Способ и система передачи информации

Способ и система передачи информации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к способу передачи информации от некоторого аппарата (например, портативного аппарата) к модулю чтения и/или записи. Также изобретение относится к системе для осуществления указанного способа, аппарату передачи данных и модулю чтения и/или записи.

Передавать информационные сигналы от передатчиков к приемникам, в частности цифровые сигналы, можно по каналам разных типов. Одним из таких каналов является емкостная (точнее, резистивно-емкостная) связь между портативным аппаратом и модулем чтения и записи. Применение такой связи представляет особый интерес, если она осуществляется через тело человека, действующее в качестве передающей среды. Соответствующие системы описаны, например, в патентах US 4591854, US 5914701 и US 5796827. Пользователь носит портативный аппарат на себе. Если пользователь касается тактильной поверхности, которая связана с модулем чтения и записи, или находится в непосредственной близости от этой поверхности, происходит передача информации. Например, из портативного аппарата в модуль чтения и/или записи может передаваться однозначно идентифицируемый код доступа.

На практике, в частности при обеспечении защищенного доступа в общем смысле этого понятия, к способам передачи информации предъявляется ряд нижеперечисленных требований, которые в настоящее время ограничивают использование указанного вида передачи информации, поскольку всем этим требованиям пока не соответствует ни одна существующая система.

А. Соотношение сигнал-шум. Подходящее соотношение сигнал-шум возможно только при большой амплитуде передаваемого сигнала. Колебания потенциала, возникающие в теле человека и наводимые электрическими приборами, составляют всего порядка 100 мВ в диапазоне до 1 МГц (тело человека имеет большое сопротивление). Однако существенно большей амплитуды сигнала системы передачи, а значит существенно более высокого напряжения на теле, пользователь выдержать не может. Поэтому данный способ должен осуществляться даже при неблагоприятном соотношении сигнал-шум.

В. Невысокая стоимость компонентов портативного аппарата. Несмотря на то что передачу информации, например RFID-информации (информации радиочастотной идентификации), можно осуществлять посредством простейших пассивных компонентов, портативный аппарат в случае емкостной передачи должен содержать активный передатчик, оснащенный источником напряжения. В этом случае возникает проблема синхронизации с приемником. Однако точные генераторы тактовых импульсов (кварцевые генераторы и им подобные) являются дорогостоящими, тогда как в случае менее точных генераторов требуется предпринимать дополнительные меры по обеспечению должной синхронизации.

С. Скорость. Весь процесс передачи информации, включая синхронизацию, должен длиться не более нескольких секунд, лучше менее секунды, а в некоторых случаях - не более 300 мс или даже не более 200 мс.

В патенте US 5914701 предложено передавать информацию, используя способ модуляции с расширением спектра прямой последовательностью. За счет этого снижается чувствительность к шумам (имеется в виду чувствительность к помехам), кроме того, становится возможным одновременно использовать в активном режиме несколько передатчиков, каждый из которых имеет свой модулирующий код (код расширения). Хорошо известно, что стандартный способ модуляции с расширением спектра снижает подверженность сигналов к помехам и позволяет кодировать сигналы с учетом специфики приемного устройства. Однако этот способ имеет ряд недостатков - очень значительны вычислительные затраты в модуле чтения и/или записи и затраты на синхронизацию в портативном аппарате. В упомянутом патенте US 5914701 не содержится никаких указаний на то, как можно осуществлять синхронизацию без нарушения требований пунктов В и С. Кроме того, в некоторых случаях к недостаткам можно отнести возможность одновременного подсоединения к модулю чтения и/или записи нескольких портативных аппаратов. Например, при реализации задачи "обеспечения защищенного доступа" требуется, чтобы модуль чтения и/или записи получал только те данные, которые поступают от пользователя, находящегося в непосредственной близости от задействованной поверхности модуля, в частности, касающегося ее.

Таким образом, существует необходимость разработать способ передачи информации, лишенный недостатков существующего уровня техники и по меньшей мере частично удовлетворяющий требованиям А-С. Этот способ должен предпочтительно обладать преимуществами емкостной передачи информации через тело человека и гарантировать, что данные, принимаемые модулем чтения и/или записи, исходят именно от того портативного аппарата, который носит на себе пользователь, находящийся в непосредственной близости от модуля.

Поставленная задача решена за счет того, что данные, передаваемые аппаратом (часто портативным и переносимым пользователем), представлены в виде цифрового сигнала и этот сигнал преобразуется в сверхширокополосный сигнал посредством модуляции с расширением спектра, а затем посредством емкостной и/или резистивной передачи передается в модуль чтения и/или записи напрямую или через тело пользователя.

Под емкостной и/или резистивной передачей сигнала через тело человека понимают передачу сигнала от передатчика к приемнику, согласно которой сигнал через интерфейс передатчика проходит от передатчика в тело человека, а из тела - в интерфейс приемника. Связь через тело осуществляется по существу резистивным способом. Связь между интерфейсом передатчика и интерфейсом приемника в зависимости от ситуации может представлять собой по существу емкостную или по существу резистивную связь или сочетание этих двух видов связи. По существу резистивная связь между интерфейсом и телом имеет место тогда, когда интерфейс содержит электрод, непосредственно соприкасающийся с телом, иначе в целом преобладают емкостные составляющие. Этот вид передачи сигналов посредством емкостной и/или резистивной связи также называют Интрабоди-передачей сигналов (от англ. Intrabody, т.е. "через тело"). В литературе (в частности, в патенте US 5914701) Интрабоди-передачу сигнала осуществляют по существу посредством емкостной связи.

Сверхширокая полоса предполагает использование для передачи информации диапазона, ширина пропускания которого составляет по меньшей мере 20% центральной частоты или по меньшей мере 500 МГц. Для заявленного способа частоты передачи, превышающие 100 МГц, нецелесообразны или нереализуемы, так что встречающийся в данной заявке термин "сверхширокая полоса" тождественен термину "по меньшей мере 20% центральной частоты передачи", т.е. в ряде случаев тождественен термину "по меньшей мере 20% несущей частоты".

В соответствии с уровнем техники сверхширокополосные сигналы, модулированные путем расширения спектра, применяются там, где необходимо предотвратить появление помех от других каналов передачи (например, в персональных сетях Personal Area Networks). Такие сигналы (например, UMTS) используют также для того, чтобы можно было одновременно связываться с большим числом пользователей без перекрытия диапазонов. В изобретении использован недавно выявленный факт, заключающийся в том, что передача сверхширокополосного сигнала, модулированного путем расширения спектра, может быть предпочтительной также для передачи типа точка-точка без наведения помех на другие каналы связи, использующие передачу типа точка-точка, даже если эта передача представляет собой емкостную и/или резистивную передачу через тело человека.

Было установлено, что особое преимущество емкостной и/или резистивной передачи сверхширокополосного сигнала заключается в хорошем соотношении сигнал-шум при небольших амплитудах напряжения. В частности, заявленный способ позволяет работать с амплитудами напряжения в теле человека, составляющими всего лишь несколько мВ, или соответственно до 3 В на электродах, что заведомо ниже колебаний потенциала, которые наводятся в теле электрическими устройствами. Заявленный способ обеспечивает "исчезновение" такого сигнала, как псевдошумовой сигнал (например, с коэффициентом 10) в шуме или помехе, поэтому он не приводит к измеримому влиянию на электрические токи в теле человека.

Следовательно, при реализации предлагаемого способа амплитуда на соединяющих электродах также не превышает 5 В, а более предпочтительно 3 В.

Предпочтительно применять технологию расширения спектра прямой последовательностью. В этом случае частота кода (частота следования чипов) составляет, согласно определению "сверхширокой полосы", по меньшей мере одну пятую средней частоты сигнала, а предпочтительно - по меньшей мере половину средней частоты сигнала. В особенно предпочтительном случае частота следования чипов равна частоте модуляции, а следовательно - средней частоте.

Перед расширением слово данных можно модулировать способом цифровой модуляции данных. Примером такого способа модуляции является способ фазовой манипуляции (ФМн), в частности способ двоичной фазовой манипуляции (ДвФМн), а также способ квадратурной или другой фазовой манипуляции. В предпочтительном случае такой способ модуляции данных совмещают с кодированием, что делает сигнал независящим от абсолютного значения фазы, поскольку становится возможным учитывать только разности фаз (дифференциальное кодирование). При совмещении с ФМн это дает ДФМн (дифференциальную фазовую манипуляцию), в частности дифференциальную двоичную фазовую модуляцию ДДвФМн. В сочетании с заявленным способом данная технология дает то преимущество, что абсолютную фазу знать не обязательно. При дифференциальной фазовой манипуляции значение имеет только относительная фаза между одним символом и соответствующим ему последующим символом. В качестве альтернативы дифференциальному кодированию можно использовать другой код с аналогичными свойствами, например код с исправлением ошибок или ротационно-инвариантный код.

В предпочтительном случае слово данных содержит один или несколько битов, по которым на принимающей стороне можно осуществлять проверку достоверности (в широком смысле это проверка контрольной суммы), например проверку при помощи циклического избыточного кода (CRC-кода). Это особенно предпочтительно в сочетании с дифференциальным кодированием или ротационно-инвариантными кодами, поскольку благодаря проведению в отношении полученных данных проверки на достоверность можно определить, не был ли из-за систематических вращений фаз между двумя смежными кодовыми символами вместо слова данных получен артефакт. Такие систематические вращения фаз могут возникнуть из-за нефиксированного соотношения между частотой модулированного несущего колебания на передающей стороне и тактовой частотой (возможно, с коррекцией фазы применяемого в приемнике кода). Если проверка на достоверность (например, проверка при помощи циклического избыточного кода) показывает отсутствие достоверности, то полученная символьная последовательность отбрасывается, и предпринимается новое оценивание с систематическим вращением фазы, например на π/2, от символа к символу.

В качестве альтернативы дифференциальной фазовой манипуляции можно использовать другую модуляцию, например (недифференциальную) фазовую манипуляцию (ФМн-модуляцию), какую-либо другую модуляцию, или вообще не выполнять никакой модуляции. В этом случае, при некоторых условиях, требуется знать абсолютную фазу принятого сигнала. Для определения абсолютной фазы и частоты принятого сигнала можно использовать систему фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), хорошо известную из уровня техники. Несмотря на то что данный вариант изобретения связан с сравнительно большими затратами и предполагает наличие определенного времени регулирования, он вполне приемлем, а в некоторых случаях даже предпочтителен.

В соответствии с изобретением операцию сжатия (т.е. операцию, обратную расширению спектра сигнала и осуществляемую на принимающей стороне) предпочтительно совмещать с демодуляцией. Согласно известному уровню техники модули для расширения и сжатия, расположенные с одной стороны, и модули модуляции и демодуляции, расположенные с другой стороны, являются независимыми друг от друга. Это проиллюстрировано на фиг.11, где представлен способ, применяемый для бесконтактной передачи данных. Передаваемые данные сначала модулируют, например, способом ФМн, причем эту модуляцию также можно рассматривать как кодирование. Затем выполняют расширение и модуляцию на несущую частоту. На принимающей стороне обработку осуществляют в обратной последовательности этапов. Преимущество этого способа состоит в возможности использования стандартных компонентов, т.е. в новой, еще только разрабатываемой системе можно использовать известные устройства расширения/сжатия. Что касается указанного, впервые предложенного сочетания, соответствующего предпочтительному варианту изобретения, его преимущество заключается в том, что при осуществлении сжатия и демодуляции не возникает необходимости в отдельных процессах синхронизации, что предпочтительно для работы в пакетном режиме. Напротив, синхронизацию, осуществляемую для сжатия, можно применять также и для демодуляции. Процесс сжатия сразу дает кодовые символы, которые в некоторых случаях еще необходимо декодировать/демодулировать (операция, обратная модуляции, например ДФМн-модуляции), однако синхронизация для них больше не нужна. Согласно данному варианту изобретения между скоростью передачи в битах и частотой следования чипов должно существовать предварительно заданное фиксированное соотношение. В предпочтительном случае последовательность чипов (кодовая последовательность) имеет длину, в точности равную длине кодового символа.

Предпочтительно сигнал модулируется на несущий сигнал после расширения спектра сигнала, но до передачи. Как указанно выше, несущая частота может быть равна частоте следования чипов. Модуляция на несущий сигнал имеет то преимущество, что большая часть мощности сигнала приходится на диапазон частот, который достаточно далеко отстоит от подверженных помехам очень низких частот (50 Гц и т.д.). Все нижеописанные варианты изобретения включают в себя модуляцию на несущую, хотя это не является необходимым признаком заявленного изобретения. Сигнал, модулированный путем расширения спектра (согласно технике связи он соответствует сигналу основной полосы частот), можно, в некоторых случаях, передавать напрямую после соответствующей фильтрации фильтром нижних частот.

Посредством предлагаемого способа передачу можно осуществлять в пакетном режиме, т.е. немедленно и без отнимающих много времени этапов синхронизации. Вхождение в синхронизм (синхронизация) и слежение требуют более высокого соотношения сигнал-шум, чем прием. Поэтому согласно предпочтительному варианту изобретения коды суммируются и усредняются ("объединение"). Чтобы не зависеть от пилотной последовательности (например, заголовка), коды усредняются при помощи не поддерживаемого данными объединителя (NDA-объединителя). Благодаря этому кодовые символы оцениваются, например, посредством ДФМн-демодулятора.

В предпочтительном случае при осуществлении объединения по меньшей мере две сигнальные последовательности (предпочтительно непосредственно следующие друг за другом), имеющие длину бита данных (оцениваемую в некоторых случаях), всегда коррелируются с сохраненным кодом, а результаты суммируются в соответствии со значениями кодовых символов. Суммированное значение можно использовать при вхождении в синхронизм и слежении, чтобы получать сигналы с особенно хорошим соотношением сигнал-шум. Под слежением понимают отслеживание приемником частоты передатчика. Оно может выполняться, например, методом синхронизации с опережающим и запаздывающим стробированием. Коррекция знака при фазовой манипуляции предпочтительно осуществляется путем умножения на коэффициент демодуляции ДФМн, который оценивает относительный "знак" или относительный комплексный аргумент двух информационных сигналов (в соответствии с кодовыми символами).

Также слово данных можно передавать с непрерывным повторением, т.е. передавать непрерывным потоком битов. Приемник может быть выполнен таким образом, что запись слова данных может начаться в любой момент старта, т.е. сразу как приемник распознает и примет входящий сигнал. Благодаря комбинации этих мер передача и запись данных может быть начата максимально скоро. В этом случае практически не существует задержки между моментом времени, когда приемник определяет поступление сигнала, и началом записи данных.

В качестве альтернативы вышесказанному или как дополнение этому, передающий аппарат может содержать средства периодической передачи сигнала. При этом можно использовать активацию аппарата вручную, активацию посредством детектора движения, посредством соответствующей схемы пробуждения или любых других средств.

Согласно специальному варианту изобретения для обеспечения корреляции используется несколько корреляторов, которые могут работать одновременно. Благодаря этому можно учесть то обстоятельство, что соотношение между частотой следования чипов на передающей стороне и тактовой частотой на приемной стороне в некоторых случаях известно неточно, например, при не очень точном тактовом генераторе передатчика. Посредством различных корреляторов проверяются различные частоты следования чипов. Существенная корреляция наблюдается только при совпадающих частотах следования чипов или, по крайней мере, при близких частотах. Различные корреляторы могут соответствовать одному мнимому дискретизированному сигналу чипового кода с различными тактовыми частотами (или, что эквивалентно и приводит к тому же результату: мнимым дискретизированным сигналам чиповых кодов с различными частотами следования чипов и фиксированной тактовой частотой). Это означает, что длина и фаза различных корреляторов согласованы с соответствующим сдвигом частоты. Как правило, корреляторы квантованы в интервале дискретизации приемника, предпочтительно через ½ длины чипов (что соответствует удвоенной частоте чипов).

В соответствии с первым вариантом изобретения число корреляторов (банк корреляторов) перекрывает всю ширину неопределенности частоты следования чипов. В этом случае вхождение в синхронизм вполне может проходить параллельно. В качестве альтернативы, банк корреляторов может перекрывать лишь часть возможной погрешности частоты, а тактовая частота или, что эквивалентно, банк корреляторов в целом могут постепенно изменяться по всей ширине возможных частот до тех пор, пока один из корреляторов не выдаст существенные сигналы данных (кодовые символы) (частичное параллельное вхождение в синхронизм).

Банк корреляторов может быть фиксированным и иметь жестко определенную связь с фиксированной тактовой частотой. В качестве альтернативы, можно предусмотреть точную подстройку, согласно которой тактовую частоту настраивают на основе значений корреляции (например, полученных в процессе слежения).

Согласно альтернативному варианту изобретения, который особенно хорошо подходит для систем с достаточно точными тактовыми генераторами на передающей стороне, применяется лишь один коррелятор. В случае достаточно высокой точности его можно применять вместе с фиксированной тактовой частотой. Альтернативно этому тактовая частота может постепенно меняться в пределах определенного диапазона до тех пор, пока не будут получены существенные сигналы данных.

Имеется два критерия вхождения в синхронизм, из которых применяют по меньшей мере один, а предпочтительно оба: амплитудный критерий (т.е. критерий по абсолютной величине) и временной критерий. Амплитудный критерий (т.е. критерий по абсолютной величине) основан на сравнении предполагаемого абсолютного максимума величины (пика) с уровнем шума. Если средний уровень шума превышен на определенную пороговую величину, например от 2 до 5 дБ, то считается, что кодовый символ присутствует. Два следующих друг за другом пика удовлетворяют временному критерию тогда, когда временной промежуток между ними по меньшей мере приблизительно соответствует битовой длине. Битовая длина одновременно представляет собой длину кода (длину корреляции) или определенную часть этой длины.

Если имеется несколько корреляторов, то поиск пиков сигнала осуществляется не только с учетом времени, но и с учетом коррелятора или его номера. В этом случае для вхождения в синхронизм имеется еще третий критерий: различные пики должны быть сопоставлены с одним и тем же коррелятором или, в крайнем случае, со смежными корреляторами, так как несущая частота передатчика в пределах длины сообщения (длины пакета импульсов) должна быть по существу постоянной, т.е. частота следования чипов между различными битами не должна сильно меняться.

В частности, для способа предпочтительно заранее исключить возможность участия в обмене данными (в качестве передатчика) более одного портативного аппарата. Это можно обеспечить, например, за счет выбора частоты передачи (или средней частоты) менее 10 мГц, предпочтительно не более 2 мГц, особенно предпочтительно не более 1 мГц. Кроме того, излучаемая мощность должна быть настолько малой, чтобы резистивно-емкостная связь действовала только на очень небольших расстояниях. Выполнение этих условий особо актуально при реализации задачи "обеспечения защищенного доступа". Это связано с тем, что в данном случае выполняется условие, заключающееся в невозможности измерения излучения сигнала (происходящего при передаче информации по телу человека в качестве среды передачи). В этом случае гарантируется, что принятая приемником информация исходит из портативного аппарата, который носит на себе пользователь, прикасающийся к панели управления или находящийся в непосредственной близости от нее. В противном случае, при частотах, более высоких, чем указано ранее, излучающий сигналы электрод действовал бы как антенна.

Изобретение также относится к системе передачи данных, содержащей по меньшей мере один аппарат передачи данных (например, портативный аппарат) и по меньшей мере один модуль чтения и/или записи. Кроме того, предметами изобретения являются соответствующий аппарат передачи данных (например, портативный аппарат) и модуль чтения и/или записи. Аппарат содержит два электрода, к которым может быть приложено зависящее от времени электрическое напряжение, причем такое напряжение, что, если один из двух электродов разместить в непосредственной близости от тела, а второй на некотором удалении от него, то в теле пользователя потекут минимальные токи. Модуль чтения и/или записи содержит детектор, определяющий напряжение или токи между первым и вторым электродами. Первый электрод установлен таким образом, что в рабочем состоянии он находится в непосредственной близости от тела пользователя. Он может быть выполнен, например, как панель управления, поверхность нажимной кнопки, дверная ручка-шар и т.д. В качестве второго электрода можно использовать, например, проводящую пластину. Во время работы аппарата токи в теле пользователя обеспечивают емкостную и/или резистивную связь между электродами аппарата передачи данных и электродами модуля чтения и/или записи.

Управление аппаратом происходит следующим образом. Во время работы аппарата зависящее от времени напряжение вызывает излучение сверхширокополосного сигнала с расширенным спектром. Блок получения и декодирования данных, содержащийся в модуле чтения и/или записи, декодирует входящий сверхширокополосный сигнал с расширенным спектром.

Предложенные система, аппарат и модуль чтения и/или записи могут быть выполнены таким образом, что посредством их применения можно реализовать заявленный способ, соответствующий какому-либо из выше или нижеописанных предпочтительных вариантов.

Ниже изобретение описано более подробно на примере предпочтительных вариантов его выполнения, раскрытых со ссылкой на приложенные чертежи, на которых показано следующее.

Фиг.1 схематически иллюстрирует один из вариантов предложенного способа.

Фиг.2 иллюстрирует операции одного из вариантов предложенного способа, протекающие в портативном аппарате.

Фиг.3 иллюстрирует обработку принятого сигнала в модуле чтения и/или записи до этапа дискретизации, выполняемую в соответствии с одним из вариантов предложенного способа.

Фиг.4 иллюстрирует обработку дискретизированного сигнала в модуле чтения и/или записи, выполняемую в соответствии с одним из вариантов предложенного способа.

Фиг.5 иллюстрирует обработку дискретизированного сигнала в модуле чтения и/или записи, выполняемую в соответствии с другим вариантом предложенного способа.

Фиг.6 иллюстрирует этап предложенного способа, заключающийся в установлении синхронизации с сигналом.

Фиг.7 иллюстрирует этап слежения.

Фиг.8 иллюстрирует этап декодирования кодовых символов.

Фиг.9 упрощенно изображает «объединенный сигнал», представленный как функция времени.

Фиг.10 упрощенно изображает предложенную систему, оснащенную заявленными портативным аппаратом и модулем чтения и/или записи.

Фиг.11 схематично изображает известную из уровня техники систему, обеспечивающую передачу информации посредством радиоволн.

Показанная на фиг.1 система содержит портативный аппарат 1 передачи данных и модуль 2 чтения и/или записи. Эти устройства способны взаимодействовать друг с другом посредством емкостной и/или резистивной связи через тело пользователя 3 или посредством прямой резистивной/емкостной связи между передатчиком и приемником. Последний случай имеет место, например, если пользователь имеет бирку для считывания данных прямо с соединенного с приемником электрода приемника.

Согласно изобретению данные с применением технологии расширения спектра сигнала передаются из портативного аппарата по цепи емкостной или резистивной связи через тело пользователя в модуль чтения и/или записи в виде сверхширокополосного сигнала. Данные 11 могут быть представлены в цифровом виде, например в ЭСППЗУ, и для передачи подвергаться обработке способом 12 расширения спектра сигнала, после которой они модулируются на несущий сигнал 13. Модуляция с расширением спектра сигнала может быть выполнена, например, способом прямой последовательности и, таким образом, представлять собой модуляцию посредством периодически повторяющейся последовательности чипов. Последовательность чипов, являющуюся псевдослучайной последовательностью "битов", называют также "кодом", "расширяющим кодом" или "чиповым кодом". Продолжительность T_c=1/f_c отдельного чипа меньше длины символа (интервала побитовой передачи) Т_В=1/f_B (f_B = частота передачи битов).

Также возможны и другие разновидности способа расширения спектра сигнала, например скачкообразное изменение частоты или фазоимпульсная модуляция. Ниже рассматриваются разновидности заявленного способа, основанные на технологии расширения спектра сигнала прямой последовательностью.

Для расширения спектра сигнала прямой последовательностью особенно предпочтительны короткие коды, т.е. коды с длиной не более 10 Т_В, в частности, предпочтительны коды с длиной Т_В. В большинстве вариантов изобретения не учитываются меры CDMA (множественный доступ с кодовым разделением каналов, от англ. Code Division Multiple Access).

В модуле чтения и/или записи данные снова перемножаются с сигналом 21 несущей частоты (демодуляция), после чего принятый сигнал посредством коррелятора 22 синхронизируется с кодовым сигналом, созданным в модуле чтения и/или записи. Затем следует декодирование 23 (т.е. создание из принятого сигнала двоичной последовательности), после чего декодированные данные обрабатываются в блоке 24 обработки данных.

Обработка данных может включать проверку идентификационного кода: если код определен как надлежащий, например в случае обеспечения защищенного доступа, то следует освобождение объекта, например, путем выдачи управляющего сигнала на мехатронный блок. В альтернативном случае, обработка данных может включать один или несколько дополнительных этапов и/или другие этапы, отличные от проверки кода. Кроме того, можно инициировать дополнительный обмен данными посредством каналов емкостной и/или резистивной передачи информации и/или посредством других каналов. Емкостная и/или резистивная передача информации обычно является однонаправленной. Возможные другие каналы также могут быть однонаправленными, либо они могут позволять передавать информацию в другом направлении или в двух направлениях. Например, передача сообщения посредством описанного здесь способа может предназначаться для создания канала связи (резистивно-емкостным и/или другим способом).

Примеры способов передачи информации описаны в международной заявке РСТ/СН2006/000518, содержание которой включено в настоящую заявку посредством ссылки.

Далее на примере частных вариантов изобретения, проиллюстрированных со ссылкой на фиг.2-8, описывается применение предложенного способа в модуле чтения и/или записи. При этом рассматриваются следующие проблемы.

1. Сигнал со спектром, расширенным прямой последовательностью, поступает в приемник в виде последовательности чипов. Если отношение между частотой следования чипов и частотой передачи битов составляет N, то N чипов образуют символ кода, и через каждые N чипов начинается новый символ кода. При считывании данных приемник должен определять, где в поступающей последовательности чипов начинается новый символ кода, чтобы посредством почипового перемножения (или, в зависимости от отображения и разрешения данных, посредством операции "исключающее ИЛИ") на чиповый код, также сохраненный в приемнике, получать битовую последовательность. Далее процедура распознавания символов кода одной длины слова в последовательности чипов называется "вхождением в синхронизм", а процедура почипового перемножения (или операция "исключающее ИЛИ"), выполняемая для указанного вхождения в синхронизм, и сложения кода с подпоследовательностями чипов называется "корреляцией". Усреднение результатов корреляции с различными подпоследовательностями чипов, очищенное от значений символов кода, называется "объединением".

2. В случае неидеальной синхронизации между генератором несущей частоты на передающей стороне и генератором частоты дискретизации на приемной стороне в дискретизированном сигнале возникают систематические, не обусловленные сигналом и изменяющиеся во времени отклонения, которые можно представить как вращения числовых значений в комплексной плоскости. Это обстоятельство необходимо учитывать при каждой операции сравнения друг с другом последовательных символов. Все умножения в последующем описании следует рассматривать как комплексные. В этой связи "фазой" величины называется аргумент комплексной величины.

3. Указанные систематические отклонения сказываются, в частности, при демодуляции ДФМн, при которой могут возникнуть артефакты, если систематическое отклонение от символа к символу составляет π/2 или более.

Фиг.2 иллюстрирует один из вариантов реализации предлагаемого способа в портативном аппарате.

Передаваемые данные поступают, например, из запоминающего устройства портативного аппарата. Они состоят, например, из короткой битовой последовательности от 40 до 500 бит данных, предпочтительно 150 или менее битов. К битовой последовательности может быть присоединено вводное и заключительное синхрослово 31 - заранее известная приемнику битовая строка.

В качестве возможной альтернативы, при присоединении синхрослова битовая последовательность может быть циклически кодирована. Циклическое кодирование дает то преимущество, что при декодировании процесс может протекать быстрее (пояснено ниже со ссылкой на фиг.8).

Во время следующего этапа 32 данные кодируются на предмет того, чтобы впоследствии можно было обнаружить и/или скорректировать ошибки. Это можно осуществлять путем добавления по меньшей мере одного CRC-бита в качестве CRC-слова, позволяющего осуществлять проверку циклическим избыточным кодом (CRC). Вместо проверки циклическим избыточным кодом можно применять другие способы, обеспечивающие возможность проверки достоверности принятых данных и/или их корректировки. Возможно использование систематических или несистематических кодов.

Вся последовательность битов, включая опциональные составляющие, то есть синхрослово и кодирующие биты (кодирующий бит), ниже упоминается как "слово данных".

В предпочтительном случае слово данных передается непрерывным циклическим образом по меньшей мере во время периода передачи, то есть возникает непрерывный поток битов. Регистрация слова данных приемником может начаться в любой момент старта (это подробно объяснено ниже).

Во время следующего этапа 33 описываемого способа осуществляется модуляция методом дифференциальной фазовой манипуляции (ДФМн). После этого полученный цифровой сигнал перемножается с чиповым, по существу псевдослучайным кодом 35, а затем модулируется на несущий сигнал 36. Наконец, на выходе еще (опционально) помещен фильтр 37 нижних частот, посредством которого обрезаются частоты, более чем вдвое превышающие несущую частоту (для случая F_C≈F_несущ) или составляющие более F_C+F_несущ. В случае когда частота следования чипов меньше частоты несущей, вместо фильтра 37 нижних частот предпочтительно применяют полосовой фильтр. На чертеже исходящий сигнал обозначен как Тх.

Для генерации чипового кода 35 и несущего сигнала 36 в распоряжении имеется (единственный) тактовый генератор 38.

Добавление синхрослова, вычисление CRC-кода, дифференциальная фазовая модуляция и даже возможные в некоторых случаях этапы повышающей дискретизации, расширения и модуляции несущей (в показанном примере - цифровая модуляция) или даже лишь один или несколько из этих этапов могут быть рассчитаны заранее, а не осуществляться в онлайн-режиме во время передачи данных.

Приемник может быть оснащен схемой пробуждения (на чертежах не показана). Эта схема определяет, когда на входном электроде имеется повышенный уровень сигнала, что имеет место, если пользователь находится в непосредственной близости от электрода или прикасается к нему. Для электромагнитного излучения, прежде всего в диапазоне частот от 50 Гц до 100 кГц, пользователь действует в качестве антенны и в результате вызывает повышение уровня "шума" (собственно, речь идет об уровне помех, так как в случае захваченных сигналов речь о шуме в прямом смысле этого слова не идет). Электроника приемника начинает работать лишь после того, как схема пробуждения определит, что присутствует повышенный уровень сигнала.

Схема пробуждения приемника может быть реализована и в соответствии с другими принципами. Например, в качестве альтернативы вышесказанному, можно предусмотреть пробуждение схемы сигналом, а не уровнем шума/помехи. Согласно другому варианту в состав схемы пробуждения входят два коммутационных элемента. Первый элемент реагирует на уровень шума/помехи, а второй элемент осуществляет селективный поиск сигнала, причем, в зависимости от ситуации, либо приемник включается одной или другой схемой пробуждения, либо приемник активируется лишь только в том случае, если первая схема пробуждения устанавливает, что существует повышенный уровень шума/помехи, а селективная схема пробуждения определяет при этом, что сигнал присутствует.

Фиг.3 иллюстрирует обработку со стороны входа сигнала Rx, принятого электродом и переданного через тело 3 пользователя посредством емкостной и/или резистивной связи. Входной фильтр 41 нижних частот имеет ту же частоту среза, что и фильтр 37 нижних частот портативного аппарата, он срезает те составляющие шума, которые лежат выше порога среза. После точки демодуляции, осуществляемой посредством еще одного умножения с несущим сигналом 42, может быть размещен второй фильтр 43 нижних частот, частота среза которого соответствует частоте сл