiden.
-
Von dem Signal 170 gesendete
Energie (z. B. ein Magnetfeld) wird, wenn sie von einem oder mehreren
Transceivers 201, 231 empfangen wird, demzufolge
einen oszillierenden (d.h. Ruf-)Strom in den Tankkreisen 204, 234 und
Antennen 202, 232 entwickeln. Jeder oszillierende
Strom wird als eine Folge des Q des Tankkreises nach der Zeit T414
andauern. Zum Beispiel wird ein Rufsignal, da ein oszillierender
Strom durch die Antenne 202 tritt, von der Antenne 202 vom
Zeitpunkt T416 bis zum Zeitpunkt T422 gesendet. Das Signal 172 von 4 stellt näherungsweise
das Ausmaß des
Rufsignals dar. Wenn Flußlinien 290 einen
oder mehrere Tankkreise koppeln, wirken alle gekoppelten Tankkreise
zusammen. Demzufolge kann das Signal 172 die Überlagerung
von Signalen von einem oder mehreren separaten Objekten und/oder
einem oder mehreren Stapel(n), wie oben beschrieben, enthalten.
Das Signal 172 ist typischerweise mehrere Ordnungen oder
Größer geringer
in der Amplitude als das Signal 170. Das Signal 172 kann
sich auch in der Frequenz und in der Phase von dem Trägersignal 170 unterscheiden.
Diese Frequenz- und Phasenunterschiede sowie Änderungen in der Amplitude
des Signals 172 zwischen den Zeitpunkten T416 und T422 übermitteln
Information über
den Tankkreis 204, über
die Orientierung der Transceiverantenne 202 in Bezug auf
das Antennensystem 120 und andere Transceivers, die Anzahl
von simultan rufenden Tankkreisen und möglicherweise den Ort und die
Relativbewegung (z. B. innerhalb eines Gebietes) von Tankkreisen
in Bezug auf das Antennensystem 120.
-
In Schritt 608 wird das
Signal 172 von dem Antennensystem 120 (z. B. einer
oder mehrere Vorgabeantennen oder einer oder mehreren Antennen,
die, wie oben erörtert,
in Schritt 502 bestimmt sind) empfangen und für Dauer
D436 zwischen den Zeitpunkten T416 und T418 abgetastet. Obwohl eine
kürzere
Zeitdauer verwendet werden kann, werden die Dauer T416 bis T418
und die Empfindlichkeit des Empfängers
(bei erwarteten in einer besonderen Anwendung zu empfangenden Signalpegeln)
derart ausgewählt,
daß sie
ungefähr
8 Perioden des Rufsignals zum Abtasten liefern. Eine Anzahl von
Abtastpunkten 417 wird in dem Monitor Received Scan-Feld
MRS [1..D] aufgezeichnet. Jeder Abtastpunkt kann eine Amplitude
des Signals 172 kennzeichnen (z. B. eine in eine digitale
Wiedergabe umgewandelte gemessene analoge Spannung). Zusätzlich können Abtastpunkte
zum Zeitpunkt T418 bis T422 zur weiteren
Analyse aufgenommen werden.
-
In Schritt
610 werden zahlreiche
Signalmerkmale entsprechend den Inhalten des Feldes MRS und ähnlicher
Felder entsprechend den früheren
Durchführungen
des Schrittes
610 bestimmt. Es kann irgendein herkömmliches
Signalmerkmal bestimmt werden. Ein bestimmtes Signalmerkmal kann
zu einem ersten Zeitpunkt (A) und wiederum zu einem zweiten Zeitpunkt
(B) (während
der erwarteten Abfallzeit eines Rufsignals) bestimmt und die Beziehung
zwischen Signalmerkmalwerten bei A und B verwendet werden, um ein
drittes Signalmerkmal zu bestimmen. Die Analyse von Signalmerkmalen
kann im Zeitbereich (z. B. Amplitude, Phase) oder im Frequenzbereich
vonstatten gehen. Eine Analyse im Frequenzbereich kann vom Ergebnis
einer herkömmlichen
Fast Fourier-Transformation (FFT) einer Reihe von Abtastpunkten
(z. B. eines Abtastfensters von 5 bis 50 μs), die beginnend beim Zeitpunkt
A (z. B. Zeitpunkt T416 für
5 μs) und/oder
beginnend beim Zeitpunkt B (z. B. Zeitpunkt T418 für 5 μs) aufgenommen
wurden, vonstatten gehen. Beispiele von geeigneten Signalmerkmalen
sind in Tabelle 1 beschrieben. In einer alternativen Ausführungsform
werden Abtastpunkte zu einem weiteren Zeitpunkt C nach Zeitpunkt
B aufgenommen. Werte von Abtastpunkten zu den Zeitpunkten A und
C werden danach durch Teilen (z. B. A' = A/B und C' = C/B) oder
durch Subtrahieren (z. B. A' = A – B und C' = B – C) normalisiert.
Die Zeitpunkte A, B und C sind in gleichen Zeitintervallen innerhalb
der erwarteten Dauer eines Reaktionssignals oder Antwortsignals
angeordnet. TABELLE
I
Signalmerkmal | Beschreibung |
A-B | Es
wird erwartet, daß eine
Signalamplitude zum Zeitpunkt A größer als eine Signalamplitude
zum Zeitpunkt B ist. Falls nicht, kann das Signal, das |
Signalmerkmal | Beschreibung |
| analysiert
wird, Interferenz, zum Beispiel Signal 193, sein. Der Betrag der Amplitudendifferenz
sollte in einen akzeptablen Bereich fallen. Der Bereich basiert
auf dem Q des Tankkreises 204 und/oder anderen gekoppelten Tankkreisen,
und dem Effekt von simultanen Rufsignalen von mehreren gekoppelten
oder ungekoppelten Transceivern. |
A/B | Das
Verhältnis
einer zum Zeitpunkt A aufgenommenen Amplitude zu einer zum Zeitpunkt
B aufgenommenen Amplitude sorgt für eine alternative Anzeige
des Q des rufenden Tankkreises beziehungsweise der rufenden Tankkreise
wie oben erörtert.
Es wird erwartet, daß das
Verhältnis
in einen Bereich von Q-Werten für
Tankkreise und von dem System 100 angetroffenen Stapeln fällt. Die
A/B-Technik kann zuverlässigere
Ergebnisse als die A-B-Technik bei Zuständen mit geringem Rauschen
liefern. |
A (bei
Frequenz1 ) vs. A (bei Frequenz2) | Die
Signalamplitude bei jeder von zwei oder mehr Frequenzen (wenn normiert)
liefert Information, von der erwartet wird, daß sie mit dem Q des rufenden
Tankkreises beziehungsweise der rufenden Tankkreise, wie oben erörtert, konsistent
ist. Der Unterschied zwischen der normierten Amplitude bei jeder
Frequenz im Vergleich mit der erwarteten Amplitude (basierend auf
einem Q-Bereich) kann, wenn er nicht innerhalb eines aktzeptablen
Bereiches liegt, anzeigen, daß eine
oder |
Signalmerkmal | Beschreibung |
| mehrere
Signalamplituden rauschen oder Interferenz entsprechen. |
Phase
zum Zeitpunkt B | Es
wird erwartet, daß die
Phase des Signals zum Zeitpunkt B der Phase einer abnehmenden Sinuskurve
der zum Zeitpunkt A bekannten Phase entspricht. Die Phase kann auf
irgendeine Weise bestimmt werden, einschließend zum Beispiel Vergleichen
von Signalen von mehreren Empfängern, wobei
jeder einen phasenempfindlichen Detektor aufweist, Aufschalten eines
Phasenregelkreises zum Zeitpunkt A zur Verwendung zum Zeitpunkt
B oder Verwendung von digitaler Signalanalyse. Wenn die Phase zum
Zeitpunkt B sich von der vorhergesagten Phase um mehr als einen
vorab festgelegten Betrag unterscheidet, kann das Signal Interferenz
sein. |
FFT(A)
vs. FFT(B) | Frequenzkomponenten
des Ergebnisses einer FFT-Analyse
können
eine oder mehrere signifikante Komponetenfrequenzen anzeigen. Die
Größe der Frequenzkomponenten
einer zum Zeitpunkt A genommenen FFT sollte sich um nicht mehr als
einen vorab festgelegten Betrag von der Größe der korrespondierenden Frequenzkomponenten
einer zum Zeitpunkt B genommenen FFT unterscheiden. |
FFT(A
bei Frequenz ) vs. FFT(A Frequenz2) | Es
wird erwartet, daß eine
sich aus dem Senden auf einer ersten Frequenz ergebende FFT Frequenzkomponenten
aufweist, die mit Frequenzkomponenten einer sich aus Senden mit
einer zweiten anderen Frequenz ergebenden FFT übereinstimmen. Wenn sich die
jeweiligen Amplituden von korrespondierenden Komponenten um |
Signalmerkmal | Beschreibung |
| nicht
mehr als einen vorab festgelegten Betrag unterscheiden, kann die
nicht abweichende Komponente eine Komponente eines Interferenzsignals,
zum Beispiel Signal 193, sein. |
Phase(A
bei Frequenz ) vs. Phase(A bei Frequenz2) | Es
wird erwartet, daß ein
Abstimmkreisrufsignal eine starke Variation der Phase mit der Frequenz
bei Frequenzen in der Nähe
der Resonanzfrequenz aufweist. Wenn die Phase nicht um mehr als
einen vorab festgelegten Betrag, gemessen bei einer ersten und einer
zweiten Frequenz, variiert, kann das Signal Interferenz sein. |
Aa1–a2 =
A(unter Verwendung von Antenne 1) – A(unter Verwen-dung von Antenne
2) | Ein
Amplitudensignal (z. B. zu obigem Zeitpunkt A oder B) kann durch
Subtrahieren des von mehr als einer Antenne empfangenen Signals
modifiziert werden. Es ergibt sich eine Gleittaktunterdrückung. Die
Technik mit modifiziertem Signal kann anstelle irgendwelcher nicht
modifizierter Signale in irgendeinem der oben erörterten Merkmale verwendet
werden (z. B. Aa1–a2–Ba1– a2; Aa1–a2/Ba1–a2;
FFT(Aa1–a2);
etc.) |
Ad1–d2 =
A(unter Verwendung von Breitbanddetektor 1) vs. A(unter Verwendung
von Schmalband-detektor
2) | Da
ein Rufsignal ein Schmalbandsignal ist, wird erwartet, daß ein Breitbanddetektor
und ein Schmalbanddetektor Signale mit ähnlicher Amplitude in einer
Umgebung mit geringem Rauschen liefern. Wenn bekannt ist, daß die Umgebung
geringes Rauschen aufweist, und der Breitbanddetektor eine Signalamplitude
erzeugt, die um mehr als einen vorab festgelegten Betrag die von
einem Schmalbanddetektor erzeugte Signalamplitude überschreitet, kann
das von beiden Detektoren empfangene Signal Interferenz sein. |
-
In Schritt 612 wird jedes
in Schritt 610 bestimmte Signalmerkmal in einem Feld mit
einer Indexposition gespeichert, die der gesendeten Frequenz in
Schritt 604 entspricht. Zum Beispiel können mehrere Felder für Überwachungseinrichtungsantwortsignalmerkmale
unter Verwendung der Schleifenvariablen S als MRSP1[S], MRSP2[S],
etc. indiziert werden.
-
In Schritt 614 wird die
Schleifenvariable S erhöht
und eine nachfolgende Überwachungseinrichtungssendefrequenz
ausgewählt,
bis alle Überwachungseinrichtungssendefrequenzen
gesendet worden sind. Wenn ein nächste Überwachungseinrichtungssendefrequenz
erfolgreich ausgewählt
worden ist, schreitet die Steuerung zu Schritt 604 voran;
andernfalls geht die Steuerung 616 für eine Rückkehr zu einer Rufroutine,
zum Beispiel, folgend Schritt 504, weiter.
-
In Schritt 506 werden Felder
MRSP1, MRSP2, etc. individuell und/oder durch Vergleich und/oder
Korrelation analysiert, um zu bestimmen, welche Frequenz oder Frequenzen
mit maximalen Werten eines Gütefaktors
basierend auf einem oder mehreren Signalmerkmalen übereinstimmt/übereinstimmen.
Die Korrelation kann zeit- oder spektralkohärent sein. Wenn zum Beispiel
ein Gütefaktor
nur auf einem einzigen Signalmerkmal, wie in 3 dargestellt, basiert, kann eine herkömmliche
Feldanalyse verwendet werden, um zu bestimmen, daß die Frequenz
F324 mit einem maximalen Signalmerkmal S384 übereinstimmt. Hier kann die
in 3 gezeigte Graphik
von Werten im Speicher als eine Liste (oder Feld) mit Frequenz-Merkmal-Paaren, enthaltend, zum
Beispiel, (F304, 5360), (F308, S380) und zahlreiche Paare dazwischen,
dargestellt werden. Spitzenwerte des Signalmerkmals können in
der Analyse, enthaltend Frequenzen F308, F312, F316 und F320, erwähnt werden.
Weitere Analyse kann eine oder mehrere Anwärterfrequenzen entsprechend
herkömmlicher
Profilerkennungslogik und Profilen von erwarteten Signalmerkmalen
basierend auf theoretischen Modellen, Messungen und Analyse bestimmen.
Wenn zum Beispiel Frequenz F324 mit der für einen individuell arbeitenden
Transceiver erwarteten Tankfrequenz übereinstimmt, dann wäre die Frequenz
F324 ein Anwärter.
Durch Profilerkennung kann ermittelt werden, daß die Frequenz F320 mit dem
Stapel 114 übereinstimmt
und Frequenzen F308, F312 und F316 mit dem Stapel 116 übereinstimmen
können.
Unter Verwendung des Signalmerkmalswertes 5384 zur Normierung
kann man bestimmen, daß mit
der Frequenz F308 korrespondierender Signalmerkmalswert 5380 auch
ein Anwärter
ist, da seine relative Amplitude einen Schwellenwert erfüllt oder überschreitet. Jedoch
können
die der jeweiligen Frequenz F312 und F316 entsprechende Signalamplitude 5378 und 5374 aufgrund
der Möglichkeit,
daß diese
kleineren Spitzen in dem Signalmerkmalswert mit Objekt 107 und 112 (oder ähnlich angeordneten
Objekten) mit schwächerer
Kopplung mit allen anderen Objekten 108 bis 111 des Stapels 116 aufgrund
der Positionierung an den jeweiligen Enden des Stapels 116 entsprechen
können,
von geringem Interesse sein. Mit anderen Worten können die
Frequenzen F308, F312 und F316 mit einem einzigen Stapel 116 übereinstimmen,
der mit einer einzigen Frequenz, zum Beispiel Frequenz F308, abgefragt
werden kann. Eine Kommunikation kann bei Frequenzen F312 und F316
absichtlich für
einen oder mehrere Zwecke (z. B. Senden von Arbeitsenergie) zum
Beispiel durchgeführt
werden, wenn erwartet wird, daß jede
Frequenz jeweils einem oder mehreren anderen Transceivern entspricht
(zum Beispiel ein aus irgendeinem Grunde, einschließlich der
Nähe zu
einem anderen Transceiver oder zu einer Oberfläche, die die Kommunikation, wie
oben erörtert,
stört,
verstimmter Transceiver).
-
Zusätzlich zur Analyse von maximalen
Werten des in 3 gezeigten
Signalmerkmals kann eine weitere Analyse den Q (z. B. Gütefaktor
oder Standardabweichung) des Signalmerkmals bei jeder Spitzenfrequenz
berücksichtigen.
Zum Beispiel weist das Signalmerkmal bei Frequenz F324 einen hohen
Q auf; weist das Signalmerkmal bei Frequenz F308 einen etwas geringeren
Q auf; und weist das Signalmerkmal bei Frequenz F320 einen relativ
niedrigen Q auf. Einige anfänglich
als Anwärter
betrachtete Frequenzen können
beseitigt werden, wenn der Wert des Signalmerkmals (oder Gütefaktor)
nicht einem Q entspricht, der größer als ein
minimaler erwarteter Q ist oder die Relativgröße des Signalmerkmals eine
minimale erwartete Größe nicht überschreitet.
Im Falle des Stapels 106, der eine Signaleigenschaft mit
bei Frequenz F308, F312 und F316 dargestellten mehreren Spitzenwerten
aufweist, kann eine weitere Analyse verwendet werden, um zu bestimmen,
welche der drei möglichen
Anwärterfrequenzen
für die
Abfrage am geeignetsten ist.
-
In einer kontrollierten Umgebung
können
Signalmerkmale die Anzahl von vorhandenen Objekten, unsachgemäße Orientierung
von einem oder mehreren Objekten oder unsachgemäßer Abstand zwischen Objekten
anzeigen.
-
In Schritt 508 kann eine
oder mehrere Anwärterfrequenzen
einer weiteren Analyse in Verbindung mit einer Unterscanprozedur
unterzogen werden. Für
jede Anwärterfrequenz
wird ein geeigneter Bereich von Frequenzen in der Nähe der Anwärterfrequenz
für einen
Unterscan spezifiziert. Es kann jede Unterscanprozedur verwendet
werden. Besondere Vorteile werden in dem System 100 durch
Durchführen
der Unterscanprozedur in einer Weise erzielt, die der oben unter
Bezugnahme auf den Schritt 504 erörterten Scanprozedur ähnelt. Zum
Beispiel kann die Steuerung von Schritt 508 zu Schritt 701 von 7 übergehen. Für einen Unterscan spezifizierte
Frequenzwerte in dem Feld MTFS können
von irgendeinem der Konfigurationswerte (z. B. für diesen Unterscan nachgeprüft), die
oben unter Bezugnahme auf Schritt 502 erörtert wurden,
begleitet werden.
-
In Schritt 702 wird eine
Sequenz von Frequenzen innerhalb jedes gewünschten Unterscanbereiches bestimmt.
Es werden Werte in einem Feld mit Überwachungseinrichtungssendefrequenzen
zum Scannen bestimmt, zum Beispiel MTFS[1..C]. Ein typischer Unterscan
kann einen Frequenzbereich von ± 200 KHz um eine interessierende
Frequenz umfassen.
-
In Schritt 704 wird eine
Scanprozedur gemäß den Inhalten
von Feld MTFS durchgeführt.
Die Steuerung kann zu Schritt 601 übergehen und, wie oben beschrieben,
von Schritt 616 zurückkehren.
-
In Schritt 706 werden nachgeprüfte Signalmerkmalsfelder
MRSP1, MRSP2, etc. verwendet, um einen oder mehrere Gütefaktoren
nachzuprüfen,
wie oben unter Bezugnahme auf Schritt 506 erörtert. Die
Steuerung kehrt in Schritt 708 zur Rufroutine, zum Beispiel,
Schritt 501 von 5 zurück.
-
In Schritt 510 wird jede
mit einem Gütefaktor
mit einer geeigneten Größe verbundene
Frequenz in einem Feld mit Überwachungseinrichtungssendefrequenzen
zur Abfrage, zum Beispiel, MTFI[1..B] identifiziert.
-
In Schritt 512 wird jede
Abfragefrequenz bei der Führung
eines Abfrageszenarios verwendet. Es werden irgendein Abfrageprotokoll
und Modulationsverfahren verwendet. Geeignete Abfrageprotokolle
sind in TABELLE 2 beschrieben. Ein Abfrageprotokoll zur Verwendung
in dem System 100 enthält
irgendein herkömmliches
Protokoll für
die Übertragung
einer individuellen Identifikation von einem Transceiver zu einer Überwachungseinrichtung
sowie irgendein Protokoll, anhand dessen eine Überwachungseinrichtung eine
individuelle Identifikation bestimmen kann. Es kann dann eine die
individuelle Identifikation benutzende nachfolgende Kommunikation
ohne Kollision, Interferenz oder Mehrdeutigkeit im Systembetrieb
vonstatten gehen. Es können
irgendein Nachrichtenformat und Modulationsverfahren verwendet werden,
vorzugsweise eine Schmalbandmodulation, zum Beispiel, irgendeine
Pulsbreitenmodulations(PWM)-Technik.
-
Transceiveridentifikation kann die
Frequenz (oder das Frequenzband), in dem eine Kommunikation zuverlässig hergestellt
werden kann, einen Code oder eine Sequenz von Codes, die von dem
Transceiver zum Aktivieren einer oder mehrerer Antworten erkannt
werden, einen in (oder durch) einer) Antwort angezeigten Code oder
eine Kombination dieser Merkmale enthalten. TABELLE
2
Protokoll | Beschreibung |
1 | Die
Zeit vor Beginn des Sendens einer Antworinachricht kann von dem
Transceiver des Objekts gemäß einer
Zufallszahl zur Verringerung der Wahrscheinlichkeit von Kollision
bestimmt werden. Es können
lange Antwortnachrichten verwendet werden. Objekt oder Überwachungseinrichtung
(oder beide) können
einen Mechanismus zur Kollisionsdetektion |
Protokoll | Beschreibung |
| und
Initiierung eines erneuten Versuchs enthalten. Der Inhalt der Antwortnachricht
kann eine Identifikation übermitteln. |
2 | Alle
Objekte können
eine zugeordnete Antwortschlitzzahl aufweisen. Die Objektidentifikation
kann in N Teilen in dem korrespondierenden Antwortschlitz als Antwort
N Anfragen kommuniziert werden. Der Inhalt des Antwortschlitzes
kann eine Identifikation übermitteln. |
3 | Objekte
können
redundant in mehr als einem Antwortschlitz als Antwori auf eine
einzelne Anfrage antworten. Es kann eine Kollisionsdetektion von
der Überwachungseinrichtung
verwendet werden, um zu bestimmen, ob Daten einem bestimmten Antwortschlitz
gültig
sind. Der Inhalt eines guten Antwortschlitzes kann eine Identifikation übermitteln. |
4 | Eine
bestimmte Adresse oder eine Gruppenadresse kann mit der Abfragenachricht
gesendet werden. Objekte können
antworten, wenn sie speziell oder als Mitglieder der fraglichen
Gruppe adressiert sind. Ein Nichtadressierfall kann einen Anfangszustand
(z. B. Reset) auferlegen, was |
| weitere
Antworten verhindert. Ein Zusammenhang mit einer bestimmten Adresse
kann anhand der unmittelbar vorangehenden Gruppenadresse(n) impliziert
werden. Falls adressiert, kann eine Antwort in einem bestimmten Antwortschlitz
eine nächste
Adresse in einer vorab festgelegten Sequenz anzeigen. Ein Adressierungsfall
kann Antworten nach einer vorab festgelegten minimalen Anzahl von
Antworten (z. B. eine) stummstellen. Der Inhalt des Antwortschlitzes
kann für
eine zuverlässige
Detektion oder für
eine zusätzliche
Identifikation dienen. |
5 | Eine
relativ lange Identifikationsnummer kann in mehrere kürzere Zugangscodes
getrennt sein, wobei jeder Zugangscode mit einer Ebene verbunden ist.
Objekte können
in irgendeiner Sequenz von Zugangscodes adressiert werden. Wenn
ausreichende Zugangscodes empfangen worden sind, kann eine Antwort
in einem bestimmten Antwortschlitz einen Zugangscode für eine andere
Ebene in einer vorab festgelegten Sequenz, |
Protokoll | Beschreibung |
| einen
Endabschnitt der Identifikationsnummer oder an die Überwachungseinrichtung
gelieferte Daten anzeigen. Gruppen von Objekten mit identischen
Zugangscodes auf vorab festgelegten Ebenen zum Erzielen von Antworten
in einem bestimmten Antwortschlitz programmiert werden, der einen Zugangscode
auf einer vorab festgelegten Ebene anzeigt. Der Inhalt des Antwortschlitzes
kann zur zuverlässigen
Detektion, zusätzlichen
Identifikation oder zum Liefern von Daten an die Überwachungseinrichtung
dienen. |
6 | Es
kann das Vorhandensein von individuellen oder gekoppelten Gruppen von
Objekttransceivern bestimmt werden. Eine Identifikation kann teilweise durch
eine Frequenz eines Antwortsignals bestimmt werden. Eine Gruppen von
Transceivern kann aktiviert (eingestellt) werden gemäß einer
Antwortfrequenz. Jeder Antwortzeitschlitz kann zugeordnet oder zur
Selbstzuordnung (z. B. zufallsmäßig) gerichtet
sein. Der Empfang von Antworten kann auf ein Schmalband (z. B. Notch)
beschränkt
sein, um nicht in der gewünschten Gruppe
befindliche Objekte zu ignorieren. Zeitschlitze können in
einer oder mehreren an Untergruppen adressierten Nachrichten gelesen
werden. Eine Identifikation kann anhand der Schlitzzahl der Antwort
und/oder des Inhalts der Antwort bestimmt werden. Eine Untergruppe
kann ausgeschaltet oder automatisch deaktiviert werden. Eine Abfrage
kann für
eine weitere Untergruppe oder Frequenz fortfahren, bis alle Abschnitte
der Identifikation bestimmt worden sind. |
7 | Es
kann irgendeine Kombination von durch die obengenannten Protokolle dargestellten
Techniken im Ganzen oder teilweise verwendet werden. |
-
Besondere Vorteile werden in dem
System 100 unter Verwendung der in den 12, 13 und 14 beschriebenen Abfrageprozedur 512 erzielt.
Die Steuerung kann von Schritt 512 zu Schritt 1201 unter
Bezugnahme auf 12 übergehen.
-
Die ausgewählten Frequenzen in Schritt 510 können zur
Abfrage verwendet werden oder alternativ können diese Frequenzen zum Übertragen
von Energie von der Überwachungseinrichtung 124 auf
eines oder mehrere Objekte 102 bis 112 verwendet
werden. Im letztgenannten Fall kann die Abfrage auf irgendeine herkömmliche
Weise auf irgendeiner geeigneten Frequenz vonstatten gehen. Zum
Beispiel kann ein Objekt der vorliegenden Erfindung mit einem Tankkreis,
der mit dem Tankkreis von in der Nähe befindlichen Transceivern zusammenwirkt,
Energie von seiner Ausstrahlung auf einer Frequenz empfangen, die
sich in der Nähe
der Resonanzfrequenz des Tankkreises befindet. Außerdem kann
ein derartiger Transceiver antworten und in einem Abfrageszenario
mit einer anderen Frequenz (z. B. 250 MHz bis 350 MHz) unter Verwendung
herkömmlicher RFID
teilnehmen. Das in herkömmlicher
RFID verwendete Abfrageprotokoll und die Sendemodulationstechniken
enthalten zum Beispiel Frequenzen, die für geeignete Ausbreitungsmerkmalen
ausgewählt
sind, Infrarot und andere optische Frequenzen und Ultraschall- und
andere Schallfrequenzen. Magnetische Kopplung zwischen benachbarten
Transceivern, wie oben unter Bezugnahme auf 2 beschrieben, können auf irgendeiner für die Abmessungen
von Antennen und Abstände
zwischen Antennen für
den gewünschten
Kommunikationszweck geeigneten Frequenz erzielt werden. Eine magnetische
Kopplung wird zum Liefern eines Energiesignals bevorzugt, um den
Bereich des Energiesignals zu begrenzen und Ausführungsrichtlinien zu erfüllen.
-
Modulationstechniken enthalten zum
Beispiel Streuspektrum, Amplitudenmodulation, Frequenzmodulation,
Einseitenbandmodulation und Unterbrechungstastungs(Off/On Keying
(OOK))-Modulation. OOK wird wegen seines schmalen Frequenzspektrums
bevorzugt, das eine Kommunikation bei Vorhandensein und Orientierung
von anderen Objekten zuläßt, die
Teile von breitbandigerer Modulation auf ein unvorhersagbares Ausmaß absorbieren.
-
Gemäß zahlreichen Aspekten der
vorliegenden Erfindung kann die Komplexität von Schaltungen und Firmware
zur Durchführung
der Funktionen eines Transceivers durch Verwendung einer oder mehrere
der folgenden Techniken in Kombination reduziert werden: (a) Empfangen
von Arbeitsenergie für
den Empfänger über die
Antenne und den Tank, wie oben beschrieben; (b) Verwendung von Transceiverdetektion
(z. B. Detektieren eines Rufsignals) auf derselben Frequenz, die
zum Speisen des Transceivers mit Energie verwendet wird; (c) Verwenden
von OOK-Modulation zur Abfrage; (d) Durchführen einer Abfrage auf derselben
Frequenz, wie sie zum Versorgen des Transceivers mit Energie verwendet
wird; (e) Begrenzen der Antwort von einem Transceiver während der
Abfrage (z. B. ein oder zwei Bits); (f) Verwenden von mehreren vorab
festgelegten Antwortschlitzen für
mehrere Transceivers zum Antworten auf einen einzelnen Befehl; (g)
Verwenden von vorab festgelegten Zeitdauern eines unmodulierten
Trägers
für eine
oder mehrere Transceiverresetoperationen; (h) Verwenden einer Transceiveridentifikationsnummer
mit ausreichender Auflösung
zum praktischen Reduzieren der Möglichkeit
von Kollisionen in einer erwarteten Betriebsumgebung auf ein vernachlässigbares
Maß (z.
B. möglicherweise
auf Null); (i) Verwenden eines Protokolls, das identifiziert, wenn
eine Antwort genau einem Transceiver entspricht, ohne sich auf Kollisionsdetektionsmechanismen
zu stützen;
und (j) Verwenden einer in N Teile unterteilten Transceiveridentifikationsnummer
und Verwenden eines Protokolls zur Ermittlung eines Teils einer
Identität
in mehr als einer anderen Sequenz von Abfragenachrichten.
-
Die Funktionen der Überwachungseinrichtung 124 und
des Transeivers 201 werden unten in einer Ausführungsform
beschrieben werden, die alle die oben aufgelisteten Techniken enthält. Obwohl
irgendeine Ausführungsform
von Hardware, Firmware (z. B. Zustandsmaschine-Mikrocode) oder Software (z. B. Mikroprozessorbefehlscode)
verwendet werden kann, um den Teil des dem Transceiver zugeordneten
Protokolls durchzuführen,
unterstützt
eine beispielhafte Ausführungsform
die Abfrage und außerdem
Lese/Schreib-Datenkommunikation.
Zum Beispiel kann der Prozeß 800 von 8 von einem Transceiver 201 durchgeführt werden,
um ein derartiges Protokoll zu unterstützen. Der Prozeß 800 enthält Prozesse
zur Detektion von START- und SEPARATOR-Signalen 802; Erwarten
eines Zugangscodes 804; Ändern eines Zugangszustands 810;
Vergleichen eines Zugangscodes mit einem Zugangscode aus dem Speicher 806;
Senden einer Antwort in einem Antwortschlitz entsprechend einem
Zugangszustand 812; Erwarten eines Befehls 814;
und Senden einer Nachricht 816.
-
Diese Prozesse können in der irgendeiner Kombination
von Software, Firmware oder Logikschaltungen unterstützt werden.
Die Ausführung
dieser Prozesse kann in einer interruptgesteuerten, gepollten, eingängigen oder
parallelen Multitasking-Ausführweise
vonstatten gehen. Wie unten erörtert,
meldet ein Prozeß einen
weiteren Prozeß in
irgendeiner herkömmlichen
Weise, zum Beispiel unter Verwendung einer gemeinsamen Variablen,
Ausgeben eines Befehls, Erzeugers eines Signals etc.
-
Der Prozeß 802 analysiert kontinuierlich
einen empfangenen Träger
nach Hinweisen für
ein START-Signal und SEPARATOR-Signal. Ein ununterbrochener, unmodulierter
Träger
für mehr
als eine erste vorab festgelegte Zeitdauer kann ein START-Signal
anzeigen. Wenn ein START-Signal empfangen wird, kann der Prozeß 804 in
Kenntnis gesetzt werden. Wenn ein START-Signal detektiert wird,
sollte der Zustand des Transceivers auf einen bekannten Anfangszustand
zurückgesetzt
werden. Der Prozeß 802 liefert
eine derartige Meldung an den Prozeß 810, um den Zugangszustand
zurückzusetzen.
Ein ununterbrochener, unmodulierter Träger für eine zweite vorab festgelegte
Dauer (vorzugsweise geringer als die erste vorab festgelegte Dauer), kann
zum Anzeigen eines SEPARATOR-Signals verwendet werden. Ein hierin
verwendetes SEPARATOR-Signal kann eine Unterbrechung in einer Nachricht
anzeigen und dadurch den Beginn einer nachfolgenden Nachricht anzeigen.
Bei Detektion eines SEPARATOR-Signals liefert der Prozeß 802 eine
Meldung an den Prozeß 812,
um irgendeine Übertragung
zu beenden, die im Gange oder zum Senden vorgesehen sein kann. Der
Prozeß 802 bis
Prozeß 812 liefert
Meldungen, um den Schlitzzähler
entsprechend zurückzusetzen.
Bei fehlgeschlagenem Versuch, ein geeignetes START-Signal zu empfangen,
kann der Transceiver 201 in einem ausgeschalteten zurückgesetzten
Zustand bleiben. Bei fehlgeschlagenem Versuch, ein geeignetes SEPARATOR-Signal
zu empfangen, kann der Transceiver darin belassen werden, die Vervollständigung
des aktuellen Nachrichtenformats zu erwarten.
-
Der Prozeß 804 untersucht einen
eintreffenden demodulierten Träger
beginnend von einer Meldung eines START-Signals bis zu einem vorab
festgelegten Zeitpunkt, wenn ein Zugangscode gemäß dem Nachrichtenformat erwartet
wird. Ein von dem Prozeß 800 unterstütztes Protokoll
unterteilt die individuelle Transceiveridentifikation in einen oder mehrere
Zugangscodes. Jeder Zugangscode ist mit einem sogenannten Ebenencode
verbunden, der unten zu erörtern
ist. Der Prozeß 804 leitet
den empfangenen Ebenencode und Zugangscode bei Empfang zu Prozeß 806.
-
Der Prozeß 806 arbeitet auf
einem gültigen
empfangenen Ebenencode und Zugangscode, wenn sie von dem Prozeß 804 geliefert
werden. Der Prozeß 806 verwendet
den Ebenencode als eine Adresse oder einen Index in einem in dem
Speicher 808 gespeicherten Feld zur Wiedergewinnung eines
gespeicherten Zugangscodes. Ferner vergleicht der Prozeß 806 den
gespeicherten Zugangscode mit dem empfangenen Zugangscode und liefert
er Ergebnisse des Vergleichs an den Prozeß 810 in zahlreichen
von dem Prozeß 800 unterstützten Protokollen.
Man beachte, daß es
nicht notwendig sein kann, daß die
Zugangscodes in irgendeiner bestimmten Sequenz empfangen werden,
soweit wie jeder Zugangscode mit einem zugehörigen Ebenencode empfangen
wird, was die Wiedergewinnung eines geeigneten Zugangscodes aus
dem Speicher gemäß dem Ebenencode
erleichtert. Alternativ kann, wie unten erläutert, irgendeine geeignete
Sequenz eine gewünschte
Zugangszustandsänderung
diktieren.
-
Der Prozeß 810 ändert den
Zugangszustand des Transceivers 201. Als Antwort auf einen
"Setze Zustand zurück"-Befehl
(oder -Signal) von Prozeß 802 setzt
Prozeß 810 alle
Zugangszustandsbits zurück.
Wenn ein geeignetes Vergleichsergebnis von Prozeß 806 empfangen wird,
kann der Prozeß 810 ein
oder mehrere Zugangszustandsbits setzen. Vorzugsweise setzt der
Prozeß 810 ein
Zugangszustandsbit in Übereinstimmung
mit der von dem Prozeß 804 bereitgestellten
Ebene, wenn ein geeignetes Vergleichsergebnis anzeigt, daß der empfangene
Zugangscode exakt mit dem gespeicherten Zugangscode übereinstimmt.
Zahlreiche alternative Protokolle erlauben oder erfordern, daß ein Zugangszustandsbit
zu setzen ist, wenn ein Vergleichsergebnis irgendeine herkömmliche
Beziehung zwischen dem empfangenen Zugangscode und dem gespeicherten
Zugangscode anzeigt (z. B. <, >=, <, <=
innerhalb eines Bereiches etc.). Der Prozeß 810 liefert den aktuellen
Zugangszustand an den Prozeß 812 und
kann, bei Erhalt eines vorab festgelegten Zugangszustands, dem Prozeß 814 befehlen,
eine Befehls/Antwortsitzung zu beginnen.
-
Der Prozeß 812 wird zum Senden
aktiviert, wenn der von dem Prozeß 810 gelieferte Zugangszustand einen
vorab festgelegten Aktivierzugangszustand erfüllt oder überschreitet (d. h., der Transceiver
ist in irgendeinem von dem Protokoll definierten Maße adressiert
worden). Der Prozeß 812 gewinnt
eine Schlitzzahl aus dem Speicher 808 in Übereinstimmung
mit dem von dem Prozeß 804 bereitgestellten
Ebenencode wieder. Gemäß einem
von dem Prozeß 800 unterstützten bevorzugten
Protokoll folgen Schlitze (gekennzeichnet mit vorab festgelegten
Zahlen) dem Auftreten eines START-Signals mit einer vorab festgelegten
Verzögerung. Nach
Verstreichen der vorab festgelegten Verzögerungszeit zählt der
Sendeprozeß 812 vorab
festgelegte Schlitzzeitdauern (oder Schlitzgrenzsignale), bis die
Schlitzzahl erzielt ist. Der Prozeß 812 sendet danach
ein Antwortsignal in dem Schlitz, der der aus dem Speicher wiedergewonnenen
Schlitzzahl entspricht. Durch Senden eines Antwortsignals in einem
vorab festgelegten Antwortschlitz liefert der Prozeß 812,
wie in mehreren identischen Transceivern durchgeführt, eine
Antwort, die, bei Empfang durch Überwachungseinrichtung 124, anzeigt,
daß ein
oder mehrere Transceivers aktiviert worden sind, um als Folge des
Empfangs von einem oder mehreren geeigneten Zugangscodes zu senden.
-
Jeder Zugangscode kann eine Gruppen(oder
Untergruppen)-Identifikationsnummer repräsentieren. Bei hierarchischer
Anordnung kann die individuelle Transceiveridentifikation aus einer
(GID)-Nummer, einer Untergruppenidentifikationsnummer (SGID), einer
Unter-Untergruppenidentifikationsnummer
(S2GID) etc. bis zu irgendeiner Anzahl von
Ebenen bestehen. Wenn zum Beispiel jeder Zugangscode eine 10-Bit-Binärzahl repräsentiert
und vier Ebenen verwendet werden, besteht eine individuelle Transceiveridentifikationsnummer aus
einer 40-Bit-Binärzahl.
Diese Identifikationsnummer reicht aus, um mehr als eine Million
Transceivers in jeder von mehr als 1.000 unabhängigen Betriebsumgebungen eindeutig
zu identifizieren. Jede Betriebsumgebung ist durch eine 10-Bit-Gruppenidentifikationsnummer
(z. B. ein Zugangscode auf oberster Ebene) mit zur Identifikation
von individuellen Transceivern verbleibenden 30 Bits identifiziert.
-
Der Prozeß 814 führt, bei
Meldung eines "Beginne Sitzung"-Befehls, von Prozeß 810,
irgendein geeignetes Befehls/Antwort-Protokoll durch, das sich in
der Struktur und Funktion von dem oben unter Bezugnahme auf die
Prozesse 802 bis 812 beschriebenen Abfrageprotokoll
unterscheiden kann. Das Befehls/Antwort-Protokoll kann Befehle zum
Senden von Daten an einen Transceiver und zum Erhalten von Antwortdaten von
einem Transceiver über
der oben unter Bezugnahme auf den Prozeß 812 erörterten
1-Bit-Sendefähigkeit erhalten.
Der Prozeß 814 kann
empfangene Daten in dem Speicher 808 speichern und einen
Befehl an einen Prozeß 816 liefern.
Der Prozeß 814 kann
für mehrere
Befehls/Antwort-Wechsel fortsetzen, bis: (a) die Arbeitsenergie
nicht länger
von der Überwachungseinrichtung 124 bereitgestellt
wird (oder der Befehl gegeben wird, abgezogen zu werden); (b) ein
Befehl einen oder mehrere Aktivierzugangszustandsbits in einem oder
mehreren Transceivern adressiert und ändert; oder (c) die Vervollständigung
eines Befehls durch einen Transceiver durch eine automatische Änderung
eines oder mehrerer Aktivierzugangszustandsbits begleitet wird.
-
Der Prozeß 816 empfängt einen
Befehl von dem Prozeß 814 und
kann in dem Speicher 808 gespeicherte Daten abrufen und/oder
Meßdaten
von einem herkömmlichen
Sensor (nicht gezeigt) erhalten. Daten vom Speicher und/oder einem
oder mehreren Sensoren können
durch den Prozeß 816 in
irgendeiner geeigneten Weise entsprechend dem oben unter Bezugnahme
auf eine Abfrage erörterten
Protokoll, dem oben unter Bezugnahme auf eine Befehls/Antwort-Sitzung diskutierten
Protokoll oder irgendeinem herkömmlichen Protokoll
gesendet werden.
-
In einer Ausführungsform des Systems 100,
in der ein Datentransfer zu und von einem Transceiver über die
Fähigkeit
zum Identifzieren des Transceivers hinaus nicht erforderlich ist,
können
die Prozesse 814 und 816 weggelassen und geeignete
Vereinfachungen an dem Prozeß 810 vorgenommen
werden. Andererseits kann ein von dem Prozeß 800 unterstütztes Protokoll
eine Vielzahl von Befehlen einschließen, wie unten unter Bezugnahme
auf 9 erörtert. Zum
Zwecke des Abfragens und Identifizierens einer individuellen Transceiveridentifikation
können
die Befehle 904 und 912 eine minimale Konfiguration
repräsentieren.
-
Die Befehle 902, 904 und 906 beeinflussen
den Zugangszustand eines Transceivers. Der Befehl 902 setzt
ein Zugangszustandsbit zurück.
Befehl 902 kann in einer vereinfachten Variante weggelassen
werden, in der ein Zurücksetzen
aller Zugangszustandsbits durch Einstellen des Lieferns von Arbeitsenergie
an einen Transceiver durchgeführt
wird. Da Energie von der Überwachungseinrichtung 124 durch
Rundfunkträger
zugeführt
wird, besteht in einigen Ausführungsformen
des Systems 100 der Bedarf, ein oder mehrere bestimmte Zugangszustandsbits
in einer Gruppe von Transceivern oder in einem Transceiver zurückzusetzen,
ohne den Zugangszustand von nicht adressierten Transceivern zu beeinflussen.
Der Befehl 902 in Kombination mit einem oder mehreren Zugangscodes
wird für
die Einrichtung zum Zurücksetzen
von einem oder mehreren Zugangszustandsbits, wie in einer herkömmlichen
Weise definiert, durch geeignete zusätzliche Codes sorgen, die den
Befehl begleiten (oder integral damit sind).
-
Der Befehl 904 wird zum
Setzen eines Zugangszustandsbits in einem oder einer Gruppe von
Transceivern verwendet. Wie oben erörtert, kann der Befehl 904 zum
Akkumulieren einer ausreichenden Anzahl von erforderlichen gesetzten
Zugangszustandsbits verwendet werden, um den Prozeß 812 zu
aktivieren. In einer Variation des oben erörterten Abfrageprotokolls kann
der Befehl 904 zum Setzen irgendeines willkürlichen Musters
von Zugangszustandsbits verwendet werden, vielleicht in einer vorab
festgelegten Sequenz, um irgendeinen hierin diskutierten Kommunikationszweck
zu erleichtern.
-
Der Befehl 906 wird zum
Löschen
des Schlitzzählers
in allen Transceivern verwendet. Durch Löschen des Schlitzzählers stellt
dieser Befehl sicher, daß keine
weiteren Antworten von Transceivern ohne das Auftreten eines nachfolgenden
Befehls versucht werden, möglicherweise
enthaltend weitere Zugangscodes, die zum Erhalten des für den Betrieb
des Prozesses 812 erforderlichen Zugangszustands ausreichen.
Der Befehl 906 kann in einer Systemausführungsform weggelassen werden,
in der keine Nachricht beendet wird, bevor die Nachricht bis zur
Vollständigkeit
weitergehen kann. In einem den Befehl 906 verwendenden
System können Effizienzen
durch Löschen
der Schlitzzähler
erzielt werden, wenn alle erwarteten (oder wesentlichen) Antworten
empfangen worden sind.
-
Die Befehle 908 und 910 führen das
Senden von Daten zu Transceivern von der Überwachungseinrichtung 124 durch.
Der Befehl 908 kann verwendet werden, um Daten von der Überwachungseinrichtung 124 zur
Speicherung in dem Speicher 808 in einem oder einer adressierten
Gruppe von Transceivern zu übertragen.
Der Befehl 908 kann einen vorausgesetzten Zugangszustand
für Gruppenidentifikations-,
Sicherheits- oder Zuverlässigkeitszwecke
erfordern. Der Befehl 910 kann verwendet werden, um ein
oder mehrere Sensorkonfigurationsregister zu konfigurieren, um irgendeinen
herkömmlichen
Aspekt von Sensorbetrieb zu steuern (z. B. den Zeitpunkt, zu dem
eine Messung begonnen wird, die Dauer, während derer eine Messung durchgeführt wird,
die Auflösung
oder Genauigkeit der Messung, Angabe irgendeiner Meßanalyse,
etc.).
-
Die Befehle 912 bis 920 können zum
Erhalten von Daten von einem Transceiver verwendet werden. Der Befehl 912 kann
in dem oben erörterten
Abfrageprofil verwendet werden, um die Existenz eines adressierten
Transceivers anzuzeigen. Als Antwort auf den Befehl 912 kann
ein Transceivern mit einer 1-Bit-Bestätigung in einem Antwortschlitz
antworten, der mit der jeweiligen Zugehörigkeit des Transceivers korrespondiert.
Wenn zum Beispiel eine Gruppe von Transceivern adressiert ist, kann
jeder Transceiver mit einer Bestätigung
in einem jeweiligen Antwortschlitz antworten, der mit der Zugehörigkeit
des Transceivers in einer bestimmten Untergruppe der Gruppe korrespondiert.
Bei vollständiger
Adressierung (d.h. keine Untergruppe ist unter der untersten Ebene
des aktuellen Zustands des Abfrageszenarios definiert), kann der
Transceiverempfangsbefehl 912 mit einer Bestätigung in
einem jeweiligen Antwortschlitz antworten, der seiner Identifikationsnummer
entspricht (z. B. dem am wenigsten signifikanten Abschnitt der Identifikationsnummer,
d. h. eine Mitgliedsidentifikationsnummer). Wie oben erörtert, kann
der Befehl 912 mit dem Befehl 904 zu der Wirkung
kombiniert werden, daß,
wenn eine Antwort auf den Befehl 912 gegeben wird, ein
Zugangszustandbit auch gesetzt wird. Besondere Vorteile werden in
dem System 100 durch Bereitstellen des Befehls 912 in
einer Form mit dem Setzen eines Zugangszustandsbits (wie in Befehl 904)
und in einer anderen Form, in der kein Zugangszustandsbit beeinflußt wird,
erhalten.
-
Die Befehle 914 und 916 können erfordern,
daß der
Befehl an einen Transceiver zu richten ist, der vollständig adressiert
worden ist, um sicherzustellen, daß nur ein Transceiver versuchen
wird, auf den Befehl zu antworten. Angenommen, daß zum Beispiel
Daten aus dem Speicher und Sensordaten eine Länge von einem Bit überschreiten,
dann kann ein Transceiver mit Daten aus seinem Speicher als Antwort
auf den Befehl 914 antworten (oder kann ein Transceiver
mit Sensordaten als Antwort auf dem Befehl 916 antworten)
ohne Kollision, nur wenn die Überwachungseinrichtung 124 einen
Transceiver zum Senden der Daten identifiziert und nur den Transceiver
vollständig
adressiert hat. Die Länge
der zu liefernden Daten in einer oder mehreren Antworten auf Befehle 914 und 916 kann
variieren. Ohne von der allgemeinen Struktur einer Reihe von Antwortschlitzen,
wie in dem oben erörterten
Abfrageprotokoll erörtert,
abzuweichen, könnten
bis zu 1.000 Bits des Speichers oder Sensordaten von einem Transceiver
als Antwort auf einen einzigen Befehl 914 oder 916 bereitgestellt
werden. Besagte Daten können
in einem redundanten oder differentiell redundanten Format bereitgestellt
werden, um einen zuverlässigen
Empfang durch die Überwachungseinrichtung 124 sicherzustellen.
-
Die Befehle
918 und
920 fordern
eine Antwort von einem oder einer Gruppe von Transceivern. Die Antwort
auf den Befehl
918 kann ein Dibit, zwei redundante Bits
oder eine kurze Sequenz von Bits (z. B. vorzugsweise ein Bit) in
jedem mit Daten aus dem Speicher korrespondierenden Antwortschlitz
bestehen. In einem System mit 1.000 Antwortschlitzen können 1.000
Transceivers mit einem Bit antworten, jeweils bis alle Datenbits
aus dem Speicher bereitgestellt worden sind. In gleicher Weise kann
die Antwort auf den Befehl
920 Daten von bis zu 1.000 Sensoren
mit einem Bit pro Sensor in jedem Antwortschlitz liefern. In einem
alternativen Protokoll sind die Befehle
918 und
920 auf
einen vollständig
adressierten Transceiver gerichtet. Ein derartiger Transceiver liefert
eine Antwort, aus der ein 10-Bit-Speicherwert
oder -Sensorwert bestimmt werden kann. Durch Antworten in einem
mit dem geeigneten Wert (z. B. 1 bis 1.000) korrespondierenden Antwortschlitz
spezifiziert eine 1-Bit-Antwort
eine Dezimalzahl auf ein Teil in 1.000. Wenn
1024 Antwortschlitze
verwendet werden, übermittelt
eine 1-Bit-Antwort einen 10-Bit-Binärwert. Eine Befehls/Antwortsitzung
kann verwendet werden, um eine oder mehrere der in Tabelle 3 beschriebenen
Funktionen durchzuführen.
TABELLE
3
Zweck | Befehls/Antwortsitzung |
Verfolgung | Eine
Identifikation der Überwachungseinrichtung
kann in den Transceiverspeicher durch einen geeigneten Befehl geschrieben
werden und kann einen Überwachungseinrichtungsort
(falls nicht implizit), eine Überwachungseinrichtungsnutzeridentifikation
(falls überhaupt)
und Zeitdaten oder Prozeßcodes
(z. B. Materialverwaltung oder Herstellschritt) enthalten. Antworten können Zeit-Datum,
falls zuletzt adressiert, Überwachungseinrichtungsidentifikation,
falls zuläßt adressiert,
oder einen aufgelisteten Verlauf von Zeit-Datum und Überwachungseinrichtungsidentifikationen,
falls adressiert, anzeigen. Die Antworten können im Umfang auf einen oder
mehrere interessierende Befehle beschränkt werden (Verlauf von Änderungen
an der Sensorkonfiguration, Änderungen
an der Identifikation, etc.). |
Sicherheit | Ein
oder mehrere Zugangscodes (auf einer oder mehreren Ebenen) kann
mit einer geeigneten Befehlssequenz einschließlich Bestätigung des neuen Codes (z.
B. Wiederholen, was befohlen wurde, oder Senden von Teil- oder Vollidentifikation)
vor Aktivierung der Verwendung des neuen Codes und Anweisen der
Verwendung des neuen Codes nachgeprüft werden. Alternativ kann
ein programmierter Satz von alternativen Zugangscodes aktiviert
werden. Diese Techniken können
zum Implementieren von Codehopping verwendet werden. Es können irgendwelche
der oben erörterten
Identifikationseinrichtungen bestätigt, neu geschrieben oder
einer Auswahl unter vorab festgelegten Alternativen durch einen
oder mehrere geeignete Befehle zur Durchführung einer erneuten Identifikation
von einem oder mehreren Transceivers unterzogen werden. Zum Beispiel
können
Transceiver-VCO-Schwerpuktfrequenzen
neu zugeordnet und/oder Tankmerkmalen modifiziert werden (z. B.
durch Einführung
von Schaltelementen, digitaler Steuerung oder anderen Abstimmtechniken). |
-
Ein oder mehrere der in Verbindung
mit den Befehlen 902 bis 920 oben beschriebenen
Zwecke kann durch bestimmte Nachrichtenformate in einem Satz von
Nachrichten, die für
eine Verwendung in einer besonderen Installation des Systems 100 optimiert
sind, erfüllt
werden. Zum Beispiel können
Befehlsformate 1004 bis 1007 von 10 ausreichen, um eine Abfrage und Identifikation
von bis zu 1 Million Transceivern in 1.000 Anwendungen, wie oben
erörtert,
zu liefern. Besondere Vorteile werden in dem System 100 gemäß zahlreichen
Aspekten der vorliegenden Erfindung durch Erweitern der Befehlssätze derart,
daß sie
Befehle 1000 bis 1003 von 10 enthalten, erzielt. Der erweiterte
Befehlssatz kann während
einer Abfrage, einer Montage oder eines Tests zur Bestimmung, zum
Beispiel, einer 40-Bit-Transceiveridentifikationsnummer ohne Gehen durch
eine hierarchische Abfragesequenz verwendet werden. Zum Beispiel
liefert jeder Befehl 1000 bis 1003 ein Argument,
das eine Gruppenidentifikationsnummer identifiziert. Es müssen keine
vorausgesetzten Zugangszustandsbits gesetzt werden. Es werden keine
Zugangszustandsbits als eine Folge des Empfangens des Befehls gesetzt.
Außerdem
ist die Antwort von jedem Transceiver ähnlich mit der unter Bezugnahme
auf den Befehl 912 beschriebenen Antwort, außer daß Transceivers
mit einer Untergruppenidentifikationsnummer auf den Befehl 1000 antworten
werden; mit einer Unter-Untergruppenidentifikationsnummer auf den
Befehl 1001 antworten werden; mit einer Unter-Unter-Untergruppenidentifikationsnummer
als Reaktion auf den Befehl 1002 antworten werden; und
mit einer Unter-Unter-Unter-Untergruppenidentifikationsnummer
als Reaktion auf den Befehl 1003 antworten werden. Die
Befehle 1000 bis 1003 können verwendet werden, um (a)
die vollständige
Identifikation eines physikalisch isolierten Transceivers zu bestimmen
oder zu bestätigen;
(b) die gesamte oder einen Teil einer Identifikationsnummer eines
Transceivers zu bestimmen oder zu bestätigen, wenn alle anderen Transceivers
deaktiviert worden sind; (c) die Anzahl von Transceivern innerhalb
eines Kommunikationsbereiches schnell abzuschätzen; (d) die Möglichkeit
schnell zu detektieren, daß Transceivers
sich in oder aus dem Kommunikationsbereich bewegt haben; oder (e)
zu bestätigen,
daß eine
bestimmte Untergruppe von Transceivern sich nicht innerhalb des
Kommunikationsbereiches befindet.
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Im Gegensatz zu den Befehlen 1000 bis 1003,
die kein Zugangszustandsbit setzen, setzen die Befehle 1004 bis 1007 jeweils
ein geeignetes Zugangszustandsbit. Zusätzlich können die Befehle 1005 bis 1007 die Transceiverzugangszustandslogik
zurücksetzen,
wenn das vorausgesetzte Zustandsbit nicht bereits gesetzt ist.
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In einem beispielhaften Abfrageszenario
wird der Befehl 1004 als erstes mit einer Ebene 1-Gruppenidentifikationsnummer
versehen, um Informationen hinsichtlich Ebene 2-Untergruppenmitgliedschaften aller adressierten
Transceiver zu erhalten. Die Antwortschlitze zeigen die Ebene 2-Untergruppenidentifikationsnummer
dieser von der Gruppenidentifikationsnummer adressierten Transceiver.
Zusätzlich
wird das Zustandsbit B0 der Zugangszustandslogik gesetzt. Die Ebene
1-Gruppenidentifikationsnummer ist vorzugsweise ein 10-Bit-Zugangscode.
Die von einem Antwortschlitz identifizierte Ebene 2-Untergruppenidentifikation
zeigt einen 10-Bit-Zugangscode an. Zweitens liefert der Befehl 1005 die
Ebene 2-Untergruppenidentifikationsnummer als sein Argument und
eruiert er die Ebene 3-Unter-Untergruppenidentifikationsnummer von
adressierten Transceivern, die Mitglieder der Gruppenidentifikation
und Untergruppenidentifikation sind, wie dies durch das vorausgesetzte
Zustandsbit B0 und erfolgreichen Vergleich der bereitgestellten
Untergruppenidentifikationsnummer und des aus dem Speicher wiedergefundenen
Ebene 2-Zugangscode
angezeigt wird. Als Ergebnis einer erfolgreichen Ausführung des
Befehls 1005 werden Transceivers, die Mitglieder der Gruppe
und Untergruppe sind, das Zustandsbit B1 entsprechend Ebene 2 setzen.
Drittens wird der Befehl 1006 mit Ebene 3-Unter-Untergruppenidentifikationsnummer
als ein Argument versehen. Transceivers mit erfolgreich durchgeführten Befehlen 1004 und 1005 werden
die vorausgesetzten Zustandsbits B0 und B1 gesetzt haben. Eine Antwort auf
den Befehl 1006 liefert die von dem entsprechend numerierten
Antwortschlitz angezeigte Ebene 4-Unter-Unter-Untergruppenidentifikationsnummer.
Außerdem
wird das Zugangszustandsbit B2 entsprechend Ebene 3 gesetzt.
Viertens liefert der Befehl 1007 die Ebene 4-Unter-Unter-Untergruppenidentifikationsnummer als
das Argument und eruiert er in dem jeweiligen Antwortschlitz die
Mitgliedsidentifikationsnummer dieser Transceivers, die den Vergleich
der Gruppenidentifikationsnummer, der Untergruppenidentifikationsnummer und
Unter-Untergruppenidentifikationsnummer, dadurch angezeigt, daß die erforderlichen
Zustandsbits B0, B1 und B2 gesetzt sind, und ferner den erfolgreichen
Vergleich der mit dem Befehl 1007 gelieferten Unter-Unter-Untergruppenidentifikationsnummer
und des aus dem Speicher wiedergefundenen Ebene 4-Zugangscodes erfolgreich
passiert haben. Der Transceiver, der auf den Befehl 1007 erfolgreich
geantwortet hat, wird auch das Zugangszustandsbit B3 setzen. Ein
Systemmanager eines Systems 100 kann Transceiveridentifikationsnummern
derart anordnen, daß sichergestellt
wird, daß die
von den Befehlen 1004 bis 1007 gelieferte Identifikationsnummer
immer exakt einen Transceiver adressieren wird. In einer die Befehle 908, 910 und 914 bis 920 unterstützenden
Variation des Systems 100 kann der Befehl 1008 mit
einem geeigneten Argument zum Lesen oder Schreiben von Daten in
dem Speicher oder einem Konfigurationsregister eines Senders oder
zum Lesen von Daten aus einem Sensor oder aus einem Speicher, wie
oben erörtert,
verwendet werden. Eine Antwort auf den Befehl 1008 (z.
B. in einem bestimmten Antwortschlitz) kann eine Schreibbestätigung liefern
oder, wie oben unter Bezugnahme auf Befehl 918 und 920 erörtert, einen
10-Bit-Datenwert von einem Sensor oder Speicherort liefern. Ein
weiteres Setzen von Zugangszustandsbits kann für den Befehl 1008 unnötig sein.
In einer Variante können
weitere Zugangszustandsbits definiert und durch zahlreiche Befehle
vom oben unter Bezugnahme auf den Befehl 1008 beschriebenen
Typ gesetzt werden, um höherentwickelte
Transceiverfunktionen durchzuführen.
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Die unter Bezugnahme auf 10 erörterten Befehle und Argumente
können
in Nachrichtenformaten in einer herkömmlichen Weise angeordnet werden.
Besondere Vorteile werden in dem System 100 gemäß zahlreichen
Aspekten der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der Nachrichtenformate
von 11 erzielt. Zum
Beispiel kann ein aus einem einen Befehl 1101 identifizierenden
Binärcode
bestehendes Nachrichtenformat 1100 verwendet werden, um
die Befehle 902 und 904 durchzuführen. Diese
Befehle erfordern kein Argument, wenn der Befehlsidentifiziercode
einen oder mehrere Zugangszustandsbits implizit identifiziert.
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Ein Nachrichtenformat 1110 kann
für die
Befehle 914 und 916 verwendet werden. Das Nachrichtenformat 1110 enthält Befehlsidentifziercode 1111,
Auffüllzeichen 1113 und
Antwortbits 1114. Falls verwendet, trennt das Auffüllzeichen 1113 zweckmäßigerweise
Befehlscode 1111 von Antwortbits 1114 und stellt
es eine zuverlässige
Erkennung in dem Transceiver des ersten Antwortbits von Antwortbits 1114 sicher.
Antwortbits 1114 können
irgendeine Anzahl von Bits in seriellem Format enthalten.
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Ein Nachrichtenformat 1120 kann
für oben
erörterte
Befehle 912, 918 und 920 verwendet werden.
Das Nachrichtenformat 1120 enthält Befehlscode 1121,
Auffüllzeichen 1123 und
Antwortschlitze 1125. Die Antwortschlitze 1125 identifizieren
numerierte Zeitperioden. Jeder Schlitz wird für eine Antwort verwendet. Ein
Antwort kann aus einem oder mehreren Bits bestehen, wobei jedoch
1-Bit-Antwortschlitze bevorzugt werden. In einer alternativen Antwortschlitzkonfiguration
kann eine 1-Bit-Antwort als ein Dibit präsentiert werden, das aus dem Antwortbit
sowohl in echter als auch komplementärer Form besteht.
-
Ein Nachrichtenformat 1130 enthält Befehlscode 1131,
Argument 1132, Auffüllzeichen 1133 und
Antwortschlitze 1135. Das Argument 1132 kann irgendein
Binärcode
sein. Zum Beispiel kann das Argument 1132, wie oben erörtert, einen
Ebenencode und einen Zugangscode übermitteln.
-
Ein Nachrichtenformat 1140 kann
einen Befehlscode 1141, Argument 1142, ein Auffüllzeichen 1143 und
einen Separator 1146 enthalten. Der Separator 1146 kann,
wie oben erörtert,
einen ununterbrochenen, unmodulierten Träger enthalten. Im Gegensatz
dazu kann das Auffüllzeichen 1143 eine
Zeitperiode enthalten, während
derer kein Träger
gesendet wird.
-
In den oben beschriebenen Nachrichtenformaten
weisen die Befehlscodes 1101, 1111, 1121, 1131 und 1141 eine
identische Struktur auf. In gleicher Weise weisen die Auffüllzeichen 1113, 1123, 1133 und 1143 eine identische
Struktur auf und können
sie eine Verzögerung
für die
Bearbeitung eines empfangenen Befehls und Arguments liefern. Die
Antwortschlitze 1125 und 1135 weisen eine identische
Struktur und Funktion auf. Die Argumente 1132 und 1142 können eine
identische Struktur aufweisen oder, falls gewünscht variieren und durch korrespondierende
Befehlscodes angezeigt werden.
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Ein Beispiel eines Verfahrens zum
Durchführen
einer Abfrage auf Abfragesendefrequenzen einer Überwachungseinrichtung gemäß Schritt
512 wird unten im Zusammenhang mit dem Prozeß 800 präsentiert, der
in jedem Transceiver läuft.
Die Steuerung kann von dem Schritt 512 zu Schritt 1201 von 12 zur Durchführung des
Abfrageverfahrens der 12 bis 14 übergehen.
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In Schritt 1202 werden drei
Variablen auf Anfangszustände
gesetzt. Eine Variable C wird auf 0 gesetzt, um anzuzeigen, daß ein Befehl
der Form 1000 von 10 auszugeben
ist. Eine Variable RS wird auf 1 gesetzt, um anzuzeigen, daß ein erster
Antwortstapel zum Speichern von Antworten zu verwenden ist. Eine
Variable G wird auf eine interessierende Gruppenidentifikationsnummer
gesetzt. Eine Variable G kann, wie unten erörtert, eine geeignete Struktur
für zahlreiche
Werte sein. Wenn eine Gruppenidentifikationsnummer verwendet wird, um
eine von 1000 Installationen des Systems 100 unterscheiden,
kann die Gruppenidentifikationsnummer mit einer Kundennummer, einem
geographischen Gebiet, einem politischen Territorium und/oder irgendeinem
beliebigen Hinweis übereinstimmen,
der diese Installation zum Zwecke der Beseitigung von Verwechslung
mit Transceiveridentifikationsnummern eindeutig spezifiziert, die
richtige Elemente einer anderen Systeminstallation sind. Die Befehle 1000 bis 1007 werden
jeweils durch Werte 0 bis 7 der Variablen C identifiziert.
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In Schritt 1204 wird eine
Unterroutine aufgerufen, um den Befehl zu senden und die Antworten
auf einem geeigneten Stapel zu speichern. Die Steuerung geht zu
Schritt 1301 von 13 über.
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In Schritt 1302 wird eine
Nachricht in einem Format 1130 von der Überwachungseinrichtung 124 gesendet,
wobei der Befehlscode 1131 auf den Wert der Variablen C
(anfänglich
0) gesetzt ist und das Argument 1132 auf den Wert der Variablen
G (anfänglich
die interessierende Gruppe) gesetzt ist.
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In Schritt 1304 kann für jeden
Antwortschlitz, in dem eine Antwort detektiert wird, ein Wert, der
anzeigt, daß eine
Antwort detektiert wurde, auf einen aus einem Feld von Stapeln,
indiziert durch die Variable RS, identifizierten Stapel gespeichert
werden. Durch Bereitstellen eines Feldes von Stapeln geht die Abfrage
entsprechend einem Baumsuchalgorithmus vonstatten, worin an jedem
Knoten bis zu 1000 Antworten katalogisiert werden. Jeder Stapel
stimmt somit mit einem der in einer modifizierten tiefenorientierten
Baumsuche überquerten
Knoten überein.
In Schritt 1304 kann mit jeder Antwort verbundene Information
auch auf dem geeigneten Stapel gespeichert werden. Derartige Information
kann enthalten: (a) die Antwortschlitznummer; (b) Signalamplitudenabtastpunkte 417;
(c) Frequenzbereichergebnisse einer oder mehrerer Fast Fourier-Transformationen
von Abtastpunkten 417; (d) ein oder mehrere Signalmerkmale;
und (e) einen oben unter Bezugnahme auf die 3 und 4 erörterten
Gütefaktor.
Der Effizienz halber können
stattdessen Zeiger auf derartige Information gestapelt werden.
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In Schritt 1306 kehrt die
Steuerung von der Sende/Stapel-Unterroutine zu Schritt 1206 von 12 zurück.
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In Schritt 1206 wird die
Variable C auf 3 als ein Anfangszustand für die in Schritt 1208 aufgerufene Unterroutine
gesetzt.
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In Schritt 1208 wird eine
Unterroutine zum Auflisten von Mitgliedsidentifikationsnummern aufgerufen. Diese
Unterroutine stellt eine rekursive Unterroutine dar, die die oben
erörterte
modifizierte tiefenorientierte Baumsuche, beginnend bei dem aktuellen
Wert der anfänglich
auf 1 gesetzten Variablen RS, durchführt. Die Steuerung geht von
Schritt 1208 zu Schritt 1401 von 14 über.
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In Schritt 1402 wird bestimmt,
ob sich die Variable RS auf einem maximalen Wert befindet. Die Variable RS
zeigt, wie unter Bezugnahme auf 8 beschrieben,
einen Ebenencode an. Nachdem der Befehl 1004 bereits bei
Schritt 1204 durchgeführt
worden ist, wird RS vom Wert 1 auf einen maximalen Wert
von 4 entsprechend den unter Bezugnahme auf 10 erörterten Befehlen 1004 bis 1007 voranschreiten.
Nachdem die Steuerung von Schritt 1208 entgegengenommen
worden ist, wird der Test in Schritt 1402 fehlschlagen
und wird die Steuerung zu Schritt 1406 weitergehen.
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In Schritt 1406 wird der
Variablen G der Wert (oder Werte) zugeordnet, der/die von der Oberseite
des Stapels [RS] entnommen ist/sind. In einer alternativen Ausführungsform
wird der für
den Wert G zu verwendende Zugangscode anhand eines Tabellennachschlagevorgangs
(z. B. Codeumwandlungsabbildung) erhalten. Zum Beispiel wird die
Zahl eines Antwortschlitzes als ein Index in einem Feld verwendet
und wird der Wert aus dem Feld G zur Verwendung als ein Zugangscode
zugeordnet. In einer Ausführungsform,
in der Untergruppen nicht in strikter Tiefenreihenfolge adressiert
sind, kann ein Ebenencode als Teil des Indexes verwendet werden
und kann der Feldwert einen geeigneten Ebenencode zusätzlich zum
Zugangscode identifizieren.
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In Schritt 1408 wird bestimmt,
ob der Prozeß 1208 zum
Ende des Stapels [RS] vorangeschritten ist. Falls ja, geht die Steuerung
zu Schritt 1402 für
eine Rückkehr
von diesem bestimmten Aufruf der rekursiven "Liste Mitglieder auf"-Unterroutine
weiter. Falls nicht, geht die Steuerung zu Schritt 1410 weiter.
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In Schritt 1410 wird die
Gültigkeit
des Wertes (oder der Werte) der Variablen G bestimmt. Dieser Gültigkeitstest
kann in einer Weise vonstatten gehen, die der Bestimmung ähnelt, ob
eine bestimmte Antwort eine Anwärterfrequenz
repräsentiert,
wie dies oben in Schritt 506 und 510 beschrieben
ist. Diese Analyse kann eine Analyse von Zeitbereichsergebnissen,
Frequenzbereichsergebnissen, Signalmerkmalen und Gütefaktoren enthalten,
vorausgesetzt, daß ausreichend
Information auf STACK [RS] gespeichert worden ist. Eine Zeitbereichsanalyse
kann das empfangene Signal oder Merkmale (z. B. Anstiegszeit, Abfallzeit,
Hüllkurvengestalt oder
relative Zeit von Spitzenamplitude) mit erwarteten Werten oder Merkmalen
entsprechend dem Q des Tanks 204 und unten unter Bezugnahme
auf Signal REPLY von 16 erörterten
Energiebegrenzungsmerkmalen vergleichen. Falls ermittelt wird, daß die Variable
G keinen gültigen
Transceiver repräsentiert,
geht die Steuerung zu Schritt 1406 zurück, um einen weiteren Wert
aus STACK [RS] zu erhalten. Andernfalls geht die Steuerung von Schritt 1410 zu
Schritt 1412 weiter.
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In Schritt 1412 werden die
Variablen C und R jeweils erhöht.
Durch Erhöhung
des Wertes der Variablen RS werden Ergebnisse auf einem neuen (leeren)
Stapel gespeichert. Durch Erhöhen
des Wertes der Variablen C werden Vorbereitungen getroffen, um einen
Befehl auf der nächsten
Ebene zu senden.
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In Schritt 1414 wird eine
"Sende Befehl- und stapele Antworten"-Unterroutine 1204 aus
dem Zusammenhang mit der aktuellen Ebene und dem in Schritt 1412 festgelegten
aktuellen Befehl aufgerufen. Bei Rückkehr von Schritt 1306 geht
die Steuerung zu Schritt 1416 über. In dem ersten Aufruf an
die Unterroutine 1204 von Routine 512 kann das
Nachrichtenformat 1120, oder vorzugsweise 1130,
verwendet werden. In nachfolgenden Aufrufen von Schritt 1414 kann
das Nachrichtenformat 1130 alleine oder vorzugsweise vorangestellt durch
irgendeine geeignete Anzahl von Nachrichtenformaten 1140 verwendet
werden. Falls verwendet, stellen Vornachrichtenformate 1140 sicher,
daß richtige
Zugangszustandsbitvoraussetzungen durch Inhalte von jeweiligen Argumenten 1142 erfüllt werden.
Voraussetzungen können
durch Verlust von Arbeitsenergie oder durch oben erörtertes
Zurücksetzen
zurückgesetzt
worden sein.
-
In Schritt 1416 wird ein
rekursiver Aufruf der "Liste Mitglieder auf"-Unterroutine im Zusammenhang
mit dem aktuellen Wert der Variablen RS durchgeführt. Die Steuerung geht zu
Schritt 1401 über
und kehrt bei Vollendung von Schritt 1420 zurück.
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In Schritt 1417 werden die
Variablen C und RS vermindert, um den Kontext der aktuellen Ausführung der
rekursiven "Liste Mitglieder auf"-Unterroutine 1208 zu
speichern. Es setzt sich eine Verarbeitung in der aus Schritten 1406 bis 1417 bestehenden
Schleife fort, bis alle Antworten von STACK [RS] betrachtet worden
sind. Wenn alle Antworten betrachtet worden sind, geht die Steuerung
von Schritt 1408 zu Schritt 1420 über und wird
eine Rückkehr
zu einem früheren
Aufruf der "Liste Mitglieder auf"-Unterroutine 1208 bewirkt.
Während
der Ausführung
der "Liste Mitglieder auf"-Unterroutine 1208 auf der tiefsten
Ebene (d. h. dem höchsten
Wert der Variablen RS) geht die Steuerung von Schritt 1402 zu
Schritt 1418 über.
-
In Schritt 1418 werden die
jeweiligen Antwortschlitznummern der als Antwort auf den in Schritt 1302 gesendeten
Befehl empfangenen Antworten an ein hierin als Mitgliederliste bezeichnetes
Feld angehängt.
Als Ergebnis des Baumsuchalgorithmus werden von Zeit zu Zeit Werte
aus STACK [RS] angehängt,
bis die "Liste Mitglieder auf"-Unterroutine das Ende des Stapels
auf der Anfangsebene des Baumes (d. h. Ebene gleich 1 und RS gleich
1) erreicht hat. Wenn der Baum vollständig durchsucht worden ist,
leitet die Rückkehr
von Schritt 1420 die Steuerung zu Schritt 1210 von 12 weiter.
-
In Schritt 1210 bringt die
Abfrageunterroutine 512 von 12 die
Steuerung zu Verfahren 500 in Schritt 512 zurück. Die
Verarbeitung fährt
in Schritt 512 damit fort, eine andere Überwachungseinrichtungssendefrequenz
zur Abfrage von Feld MTFI, wie durch Schleifenvariable N indiziert,
auszuwählen,
bis die Schleifenvariable N den Wert B überschreitet. Für jede Frequenz
wird die Abfrageunterroutine 512, beginnend in Schritt 1201,
für eine
geeignete Baumsuche aufgerufen. In Schritt 1418 können redundante
Identifikationsnummern an die Mitgliederliste gehängt werden.
Demzufolge kann Schritt 1418 einen Test enthalten, der
einem Anhängen
einer Transceiveridentifikationsnummer an die Mitgliederliste vorangehen
soll, wenn sie sich nicht bereits auf der Mitgliederliste befindet.
Bei Vollendung der Abfrage auf jeder Überwachungseinrichtungssendefrequenz
zur Abfrage geht die Steuerung zu Schritt 514 über.
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In Schritt 514 können die
Inhalte des Mitgliederlistenfeldes an den Hauptrechner 122 gemeldet
werden. Diese Meldefunktion kann durch einen Ausdruck, eine Anzeige,
Alarm etc. bei der Überwachungseinrichtung 124,
wie oben erörtert,
durchgeführt
(oder begleitet) werden. Ferner kann die Funktion des Meldens von identifizierten
Transceiveridentifikationsnummern durch geeignete Datenspeicherung
oder herkömmliche Kommunikation
zwischen auf dem Hauptrechner 122 und/oder Überwachungseinrichtungen 124, 126 betriebsfähigen Programmen
durchgeführt
werden.
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In Schritt 516 kann der
Hauptrechner 122 und/oder die Überwachungseinrichtung 124 irgendeine
Befehlssequenz initiieren, die zum Beispiel Befehl 1008 für die oben
erörterten Befehle 914 bis 920 enthält. Im Anschluß an Vollendung
aller individuellen Befehls/Antwortsitzungen (falls überhaupt)
geht die Steuerung zu 518 weiter, wo das Verfahren 500 sich
beginnend bei Schritt 502 zur kontinuierlichen Überwachung
wiederholen kann.
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Die oben erörterte Bestimmung von Frequenzen,
die für
eine Abfrage zu verwenden sind, liefert eine Liste mit Frequenzen
(z. B. Feld MTFI) vor irgendeiner Abfrage. In einem alternativen
Verfahren kann die Abfrage sofort nach Detektion einer Antwort vonstatten
gehen, von der angenommen wird, daß sie von einem Transceiver
zu senden ist. Außerdem
kann eine Befehls/Antwortsitzung sofort bei Ermittlung eines Transceivers
durchgeführt
werden. Die internen Iterationsschleifen in jedem der Schritte 502 bis 516 in
einem derartigen alternativen Verfahren können durch geeignete Steuerungen
in der Hauptiterationsschleife von Schritt 518 ersetzt
werden.
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In nachfolgenden Iterationen des
Verfahrens 500 können
die Schritt 502 bis 508 weggelassen werden, wenn
erwartet wird, daß keine
zusätzlichen
Transceivers kürzlich
in den Kommunikationsbereich gelangt sind. Ausgewählte Abfragefrequenzen
des Feldes MTFI können
weggelassen werden, wenn die Verwendung keine nicht bereits durch
Verwendung anderer Abfragefrequenzen bekannte Identifikation geliefert
hat. Der Schritt 512 kann danach mit einem Minimum an Redundanz
durchgeführt
werden, um die mit der Abfrage verbrachte Zeit zu vermindern. Wenn
nachfolgende Abfragen keine neuen Transceiveridentfikationen ergeben,
können ferner
die Schritte 510 bis 514 weggelassen werden und
der Schritt 516 für
eine Liste mit speziellen Transceiveridentifikationen wiederholt
durchgeführt
werden. Für
ein System, das fortdauernde Präsenz
von Transceivern ohne Befehls/Antwortsitzungen überwacht, kann der Schritt 512 mit
speziellen (nichtredundanten) Frequenzen wiederholt werden, um eine
Bestätigung
von jedem Transceiver durch vollständiges Adressieren des Transceivers über seine
bekannte vollständige
Identifikation zu empfangen. Die Überwachung der Präsenz einer
bekannten Gesamtheit wird im allgemeinen in weniger Zeit als die
Abfrage einer unbekannten Gesamtheit durchgeführt. Umgekehrt kann in dem
Maße,
wie eine unbekannte Gesamtheit vorhersagbar Transceivers mit Identifikationen
in bekannten Gruppen (oder Untergruppen auf irgendeiner Ebene) enthält, die
mit der Durchführung
einer Abfrage verbrachte Zeit durch Adressieren und Kommunizieren
mit Mitgliedern besagter bekannter Gruppen (oder Untergruppen auf
irgendeiner Ebene) reduziert werden. Wenn bekannt ist, daß eine Gruppe (oder
Untergruppe) nicht vorhanden ist (oder eine Kommunikation mit Transceivern
besagter Gruppe oder Untergruppe nicht erwünscht ist), kann in gleicher
Weise eine Abfrage derart gestaltet werden, daß sie Antworten ignoriert oder
ein Erleichtern von Antworten von Transceivern besagter Gruppe (oder
Untergruppe) vermeidet.
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Schritt 512 kann für Objektidentifikationssysteme
weggelassen werden, bei denen lediglich das Vorhandensein von einem
oder mehreren Objekten alles ist, was überwacht werden soll, zum Beispiel
Auslösen eines
Alarms bei Detektion eines durch einen Durchgang beförderten
Objekts. Das Überwachen
von Objekten bei Vorhandensein von weiteren Objekten kann in einer
alternativen Ausführungsform
durchgeführt
werden. Zum Beispiel kann ein Alarm bei Detektion irgendeines Objekts
durch einen Durchgang ausgelöst
werden, außer
wenn sie von einer Detektion eines weiteren vorab festgelegten Objekts
begleitet wird (z. B. einem Transceiver in einem Anhänger einer
autorisierten Person).
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Schritt 508 kann weggelassen
werden, wenn Schritt 506 ausreichend Auflösung von
einer oder mehreren Frequenzen liefert.
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Ein Verfahren zur Verbesserung des
Empfangs eines Antwortsignals während
einer Abfrage oder Datenkommunikation enthält die Schritte: (a) Senden
eines Trägersignals
auf einer ersten Frequenz; (b) Abtasten eines Antwortsignals, (c)
Identifizieren von einer oder mehreren Frequenzkomponenten, bei
der/denen nicht erwartet wurde, daß sie Teil eines richtigen
Antwortsignals ist/sind; und (d) Programmieren eines Filters zum Dämpfen besagter
Frequenzkomponente(n). Der gesendete Träger kann sich auf eine Tankresonanzfrequenz, einer
Stapelresonanzfrequenz oder einer zur Verwendung mit einem lose
mit einem Stapel gekoppelten Tankkreis geeigneten Frequenz befinden.
Ein Abtasten und Identifizieren von Frequenzkomponenten kann in
irgendeiner Weise durchgeführt
werden, die außerdem
oben erörterte
Zeitbereichssignalverarbeitung und/oder Frequenzbereichssignalverarbeitung einschließt. Der
Filter kann einen digitalen Filter, ein programmierbares Elementnetzwerk
oder einen programmierbaren aktiven Filter enthalten. Die Filtercharakteristik
kann eine Tiefpaß-,
Bandpaß-,
Notch-, Kamm- oder Hochpaßübertragungsfunktion
enthalten. Senden und Abtasten kann während eines Antwortschlitzes
erfolgen.
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Ein Verfahren zur Verbesserung der
Genauigkeit eines Abfrageszenarios enthält die Schritte: (a) Bestimmen
einer ersten Reihe von Amplitudenabtastpunkten eines Antwortsignals;
(b) Vergleichen der ersten Reihe mit einer zweiten Reihe von für eine Schwingkreisantwort
erwarteten Amplitudenwerten; und (c) Fortfahren in dem Protokoll
des Abfrageszenarios in Übereinstimmung
damit, ob der Umfang des Vergleiches einen Schwellenwert überschritten
hat.
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Ein Transceiver, gemäß zahlreichen
Aspekten der vorliegenden Erfindung, enthält irgendeinen Schaltkreis
zur Durchführung
des oben unter Bezugnahme auf 8 erörterten
Prozesses. Zum Beispiel kann ein zur Durchführung des Befehlsatzes von 10 unter Verwendung der
Nachrichtenformate von 11 fähiger Transceiver 201 Daten
unter Verwendung einer Kombination von Unterbrechungstastung (Off/On
Keying (OOK)) und Arbeitszyklusmodulation empfangen und senden.
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Die Funktionen des Gleichrichters 206,
Empfängers 208,
Senders 210 und der Zustandsmaschine 212 können anhand
einer Beschreibung des Zeitablaufs von in dem Transceiver 201 verwendeten
Signalen besser verstanden werden. Während eines Abfrageszenarios
können
mehrere Nachrichten von einem Transceiver empfangen werden. Jede
Nachricht, auf die Antwort von irgendeinem Transceiver erwartet
wird, bildet eine Anfrage. Ein Abfrageszenario kann mehrere Anfragen
enthalten. Zum Beispiel stellt 15 das
Signal TANK derart dar, als würde
es über
Leitungen 217 und 219 (d. h. die Differenz der
Signale N1 und N2) erscheinen. Abschnitte des Signals TANK stimmen
mit Abschnitten eines Abfrageformats 1500 überein,
das Startabschnitt 1593, Kopfabschnitt 1594, Nachrichtentypabschnitt 1595,
Nachrichtenabschnitt 1596 und Antwortschlitzabschnitt 1597 enthält. Das
Signal TANK wird von dem Gleichrichter 206 gleichgerichtet,
um eine Gleichspannung V+ zu liefern, die verwendet wird, um alle
Schaltungen des Transceivers 201 mit Energie zu versorgen. Das
Signal TANK wird von dem Empfänger 208 demoduliert,
um ein Signal DEMOD auf der Leitung 214 bereitzustellen.
Darüber
hinaus enthält
das Signal TANK durch Überlagerung
die Ausgabe des Senders 210 als Antwort auf Modulationssignal
MOD auf der Leitung 216. Von Zeitpunkt T1502 bis Zeitpunkt
T1504 empfängt der
Transceiver 201 einen unmodulierten Träger auf dem Signal TANK. Die
Zeitdauer von Zeitpunkt T1502 bis Zeitpunkt T1504 stellt ein oben
unter Bezugnahme auf den Prozeß 802 erörtertes
START-Signal 1593 dar. Die Dauer des START-Signals sollte
ausreichen, um die Gleichrichterschaltung 206 zum Liefern
von kontinuierlicher Energie an den Transceiver 201 für die von
dem Abfrageprotokoll erforderliche Betriebsdauer einzuschalten.
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Im Anschluß an das START-Signal weist
das Signal TANK eine Reihe von Perioden mit 50%-Arbeitszyklusmodulation
auf, ausreichend zum Erzeugen von richtigen Zeitablaufsignalen zur
Verwendung in der Transceiverschaltung 201. Zum Beispiel
wird das Signal CELL CLK von dem Signal DEMOD auf der Leitung 214 abgeleitet
und das Signal RX CLK derart abgeleitet, daß es aktive Flanken in dem
Mittelpunkt zwischen den aktiven Flanken des Signals CELL CLK aufweist.
Das Signal CELL CLK stellt einen Zellentakt dar, der durch seine
aktiven Flanken die abfallende Flanke jeder zur Kommunikation von
einem Datenbit verwendeten Zelle markiert. Von Zeitpunkt T1504 bis
Zeitpunkt T1506 wird kein Träger
empfangen. Von Zeitpunkt T1506 bis Zeitpunkt T1510 wird ein Träger empfangen.
Dieses Unterbrechnungstastungsmuster wird für den gesamten Kopfabschnitt 1594 bis
zu Zeitpunkt T1516 wiederholt. Die Länge des Kopfabschnittes 1594 sollte
zum Erzeugen aller Zeitablaufsignale zur Verwendung in der Transceiverschaltung 201 ausreichen.
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Das empfangene Taktsignal RX CLK
weist eine aktive Flanke in der Mitte jeder Datenkommunikationszelle
zur Unterscheidung zwischen Zellen, die eine logische „0" übermitteln,
und Zellen auf, die eine logische „1" enthalten. Der durch das
Signal RX CLK getaktete Zelleninhalt ist als Signal RXD dargestellt,
das ein „010"-Muster
für den
Nachrichtentypabschnitt 1595 übermittelt.
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Die logische „0" des Signals RXD ist von
einer Zelle abgeleitet, die Modulation in nur dem letztgenannten
Abschnitt der Zellendauer enthält.
Zum Beispiel wird kein Träger
von Zeitpunkt T1516 bis Zeitpunkt T1520 empfangen; jedoch wird ein
Träger
von Zeitpunkt T1520 bis Zeitpunkt T1522 empfangen. Die Dauer von
Zeitpunkt T1520 zu Zeitpunkt T1522, geteilt durch die Zellendauer
(von Zeitpunkt T1516 bis Zeitpunkt T1522) stellt einen Arbeitszyklus
von 10% bis 45%, vorzugsweise 40% dar. Die aktive Flanke des Signals
RX CLK tritt auf, während
das Signal DEMOD zum Zeitpunkt T1518 niedrig ist, woraus das Signal
RXD als eine logische „0" bestimmt
wird. Im Gegensatz dazu enthält
die nächste
Zelle, beginnend bei Zeitpunkt T1522 und sich zu Zeitpunkt T1530
erstreckend, einen Abschnitt von Zeitpunkt T1522 zu Zeitpunkt T1524,
in dem kein Träger
empfangen wird, und einen Abschnitt von Zeitpunkt T1524 zu Zeitpunkt
T1530, während
dessen ein Träger
empfangen wird. Die Dauer von Zeitpunkt T1524 bis Zeitpunkt T1530
geteilt durch die Zellendauer (von Zeitpunkt T1522 bis Zeitpunkt
T1530) stellt einen Arbeitszyklus (anders als der Arbeitszyklus
der Zelle von T1516 bis T1522) von 55% bis 90%, vorzugsweise 60%
dar. Die aktive Flanke des Signals RX CLK tritt auf, während das Signal
DEMOD bei Zeitpunkt T1526 hoch ist, woraus das Signal RXD als eine
logische „1"
bestimmt wird. Die folgende Zelle erstreckt sich von Zeitpunkt T1534
und weist eine weitere logische „0" auf.
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Der Nachrichtentypabschnitt 1595 des
Abfrageformats 1500 erstreckt sich von Zeitpunkt T1516
zu Zeitpunkt T1534. Im Anschluß an
den Nachrichtentypabschnitt 1595 erstreckt sich der Nachrichtenabschnitt 1596 von
Zeitpunkt T1534 bis Zeitpunkt T1550. Während des Nachrichtenabschnittes 1596 übermitteln
das Signal TANK und Signals DEMOD Daten unter Verwendung von Unterbrechungstastungsmodulation,
vorzugsweise mit 40%- und 60%-Arbeitszyklusmodulation.
In einer Variante wird jedes Bit des Nachrichtentypabschnitts 1595 als
zwei komplementäre
Bits in Abfolge (z. B. ein Dibit) gesendet, um eine Form von Redundanz zum
Testen von Nachrichtengültigkeit
zu erleichtern. In ähnlicher
Weise können
Befehls- und/oder Argumentabschnitte jedes Nachrichtenformats 1100, 1110, 1120, 1130 oder 1140 als
Dibits gesendet werden.
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Das Signal CELL CLK und Signal RX
CLK setzen sich über
den Nachrichtenabschnitt 1596 fort (der Klarheit halber
nicht gezeigt). Von Zeitpunkt T1550 bis Zeitpunkt T1580 werden Antwortschlitze 1597 durch das
Signal TANK unterschieden. Antwortschlitze 1597 enthalten
einen Antwortschlitz für
jede Antwort. Die Dauer eines Antwortschlitzes gleicht einer Periode
des Signals CELL CLK. Zum Beispiel wird von Zeitpunkt T1550 bis
Zeitpunkt T1554 kein Träger
empfangen; jedoch wird von Zeitpunkt T1554 bis Zeitpunkt T1558 ein Träger empfangen.
Das von Zeitpunkt T1554 bis Zeitpunkt T1558 (und analogen Zeitpunkten
in anderen Antwortschlitzen) empfangene Signal erfüllt mehrere
Funktionen, die einschließen:
Aufrechterhalten von Energie, die von der Gleichrichterschaltung
geliefert wird, Markieren einer Grenzen zwischen benachbarten Antwortschlitzen,
Definieren einer Dauer (z. B. einer Zellentaktperiode) zum Synchronisieren
anderer Taktsignale (z. B. ein Signal mit 8-facher Zellentaktfrequenz),
Identifizieren des Beginns eines Offsets in dem Antwortschlitz zur
Signaldetektion (z. B. Plazierung der aktiven Flanke des Signals
RCV CLK) und Identifizieren des Beginns eines Offsets in dem Antwortschlitz
zum Senden eines Antwortsignals. Durch Markieren der Grenze eines
Antwortschlitzes mit einem Träger
für einen
vorab festgelegten Abschnitt des Signals CELL CLK (z. B. 10% bis 90%,
vorzugsweise 40% bis 60%, am bevorzugsten ungefähr 50%) kann das Signal CELL
CLK mit Grenzen aller Antwortschlitze synchronisiert bleiben. In
einer alternativen Ausführungsform,
in der eine Übertragung
von Energie während
Antwortschlitze nicht erforderlich ist, kann das Signal CELL CLK
mit dem Kopfabschnitt 1594 synchronisiert sein und kann
die Überwachungseinrichtung 124 während Antwortschlitze 1597 nichts
senden.
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Während
des Antwortschlitzes von Zeitpunkt T1550 bis Zeitpunkt T1558 wird
keine Antwort angezeigt. Der Antwortschlitz von Zeitpunkt T1558
bis Zeitpunkt T1566 enthält
jedoch eine Antwort während
des Abschnittes des Schlitzes, wo das Signal MOD anzeigt, daß der Sender 210 eine
Modulation liefert. Das Signal MOD aktiviert ein Senden von Zeitpunkt
T1560 bis Zeitpunkt T1562, das heißt während einer Zeit, wenn kein Träger von
der Überwachungseinrichtung 124 bereitgestellt
wird. Wie unter Bezugnahme auf 16 detaillierter
erläutert
wird, überlappt
die Dauer des Signals MOD einen Teil des von der Überwachungseinrichtung 124 gesendeten
Trägers.
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Es kann irgendeine Zahl von Antwortschlitzen
verwendet werden. Wenn 1000 Antwortschlitze definiert werden,
können
Signale die in Tabelle 4 beschriebenen Dauern aufweisen. Die Signale
in Tabelle 4 stimmen mit einem Nachrichtenformat 1140 überein,
an das sich unmittelbar ein Nachrichtenformat 1130 anschließt. Der
zum Antworten auf diese Reihe von Nachrichtenformaten verwendete
Antwortschlitz ist der Antwortschlitz, der mit den dem Antwortschlitzabschnitt
unmittelbar vorangehenden Befehls- und Argumentabschnitten verbunden
ist, unabhängig
von der Anzahl von vorangehenden Nachrichtenformaten. Selbstverständlich können dieselben
Argumentwerte redundant zur Sicherstellung von richtigem Empfang
verwendet werden. In diesem Beispiel kann das Argument 1142 dasselbe
wie Argument 1132 sein.
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Das Zeitablaufdiagramm von 16 stellt die Verwendung
von zusätzlichen
Taktsignalen zur Ableitung des Signals RX CLK und des Signals MOD
dar. Das Signal TANK ist in einer Zelle gezeigt, die aus einem ersten
Abschnitt von Zeitpunkt T1602 bis Zeitpunkt T1610, wo kein Träger empfangen
wird, und einem zweiten Abschnitt von Zeitpunkt T1610 bis Zeitpunkt
T1616 besteht, wo ein kontinuierlicher Träger empfangen wird. Das Signal
DEMOD ist mit einer Übertragung
dargestellt, die einer 50%-Arbeitszyklusmodulation entspricht. Das
Signal RX CLK liefert eine aktive Flanke (in der Mitte der Zelle),
die der ansteigenden Flanke des dargestellten Signals DEMOD entspricht.
Das Signal DEMOD würde,
wenn es eine logische „1" übermittelt,
eine Anstiegskante zum Zeitpunkt T1608 aufweisen, die ausreichende
Vorbereitungszeit vor der aktiven Flanke des Signals RX CLK liefert.
Wenn das Signal DEMOD eine logische „0" übermittelt, wird die Anstiegskante
des Signals DEMOD bis Zeitpunkt T1614 verzögert, was ausreichende Haltezeit
im Anschluß an
die aktive Flanke des Signals RX CLK liefert.
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Das Signal MOD kann von Signal Q2
von Zeitpunkt T1606 bis Zeitpunkt T1610 gebildet werden. Vorzugsweise
erstreckt sich die Dauer des Signals MOD über den Zeitpunkt 1610 hinaus,
so daß von
dem Sender 210 bereitgestellte Modulation das Senden eines
Träger
von der Überwachungseinrichtung 124 überlappt. Durch Überlappen
des Sendens von Signalen durch die Überwachungseinrichtung 124 und
den Sender 210 wird der Sender 240 in einem benachbarten
Transceiver wahrscheinlich nicht einen Modulationsmangel zwischen
der abfallenden Flanke des Signals MOD zum Beispiel zu Zeitpunkt
T1610 mit der Grenze der Zelle, die zum Zeitpunkt T1616 auftritt,
verwechseln. Auf diese Weise kann jeder Transceiver eine Zellengrenze
durch die abfallende Flanke des Signals DEMOD genau erkennen und
Gleichlauf von Taktsignalen einschließlich des Signals CELL CLK
aufrechterhalten.
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Das Signal REPLY von 16 stellt den Abschnitt des Signals
TANK dar, der dem Signal TANK überlagert
würde,
wenn der Transceiver 201 eine Antwort als Reaktion auf
das Signal MOD sendet. Von Zeitpunkt T1606 bis Zeitpunkt T1612 hängt die
Amplitude des Signals REPLY von dem Q des Tankkreises 204 und
der zum Senden verfügbaren
Energie ab. Von Zeitpunkt T1606 bis Zeitpunkt T1609 hängt die
Amplitude im großem
Maße von
Q ab. Von Zeitpunkt T1609 bis Zeitpunkt T1612 nimmt die Amplitude
ab, da die zum Senden verfügbare
Energie abnimmt (obwohl ausreichende Energie für Logikfunktionen bestehen
bleiben kann).
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Der Transceiver 201 kann
auf einem Substrat als ein integrierter Schaltkreis konstruiert
sein. Die Kosten der Herstellung einer integrierten Schaltung für eine Schaltung
mit begrenzter Komplexität
(z. B. Transceiver 201) werden durch die Fläche des
Substrats, die für
Anschlußflecken
zum Verbinden des integrierten Schaltkreises mit externen Geräten bestimmt
ist, negativ beeinflußt.
Ein bevorzugter Satz von Anschlußflecken für Schnittstellensignale von
integrierten Schaltkreisen ist in Tabelle 5 beschrieben. Unter Verwendung
von herkömmlicher
Spannungsselektion oder Alternativbetriebsartsteuerschaltung können Anschlußflecken
für mehrere
Signale verwendet und weitere Anschlußflecken weggelassen werden.
Zum Beispiel kann Anschlußfleck 2 auch
für Signal
FUSE PROG verwendet werden; kann Anschlußfleck 6 auch für Signal
FUSE DATA verwendet werden; und kann Anschlußfleck 7 auch für Signal
FUSE CLK verwendet werden.
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Die Gleichrichterschaltung 206 kann
irgendeine herkömmliche
Schaltung zum Entwickeln einer Gleichspannung aus einem empfangenen
Trägersignal
enthalten. Zum Beispiel enthält
der Gleichrichter 206 von 17 einen
Brückgleichrichter 1700 über den
Leitungen 217 und 219, einen Energiespeicherkondensator
C1710, eine Reihenregelschaltung 1712 und eine Schaltung 1716 zur
Bestimmung, wann die entwickelte Spannung eine ausreichende Größe für einen
Transceiverbetrieb aufweist. Die Gleichrichterschaltung 1700 enthält Dioden
D1702, D1704, D1706 und D1708 in einer herkömmlichen Vollwegbrückenanordnung.
Der Tankkreis 204 (enthaltend Antenne 202 und
Kondensator 1703) ist über
die Mitte der Brücke 1700 verbunden. Ein
vollweggleichgerichtetes Kapazitätssignal
FRC auf Leitung 1718 kann zu einer externen Verbindung
für zusätzliche
Kapazität
zur Erde befördert
werden. Die Regelschaltung 1712 empfängt das Signal FRC auf der Leitung 1718 und
liefert in einer herkömmlichen
Weise ein Signal V+ mit einer geeigneten Spannungsgröße auf einer
Leitung 1717. Ein Komperator 1716 vergleicht das
Signal V+ auf der Leitung 1717 mit der Ausgabe einer herkömmlichen
Spannungsreferenzschaltung 1714 (z. B. eine Bandabstandsreferenzschaltung,
Zenerdiode etc.). Der Komparator 1716 liefert ein Signal
VOK, wenn die Spannung auf der Leitung 1717 die Ausgabe der
Spannungsreferenz 1714 überschreitet.
Das Signal VOK aktiviert einen Transceiverbetrieb. Die Gleichrichterschaltung 206 kann
ausreichend Energie für
Transceiverbetrieb empfangen, wenn die Überwachungseinrichtung 124 auf
der Resonanzfrequenz des Tanks 206, der oben erörterten
Stapelresonanzfrequenz oder irgendeiner Frequenz und irgendeinem
Energiepegel sendet, der der Übertragungsfunktion
des Tanks 206 (einschließlich Antenne 202)
Rechnung trägt.
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Der Empfänger 208 kann irgendeine
herkömmliche
Empfangsschaltung enthalten. Besondere Vorteile werden in dem System 100 durch
die Empfangsschaltung 208 von 18 erzielt, die einen Detektor 1808,
ein Flip-Flop 1812, einen Phasenregelkreis 1814 und
eine Gatterlogik 1824 enthält. Empfänger 208 kann auf
der Resonanzfrequenz des Tanks 206, der oben erörterten
Stapelresonanzfrequenz oder irgendeiner Frequenz und irgendeinem
Energiepegel betrieben werden, der der Übertragungsfunktion des Tanks 206 (einschließlich Antenne 202)
Rechnung trägt.
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Der Detektor 1801 enthält einen
Vollweggleichrichter, einen Filter und einen Schmitt-Trigger-Wechselrichter.
Ein Signal N1 auf Leitung 217 tritt durch Diode D1802 zu
Leitung 1809 und wird von Filterkondensator C1806 und Filterwiderstand
R1808 mit Erde nebengeschlossen. In ähnlicher Weise tritt Signal
N2 auf Leitung 219 durch Diode 1804 und schaltet
es auf Leitung 1809. Die Leitung 1809 liefert
ein Signal über
den Nebenschlußfilter
an den Schmitt-Trigger-Wechselrichter 1810. Der Wechselrichter 1810 liefert
ein Signal DEMOD auf Leitung 1823. Das Signal DEMOD taktet
T-Flip-Flop 1812, um ein 50%-Arbeitszyklussignal auf Leitung 1811 zu
liefern.
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Der Phasenregelkreis 1814 enthält einen
Phasenfrequenzdetektor 1816, spannungsgesteuerten Oszillator
(VCO) 1818 und einen Zähler 1820.
Der VCO 1818 arbeitet bei 160 KHz, um ein oszillierendes
Signal VCQ auf Leitung 1819 zu liefern. Das Signal VCQ
wird von dem Zähler 1820 zum
Liefern 80 KHz, 40 KHz, 20 KHz und 10 KHz unterteilt. Das 50%-Arbeitszyklussignal
auf Leitung 1811 wird mit dem 10 KHz-Signal CELL CLK auf
Leitung 1821 von dem Phasenfrequenzdetektor 1818 verglichen,
um ein Spannungssteuersignal VXC auf Leitung 1817 zu liefern.
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Eine Gatterlogik 1824 liefert
Signale RX CLK auf Leitung 1827 und Signal TX GATE auf
Leitung 1829 in einer herkömmlichen Weise entsprechend
dem Zeitablaufdiagramm von 16.
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Der Empfänger 208 kann, in
einer alternativen Konfiguration, einen Detektor 1902 von 19 anstelle des Detektors 1801 enthalten.
Der Detektor 1902 enthält
einen Wechselricher 1904, einen Schalttransistor 1905 und
einen Filter mit Kondensator C1906 und Widerstand R1908. Der Wechselrichter 1904 empfängt ein Signal
FRC auf Leitung 1718 vom Gleichrichter 206. Der
Schalttransistor 1905 wirkt mit dem Kondensator C1906 in
einer Weise zusammen, die einer Ladungspumpe (z. B. ein Integrator) ähnelt, um
das Signal DEMOD auf Leitung 1823 zu liefern.
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Der Sender 210 kann irgendeine
herkömmliche
Sendeschaltung sein. Besondere Vorteile werden in dem System 100 unter
Verwendung einer Sendeschaltung von 20 erzielt,
die einen analogen Schalter 2002, Verstärker 2006 und einen
Tankkreis 204 enthält.
Der Tankkreis 204 bildet den einzigen Schwingkreis in dem
Sender 210. Der Tankkreis 204 regiert somit die
Frequenz des Senders 210. Irgendeine magnetische Kopplung
in der Antenne 202 kann die Resonanzfrequenz des Tanks 204 beeinflussen
und somit die von dem Sender 210 bereitgestellte Sendefrequenz
beeinflussen. Der Sender 210 kann entweder eine Colpitts- oder Hartley-Oszillatorkonstruktion
enthalten. Zum Beispiel enthält
der Sender 210 von 20 einen
Kondensator C2004, Verstärker 2006,
Kondensator C2008 und Brückenkondensatoren
C2010 und C2012. Die Brückenkondensatoren
entsprechen gemeinsam der oben beschriebenen Kapazität C1703.
Die Kondensatoren C2004 und C2008 sorgen für Wechselstromkopplung und
Gleichstromsperrung in einer herkömmlichen Weise. Der analoge
Schalter 2002 empfängt
das Signal MOD auf Leitung 216. Wenn das Signal MOD angemeldet
wird, wird ein Rückkopplungssignal
auf Leitung 219 mit dem Verstärker 2006 gekoppelt,
um den geregelten Oszillator zu vervollständigen.
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In einem alternativen Sender wird
die zu sendende Frequenz teilweise von der vorher empfangenen Frequenz
bestimmt. Zum Beispiel enthält
der Sender 210 von 21 einen
Phasenregelkreis 2100 und eine Trennschaltung 2112.
Der Phasenregelkreis 2110 enthält einen Phasenfrequenzdetektor 2102,
eine Halteschaltung 2106 und einen spannungsgesteuerten
Oszillator 2110. Der VCO 2110 arbeitet auf 5 MHz,
um ein Signal OSC auf Leitung 2111 an den Phasenfrequenzdetektor 2102 zu
liefern. Ein Signal N1 auf Leitung 217 ist auch mit dem
Phasenfrequenzdetektor 2102 gekoppelt. Der Phasenfrequenzdetektor 2102 antwortet
auf eine Phasendiffenrenz zwischen dem Signal N1 und Signal OSC,
um ein Signal VJ auf Leitung 2103 zu liefern. Die Halteschaltung 2106 antwortet
auf ein Signal DEMOD auf Leitung 1823 mit dem Halten des
Wertes des Signals VJ, wenn das Signal N1 nicht empfangen wird.
Die Halteschaltung 2106 liefert ein Signal VK auf Leitung 2107 zum
Steuern der Oszillatorfrequenz des VCO 2110.
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Antwortfrequenzen für oben unter
Bezugnahme auf die 20 und 21 erörterte Sender werden in Tabelle
6 beschrieben. Der Sender von 21 wird
für Ausführungsformen
mit Stapeln bevorzugt.
-
TABELLE
6
Sendertyp | Antwortfrequenz |
Colpitts-Oszillator | Tankresonanzfrequenz,
wenn Transceiver in Isolation in Betrieb ist; irgendeine Stapelresonanzfrequenz,
wenn innerhalb eines Stapels; zwischen Tankresonanzfrequenz und
Stapelresonanzfrequenz, wenn mit einem Stapel lose gekoppelt (z.
B. an einem Ende oder in nicht koplanarer Orientierung). |
Phasenregelkreis | Wie
von Träger
von Überwachungseinrichtung
124 angesteuert (z. B: auf einer Resonanzfrequenz eines isolierten
Tanks, einer Stapelresonanzfrequenz oder irgendeiner anderen gewünschten
Frequenz). Die Trägerfrequenz
kann aus irgendeinem oder mehreren der folgenden Gründe ausgewählt werden: (a)
um zu vermeiden, daß der
Träger
von Störfrequenzkomponenten
maskiert wird (z. B. Antennensystem 121 oder Signal 193); (b) um
zu vermeiden, daß die
Antwort von Störfrequenzkomponenten
(z. B. von Antennensystem 121 oder von Signal 193) maskiert wird;
(c) um eine adäquate
Energieübertragung
sicherzustellen und einen oder mehrere Transceivers zu aktivieren; und
(d) zu verhindern, daß eine
adäquate
Energieübertragung
oder adäquate
Empfangssignalqualität
einen oder mehrere aktuell nicht interessierenden Transceivers aktiviert.
Wenn zum Beispiel eine Stapelresonanzfrequenz bei 4,3 MHz detektiert
worden ist, kann die Überwachungseinrichtung
auf einem vorab festgelegten Offset (z. B. weniger 500 KHz) von
4,3 MHz senden, um einen lose mit dem Stapel (z. B. an einem Ende
eines linearen Stapels) gekoppelten Transceiver abzufragen, ob eine
Antwort (z. B. ein Rufsignal) bei dem Offset detektiert wurde oder
nicht. |
-
Durch Abtasten des empfangenen Signals
N1, während
ein Träger
von der Überwachungseinrichtung 124 bereitgestellt,
und Halten der empfangenen Frequenz zum Erzeugen der zum Senden
zu verwendenden. Frequenz liefert der Sender 210 von 21 ein Sendesignal auf
einer Frequenz, die besser zur Kommunikation mit der Überwachungseinrichtung 124 geeignet
ist. Der Sender 210 kann eine von der Überwachungseinrichtung 124 spezifizierte
Sendefrequenz im Gegensatz zu einer von dem Tank 204 bestimmten
Frequenz aufweisen. Der oben erörterte
Betrieb des Senders 210 ist für Objekte 107 und 112,
die sich jeweils an einem Ende des Stapels 116 befinden,
besonders vorteilhaft. Obwohl die Resonanzfrequenz der gekoppelten
Tanks der Objekte 108 bis 111 von der Überwachungseinrichtung 124 zum
Zwecke des Lieferns von ausreichender Energie und genauer Datenkommunikation
auf einer bestimmten ausgewählten
Trägerfrequenz
detektiert werden kann, kann dieselbe Trägerfrequenz nicht ausreichend
Energie in Objekte 107 und 112 koppeln oder zuverlässige Kommunikation
liefern aufgrund der schwächeren
Kopplung zum Beispiel zwischen den Tankkreisen der Objekte 107 und 108,
soweit wie sich der Tankkreis von Objekt 107 nicht zwischen
zwei anderen ähnlichen
Objekten befindet.
-
Die Zustandsmaschine 212 kann
irgendeine herkömmliche
Zustansmaschinenschaltung zur Durchführung der oben beschriebenen
Funktionen enthalten. Zum Beispiel kann die Zustandsmaschine 212 die
in 22 beschriebene
Schaltung enthalten, die eine Synchronisierlogik 2204,
ein Schieberegister 2202, ein Latch 2206, einen
Komparator 2208, eine Zugangszustandslogik 2210,
einen Speicher 2214 und einen Zähler 2224 enthält. Diese
Bausteine wirken beim Liefern der oben beschriebenen Abfragebefehle 1004 bis 1007 zusammen.
Eine zusätzliche
Logik kann zur Zugangszustandslogik 2210 hinzugefügt werden,
um Befehle 1000 bis 1003 unter Verwendung von
herkömmlichen
Techniken zu unterstützen.
Die Zustandsmaschine 2102 kann erweitert werden, um einen
Befehl 1008 durchzuführen,
der den oben erörterten
Befehlen 914 bis 920 entspricht. In einer derartigen
erweiterten Konfiguration enthält
die Zustandsmaschine außerdem
einen Multiplexer 2212, einen Sensor 2216, einen
Analog-Digital-Wandler 2218, einen Multiplexer 2220,
einen Multiplexer 2222, ein Schieberegister 2240 und
einen Multiplexer 2228.
-
Das Schieberegister 2202 empfängt ein
Signal DEMOD auf Leitung 1823, das von Signal RX CLK auf Leitung 1827 getaktet
ist. Der Inhalt des Schieberegisters 2202 wird als gültige Nachricht
angesehen, wenn der Nachrichtentypabschnitt 1595 der parallelen
Datenausgabe des Schieberegisters 2202 mit einem vorab festgelegten
Nachrichtentypcode übereinstimmt.
Wie in 15 dargestellt,
kann zum Beispiel Typ „010"
für Signal
RXD beginnend bei Zeitpunkt T1518 verwendet werden. Typ „010" wird
hierin für
alle oben unter Bezugnahme auf die 10 beschriebenen
Befehle verwendet. Es können
andere Nachrichtentypcodes verwendet werden; oder zusätzliche
Nachrichtentypcodes können
in einem erweiterten Satz von Befehlen verwendet werden, wie oben
unter Bezugnahme auf 9 erörtert. Das
Schieberegister 2202 liefert in parallelem Datenformat
auf 2203 den Nachrichtentypcode, einen Zugangscode und einen korrespondierenden
Ebenencode. Der Nachrichtentypcode wird der Synchronisierlogik 2204 zur
Verfügung
gestellt. Der Zugangscode (z. B. Argument 1132 vom Nachrichtenformat 1130)
wird dem Komparator 2208 zur Verfügung gestellt. Der Ebenencode
(z. B. Befehl 1131 vom Nachrichtenformat 1130)
wird dem Latch 2206, der Zugangszustandslogik 2210, dem
Multiplexer 2212 und Multiplexer 2220 zur Verfügung gestellt.
Das Schieberegister 2202 kann ein Halteregister zum Halten
der Ausgabecodes zur Verarbeitung enthalten, bis eine nachfolgend
empfangene Nachricht vollständig
eingetroffen ist. Eine nachfolgende Nachricht wird als vollständig eingetroffen
angesehen, wenn ein gültiger
Nachrichtentypcode einem START-Signal 1593 und Kopf 1594 folgt,
wie in 15 dargestellt.
-
Ein Signaldiskriminator enthält irgendeine
Schaltung, die Betriebsartsteuersignale (z. B. Nachrichtentyp, Last,
Voreinstellung etc.) und Zeitablaufsignale (z. B. Zurücksetzen
und Takten) von einem zusammengesetzten Signal ableitet. Zum Beispiel
wirkt der Empfänger 208 mit
der Synchronisierlogik 2204 zusammen, um einen Diskriminator
bereitzustellen, der Signale von empfangenen Nachrichten ableitet.
Zum Beispiel leitet der Empfänger 208 das
Signal CELL CLK auf Leitung 1821 ab und empfängt die
Synchronsierlogik 2204 einen Nachrichtentypcode auf Bus 2203 vom
Schieberegister 2202 und empfängt sie ein Signal CELL CLK
auf Leitung 1812 und liefert sie zahlreiche Rücksetzsignale.
Die Synchronisierlogik 2204 kann zusätzlich weitere Taktsignale
mit höherer
Frequenz als das Signal CELL CLK auf Leitung 1821 empfangen
und erzeugen. Die Synchronisierlogik 2204 erzeugt, inter
alia, die Anfangszustände
für Latch 2206,
Zugangszustandslogik 2210 und Zähler 2224. Die Synchronisierlogik 2204 detektiert
einen Betriebszustand und erzeugt Anfangszustände als Antwort darauf. Die
Synchronisierlogik 2204 löscht Latch 2206 und
löscht
alle Zugangszustandsbits B0–B3
in Zugangszustandlogik 2210 unter Verwendung des Signals
SRST auf Leitung 2233. Die Synchronisierlogik 2204 liefert
ein Signal CRST auf Leitung 2201 zum Löschen des Zählers 2224 als ein
Anfangszustand. Die Synchronisierlogik 2204 liefert auch ein Signal
CEN an einen Komperator 2208 zum Aktivieren eines Vergleichs
zu einem Zeitpunkt, der zum Beispiel vom Zeitpunkt T1516 bestimmt
ist, der mit dem Beginn des Nachrichtentypabschnittes 1595 eines
in 15 dargestellten
Abfrageformats übereinstimmt.
Zeitpunkt T1516 kann anhand einer vorab festgelegten Zahl von aktiven
Flanken auf Signal CELL CLK entsprechend einem geeigneten Protokoll
bestimmt werden.
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Das Latch 2206 enthält ein adressierbares
Zugangszustands-Flip-Flop für
jedes Zugangszustandsbit B0–B3.
Ein Signal LEVEL wird als eine Adresse zum Auswählen eines zu setzendes Flip-Flops
verwendet. Ein ausgewähltes
Flip-Flop wird durch Zusammenwirken des Signals CEN auf Leitung 2231 und
Signal D auf Leitung 2235 gesetzt. Die vordere Flanke des
Signals CEN liefert einen Takt und das Signal D erzeugt den Zustand
des adressierten Flip-Flops. Das Signal D wird auf Leitung 2235 von
der Zugangszustandslogik 2210 bereitgestellt in Übereinstimmung
mit: (a) dem von dem Latch 2206 auf Leitung 2207 bereitgestellten
Zugangszustand, und (b) dem Signal LEVEL auf Leitung 2203.
Indem die Zugangszustandslogik das Signal D unter zahlreichen Bedingungen
bestimmen kann, kann das adressierte Flip-Flop in dem Latch 2206,
wie oben unter Bezugnahme auf die Befehle 1004 bis 1007 erörtert, eingestellt
werden oder unbeeinflußt
bleiben, wie für
die oben erörterten
Befehle 1000 bis 1003. Das Latch 2206 liefert
die Ausgabe jedes Flip-Flops als Signal ACCESS STATE auf Leitung 2207 an
die Adreßzustandslogik 2210.
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Die Zugangszustandslogik 2210 empfängt das
Signal ACCESS STATE auf Leitung 2207 von Latch 2206 und
empfängt
das Signal LEVEL auf Leitung 2203 vom Schieberegister 2202.
Basierend auf diesen Eingaben kann die Zugangszustandslogik 2210 ein Ersatzspeicheradreßsignal
auf Leitung 2209 mit geeigneten Steuersignalen 2211 liefern,
um eine Auswahl durch Multiplexer 2212 von einer geeigneten
Adresse auf Leitung 2217 zu bewirken, die zum Abrufen eines
Zugangscodes aus Speicher 2214 zu verwenden ist. In einer alternativen
Ausführungsform,
in der das Signal LEVEL direkt als eine Speicheradresse für den Speicher 2214 verwendet
wird, kann der Multiplexer 2212 mit geeigneten Vereinfachungen
an der Zugangszustandlogik 2210 weggelassen werden. In
einer derartigen Ausführungsform
wird die Adreßeingabe 2217 des
Speichers 2214 von dem Schieberegister 2202 auf
dem Bus 2203 geliefert, um das Signal LEVEL als die Adresse
bereitzustellen. Die Zugangszustandslogik 2210 liefert
eine Lese-Schreib-Steuerung für
den Speicher 2214 auf Leitung 2213 als Signal
R/W. Die Zugangszustandslogik 2210 liefert auch Steuersignale 2211 an
den Multiplexer 2222 zur Auswahl von Daten, die auf dem
Bus 2225 als Signal MDATA zu liefern sind.
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Der Multiplexer 2222 stellt
einen Bus 2225 für
den Komparator 2208, Zähler 2224 und
das Schieberegister 2240 bereit. Das Signal MDATA übermittelt
einen gespeicherten Zugangscode an den Komparator 2208 oder
Speicherinhalte oder Sensordaten an den Zähler 2222 und das
Schieberegister 2240.
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Bei Aktivierung durch Signal CEN
auf Leitung 2231 liefert der Komparator 2208 Vergleichsergebnisse auf
Signalen 2205 an die Zugangszustandslogik 2210.
Wenn zum Beispiel ein Zugangscode auf Bus 2203 mit einem
gespeicherten vom Speicher 2214 auf Bus 2225 bereitgestellten
Zugangscode exakt übereinstimmt, wird
eine A=B-Ausgabe des Komparators 2208 angemeldet und an
die Zugangszustandslogik 2210 geliefert. Wenn das Signal
CEN einen Vergleich aktiviert und der Zugangscode auf Leitung 2203 nicht
genau gleich dem Zugangscode auf Bus 2225 ist, wird von
dem Komperator 2208 eine A≠B-Ausgabe angemeldet und an die Zugangszustandslogik 2210 geliefert.
In einer bevorzugten Konfiguration antwortet die Zugangszustandslogik 2210 auf
ein A≠B-Signal
mit Ansteuern des Signals SRST auf Leitung 2233, um dadurch
das Latch 2206 auf seinen Anfangszustand zurückzusetzen
und die Synchronisierlogik 2204 zu informieren, irgendwelche
weitere Zurücksetz-
oder Anfangszustände
bereitzustellen, wie dies geeignet sein mag. Unabhängig von
der Abfolge, in der die vielfachen Zugangscodes mit zahlreichen
Ebenen für
einen Vergleich präsentiert
werden, kehrt die Zustandsmaschine 212 in der Tat, wenn
irgendein derartiger Zugangscode nicht genau gleich dem aus dem Speicher 2214 abgerufenen
korrespondierenden Zugangscode ist, zu ihrem Anfangszustand zurück und wartet
sie auf ein nachfolgendes START-Signal. Demzufolge wird ein adressierter
Transceiver in einen Rücksetzzustand
treten (und kann er in einen Aus-Zustand treten), um Senden zu vermeiden,
wenn er nicht richtig adressiert ist auf einer nachfolgenden Ebene.
Die von der Zugangszustandslogik 2210 bereitgestellten
Steuersignale 2211 steuern alle Aspekte des Betriebs der
Zustandsmaschine 212 in einer herkömmlichen Weise. Ein derartiges
Steuersignal, Signal OS auf Leitung 2215, weist den Mulitplexer 2228 an,
ein Signal MOD in Übereinstimmung
mit dem Ausgabeauswahlsignal OS, wie unten erörtert, zu liefern.
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Der Speicher 2214 kann irgendeine
herkömmliche
Datenspeichertechnologie oder mehrere derartige Technologien in
irgendeiner Kombination enthalten. Der Speicher 2214 kann
derart organisiert sein, daß er Speicherinhalte
auf Leitung 2223, wie gezeigt, in parallelem Format oder
in seriellem Format in einer alternativen Architektur bereitstellt.
In einer derartigen alternativen Architektur kann die Zustandsmaschine 212 einen seriellen
Komparator anstelle des parallelen Komparators 2208 enthalten.
Der Speicher 2214 liefert auf Leitung 2223 einen
10-Bit-Zugangscode parallel mit einer 10-Bit-Antwortschlitznummer.
Die Antwortschlitznummer kann über
den Multiplexer 2222 übertragen
und in den Zähler 2224 geladen
werden. Der Speicher 2214 sorgt für ein Speichern irgendeiner
Zahl von (Zugangscode, Antwortschlitz)-Paaren. In einer bevorzugten
Ausführungsform
liefern 4 derartige Paare eine eindeutige Transceiveridentifikation
und liefern 4 zusätzliche
Paare eine alternative Identifikation oder eine Stütze für alternative
Abfrageprotokolle. Zum Beispiel können die Befehle 1000 bis 1003 unterschiedliche
jeweilige Argumentwerte, einen für
jeden Befehl, aufweisen. Der in dem Befehl 1004 verwendete
GID kann mit dem in dem Befehl 1000 verwendeten GID identisch
sein. Diese vier GID-„Standard"-Werte
können
in vielen (z. B. allen) Transceivern zur Verwendung in einer besonderen
Installation des Systems 100 gespeichert werden. Die Kenntnis
von einem oder mehreren dieser vier „Standard"-GID-Werte durch die Überwachungseinrichtung 124 (oder
Hauptrechner 122) erleichtert ein Abfragen in irgendeiner
Sequenz von Befehlen 1004–1007,
wenn Voraussetzungen nicht verwendet werden oder entsprechend modifiziert
werden.
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Bei Taktung durch Signal CELL CLK
auf Leitung 1821 liefert der Zähler 2224 ein Signal
ZM auf Leitung 2227, wenn die Antwortschlitzzahl auf Null
vermindert ist.
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Der Multiplexer 2228 liefert
ein Signal MOD auf Leitung 216 als Antwort auf die AND-Kombination des Signals
TX GAT auf Leitung 1829 und des Signals ZM auf Leitung 2227,
um ein Senden einer Antwortbestätigung
in dem Antwortschlitz zu aktivieren, der mit dem Zugangscode verbunden
ist, der simultan auf der Speicherausgabeleitung 2223 bereitgestellt
wird.
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Zum Unterstützen von Befehlen des in 9 beschriebenen Typs, zum
Beispiel Befehle 914 bis 920, zum Beispiel Befehl 1008 von 10, kann die Zustandsmaschine 212 irgendeinen
oder alle Inhalte des Speichers 2214 in das Schieberegister 2240 durch
geeigneten Betrieb des Multiplexers 2222 durch die Zugangszustandslogik 2210 über Steuersignale 2211 laden.
Wenn, wie oben beschrieben, geladen wird, antwortet das Schieberegister 2240 auf
das Signal CELL CLK auf Leitung 1821, wie aktiviert von
Zähler
2224-Ausgabe auf Leitung 2231, um ein Signal QM auf Leitung 2229 bereitzustellen.
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Die Zugangszustandslogik 2210 kann
ein Signal OS auf Leitung 2215 an den Multiplexer 2228 liefern, um
für drei
Antwortnachrichtenformate zu sorgen. Wenn das Signal 0S eine
Multiplexereingabe A auf Leitung 2227 auswählt, wird
als erstes der richtige Zeitablauf für eine Antwort in einem vorgeschriebenen
Antwortschlitz (z. B. Antwortschlitze 1125 oder 1135)
von dem Signal MOD auf Leitung 216 bereitgestellt. Wenn
das Signal OS auf Leitung 2215 angemeldet wird, um eine
Multiplexereingabe B zu aktivieren, bestimmt das Signal QM auf Leitung 2229 in
AND-Kombination mit Signal TX GATE auf Leitung 1829 den
Zustand des Modulationssignals MOD auf Leitung 216. Das
Signal MOD auf Leitung 216 übermittelt demzufolge die Inhalte
des Schieberegisters 2240 der Reihe nach. Der Zähler 2224 kann
in Verbindung mit dem Schieberegister 2240 unter Verwendung
herkömmlicher
Logik für
eine von zwei Funktionen betrieben werden: (a) Liefern einer festen Zahl
von Bits aus dem Schieberegister 2240 der Reihe nach auf
Leitung 216 als Signal MOD in einem zweiten Antwortnachrichtenformat
(z. B. Antwortbits 2214); oder (b) Liefern eines Bits aus
dem Schieberegister 2240 in jedem Auftreten von Antwortschlitzabschnitt 1597,
bis der gesamte Inhalt des Schieberegisters 2240 in einer dem
herkömmlichen
Zeitbereichsmultiplexen entsprechenden Weise in einem dritten Antwortnachrichtenformat
(z. B. Antwortschlitze 1125 oder 1135) bereitgestellt
worden ist.
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Der Sensor 2216 repräsentiert
irgendeinen elektronischen Wandler, der Sensoren des oben unter
Bezugnahme auf die Sensoren 160 und 162 beschriebenen
Typs enthält.
Der Sensor 2216 liefert ein analoges Signal an den Analog-Digital-Wandler
(ADC) 2218. Der ADC 2218 liefert ein Sensordatensignal
SDATA auf Leitungen 2219 an den Multiplexer 2220.
Der Multiplexer 2220, der von Steuersignalen 2211 betrieben
wird, erlaubt die Auswahl entweder eines empfangenen Datensignals
RDATA auf Bus 2203 aus dem Schieberegister 2202 oder
eines Sensordatensignals SDATA auf Leitung 2219, das entweder:
(a) in dem Speicher 2214 über Bus 2221 zu speichern
ist; oder (b) über
den Multiplexer 2222 entweder an den Zähler 2224 oder das Schieberegister 2240 zu
liefern ist. Bei Lieferung an den Zähler 2224 können Sensordaten,
zum Beispiel ein 10-Bit-Wert, als eine Antwortschlitzzahl, wie oben
beschrieben für
die Bereitstellung eines Antwortsignals in einem Antwortschlitz
fungieren. Bei Lieferung an das Schieberegister 2240 können ausgewählte Daten
zum Liefern des Signals MOD auf der Leitung 216 in irgendeinem
der oben beschriebenen Antwortnachrichtenformate verwendet werden.
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Das empfangene Datensignal RDATA
sorgt, wenn es zum Bilden des Modulationssignals MOD auf Leitung 216 verwendet
wird, für
die Fähigkeit
eines Transceivers, Daten als empfangen zurückzumelden, um einen Test eines
einzelnen Transceivers durchzuführen.
Tests können
enthalten (a) Testen der Datenkommunikationszuverlässigkeit
in einer Laborumgebung; und (b) Testen von Transceiverzuverlässigkeit
bei Vorliegen von externen Faktoren, enthaltend, zum Beispiel, Variation
der Einrichtungsumgebung, Variation der Stärke und Frequenz von Störquellen
und Variation der Anzahl und Nähe
von ähnlichen
Transceivern in einer Labor- oder Installationsumgebung.
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Als Antwort auf einen geeigneten
Befehl kann die Zugangszustandslogik 2210 einen Schreibvorgang durch
Anmelden eines Signals R/W auf Leitung 2213 bei Speicher 2214 aufrufen.
In den Speicher zu schreibende Daten können von dem Schieberegister 2202 als
Signal RDATA auf Bus 2203 über den Multiplexer 2220 bereitgestellt
werden oder von dem Sensor 2216 über den Multiplexer 2220 bereitgestellt
werden. In den Speicher geschriebene Daten können ursprünglichen (oder überarbeiteten)
Zugangscode und Schlitznummer für einen
oder mehrere Werte des Signals LEVEL enthalten. Die Schreibspeichervorgänge können zum
Erleichtern des oben erörterten
Codehoppings verwendet werden.
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Teile der Zustandsmaschine 212 können zur
Reduzierung des Energieverbrauchs, zum Reduzieren der Herstellkosten
für einen
Transceiver 201 oder weggelassen werden, wenn eine oder
mehrere Funktionen für
eine Installation des Systems 100 nicht erwünscht ist/sind.
Zum Beispiel können
der Sensor 2216, der ADC 2118 und der Multiplexer 2220 weggelassen
werden, wenn die Transceivers nicht zum Messen der einen Transceiver
umgebenden Umgebung verwendet werden. Außerdem kann der Multiplexer 2222 weggelassen
werden, wenn oben beschriebene Testfunktionen nicht erwünscht sind.
Das Schieberegister 2240 und der Multiplexer 2228 können weggelassen
werden, wenn das Nachrichtenformat 1130 oder 1120 für eine Antwort
ausreicht und das Nachrichtenformat 1110 nicht erwünscht ist.
Der Speicher 2214 kann schreibgeschützt sein, wobei in dem Fall
das Signal R/W auf Leitung 2213 mit einhergehenden Vereinfachungen
an der Zugangszustandslogik 2210 weggelassen werden kann.
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Der Speicher 2214 kann einen
Schreib-Lese-Speicher enthalten, der als herkömmlicher Direktzugriffsspeicher
(RAM) oder als ein Schieberegisterspeicher organisiert ist. Außerdem können die
schreibgeschützten Bereiche
des Speichers 2214 irgendeine Kombination von ROM, PROM,
EPROM, E2PROM und Fuse-programmierbarem
Speicher enthalten.
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Besondere Vorteile werden in dem
Transceiver 201 durch Verwendung einer Schaltung für einen
Fuse-programmierbaren Speicher erhalten. Zum Beispiel enthält Schaltung 2300 von 23 ein Schieberegister 2302,
einen Decoder 2304 und ein Feld von programmierbaren Sicherungen,
die durch eine programmierbare Sicherungsschaltung 2314 und
einen Tri-State-Treiber 2316 beispielhaft
erläutert
sind, für
jedes Speicherbit. Die Schaltung 2300 nimmt auf Leitung 2310 ein
serielles Signal FUSE DATA an, das in dem Speicher zu speichernde
Binärdaten übermittelt.
Das Schieberegister 2302 wird von dem Signal FUSE CLK auf
2312 getaktet, bis alle in dem Speicher zu speichernde Daten empfangen
worden sind. Bei Anmelden des Signals FUSE PROG auf Leitung 2315 wird
jedes Sicherungselement in der jeweiligen Sicherungsschaltung 2313 simultan entsprechend
der parallelen Ausgabe des Schieberegisters 2303 programmiert.
Das Sicherungselement in der Sicherungsschaltung 2314 kann
irgendein herkömmliches
Sicherungselement, eine Diode, eine Zenerdiode, eine Polysilikonsicherung
oder ein Metallelement enthaltend, sein. Nach Programmierung kann
irgendeine Gruppe von programmierten Sicherungen 2322 auf
Bus 2223 angemeldet werden, wenn ein Signal ADDR auf Leitung 2217 den
Decoder 2304 ansteuert, um ein geeignetes Tri-State-Puffer-Aktiviersignal
zum Beispiel wie auf Leitung 2327 zu liefern. Das Aktiviersignal
auf Leitung 2327 aktiviert Tri-State-Puffer 2324 zum
Liefern von Speicherausgabedaten auf Bus 2223 als Signal
Q. Die Sicherungsschaltungen 2314 können in irgendeiner geeigneten
Weise gruppiert werden, um irgendeine Zahl von Datenausgabebytes
oder -wörtern
als Antwort auf für
das Signal ADDR definierte entsprechenden Adressen zu bilden.
-
Gemäß zahlreichen Aspekten der
vorliegenden Erfindung wird zum Senden in einem Antwortschlitz ausreichende
Energie hauptsächlich
von dem während
eines START-Abschnittes
des Nachrichtenformates empfangenen Träger erhalten. Wenn ein Transceiver
nicht mehr als eine Antwort pro START-Signal liefert, kann das REPLY-Signal
während
des Sendens abfallen. Ein schneller Abfall stellt sicher, daß sich das
Senden nicht in einen nachfolgenden Antwortschlitz fortsetzt; erleichtert
das Anlegen von maximaler Energie während des Sendens vor dem Beginn
des Abfalls; und erlaubt ein Verbrauchen von Energie während des
Sendens, um unweigerlich zu einem vollständigen Zurücksetzen des Zugangszustands
zu führen
(z. B., wenn das Signal VOK nicht länger angemeldet wird).
-
In einer Ausführungsform mit Batterieenergie
für Transceiverschaltungen
können
die in dem vorangehenden Absatz diskutierten vorteilhaften Betriebsmerkmalen
durch Übertragen
(für eine
begrenzte Dauer) von Energie von der Batterie auf einen Kondensator
erhalten werden, der, wie oben erörtert, begrenzte Energie liefert.
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Die Überwachungseinrichtung 124 kann
irgendeinen computergesteuerten Sender/Empfänger zum Führen eines geeigneten Abfrageprotokolls
und geeigneter Kommunikation, wie oben erörtert, enthalten. Zusätzlich kann
eine Überwachungseinrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung mit zahlreichen Sensoren 160 zusammenarbeiten,
zahlreiche Steuerungen 164 liefern und mit zahlreichen
als ein Antennensystem 120 organisierten Antennen zusammenarbeiten.
Wie in dem Funktionsblockdiagramm von 24 gezeigt, kann die Überwachungseinrichtung 124 zum
Beispiel eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 2402,
einen Speicher 2404 und einen herkömmlichen Datenkommunikationsbus 2406 enthalten.
Der Datenbus 2406 koppelt die CPU 2402 und den
Speicher 2404 für
die herkömmliche
Ausführung
von gespeicherten Programmen in dem Speicher 2404 von der
CPU 2402. Der Bus 2406 sorgt zusätzlich für Datenkommunikation
zwischen der CPU 2402 und Funktionsblöcken, enthaltend: Computernetzwerksteuerung 2408,
Ereignisdetektoren 2410, Ausgaberegister 2411,
Antennennetzwerksteuerung 2412, Empfänger 2416 und 2418,
digitalen Signalprozessor (DSP) 2420, Sender 2424 und 2426 und
programmierbare Frequenzquelle (PFS) 2422. Die Sender 2424 und 2426 liefern
gesendete Signale an einen Koppler 2414; und der Koppler 2414 liefert
empfangene Radiofrequenzsignale an die Empfänger 2416 und 2418.
Durch Bereitstellen von zwei funktionsmäßig äquivalenten Empfängern und
zwei funktionsmäßig äquivalenten
Sendern gemeinsam mit einem Koppler kann die Überwachungseinrichtung 124 auf
zwei Frequenzen simultan senden und auf zwei weiteren unabhängigen Bändern simultan
empfangen. Für
diesen Zweck liefert die PFS 2422 ein Signal „Programmable
Frequency Source Output (PFSO)" auf Leitung 2423 an jeden
Sender 2424 und 2426. Das Signal PFSO kann jedem
Sender auf separaten Leitungen auf unterschiedlichen Frequenzen
bereitgestellt werden. Die Sender 2416 und 2418,
die jeweils ein jeweiliges Signal RF auf Leitung 2417 und
ein Signal RFN auf Leitung 2419 empfangen, können Abtastpunkte
von empfangenen Signalen in digitalem Format auf einem Bus 2421 zum
DSP 2420 liefern. Die CPU 2402 kann den DSP 2420 steuern,
um anzuordnen: (a) Betrieb mit einem oder beiden Empfängern 2416 und 2418;
(b) einen Zeitpunkt zum Beginnen der Verarbeitung von Abtastpunkten
von Bus 2421; (c) eine Abtastdauer; (d) Konfigurationsparameter
zum Auswählen
eines Verfahrens für
digitale Signalverarbeitung; (e) ein Verfahren und Format, in dem
der DSP 2420 Ergebnisse liefert; und (f) das Ziel für die Ergebnisse,
d. h., ob zur CPU 2402, zum Speicher 2404, zur
Weiterverarbeitung durch die CPU 2402 oder zur Computernetzwerksteuerung 2498 für ein Transfer
zum Hauptrechner 122.
-
DSP 2420 kann digitale Signalverarbeitung,
enthaltend Amplitudenmittelwertbildung, Energieberechnung, digitales
Filtern, Spitzendetektion, Zeitbereichsflankenverstärkung, Phasenanalyse,
Frequenzanalyse, Transformation (z. B. Fast Fourier-Transformation),
Korrelation, Überlagerung,
Kurvenanpassung und Energiespektraldichteberechnung, durchführen.
-
Der Speicher 2404 sorgt
für Speicherung
für Programme
und Daten, die hauptsächlich
von der CPU 2402 und dem DSP 2420 verwendet werden.
Der Speicher 2404 kann Datenstrukturen, Felder, Stapel
und Kombinationen derselben zur Speicherung von oben erörterten
Signalmerkmalen enthalten. Der Speicher 2404 (oder Hauptrechner 122)
kann auch Gruppenidentifikations- und Untergruppenidentifikationshinweise (für jede Ebene)
zur Verwendung in Abfrageszenarien enthalten. Diese Hinweise können zur
Verwendung in anderen unabhängigen
Ausführungsformen
des Systems 100 reservierte Zugangscodes ausschließen (oder nicht
enthalten). Zum Beispiel können
Zugangscodebereiche algorithmisch oder als eine oder mehrere Listen spezifiziert
werden, worin nicht alle Zugangscodewerte oder Kombinationen von
Werten zur Verwendung während
der Abfrage zugänglich
gemacht sind.
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Die Computernetzwerksteuerung
2408 kann
irgendeine herkömmliche
Schnittstelle zur Kopplung des Datenbusses
2406 mit dem
Hauptrechner
122 enthalten. Zum Beispiel kann die Computernetzwerksteuerung
2408 eine
herkömmliche
Ethernet-Schnittstelle enthalten. Ein von der Computernetzwerksteuerung
2408 bereitgestellter
Bus
128 kann mit irgendwelchen Computernetzwerkstandards,
zum Beispiel, irgendwelchen Telekommunikationsnetzwerkstandards
oder einem bei der Kommunikation über das Internet oder das World
Wide Web verwendeten Standard übereinstimmen.
Die Computernetzwerksteuerung
2408 kann einen oder mehrere zusätzliche
Prozessoren zum Verwalten, zum Beispiel, eines TCP/IP-Stapels oder
zur Durchführung
irgendeines geeigneten Protokolls enthalten. Die Computernetzwerksteuerung
2408 (und/oder
die CPU
2402) können mit
dem Hauptrechner
122 unter Verwendung einer in Tabelle
7 beschriebenen Befehlssprache kommunizieren. Jeder Befehl enthält ein ASCII-Zeichen
zum Identifizieren des Befehls gefolgt von Argumentwerten. Betriebsfrequenzen
können
in zahlreichen Befehls/Antwortsitzungen durch Bins genannte ganze
Zahlen identifiziert werden. Zum Beispiel kann ein Arbeitsbereich
von 1,9 MHz bis 8,038 MHz in 1024 Bins unterteilt werden, wobei
die einer bestimmten Bin-Ganzzahl
entsprechende Frequenz berechnet wird anhand des Ausdrucks: F(bin)
= bin 6KHz + 1900KHz. TABELLE
7
Befehl/Antwort | Beschreibung |
N <Antenna Node> <Antenna Address> <Antenna
Mode><Gain><Frequency> | Weise
das Aufstellen und die Auswahl von Antennen für eine Überwachungseinrichtung zur
Verwendung in einer speziellen Betriebsart (z. B. Sende, Empfange,
Teste) an. Stelle Betriebsparameter des Antenntenknoten-RF-Kanals ein. Spezifiziere
eine Frequenz für
einen Antennenknotentuner zur Verwendung zum Abstimmen der ausgewählten Antenne(n). |
Keine
Antwort | Es
kann eine Bestätigungsantwort
verwendet werden |
Befehl/Antwort | Beschreibung |
G <Squelch delay> <Squelch width> <Receive
delay> <DSP Start-up Delay> <DSP Sample Count> <DSP Mode> <Ch. A Mode> <Ch.
A Signal Source Y> <Ch. A Gain> <Ch. A Filtering> <Ch.
A Clock> <Ch. A Output> {etc. für Ch. B} | Spezifiziere
Betriebsparameter des Überwachungseinrichtungsempfängers und
Einstellungen eines analogen Schalters. Eine Sperrverzögerung erleichtert
den Beginn des Sperrens bei einem Energienulldurchgang auf der/den zu
sperrenden Antenne(n). Die Sperrbreite stimmt mit der Dauer D434 überein.
Eine Empfangsverzögerung
kann den Beginn des Empfangens zu oder nach dem T416 (z. B., wie
oben erörtert,
zu Zeitpunkten A oder B) anweisen. Der DSP-Abtastpunktezähler übermittelt die Anzahl von aufzunehmenden Abtastpunkten
(z. B. 32 μs-Fenster für FFT-Berechnung).
Eine DSP-Betriebsart
kann durch eine integrierte Schaltung DSP (z. B. von Texas Instruments
vertriebener TI320) definiert sein. CH. A/B-Betriebsart kann Senden, Empfangen oder
beides (Rückschluß) anweisen.
CH. A/B-Signalquelle
kann dieselbe Quelle für
zwei Empfangskanäle
auswählen.
Ch. A/B-Taktquelle kann
Frequenz und Phase (z. B. 0°,
+90°) für Signal
SC lenken. Ch. A/B-Ausgabe kann anweisen, welcher) von mehreren
Detektoren zu verwenden ist/sind. |
Keine
Antwort | Es
kann eine Bestätigungsantwort
verwendet werden. |
Befehl/Antwort | Beschreibung |
C {Ch.
A antenna arguments} {Ch. B antenna arguments} <Start frequency> <End
frequency> <Frequency stepping> | Weist
die Aufstellung und Auswahl von Antennen für jeden (z. B. A und B) Empfänger in
der Überwachungseinrichtung
mit Argumenten ähnlich
wie N-Befehl an. Fordert Amplitudenergebnisse (z. B. empfangene
Amplitude oder empfangene Energie) von jedem Empfänger in
einem spezifizierten Frequenzbereich (d.h. Bins) durch Spezifizieren
des zu meldenden Binnummerbereiches (z. B. Bin 123 bis Bin 885)
an. Kann Erhöhung
zwischen Bins (z. B. Melde jeden fünften Bin) spezifizieren. |
{<Ch. A Detector Output at
Bin p>}... {<Ch. B Detector Output
at Bin p>}... | Meldet
bis zu 1024 Amplitudenwerte für
jeden Kanal (z. B. p = 0 bis 1023; und q = 0 bis 1023). Kann DSP-Ausgabe
ersetzen, wenn FFT-Ergebnisse
erwünscht
sind. |
O {<Header> <Level><Access Code>}... | Frage
eine Gruppe, Untergruppe oder einen bestimmten Transceiver ab. Die Liste
Header kann eine Sequenz oder Zahl von Argumenten (z. B., Ebene und
Zugangscode) in dem O-Befehl
definieren. Es kann/können
ein oder mehrere N-Befehlsargumente der Liste vorangehen. |
{<Ch. A at Reply Slot p>} ... {<Ch. B at Reply Slot
q >} ... | Eine
ganze Zahl für
jeden von zwei Empfangskanälen
(z. B. A und B) wird für
jeden von 1024 Antwortschlitzen (z. B. p = 0 bis 1023; q = 0 bis
1023) bereitgestellt. Das Ergebnis hängt von G- und N-Befehlswerten |
Befehl/Antwort | Beschreibung |
| für Antenne,
Empfänger
und DSP-Arbeitsweisen
ab. Die ganze Zahl kann irgendeines vom folgenden darstellen: (a)
ob Amplitude (oder Energie) einen Schwellenwert überschritten hat; (b) eine
Größe einer
detektierten Amplitude (oder Energie); (c) eine Größe einer
Frequenzkomponente (z. B. von einer FFT-Rechnung bereitgestellt).
In einer erweiterten Version kann die Antwort eine Liste von ganzen
Zahlen für
jede ganze Zahl in (b) für
Zeitbereichsabtastung und (c) für
Frequenzbereichsergebnisse enthalten. |
-
Die Empfänger 2416 und 2418 können irgendwelche
herkömmlichen
Empfänger
sein. Besondere Vorteile werden in dem System 100 durch
Verwendung einer Empfängerschaltung 2416 von 25 erhalten, die einen
Vorverstärker 2502,
eine Diodendetektor 2504, einen synchronen Detektor 2506,
einen analogen Schalter 2508, Filter 2510, einen
ADC 2512, ein First-In-First-Out(FIFO)-Register 2514 und
Steuerregister 2526 enthält. Der Vorverstärker 2502 empfängt ein
Signal FR auf Leitung 2417 und liefert Verstärkung und
automatische Verstärkungsregelung
(Automatic Gain Control (AGC)). Die Verstärkungs- und Frequenzgangeigenschaften
des Vorverstärkers 2502 werden
in einer herkömmlichen
Weise von Signalen 2509 von Steuerregistern 2526,
wie von CPU 2402 spezifiziert, vorgeschrieben. Der Vorverstärker 2502 liefert
ein Signal RFW auf Leitung 2503 an einen oder mehrere Detektoren.
-
Der Diodendetektor 2504 empfängt ein
Signal RFW auf Leitung 2503 und liefert ein demoduliertes
Signal DX auf Leitung 2505. Es kann irgendein herkömmlicher Diodendetektor
verwendet werden. Der Diodendetektor 2504 repräsentiert
einen Breitbanddetektor vorzugsweise zur Detektion von Transceivern
in einem Stapel, speziell Transceivers mit einem Sender vom unter
Bezugnahme auf 20 beschriebenen
Typ. Besondere Vorteile in dem System 100 werden durch
Verwendung des Diodendetektors 2504 von 26 erhalten.
-
Der synchrone Detektor 2506 empfängt ein
Signal RFW auf Leitung 2503 und liefert ein demoduliertes Signal
SX auf Leitung 2507. Es kann irgendeine synchrone Detektorschaltung
verwendet werden, um die Demodulierfunktion bereitzustellen, einschließlich zum
Beispiel einer herkömmlichen
Nachführfilterschaltung. Der
synchrone Detektor 2506 repräsentiert einen Schmalbanddetektor.
-
Der analoge Schalter 2508 wählt unter
der Leitung von Steuerregistern 2526 ein oder mehrere Detektorausgabesignale,
zum Beispiel Signal DX auf Leitung 2505 und/oder Signal
SX auf Leitung 2507 aus und liefert ein demoduliertes Signal
(z. B. eine Überlagerung)
an Filter 2510.
-
Die Filter 2510 können irgendwelche
Filterübertragungsfunktionen
(z. B. Tiefpaß,
Bandpaß,
Hochpaß und
Notch), wie durch Signale auf Leitung 2511 von von der
CPU 2402 angewiesenen Steuerregistern 2526 angewiesen,
implementieren. Die Ausgabe der Filter 2510 wird von dem
ADC 2512 in digitale Abtastpunkte umgewandelt. Besagte
Abtastpunkte werden in dem FIFO 2514 gespeichert und an
die CPU 2402 und/oder den DSP 2420 geliefert.
Der ADC 2512 kann irgendeine herkömmliche Analog-Digital-Wandlerschaltung
enthalten. Bei Empfangen einer 5 MHz-Antwort oder eines 5 MHz-Antwortsignals
können
Abtastpunkte 417 bei 40 MHz erfaßt werden, um, wie oben erörtert, eine
ausreichende Auflösung
für Signalanalyse
zu liefern. In einer alternativen Ausführungsform des Empfängers 2416 ist
das Signal RFW mit dem ADC 2512 gekoppelt und werden Detektion
und Filterung von CPU 2402, DSP 2420 oder vom
Hauptrechner 122 unter Verwendung von zum Beispiel herkömmlichen
digitalen Technologien durchgeführt.
-
Der Diodendetektor 2504 von 26 enthält einen invertierenden Verstärker 2602,
einen nichtinvertierenden Verstärker 2604,
Transistoren Q2606 und Q2608, einen Kondensator C2610, einen Widerstand R2612
und Ausgabepuffer 2614. Die Verstärker 2602 und 2604 empfangen
ein Signal RFW auf Leitung 2503 und liefern Basisansteuersignale
an die Transistoren Q2606 und Q2608. Die Transistoren Q2606 und
Q2608 gleichrichten den Radiofrequenzgehalt des Signals RFW. Der
Kondensator C2610 und der Widerstand R2612 wirken als ein Filter
zum Empfangen von gleichgerichteten Signalen von den Transistoren
Q2606 und Q2608 zusammen und liefern die gefilterte Wellenform an
den Ausgabepuffer 2614. Der Ausgabepuffer 2614 liefert ein
Signal DX auf Leitung 2505 in einer herkömmlichen
Weise.
-
Besondere Vorteile werden in dem
System 100 durch Verwendung eines synchronen Detektors
vom in 27 beschriebenen
Typ erzielt. Der synchrone Detektor 2506 von 27 enthält einen invertierenden Verstärker 2702,
einen nichtinvertierenden Verstärker 2704,
einen analogen Schalter 2706, einen Filter 2708 und
einen programmierbaren Oszillator 2710. Die Verstärker 2702 und 2704 empfangen
ein Signal RFW auf Leitung 2503 und liefern gepufferte
Signale an den analogen Schalter 2706.
-
Der analoge Schalter 2706 wählt die
Ausgabe des Verstärkers 2702 für die Ausgabe
von Verstärker 2704 unter
der Leitung des Signals SC auf Leitung 2705 von dem programmierbaren
Oszillator 2710 aus. Der programmierbare Oszillator 2710 arbeitet
auf einer Frequenz, Phase und einem Arbeitszyklus, vorgeschrieben von
der CPU 2402 durch Steuerregister 2526 und empfangen
auf Leitung 2501 vom programmierbaren Oszillator 2710.
Die Phase kann relativ zu Nulldurchgängen in einer herkömmlichen
Weise von dem Signal RFW detektiert werden. Der programmierbare
Oszillator 2710 kann eine herkömmliche Synchronisierschaltung
zum Empfangen des Signals RFW und Liefern des Signals SC in einer
Phasenbeziehung zu Signal RFW, wie durch Signale von Steuerregistern 2526 angeleitet,
enthalten. Die Ausgabe des analogen Schalters 2706 kann
Harmonische der Schaltfrequenz des Signals SC enthalten. Der Filter 2708 empfängt die
Ausgabe des analogen Schalters 2706 und dämpft ungewollte
Frequenzkomponenten. Der Filter 2708 kann irgendeine herkömmliche Filterschaltung,
zum Beispiel Tiefpaß,
Notch, Bandpaß,
Kamm etc. enthalten. Der Filter 2708 liefert ein Signal SX
auf Leitung 2507.
-
Die Empfänger 2416 und 2418 können, jeweils
mit einem synchronen(Schmalband-)Detektor, betrieben werden. Die
empfangenen Signale können
auf einer oder mehreren geeigneten Antennen empfangen oder verzögert werden,
um eine 90°-Phasendifferenz
zwischen ansonsten identischen Signalen vor Detektion zu liefern.
Wenn ein synchroner Detektor auf derselben Frequenz wie der andere
aber mit einer 90°-Phasenverschiebung
in dem Taktsignal SC betrieben wird, entsprechen die detektierten
Amplituden herkömmlichen
I- und Q-Signalen
für Phasendetektion
und Signalanalyse auf der Grundlage von Phase, wie oben erörtert.
-
Die Sender 2424 und 2426 können irgendeine
herkömmliche
Sendeschaltung enthalten. Besondere Vorteile sind in dem System 100 unter
Verwendung einer Sendeschaltung 2424 von 28 erzielt, die ein Schieberegister 2802,
einen Zähler 2804,
einen Multiplexer 2806, einen Arbeitszyklusmodulator 2808,
eine Steuerlogik 2812 und ein Ausgabe-Gatter 2810 enthält. Der
Datenbus 2406 von CPU 2402 versieht den Sender 2424 mit
zu sendender Information sowie Konfigurationsparametern für die Steuerlogik 2812.
Zu sendende Information wird in das Schieberegister 2802 entsprechend
von der Steuerlogik 2812 bereitgestellten geeigneten Steuersignalen 2830 geladen.
Der Inhalt des Schieberegisters 2802 kann mit oben unter
Bezugnahme auf 11 und 15 beschriebenen Nachrichtenformaten übereinstimmen.
In beiden Fällen
kann der Antwortschlitzabschnitt der Nachrichtenformate 1120 und 1130 durch
Betrieb des Zählers 2804,
durch geeignete Steuersignale 2830 geladen, bereitgestellt
werden. Zum Beispiel kann der Zähler 2804 mit
dem Wert 1.000 geladen werden, um 1.000 Antwortschlitze bereitzustellen.
Der Multiplexer 2806 empfängt serielle Daten, die aus
dem Register 2802 auf Leitung 2803 umgeschaltet
sind, und empfängt
Fehlerausgabe Q0 auf Leitung 2805. Die Steuerlogik 2812 liefert
ein Auswahlsignal über
Steuersignale 2830 an den Steuermultiplexer 2806,
um den Inhalt des Schieberegisters 2802 gefolgt von der
Anzahl von Antwortschlitzen, angewiesen von der Anfangszahl des
Zählers 2804,
bereitzustellen. Der Betrieb des Multiplexers 2806 sorgt
somit auf Leitung 2807 für ein Signal in einem zu sendenden
Nachrichtenformat.
-
Der Arbeitszyklusmodulator
2808 kann
auf Steuercodes von Steuersignalen
2830 von Steuerlogik
2812 und
das Signal auf Leitung
2807 mit dem Liefern eines modulierten
Signals TXG auf Leitung
2809 antworten. Unterbrechungstastung
und Arbeitszyklusmodulation werden in einer mit dem Inhalt von Tabelle
8 konsistenten Weise bereitgestellt. TABELLE
8
Steuercode | resultierende
Modulation |
00 | kein
Träger |
01 | 40%-Modulation
zum Senden eines „0"-Datenbits |
10 | 60%-Modulation
zum Senden eines „1"-Datenbits |
11 | ununterbrochener,
unmodulierter Träger |
-
Ein gesendetes Signal XD auf Leitung 2425 wird
von der AND-Kombination von Signal TXG auf Leitung 2809 (ein
Sende-Gatter definierend) und Signal PFSO auf Leitung 2423 bereitgestellt.
Das Signal PFSO definiert eine unmodulierte Trägerfrequenz, wie sie von der
CPU 2402 auf Leitung 2423 programmiert ist.
-
Das Antennensystem 120 kann
entsprechend einer räumlichen
Antennenverteilung gesteuert werden, um mehrere Antennen an jedem
von einem oder mehreren durch einen Antennenbus verbundenen Knoten
zu unterstützen.
Jeder Antennenknoten kann für
ein Koppeln einer oder mehrerer Antennen mit den Sende- und/oder
Empfangsbereichen der Überwachungseinrichtung 124 in
einer herkömmlichen
Weise sorgen. Die Antennen können
zur symmetrischen oder unsymmetrischen Verwendung beim Empfangen
oder Senden gekoppelt werden. Wenn mehrere Antennen zum Senden verwendet
werden, können
die Antennen mit unterschiedlichen Phasen angesteuert werden. Wenn
mehrere Antennen zum Empfangen verwendet werden, können empfangene
Signale zur Synchronisation verzögert
oder in einer gewünschten
Phasenbeziehung bereitgestellt werden. Da verschiedene Antennen
des Antennensystems 120 unterschiedliche Strahlungsoder
Empfangs)-Charakteristik aufweisen können, sorgt ein Betrieb von
einem Sender mit einer oder mehreren Antennen und/oder einem Empfänger mit
einer oder mehreren Antennen für
Vorteile für
die Kommunikation mit Transceivern unabhängig von Transceiverorientierung
und Nähe
zu anderen Transceivern, wie oben erörtert. Das Antennensystem 120 liefert
ein neu konfigurierbares Mehrantennensystem mit Abstimmfähigkeit
für jede
Antenne. Zusätzlich
um Abstimmen jeder Antenne weist das Antennensystem 120 die
Fähigkeit
auf, irgendeine zum Senden verwendete Antenne zu sperren und die
gesperrte Antenne mit einem Empfänger
zur sofortigen Neuverwendung als eine Empfangsantenne zu koppeln.
Das Antennensystem 120 liefert Mehrfachtransceivekanäle in jedem
Antennenknoten mit der Fähigkeit
zum Lenken von Signalen von einem Kanal in einen anderen zur Signalverarbeitung.
-
Die oben für das Antennensystem 120 beschriebenen
Funktionen können
von einem oder mehreren Antennenknoten, die auf einem Antennenbus
zusammenarbeiten, bereitgestellt werden. Besondere Vorteile für das System 100 werden
durch die Verwendung der in einem Funktionsblockdiagramm von 29 beschriebenen Antennenknotenschaltung
erzielt. Der in FIG. 129 beschriebene
Antennenknoten 140 enthält CPU 2902 und
Speicher 2904, die durch Datenbus 2906 zur Programmausführung miteinander
gekoppelt sind. Der Antennenknoten 140 enthält außerdem eine
Antennennetzwerkschnittstelle 2908, ein Eingaberegister 2909,
ein Ausgaberegister 2910, einen Koppler 2912,
einen Koppler 2914, eine Vielzahl von Antennen 150 (einschließlich Antenne 2916)
und eine Vielzahl von Transceivekanälen 2918.
-
Die CPU
2902 empfängt Befehle
und Informationen und liefert einen Zustand unter Verwendung von Datenkommunikation
auf dem Antennenbus
132, der durch Antennennetzwerksteuerung
2412 mit
CPU
2402 gekoppelt ist. Die CPU
2402 der Überwachungseinrichtung
124 liefert
Befehle, die von der CPU
2902 für in Tabelle 9 beschriebene
Funktionen interpretiert werden. TABELLE
9
Befehl/Antwort | Beschreibung |
A <Antenna Node Address> | Lese
Zustand von Eingaberegister(n) (z. B. manuelle Schalter), Zustand
von Ausgaberegister(n) (z. B. aktuelle Matrixschaltereinstellungen,
Sperreinstellungen, Tunereinstellungen, RF-Kanaleinstellungen, Rückkopplungseinstellungen,
irgendeine Speicheradresse (z. B. Antennenknotensoftwareversion, Tunerkalibrierdatum,
Anzahl von installierten Antennen, etc.). |
<Antenna Node Address> <Answer Data Length> <Answer
Data> <Checksum> | Es
können
mehrere verschiedene Befehle verwendet werden, um den Zustand teilweise
zu erhalten. |
B <Antenna Node Address> <Settings Data Length> <Settings Data> <Checksum> | Setze
Ausgaberegisterinhalte zum Spezifizieren von Antennenkonfiguration, Antennenkopplung
mit Transceiverkanal/kanälen,
Sperreinstellungen für
jeden Kanal, Tunereinstellungen für jeden Kanal, Rückkopplungseinstellungen für jeden
Kanal. |
Keine
Antwort | Es
kann eine Bestätigungsantwort
verwendet werden. |
C <Antenna Node Address> <Configuration Data Length> <Configuration ata> <Checksum> | Stelle
Konfigurationsdaten in Speicher ein, enthaltend Antennenknotenadresse,
Antennenadressen, bei Schluß eines
manuellen Schalters auszuführende
Funktion(en), Tabelle mit Abstimmeinstellungen (z. B. |
Befehl/Antwort | Beschreibung |
| Relaisschlüsse vs.
Frequenz), Tabelle mit Antenneneinstellungen (z. B. Relaisschlüsse vs.
Frequenz oder Konfigurationsidentifizierung), irgendeine Speicheradresse
(z. B. Tunerkalibrierdaten, Anzahl von installierten Antennen, etc.). |
Keine
Antwort | Es
können
mehrere verschiedene Profile verwendet werden, um die Konfiguration
teilweise zu spezifizieren. Es kann eine Bestätigungsantwort verwendet werden. |
-
Speicher 2904 sorgt für eine Speicherung
von Programmen, die von der CPU 2902 ausgeführt werden,
Speicherung von Konfigurationsinformationen für andere Funktionsblöcke des
Antennenknotens 140 und in den Transceivekanälen 2918 verwendeten
Abstimmparametern. Diese Information kann in dem Speicher 2904 in
irgendeinem herkömmlichen
Datenspeicherformat verwaltet werden.
-
Die Antennennetzwerkschnittstelle 2908 sorgt
für Datentransfer
und Steuerung unter Antennenbus 132, Datenbus 2906 und
Koppler 2914. Die Antennennetzwerkschnittstelle 2908 sorgt
für Seriell/Parallel- und/oder
Parallel/Seriell-Datenformatumwandlung zum Übertragen von Signalen zwischen
dem seriellen Antennenbus 132 und parallelen Datenbus 2906.
Die Antennennetzwerkschnittstelle 2908 kann empfangene
Signale von den Transceivekanälen 2918 bei
Empfängern 2416 und 2418 der Überwachungseinrichtung 124 puffern.
Außerdem
kann die Antennennetzwerkschnittstelle modulierte Trägersignale
von Sendern 2424 und 2426 in der Überwachungseinrichtung 124 empfangen
und gepufferte Signale für
die Transceivekanäle 2918 liefern.
Die empfangenen Signale und modulierten Trägersignale passieren zwischen
der Antennennetzwerkschnittstelle 2908 und dem Koppler 2914 auf
Leitung 2905.
-
Das Eingaberegister 2909 überwacht
den Zustand des Schalters 2907 und teilt ein Schalterschlußereignis über Datenbus 2906 der
CPU 2902 mit. Der Schalter 2907 kann irgendeine
manuelle Dateneingabefunktion bereitstellen. Der Schalter 2907 ist
repräsentativ
für irgendeine
Anzahl von Schaltern, zum Beispiel Kippschalter oder eine Dateneingabetastatur.
In einer bevorzugten Konfiguration weist der Schalter 2907 im geschlossenen
Zustand die CPU 2902 an, für eine oder mehrere Test- und/oder
Meßfunktionen
zu sorgen. Besagte Funktionen schließen Identifizieren einer Testbetriebsart
bei der CPU 2402 der Überwachungseinrichtung 124 über eine
geeignete Datenkommunikationsnachricht über die Antennennetzwerkschnittstelle 2908 ein.
Da der Antennenknoten 140 an einem Ort fern von dem Hauptrechner 122 und/oder
der Überwachungseinrichtung 124 untergebracht
und angeordnet sein kann, erleichtert eine zweckmäßige Anordnung
eines manuellen Schalters 2907 für Test- und/oder Meßfunktionen
eine Installation und Wartung des Systems 100 einschließlich der
Installation und Wartung des Antennensystems 120.
-
Das Ausgaberegister 2910 empfängt Daten
von dem Datenbus 2906, speichert diese Daten und hält Ausgabesignale
entsprechend den gespeicherten Daten aufrecht. Von dem Ausgaberegister 2910 bereitgestellte
Signale leiten den Betrieb des Kopplers 2912 und der Transceivekanäle 2918.
Ausgaberegistersignale auf Leitung 2910 steuern den Koppler 2012 (z.
B. Konfiguration und Matrixschalteroperationen). Sperrbefehlsignale
auf Leitung 2912 leiten Antennensperrfunktionen der Rauschsperre 2920.
Abstimmsignale auf Leitung 2923 leiten Abstimmfunktionen
des Tuners 2922. Schließlich steuern digitale Signale
auf Leitung 2927 den Betrieb von Transceivekanälen 2924 (z.
B. Spezifizieren von Vorverstärkerverstärkung, automatische
Verstärkungssteuerung
und Filterübertragungsfunktionen).
Ausgaberegistersignale auf Leitungen 2913, 2921, 2923 und 2927 sind
binäre
digitale Signale und können
gemeinsam über
mehrere Transceivekanäle 2918 verwendet werden,
oder zusätzliche
digitale Signale können
von dem Ausgaberegister 2910 für jeden Transceivekanal verwendet
werden.
-
Der Koppler 2912 kann irgendeine
herkömmliche
Schaltung zum Koppeln einer Antenne mit einem RF-Kanal enthalten.
Zum Beispiel liefert der Koppler 2912 einen Matrixschalter
zum Koppeln irgendeiner Antenne von Antennen 150 (z. B.
Antenne 2916) mit einem oder mehreren Transceivekanälen 2918.
In gleicher Weise kann irgendein Transceivekanal, zum Beispiel 2924,
mit einer oder mehreren Antennen 150 über den Koppler 2912 gekoppelt
werden. Der Koppler 2912 sorgt für bidirektionale Kopplung für sowohl
empfangene als auch gesendete Signale und unterstützt mehrere
empfangene und gesendete Signale simultan. Der Koppler 2912 kann
auch für
ein geeignetes Schalten zum Auswählen
von Antennenelementen einer individuellen Antenne 2916 von
Antennen 150 sorgen. Zum Beispiel kann/können eine
oder mehrere von Leitungen 2911 und 2915 mit einer
oder mehreren Leitungen 2925 und 2935 gekoppelt
werden, um zu implementieren: (a) phasengesteuertes Senden oder
Empfangen; (b) Verwendung von Antennen (oder Elementen) in Abfolge;
(c) Scannen, während
abgefragt wird oder Daten übertragen
werden; oder (d) Liefern von Arbeitsenergie auf Antenne(n), die
sich von der/den Antenne(n) unterscheidet/unterscheiden, die zum
Abfragen oder für
den Datentransfer verwendet wird/werden. Der Koppler 2912 koppelt
Antenntenelemente (z. B. Antenne 2916) zur Verwendung mit
einem oder mehreren Transceivekanälen 2918 entsprechend
von dem Ausgaberegister 2910 empfangenen Signale auf Leitung 2913.
Eine oben erörterte
Antennenelementauswahl kann für
irgendeine oder mehrere Antennen der Antennen 150 durchgeführt werden.
-
Der Koppler 2914 kann irgendein
herkömmliches
RF-Schaltsystem zum Koppeln und Puffern von modulierten Trägersignalen
und empfangenen Signalen zwischen Antennennetzwerkschnittstelle 2908 und
einem oder mehreren Transceivekanälen 2918 enthalten.
Wenn zum Beispiel der Antennenbus 132 ein moduliertes Trägersignal
zum Senden liefert, kann die Antennennetzwerkschnittstelle 2908 den
modulierten Träger auf
der Signalleitung 2905 an den Koppler 2914 liefern.
Der Koppler 2914 kann das modulierte Trägersignal über ein oder mehrere Signale
TRI1 2951 bis TRIN 2955 mit einem oder mehreren
Transceivekanälen 2918 koppeln.
Zusätzlich
kann der Koppler 2914 irgendein empfangenes Signal (z.
B. TRI1 bis TRIN puffern, um irgendein oder mehrere Rückkopplungssignale
TRC1 2953 TRCN 2957 bereitzustellen. Die Signale
TRC1 bis TRCN von Koppler 2914 lassen einen ersten Transceivekanal 2924 ein
Ausgabesignal TRI1 bereitstellen, zum Beispiel in Übereinstimmung
mit: (a) von dem Koppler 2912 empfangenen Antennensignalen 2925,
und (b) über
irgendeinen oder mehrere andere Transceivekanäle 2918, zum Beispiel
RF-Kanal 2934, empfangene Signale. Der Koppler 2914 sorgt
somit für
die Kombination von empfangenen Signalen von einem oder mehreren RF-Kanälen, die
auf der Signalleitung 2905 an die Antennennetzwerkschnittstelle 2908 zu
liefern sind. Der Koppler 2914 ermöglicht einem einzelnen RF-Kanal
(z. B. 2924), ein Kanalsignal (z. B. 2925) mit
einem Signal von einem oder mehreren anderen RF-Kanälen (z.
B. TRC1...TRCN) zu kombinieren und das resultierende empfangene
Signale (z. B. TRI1) auf Leitung 2905 an die Antennennetzwerkschnittstelle 2908 zu
liefern.
-
Die Transceivekanäle 2918 enthalten
eine oder mehrere parallele Schaltungen zur Durchführung von, inter
alia, Antennenabstimm- und Sperrfunktionen. Jeder Transceivekanal
stellt ein Funktionsäquivalent
von anderen Transceivekanälen
dar, um ähnliche
(aber konfigurierbare) Funktionen auf jedem von mehreren Kanälen bereitzustellen.
Jeder Transceivekanal enthält
eine RF-Kanalschaltung, einen Tuner und eine Sperrschaltung.
-
Die RF-Kanalschaltung 2924 kann
für Sendesignalpufferung
und Empfangssignalfilterung und Verstärkung in einer herkömmlichen
Weise sorgen. Besondere Vorteile werden in dem System 100 unter
Verwendung der RF-Kanalschaltung 2924 von 30 erzielt. Der RF-Kanal 2924 von 30 enthält einen Verstärker 3002,
einen analogen Schalter 3004, Filter 3006, einen
programmierbaren Vorverstärker 3008,
einen Differentialverstärker 3010 und
einen analogen Schalter 3012. Für ein auf einer Antenne 150 zu
sendendes moduliertes Trägersignal
empfängt
die RF-Kanalschaltung 2924 ein Signal TRI auf Leitung 2929,
sorgt sie für
eine Pufferung und Verstärkung über den
Verstärker 3002 und
leitet sie das gepufferte Signal über den analogen Schalter 3004 als
Signal TRA auf Leitung 2925 an den Koppler 2912.
Für ein
von dem Koppler 2912 empfangenes Signal tritt das Signal
TRA auf Leitung
2925 über
den analogen Schalter 3004 zu Filtern 3006. Die
Filter 3006 sorgen für
irgendeine herkömmliche
Filterfunktion (z. B. Tiefpaß,
Bandpaß,
Notch und Hochpaß-Analog- beziehungsweise
Digitalfilterung). Wenn das empfangene Signal TRA eine OOK-Modulation
enthält,
können
die Filter 3006 Zeitbereichssignalverarbeitungsfunktionen,
zum Beispiel Schmitt-Trigger- und/oder Flankenverstärkungsfunktionen
enthalten. Der programmierbare Vorverstärker 3008 reagiert
auf Steuersignale 2927 von dem Ausgaberegister 2910 mit
dem Liefern einer Übertragungsfunktion
mit programmierbarer Verstärkung
auf zahlreichen Frequenzen (z. B. automatische Verstärkungssteuerung).
-
Der Differentialverstärker 3010 empfängt das
Ausgabesignal von dem Vorverstärker 3008 und
kann ein Signal TRC1 auf Leitung 2953 über den analogen Schalter 3012 empfangen.
Der analoge Schalter 3012 wird von dem Ausgaberegister 2910 über Signale 2927 gesteuert.
Wenn der analoge Schalter 3012 ein Passieren des Signals
TRC1 zum Differentialverstärker 3010 gestattet,
kann der Differentialverstärker 3010 eine analoge
Subtraktion durchführen,
um ein Differenzsignal TRI1 auf Leitung 2951 bereitzustellen.
Die analoge Subtraktion kann für
einen zusätzliche
Verwerfung einer gemeinsamen Betriebsart sorgen oder kann ein verbessertes
Signal zum Empfangen einer Antwort von einem Transceiver 201 liefern,
wenn zum Beispiel mehr als eine Antenne 150 für den Empfang
des Antwortsignals verwendet wird. Der Differentialverstärker 3010 kann
programmierbare Phasenverschiebungsschaltungen zur Verstärkung des
Verwerfens einer gemeinsamen Betriebsart oder des Signalerhöhungsvermögens unter
der Leitung von Signalen von dem Ausgaberegister 2910 enthalten.
Eine Phasenkorrektur kann gewünscht
sein, wenn Antennen mit unterschiedlichen Konfigurationen oder unterschiedlichen
Orientierungen Signale an den Differentialverstärker 3010 liefern.
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Der Tuner 2922 paßt die Impedanz
einer Antenne (z. B. Antenne 2916) an eine RF-Kanalschaltung 2924 an.
Den Auswirkungen des Kopplers 2912 und der von dem Koppler 2912 durchgeführten Antennenelementauswahl
wird durch den Betrieb des Tuners 2922 Rechnung getragen.
Der Tuner 2922 kann irgendeine herkömmliche Abstimmschaltung enthalten.
Der Tuner 2922 enthält
vorzugsweise Impedanzanpaßelemente, die
zwischen einer RF-Kanalschaltung und einer Antenne als Antwort auf
Signale von dem Ausgaberegister 2910 wahlweise eingeführt werden.
Der Speicher 2904 kann Daten und Verfahren zur Bestimmung
von geeigneten Steuersignalen für
den Tuner 2922 enthalten.
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Der Speicher 2904 (oder
Speicher 2404, oder Speicher in dem Hauptrechner 122)
enthält
ein Feld mit Werten für
das Ausgaberegister 2910, wobei jeder Wert ein Bit zum
Steuern des Schließens
von jedem von mehreren Schaltern in dem Tuner 2922 enthält. Das
Feld wird von einer ganzen Zahl indiziert, die mit einer gewünschten
Betriebsfrequenz übereinstimmt
(z. B. eine oben erörterte
Bin-Nummer). Werte für
besagtes Feld können
gemäß einem
Antennentestverfahren bestimmt werden. Ein Antennentestverfahren
gemäß zahlreichen
Aspekten der vorliegenden Erfindung enthält die Schritte: (a) Anweisen
eines Transceivekanals (z. B. enthaltend Tuner 2922), der
sowohl zum Senden (z. B. von Sender 2424) eines Testsignals
als auch zum Empfangen (z. B. unter Verwendung des Empfängers 2416)
zu verwenden ist, wobei das Testsignal eine geeignete Amplitude
und Testfrequenz während
des ganzen Testverfahrens aufweist; (b) Anweisen der Verwendung
eines Schmalbanddetektors (z. B. synchroner Detektor 2506 von 27); (c) Auswählen und
Lenken einer Schalterschlußkombination
und Beobachten einer Detektorausgabe; (d) Vergleichen der Detektorausgabe
mit einer maximalen beobachteten Detektorausgabe; (e) wenn die Detektorausgabe
die maximale Detektorausgabe überschreitet,
Aktualisieren der maximalen beobachteten Detektorausgabe zur Übereinstimmung
mit der Detektorausgabe und Merken der mit der Detektorausgabe übereinstimmenden
Schalterschlußkombination; (f)
Wiederholen der Schritte (c) bis (e), bis alle Schalterkombinationen
ausgewählt
worden sind; (g) Speichern der mit der maximalen Detektorausgabe übereinstimmenden
Schalterschlußkombination
in einem Feld für
die getestete Antenne (oder Kombination von Antennen), indiziert
durch die Testfrequenz. Nach Testen jeder installierten Antenne
(separat oder in Kombinationen) mit anderen installierten Antennen)
auf einer oder mehreren Testfrequenzen können die Ergebnisse von mehreren
Tests in einem integrierten Feld gespeichert werden, das für jede Frequenz
eine empfohlene Antenne (oder Kombination von Antennen) und eine
empfohlene Tuner-Schaltschlußkombination
enthält.
Das integrierte Feld kann in einem flüchtigen oder nichtflüchtigen
Speicher in dem Hauptrechner 122, Speicher 2404 oder
Speicher 2904 gespeichert werden.
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Besondere Vorteile werden in dem
System 100 durch Verwendung der Tunerschaltung 2922 von 31 erzielt. Die Tunerschaltung 2922 von 31 enthält eine oder mehrere Nebenschlußschaltungen 3100,
die Signalleitungen 2925 überbrücken, die durch den Tuner 2922 zwischen
der RF-Kanalschaltung 2924 und dem Koppler 2912 treten.
Jede Nebenschlußschaltung
enthält
jeweils einen analogen Schalter und einen Kondensator. Zum Beispiel
wird der analoge Schalter 3102 von einem Ausgabesignal
von dem Ausgaberegister 2910 gesteuert. Im geschlossenen
Zustand schließt
der analoge Schalter 3101 den Kondensator C3102 über die
Leitungen 2925 zum Erhöhen
der kapazitiven Last an. In gleicher Weise kann der analoge Schalter 3103 den
Kondensator C3104 anschließen;
und kann der analoge Schalter 3129 den Kondensator C3130
anschließen.
Die Kondensatoren C3102, C3104 und C3130 können Werte in einer binären Sequenz,
zum Beispiel, wie in einer Digital-Analog-Wandlerschaltung herkömmlich verwendet,
aufweisen.
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Der Speicher 2904 kann ein
Verfahren zum Betreiben einer Rauschsperre 2920 zur Durchführung einer
geeigneten Sperrfunktion, wie oben erörtert, enthalten. Die Antennennetzwerkschnittstelle 2908 kann
einen Mechanismus zum Analysieren der Phase eines zu sendenden Signals
bereitstellen und derartige Phaseninformation auf dem Datenbus 2906 an
die CPU 2902 liefern. Die Phaseninformation kann durch
einen geeigneten Interrupt, der mit einem Nulldurchgang übereinstimmt,
angezeigt werden. Von dem Ausgaberegister 2910 bereitgestellte
Sperrbefehlsignale auf Leitungen 2921 können über das Ausgaberegister 2910 entsprechend
oben erörterter
Phaseninformation getaktet werden, wenn die Signalverarbeitungslatenz
der CPU 2902 (z. B. Interrupt-Latenz) kein Sperrbefehlsignal
in zuverlässiger
dichter Nähe
von einem Nulldurchgang eines zu sendenden modulierten Trägersignals
liefert. Die CPU 2902 kann ein Befehlsignal an das Ausgaberegister 2910 liefern,
das Variationen der RF-Kanäle 2918 und
Variationen der modulierten Trägersignale
Rechnung trägt,
um eine Rauschsperre 2920 in einer effizienten Weise zu
betreiben. Es wird davon ausgegangen, daß die Sperrfunktion effizient
ist, wenn Energie auf Antennenelementen in dichter Nähe zu einem
Nulldurchgang der Phase eines zu sendenden Signals schnell verbraucht
wird. Die Sperrfunktion sollte in allen in Beziehung stehenden Schaltungen,
einschließlich
verteilte Kapazitäten
von zum Beispiel Koppler 2912, Tuner 2922 und RF-Kanal 2924,
gespeicherter Energie Rechnung tragen.
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Die Sperrschaltung 2920 kann
irgendeine herkömmliche
Sperrschaltung enthalten. Besondere Vorteile werden in dem System 100 durch
Verwendung der Rauschsperre 2920 von 32 erzielt, die Wechselrichter 3201,
Gated Source Positive (GSP) 3202, Filtered Rectifier Positive
(FRP) 3204, Gated Source Negative (GSN) 3206,
Filtered Rectifier Negative (FRN) 3208, FRP 3244,
GSP 3244, FRN 3248 und GSN 3246 enthält.
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GSP 3202 enthält einen
Schalttransistor Q3210 mit einer Basis, die mit einem analogen Schalter 3212 und
einem analogen Schalter 3214 verbunden ist. Der Kollektor
des Transistors Q3210 ist mit FRP 3204 gekoppelt. Im Betrieb
steuert Signal SQ* den analogen Schalter 3214 zum Koppeln
einer –9
Volt-Versorgung über Widerstand
R3216 mit Senkenstrom von der Basis des Transistors Q3210, was den
Transistor Q3210 einschaltet und Strom von einer +5V-Quelle an dem
Emitter des Transistors Q3210 über
den Kollektor zu FRP 3204 liefert. Bei entgegengesetzter
Phase steuert das Signal SQ den analogen Schalter 3212 zum
Koppeln einer +9V-Quelle mit der Basis des Transistors Q3210 an,
was den Transistor Q3210 schnell ausschaltet. GSN 3206 weist
eine analoge Struktur für
einen Betrieb mit einer entgegengesetzten Polarität für den Transistor Q3211
auf.
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FRP 3204 enthält einen
Reihenfilter, bestehend aus Widerstand R3230 und der parallelen
Kombination von Widerstand R3232 und Kondensator C3234. Die Ausgabe
des Reihenfilters speist einen Knoten zwischen einem Paar Dioden
D3236 und D3238. Die Diode D3238 wird durch den über den Widerstand R3230 und
Widerstand R3232 gelieferten Strom in Vorwärtsrichtung vorgespannt. Die
Diode 3236 klemmt Zweig 3282 der Signale 2925 mit
einer Spannung, die ein Diodenabfall über Erde ist; der Diodenabfall
wird von der Diode D3238 geliefert. FRN 3208 weist eine
identische Struktur wie FRP 3204 auf, außer daß die Dioden 3237 und 3239 umgekehrte
Polaritätsausrichtung
aufweisen. Im Betrieb klemmt die Rauschsperre 2920 von 32 die Zweige 3281 und 3282 alternativ
mit Plus- und Minus-Stromquellen
zur schnellen Auslöschung
irgendeiner Potentialdifferenz zwischen Zweigen 3281 und 3282.
Im Betrieb kann eine Antenne gesperrt werden unter Verwendung der
Schaltung 2920 von 32 in
einer Weise, die zur Verwendung mit einem Empfänger in weniger als anderthalb
Zyklen eines gesendeten Trägersignals
(z. B. ungefähr
35 μs) ausreicht.
-
Der Antennenbus
132 kann
irgendein serieller oder paralleler Bus für die Steuerung des Antennensystems
120 durch
die Überwachungseinrichtung
124 sein.
Das Antennensystem
120 kann als ein Bus, eine Verkettung,
ein Stern, oder eine hierarchische Kombination von Unternetzwerken
organisiert sein. Besondere Vorteile werden in dem System
100 durch
Verwendung eines Antennenbusses
132 mit vier Differentialsignalen erzielt,
die räumlich
als ein von der Überwachungseinrichtung
124 gesteuertes
Netzwerk angeordnet sind. Zum Beispiel enthält die Antennennetzwerkschnittstelle
2908 von
33 Schnittstellenpuffer
3302,
3304,
3314 und
3316,
Signalselektor
3306, Schieberegister
3308, Sendepuffer
3310,
Empfangspuffer
3312, Schieberegister
3320, Ausgabemultiplexer
3322 und
Steuerregister
3324. Der Antennenbus
132 enthält irgendeine geeignete
Zahl der in Tabelle 10 beschriebenen Signale. TABELLE
10
Signalname | Signalbeschreibung |
TC | Sende
Steuerung. Signal TC steuert Signalselektor 3306, der Signal TD
mit entweder Schieberegister 3308 (als ein Befehl an CPU 2902) oder
mit Sendepuffer 3310 (zum Liefern von Signal TRI auf Leitung 2905
an Koppler 2914) koppelt. |
TD | Sende
Daten. Signal TD liefert einen seriellen Befehl, der ein ASCII-Befehlzeichen, gefolgt
von einem oder mehreren Bytes von mit dem Befehl zu verwendenden
Argumentwerten oder ein von dem Koppler 2914 zum |
Signalname | Signalbeschreibung |
| Senden
weiterzuleitendes moduliertes Signal enthalten kann. |
RC | Empfange
Steuerung. Signal RC steuert den Ausgabemultiplexer 3322 zur Auswahl
von entweder Signal TRI vom Koppler 2914 über Empfangspuffer oder Daten
von der CPU 2902, die von dem Schieberegister 3320 von parallelen
in serielles Format umgewandelt sind. Das sich aus der Auswahl ergebende
Signal steuert den Schnittstellenpuffer 3316 zum Liefern des Signals
RD an. |
RD | Empfange
Daten. Signal RD wird nur bereitgestellt, wenn die CPU 2902 eine richtige
Adresse von einem empfangenen Befehl (z. B. mit einer vorab festgelegten
Adresse übereinstimmend)
bestimmt. Das Signal RD kann eine serielle Antwort (über Schieberegister
3320) von CPU 2902 an einen Befehl (über Schieberegister 3308 empfangen)
liefern. Das Signal RD kann alternativ auf die Transceivekanalausgabe
von Koppler 2914 (über
Empfangspuffer 3312) damit antworten, ein empfangenes Signal an
die Überwachungseinrichtung
124 zu liefern. |
-
Wenn Signale TC und RC angemeldet
werden, sorgt Datenkommunikation in Reihe auf Leitungen TD und RD
für Informationsfluß zwischen
CPU 2902 und CPU 2402 der Überwachungseinrichtung 124.
Wenn keine Signale TC und RC angemeldet werden, liefern die Signale
TD und RD jeweils Sende- und Empfangssignale von einem oder mehreren
Transceivekanälen
an einen oder mehrere Sender oder Empfänger in der Überwachungseinrichtung 124.
Der Antennenbus 132 verwendet Differentialleitungstreiber
für alle
Signale, so daß Antennenknoten
in einer beträchtlichen
Entfernung voneinander zur zweckmäßigen Anordnung der Antennen 150 und 152 räumlich verteilt
werden können.
Die Überwachungseinrichtung 124 liefert
(über Antennennetzwerksteuerung 2412)
Signale TC, TD und RC an alle Antennenknotenschnittstellen 2908 der
jeweiligen Antennenknoten 140, 142 simultan. Datenkommunikation über Signale
TC, TD und RC kann irgendein herkömmliches Protokoll zum Koordinieren
von nichtgegenteiliger Verwendung jeder gemeinsam genutzten Signalleitung (z.
B. Leitungen für
Signale RD) enthalten. Zum Beispiel kann das Signal TD einen Befehl
gefolgt von einer Adresse enthalten. Jede CPU 2902 kann
die empfangene Adresse aus dem Schieberegister 3308 mit
einer vorab festgelegten Adresse vergleichen, um die Leitungstreiber 3316 über ein
Steuerregister 3324 zu einem von dem Protokoll und dem
Ergebnis des Adressenvergleiches bestimmten Zeitpunkt zu aktivieren,
um Datenkommunikation mit der Überwachungseinrichtung 124 ohne
Störung
von anderen Antennennetzwerkschnittstellen in anderen Antennenknoten
zu erhalten.
-
Die Steuerung des Antennenknotens 140 durch
die Überwachungseinrichtung 124 kann
unter Verwendung irgendeines herkömmlichen Befehlssatzes und
herkömmlicher
Befehlssyntax, zum Beispiel den oben unter Bezugnahme auf die Tabelle
9 erörterten
Befehlen, erzielt werden.
-
Antennen 150 können eine
oder mehrere Antennen mit zahlreichen Geometrien für die Detektion
von Antwortsignalen von einem oder mehreren Transceivern des Systems 100 enthalten.
Es können
planare Antennen in einer Vielzahl von Konfigurationen verwendet
werden. Zum Beispiel sorgen die in den 34 und 35 definierten
Antennen für
besondere Vorteile in dem System 100. Diese planaren Antennen
können
von einem oder mehreren Antennenknoten 140, 142 in
irgendeiner gewünschten
zweckmäßigen Kombination
unterstützt
werden. Ein Durchgang 3500 enthält Wände 3506 und 3507,
Oberseite 3504 und über
der Basisebene 3501 angeordnete Basis 3505. Obwohl
nicht maßstabsmäßig gezeichnet,
weist der Durchgang 3500 vorzugsweise ein quadratisches
Seitenverhältnis
für die Öffnung auf,
durch die Objekte treten können.
Es ist herausgefunden worden, daß der Durchgang 3500 eine
geeignete Leistung liefert, wenn er als ein Durchgang für Personal
(enthaltend Teile eines Gebäudes,
z. B. Boden, Wand oder Decke eines Korridors) konstruiert ist und wenn
er als ein Durchgang für
Träger
von Objekten (mit einer Öffnung
von näherungsweise
drei Fuß im
Quadrat, d. h. ungefähr
einem Quadratmeter) konstruiert ist. Kleinere Durchgänge können für Tischinstrumente verwendet
werden.
-
Ein Bezugskoordinatensystem mit einem
Ursprung 3510 dient dazu, die Ebene jeder planaren Antenne
zu definieren. Winkel Alpha (a) wird in der XY-Ebene von der X-Achse
gemessen. Winkel Beta (β)
wird in der XZ-Ebene von der X-Achse gemessen. Winkel Gamma (γ) wird in
der YZ-Ebene von der Y-Achse gemessen.
-
Aus praktischen Gründen kann
eine Antenne mit mehr als einer Wickelung nicht in einer Ebene existieren.
Die in 34 beschriebenen
planaren Antennen können
jedoch derart hergestellt werden, daß sie der Antennenmustercharakteristik
nahe kommen, die von einer theoretischen planaren Antenne erzeugt
würde.
Alternativ können
Antennen mit ähnlichen
planaren Winkeln entlang einer Achse senkrecht zur Ebene (z. B.
spiralförmig)
gebildet oder Schleifen dort entlang angeordnet werden.
-
Eine Antenne 3401 ist in
der von den Punkten A, B, C, D definierten Ebene, d.h. in einer
Ebene parallel zur XZ-Ebene an der Öffnung des Durchgangs am weitesten
auf der Y-Achse vom Ursprung 3510 weg konstruiert. Die
Antenne 3402 befindet sich parallel zur Antenne 3401,
aber dennoch näher
an dem Ursprung 3510. Eine Bewegung eines Transceivers
entlang einer Achse durch den Durchgang parallel zur y-Achse kann durch
Untersuchung des Zeitpunktes, wenn die Spitzenantwortsignalstärke von
jeder der Antennen 3401 und 3402 empfangen wird,
bestimmt werden. Die Antenne 3403 befindet sich wiederum
parallel zur XZ-Ebene und existiert darüber hinaus an dem Mittelpunkt
des Durchgangs (z. B. existiert jeder Punkt J, K, L an dem Mittelpunkt
eines Segments NB, OC, PD parallel zur Y-Achse). Die Antenne 3404 kann
unter einem Winkel α =
45° angeordnet
sein, wenn der Durchgang 3500 in der Geometrie im wesentlichen
kubisch ist. In ähnlicher
Weise kann die Antenne 3405 senkrecht zur Antenne 3404 verlaufen,
wenn der Durchgang 3500 im wesentlichen kubisch ist. Die
Antenne 3406 ist in einer Ebene mit Winkeln α = 135° und γ = 135° orientiert
und ist vom in der oben zitierten verwandten Patentanmeldung S/N
09/233,755 beschriebenen Typ. Die Antenne 3407 weist eine Orientierung
komplementär
zur Antenne 3406 auf. Die Antenne 3408 liegt in
einer Ebene parallel zur Grundebene 3501. Die Antenne 3409 und
Antenne 3410 laufen parallel zur YZ-Ebene und können in
jeweiligen Seiten 3506 und 3507 konstruiert sein.
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Transceivekanalschaltung, insbesondere
Rauschsperre 2920 sollte für eine optimale Leistung (minimale
Erzeugung vom bandexternen Rauschen), wie in der Tabelle spezifiziert,
angeordnet sein. Die Punkte T, U und V halbieren jeweils Segmente
LK, HG und DC. Punkte S halbieren Segment PK.
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Ein Durchgang mit Antennen 3402, 3403, 3406, 3407, 3408 und 3409 wird
für ein
Objektidentifikationssystem bevorzugt, in dem Objekte 102 bis 112 durch
den Durchgang zur Identifikation und zum Datentransfer treten. Andere
Kombinationen der oben erörterten
Antennenorientierungen können
der Wirtschaftlichkeit, Zuverlässigkeit
oder Verbesserung bestimmter Systemleistung halber verwendet werden.
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Jede Antenne der Antennen 150 kann
aus Mehrfachschleifen als eine planare Antenne konstruiert werden.
Besondere Vorteile werden in dem System 100 durch Verwendung
einer Antenne vom in 36 beschriebenen
Typ erzielt. Die Antenne 3600 enthält drei Schleifen und Anschlüsse 3601, 3602, 3603,
die sich auf einen gemeinsamen Anschluß 3611 beziehen. Die
Schleifen können
aus irgendeinem Leiter, einschließlich einem abgeschirmten Leiter
zur Begrenzung von E-Feld-Strahlung, während Magnetfeldstrahlung gesendet oder
empfangen wird, gebildet sein. Zusätzlich enthält die Antenne 2916 eine
Q-Modifizierschaltung 3604. Die Q-Modifizierschaltung 3604 enthält Diode
D3612, Diode D3614 und Widerstand R3616, die alle von Anschluß 3610 bis
Anschluß 3611 parallel
verbunden sind. Im Betrieb kann ein Sendesignal, zum Beispiel Signal
TRA auf Leitung 2925 über
Koppler 2912, über
zwei Anschlüsse
auferlegt werden: ein erster, der aus dem Satz bestehend aus Anschlüssen 3601, 3602 und 3603 besteht,
ausgewählt
ist, und ein zweiter, der aus dem Satz ausgewählt ist, der aus 3610 und 3611
besteht. Wenn der Anschluß 3610 verwendet
wird, kann ein Sendesignal mit geeigneter Größe die Diode D3612 und D3614
vorspannen in Vorwärtsrichtung
zum Nebenschlußwiderstand
R3616. Es resultiert eine Antennenschaltung mit relativ hohem Q.
Andererseits wird ein von der Antenne 2916 empfangenes
Signal mit einer Signalgröße, die
nicht ausreicht, um Dioden D3612 und D3614 in Vorwärtsrichtung
vorzuspannen, durch den Widerstand R3616 treten. Es wird eine Antennenschaltung
mit relativ geringem Q resultieren. Ein Antenne mit niedrigem Q
ist typischerweise durch eine breitbandigere Empfindlichkeit als
eine Antenne mit höherem
Q gekennzeichnet. Wenn Energie gesendet wird, die einen oder mehrere
Transceivers antreiben soll, wird eine Antenne mit höherem Q
bevorzugt.
-
Wenn Objekte 102 bis 112 abzufragen
sind, während
sie durch einen Durchgang vom oben unter Bezugnahme auf 35 beschriebenen beziehungsweise
erörterten
Typ hindurchtreten, kann Abfrage- und Datenkommunikationszuverlässigkeit
durch Anordnen von Objekten 102 bis 112 in einem
oder mehreren Transportträgern
verbessert werden. Ein Transportträger gemäß zahlreichen Aspekten der
vorliegenden Erfindung enthält
eine oder mehrere Resonanzantennenschaltungen zum Fokussieren von
gesendeter und empfangener Energie. Träger 3700 von 37 stellt ein Beispiel
einer Struktur dar, in der Objekte vom oben beschriebenen Typ zur
zweckmäßigen Abfrage
und Datenkommunikation angeordnet sein können. Ein Träger mit
irgendein Geometrie kann zur Erweiterung oder Gestaltung der Antennenempfindlichkeitscharakteristik
der Antenne eines Objekts, zum Beispiel Antenne 202 von
Objekt 104 von 2,
verwendet werden. Zum Beispiel enthält der Transportträger 3700 Seitenwände 3702 und 3704 und
Basis 3706. Zusätzlich
enthält
der Träger 3700 eine
Antennenschaltung 3708 mit einem Schleifenleiter und Reihenkondensator
C3710. Die Antennenschaltung 3708 weist, aufgrund des Wertes
des Kondensators C3710, eine Resonanzfrequenz auf, die ausgewählt ist,
um an ein Objekt übertragene
Energie und/oder Kommunikation zwischen Überwachungseinrichtung 124 und
einem Obj ekt zu verbessern. In einer bevorzugten Konfiguration
ist die Antennenschaltung 3708 mit einem relativ niedrigen
Q und einer Resonanzfrequenz, die sich von Frequenzen wesentlich
unterscheidet, die zur Abfrage- und Datenkommunikation verwendet
werden können,
aufgebaut. Wenn die Überwachungseinrichtung 124 ein
Scansignal oder Unterscansignal vom unter Bezugnahme auf 4 diskutierten Typ liefert, kann
das mit der Antennenschaltung 3708 verbundene Rufsignal,
wie oben erörtert,
leicht identifiziert werden, so daß eine Abfrage auf der Resonanzfrequenzantenne 3708 vermieden
werden kann.
-
Der Träger 3700 kann eine
zweite Antennenschaltung 3716 enthalten, die in ähnlicher
Weise wie Antennenschaltung 3708 mit einer Reihenkapazität C3714
konstruiert ist. Die Antennenschaltungen 3708 und 3716 können in
irgendeiner herkömmlichen
Weise (z. B. verzahnte Schleifen, überlappende Bereiche) gekoppelt
werden, die einen Teil jeder Schleife in dichter Nähe für Magnetfeldkopplung
oder Kopplung von elektrischem Feld anordnet.
-
Wie oben erörtert, kann der Speicher irgendeine
Vorrichtung zur Datenspeicherung (z. B. Halbleiterschaltungen, Schaltungen
aus diskreten Komponenten und magnetische und/oder optische Medien)
enthalten.