DE60305433T2 - Kommunikation zwischen elektromagnetischen Transpondern - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Systeme, bei welchen elektromagnetische Transponder verwendet werden, d. h. im allgemeinen bewegliche Sender/Empfänger, die kontakt- und drahtlos durch eine im allgemeinen stationär-feste, als Lese- und/oder Schreib-Terminal bezeichnete Einheit abgefragt werden können. Die Erfindung betrifft näherhin Transponder ohne autonome Stromversorgung, beispielsweise des Typs kontaktloser Karten oder elektronischer Etiketten. Diese Transponder entnehmen die für die in ihnen enthaltenen elektronischen Schaltungen notwendige Stromversorgung aus dem über eine Antenne des Lese- und Schreib-Terminals ausgestrahlten Hochfrequenzfeld. Die Erfindung eignet sich zur Anwendung bei derartigen Transpondern, seien es Nur-Lese-Transponder, d. h. Transponder, die zur Funktion mit einem Terminal geeignet sind, das sich auf das Auslesen der Daten des Transponders beschränkt, oder seien es Lese-Schreib-Transponder, welche Daten enthalten, die durch das Terminal modifiziert werden können.
  • 1 zeigt, in sehr schematischer und funktionaler Weise, ein herkömmliches Beispiel eines Datenaustauschs zwischen einem Lese-Schreib-Terminal 1 (STA) und einem Transponder 10 (CAR).
  • Das Terminal 1 besteht im wesentlichen aus einem Schwingkreis, der aus einer Induktivität L1, in Reihe mit einem Kondensator C1 und einem Widerstand R1, zwischen einem Ausgangsanschluss 2p eines Antennenverstärkers oder -kopplers 3 und einem Anschluss 2m auf einem Bezugspotential (im allgemeinen Masse) besteht. Der Verstärker 3 erhält von einem Modulator 4 (MOD) ein Signal Tx zur Hochfrequenzübertragung zugeführt. Der Modulator erhält eine Bezugsfrequenz, beispielsweise von einem Quarzoszillator 5, und gegebenenfalls ein Signal DATA von zu übertragenden Daten zugeführt. In Abwesenheit von Daten zur Übertragung von dem Terminal 1 zu dem Transponder 10 dient das Signal Tx ausschließlich als Energiequelle für die Aktivierung des Transponders 10, wenn dieser in das Feld eintritt. Die zu übertragenden Daten stammen im allgemeinen aus einem digitalen System, beispielsweise einem Mikroprozessor 6 (μP).
  • Der Verbindungspunkt des Kondensators C1 und der Induktivität L1 bildet in dem in 1 dargestellten Beispiel einen Anschluss zur Abnahme eines Signals Rx aus von einem Transponder 10 empfangenen Daten, mit Bestimmung für einen Demodulator (DEM). Ein Ausgang des Demodulators übermittelt (gegebenenfalls über einen Decoder 8 (DEC)) die von dem Transponder 10 empfangenen Daten an den Mikroprozessor 6 des Terminals 1. Der Demodulator 7 erhält, im allgemeinen von dem Oszillator 5, ein Takt- oder Bezugssignal für eine Phasendemodulation. Gegebenenfalls erfolgt die Demodulation ausgehend von einem zwischen dem Kondensator C1 und dem Widerstand R1 und nicht an den Anschlüssen der Induktivität L1 abgenommenen Signal. Der Mikroprozessor 6 kommuniziert (BUS) mit verschiedenen Eingangs-/Ausgangs-Schaltungen (Tastatur, Bildschirm, Vorrichtungen zur Übertragung an einen Server usw.) und/oder Verarbeitungsschaltungen. Die Schaltkreise des Lese/Schreib-Terminals beziehen die für ihren Betrieb erforderliche Energie aus einer Speise- bzw. Stromversorgungsschaltung 9 (ALIM), die beispielsweise mit dem elektrischen Stromnetz verbunden ist.
  • Auf Seiten des Transponders 10 bildet eine Induktivität L2, parallel mit einem Kondensator C2, einen Parallel-Schwingkreis (als Empfangs-Resonanzkreis bezeichnet), der dazu bestimmt ist, das durch den Reihen-Schwingkreis L1, C1 des Terminals 1 erzeugte Magnetfeld anzuzapfen. Der Resonanzkreis (L2, C2) des Transponders 10 ist auf die Resonanzfrequenz des Schwingkreises des Terminals 1 abgestimmt.
  • Die Anschlüsse 11 und 12 des Resonanzkreises L2, C2, welche den Anschlüssen des Kondensators C2 entsprechen, sind mit zwei Wechselstrom-Eingangsanschlüssen einer Gleichrichtbrücke 13 verbunden, deren Gleichricht-Ausgangsanschlüsse 14 und 15 mit den Anschlüssen eines Kondensators Ca zur Energiespeicherung und Glättung der durch die Brücke 13 gelieferten Gleichrichtspannung verbunden sind. Die Brücke 13 ist ein Halbwellen- oder Vollwellen-Gleichrichter.
  • Befindet sich der Transponder 10 im Feld des Terminals 1, wird an den Anschlüssen des Resonanzkreises L2, C2 eine Hochfrequenzspannung erzeugt. Diese durch die Brücke 13 gleichgerichtete Spannung wird durch den Kondensator Ca geglättet, der über einen Spannungsregler 16 (REG) eine Speise- bzw. Versorgungsspannung an elektronische Schaltungen des Transponders liefert. Diese Schaltungen umfassen im allgemeinen im wesentlichen einen Mikroprozessor 17 (μP) in Zuordnung zu einem nicht dargestellten Speicher, einen Demodulator 18 (DEM) für eventuell empfangene Signale von dem Terminal 1 sowie einen Modulator 19 (MOD) für die Übertragung von Informationen an das Terminal 1. Der Transponder wird im allgemeinen mit Hilfe eines Taktsignals (CLK) synchronisiert, das durch einen Schaltungsblock 20 aus dem an den Anschlüssen des Kondensators C2 vor der Gleichrichtung abgenommenen Hochfrequenzsignal gewonnen wird. Zumeist sind sämtliche elektronische Schaltungen des Transponders 10 in einem Chip integriert.
  • Zur Datenübertragung von dem Transponder 10 zum Terminal 1 steuert der Modulator 19 eine Modulationsstufe (Retromodulation) des Resonanzkreises L2, C2. Diese Modulationsstufe besteht im allgemeinen aus einem elektronischen Unterbrecher (beispielsweise einem Transistor T) und einem Widerstand R, die in Reihe zwischen den Anschlüssen 14 und 15 liegen.
  • Der Transistor T wird mit einer Frequenz (von beispielsweise 847,5 kHz) gesteuert, die als Unter-Träger bezeichnet wird und deutlich kleiner (im allgemeinen in einem Verhältnis von wenigstens 10 kleiner) als die Frequenz des Anregungssignals des Schwingkreises in dem Terminal 1 (beispielsweise 13,56 MHz) ist. Ist der Schalter T geschlossen, so unterliegt der Schwingkreis des Transponders einer zusätzlichen Dämpfung relativ bezüglich der durch die Schaltungen 16 bis 20 gebildeten Last, derart dass der Transponder eine größere Energiemenge aus dem Hochfrequenzmagnetfeld entnimmt. Auf Seiten des Terminals 1 hält der Verstärker 3 die Amplitude des hochfrequenten Anregungssignals konstant. Daher übersetzt sich die Änderung der Energie des Transponders in eine Änderung der Amplitude und der Phase des Stroms in der Antenne L1. Diese Änderung wird durch den Demodulator 7 des Terminals detektiert, bei dem es sich entweder um einen Phasen- oder um einen Amplitudendemodulator handelt.
  • In bestimmten Fällen ist die Retromodulationsstufe (Transistor T, Widerstand R) stromaufwärts der Brücke 13, d. h. auf der Seite ihrer Wechselstromeingänge angeordnet.
  • Das Terminal überträgt im allgemeinen keine Daten, während es solche von dem Transponder erhält, d. h. die Übertragung erfolgt alternativ in der einen Richtung und dann in der anderen.
  • 2 veranschaulicht ein herkömmliches Beispiel der Übertragung von Daten von dem Terminal 1 an einen Transponder 10. Diese Zeichnungsfigur gibt ein Beispiel des zeitlichen Verlaufs des Anregungssignals der Antenne L1 für eine Übertragung eines Codes 0101 wieder. Die üblicherweise angewendete Modulation ist eine Amplitudenmodulation mit einer Durchsatzrate von 106 Kilobits je Sekunde (1 Bit wird in etwa 9,5 Mikrosekunden übertragen), die deutlich niedriger als die Frequenz (von beispielsweise 13,56 MHz) des von dem Oszillator 5 kommenden Trägers ist (mit einer Periode von etwa 74 Nanosekunden). Die Amplitudenmodulation erfolgt entweder im Alles-oder-nichts-Mode oder mit einem Modulationsgrad (definiert als die Differenz der Scheitelamplituden (a, b) zwischen den beiden Zuständen (0 und 1), geteilt durch die Summe dieser Amplituden) von kleiner als Eins, im Hinblick auf den Stromversorgungsbedarf des Transponders 10. Im Beispiel von 2 ist die Trägerschwingung von 13,56 MHz amplitudenmoduliert mit einem Durchsatz von 106 Kilobits pro Sekunde, bei einem Modulationsgrad tm von beispielsweise 10%.
  • 3 veranschaulicht ein herkömmliches Beispiel einer Datenübertragung von dem Transponder 10 zu dem Terminal 1. Diese Figur veranschaulicht ein Beispiel des Verlaufs des Steuersignals VT des Transistors T, das von dem Modulator 19 geliefert wird, und des von dem Terminal 1 empfangenen entsprechenden Signals Rx. Auf Seiten des Transponders ist die Retromodulation im allgemeinen vom Widerstandstyp, mit einer als Sub-Träger bezeichneten Trägerwelle von beispielsweise 847,5 kHz (entsprechend einer Periode von ungefähr 1,18 ms). Die Retromodulation basiert beispielsweise auf einer Kodierung vom BPSK-Typ (Binärkodierung durch Phasensprung; ‚binary phase shift keying’), mit einem Datendurchsatz in der Größenordnung von 106 Kilobits pro Sekunde, der deutlich kleiner als die Frequenz des Sub-Trägers ist. In 3 ist das Signal Rx ‚geglättet’ wiedergegeben, d. h. ohne dass die Welligkeit des hochfrequenten Trägers (von 13,56 MHz) sichtbar wird. Im Beispiel von 3 ist angenommen, dass jedes der drei Bits von dem vorhergehenden Bit verschieden ist. Somit handelt es sich um die Übertragung eines Codes 010.
  • Unabhängig vom jeweils verwendeten Typ der Modulation oder Retromodulation (beispielsweise Amplituden-, Phasen-, Frequenzmodulation) und vom Typ der Kodierung der Daten (NRZ, NRZI, Manchester, ASK, BPSK usw.) erfolgt die Modulation in digitaler Weise durch Sprung zwischen zwei Binär-Pegeln.
  • Wie in 3 veranschaulicht, besteht das Signal VT aus einem Impulszug mit der Frequenz des Sub-Trägers, wobei jeweils bei jeder Zustandsänderung von einem Bit zum nächstfolgenden ein Phasensprung stattfindet.
  • Wenn mehrere Transponder im Feld ein und desselben Terminals vorliegen, können verschiedene Übertragungen zwischen jedem Transponder und dem Lese-Schreib-Terminal aufgenommen werden. Zumeist übertragen die Transponder Identifikationskennzeichen, welche dem Terminal die Individualisierung der Botschaften nach ihren betreffenden Herkünften ermöglichen.
  • In der Übertragungsrichtung vom Terminal zum Transponder bestimmen die Transponder jeweils, ob Botschaften jeweils für sie bestimmt sind, ausgehend von ihrer in der Botschaft enthaltenen Identifikation, die sie nach der Demodulation detektieren.
  • Jedoch kann sich ein Problem ergeben, wenn mehrere Transponder gleichzeitig mit der Bestimmung für ein und dasselbe Terminal übertragen, wenn sie sich in dem Feld dieses Terminals befinden. Derartige Konflikte können durch das Lese-Schreib-Terminal schlecht oder falsch detektiert werden, was die Zuverlässigkeit des Systems beeinträchtigt.
  • Im übrigen kann es in bestimmten Anwendungsfällen erwünscht sein, dass Transponder Informationen austauschen. In einem derartigen Fall dient das Terminal als Zwischenstelle für diese Übertragung, indem es die von einem Transponder kommenden Informationen empfängt und sie zu einem anderen Transponder neu überträgt, nachdem es sie zuvor demoduliert und dann remoduliert hat.
  • Das Dokument EP-A-1 136 940 beschreibt eine Chipkarte, in welcher Mittel zur Detektion des Vorliegens eines von einer anderen Karte kommenden Signals vorgesehen sind. Dieses Dokument sieht nicht vor, die Signale für eine Interpretation zu dekodieren.
  • Das Dokument ‚Radio frequency power and signal interface’ ISO/IEC 14443-2/IDENTIFICATION CARDS-CONTACTLESS INTEGRATED CIRCUIT(S) CARDS – PROXIMITY CARDS, vom 26. März 1999 beschreibt eine Norm, auf welche beispielsweise die vorliegende Erfindung anwendbar ist.
  • Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung einer neuen Lösung für den Informationsaustausch zwischen zwei Transpondern im Feld eines Lese-Schreib-Terminals.
  • Die Erfindung bezweckt auch die Schaffung einer Lösung, welche keinerlei Modifikation der existierenden Lese-Schreib-Terminals erfordert.
  • Die Erfindung bezweckt auch die Schaffung einer Lösung, welche die Lösung von Konfliktproblemen gestattet, wenn zwei Transponder im Feld eines Lese-Schreib-Terminals vorhanden sind, mit welchem sie kommunizieren.
  • Zur Erreichung dieser und anderer Ziele sieht die vorliegende Erfindung vor einen elektromagnetischen Transponder mit der Bestimmung, die zu seinem Betrieb notwendige Energie einem Feld zu entnehmen, das von einem Terminal für die Emission eines Trägers mit einer ersten Frequenz zur Fernspeisung bzw. -stromversorgung emittiert wird, und das Empfangssignal im Rhythmus eines Sub-Trägers mit einer zweiten Frequenz, die kleiner als die erste ist, zu retromodulieren, wobei der Transponder geeignete Mittel zum Demodulieren und Dekodieren der mit dem genannten Sub-Träger modulierten Signale aufweist.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Transponder einen Schwingkreis stromaufwärts einer Gleichrichtvorrichtung aufweist, die eine Gleichspannung zur Speisung bzw. Stromversorgung einer elektronischen Schaltung liefern kann, welche Mittel zur Emission von digital kodierten Informationen umfasst, und dass der Transponder einen Demodulator aufweist, der Informationen, die im Rhythmus des Sub-Trägers der Retromodulation eines anderen Transponders empfangen werden, zu unterscheiden vermag gegenüber Informationen, die im Rhythmus einer dritten, noch niedrigeren Frequenz empfangen werden, von dem Lese-Schreib-Terminal her.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der genannte Demodulator zwei parallele Zweige aufweist, deren jeder jeweils ein auf die zweite bzw. die dritte Frequenz zentriertes Filter aufweist, wobei jedes Filter jeweils einem digitalen Decoder zugeordnet ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass ein erster Decoder, der dem auf die Retromodulationsfrequenz zentrierten Filter zugeordnet ist, ein Decoder vom Phasensprung-Typ ist und dass ein zweiter, der dritten Frequenz zugeordneter Decoder ein Decoder vom Amplitudensprung-Typ ist.
  • Die Erfindung sieht auch vor ein System zur kontakt- und drahtlosen Kommunikation zwischen wenigstens zwei elektromagnetischen Transpondern ohne autonome Stromversorgung, wobei jeder Transponder jeweils geeignete Mittel zur Entnahme der für die Stromversorgung seiner Schaltungen notwendigen Energie aus einem von wenigstens einem Lese-Schreib-Terminal ausgestrahlten elektronischen Feld mit einer ersten Fernstromversorgungs-Frequenz aufweist sowie Mittel zur Demodulation und Dekodierung von Signalen, die von einem anderen Transponder in Modulation eines Sub-Trägers mit einer zweiten Frequenz emittiert werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass jeweils jeder Transponder jeweils gesonderte Demodulatoren und Decoder aufweist, die jeweils für den Empfang von durch einen anderen Transponder emittierten Signalen bzw. für den Empfang von durch das Lese-Schreib-Terminal emittierten Signalen dediziert sind.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Frequenz eine Frequenz von 13,56 MHz, die zweite Frequenz eine Frequenz von 847,5 kHz und die dritte Frequenz eine Frequenz von 106,5 kHz ist.
  • Diese sowie weitere Gegenstände, Ziele, Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der nachstehenden nichteinschränkenden Beschreibung spezieller Ausführungsbeispiele im einzelnen auseinandergesetzt, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungsfiguren; in diesen zeigen:
  • die bereits beschriebenen 1 bis 3 die Darlegung des Standes der Technik und der Problemstellung,
  • 4 in sehr schematischer Weise ein System zur Kommunikation zwischen Transpondern gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 5 eine erste Ausführungsform eines elektromagnetischen Transponders gemäß der vorliegenden Erfindung, sowie
  • 6 eine zweite Ausführungsform eines Transponders gemäß der Erfindung.
  • Gleiche Elemente sind in den verschiedenen Zeichnungsfiguren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Aus Gründen der Klarheit und Übersichtlichkeit wurden nur die für das Verständnis der Erfindung notwendigen Elemente in den Zeichnungsfiguren wiedergegeben und im folgenden beschrieben. Insbesondere wurden der Aufbau und die Kodierung der Nachrichten gemäß verschiedenen Protokollen nicht im einzelnen beschrieben und bilden nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
  • Ein Charakteristikum der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer direkten Kommunikation zwischen zwei elektromagnetischen Transpondern, die im Feld eines Lese-Schreib-Terminals vorliegen, aus welchem sie ihre jeweilige Stromversorgung ziehen.
  • 4 veranschaulicht in sehr schematischer Weise und in Blockform eine Ausführungsform eines Kommunikationssystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Wie zuvor erzeugt eine Lesestation 1 (STA) vermittels einer Antenneninduktivität L1 ein elektromagnetisches Feld mit einer Frequenz, welche einer Trägerwelle einer Fernspeisung bzw. Fernstromversorgung von Transpondern 10 (T1, T2) entspricht. Jeder Transponder weist seinerseits jeweils eine Antenne (Induktivitäten L21, L22) auf, welche zur Aufnahme der elektromagnetischen Strahlung des Terminals dient, um hieraus eine Stromversorgung für seine inneren Schaltungen zu entnehmen.
  • Die Transponder 10 sind gemäß der Erfindung in der Lage, nicht nur mit dem Terminal 1 zu kommunizieren, sondern auch direkt miteinander, wie dies die zweifach gerichteten Pfeile in 4 veranschaulichen.
  • Wenn zwei Transponder sich im Feld ein und desselben Terminals befinden und einer der Transponder Informationen im Wege der rückwärts wirkenden Modulation (Retromodulation, back modulation) überträgt, beeinflusst dies das für den anderen Transponder verfügbare elektromagnetische Feld. Dieser kann daher in der Lage sein, die übertragenen Informationen zu detektieren, unter dem Vorbehalt, dass er sie zu demodulieren oder zu dekodieren vermag.
  • Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung verwendet man denselben Demodulator, um die von dem Terminal kommenden Informationen (beispielsweise auf einer Frequenz von 106 kHz) und die von einem anderen Transponder kommenden Informationen im Wege der rückwärts wirkenden Modulation (Retromodulation) (beispielsweise bei einer Frequenz von 847,5 kHz) zu empfangen. In diesem Fall sieht man stromaufwärts des Demodulators des Transponders mehrere Decoder je nach dem Typ der zu detektierenden Information vor. Diese Decoder gewährleisten dann die Unterschei dung zwischen den Übertragungen bei 106 Kilobits von den Übertragungen mit der Frequenz von 847,5 kHz.
  • 5 zeigt in Form eines Blockschaltbilds und in sehr schematischer Weise einen Transponder gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
  • Man erkennt wiederum den Schwingkreis, der aus der Induktivität L2 parallel mit einem Kondensator C2 zwischen den Eingangsanschlüssen 11 und 12 einer Gleichrichtbrücke 13 (im vorliegenden Fall ein Vollweg-Gleichrichter) besteht. Die Gleichricht-Ausgangsanschlüsse 14 und 15 der Brücke 13 liefern die Speise- bzw. Versorgungsspannung an den Anschlüssen eines Speicher- und Glättungskondensators Ca. Man erkennt auch den Speiseregler 16 für die verschiedenen Schaltungen des Trans-ponders und insbesondere für den Demodulator 28, den Modulator 19 und die Steuerlogikschaltungen 17, die entweder von einem Mikroprozessor oder von einer verdrahteten Logikschaltung gebildet werden. 5 veranschau-licht eine Variante der Retromodulations-Schaltung (Schaltung zur Rückwärtsmodulation), bei welcher der Retromodulations-Transistor T allein parallel über dem Kondensator Ca liegt, wobei sein Reihenwiderstand im leitenden Zustand den Retromodulations-Widerstand bildet.
  • Aus Gründen der Vereinfachung sind in 5 nicht alle Bestandteile dargestellt. Insbesondere ist der Taktgeber, falls notwendig, selbstverständlich vorhanden. Ebenso sind die verschiedenen Verbindungsleitungen zur Speisung bzw. Stromversorgung der Schaltungen nicht alle angegeben.
  • Gemäß der Erfindung wird die Ausgangsgröße des Demodulators 28 zwei Decodern 25 und 26 (DEC1 und DEC2) zugeführt, deren jeder jeweils dazu bestimmt ist, einen Typ von Signalen, die empfangen werden können, zu dekodieren, nämlich die im Rhythmus von 106 Kilobits je Sekunde empfangenen Signale eines Terminals 1 und die im Rhythmus von 847,5 kHz empfangenen Signale eines anderen Transponders.
  • Der für die Erfindung spezifische Demodulator 28 weist einen Analog-Kopf 29 (ADH) auf, der die Umhüllende des empfangenen Signals auf der Trägerfrequenz 13,56 MHz liefert. Diese Umhüllende ist entweder im Rhythmus des Retromodulations-Trägers von 847,5 kHz oder im Übertragungsrhythmus des Terminals (106 kHz) moduliert. Demzufolge ist jeweils jeder Decoder DEC1 oder DEC2 zur Detektion der Niveauschwankungen in der Lage, je nachdem, ob sie im Rhythmus von 106 kHz oder im Rhythmus von 847,5 kHz erfolgen. Die entsprechenden Ausgänge der Decoder liefern die demodulierten Signale, welche von dem Terminal oder von einem anderen in dem Feld und in Nahkopplung mit dem betreffenden Transponder befindlichen anderen Transponder herrühren.
  • 6 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Decoders 30 gemäß der Erfindung.
  • Gemäß dieser Ausführungsform ist der Ausgang 14 der Gleichrichtbrücke mit den betreffenden Eingängen von zwei Filtern 31 bzw. 32 verbunden, welche auf die Frequenzen von beispielsweise 847,5 kHz bzw. 106 kHz, entsprechend der Retromodulationsfrequenz bzw. der Modulation des Terminals zentriert sind. Die jeweiligen Ausgänge der Filter 31 und 32 geben daher demodulierte digitale Signale nur dann wieder, wenn das Empfangssignal Informationen mit der entsprechenden Frequenz enthält. Auf das Filter 31 folgt ein Decoder 33 vom BPSK-Typ, dessen Ausgang eine für die Schaltung 17 bestimmte Bit-Folge liefert. Das Filter 32 ist einem Decoder 34 vom ASK-Typ zugeordnet, dessen Ausgang der Schaltung 17 eine dekodierte Bit-Folge zuführt.
  • Die Ausführungsform von 6 macht sich den Umstand zunutze, dass in den Übertragungssystemen mit elektromagnetischen Transpondern die Übertragung vom Lese-Terminal zu einem Transponder im allgemeinen durch eine ASK-Modulation (Amplitudensprung-Modulation) mit einer Frequenz von 106 kHz erfolgt, während die Übertragung von einem Transponder zu einem Lese-Terminal (oder für die vorliegende Erfindung zu einem anderen Transponder) mit einer Phasensprung-Modulation (BPSK) mit einer Modulationsfrequenz von 847 kHz erfolgt. Man kann somit die Typen von Modulation auf Seiten des zur Dekodierung dieser beiden Signaltypen bestimmten Transponders unterscheiden.
  • Es ist selbstverständlich zu beachten, dass es in den beiden Fällen der Träger von 13,56 MHz ist, der durch die Modulation Lese-Terminal zum Transponder bzw. Transponder zum Lese-Terminal moduliert wird.
  • Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass sie keine Änderung der Transponder hinsichtlich dem Modulationsteil erfordert. Die Erfindung erfordert nur eine Modifikation des Demodulationsteils der Transponder, damit sie in der Lage sind, Informationen von einem anderen Transponder in dem Feld eines Terminals zu interpretieren, der hinreichend nahe für eine gegenseitige Kopplung zwischen zwei Transpondern ist.
  • Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass man, insofern die Erfindung eine direkte Kommunikation zwischen zwei Transpondern gestattet, die Probleme eventueller Konflikte lösen kann, wenn mehrere Transponder im Feld ein und desselben Terminals vorhanden sind. Tatsächlich kann man, sobald ein Transponder dank der Erfindung direkt eine von einem anderen Transponder kommende Information aufnimmt, für diesen ein Verbot, zur selben Zeit zu senden, vorsehen, derart dass das Zeitmanagement der Transponder mit ein und demselben Terminal direkt durch die Transponder erfolgt.
  • Selbstverständlich sind für die vorliegende Erfindung verschiedene Abwandlungen und Modifikationen möglich, die sich für den Fachmann ergeben. Insbesondere ist die praktische Realisierung eines Demodulators zur Anwendung der Erfindung im Bereich des fachmännischen Könnens, auf der Grundlage der hier vorstehend gemachten funktionellen Hinweise und in Abhängigkeit von dem gewünschten Kopplungsgrad zwischen zwei benachbarten Transpondern.
  • Man erkennt, dass es in einer vereinfachten Ausführungsform mit Hilfe ein und desselben Demodulators möglich ist, die Nachrichten durch Analyse des übertragenen Codes zu unterscheiden. Jedoch ist eine derartige Ausführungsform für den Fall von Transpondern vorbehalten, die über einen Mikroprozessor hoher Kapazität zur Berechnung und Speicherung der übertragenen Bits verfügen. Tatsächlich muss man, um zur Unterscheidung durch Analyse des empfangenen Codes in der Lage zu sein, eine ausreichende Codelänge speichern können und über ein leistungsfähiges Rechenwerk verfügen. Der Vorteil der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, der in der Filterung mit Hilfe von zwei verschiedenen Analog-Köpfen des Demodulators besteht, vermeidet diese Elemente zusätzlicher Rechenarbeit und Speicherung und macht die Erfindung in Transpondern anwendbar, welche verdrahtete Logikschaltungen zur Interpretation der Übertragungen verwenden.
  • Unter den Anwendungen der vorliegenden Erfindung sind insbesondere zu erwähnen kontaktlose smartcards (beispielsweise Identifizierungskarten zur Zugangskontrolle, elektronische Portemonnaie-Karten, Karten zur Speicherung von Informationen über den Inhaber der Karte, Karten über die Kundentreue von Verbrauchern, Gebührenfernsehkarten usw.) sowie Systeme zum Lesen oder zum Lesen und/oder Schreiben dieser Karten (beispielsweise Zugangskontroll-Terminals oder -Portale, Produktverkaufsautomaten, Computer-Terminale, Telefon-Terminale, Satellitenfernsehgeräte oder -decoder, usw.). Bei diesen Anwendungsarten kann die vorliegende Erfindung beispielsweise die Nachladung einer Transportkarte, ausgehend von einer elektronischen Portemonnaie-Karte, durch Kopplung dieser beiden Karten in ein und demselben Feld ermöglichen (das Terminal dient dann nur noch zur Erzeugung eines Magnetfeldes zur Speisung und Versorgung dieser Karten). Die entsprechenden Sicherheitsvorrichtungen können dann in den Karten verbleiben, was die Zuverlässigkeit der Systeme gegen Piraterie verbessert. Die direkte Kommunikation zwischen zwei Karten kann außerdem die Detektion einer Kommunikationspriorität ermöglichen, wenn diese Karten sich im Feld ein und desselben Terminals befinden.

Claims (6)

  1. Elektromagnetischer Transponder mit der Bestimmung, die zu seinem Betrieb notwendige Energie einem Feld zu entnehmen, das von einem Terminal (1) für die Emission eines Trägers mit einer ersten Frequenz zur Fernspeisung bzw. -stromversorgung emittiert wird, und das Empfangssignal im Rhythmus eines Sub-Trägers mit einer zweiten Frequenz, die kleiner als die erste ist, zu retromodulieren, wobei der Transponder einen Schwingkreis (L2, C2) stromaufwärts einer Gleichrichtvorrichtung (13) aufweist, die eine Gleichspannung zur Speisung bzw. Stromversorgung einer elektronischen Schaltung zu liefern vermag, welche Mittel zur Emission von digital kodierten Informationen sowie Mittel zur Demodulation der durch den genannten Unterträger modulierten Signale aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder einen Demodulator (28, 30) aufweist, welcher im Rhythmus des Unterträgers empfangene Informationen eines anderen Transponders zu unterscheiden vermag von im Rhythmus einer dritten, noch niedrigeren Frequenz empfangenen Informationen von dem Lese-Schreib-Terminal (1).
  2. Transponder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Demodulator (30) zwei parallele Zweige aufweist, deren jeder jeweils ein auf die zweite bzw. die dritte Frequenz zentriertes Filter (31, 32) aufweist, wobei jedes Filter jeweils einem digitalen Decoder (33, 34) zugeordnet ist.
  3. Transponder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Decoder (33), der dem auf die Retromodulationsfrequenz zentrierten Filter (31) zugeordnet ist, ein Decoder vom Phasensprung-Typ ist und dass ein zweiter, der dritten Frequenz zugeordnete Decoder (34) ein Decoder vom Amplitudensprung-Typ ist.
  4. System zur kontakt- und drahtlosen Kommunikation zwischen wenigstens zwei elektromagnetischen Transpondern ohne autonome Stromversorgung, wobei jeder Transponder (10) jeweils geeignete Mittel zur Entnahme der für die Stromversorgung seiner Schaltungen notwendigen Energie aus einem von wenigstens einem Lese-Schreib-Terminal (1) ausge-strahlten elektronischen Feld mit einer ersten Fernstromversorgungs-Frequenz aufweist sowie Mittel zur Demodulation von Signalen, die von einem anderen Transponder in Modulation eines Sub-Trägers mit einer zweiten Frequenz, die kleiner als die erste Frequenz ist, emittiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils jeder Transponder einen Demodulator (28, 30) aufweist, der im Rhythmus des Sub-Trägers eines anderen Transponders empfangene Informationen zu unterscheiden vermag relativ bezüglich im Rhythmus einer dritten, noch niedrigeren Frequenz empfangener Informationen, von dem Lese-Schreib-Terminal (1).
  5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils jeder Transponder (10) jeweils gesonderte Demodulatoren (31, 32) und Decoder (33, 34) aufweist, die jeweils für den Empfang von durch einen anderen Transponder emittierten Signalen bzw. für den Empfang von durch das Lese-Schreib-Terminal emittierten Signalen dediziert sind.
  6. System nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Frequenz eine Frequenz von 13,56 MHz, die zweite Frequenz eine Frequenz von 847,5 kHz und die dritte Frequenz eine Frequenz von 106,5 kHz ist.
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FR0214201 2002-11-13

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