Спосіб передачі даних між терміналом і портативним носієм даних за допомогою безпровідної електромагнітної лінії передачі даних

1 Спосіб передачі даних між терміналом та портативним носієм даних за допомогою безпровідної елеісгромагнітної лінії передачі даних, причому сигнал несучої частоти, амплітудна маніпуляція якого здійснюється за допомогою даних, використовують у носи даних як тактовий сигнал, а значущість даних визначають позицією інтервалу зміни амплітуди у сигналі несучої частоти у межах часового інтервалу, який відрізняється тим, що вміст інформації у інтервалі зміни амплітуди відповідає вмісту інформації у N бітах, причому N більше або дорівнює 2, а значущість цих N бітів визначають позицією інтервалу зміни амплітуди у межах 2 N можливих позицій у часовому інтервалі, і що на початку або на КІНЦІ часового інтервалу розташовують нульовий відрізок часу, у якому відсутній Поширюється застосування способів передачі даних, у яких обмін інформацією між портативними носіями даних та терміналом здійснюється безконтактним способом, тобто за допомогою індуктивного або ємнісного зв'язку, тобто взагалі за допомогою безпровідної електромагнітної лінії передачі При цьому портативний носій даних зазвичай отримує від терміналу енергію також безконтактним способом, для чого застосовується високочастотний сигнал несучої частоти, для якого, крім того, з однієї сторони, використовуються промодульовані дані, і який, у свою чергу, викори інтервал зміни амплітуди, підпорядкований даним, що підлягають передачі 2 Спосіб передачі даних між терміналом і портативним носієм даних за допомогою безпровідної електромагнітної лінії передачі даних, причому сигнал несучої частоти, амплітудна маніпуляція якого здійснюється за допомогою даних, використовують у носи даних як тактовий сигнал, а значущість даних визначають позицією інтервалу зміни амплітуди у сигналі несучої частоти у межах часового інтервалу, причому при наявності даних, значущість яких звичайно визначається першою можливою позицією у часовому інтервалі, після появи даних, значущість яких визначається останньою можливою позицією у часовому інтервалі, значущість даних, що звичайно визначається першою можливою позицією, у цьому випадку визначається тим, що інтервал зміни амплітуди не з'являється у жодній можливій позиції в часовому інтервалі, який відрізняється тим, що інтервал зміни амплітуди відповідає N бітам, причому N більше або дорівнює 2, а значущість цих N бітів визначають позицією інтервалу зміни амплітуди у межах 2 N можливих позицій у часовому інтервалі 3 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що тривалість часового інтервалу дорівнює N бітів 4 Спосіб за будь-яким з пп 1-3, який відрізняється тим, що застосовують стовідсоткову амплітудну маніпуляцію стовується безпосередньо як тактовий сигнал у носи даних Для передачі даних сигнал несучої частоти у більшості варіантів застосування лише включається та відключається, тобто здійснюється стовідсоткова амплітудна маніпуляція (ASK, AmphtudeShift-Keying) При цьому сигнал несучої частоти зазвичай гаситься чи відключається або залишається незмінним для передачі логічної одиниці ("1") чи логічного нуля ("0") протягом не всього виділеного відрізку часу, надалі "часового інтервалу", тривалість якого визначається "електричним" часом проходження біта, а протягом значно мен О (О ю 54446 шого часу Інтервал, на якому сигнал відключений (гаситься) (інтервал бланкування) дорівнює, наприклад, одній четвертій чи одній третій відрізку часу, що дорівнює часу проходження біта, або часового інтервалу Внаслідок цього сигнал несучої частоти існує протягом інтервалу між двома станами, що спричиняють відключення (бланкування) сигналу, досить довго, щоб забезпечити подачу енергії та тактової частоти Можливе кодування здійснюється за допомогою коду Міллера Для цього логічна одиниця " 1 " передається за допомогою інтервалу бланкування посередині часового інтервалу, а логічний нуль "0" - за допомогою інтервалу бланкування на початку часового інтервалу, причому логічний нуль "0", що передається після логічної одиниці "1", представлений відсутністю інтервалу бланкування протягом часового інтервалу для запобігання утворенню занадто коротких проміжків між інтервалами бланкування На фіг 6А показаний сигнал у коді Міллера, за допомогою якого сигнал несучої частоти слід промодулювати за амплітудою Він представляє ПОСЛІДОВНІСТЬ 101000110 Вертикальними пунктирними ЛІНІЯМИ зазначені часові інтервали Інтервал бланкування дорівнює приблизно четвертій частині часового інтервалу На фіг 6В показаний ВІДПОВІДНИЙ частотний спектр, визначений задопомогою ЕОМ, причому сигнал з фіг 6А промодульований частотою 10МГц для сигналу несучої частоти Як можна побачити, обвідна бокових смуг частот має форму (smx/x), причому відстань між максимальними піками бокових смуг частот та піком несучої частоти може дорівнювати приблизно 18,2дБ Для найгіршого випадку, тобто модуляції з ПОСЛІДОВНІСТЮ одиниць 111111111, показаного на фіг 7А, спектр частот має вигляд згідно з фіг 7В У цьому разі відстань між піками бокових смуг частот та піком несучої частоти досягає лише 10,5дБ Згідно З вимогами щодо діапазону дозволених частот, а також із стандартом Тимчасової робочої групи (МККР) ETS 300330 (ETSI, вересень 1994 р ), несучою частотою є частота, що використовується для промислової, наукової та медичної апаратури (яка утворює перешкоди), наприклад, 13,56МГц, з граничним рівнем 42 дБмкА/м @ 10м Ширина діапазону несучої частоти дорівнює лише +/- 7кГц, так що спектр модуляції для обраного виду модуляції та біт-кодування за кодом Міллера залишається повністю за межами цього діапазону У згаданому стандарті рівень у діапазоні за цими межами обмежується значенням 20дБмкА/м @ 10м, тобто на 22дБ нижче за несучу частоту, причому частотний діапазон вимірювань становить ЮкГц Описана система із застосуванням стовідсоткової амплітудної маніпуляції за кодом Міллера, як зазначено вище, виходить за ці межі, і допуск до експлуатації цієї системи може бути наданий лише у тому разі, якщо не здійснюватиметься стовідсоткова модуляція і визначатиметься середнє значення, що дозволяють чинні сьогодні у ФРН вимоги, але є неприпустимим згідно з нормативами ETS 300 330 та Федеральної комісії зв'язку США, що вимагають проведення квазіпікової оцінки Із статті Гельмута Лемме "Швидкість передачі даних у інфрачервоному частотному діапазоні збільшується", "Електроніка", 3/1996, С 38 44, відоме застосування фазово-імпульсної модуляції для передачі в інфрачервоному частотному діапазоні з метою прискорення передачі даних, проте при цьому кожному імпульсу підпорядковані два біти Однак у цьому разі фазово-імпульсна модуляція використовується для того, щоб при однаковій КІЛЬКОСТІ імпульсів, що передаються за одиницю часу, досягти більшої швидкості передачі даних без зміни ПІКІВ бокових смуг спектру частот, проте, це не має значення для цього випадку Проте, оскільки бажано досягти максимально можливої частоти повторення імпульсів, проміжки між імпульсами у цьому разі відсутні, так що для біт-послідовностей 11 та 00 сигнал несучої частоти відключається на час, що відповідає тривалості двох імпульсів Це не є додатковим недоліком у разі передачі в інфрачервоному діапазоні, оскільки у цьому разі у приймальному пристрої завжди передбачений генератор для генерування тактових імпульсів Проте, у способах, покладених за основу винаходу, у яких сигнал несучої частоти використовується безпосередньо як сигнал тактової частоти, це призвело б до неприпустимо тривалого випадіння тактового сигналу Отже, в основу винаходу було покладено завдання розробити спосіб для передачі даних між терміналом і портативним носієм даних за допомогою безпровідної електромагнітної лінії передачі, у якому при приблизно такій самій швидкості передачі даних у бітах забезпечувалась би більша відстань між піками бокових частотних смуг та піком несучої частоти без неприпустимо тривалого відключення сигналу несучої частоти, який використовується як тактовий сигнал Це завдання вирішується за допомогою способу згідно з пп 1 та 2 формули винаходу Переважні варіанти розробки винаходу наведені у залежних пунктах формули винаходу У способі передачі, що відповідає винаходу, на один інтервал, в якому відбувається зміна амплітуди сигналу, у сигналі несучої частоти припадає принаймні два, переважно три біти, що передаються У цьому інтервалі змінюється амплітуда сигналу несучої частоти (інтервал зміни амплітуди) У разі стовідсоткової амплітудної маніпуляції здійснювалось би відключення (гашення) сигналу, так що утворювався б інтервал бланкування Значущість цих бітів визначається позицією інтервалу зміни амплітуди у межах часового інтервалу, що має певну довжину або тривалість Таким чином, при N бітах на один інтервал зміни амплітуди має існувати можливість виявлення 2 N можливих позицій для одного інтервалу зміни амплітуди у межах одного часового інтервалу, тобто у разі передачі трьох біт на один інтервал зміни амплітуди КІЛЬКІСТЬ таких можливих позицій дорівнює восьми Хоча це вимагає збільшення витрат на виявлення інтервалів зміни амплітуди у приймальному пристрої, проте при ПОСТІЙНІЙ швидкості передачі потрібно менше інтервалів зміни амплітуди на одиницю часу, так що забезпечується менша частота повторення імпульсів, а разом з тим - менші піки 54446 бокових смуг частот промодульованого таким спобіти на один інтервал зміни амплітуди, існує 2 = 8 собом сигналу несучої частоти У залежності від можливих комбінацій з трьох біт, так що слід пеобраної КІЛЬКОСТІ біт на один інтервал зміни ампліредбачати ВІСІМ можливих позицій інтервалу зміни туди можна навіть одночасно підвищити швидкість амплітуди На фіг 1А цим можливим позиціям підпередачі даних у бітах і зменшити піки бокових порядкована значущість бітів у ПОСЛІДОВНОСТІ, ЩО смуг частот зростає Проте, є можливим будь-який інший варіант підпорядкування Так, наприклад, можуть виЯкщо швидкість передачі даних у бітах має явитись переважними підпорядкування, у яких залишатись постійною, наприклад, тому що слід можлива позиція інтервалу зміни амплітуди відріздотримуватись вимог заданого протоколу переданяється від сусідньої лише на 1 біт, тому що у чі, переважним є таке рішення, у якому тривалість цьому разі зміщення у часі сигналу ймовірно привідрізку часу згідно з винаходом, далі - нульового зводить лише до зміни одного біта, причому це відрізку часу, у межах часового інтервалу, на який можна легко розпізнати за допомогою тесту на не припадає жодного інтервалу зміни амплітуди, парність Прикладом такого підпорядкування є, підпорядкованого даним, що треба передати, донаприклад, | 000 | 001 | 011 | 010 1110 1111 1101 | рівнює або є кратною тривалості можливої позиції 100 | інтервалу зміни амплітуди Завдяки цьому значно спрощується процес виявлення інтервалів зміни Позиції інтервалів зміни амплітуди у показаних амплітуди у порівнянні з тим випадком, коли тричасових інтервалах для біт-послідовності валість нульового відрізку часу є довільною 100111000, що підлягає передачі, позначені товстою контурною ЛІНІЄЮ Далі винахід більш детально пояснюється на прикладі реалізації за допомогою креслень На них Як можна побачити на фіг 1А та 1В, для ПОзображено СЛІДОВНОСТІ останніх можливих позицій у часовому інтервалі, у наведеному прикладі для бітфіг 1А та 1В - схематичне зображення часоПОСЛІДОВНОСТІ - 111, та першої можливої позиції у вих характеристик параметрів для способу згідно з часовому інтервалі, у наведеному прикладі - 000, винаходом, а також ВІДПОВІДНОГО сигналу несучої у разі відсутності нульового відрізку часу згідно з частоти після стовідсоткової амплітудної маніпувинаходом послідовно розташовані два інтервали ляції зміни амплітуди У способі, що є основою винахофіг 2 - різні можливості формування часового ду, у якому сигнал несучої частоти , використовуінтервалу ється безпосередньо як тактовий сигнал, це прифіг 3 - схема способу згідно з винаходом без звело б до неприпустимо тривалого випадіння нульового відрізку часу, такту Тому згідно з винаходом передбачений нуФіг 4А та 4В - часова характеристика сигналу льовий відрізок часу несучої частоти, промодульованого згідно з винаходом за допомогою біт-послідовності 001000110, Проте, у разі, якщо перша та остання можлива і ВІДПОВІДНИЙ частотний спектр позиція інтервалу зміни амплітуди не розташовані послідовно одна за одною, у нульовому відрізку Фіг 5А та 5В - часова характеристика сигналу часу взагалі є можливим передбачити інтервал несучої частоти, промодульованого згідно з виназміни амплітуди, підпорядкований командному ходом за допомогою біт-послідовності 000000000, сигналу Проте, такі командні сигнали можуть бути і ВІДПОВІДНИЙ частотний спектр розташовані лише між "придатними" комбінаціями Фіг 6А та 6В - часова характеристика сигналу даних, якщо гарантується, що сигнал несучої часнесучої частоти, закодованого за допомогою коду тоти досить довго існує протягом часу між усіма Міллера, з біт-послідовністю 102000110, і ВІДПОВІінтервалами зміни амплітуди ДНИЙ частотний спектр, а також Фіг 7А та 7В - часова характеристика сигналу На фіг 2 показані переважні варіанти структунесучої частоти, закодованого за допомогою коду ри часового інтервалу На верхній діаграмі показаМіллера, з біт-послідовністю 111111111, і ВІДПОВІна часова ПОСЛІДОВНІСТЬ "електричних" біт, предДНИЙ частотний спектр ставлених логічними нулями ("0") Проте, можливі також ІНШІ варіанти представлення Швидкість пеНа фіг 1В показаний сигнал несучої частоти зі редачі у бітах у цьому способі передачі не має стовідсотковою амплітудною маніпуляцією, що зростати, так що при передачі трьох біт на один відповідає винаходу, який протягом зображеного інтервал зміни амплітуди часовий інтервал має відрізка часу передає біт-послідовність 100111000 тривалість, що дорівнює тривалості трьох "електДля цього у наведеному прикладі необхідні лише ричних" бітів три інтервали зміни амплітуди, тобто відрізки часу, в яких відсутній сигнал несучої частоти, оскільки У разі передачі трьох бітів на один інтервал на один інтервал зміни амплітуди передається три зміни амплітуди в одному часовому інтервалі пебіти Значущість цих трьох бітів визначається поредбачається ВІСІМ можливих позицій, а також нузицією інтервалу зміни амплітуди у часовому інльовий відрізок часу Для спрощення схеми виявтервалі На фіг 1А наведений ВІДПОВІДНИЙ прилення інтервалів у приймальному пристрої клад переважним є такий варіант, коли тривалість нульового відрізку часу дорівнює або є кратною триЧасовий інтервал починається з нульового валості можливої позиції відрізка часу, що відповідає винаходу, на який не припадає жодного інтервалу зміни амплітуди, підТут слід зауважити, що довжина інтервалу порядкованого даним, що мають бути передані зміни амплітуди не обов'язково має дорівнювати Передбачена можливість розташування інтервалу довжині можливої позиції, а взагалі може бути мезміни амплітуди на відрізку часового інтервалу, що ншою Цей інтервал має лише знаходитись у мезалишається Для обраного прикладу, тобто три жах можливої позиції для забезпечення можливо амплітуди На фіг 4Аоор ан Ф Г 5 А Г прикладах нульов, в,дР,зки часу , примате д . -гг переда, да ЗМІН Масовий інтервал ' Нульовий відрізок часу інтервал бяанкування Фіг. 1а *~t Фіг. 1Ь 10 54446 Фіг. З 100Ві 50В шт 08 -50В -1003 10 20 40 50 Час, мкс Фіг. 4а 60 70 80 11 12 54446 10Вт 100 мВ 8.0 8.5 10-0 10.5 Частоіга, МГц Ф і г . 4b 9.0 11.0 11.5 12.0 moBn 50В -5GB -1Q0BH 10 20 АО 30 70 80 90 Час, мкс Фіг. 5а 10Вт 1.0В; ІООмВ-s ЮмВі 8.0 8.5 9.0 9.5 Ю.О 10.5 11.0 Частота, МГц ФІГ. 5 Ь 11.5 12.0 14 54446 13 10 0 LJ U If U Tr -1MB 40 50 Час, МКС 60 70 80 90 Фіг. ба 1B G IOOMB IOMB*1 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 Частота, МГц Фіг. 6b 12.0 11.0 100Bi 50B -50B -1MB 1 0 20 З О •0 1 50 Час, мкс Фіг. 7а 70 80 54446 15 16 108т 1.08: WQMB ІОмВ 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 105 11.0 Частота, МГц Фіг. 7b Підписано до друку 03 04 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24 11.5 12.0