DE69736078T2

DE69736078T2 - Spreizspektrum-Frequenzsprunglesesystem

Info

Publication number: DE69736078T2
Application number: DE69736078T
Authority: DE
Inventors: M. Wesley Albuquerque MAYS; J. Aaron San Diego KAM SIU; D. Mike Albuquerque FONTANAROSA
Original assignee: Amtech Corp
Current assignee: Amtech Corp
Priority date: 1996-03-21
Filing date: 1997-03-21
Publication date: 2007-01-04
Anticipated expiration: 2017-03-22
Also published as: DE69736078D1; EP1020044B1; EP1020044A4; WO1997035391A1; US5828693A; EP1020044A1; JP2000507411A

Description

Diese Erfindung betrifft das Gebiet einer Fernidentifizierung von Gegenständen, und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fernidentifizierung von sich bewegenden Gegenständen in einem mehrspurigen Lesersystem.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Versandcontainer, Schienenfahrzeuge und Kraftfahrzeuge müssen identifiziert werden, während sie in Gebrauch sind, häufig während sie sich bewegen. Für eine Fernidentifizierung brauchbare Systeme, die aktive oder passive „Tags" benutzen, die eine fortlaufende Welle rückstreu-modulieren, die ein moduliertes Signal mit einem digitalen Identifizierungscode reflektiert, wurden in den US-Patenten Nr. 4,739,328 und 4,888,591 beschrieben, die dem gleichen Anmelder wie diese Erfindung übertragen sind. Das rückstreu-modulierte Signal wird üblicherweise durch das gleiche System empfangen, welches das ursprüngliche Signal (Quelle) sendete, und der digitale Code wird demoduliert und decodiert, wodurch Identitätsinformationen bereitgestellt werden, die verarbeitet werden können, falls erwünscht.
In vielen Anwendungen dieser Systeme gibt es mehrere gekennzeichnete Gegenstände nahe beieinander, deren Informationen gleichzeitig verarbeitet werden müssen. Bei diesen Arten von Systemen werden mehrere „Leser", einer je „Fahrzeugspur" im System, als Quellen der gesendeten Signale eingesetzt, um von einem Tag empfangen zu werden. Jeder dieser Leser sendet ein „Abfragesignal" aus, das beim Empfang durch ein Tag in ihrer jeweiligen Spur zur Rückreflexion an den zugehörigen Leser rückstreu-moduliert wird. Jeder Leser im System muss über einen ausreichend großen Bereich aussenden, um zu gewährleisten, dass für jeden Tag in seiner Spur ein Lesevorgang stattfindet. Das in einer Spur erzeugte Abfragesignal darf jedoch keine Abfragesignale benachbarter Spuren stören, weil eine solche Interferenz einen „Interferenzbereich" bewirken kann, wo sich überlappende Signale einander auslöschen. In den Interferenzbereich eindringende Tags werden kein Abfragesignal empfangen und werden daher kein Signal an einen zugehörigen Leser zur Verarbeitung zurückgeben.
Ein gutes Beispiel ist ein Kraftfahrzeugmautstraßen-Sammelspursystem. Ein separater Leser, d.h. Sender/Empfänger, wird normalerweise für jede Spur benutzt. Alternativ kann ein einzelner Sender/Empfänger, der mehrere unterschiedliche Signale sendet, verwendet werden, wobei er separate Sende- und Empfangsantennen für jede Spur besitzt. Die spurspezifische Antenne oder der Sender/Empfänger muss in der Lage sein, ein Abfragesignal zu jedem Tag in seiner jeweiligen Spur auszustrahlen, ohne in benachbarten Spuren ausgestrahlte Signale zu stören.
In der Vergangenheit wurden viele unterschiedliche Techniken zum Gewährleisten einer Nicht-Interferenz der Abfragesignale verwendet. Eine Beabstandung kann zwischen Spuren eingesetzt werden, um als ein Pufferbereich zu wirken, wo Überlappungen sicher stattfinden können. Alternativ können benachbarte Leser bei unterschiedlichen Frequenzen ausstrahlen, die basierend auf der Bandbreite des Abfragesignals ausreichend beabstandet sind. Eine weitere Lösung ist das intermittierende Betreiben benachbarter Leser (Zeitvielfachzugriff (TDMA)), entweder in regelmäßigen Abständen oder nur beim Erfassen des Vorhandenseins eines zu lesenden Tags.
Während eine Beabstandung zwischen Spuren das Problem lösen kann, wird es impraktikabel, wenn eine große Anzahl von Spuren verwendet werden soll. Das Benutzen unterschiedlicher Frequenzen hat ebenfalls seine Grenzen basierend auf der zur Verfügung stehenden Bandbreite im Sendeband des Lesers (Quelle). In den Vereinigten Staaten und in Hongkong werden diese Systeme typischerweise im ISM-Band bei 902 bis 904 MHz und 909,75 bis 921,75 MHz betrieben, wobei Signale mit einer Bandbreite von 2 MHz empfangen werden. Demgemäß können zwei Frequenzen vom oberen Band zur Verwendung von benachbarten Lesern ausgewählt werden, was in einem System resultiert, das Abfragesignale unterschiedlicher Frequenz ausstrahlende Leser in benachbarten Spuren hat. In manchen Um gebungen kann jedoch eine ausreichende Bandbreite nicht zur Verfügung stehen. Außerdem erfordert, selbst wenn die Bandbreite verfügbar ist, ein Zwei-Leser-System die zweifache Anzahl der Leser, was notwendigerweise die Kosten erhöht. Außerdem müssen, da die Leser von unterschiedlichen Frequenzen sind, Endverbraucher beide Lesertypen als Ersatzteile vorhalten, um ausgefallene Leser durch die gleiche Art zu ersetzen, was in weiter erhöhten Kosten resultiert. Schließlich erfordern Zeitbereichslösungen komplizierte und kostenintensive Sequenz- und Erfassungsschemata. Typische Anwendungen erfordern irgendwo von 6 bis 24 Spuren gleichzeitig verarbeiteter Daten, was eine Realisierung impraktikabel macht.
Es ist erwünscht, einen einzelnen Leser je Spur in einem vielspurigen System vorzusehen, in dem die Leser körperlich eng zueinander beabstandet sind, was in einem Überlappen der Abfragesignale resultiert, und bei dem solche Abfragesignale ein Abfragesignal eines benachbarten Lesers im Wesentlichen nicht stören.
Ein weiteres Beispiel einer herkömmlichen Anordnung ist in der EP 0 592 781 offenbart.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Zusammenfassend ist eine Vorrichtung zum Ausstrahlen eines Abfragesignals zur Verwendung in einem Gegenstandsidentifizierungssystem vorgesehen. Das System der Erfindung enthält eine Frequenzwechselquelle zum Erzeugen eines Abfragesignals, das mit einem Homodynfunkgerät zur Übertragung durch eine bidirektionale Antenne zu einem Tag gekoppelt ist. Beim Empfang sieht der Tag ein rückstreu-moduliertes Rückgabesignal vor, das eine Tagidentifizierung oder andere Daten enthält, die durch das Quellsystem verarbeitet werden. Die Frequenzwechselquelle enthält einen spannungsgesteuerten Oszillator, der durch einen Pseudozufallscodegenerator zum Auswählen einer von mehreren Wechselfrequenzen, bei denen basierend auf der verfügbaren Bandbreite das Abfragesignal erzeugt werden soll, angetrieben wird.
ZEICHNUNGEN
Die beiliegenden Zeichnungen, die integriert sind und einen Teil der Beschreibung bilden, zeigen schematisch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung und dienen zusammen mit der obigen allgemeinen Beschreibung und der nachfolgenden detaillierten Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erläuterung der Grundsätze der Erfindung.
1 ist eine schematische Darstellung eines Lesers und einem elektronischen Tag gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine schematische Darstellung eines Lesers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine schematische Darstellung des Pseudozufallscodegenerators von 2.
4 ist eine schematische Darstellung des Hochfrequenzabschnitts des Lesers von 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine schematische Darstellung des Homodyntransceivers und -detektors von 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine schematische Darstellung des Signalprozessors von 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine schematische Darstellung der programmierbaren Logikvorrichtung von 6 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
8a ist eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Mehrspuren-Identifizierungssystems.
8b ist eine schematische Darstellung eines Mehrspuren-Identifizierungssystems mit Frequenzwechselquellen in benachbarten Lesern gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
9 ist eine schematische Darstellung eines Detektors zum Erfassen von Interferenzzuständen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG
Bezug nehmend auf 1 ist eine Quelle 9 zum Erzeugen von Hochfrequenz(HF)-Abfragesignalen mit einem Transceiver 10 in einem allgemein mit 14 gekennzeichneten Leser verbunden. Das HF-Abfragesignal von der Quelle 9 kann eine geeignete Frequenz, wie beispielsweise 915 MHz haben. Wenn die Quelle 9 erregt wird, sendet der Transceiver 10 das HF-Abfragesignal durch die Antenne 12 an eine geeignete Antenne 16 (beispielsweise eine Dipolantenne) an einen elektronischen Tag (Transponder) 18. Der Transponder 18 gehört zu einem Gegenstand (nicht dargestellt) und wird zum Identifizieren des Gegenstandes verwendet. Der Transponder 18 enthält eine Datenquelle, wie beispielsweise einen Festwertspeicher (ROM) 22, der eine Folge von binären Einsen und binären Nullen in einem individuellen Muster zum Identifizieren des Gegenstandes bereitstellt.
Eine binäre „1" im Festwertspeicher 22 lässt einen Modulator (MOD) 20 eine erste Vielzahl von Signalzyklen erzeugen, und eine binäre „0" im Festwertspeicher 22 lässt den Modulator 20 eine zweite Vielzahl von Signalzyklen erzeugen, die sich von der ersten Vielzahl von Signalen unterscheidet. Die Vielzahl von Signalzyklen, die durch den Modulator 20 sequenziell erzeugt werden, um das Muster von binären Einsen und binären Nullen darzustellen, welche den Gegenstand identifizieren, werden der Dipolantenne 16 zur Übertragung an die Antenne 12 am Leser 14 eingegeben.
Die Antenne 12 gibt die empfangenen Signale an Transceiver 10 zur Verarbeitung durch einen Signalprozessor 24 ein. Der Signalprozessor 24 erzeugt Signale in einer Sequenz mit einem das Muster der Einsen und Nullen im Festwertspeicher 22 am Transponder 18 identifizierenden Muster. Die Sequenz kann im Leser 14 mit einer gewünschten Sequenz verglichen werden, um zu bestimmen, ob der identifizierte Gegenstand vom Leser gesucht wird oder nicht.
Das oben beschriebene System stellt den Stand der Technik auf einer vereinfachten Basis dar. Ein solches System ist in dem am 21. Februar 1978 erteilten US-Patent Nr. 4,075,632 von Howard A. Baldwin, Stephen W. Depp, Alfred R. Koelle und Robert W. Freyman für die Vereinigten Staaten von Amerika, repräsentiert durch das United States Department of Energy offenbart. Der Erwerber dieser Erfindung erhielt die Rechte des US-Patents Nr. 4,075,632 von der US-Regierung, um die Erfindung dieses Patents herzustellen, zu benutzen und zu verkaufen.
Das System der vorliegenden Erfindung setzt einen allgemein mit 50 gekennzeichneten Leser ein, der im Detail in 2 dargestellt ist, und der in einigen Einzelheiten ähnlich dem in 1 dargestellten und oben beschriebenen angesehen werden kann. Der Leser 50 erzeugt ein Abfragesignal zur Übertragung an einen elektronische Tag (nicht dargestellt). Der Leser 50 besteht aus einer Frequenzwechselquelle, allgemein gekennzeichnet bei 100, mit einer elektrisch programmierbaren Logikvorrichtung (EPLD) 200, die als ein Pseudozufallscodegenerator dient, dessen Ausgang in einen Digital/Analog-Umsetzer (DAC) 202 eingegeben wird. Das Ausgangssignal der EPLD 200 ist ein digitales Wort, verbunden mit einem ausgewählten Zustand einer durch die EPLD 200 abgeleiteten Pseudozufallssequenz. In einem Ausführungsbeispiel hat das Ausgangssignal der EPLD 200 nach dem DAC 202 eine 12-Bit-Auflösung, um ein Phasenrauschen zu beseitigen, das bei einer Digital/Analog-Umsetzung der Pseudozufallscodesequenz mit einer geringeren Bitgenauigkeit erzeugt werden könnte. Die EPLD 200 wird später in mehr Einzelheiten im Zusammenhang mit 3 erläutert.
Der DAC 202 setzt den von der EPLD 200 empfangenen Eingang von einem digitalen Signal in ein analoges Signal um. In einem Ausführungsbeispiel wird ein 12-Bit-DAC der Teilenummer AD7245AAR von Analog Devices, Inc. verwendet.
Der Ausgang des DAC 202 wird als ein Eingang in einen Operationsverstärker 204 eingegeben. Der Operationsverstärker 204 ist ein Pegelumsetzer, der den vom DAC 202 empfangenen Signalpegel nimmt und ihn in einen zum Steuern eines spannungsgesteuerten Oszillators (VCO) 206 geeigneten Pegel umsetzt. In einem Ausführungsbeispiel ist der Operationsverstärker 204 ein Verstärker der Teilenummer LT1210 von Linear Technology, Inc..
Der Verstärkungsfaktor des Operationsverstärkers 204 wird durch Abgleichen eines mit dem Operationsverstärker 204 verbundenen Sollpotentials eingestellt. Insbesondere wird ein oberer Sollwert in einem Operationsverstärker 204 durch Verarbeiten eines vom DAC 202 empfangenen Zustands mit nur Einsen eingestellt. Das Sollpotential wird eingestellt, um den Ausgang des Operationsverstärkers 204 auf den gewünschten hohen Ausgangspegel bei Vorhandensein des Zustands mit nur Einsen anzutreiben. Danach wird ein unterer Sollwert durch Verarbeiten eines Eingangs mit nur Nullen vom DAC 202 zum Operationsverstärker 204 eingestellt. Ein mit diesem niedrigen Ausgangszustand verbundenes Abgleichpotential (nicht dargestellt) wird eingestellt, um den Ausgang auf den gewünschten niedrigen Ausgangspegel bei Vorhandensein des Zustands mit nur Nullen anzutreiben. Schließlich wird ein mittlerer Sollwert durch Verarbeiten eines Eingangs mit abwechselnden Einsen und Nullen vom DAC 202 zum Operationsverstärker 204 eingestellt. Ein mit diesem Ausgangszustand des mittleren Niveaus verbundenes Abgleichpotential (nicht dargestellt) wird eingestellt, um den Ausgang auf den gewünschten Mittelpegelausgang bei Vorhandensein des abwechselnden Musters anzutreiben.
In einem Ausführungsbeispiel ist mit dem Operationsverstärker 204 ein Thermostabilitätsnetz (nicht dargestellt) verbunden, um einen Temperaturdrift des Operationsverstärkerausgangs über den Betriebstemperaturbereich des Lesers 50 zu verhindern. Ein ohmsches Netz mit einem negativen Wärmekoeffizienten kann verwendet werden, um die Thermostabilisierung durchzuführen, oder ein anderes Stabilisierungsnetz, wie es in der Technik bekannt ist.
Der Ausgang des Operationsverstärkers 204 wird in den spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) 206 eingegeben, der die Frequenz des durch den Leser 50 erzeugten Abfragesignals variiert. In einem Ausführungsbeispiel sieht der VCO 206 ein Ausgangssignal einer Frequenz von 902–928 MHz vor. Die Ausgangsleistung des VCO 206 beträgt etwa –2 bis 2 dBm. Der Abstimmkoeffizient für den VCO 206 beträgt etwa 10 MHz je Volt.
Der Ausgang des VCO 206 wird einem Hochfrequenz(HF)-Verstärker 208 eingegeben. Der HF-Verstärker 208 verstärkt das VCO-Ausgangssignal auf etwa 30 dBm. Der Ausgang des HF-Verstärkers 208 wird einem Transceiver 10 eingegeben. In einem Ausführungsbeispiel ist der Transceiver 10 ein Homodyntransceiver. Der Transceiver 10 wird später in Zusammenhang mit 5 in mehr Einzelheiten erläutert.
Der Ausgang des Transceivers 10 ist mit einem Bandpassfilter (BPF) 210 verbunden, dessen Ausgang wiederum mit einer Antenne 12 verbunden ist. In einem Ausführungsbeispiel ist das Bandpassfilter ein Teil der Nummer 0915c45335 von Motorola Ceramics Division, Inc.. Dies vervollständigt den Sendeteil des Lesers 50.
Das von dem elektronischen Tag (nicht dargestellt) rückempfangene modulierte Abfragesignal wird an der Antenne 12 empfangen und zum Transceiver 10 verbunden. Das modulierte HF-Signal wird an einen Detektor 212 weitergegeben, dessen Ausgang vor der Eingabe in einen Signalprozessor 216 durch einen Vorverstärker 214 verstärkt wird. Der Detektor 212 und der Vorverstärker 214 werden später in Verbindung mit 5 in mehr Einzelheiten erläutert. Der Signalprozessor 216 wird später in Zusammenhang mit 6 in mehr Einzelheiten erläutert.
Bezug nehmend nun auf 3 enthält die EPLD 200 einen Taktteiler 302, eine Zeitgabeschaltung 304, einen PRN-Folgengenerator 306, einen Detektor für illegale Zustände 308 und eine Ausgangssteuerung 310. Ein externes Taktsignal 311 wird mit einem Eingang des Taktteilers 302 verbunden. Der Taktteiler 302, die Zeitgabeschaltung 304 und das externe Taktsignal 311 bestimmen eine Verweilzeit zwischen Frequenzsprüngen für den Leser 14 (1). Die Verweilzeit bezieht sich auf das Zeitmaß, mit dem ein Ausgangssignal (in diesem Fall das Abfragesignal) mit einer ausgewählten Frequenz vor dem Springen zu einer anderen Frequenz im Frequenzbereich der Frequenzwechselquelle 100 (2) angetrieben wird. Der Taktteiler 302 stellt das externe Taktsignal 311 entsprechend ein, um die gewünschte Verweilzeit zu erreichen. In einem Ausführungsbeispiel ist der externe Takt 311 durch den Taktteiler 312 durch den Nutzer wählbar in eine Rate 1/2, Rate 1/4, Rate 1/8 oder Rate 1/16 teilbar. In einem Ausführungsbeispiel werden Hardware-Jumper oder DIP-Schalter verwendet, um die Verweilzeit auszuwählen, alternativ kann dies auch in Software erzielt werden. Die Zeitgabeschaltung ist eine festes Zeitgabeschaltung, das basierend auf dem durch den Taktteiler 302 bereitgestellten Taktsignal ein Freigabesignal bereitstellt. In dem einen Ausführungsbeispiel ist die mit der Zeitgabeschaltung 304 verbundene Verweilzeit auf 175 Millisekunden eingestellt, und der externe Takt ist ein 6 MHz-Takt.
Der Ausgang des Taktteilers 302 ist als ein Eingang zur Zeitgabeschaltung 304 und als ein Eingang zu einem PRN-Folgengenerator 306 vorgesehen. Der PRN-Folgengenerator 306 gibt ein digitales Signal aus, das für einen einzelnen Zustand einer darin erzeugten PRN-Folge 307 repräsentativ ist. Der PRN-Folgengenerator 306 ist nutzerkonfigurierbar. Insbesondere bestimmt das Auflösungssteuersignal 322 die Anzahl Zustände, über welche der Ausgang des PRN-Folgengenerators variieren kann. In einem Ausführungsbeispiel weist die PRN-Folge 307 128 Zustände auf, von denen 127 aktiv erzeugt werden und ein Zustand als unzulässig angesehen wird. Der Ausgang des PRN-Folgengenerators 306 ist ein mit dem aktuellen Eintrag in der PRN-Folge 307 verbundenes 7-Bit-Signal zur Ausgabe durch die Ausgangssteuerung. In einem Ausführungsbeispiel ist der PRN-Folgengenerator 306 ein Teil der Nummer A1010 von ACTEL Corp..
Der Detektor für unzulässige Zustände 308 erfasst das Vorhandensein des unzulässigen Zustands am Ausgang des PRN-Folgengenerators 306. Beim Erfassen des unzulässigen Zustands setzt der Detektor für unzulässige Zustände 308 den PRN-Folgengenerator 306 zurück. Der unzulässige Zustand ist ein Nebenprodukt der Konstruktion des PRN-Folgengenerators 306. Insbesondere besteht der PRN-Folgengenerator 306 aus einer Reihe von hintereinander geschalteten Gates mit einer oder mehreren Rückkopplungsschleifen. An verschiedenen Stellen in der Reihe von hintereinander geschalteten Gates werden basierend auf dem realisierten Polynom Signale gelesen oder abgegriffen, was in einem Ausgangssignal resultiert, das den Zustand des PRN-Folgengenerators darstellt. In jedem Taktzyklus tritt der PRN-Folgengenerator in einen neuen Zustand ein. Wegen der Rückkopplungsschleifen ist der neue Zustand abhängig vom letzten Zustand des PRN-Folgengenerators 306. Die hintereinander geschaltete Gatekonstruktion ist derart, dass ein Zustand oder Ausgangssignal in der PRN-Folge, falls es ausgegeben wird, in der Neuausgabe des gleichen Zustandes als neuen Zustand resultiert, wodurch die Gates im PRN-Folgen generator 306 effektiv verriegelt werden. Demgemäß muss bei der Ausgabe dieses Zustandes (des unzulässigen Zustandes) durch den PRN-Folgengenerator 306 ein Rücksetzen des PRN-Folgengenerators 306 durchgeführt werden. Der Detektor für unzulässige Zustände vermeidet diesen Verriegelungszustand durch Rücksetzen des PRN-Folgengenerators 306.
Der Ausgang des PRN-Folgengenerators 306 wird in die Ausgangssteuerung 310 eingegeben. Die Ausgangssteuerung 310 enthält ein Pseudozufallscode-Ausgangssignal 320, das mit dem DAC 202 verbunden wird. Die Ausgangssteuerung 310 empfängt auch drei externe Eingänge (312, 314, 316), die mit Steuersignalen zum Antreiben des Pseudozufallscode-Ausgangssignals 320 in einen Zustand nur mit Nullen, einen Zustand nur mit Einsen bzw. einen Zustand mit abwechselnd Einsen und Nullen verbunden sind. Die Zustände mit nur Nullen, nur Einsen und abwechselnd Nullen und Einsen werden in Zusammenhang mit dem Abstimmen des Operationsverstärkers 204 (2) wie oben beschrieben benutzt.
Außerdem wird ein Fach- bzw. Binauswahlsignal 318 als ein Eingang durch die Ausgangssteuerung 310 empfangen. Das Fachauswahlsignal 318 definiert einen Bereich, über den das Pseudozufallscode-Ausgangssignal 320 arbeitet. In einem Ausführungsbeispiel enthält das Pseudozufallscode-Ausgangssignal 320 512 unterschiedliche Zustände (Kanäle) zum Betrieb durch die Frequenzwechselquelle 100 (2). Das Binauswahlsignal wird benutzt, um die 512 Zustände in vier Fächer oder Gruppen von jeweils 128 Kanälen einzuteilen.
Zum Beispiel resultiert ein Binauswahlsignal 00 (binär) in einem Ausgangssignal von 0,0 Volt bis 1,0 Volt mit 128 Schritten dazwischen am Ausgang von der Ausgangssteuerung 310 zum DAC 202. Analog variiert, falls das Binauswahlsignal 318 auf 01 (binär) gesetzt wird, dann der Ausgang von der Ausgangssteuerung 310 zum DAC 202 über 1,0 bis 2,0 Volt mit 128 Schritten dazwischen. Ein Binauswahlsignal von 10 (binär) resultiert in einem über den Bereich von 2,0 bis 3,0 Volt variierten Ausgangssignal mit 128 Schritten dazwischen. Schließlich setzt ein Binauswahlsignal 11 (binär) den Ausgang von der Ausgangssteuerung 310 zum DAC 202 auf zwischen 3,0 und 4,0 Volt mit 128 Schritten dazwischen. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung stellt jedes Bin etwa einen 5 MHz- Bereich dar, über den das Abfragesignal erzeugt wird, mit 128 einzelnen Betriebsfrequenzen in dem Bereich, die ausgewählt werden können (unter der Annahme einer Betriebsbandbreite zwischen 904 und 924 MHz und eines Vier-Bin-Systems).
In einem Ausführungsbeispiel können Schutzbänder an jedem Ende des Spektrums, über welches die Frequenzwechselquelle 100 (2) betrieben werden soll, eingefügt werden. Die Schutzbänder werden eingefügt, um einen Ausgang vom VCO 206 (2) zu schützen, der außerhalb des Spektrums liegt. Insbesondere ist in einem Ausführungsbeispiel ein Schutzband von etwa 2 MHz an jedem Ende des Spektrums (zwischen 902–904 MHz und zwischen 924–926 MHz) vorgesehen, um sicherzustellen, dass die durch die Frequenzwechselquelle 100 (2) erzeugten Streuspektrumssignale nicht aus dem ISM-Band herausfallen (unter der Annahme eines typischen Abfragesignals einer Bandbreite von 2 MHz). Das Ausgangssignal von der Ausgangssteuerung 310 wird eingestellt, um solche Schutzbandbereiche aufzunehmen (z.B. durch Vorsehen einer Offset-Vorspannung an dem mit diesem Schutzbandbereich verbundenen Pseudozufallscode-Ausgangssignal 320). Alternativ kann der durch den DAC 202 (2) durchgeführte Pegelübergang vorgespannt werden, um die Schutzbandbereiche zu kompensieren.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel können Schutzbänder zwischen jedes durch die Frequenzwechselquelle 100 (2) auswählbare Bin eingefügt werden. Insbesondere wird in einem Ausführungsbeispiel ein Schutzband von 1 MHz zwischen jedes Bin eingefügt, um so zu gewährleisten, dass ein Überlappen oder eine Interferenz zwischen benachbarten Quellen minimiert werden kann. In einem Ausführungsbeispiel kann das durch die Ausgangssteuerung 310 erzeugte Pseudozufallscode-Ausgangssignal 320 wieder eingestellt werden, um diese Schutzbänder zwischen den einzelnen Fächern, die durch das Binauswahlsignal 318 auswählbar sind, vorzusehen. Alternativ kann die durch den DAC 202 durchgeführte Pegeleinstellung diese Zwischenschutzbereiche aufnehmen.
Bezug nehmend nun auf 4 ist eine detaillierte Darstellung des HF-Verstärkers 208 dargestellt. Insbesondere enthält der HF-Verstärker 208 einen ersten, einen zweiten und einen dritten Verstärker 400, 402 und 404 sowie einen Verstärker 406 mit einstellbarem Verstärkungsfaktor zum Bereitstellen eines HF-Ausgangssignals 410. In einem Ausführungsbeispiel ist der erste Verstärker 400 ein Verstärker der Teilenummer MSA1105 von Hewlett Packard, Inc.; der zweite Verstärker 402 ist ein Verstärker der Teilenummer NE46134 von Nippon Electronic Company, Inc.; der dritte Verstärker 404 ist ein Verstärker der Teilenummer BLU86 von Phillips; und schließlich ist der Verstärker mit einstellbarem Verstärkungsfaktor 406 ein Teil der Nummer NE46134 von Nippon Electric Company, Inc.. Der Verstärker mit einstellbarem Verstärkungsfaktor 406 enthält ein Voreinstellsignal 407 zum Reduzieren der Ausgangsleistung und Einstellen des Verstärkungsfaktors für den HF-Verstärker 208. In einem Ausführungsbeispiel wird das vom VCO 206 bereitgestellte Ausgangssignal zwischen –2 und 2 dBm auf einen Pegel von etwa 29,5 dBm am Ausgang des HF-Verstärkers 208 (HF-Ausgangssignal 410) vor der Eingabe zum Transceiver 10 (1) verstärkt.
Bezug nehmend auf 5 wird das HF-Ausgangssignal 410 vom HF-Verstärker 208 mit dem Transceiver 10 verbunden. In einem Ausführungsbeispiel ist der Transceiver 10 ein Homodyntransceiver. Der Transceiver 10 überträgt HF-Signale (Abfragesignale) von der Frequenzwechselquelle 100 (2) zum elektronischen Tag (nicht dargestellt). An dem Transceiver 10 ist ein allgemein mit 212 gekennzeichneter Detektor mit sechs Diodendetektoren 500-1 bis 500-6, die entlang der Transceiversendeleitung jeweils in 30°-Abständen beabstandet sind, angebracht. Die Ausgänge von den Diodendetektoren 500-1 bis 500-6 werden mit einem allgemein mit 214 gekennzeichneten Vorverstärker verbunden. In einem Ausführungsbeispiel sind die Diodendetektoren abgestimmte Detektoren mit einem residenten, offenen RC-Schwingungskreis der Teilenummer HSMS2802 von Hewlett Packard, Inc..
In einem Ausführungsbeispiel enthält der Vorverstärker 214 drei Differenzverstärker 502-1 bis 502-3. Die Ausgänge der Detektoren 500-1 bis 500-6 sind mit den Eingängen der Differenzverstärker 502-1 bis 502-3 in einer solchen Weise verbunden, dass jeder Differenzverstärker um 90° versetzte Eingänge empfängt. Insbesondere ist der Ausgang des Detektors 500-1 als ein Eingang zum negativen Eingangsanschluss des Differenzverstärkers 502-3 vorgesehen, während der Ausgang des Detektors 500-4 dem positiven Eingangsanschluss bereitgestellt wird. Der Ausgang des Detektors 500-2 ist als ein Eingang zum negativen Eingangsanschluss des Differenzverstärkers 502-2 vorgesehen, während der Ausgang des Detektors 500-5 als ein Eingang zum positiven Eingangsanschluss vorgesehen ist. Schließlich ist der Ausgang des Detektors 500-3 als ein Eingang zum negativen Eingangsanschluss des Differenzverstärkers 502-1 vorgesehen, während der Ausgang des Detektors 500-6 als ein Eingang zum positiven Eingangsanschluss vorgesehen ist.
Der obige Vorverstärker 214 wurde in Bezug zu einem Dreikanalsystem beschrieben. Insbesondere sind drei separate Kanäle, die mit den von dem elektronischen Tag zurückkehrenden Daten verbunden sind, vorgesehen, die um 90° zueinander außer Phase sind. Das Dreikanalsystem wurde ausgewählt, um die Möglichkeit eines Interferenzzustandes zu beseitigen, der an dem Transceiver aufgrund der destruktiven Interferenz des übertragenen Abfragesignals und des Rückgabesignals des elektronischen Tags entsteht. Alternativ können andere Kanalkonfigurationen für den Detektor realisiert werden, in Abhängigkeit von der im Leser 50 (2) erforderlichen Leistung.
Die mit dem Vorverstärker 214 verbundenen Ausgänge der Differenzverstärker 502-1 bis 502-3 werden als Eingänge zu einer programmierbaren Logikvorrichtung (PLD) 600 zur Verarbeitung eingegeben. Bezug nehmend auf 6 erfasst die PLD 600 mit dem Beginn eines Rahmens verbundene Rahmenmarkierungen und decodiert die Identifizierungsinformationen in dem durch einen zugehörigen elektronischen Tag (nicht dargestellt) bereitgestellten Rückgabesignal. Die PLD 600 enthält ein Paar Puffer 602 und 604. Die Puffer 602 und 604 sehen einen temporären Speicher von durch die PLD 600 decodierten Daten vor. In einem Ausführungsbeispiel erfasst die PLD 600 Rahmen-ID-Informationen und decodiert die Bit-Zyklen der von der elektronischen Tag (nicht dargestellt) erzeugten Muster eines 20 kHz – und eines 40 kHz – Zyklus. Die PLD 600 sieht bei zwei der drei von dem Vorverstärker 214 (5) empfangenen Eingänge nach, um zu bestimmen, ob gültige Daten empfangen worden sind.
In einem Dreikanalsystem enthalten etwa 90 Prozent der Zeit alle drei Kanäle Daten. Falls jedoch ein Interferenzzustand in dem von einem elektronischen Tag zurückkehrenden, reflektierten modulierten Signal entsteht, kann einer der Kanäle ungültige Daten enthalten. Demgemäß wird ein Zwei-Aus-Drei-Abfrageprozess in der PLD 600 durchgeführt, um Interferenzzustände zu kompensieren. Wenn ein gesamter Rahmen decodiert worden ist, erzeugt die PLD 600 eine Unterbrechung zur Übertragung an einen Mikrocontroller 610. Der Mikrocontroller 610 antwortet auf die Unterbrechung, indem er ein Taktsignal zum Takten der Daten aus der PLD 600 zum Mikrocontroller 610 bereitstellt.
Verbunden mit dem Mikrocontroller 610 sind drei Speicherelemente, ein Festwertspeicher (ROM) 610, ein Direktzugriffsspeicher (RAM) 614, ein Flash-Speicher 616 und ein Echtzeittakt 618. Die Speicherelemente 612 bis 616 werden benutzt, um Programminformationen zum Betreiben des Mikrocontrollers 610 zu speichern. Insbesondere enthält der ROM 612 eine Unterbrechungssequenz zum Abwickeln der von der PLD 600 empfangenen Unterbrechung beim Abschließen des Decodierens eines gesamten Rahmens von Daten. Außerdem kann der ROM 612 mit der Verarbeitung von Identifizierungsdaten verbundene Anwendungsprogramme enthalten. In einem Ausführungsbeispiel resultiert ein Anwendungsprogramm in einem Vergleich der von der PLD 600 empfangenen Rahmen-ID-Daten mit in dem RAM 614 in Verbindung mit einem elektronischen Tag, die zu Lesen erwartet wird, verbundenen gespeicherten Daten. Der Mikrocontroller 610 macht einen Vergleich mit den im RAM 614 gespeicherten Rahmendaten des erwarteten Tags und speichert danach das Vergleichsergebnis in einen Abschnitt des RAM 614.
Der Flash-Speicher 616 wird als ein Cache-Speicher zum Unterstützen des Mikrocontrollers 610 bei der Ausführung der Anwendungsprogramme verwendet. Der Echtzeittaktgenerator 618 überwacht eine Zwei-Wege-Verbindung zwischen Speichereinheiten 612, 614 bzw. 616 und dem Mikrocontroller 610. Schließlich ist ein RS232-Verbindungsanschluss 620 zur Verbindung mit einer Basisstation (nicht dargestellt) zum entweder Herunterladen oder Hinaufladen von Informationen vorgesehen.
Bezug nehmend auf 7 ist eine detaillierte Darstellung der PLD 600 gezeigt, mit einer Decoderabtastvorrichtung 702, einem Bit-Prüfer 704, einem Rahmenprüfer 706, einer Ausgangssteuerung 708 und einem Taktelement 710. Verbunden mit der Ausgangssteuerung 708 sind ein erster und ein zweiter FIFO-Pufferspeicher 712-1 und 712-2.
Die Abtastvorrichtung 702 empfängt Eingänge von dem Vorverstärker 214 (5) und tastet die drei Kanäle nach Interferenzzuständen in irgendeinem der gegebenen Kanäle ab. Die Abtastvorrichtung stellt einen einzelnen Datenstromeingang, der für die empfangenen Daten repräsentativ ist, als einen Eingang für den Bit-Prüfer 704 bereit.
Der Bit-Prüfer 704 bestimmt das Vorhandensein eines gültigen Datenbits. Insbesondere prüft der Bit-Prüfer 704 vorbestimmte Sequenzen von Signalen des 20 kHz-Zyklus und des 40 kHz-Zyklus, die mit einem gültigen Datenbyte „0" oder „1" verbunden sind (zwei 20 kHz-Zyklen gefolgt von einem 40 kHz-Zyklus für eine „1" und ein 20 kHz-Zyklus gefolgt von zwei 40 kHz-Zyklen für eine „0"). Falls das Bit gültig ist, wird das Bit an die Ausgangssteuerung 708 übertragen.
Der Rahmenprüfer 706 enthält ein Register (nicht dargestellt) zum Spurhalten der jüngsten Daten, um eine gültige Rahmenmarkierung zu identifizieren. Insbesondere enthält der Rahmenprüfer 706 einen FIFO (nicht dargestellt), der eine Länge von 128 Bits zum Speichern fortlaufender, durch den Bit-Prüfer 704 ausgegebener Bits aufweist. Der Rahmenprüfer 706 vergleicht in dem FIFO gespeicherte Werte für einen Abgleich mit einer in einem zweiten Register (nicht dargestellt) im Rahmenprüfer 706 gespeicherten vorbestimmten Rahmenmarkierung. Bei der Identifizierung einer gültigen Rahmenmarkierung gibt der Rahmenprüfer 706 eine Unterbrechung an die Ausgangssteuerung 708 aus, die anzeigt, dass eine gültige Rahmenmarkierung angekommen ist.
Die Ausgangssteuerung 708 empfängt die durch den Bit-Prüfer 704 erzeugten Ausgangsbits und platziert jedes Bit nacheinander in einem ersten der FIFO-Pufferspeicher 712-1 und 712-2. Bei Empfang einer gültigen Rahmenmarkierungsunterbrechung vom Rahmenprüfer 706 beginnt die Ausgangssteuerung einen mit dem Abschluss eines gesamten Rahmens von Daten verbundenen Countdown. Die Ausgangssteuerung füllt weitere Daten in den ersten der FIFO-Pufferspeicher 712-1 und 712-2, bis ein voller Rahmen übertragen worden ist. Zu diesem Zeitpunkt erzeugt die Ausgangssteuerung 708 eine Unterbrechung an den Mikrocontroller 610, die anzeigt, dass ein gesamter Rahmen von Daten empfangen worden ist und zur Verarbeitung bereit ist. Danach lädt die Ausgangssteuerung 708 Daten vom Bit- Prüfer 704 in den zweiten der FIFO-Pufferspeicher 712-1 und 712-2. Demgemäß muss der Mikrocontroller vor dem Füllen des zweiten FIFOs die Unterbrechung von der Ausgangssteuerung 708 bedienen, um zu gewährleisten, dass keine Daten verloren gehen. Beim Empfang eines Taktsignals vom Mikrocontroller 610 werden die Inhalte des ersten FIFOs in den Mikrocontroller 610 geladen.
Nachdem die Einzelheiten des obigen Lesers 50 beschrieben worden sind, wird nun die Funktionsweise des Lesers 50 in Verbindung mit einem elektronischen Tag in einem ein- und einem mehrspurigen Aufbau beschrieben.
Bezug nehmend auf 1 und 2 erzeugt in einer Einzelleserumsetzung der Leser 50 ein Abfragesignal mit einer Frequenz, die über einen Bereich von Frequenzen in einem ausgewählten Frequenzband variiert wird. Das Abfragesignal wird durch eine Frequenzwechselquelle 100 erzeugt und durch einen Homodyntransceiver 10 zu einer elektronischen Tag 18 übertragen. Der elektronische Tag 18 moduliert darin gespeicherte ID-Informationen und gibt ein codiertes Signal an den Leser 50 zur Verarbeitung zurück. Insbesondere rückstreu-moduliert der elektronische Tag 18 das Abfragesignal, wodurch ein amplitudenmoduliertes Rückgabesignal vorgesehen wird, das mit der in dem ROM 22 gespeicherten ID verbunden ist, die mit der elektronischen Tag 18 verbunden ist. Das modulierte Signal wird zum Homodyntransceiver 10 zurückgegeben. Die Detektoren 212 erfassen und die PLD 600 (6) decodiert die ID-Informationen, sodass die ID-Informationen zum Mikrocontroller 610 (6) gegeben werden können.
Bezug nehmend auf 8a ist ein mehrspuriges Lesersystem für elektronische Tags gezeigt. Ein mehrspuriges System enthält zwei oder mehr benachbarte Leser. Für die Zwecke dieser Erläuterung wird ein Zwei-Leser-System beschrieben. Der Fachmann wird erkennen, dass die hier offenbarten Grundsätze gleichermaßen auf drei- oder mehrspurige Systeme anwendbar sind. In dem dargestellten zweispurigen System ist ein Leser 802 in der Nähe zu einem zweiten Leser 804, die beide Abfragesignale von etwa 905 MHz erzeugen. Ein elektronischer Tag 806 ist in der allgemein mit 808 gekennzeichneten ersten Spur positioniert.
In mehrspurigen Systemen entstehen zwei spezielle Probleme, Interferenz und falsche Signale. Die Interferenz bezieht sich auf die destruktive Interferenz von Abfragesignalen, die von benachbarten Lesern erzeugt werden, was in einem „blinden" Fleck resultiert, in dem elektronische Tags nicht gelesen werden können. Insbesondere hat der Leser 802 einen zugehörigen Umhüllungsbereich 812, der einen Bereich definiert, in dem elektronische Tags identifiziert werden können. Die Lesevorrichtung 804 hat einen zugeordneten Umhüllungsbereich 814. In herkömmlichen mehrspurigen Systemen existiert an der Grenze zwischen einem jeweiligen Paar von Lesevorrichtungen ein allgemein durch 820 gekennzeichneter Überlappungsbereich. Der Überlappungsbereich enthält Interferenzpunkte 825, die an Punkten destruktiver Interferenz zwischen durch die Lesevorrichtungen 802 und 804 erzeugten Abfragesignalen entstehen.
Das zweite Problem, falsche Signale, entsteht aufgrund von Reflexionen und der Konstruktionen hohen Verstärkungsfaktors der Leservorrichtungen. Typischerweise stellen die Leservorrichtungen 802 und 804 für einen elektronischen Tag etwa 1 Watt Leistung bereit, welche ihrerseits ein rückstreu-moduliertes HF-Signal von ein paar Mikrowatt vorsieht. Wegen der sehr kleinen Ausgangsleistung des elektronischen Tags muss demgemäß der Empfänger in der Leservorrichtung sehr empfindlich sein. Die Forderung nach hoher Sensibilität für die Leservorrichtung macht eine sehr große Trennung zwischen durch benachbarte Leser benutzten HF-Kanälen notwendig. Typischerweise ist, während die Bandbreite des amplitudenmodulierten HF-Rückgabesignals nur 120 kHz beträgt, etwa 2 MHz Bandbreite für eine Zwischenkanaltrennung notwendig, um eine Überlappung zu vermeiden. Demgemäß können, wenn die Leservorrichtungen mit etwa der gleichen Frequenz betrieben werden, falsche Signale erfasst werden.
Im Betrieb erzeugt die Leservorrichtung 802 ein Abfragesignal, das von dem elektronischen Tag 806 empfangen wird. Der elektronische Tag 806 rückstreumoduliert das Abfragesignal und gibt ein moduliertes Signal an die Leservorrichtung 802 zum Decodieren zurück. Das durch den elektronischen Tag 806 erzeugte Rückstreusignal wird auch von der Leservorrichtung 804 ausgesendet und aufgenommen. Wie oben beschrieben, kann aufgrund des empfindlichen Empfängers in der Leservorrichtung 804 ein falsches Rahmenlesen stattfinden. Das Nutzen des Frequenzwechsellesers des bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung sieht eine Lösung für die Probleme des falschen Lesens und der Interferenz vor.
Bezug nehmend auf 8b ist ein mehrspuriges System mit einem Frequenzwechselleser gemäß einem Ausführungsbeispiel in der vorliegenden Erfindung gezeigt. Insbesondere ist ein erster Leser 850 mit einer Frequenzquelle 100 versehen, die zwischen 902 und 928 MHz springen kann und er enthält eine darin gespeicherte erste Pseudozufallssequenz. Ein zweiter Leser 852 ist in einer zweiten Spur vorgesehen, der ebenfalls eine ähnliche Frequenzwechselquelle 100 und die gleiche Pseudozufallssequenz enthält. Angenommen, es sind etwa 2 MHz Bandbreite erforderlich, dann sind durch einen gegebenen Frequenzleser zu einem gegebenen Zeitpunkt nur 7,5 Prozent des Frequenzbandes (in einem 902–928 MHz – ISM-Bandsystem) belegt.
In einem Ausführungsbeispiel sind Schutzbänder an jedem Ende des Spektrums eingefügt, was in einer Bandbreite von 20 MHz resultiert, über welche die Frequenzwechselquellen arbeiten (904–924 MHz – Bereich des ISM-Bandes). In diesem Ausführungsbeispiel sind zu einer gegebenen Zeit 10 Prozent der gesamten verfügbaren Bandbreite belegt (unter der Annahme eines Signals mit einer Bandbreite von 2 MHz). Dieser Aufbau resultiert darin, dass ein erster Leser 850 einen ersten Bereich von 2 MHz des Frequenzspektrums belegt, während ein zweiter Leser 852 andere 2 MHz des Spektrums für 90 Prozent der Zeit, in der das System in Gebrauch ist, belegt. Demgemäß wird das oben beschriebene Interferenzproblem bei diesem Aufbau wegen der zwischen benachbarten Spuren erzeugten Frequenztrennung nicht entstehen. Zusätzlich wird auch das Problem des falschen Signals wegen des von dem (Homodyn-) Transceiver 10 (1), der das ausgegebene Abfragesignal mit dem empfangenen HF-Rückgabesignal von einem antwortenden Tag mischt, benutzten Erfassungsschema beseitigt. Demgemäß wird von der Leservorrichtung kein falsches Signal erfasst werden.
Statistisch belegen bei gegebenen Pseudozufallssequenzen 10 Prozent der Zeit die Frequenzwechselquellen für den ersten und den zweiten Leser 850 und 852 einen überlappenden Bereich der gesamten Bandbreite, was möglicherweise in einer Interferenz zwischen benachbarten Vorrichtungen resultiert. Eine Interferenz zwischen den zwei Vorrichtungen kann in einem leeren oder toten Fleck in den Spuren resultieren, was die ID-Informationen von dem elektronischen Tag unlesbar macht. Ein Weg zum Minimieren der Wahrscheinlichkeit für eine solche Interferenz besteht darin, die Verweilzeit für einen der zwei Frequenzwechselleser zu reduzieren. Demgemäß wird in einem Ausführungsbeispiel die Verweilzeit für einen Leser auf die Hälfte der Verweilzeit des anderen Lesers eingestellt. In einem Ausführungsbeispiel hat die Frequenzwechselquelle 100 (2) im ersten Leser 850 eine auf etwa 175 Millisekunden eingestellte Verweilzeit, während die Frequenzwechselquelle 100 des zweiten Lesers 852 eine auf etwa 350 Millisekunden eingestellte Verweilzeit hat. Demgemäß erlaubt ein zum Variieren von Verweilzeiten konstruiertes System ein schnelles Springen aus Interferenzzuständen.
Es entsteht ein Problem beim Verwenden des gleichen Pseudozufallscodes in jedem der Frequenzwechselquellen-Leservorrichtungen. Insbesondere werden, falls der gleiche Pseudozufallscode verwendet wird, dann im Laufe der Zeit schließlich beide Frequenzwechselquellen den gleichen Abschnitt des Pseudozufallscodes ausführen. Demgemäß kann, falls an einer Stelle in dem Code basierend auf der durch jeden einzelnen Leser ausgewählten Frequenz eine Interferenz entsteht, zur nächsten Wechselzeit die gleiche Interferenz stattfinden. Demgemäß wird, bis die Leser mit der Zeit auseinandergehen, irgendein Interferenzproblem nicht durch einen bloßen Frequenzwechsel aufgelöst.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist jeder Leser mit einem zweiten Pseudozufallscode versehen. Beim Erfassen eines Interferenzzustandes können ein oder beide Leser zu einem Eintrag im zweiten Pseudozufallscode springen. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt die Wahrscheinlichkeit für eine Überlappung zwischen den benachbarten Lesern etwa 1%.
Alternativ kann ein Zufallsgenerator in jedem Pseudozufallscodegenerator enthalten sein, um einen Wechsel zu einer zufälligen Stelle in der Pseudozufallscodesequenz zu ermöglichen. Wieder wird die Chance des Zurückspringens auf einen Interferenzbereich des Frequenzspektrums auf etwa 1% reduziert.
Bezug nehmend nun auf 9 wird eine Interferenz durch einen Interferenzdetektor 900 erfasst, der mit dem Transceiver 10 (1) verbunden ist. Die Erfassung wird durch Auswerten des Vorhandenseins des Abfragesignals am Transceiverausgang (eine Zwischenfrequenz (IF) – Energie wird von dem Transceiver 10 übertragen) und Sehen nach den zurückgegebenen ID-Daten durchgeführt. Der Detektor erfasst das Vorhandensein der IF-Energie. Im Decodierprozess bemerkt der Bitprüfer 704 (7) ungültige Bits und sendet beim Erfassen solcher ein Statusbit an den Detektor 900. Der Rahmenprüfer 706 (7) sendet ebenfalls eine Unterbrechung an den Detektor 900, die anzeigt, dass eine gültige Rahmenmarkierung decodiert worden ist. In einem Ausführungsbeispiel prüft der Detektor 900 bei der Erfassung eines oder mehrerer ungültiger Bits, nachdem eine Rahmenmarkierungsunterbrechung empfangen worden ist, den IF-Energieausgang. Falls die IF-Energie hoch ist, dann wird ein Freigabesignal an die EPLD 200 (2) übertragen, was in einem Wechsel zu einer Zufallsstelle in entweder der gleichen Pseudozufallssequenz oder einer zweiten Pseudozufallssequenz resultiert. Falls die IF-Energie niedrig ist, dann wird kein Wechsel durchgeführt.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel enthält der Detektor 900 einen Zwischenfrequenzenergiedetektor (nicht dargestellt) zum Erfassen der Übertragung des Abfragesignals sowie einen Hochfrequenzdetektor (nicht dargestellt) zum Erfassen des Vorhandenseins eines Hochfrequenzsignals, das von einem elektronischen Tag zurückgegeben wird. In diesem Ausführungsbeispiel triggert der Detektor 900 das Springen zu einem nicht-sequenziellen Codeeintrag in dem Pseudozufallscode beim Erfassen keines Hochfrequenzrückgabesignals, während der Zwischenfrequenzenergiedetektor das Vorhandensein eines Abfragesignals anzeigt. Die Erfassung kann durch Richtungskoppler, Diodendetektoren oder andere Einrichtungen durchgeführt werden, wie sie in der Technik bekannt sind.
Eine weitere Lösung für das Problem des langsamen Drifts ist das Einstellen der Verweilzeit für abwechselnde Einheiten in einem mehrspurigen System auf unterschiedliche Pegel. Auf diese Weise werden, wenn ein Überlappen und eine Interferenz zwischen benachbarten Leservorrichtungen auftreten, diese nicht solange anhalten.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die Wahrscheinlichkeit für die Interferenz mittels eines Fachauswahlsignals 318 (3) weiter minimiert. Insbesondere ist das Binauswahlsignal 318 programmiert, um ein eindeutiges Fach für benachbarte Leservorrichtungen auszuwählen. Demgemäß wird ein erster Leser 850 (8) für einen Frequenzwechsel über einen ersten Bereich von Frequenzen (4 MHz – Bereich in einem 4-Fach-System über eine Bandbreite von 20 MHz ohne Zwischenschutzbänder) ausgewählt, während der zweite Leser 852 (8) zum Frequenzwechsel über einen zweiten anderen Bereich von Frequenzen ausgewählt wird. In einem Ausführungsbeispiel werden 128 Frequenzauswahlen in einem gegebenen 4 MHz – Fach für einen speziellen Leser gemacht. Benachbarte Leser werden mit einer anderen Fachposition programmiert, was ein Abfragesignal vorsieht, das über einen zweiten anderen Bereich von Frequenzen in dem ISM-Band variiert. Demgemäß findet keine Interferenz zwischen den Vorrichtungen statt. Außerdem wird das falsche Lesen zwischen den Vorrichtungen minimiert.
Zusammenfassend sieht eine Vorrichtung der Erfindung ein Quellenabfragesignal zur Verwendung in einem Gegenstandidentifizierungssystem vor. Das System der Erfindung enthält eine Frequenzwechselquelle zum Erzeugen eines Abfragesignals, das mit einem Homodynfunkgerät zum Senden durch eine bidirektionale Antenne an einem Tag gekoppelt ist. Beim Empfang sieht der Tag ein Rückgabesignal vor, das rückstreu-moduliert ist, um eine Tagidentifizierung oder andere Daten zu enthalten, die durch das Quellsystem verarbeitet werden. Die Frequenzwechselquelle enthält einen spannungsgesteuerten Oszillator, der durch einen Pseudozufallscodegenerator zum Auswählen einer von mehreren Wechselfrequenzen, bei welcher das Abfragesignal erzeugt werden soll, basierend auf der verfügbaren Bandbreite angetrieben wird.
Die vorliegende Erfindung wurde anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Stattdessen ist der Schutzumfang der Erfindung durch die folgenden Ansprüche definiert.

Claims

Leser zur Verwendung in einem Abfragesystem, wobei der Leser ein Hochfrequenzsignal erzeugt, das durch einen elektronischen Tag bzw. eine Kennung zurückgegeben werden soll, wenn der Tag in einen dem Leser zugeordneten vorgegebenen Umhüllungsbereich eintritt, wobei der Leser aufweist: eine Hochfrequenzquelle (100), die ein Hochfrequenzsignal auf einer Frequenz einer Mehrzahl von Frequenzen innerhalb eines Frequenzbereichs ausgibt; einschließlich Mitteln (200) zum Variieren des Hochfrequenzsignals in der Art eines pseudozufälligen Frequenzwechselns (frequency hopping) zwischen der Mehrzahl von Frequenzen in dem Frequenzbereich in Übereinstimmung mit einer Sequenz; gekennzeichnet durch einen Detektor (24) zum Erfassen einer destruktiven Interferenz in einem Rückgabesignal aus dem elektronischen Tag, der sich innerhalb eines dem Leser zugeordneten Umhüllungsbereichs befindet; Mittel zum Modifizieren des Frequenzsprungs basierend auf der Erfassung destruktiver Interferenz in dem Rückgabesignal.
Leser nach Anspruch 1, wobei die Hochfrequenzquelle ein spannungsgesteuerter Oszillator (206) ist.
Leser nach Anspruch 1, wobei die Mittel (200) zum Variieren des Hochfrequenzsignals einen Pseudozufallscodegenerator (306) einschließen.
Leser nach Anspruch 3, wobei die Mittel (200) zum Variieren des Hochfrequenzsignals ferner einschließen: eine Zeitgabeschaltung (304), die als Eingangssignal ein Taktsignal (311) empfängt, wobei die Zeitgabeschaltung dem Steuern des sequenziellen Ausgebens eines ersten Pseudozufallscodes aus dem Pseudozufallscodegenerator (306) dient, und Mittel (310) zum Empfangen eines Pseudozufallscodes aus der Zeitgabeschaltung (304).
Leser nach Anspruch 1, wobei der Frequenzbereich in einer Mehrzahl von Bins bzw. Fächer unterteilt ist, von denen jedes einen Subbereich von Frequenzen definiert; und die Mittel (200) zum Variieren des Hochfrequenzsignals ferner einen Binauswähler (310) zum Auswählen eines der Mehrzahl von Bins einschließen, sodass das Abfragesignal bei einer Frequenz eines Subbereichs von Frequenzen, der dem ausgewählten Bin der Mehrzahl von Bins zugeordnet ist, ausgegeben wird.
Leser nach Anspruch 5, wobei die Hochfrequenzquelle so ausgebildet ist, dass sie eine der Frequenzen in den Subbereichen von Frequenzen auf eine pseudozufällige Weise variiert.
Leser nach Anspruch 6, wobei die Mittel (200) zum Variieren des Hochfrequenzsignals ferner einen Pseudozufallscodegenerator (306) einschließen, wobei der Pseudozufallscodegenerator (306) zum Ausgeben eines Pseudozufallscodes dient, wobei der ausgegebene Code die Frequenz steuert, bei welcher die Hochfrequenzquelle das Abfragesignal innerhalb des Subbereichs von Frequenzen ausgibt.
Leser nach Anspruch 5, ferner mit: Mitteln zum Schützen gegen Sendungen außerhalb des Schutzbänder an jedem Ende des Frequenzbereichs einschließenden Frequenzbereichs, wobei das Abfragesignal eine erste Bandbreite aufweist und die Schutzbänder zumindest halb so breit wie die erste Bandbreite sind.
Leser nach Anspruch 5, wobei der Frequenzbereich ein oder mehrere Schutzbänder einschließt, wobei die Schutzbänder benachbarte Bins in dem Frequenzbereich separieren.
Leser nach Anspruch 1, ferner enthaltend Mittel zum Auswählen einer Verweilzeit, in welcher die Hochfrequenzquelle bei einer ersten Frequenz bleibt, bevor sie zu einer nächsten Frequenz in dem Frequenzbereich wechselt.
Leser nach Anspruch 4, wobei die Zeitgabeschaltung (304) so ausgebildet ist, dass sie es den ersten Pseudozufallscode bei einer vorgegebenen Bedingung nicht-sequenziell ausgibt.
Leser nach Anspruch 11, ferner mit Mitteln zum Erfassen einer Interferenz mit einer anderen Hochfrequenzquelle, wobei die vorgegebene Bedingung die Interferenz mit der anderen Hochfrequenzquelle einschließt.
Leser nach Anspruch 4, wobei der Pseudozufallscodegenerator (306) so ausgebildet ist, dass er einen zweiten Pseudozufallscode erzeugt; und wobei die Zeitgabeschaltung (304) ferner so ausgebildet ist, dass es den zweiten Pseudozufallscode anstelle des ersten Pseudozufallscodes bei der vorgegebenen Bedingung sequenziell ausgibt.
Leser nach Anspruch 13, ferner enthaltend Mittel zum Erfassen einer Interferenz mit einer anderen Hochfrequenzquelle, wobei die vorgegebene Bedingung die Interferenz mit der anderen Hochfrequenzquelle einschließt.
Leser nach einem der vorangegangenen Ansprüche, ferner aufweisend: eine bidirektionale Antenne (12); und eine Homodyn-Funkeinrichtung (10) zum Senden des Abfragesignals an den elektronischen Tag über die Antenne und zum Empfangen eines von dem elektronischen Tag zurückgegebenen Hochfrequenzsignals.
Objektsidentifizierungssystem, aufweisend einer elektronischen Tag (806) mit Identifikationsinformationen, Mitteln zum Erfassen eines Abfragesignals und Mitteln zum Codieren der Identifikationsinformationen und zum Erzeugen eines die codierten Identifikationsinformationen enthaltenden Hochfrequenzsignals; und einen Leser (50), enthaltend: eine bidirektionale Antenne (12); eine Frequenzsprungquelle (100) zum Erzeugen des Abfragesignals bei einer Frequenz innerhalb eines Frequenzbereichs, enthaltend Mittel (200) zum Variieren des Hochfrequenzsignals auf eine pseudozufällige Frequenzwechselweise zwischen der Mehrzahl von Frequenzen in dem Frequenzbereich in Übereinstimmung mit einer Sequenz; ein Homodyn-Funkeinrichtung (10) zum Senden des Abfragesignals an den elektronischen Tag über die bidirektionale Antenne (12) und zum Empfangen des von der elektronischen Kennung zurückgegebenen Hochfrequenzsignals; Mittel zum Verarbeiten des Hochfrequenzsignals, um die Identifikationsinformationen aus dem elektronischen Tag zu decodieren, gekennzeichnet durch einen Detektor (24) zum Erfassen einer destruktiven Interferenz in einem Rückgabesignal aus dem elektronischen Tag; Mittel zum Modifizieren der Frequenzwechselquelle (100) basierend der Erfassung der destruktiven Interferenz in dem Rückgabesignal.
Ein Mehr-Fahrspuren-Objektidentifikationssystem zum gleichzeitigen Lesen elektronischer Tags, die sich in zwei beliebigen Spuren in dem mehrspurigen Gegenstandsidentifizierungssystem befinden, aufweisend: einem ersten Leser (850) zum Lesen von Tags in einer ersten Fahrspur mit einen Frequenzwechselquelle (100) zum Erzeugen eines Abfragesignals zur Übertragung an die Tags der ersten Spur, wobei die Frequenzwechselquelle (100) Mittel (200) zum Variieren des Hochfrequenzsignals auf eine pseudozufällige Frequenzwechselweise zwischen der Mehrzahl von Frequenzen in dem Frequenzbereich in Übereinstimmung mit einer Sequenz einschließt; einem zweiten Leser (852) zum Lesen von Tags in einer zweiten Fahrspur mit einer Frequenzwechselquelle (100) zum Erzeugen eines Abfragesignals zur Übertragung an die Tags in der zweiten Spur, wobei die Frequenzwechselquelle (100) Mittel (200) zum Variieren des Hochfrequenzsignals auf eine pseudozufällige Frequenzwechselweise zwischen der Mehrzahl von Frequenzen in dem Frequenzbereich in Übereinstimmung mit einer Sequenz einschließt, wobei jeder Leser gekennzeichnet ist durch einen Detektor (24) zum Erfassen einer destruktiven Interferenz in einem Rückgabesignal aus dem elektronischen Tag; Mittel zum Modifizieren der Frequenzwechselquelle (100) in Abhängigkeit von der Erfassung der destruktiven Interferenz in dem Rückgabesignal durch Modifizieren der Sequenz.
Das System nach Anspruch 17, wobei der erste Leser (850) ferner ein Mittel zum Auswählen eines ersten Subbereichs von Frequenzen in dem Frequenzbereich enthält, wobei das durch den ersten Leser erzeugte Abfragesignal eine Frequenz in dem ersten Subbereich von Frequenzen aufweist; und wobei der zweite Leser (852) ferner Mittel zum Auswählen eines zweiten Subbereichs von Frequenzen in dem Frequenzbereich enthält, wobei das von dem zweiten Leser erzeugte Abfragesignal eine Frequenz in dem zweiten Subbereich von Frequenzen aufweist.
System nach Anspruch 17, wobei die Frequenzwechselquelle (100) in sowohl dem ersten als auch dem zweiten Leser einen Pseudozufallscodegenerator (306) enthält.
System nach Anspruch 19, wobei die Mittel (200) zum Variieren des Hochfrequenzsignals ferner enthalten: eine Zeitgabeschaltung (304), die als Eingangssignal ein Taktsignal (311) empfängt, wobei die Zeitgabeschaltung dem Steuern der sequenziellen Ausgabe eines ersten Pseudozufallscodes aus dem Pseudozufallscodegenerator (306) dient; und Mittel (310) zum Empfangen eines Pseudozufallscodes aus der Zeitgabeschaltung (304).
System nach Anspruch 17, wobei der Frequenzbereich in eine Mehrzahl von Bins unterteilt ist, von denen jedes einen Subbereich von Frequenzen definiert; und die Frequenzwechselquelle (100) in sowohl dem ersten als auch dem zweiten Leser ferner einen Bin-Auswähler (310) enthält, wobei der Bin-Auswähler (310) dem Auswählen eines der Mehrzahl von Bins derart dient, dass das Abfragesignal bei einer Frequenz innerhalb eines Subbereichs von Frequenzen ausgegeben wird, die dem ausgewählten Bin der Mehrzahl von Bins zugeordnet ist.
System nach Anspruch 21, wobei die Hochfrequenzwechselquelle (100) so ausgebildet ist, dass sie eine der Frequenzen in den Subbereichen von Frequenzen auf eine pseudozufällige Weise variiert.
System nach Anspruch 22, wobei die Frequenzwechselquelle (100) ferner einen Pseudozufallscodegenerator (306) enthält, wobei der Pseudozufallscodegenerator zum Ausgeben eines Pseudozufallscodes dient, wobei der ausgegebene Code die Frequenz steuert, bei welcher die Frequenzwechselquelle (100) das Abfragesignal innerhalb des Subbereichs von Frequenzen ausgibt.
System nach Anspruch 22, ferner enthaltend: Mittel zum Schützen gegen Abstrahlungen außerhalb des Schutzbänder an jedem Ende des Frequenzbereichs einschließenden Frequenzbereichs; und wobei das Abfragesignal von einer ersten Bandbreite ist und die Schutzbänder wenigstens so breit wie die erste Bandbreite sind.
System nach Anspruch 22, wobei der Frequenzbereich ein oder mehrere Schutzbänder aufweist, wobei die Schutzbänder benachbarte Bins in dem Frequenzbereich trennen.
System nach Anspruch 17, ferner enthaltend Mittel zum Auswählen einer Verweilzeit, in welcher die Frequenzwechselquelle bei einer ersten Frequenz bleibt, bevor sie zu einer nächsten Frequenz in dem Frequenzbereich wechselt.
System nach Anspruch 26, wobei die Frequenzwechselquelle in dem ersten Leser so ausgebildet ist, dass sie auf eine erste Verweilzeit eingestellt ist, und die Frequenzwechselquelle in dem zweiten Leser so ausgebildet ist, dass sie auf eine zweite Verweilzeit eingestellt ist, wobei die erste Verweilzeit sich von der zweiten Verweilzeit unterscheidet.
Das System nach Anspruch 27, wobei die zweite Verweilzeit ein Mehrfaches der ersten Verweilzeit ist.
System nach Anspruch 20, wobei die Zeitgabeschaltung (304) ferner so ausgebildet ist, dass sie den Pseudozufallscode bei einer vorgegebenen Bedingung nicht-sequenziell ausgibt.
System nach Anspruch 29, ferner mit Mitteln zum Erfassen einer Interferenz mit einer anderen Hochfrequenzquelle, wobei die vorgegebene Bedingung eine Interferenz mit einer anderen Hochfrequenzquelle einschließt.
System nach Anspruch 30, wobei die Mittel zum Erfassen einer Interferenz mit einer anderen Hochfrequenzquelle einen Zwischenfrequenzleistungsdetektor zum Erfassen der Aussendung des Abfragesignals und einen Hochfrequenzdetektor zum Erfassen des Vorhandenseins eines von einer elektronischen Tag zurückgegebenen Hochfrequenzsignals enthalten, wobei die Mittel zum Erfassen einer Interferenz zum Auslösen der Mittel für eine nicht-sequenzielle Ausgabe des Pseudozufallscodes bei Erfassung einer fehlenden Rückgabe eines Hochfrequenzsignals durch den Hochfrequenzdetektor, während der Zwischenfrequenzleistungsdetektor das Vorhandensein eines Abfragesignals anzeigt, dienen.
System nach Anspruch 20, wobei der Pseudozufallscodegenerator (306) so ausgebildet ist, dass er einen zweiten Pseudozufallscode erzeugt; und wobei die Zeitgabeschaltung (304) so ausgebildet ist, dass sie sequenziell den zweiten Pseudozufallscode anstelle des ersten Pseudozufallscodes bei der vorgegebenen Bedingung ausgibt.