Funkstandards

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der drahtlosen Kommunikation mittels passiver Komponenten, insbesondere der RFID-Technologie.

Es sind bereits Sender-Empfänger-Systeme zum automatischen, berührungslosen Identifizieren und Lokalisieren von Objekten bekannt. Ein gängiges Beispiel sind RFID-Systeme (radio-frequency identification), welche mittels elektromagnetischer Wellen arbeiten. Ein RFID-System besteht in der Regel aus einem Transponder, auch als (RFID-)Tag bezeichnet, und einem zugehörigen Lesegerät zum Auslesen der im Transponder gespeicherten Informationen wie z.B. einer Kennung. Der Transponder ist im oder am Objekt angebracht.

Um die Information auszulesen, müssen Transponder und Lesegerät gekoppelt werden. Die Kopplung erfolgt drahtlos durch elektromagnetische oder magnetische Wechselfelder in geringer Reichweite oder durch hochfrequente Radiowellen, welche vom Lesegerät erzeugt werden. Die Kopplung in geringer Reichweite hat den Vorteil, dass somit nicht nur Daten übertragen werden, sondern auch über kurze Entfernungen Energie. Somit kann ein Transponder auch mit Energie versorgt werden und damit als passiver Transponder dienen. Das Lesegerät ist in diesem Fall mit NFC-Antennen ausgestattet, also Nahfeldkommunikation. Für größere Reichweiten werden sogenannte aktive Transponder mit eigener Stromversorgung verwendet. Solche aktiven Transponder sind meist UHF-Transponder, also Transponder, die in einem sehr hohen Frequenzbereich arbeiten. Diese müssen aber kabelgebunden mit Energie versorgt werden oder über eine separate Energieversorgung verfügen und sind damit deutlich teurer als passive Transponder. Ein Auslesen von nicht in der Nähe eines NFC-Lesegeräts befindlichen, passiven UHF-Transpondern, ist aktuell nicht in einfacher Weise möglich.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung bereitzustellen, durch welche eine Kommunikation zwischen Antennen, welche unterschiedliche Funkstandards verwenden, ermöglicht wird, Insbesondere soll eine Vorrichtung bereitgestellt werden, durch passive UHF-Transponder auch über Vorrichtungen ausgelesen werden können, welche lediglich über NFC-Antennen zum Auslesen verfügen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Vorgeschlagen wird ein Vermittlermodul zwischen Kommunikationssystemen unterschiedlicher Funkstandards, mindestens aufweisend einen Mikroprozessor, eine einen ersten Funkstandard verwendende erste Antenne und eine einen zweiten, damit nicht kompatiblen Funkstandard verwendende zweite Antenne, wobei das Vermittlermodul keine eigene Energieversorgung aufweist, und der Mikroprozessor dazu eingerichtet ist, eine von der ersten Antenne zusammen mit einem von extern empfangenen, einen ersten Funkstandard verwendenden, ersten Funksignal übertragene Energie zu nutzen, um das von der ersten Antenne empfangene erste Funksignal in ein den zweiten Funkstandard verwendendes zweites Funksignal umzuwandeln und an die zweite Antenne zur Übertragung an einen externen Transponder zu übermitteln und vice versa.

In einer Ausführung deckt der erste Funkstandard eine Nahfeldkommunikation ab, und der zweite Funkstandard deckt eine Fernfeldkommunikation ab.

In einer Ausführung ist die einen ersten Funkstandard verwendende erste Antenne eine NFC-Antenne, und die einen zweiten Funkstandard verwendende zweite Antenne ist eine RFID-UHF-Antenne.

In einer Ausführung ist das Vermittlermodul derart gebildet, dass es an einem ersten Lesegerät, das dazu eingerichtet ist, den ersten Funkstandard lesen zu können, fixiert oder abnehmbar angebracht ist. In einer alternativen Ausführung ist das Vermittlermodul derart gebildet, dass es in einem ersten Lesegerät integriert ist, das dazu eingerichtet ist, den ersten Funkstandard lesen zu können. Durch die flexiblen Anbringungsmöglichkeiten des Vermittlermoduls ist dieses in vielen Anwendungen einsetzbar.

In einer Ausführung arbeitet der Transponder passiv. Ferner wird ein Informationsübertragungssystem bereitgestellt, aufweisend ein erstes Lesegerät mit einer eigenen Energieversorgung, das dazu eingerichtet ist, den ersten Funkstandard lesen zu können, wobei das erste Lesegerät dazu eingerichtet ist, ein einen ersten Funkstandard verwendendes, erstes Funksignal auszusenden oder zu empfangen. Das Informationsübertragungssystem weist ferner ein beschriebenes Vermittlermodul auf.

In einer Ausführung ist das erste Lesegerät als ein mobiles Endgerät oder ein stationäres Endgerät gebildet. In einer Ausführung ist das mobile Endgerät ein Smartphone oder ein Wearable oder ein Tablet.

Ferner wird ein Verfahren zum Auslesen von Informationen mittels des Informationsübertragungssystems bereitgestellt, wobei in einem ersten Schritt das erste Lesegerät ein den ersten Funkstandard verwendendes erstes Funksignal an das Vermittlermodul sendet und dessen den ersten Funkstandard verwendende Antenne dieses erste Signal empfängt und der Mikroprozessor aktiviert wird. In einem nachfolgenden zweiten Schritt sendet der Mikroprozessor das in ein den zweiten Funkstandard verwendende zweite Funksignal übersetzte erste Funksignal an die den zweiten Funkstandard verwendende zweite Antenne, und der Transponder empfängt das zweite Funksignal. In einem nachfolgenden dritten Schritt sendet der Transponder ein den zweiten Funkstandard verwendendes Antwortsignal in Form eines den zweiten Funkstandard verwendenden Funksignals an die zweite Antenne, welche dieses wiederum an den Mikroprozessor zur Übersetzung in ein Antwortsignal, das den ersten Funkstandard verwendet, überträgt. In einem nachfolgenden vierten Schritt sendet der Mikroprozessor das Antwortsignal an die erste Antenne, welches das Antwortsignal an das erste Lesegerät überträgt, und wobei der Mikroprozessor während des gesamten Vorgangs drahtlos Energie vom ersten Lesegerät empfängt.

Ferner wird ein Computerprogramm bereitgestellt, aufweisend Instruktionen, die den

Computer dazu bringen, die Schritte des Verfahrens auszuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird. So kann eine App bereitgestellt werden, welche auf Mobiltelefonen, Tablets etc. ausgeführt werden kann.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungsgemäße Einzelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Figur 1 zeigt den Zusammenhang zwischen einem Informationsübertragungssystem und einem UHF-Tag gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.

Figur 2 zeigt beispielhaft einen Ablauf eines Auslesens gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.

In den nachfolgenden Figurenbeschreibungen sind gleiche Elemente bzw. Funktionen mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die nachfolgend in Zusammenhang mit einer NFC-UHF-Vermittlung beschriebene Erfindung kann für alle Vermittlungen zwischen einem ersten Funkstandard und einem zweiten, damit nicht kompatiblen Funkstandard angewendet werden. Unter nicht kompatiblen Funkstandards ist zu verstehen, dass keine direkte Kommunikation zwischen Anwendungen, die den ersten Funkstandard verwenden, und Anwendungen, die den zweiten Funkstandard verwenden, (Lesegeräte und Tags) erfolgen kann.

Um dieses Problem zu lösen und eine entsprechende Kommunikation bereitzustellen, sind die nachfolgend beschriebenen Ausführungen lediglich so anzupassen, dass geeignete Antennen 11 , 21 , 23 und Tags bzw. Transponder 30 verwendet werden und das Vermittlermodul 20 entsprechend ausgelegt wird. Das Grundkonzept bleibt ansonsten dasselbe. Aktuell gibt es unterschiedlichste Sender-Empfänger-Systeme zum automatischen, berührungslosen Identifizieren und Lokalisieren von Objekten. Bekannt sind RFID- und NFC-Systeme. Mit RFID (radio frequency identification) können ein Transponder 30, kurz auch Tag genannt, ohne Stromversorgung und ein mit Strom versorgtes Lesegerät über die darin befindliche Antenne miteinander kommunizieren.

Tags werden in passive und aktive Tags unterteilt. Passive Tags haben keine eigene Stromquelle, sind also unbestromt. Sie werden über das vom Lesegerät, welches mit mindestens einer NFC-Antenne 11 ausgestattet ist, erzeugte elektromagnetische Wellen mit Energie versorgt, wenn beide nahe genug beieinander sind. Aktive Tags besitzen eine Stromquelle z.B. in Form einer Batterie oder eines Akkumulators, sind also bestromt. Aktive Tags können über eine größere Distanz ausgelesen werden.

Passive Tags sind in unterschiedlichen Frequenzbereichen verfügbar, unter anderem im Bereich der UHF (ultra high frequency) und der Mikrowellen (microwave), bei denen ein Auslesen in Bereichen bis zu mehreren Metern möglich ist. Nachfolgend werden auch Tags, die im Mikrowellenbereich arbeiten, als UHF-Tags bezeichnet.

In aktuellen, als Lesegerät verwendbaren, Endgeräten wie z.B. Smartphones bzw. Mobiltelefonen ist aktuell lediglich Nahfeldkommunikation NFC verbaut, d.h. ein Auslesen von Daten von passiven Tags in größerer Entfernung, also mehr als ein paar Zentimeter, ist nicht ohne weiteres möglich. Um ein sicheres Auslesen von Daten in größerer Entfernung, z.B. innerhalb von einigen Metern, zu ermöglichen, werden aktuell UHF-Tags 30 mit entsprechenden Lesegeräten verwendet. Es ist aktuell nicht möglich, UHF-Tags 30 mittels Lesegeräten auszulesen, welche lediglich über NFC-Antennen 11 verfügen (nachfolgend auch kurz als NFC-Lesegerät bezeichnet).

Dieses Problem löst das erfindungsgemäß vorgeschlagene Vermittlermodul 20. Figur 1 stellt ein Informationsübertragungssystem aus NFC-Lesegerät 10 und daran (oder darin) integriertem Vermittlermodul 20 dar. Ferner ist ein Transponder 30 in Form eines UHF-Tags 30 gezeigt, dessen Informationen ausgelesen werden sollen. Außerdem ist eine optionale App 40 dargestellt, die in dem NFC-Lesegerät integriert ist und die Informationen vom UHF-Tag 30 darstellen oder weiterverarbeiten kann, je nach Anwendung. In Figur 2 ist ein Ablauf eines Auslesens von Information aus einem UHF-Tag 30 gezeigt.

Das vorgeschlagene Vermittlermodul 20 dient sozusagen als Übersetzer zwischen einem NFC-Lesegerät 10 und einem UHF-Tag 30, welches in einer nicht mehr durch das NFC-Lesegerät 10 erreichbaren Distanz angeordnet ist. Das NFC-Lesegerät 10 weist eine eigene Energieversorgung auf.

Das Vermittlermodul 20 weist eine Dual-NFC-UHF-Antenne, also sowohl eine NFC- Antenne 21 als auch eine RFID-UHF-Antenne 23, sowie einen Mikroprozessor 22 auf. Es weist keine eigene Energieversorgung auf. Vielmehr erhält das Vermittlermodul 20 die gesamte Energie über das NFC-Lesegerät 10.

Die NFC-Antenne 21 dient zur Kommunikation mit einem NFC-Lesegerät 10, also z.B. einem Mobiltelefon oder einem anderen elektronischen Gerät, das geeignet ist, die Daten anzufordern und zu empfangen. Gleichzeitig erfolgt die Energieversorgung des Vermittlermoduls 20 über die NFC-Kommunikation zwischen NFC-Lesegerät 10 und NFC-Antenne 21 des Vermittlermoduls 20.

Die RFID-UHF-Antenne 23 dient zur Kommunikation mit einem in einer für NFC nicht erreichbaren Distanz befindlichen UHF-Tag 30 (UHF-Transponder), welches sich z.B. in oder auf einem Objekt befindet und Informationen zum Objekt beinhaltet, die ausgelesen werden sollen. Das externe UHF-Tag 30 (welches also nicht Teil des Vermittlermodul 20 ist) verfügt ebenfalls über keine eigene Energieversorgung. Die Distanz kann von mehreren Zentimetern bis zu einigen Metern betragen, je nach Ausführung.

Der Mikroprozessor 22 dient dazu, ein von dem NFC-Lesegerät 10 ausgesendetes NFC-Signal, welches von der NFC-Antenne 21 des Vermittlermoduls 20 empfangen wird, in ein UHF-Signal zu wandeln.

Da das Vermittlermodul 20 keine eigene Energieversorgung aufweist, wird die über die aktuelle NFC-Kommunikation (NFC-Lesegerät 10 zu NFC-Antenne 21 ) drahtlos übertragene Energie dazu verwendet, den Mikroprozessor 22 zu aktivieren. Dieser führt dann sowohl die Signalumwandlung (NFC in UHF bzw. UHF in NFC, je nach Übertragungsrichtung) als auch die Signalübermittlung (NFC-Lesegerät 10 nach RFID-UHF-Antenne 23 bzw. RFID-UHF-Antenne 23 nach NFC-Lesegerät 10, je nach Übertragungsrichtung) durch. Das heißt, dass sowohl die Signalumwandlung als auch die Signalübermittlung in beide Richtungen (vice versa) ausgeführt werden kann.

Der Ablauf des Auslesens eines UHF-Tags 30 wird nachfolgend anhand Figur 2 beschrieben.

In einem Grundzustand SO sind alle Komponenten 21 -23, 30 außer dem NFC- Lesegerät 10 unbestromt.

Sendet nun in einem ersten Schritt S1 das NFC-Lesegerät 10 ein NFC-Signal an das Vermittlermodul 20, empfängt dessen NFC-Antenne 21 dieses NFC-Signal und der Mikroprozessor 22 fährt hoch (wird aktiviert). Gleichzeitig mit der Übertragung des Signals vom NFC-Lesegerät 10 an die NFC-Antenne 21 erfolgt nämlich eine drahtlose Übertragung von Energie an die NFC-Antenne 21 durch elektromagnetische Wellen. Diese Energie wird an den Mikroprozessor 22 übertragen, welcher dadurch aktiviert wird und das empfangene NFC-Signal bearbeiten kann, um daraus ein UHF-Signal zu generieren.

In einem zweiten Schritt S2 sendet der Mikroprozessor 22 in Form eines UHF- Signals die Daten aus dem NFC-Signal über die RFID-UHF-Antenne 23 an den gewünschten UHF-Tag 30, welcher das UHF-Signal empfängt.

In einem dritten Schritt S3 sendet der UHF-Tag 30 eine UHF-Antwort an die RFID- UHF-Antenne 23, welche dieses wiederum an den Mikroprozessor 22 zur Übersetzung in ein Antwort-NFC-Signal überträgt. Der Mikroprozessor 22 empfängt dabei immer noch drahtlos Energie vom NFC-Lesegerät 10 und ist damit aktiv. Der Mikroprozessor 22 ist nur so lange aktiv, wie er Energie vom NFC-Lesegerät 10 empfängt. Ansonsten ist er offline, bis er durch ein NFC-Signal aufgeweckt wird, welches auch gleichzeitig Energie bereitstellt. In einem vierten Schritt S4 sendet der Mikroprozessor 22 das Antwort-NFC-Signal an die NFC-Antenne 21 , welches das Antwort-NFC-Signal an das NFC-Lesegerät 10 überträgt.

Das Vermittlermodul 20 stellt einen Übersetzer zwischen Systemen, die bzgl. Kommunikation nicht kompatible Funkstandards verwenden, dar. Es kann z.B. zwischen Systemen vermitteln, die Fernfeldkommunikation (einigen Metern) bereitstellen, wie z.B. UHF-RFID-Tags 30, und Systemen, die mittels Nahfeldkommunikation (NFC) kommunizieren.

Somit kann ein UHF-Signal von einem NFC-Lesegerät 10 in einfacher Weise empfangen und gelesen werden.

Die Herstellung des Vermittlermoduls 20 kann als integrierte Schaltkreise auf einer starren oder flexiblen Platine (PCB) erfolgen. Die Antennen können auf die benötigte Reichweite optimiert sein, indem sie entsprechend gebildet sind, z.B. als Dipolantenne, Zirkularantenne etc. Ferner kann die Antenne auf z.B. 850-920MHz bzw. 800-1000MHz optimiert sein.

Durch die Möglichkeit, das Vermittlermodul 20 sehr flach und auch bei Bedarf biegsam herzustellen, kann es auf einem Endgerät lösbar oder nicht lösbar (fixiert) mit geeigneten Anbringungsmitteln angebracht werden. Es kann aber auch in einem Endgerät angeordnet, also darin integriert werden. Da es keine eigene Energieversorgung benötigt, muss es auch nicht aufgeladen werden und arbeitet damit rund um die Uhr, sofern das NFC-Lesegerät 10, von dem es seine Energie erhält, die benötigte Energie bereitstellt.

Durch die Möglichkeit, nunmehr in bis zu einigen Metern vom NFC-Lesegerät 10 entfernte UHF-Tags 30 mittels NFC-Technologie auszulesen, kann ein kostengünstiges Tracking von Komponenten z.B. in einem Lager oder im Logistikbereich bereitgestellt werden. Durch die Möglichkeit, das Vermittlermodul 20 abnehmbar auszuführen, kann ein Vermittlermodul 20 für mehrere Endgeräte (NFC- Lesegeräte 10) verwendet werden, so dass es durchgehend im Einsatz sein kann. In einer Ausführung ist eine digitale Begrenzung (digital fence) vorgesehen. Diese kann durch eine Gegenstelle in Form z.B. eines RFID-Tags, GPS, Bluetooth etc. gebildet sein und dient zur Überwachung des Bereichs, in dem das Auslesen der Tags 30 erfolgen soll. Die Gegenstelle misst den Abstand und/oder die Änderung des Abstands zum Vermittlermodul. Sollte ein Mindestabstand unterschritten und/oder die Änderung des Abstands zu schnell vonstatten geschehen, so würde der digital fence als durchbrochen angesehen werden.

Ferner ist eine erweiterte Anwendung der mit dem NFC-Lesegerät 10 ausgelesenen Information vorgesehen. Hierfür wird eine Softwareanwendung vorgeschlagen, die z.B. in Form einer App 40 auf einem geeigneten Endgerät bereitgestellt werden kann und die basierend auf den von dem UHF-Tag 30 bereitgestellten Informationen weitergehende Informationen oder Aktionen bereitstellen kann.

Ein geeignetes Endgerät ist beispielsweise ein mobiles Endgerät wie ein Smartphone, ein Tablet, ein Wearable, z.B. eine Smartwatch etc., oder ein stationäres Endgerät wie ein stationärer Computer.

Durch Bereitstellen einer App 40 kann eine Schnittstelle und Kommunikation mit einem Bediener bereitgestellt werden, die über das bloße Darstellen der ausgelesenen Information hinaus geht. Die Kommunikationsmöglichkeiten sind dabei vielfältig. So kann eine rein optische Kommunikation erfolgen, indem Informationen angezeigt werden, je nach Anwendungsfall. Es kann aber auch eine weitergehende Kommunikation erfolgen, z.B. akustisch, haptisch, thermisch, olfaktorisch etc., auch in Kombination.

Ferner kann die App 40 die Position des UHF-Tags 30 durch Verwenden der Information der Signalstärke ermitteln.

Das Vermittlermodul 20 ist vielseitig einsetzbar. Beispielsweise und insbesondere kann ein NFC-Lesegerät 10 ein Smartphone sein und UHF-Tags 30 auf bestimmten Gegenständen angebracht sein. So kann z.B. in einer Werkstatt, einem Lager und einem beliebigen Punkt entlang der Lieferkette oder auch Produktionskette das Auffinden/Nachverfolgen oder Dokumentieren von bestimmten Teilen erleichtert werden. Beispielsweise kann die Zuordnung von zu einem bestimmten Fahrzeug zugehörigen Ersatzteilen erleichtert werden, da auf einem zu ersetzenden Teil im Fahrzeug ein UHF-Tag 30 angebracht sein kann, der ausgelesen wird und dann im Lager mit der entsprechenden Information über dasselbe NFC-Lesegerät 10 das Ersatzteil dazu in einer Entfernung von bis zu einigen Metern gefunden werden kann. Ferner kann durch eine entsprechende App die Organisation im Lager und in der Lieferkette vereinfacht werden.

Es kann z.B. beim Auffinden verlorener, nicht zu findender oder gestohlener Gegenstände helfen, welche mit einem UHF-Tag 30 versehen sind. Es kann auch eine Erinnerung an Dinge erfolgen, die vergessen wurden, d.h. es können Aktivitäten mit der physischen Präsenz von wichtigen Gegenständen verknüpft werden. Beispielsweise kann eine Verknüpfung zwischen Aktivitäten und dafür benötigten Gegenständen erfolgen. Auch kann eine Verknüpfung mit einem Terminkalender erfolgen.

Beispielsweise ist ein UHF-Tag 30 auf einem Geldbeutel und/oder Schlüsseln angebracht. Im Falle, dass eine Person mit dem Smartphone sich zu weit vom Geldbeutel entfernt, kann das Smartphone die Person warnen, dass sie ihren Geldbeutel und/oder die Schlüssel nicht bei sich hat. Dies kann sowohl bei vergessenen Bewerbungsunterlagen, als auch bei vergessenem Sportgerät, Werkzeug für eine Baustelle etc. erfolgen. Auch können nicht auffindbare Gegenstände lokalisiert werden. Bezuqszeichenliste

Empfangsgerät / Lesegerät

NFC-Antenne von 10

Übersetzer / Vermittlermodul

NFC-Antenne von 20

Microcontroller

RFID-UHF-Antenne

Transponder bzw. UHF-Tag

App

Grundzustand

Verfahrensschritte