本发明涉及用于无接触式数据传输的应答器单元、系统和方法。提供用于无接触地将被调制的数据传输到读取设备（200）的应答器单元（100），具有用于基于从所述读取设备（200）所接收的信号生成时钟信号以及在同步模式中同步所述时钟信号的时钟发生器（10）、调制器（20），其中所述调制器（20）被构造用于基于所述时钟发生器（10）的时钟信号来调制数据，其中所述调制器（20）被构造用于通过至少一个调制部分（11′）的屏蔽来生成调制间歇，其中所述调制部分（11′）小于一个调制脉冲（11）并且所述调制器此外被构造用于在所述调制间歇期间将用于启动所述同步模式的信号发射给所述时钟发生器（10）。
1.用于无接触地将被调制的数据传输到读取设备（200）的应答器单元（100），具有：- 用于基于从所述读取设备（200）所接收的信号生成时钟信号以及在同步模式中同步所述时钟信号的时钟发生器（10），- 调制器（20），其中所述调制器（20）被构造用于基于所述时钟发生器（10）的时钟信号来调制数据，其特征在于，
所述调制器（20）被构造用于通过至少一个调制部分（11′）的屏蔽来生成调制间歇，其中所述调制部分（11′）小于一个调制脉冲（11）并且所述调制器此外被构造用于在所述调制间歇期间将用于启动所述同步模式的信号发射给所述时钟发生器（10）。
2.根据权利要求1所述的应答器单元（100），其中所述调制器（20）被构造用于将用于终止所述同步模式的信号发射给所述时钟发生器（10）。
其中所述调制器（20）此外被构造用于通过至少一个第一调制部分的屏蔽生成在第一数据块（12a）之内的第一调制间歇（M1），通过至少一个第二调制部分的屏蔽生成在第二数据块（12b）之内的第二调制间歇（M2），其中所述第一调制间歇（M1）在所述第一数据块（12a）中的位置不同于所述第二调制间歇（M2）在所述第二数据块（12b）中的位置并且所述调制器（20）此外被构造用于在所述第一调制间歇（M1）期间将用于启动所述同步模式的第一信号并且在所述第二调制间歇（M2）期间将用于启动所述同步模式的第二信号发射给所述时钟发生器（10）。
4.根据权利要求3所述的应答器单元（100），其中在所述第一数据块（12a）和所述第二数据块（12b）之间布置有至少一个没有调制间歇的数据块。
5.根据权利要求3到4之一所述的应答器单元（100），其中所述调制器（20）被构造用于设定所述调制间歇（M1、M2）的数量。
6.根据权利要求3到4之一所述的应答器单元（100），其中所述调制器（20）被构造用于设定所述调制间歇（M1、M2）之间的时间。
7.根据权利要求1到4之一所述的应答器单元（100），其中所述应答器单元（100）此外具有电路装置（30），其中所述电路装置（30）被构造用于对所述调制器（20）加载副载波信号，其中副载波的时钟频率基于所述时钟发生器（10）的时钟信号。
8.根据权利要求7所述的应答器单元（100），其中所述调制器（20）此外具有逻辑运算元件，其中所述逻辑运算元件将所述数据、所述副载波信号和载波信号运算为被调制的数据信号。
9.根据权利要求8所述的应答器单元（100），其中所述逻辑运算元件是XOR门和/或AND门。
10.根据权利要求1到4之一所述的应答器单元（100），其中所述时钟发生器（10）是具有集成的振荡器的PLL。
11.根据权利要求1到4之一所述的应答器单元（100），其中所述应答器单元（100）是具有自身的能量供应的有源应答器单元。
12.便携式数据载体，具有根据上述权利要求之一所述的应答器单元（100）。
13.根据权利要求12所述的便携式数据载体，其中所述便携式数据载体是芯片卡或标签。
- 读取设备（200），其中所述读取设备（200）被构造用于发出信号，
- 应答器单元（100），具有用于基于从所述读取设备（200）所发出的信号生成时钟信号以及在同步模式中同步所述时钟信号的时钟发生器（10）、和调制器（20），其中所述调制器（20）被构造用于基于所述时钟发生器（10）的时钟信号来调制数据并且通过至少一个调制部分（11′）的屏蔽来生成调制间歇，其中所述调制部分（11′）小于一个调制脉冲（11），并且所述调制器此外被构造用于在所述调制间歇期间将用于启动所述同步模式的信号发射给所述时钟发生器（10）。
15.用于将数据从应答器单元（100）传输到读取设备（200）的方法，其中所述应答器单元（100）具有用于生成时钟信号以及用于同步所述时钟信号的时钟发生器（10）和调制器（20），具有以下步骤：- 从所述读取设备（200）发射信号到所述时钟发生器（10），
- 将所述时钟信号从所述时钟发生器（10）发射给所述调制器（20），
- 基于所述时钟信号在所述调制器（20）中调制要传输的数据，
- 在所述调制器（20）中通过在数据块（12、12a、12b）之内的至少一个调制部分（11′）的屏蔽生成调制间歇（M1、M2），其中所述调制部分（11′）小于一个调制脉冲（11），- 在所述调制间歇（M1、M2）期间将用于启动所述时钟信号的同步的信号从所述调制器（20）发射给所述时钟发生器（10），- 基于从所述读取设备（200）所接收的信号同步所述时钟信号。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述调制器（20）将用于终止同步的信号发射给所述时钟发生器（10）。
用于无接触式数据传输的应答器单元、系统和方法
技术领域
[0001] 本发明涉及用于无接触式数据传输的应答器单元、系统和方法。也被称为应答器的应答器单元例如在芯片卡、标签和设备中被用于移动数据传输。应答器与读取设备共同构成用于无接触式数据传输的系统。
背景技术
[0002] 在无源的和有源的应答器之间进行区分。在无源的应答器的情况下，能量供应以及在应答器和读取设备之间的数据交换在使用磁场或电磁场的情况下实现。在此，应答器通过天线从读取设备的场中吸收用于运行所需的能量。与此不同，有源的应答器具有自身的能量源、例如电池。有源的应答器可以被动地借助负载调制来调制或者主动地借助驱动级来调制。
[0003] 在应答器和读取设备之间的无接触式数据传输的情况下，准确的时钟的保持是重要的。在已知的、例如根据通信标准ISO/IEC 14443的、具有无源的应答器的系统中，用于运行应答器的时钟（在通信标准ISO/IEC 14443中：13.56 MHz）不仅在发射运行中以及在接收运行中从读取设备的时钟被导出。该发射运行通常借助负载调制来实现，其中在该调制方式下时钟可以以简单的方式被导出。
[0004] 如果这样的时钟信号在发射运行中不可供应答器使用，例如在有源的应答器的情况下情况可能如此，那么该应答器需要自身的时钟发生器。
[0005] 由EP 1 763 820 B1已知具有自身的振荡器的应答器。在此，当应答器单元处于接收运行中时，振荡器通过锁相环（PLL）电路恒相地被耦合到从读取设备所接收的信号上。在应答器单元的发射运行中、即在从应答器单元到读取设备的数据传输期间，PLL电路的控制电压被保持恒定。读取设备和应答器单元之间的时钟同步在该时间期间不发生。仅仅尝试尽可能稳定地保持振荡器的频率。恰好在应答器单元的较长的发射时间的情况下，这可能导致时钟偏差并且因此导致数据传输的干扰。
发明内容
[0006] 因此本发明所基于的任务是，提供用于无接触式数据传输的应答器单元、系统和方法，其在应答器单元的发射运行中提供稳定的并且准确的时钟信号。换句话说，这意味着，所提供的和所使用的时钟频率基本上是恒定的。
[0007] 该任务通过具有权利要求1的特征的应答器单元、具有权利要求3的特征的应答器单元、具有权利要求14的特征的系统以及通过具有权利要求15的特征的用于无接触式数据传输的方法来解决。
[0008] 根据本发明的用于无接触地将被调制的数据传输到读取设备的应答器单元具有用于基于从读取设备接收的信号生成时钟信号以及在同步模式中同步该时钟信号的时钟发生器、调制器，其中该调制器被构造用于基于时钟发生器的时钟信号来调制数据，其中该调制器此外被构造用于通过至少一个调制部分的屏蔽（Ausblendung）来生成调制间歇，其中该调制部分小于一个调制脉冲并且此外被构造用于在该调制间歇期间将用于启动同步模式的信号发射给该时钟发生器。
[0009] 通过从调制器所发出的用于启动同步模式的信号可能的是，基于从读取设备所接收的信号也在应答器单元的发射运行期间同步该时钟发生器。这可以例如在调制间歇期间实现。
[0010] 通过时钟发生器的频率（时钟）的同步，一方面将时钟发生器的频率调整到读取设备的频率上并且同时在调制中防止相移。
[0011] 此外，该调制器可以在一个实施例中被构造用于将用于终止同步模式的信号发射给时钟发生器。
[0012] 在另一个实施例中，该时钟发生器被构造用于当同步模式结束时将信号发射给调制器。
[0013] 根据本发明的用于无接触地将被调制的数据块传输到读取设备的应答器单元具有用于基于从读取设备接收的信号生成时钟信号以及在同步模式中同步该时钟信号的时钟发生器和调制器，其中该调制器被构造用于基于时钟发生器的时钟信号调制数据并且其中该调制器此外被构造用于通过至少一个第一调制部分的屏蔽生成在第一数据块之内的第一调制间歇，通过至少一个第二调制部分的屏蔽生成在第二数据块之内的第二调制间歇，其中第一调制间歇在第一数据块中的位置与第二调制间歇在第二数据块中的位置是不同的，并且该调制器此外被构造用于将用于启动同步模式的第一信号在第一调制间歇期间并且将用于启动同步模式的第二信号在第二调制间歇期间发射给该时钟发生器。
[0014] 在另一个实施例中，该调制器被构造用于通过至少一个第一调制部分的屏蔽生成在第一数据块之内的第一调制间歇并且通过至少一个第二调制部分的屏蔽生成在第二数据块之内的第二调制间歇，其中在第一数据块和第二数据块之间布置有至少一个没有调制间歇的数据块。
[0015] 在另一个实施例中，该调制器被构造用于设定调制间歇的数量。
[0016] 在另一个实施例中，该调制器被构造用于设定调制间歇之间的时间。
[0017] 应答器单元此外可以具有电路装置，其中该电路装置被构造用于对调制器加载副载波信号，其中副载波的时钟频率基于时钟发生器的时钟信号。通常，副载波的频率通过时钟发生器的频率的分频来产生。在RFID系统中，利用副载波的调制方法特别是在电感耦合的系统中在频率范围6.78 MHz、13.56 MHz或27.12 MHz中发生。对于13.56 MHz系统大多使用847 kHz （13.56 MHz/16）或424 kHz（13.56 MHz/32）的副载波频率，但是其它的分频也是可能的。通过副载波的使用保证总体上更好的数据传输。
[0018] 在此，该调制器此外可以具有逻辑运算元件（logisches Verknüpfungsglied），其中该逻辑运算元件将数据、副载波信号和载波信号运算为被调制的数据信号并且该调制器被构造用于在被调制的数据信号中检测调制间歇并且在该调制间歇期间将用于启动同步模式的信号发射给时钟发生器。
[0019] 该逻辑运算元件在此可以是AND（与）门和/或XOR（异或）门，其中在调制间歇期间该AND门不引起被调制的载波的相位变化，而该XOR门引起载波的180°的相位变化。该调制间歇可以在一个实施例中位于第一和第二调制脉冲之间或者在另一个实施例中位于第一和第二调制块之间。
[0020] 该调制器此外可以具有逻辑运算元件，其中该逻辑运算元件将数据、副载波信号和载波信号运算为被调制的数据信号并且该调制器被构造用于通过至少一个调制部分的屏蔽来生成调制间歇并且该调制器此外被构造用于在该调制间歇期间将用于启动同步模式的信号发射给时钟发生器。该逻辑运算元件在此可以是XOR门和/或AND门。
[0021] 时钟发生器可以是具有集成的振荡器的PLL。
[0022] 在一个实施例中，应答器单元是具有自身的能量供应、例如借助自身的电池的有源应答器单元。该能量供应/电池在此也可以被布置在该应答器单元之外。例如为此可以利用移动电话的蓄电池。
[0023] 应答器单元可以是便携式数据载体，其中该便携式数据载体可以是芯片卡或标签。
[0024] 用于无接触式数据传输的系统可以具有读取设备、应答器单元，其中该读取设备被构造用于发出信号，该应答器单元具有用于基于从该读取设备所发出的信号生成时钟信号以及在同步模式中同步该时钟信号的时钟发生器、和调制器，其中该调制器被构造用于基于该时钟发生器的时钟信号调制数据、通过至少一个调制部分的屏蔽来生成调制间歇并且该调制器此外被构造用于在该调制间歇期间将用于启动同步模式的信号发射给时钟发生器。
[0025] 用于将数据从应答器单元传输到读取设备的方法，其中该应答器单元具有用于生成时钟信号以及用于同步该时钟信号的时钟发生器和调制器，可以具有以下步骤，[0026] - 从读取设备发射信号到时钟发生器，
[0027] - 将时钟信号从时钟发生器发射给调制器，
[0028] - 基于该时钟信号在调制器中调制要传输的数据，
[0029] - 在调制器中通过在数据块之内的至少一个调制部分的屏蔽生成调制间歇，[0030] - 在该调制间歇期间将用于启动时钟信号的同步的信号从调制器发射给时钟发生器，以及
[0031] - 基于从读取设备所接收的信号同步时钟信号。
[0032] 在一个实施例中，调制器将用于终止同步的信号发射给时钟发生器。
[0033] 此外，该方法可以进一步具有以下步骤：
[0034] - 对调制器加载副载波信号，其中副载波的时钟频率基于时钟发生器的时钟信号，以及
[0035] - 在调制器中基于时钟信号和/或副载波信号调制要传输的数据。
附图说明
[0036] 下面借助图进一步阐述用于无接触式数据传输的应答器单元和系统的优选的实施例。其中：
[0037] 图1示出用于与读取设备200进行无接触式数据传输的应答器单元100的第一实施例。
[0038] 图2示出具有用于同步的调制间歇的数据-载波信号-同步模式-图表的一个实施例。
[0039] 图3示出用于无接触式数据传输的应答器单元100的另一个实施例。
[0040] 图4示出具有多个插入的用于同步的间歇的数据-（副）载波信号-同步模式-图表的一个实施例。
[0041] 图5示出用于无接触式数据传输的应答器单元100的另一个实施例。
[0042] 图6示出具有一个插入的用于同步的间歇的数据-（副）载波信号-同步模式-图表的一个实施例。
[0043] 图7示出具有多个插入的用于同步的间歇的数据-（副）载波信号-同步模式-图表的一个实施例。
具体实施方式
[0044] 图1示出用于与读取设备200进行无接触式数据传输的应答器单元100的第一实施例。该应答器单元100和该读取设备200共同构成用于无接触式数据传输的系统。该数据传输在此可以电感地或电容地实现。
[0045] 该读取设备200向应答器单元100无接触地发射包含时钟信息的信号。该信号例如可以是载波信号。RFID系统中的载波信号的常用的时钟频率是13.56 MHz（根据ISO/IEC 14443）。该信号被应答器单元100接收并且被转发给时钟发生器10。该信号必要时被时钟发生器10处理并且又作为时钟信号被转发给调制器20。该调制器20利用该时钟信号以用于调制数据、无接触地传输给该读取设备200。
[0046] 为了在应答器单元100的发射运行中、即在从应答器单元100到读取设备200的数据传输期间保证稳定的时钟频率和相位，该调制器20例如在调制间歇期间将用于启动同步模式的信号发射给时钟发生器10。该时钟发生器10在此使其时钟信号与读取设备200的信号同步，因此即使在应答器单元100的较长的发射时间的情况下也有效地防止时钟偏差并且因此有效地防止数据传输的干扰。
[0047] 图2示出具有用于同步的间歇的数据-载波信号-同步模式-图表的一个实施例。数据在此例如以NRZ码来编码。作为调制方法，在此2-PSK（2-Phase Shift Keying（二进制相移键控））调制方法被示出。在2-PSK调制方法中，在相位状态0°和180°之间进行切换。其它的调制方法、诸如曼彻斯特码应该在另一个实施例中同样是可能的。在该图的下面部分中，同步模式的状态“开”或“关”被示出。
[0048] 在图2的实施例中，同步在被插入在数据块12中的调制间歇期间实现。为了生成调制间歇，在此整个调制脉冲11或仅仅一个调制部分11′被屏蔽。该调制部分11′在此可以小于一个调制脉冲11。多个调制脉冲11在此被综合成一个数据块12。该调制器20在调制间歇开始时将用于同步/同步模式的启动信号给予时钟发生器10。于是在调制间歇中实现同步。可以使该同步部分地或完全地在所有调制间歇中或在调制间歇的一部分中进行。因为调制间歇可以是相对短的，所以需要具有例如快速的PLL电路的快速的时钟发生器10。
[0049] 图3示出用于无接触式数据传输的应答器单元100的另一个实施例。该应答器单元100在该实施例中此外具有电路装置30。该电路装置30被构造用于对该调制器20加载副载波信号，其中副载波的时钟频率基于时钟发生器的时钟信号。通常，副载波的频率通过时钟发生器的频率进行分频来产生。在RFID系统中，利用副载波的调制方法特别是在电感耦合的系统中在频率范围6.78 MHz、13.56 MHz或27.12 MHz中发生。
[0050] 对于13.56 MHz系统大多使用847 kHz（13.56 MHz/16）或424 kHz（13.56 MHz/32）的副载波频率，但是其它的分频也是可能的。通过副载波来保证总体上更好的数据传输。
[0051] 在图3的所示出的实施例中，该调制器20此外具有逻辑运算元件15，其中该逻辑运算元件15将数据、副载波信号和载波信号运算为被调制的数据信号并且该调制器被构造用于在被调制的数据信号中检测或生成调制间歇并且在该调制间歇期间将用于启动同步模式的信号发射给时钟发生器。
[0052] 图4示出具有用于同步的调制间歇的、诸如在ISO/IEC 14443类型B中可能的数据-（副）载波信号-同步模式-图表的一个实施例。在此该调制器20利用XOR运算将数据和副载波连接。该运算随后又利用XOR运算与载波信号连接，因此形成以下的运算：
[0053] （数据XOR副载波）XOR载波信号
[0054] 数据在此例如以NRZ码来编码。作为调制方法，在此2-PSK调制方法被示出。其它的调制方法、诸如曼彻斯特码应该同样可以在另外的实施例中被使用。
[0055] 多个用于同步的调制间歇处于图4的实施例中。在此合适的调制间歇或者例如在两个调制脉冲11之间被检测，或者例如通过各个调制脉冲11的屏蔽有目的地生成调制间歇。因此上面所叙述的实施例的任意的组合是可设想的。例如调制间歇可以根据例如关于调制模式的持续时间和数量的要求而被插入。
[0056] 图5示出用于无接触式数据传输的应答器单元100的另一个实施例。例如读取设备200的（时钟）信号在此通过时钟处理电路19被提取并且被转交给具有集成的振荡器18的PLL。该PLL然后将基于所接收的信号的时钟信号一方面发射给逻辑电路30并且另一方面发射给调制器20。该逻辑电路生成副载波，该副载波同样被转发给调制器20。该调制器20被构造用于通过以下方式启动并且必要时停止同步模式，即如果相应的信号例如由于太大的时钟偏差是必需的，那么该调制器将该信号发射给PLL 18。与此相对，当PLL 18准备好同步时或者当该同步已成功地结束时，该PLL 可以将信号发射给调制器20。由调制器20所调制的信号随后借助放大器40被放大并且被输出。
[0057] 同步间隔以及同步模式的持续时间在此可以自由地选择。
[0058] 图6示出具有一个插入的用于同步的调制间歇的、诸如在ISO/IEC 14443类型B中可能的数据-（副）载波信号-同步模式-图表的另一个实施例。该调制间歇在此通过调制部分11′的屏蔽来生成，其中该调制部分11′可以小于一个调制脉冲11。该调制器20在此利用XOR运算来连接数据和副载波。
[0059] 数据在此例如以NRZ码来编码。作为调制方法，在此2-PSK调制方法被示出。
[0060] 图7示出具有用于同步的在第一数据块12a之内的第一调制间歇M1和在第二数据块12b之内的第二调制间歇M2的数据-（副）载波信号-同步模式-图表的一个实施例。第一调制间歇M1在此有目的地通过至少一个第一调制部分11a的屏蔽来生成并且第二调制间歇M2通过至少一个第二调制部分11b的屏蔽来生成，其中第一调制间歇M1在第一数据块12a中的位置不同于第二调制间歇M2在第二数据块12b中的位置。该调制器20被构造用于在第一调制间歇M1期间将用于启动第一同步模式的第一信号并且在第二调制间歇M2期间将用于启动第二同步模式的第二信号发射给该时钟发生器10。在此不必要的是，调制间歇M1、M2的开始和频率与数据块12a、12b或副载波有关联。因此上面所叙述的实施例的任意的组合是可设想的。例如调制间歇可以根据例如关于调制模式的持续时间和数量的要求而被插入。
