用于總線仲裁的方法和裝置、變頻器和加工設(shè)備的制作方法

專利名稱：用于總線仲裁的方法和裝置、變頻器和加工設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及這種仲裁。在此，仲裁方法特別是在可能的沖突發(fā)生之前、特別是在設(shè)計總線系統(tǒng)時確定的操作方式，根據(jù)該操作方式總線用戶可以確定并解決所出現(xiàn)的沖突，其中這種解決方式至少確定是哪一個用戶與其他參與的用戶相比具有較高的優(yōu)先權(quán)，即較高的優(yōu)先地位。其中所謂的訪問例如涉及數(shù)據(jù)發(fā)送。在具有隨機的、也就是非確定的總線訪問方法的總線系統(tǒng)中必須避免沖突。這種系統(tǒng)是多主機系統(tǒng)，也就是其中允許多個總線用戶單獨訪問總線的系統(tǒng)。本發(fā)明特別致力于這樣的總線系統(tǒng)，其應(yīng)用分布式總線交換、也就是仲裁。以太網(wǎng)和CAN被視為這種總線系統(tǒng)。這種總線交換借助于載波偵聽多路訪問或CSMA實現(xiàn)。載波偵聽多路訪問或CSMA是一種總線交換方法，利用該方法總線使分布于網(wǎng)絡(luò)中的用戶能夠獲得對總線的訪問權(quán)限。CAMS沖突檢測或CSMA/CD表示一種方法，在該方法中識別出現(xiàn)的沖突并且在該方法中避免沖突重復(fù)。CSMA沖突避免或CSMA/CA是一種用于特別在基于無線的總線網(wǎng)絡(luò)中避免沖突的方法。在德語版參考著作Wikipedia的2006年10月14日9 59版的頁面http // de. wikipedia. org/wiki/FlexRay中已知控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)或CAN作為一串行總線系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中通信用戶通過位仲裁避免總線訪問中的沖突。在CAN總線系統(tǒng)中以幅移鍵控/振幅鍵控、也就是通斷鍵控方法或00K方法傳輸二進(jìn)制數(shù)據(jù)，這使非接觸的感應(yīng)傳輸變得困難。在德語版參考著作Wikipedia的2006年10月14日23 07的頁面http // de. wikipedia. org/wiki/FlexRay中已知FlexRay作為一種串行的、確定的容錯總線系統(tǒng)應(yīng)用在汽車中，可以比得上TTP/C或EC-Net。在Michael Reisner 的"Ethernet. Das Grundlagenbuch, Franzis，Verlag (2002)，， 中已知以太網(wǎng)作為一種數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，這種技術(shù)實現(xiàn)了在共同聯(lián)接于一個本地網(wǎng)絡(luò)中的各設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換。
在US 3488445中已知一種正交頻分復(fù)用或OFDM方法作為用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩噍d波調(diào)制方法，在該方法中多個子信號載波同時被調(diào)幅。這些子信號載波通常是在公共使用的媒介、例如空氣或數(shù)據(jù)線中的頻帶。通過應(yīng)用多個子信號載波，可以為每個符號/碼元 (symbol)傳輸多個位。符號持續(xù)時間與單載波方法相比明顯更長。通常以二進(jìn)制的形式、 通過具有屬于子信號載波頻率的正弦激勵的存在(邏輯1)或者不存在(邏輯0)在整個符號持續(xù)時間上實現(xiàn)各個位。從DE 19635813A1中已知了一種數(shù)字式傳輸方法，其中在各多載波調(diào)制方法中占用的通信通道(這里稱為載波)被劃分為子通道(這里稱為子塊)。從DE 4446779C2和WO 92/179 中已知一種用于非接觸式能量傳輸?shù)姆椒?，在該方法中存在感?yīng)弱耦合。從德語版參考著作Wikipedia的2006年8月30日15M版的頁面http// de. wikipedia. org/wiki/kanal_% 28Informationstheorie% 29 中，己知一種適合于跨過空間距離或時間間隔傳遞數(shù)據(jù)的設(shè)備或者裝置或載體，作為在信息理論意義上的通道、也就是通信通道。在GB 2230166A中已知一種用于分配資源的方法，在該方法中僅當(dāng)?shù)玫揭辉L問沖突時，才進(jìn)行并行仲裁方法。用戶在通過數(shù)據(jù)總線BS傳輸有效數(shù)據(jù)之前分別將其地址以二進(jìn)制編碼數(shù)值的形式置于單獨的仲裁總線AB上，其中允許的地址具有確定數(shù)目的1。當(dāng)且僅當(dāng)在仲裁總線AB上1的數(shù)目大于這個確定的數(shù)目時，識別出訪問沖突。在US 4626843中已知一種具有多主機通信和總線詢問并行仲裁的總線系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中每一個總線節(jié)點具有一個標(biāo)志號碼，其中在仲裁中從詢問的總線節(jié)點的標(biāo)志號碼和最后訪問總線的總線節(jié)點的標(biāo)志號碼來確定相對優(yōu)先權(quán)。在US 2005/0225188A1中已知一種用于無線、非接觸地傳輸能量和數(shù)據(jù)的方法與相應(yīng)設(shè)備，其中該設(shè)備包含定子和轉(zhuǎn)子，二者分別設(shè)置有繞組，由此感應(yīng)地傳輸數(shù)據(jù)和能量。在WO 2007/010083A1中已知一種用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)难b置，在該裝置中在電機和控制電機的變頻器之間至少傳輸診斷信號，其中電機和變頻器通過電機電纜連接，在該電機電纜的兩個端部分別連接一高頻數(shù)據(jù)傳輸裝置。在US M22913A中已知一種具有差分相移鍵控的通信系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中待以較低的用戶傳輸速率傳輸?shù)臄?shù)據(jù)與一偽隨機碼相乘，在傳輸通道上以較高傳輸速率冗余傳輸并在接收機上進(jìn)行積分。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，改進(jìn)用于總線仲裁的裝置和方法，從而降低故障率。根據(jù)本發(fā)明，所述目的通過根據(jù)在權(quán)利要求1或10中的特征的方法、根據(jù)在權(quán)利要求觀中的特征的總線仲裁裝置、根據(jù)在權(quán)利要求35中的特征的變頻器以及根據(jù)在權(quán)利要求38或39中的特征的生產(chǎn)設(shè)備來實現(xiàn)。對總線仲裁方法的發(fā)明的主要特征是，給經(jīng)由總線進(jìn)行通信的用戶分別分配一被明確識別的標(biāo)志單元序列，其中，使用數(shù)目為η的、被編號的雙向通信通道，其中數(shù)值η大于 1，至少一個通信用戶建立通信，其中在通信開始時，通信用戶在建立通信的第一時間區(qū)間內(nèi)檢查是否有具有較高優(yōu)先權(quán)的其他用戶建立通信，其中，優(yōu)先權(quán)是通過比較在建立通信時經(jīng)由該通信通道發(fā)送的信息與在建立通信時經(jīng)由該通信通道接收的來自其他用戶的信息來確定的，其中，所述第一時間區(qū)間包含多個時間段，其中a)在第一時間段內(nèi)，由一通信用戶經(jīng)由通信通道發(fā)送一標(biāo)志單元，同時檢測分別存在于所有通信通道上的信號，bl)在測得的信號與所發(fā)送的標(biāo)志單元一致的情況下，該通信用戶在緊隨第一時間段之后的時間段內(nèi)根據(jù)步驟a)繼續(xù)(發(fā)送)下一個標(biāo)志單元，d)在發(fā)送了完整的標(biāo)志之后，通信用戶開始發(fā)送有效數(shù)據(jù)。其優(yōu)點是，提供另一種可選的總線仲裁方法，該仲裁方法的突出之處在于同時使用多個通信通道。與使用一個通道的情況相比，通過應(yīng)用多個通道增加了傳輸帶寬，由此在傳輸速率保持相同的情況下使各信號詞(信息，Signalwiirter )的持續(xù)時間能夠更長。 較長的持續(xù)時間可以有利地應(yīng)用在信號傳輸?shù)母袘?yīng)耦合中。因此可以在感應(yīng)路徑上以降低的錯誤率來進(jìn)行信號傳輸。通過在建立通信時的檢查可以放棄在(出現(xiàn))訪問沖突時對通信順序進(jìn)行調(diào)整的上級通信用戶。因此，可在總線中簡單地以模塊化的方式接入新用戶，同樣可以省去可放棄的用戶。特別可以放棄中央總線控制裝置的重新編程。這里通信開始表示這樣的時刻，在該時刻一用戶開始發(fā)送信號，該信號在打算發(fā)送有效數(shù)據(jù)之前發(fā)送。在第一時間區(qū)間內(nèi)發(fā)送根據(jù)在總線設(shè)計時確定的協(xié)議實現(xiàn)的信號。 這些信號表明通過相關(guān)用戶建立通信。由于將第一時間區(qū)間劃分為(若干)時間段，可以應(yīng)用具有總線計時的總線。優(yōu)選地將總線計時的計時段用作所述時間段。所述標(biāo)志可被劃分為可被分配給所述(各)時間段的標(biāo)志單元。另外的優(yōu)點是，可以雙重地使用所述各時間段，一方面用于發(fā)送自身的標(biāo)志單元，另一方面用于接收其他用戶的信號。作為通信通道的物理實現(xiàn)，可以有利地使用電導(dǎo)體、金屬線、波導(dǎo)管、電介質(zhì)和空氣或真空或物理空間本身。通信通道也可以有利地設(shè)計為無線電定向鏈路，或設(shè)計為非定向的信號發(fā)送裝置和/或信號接收裝置。本發(fā)明可以有利地應(yīng)用在非接觸式能量傳輸設(shè)備中，該設(shè)備包括感應(yīng)耦合在初級導(dǎo)線系統(tǒng)上的次級線圈，所述次級線圈特別是為形成振蕩電路這樣與一電容串聯(lián)或并聯(lián)， 使得相關(guān)的諧振頻率基本上與初級電流的交變電流頻率相一致。次級線圈中的電流具有兩個分量，也就是其一是在變壓器中已知的變換電流分量，另一個是由諧振電路的布置結(jié)構(gòu)引起的諧振電流分量。次級線圈與至少一個電容這樣串聯(lián)和/或并聯(lián)，使得諧振頻率基本上與中頻相一致。以這種方式在弱感應(yīng)耦合的情況下確保在傳輸中的高效率，所述弱感應(yīng)耦合例如當(dāng)在初級導(dǎo)線與次級導(dǎo)線之間空隙較大時出現(xiàn)。振蕩電路的布置結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了經(jīng)由較大的空隙傳輸能量。盡管空隙較大，仍可以實現(xiàn)較高的效率。非接觸式能量傳輸設(shè)備包括感應(yīng)耦合到初級導(dǎo)線上的負(fù)載，其中在初級導(dǎo)線中施加一基本上恒定的中頻交變電流， 特別是基本上與由負(fù)載獲取的功率無關(guān)。與負(fù)載的數(shù)目和獲取的功率無關(guān)地施加電流。各負(fù)載分別包含一個或多個電容器，所述電容器與給負(fù)載供電的次級線圈這樣串聯(lián)和/或并聯(lián)，使得相應(yīng)的諧振頻率基本上與中頻一致。因此在初級導(dǎo)線和次級線圈之間可以實現(xiàn)較大的空隙。
在一種優(yōu)選設(shè)計方案中，所述通信通道是在一公共載體上的彼此不同的頻帶。因此可以有利的應(yīng)用已知的載體、如金屬導(dǎo)體或真空或空氣。在一種優(yōu)選設(shè)計方案中，所述載體還用于非接觸式能量傳輸，特別是該載體設(shè)計為非接觸式能量供給系統(tǒng)的初級導(dǎo)線。其優(yōu)點是，可以省去傳輸電纜，通過因此而省去的插塞連接能提高設(shè)備的防護(hù)級別。在一種優(yōu)選設(shè)計方案中，(通信用戶)僅在這樣的通信通道上檢測信號，在該通信通道上通信用戶在發(fā)送標(biāo)志單元時不發(fā)送信號。在一種優(yōu)選的改進(jìn)方案中，第一時間區(qū)間包含多個時間段，其中W)在測得的信號與發(fā)送的信息單元不一致的情況下，通信用戶由不一致的測得信號求得已發(fā)送信號的其他通信用戶的優(yōu)先權(quán)，如果該用戶具有在求得的各優(yōu)先權(quán)中的最高優(yōu)先權(quán)，則通信用戶在緊隨當(dāng)前時間段之后的時間段內(nèi)根據(jù)步驟a)繼續(xù)下一個信息單元。其優(yōu)點是，可以不必為確定優(yōu)先權(quán)而進(jìn)行的兩個用戶的對話，因為從分別為所有用戶確定的標(biāo)志單元中已經(jīng)可以得出關(guān)于發(fā)送者優(yōu)先權(quán)的信息。其優(yōu)點還在于，優(yōu)先權(quán)信息可以這樣劃分為單獨的單元，使得對多個同時進(jìn)行發(fā)送的用戶重復(fù)地確定哪一個用戶擁有最高優(yōu)先權(quán)因而能發(fā)送有效數(shù)據(jù)。特別是，不必使所有用戶一直等待到傳送完整的優(yōu)先權(quán)為止。在一種有利的改進(jìn)方案中第一時間區(qū)間包含多個時間段，其中c)如果通信用戶不具有各求得的優(yōu)先權(quán)中的最高優(yōu)先權(quán)，則該用戶轉(zhuǎn)換到偵聽模式或等待模式。在偵聽模式中，用戶調(diào)整發(fā)送過程，另外監(jiān)測總線。因此具有較低優(yōu)先權(quán)的用戶可以確定具有較高優(yōu)先權(quán)的用戶結(jié)束發(fā)送過程。因此可以有利地使用總線系統(tǒng)的帶寬，特別是可以避免空載運行時間、也就是沒有用戶進(jìn)行發(fā)送過程的時間區(qū)間。在等待模式中，在用戶進(jìn)行其它動作之前，該用戶調(diào)整發(fā)送過程并等待一確定的時長。所述動作可以是重新建立通信。因此有利地提供了可靠的總線仲裁。附加或可選擇地，對總線仲裁方法的發(fā)明的另外的特征在于，在一總線上具有多個通信用戶作為總線用戶，其中，給每個通信用戶分別分配一明確的、作為數(shù)字序列的地址，其中總線被計時，在建立通信時，各通信用戶分別在總線計時的各計時段的持續(xù)時間內(nèi)、按該通信用戶地址序列的順序、一個接一個地向總線發(fā)送數(shù)字作為FDM信號或OFDM信號，同時偵聽在總線上存在的FDM信號或OFDM信號，如果一通信用戶(第一通信用戶)確定存在另一通信用戶(第二通信用戶)，該另一通信用戶(第二通信用戶)當(dāng)前發(fā)送的數(shù)字的優(yōu)先權(quán)高于該通信用戶(第一通信用戶)，則該通信用戶(第一通信用戶)在下一個計時段內(nèi)退出仲裁。其優(yōu)點是，為異步的串行總線系統(tǒng)提供一種仲裁方法，該方法允許通過正弦信號的信號傳輸來代替幅移鍵控。由此允許在信號傳輸路徑中引入具有感應(yīng)耦合的位置， 由此傳輸路徑也可以連接相對移動的用戶。信號的正弦構(gòu)型雖然使傳輸速度減慢，但這種減慢通過同時應(yīng)用多個通信通道而得到有利地補償。在一種有利的設(shè)計方案中，總線包括多個通信通道并且按時間順序執(zhí)行如下步驟i)在第一計時段內(nèi)，各通信用戶分別向各通信通道發(fā)送其數(shù)字序列中的第一數(shù)字，同時偵聽所述通信通道，
ii)如果來自通信通道的偵聽信號是通過已發(fā)送的數(shù)字與具有較高優(yōu)先權(quán)的數(shù)字疊加而產(chǎn)生的，則各通信用戶在下一個計時段內(nèi)中斷該方法和/或轉(zhuǎn)換為其它狀態(tài)，iii)在接下來的計時段內(nèi)各通信用戶重復(fù)步驟i)和ii)，其中，在每一次重復(fù)時評估的通信通道便按預(yù)定順序減少一個，直到被評估的通信通道的偵聽信號不再能由所述用戶發(fā)送的數(shù)字和其它數(shù)字的相關(guān)部分的疊加形成，iv)如果確定的數(shù)字是在所述用戶的數(shù)字序列中的最后數(shù)字，則在下一個計時段內(nèi)各通信用戶開始經(jīng)由所述通信通道發(fā)送有效數(shù)據(jù)，ν)各通信用戶以在其數(shù)字序列中的下一個數(shù)字繼續(xù)步驟i)。因此給出一種仲裁方法，該方法在任何情況下產(chǎn)生一個明確的獲勝者，此外，該獲勝者也可被失敗者明確識別出。在一種有利的設(shè)計方案中，以O(shè)FDM方法經(jīng)由通信通道發(fā)送數(shù)字和有效數(shù)據(jù)，其中各通信通道通過在電線路、特別是雙芯纜線(Zweidrahtleitimg)、同軸線路或其他的雙極線路(zweipolige Leitung)上的頻帶形成。其優(yōu)點是，用于能量供給的線路同時可以用于數(shù)據(jù)傳輸、特別是仲裁。在一種有利的設(shè)計方案中，多個通信用戶連接到總線上，其中給每個通信用戶分配一號碼，其中按時間順序執(zhí)行如下步驟i)通信用戶確定其號碼在基數(shù)η的計數(shù)法(η進(jìn)制計數(shù)法，die Zahlendarstellung zur basis η)中的第一■字，ii)通信用戶在通信通道上發(fā)送一信號，該通道的號碼等于已確定的數(shù)字，同時偵聽其余通信通道，iii)如果在步驟ii)期間在一具有比確定的所述數(shù)字更高號碼的通信通道上存在發(fā)送，則該通信用戶中斷該方法和/或轉(zhuǎn)換為其它狀態(tài)，iv)如果確定的所述數(shù)字是該通信用戶的號碼在基數(shù)η的計數(shù)法中最后的數(shù)字， 則該通信用戶開始發(fā)送有效數(shù)據(jù)，ν)通信用戶確定該通信用戶的號碼在基數(shù)η的計數(shù)法中的下一個數(shù)字，繼續(xù)步驟
ii) ο其優(yōu)點是，可以對多載波調(diào)制方法使用總線仲裁。特別是描述了一種方法，利用該方法可靠地調(diào)解訪問沖突、也就是在三個和多個用戶同時訪問時的訪問沖突。另外特別有利的是，多載波調(diào)制方法的所有可用通道都可以用于總線仲裁。在三個和多個用戶同時訪問時可以可靠地確定，哪些優(yōu)先權(quán)參與訪問沖突，使得每個用戶可以無誤地判定本身放棄
通信嘗試。在另一有利的設(shè)計方案中，所述計數(shù)法基于與通道數(shù)目不同的基數(shù)。在一種有利的設(shè)計方案中，如果對于通信用戶，特別基于在總線上存在的信號確定了該通信用戶在仲裁方法中獲勝，則該通信用戶在預(yù)留的通信通道上發(fā)送一信號。如果通信用戶不是仲裁方法的獲勝者，則這些通信用戶在預(yù)留的通信通道上接收到一信號，結(jié)束仲裁并退出。優(yōu)選將為地址傳送所準(zhǔn)備的通信通道用作預(yù)留通信通道。由此雖然犧牲了地址傳送的一個位，可是平均上加快了仲裁。其優(yōu)點是，在其中潛在的下級通信用戶由于信號的疊加而仍不能明確判斷其是否失敗的情況下，可通過在潛在的獲勝者方面的信號表示來縮短仲裁方法，特別是對于使用其中多次發(fā)送地址的各個數(shù)字直到明確地表明為止的方法的情況(縮短了仲裁方法)。因此雖然地址位在預(yù)留的通道上的損失首先造成地址加長， 也就是增加了組成各地址的數(shù)字的數(shù)目，但這種加長通過減少了仲裁需要的對各數(shù)字的重復(fù)而得到補償。在一種有利的設(shè)計方案中，傳輸?shù)男盘柺钦倚蔚幕蛴烧倚盘柕寞B加而得出， 其中疊加的正弦信號的數(shù)目小于或等于通信通道的數(shù)目。正弦信號可以特別有利地應(yīng)用在 OFDM方法中，此外允許經(jīng)由感應(yīng)耦合進(jìn)行無失真的數(shù)據(jù)傳輸。由于沒有失真降低了在仲裁時數(shù)據(jù)傳輸?shù)腻e誤率。可選地代替正弦信號，可利用常用的小波、例如Haar小波、Daubechies小波、 Coiflet小波和Meyer小波來進(jìn)行疊加。由于與不受時間限制的正弦信號相比，在較短時間間隔內(nèi)時間彌散性或時間定位性(zeitliche lokalisierung)小，在此可以降低在傳輸開始和傳輸結(jié)束時的失真。在一種有利的設(shè)計方案中，主要在計時段的持續(xù)時間期間向總線傳輸各信號，各傳輸?shù)男畔卧姆柍掷m(xù)時間因此基本上等于計時段的持續(xù)時間，其中在信號起振過程持續(xù)時間/起始時間的量級中的、兩個持續(xù)時間的相對偏差是可接受的。因此可以使用足夠的時間，在該時間內(nèi)可例如通過在傳輸路徑上的感應(yīng)耦合位置無誤地傳送信號。因此由總線計時決定進(jìn)展(前進(jìn)步長，F(xiàn)ortschritt)，從而確定仲裁過程的最大持續(xù)時間，由此可以更好地估計信息傳送所需的時間。具有較低優(yōu)先權(quán)的用戶可僅 (經(jīng)過)一計時段的歷程便退出，可僅隨著開始一計時段便建立通信。經(jīng)常由于這種計時方式而發(fā)生需要進(jìn)行仲裁的沖突，本發(fā)明方法描述了一種實用的、用于調(diào)節(jié)這種沖突的例程。在一種有利的設(shè)計方案中，分配給用戶的號碼或標(biāo)志單元序列明確標(biāo)志出所述用戶，特別是其中對于所有分配給用戶的號碼的集合、或標(biāo)志單元的序列、和/或?qū)τ谒鎏柎a的數(shù)字或標(biāo)志單元明確了一種排序關(guān)系，根據(jù)該排序關(guān)系應(yīng)用較高號碼的概念。優(yōu)選地對于號碼的數(shù)字或標(biāo)志單元預(yù)先確定排序關(guān)系，從所述排序關(guān)系得出對所有分配給用戶的號碼的集合或標(biāo)志單元序列的排序關(guān)系。其優(yōu)點是，號碼或標(biāo)志單元序列可用作對各用戶的否則可自由選擇的標(biāo)記的占位(信息)，其中可使用自然數(shù)自然得出的排序關(guān)系作為優(yōu)先順序。此外其優(yōu)點是，可以以數(shù)字方式或標(biāo)志單元方式進(jìn)行仲裁。因此不以用戶的數(shù)目來決定所需通信通道的數(shù)目。如果用戶數(shù)目增加，則僅延長仲裁過程的持續(xù)時間。因此在限定通信通道數(shù)目的情況下可以設(shè)置多個用戶。在一種有利的設(shè)計方案中，分配給用戶的號碼或標(biāo)志單元序列是該用戶的數(shù)字地址，其中通過地址的自然排序明確所述排序關(guān)系。其優(yōu)點是，可以簡單、容易理解并且無誤地配置號碼分派和優(yōu)先權(quán)分配，因為用戶地址和對用戶的地址分配可以以總線系統(tǒng)技術(shù)簡單地進(jìn)行。在一種有利的設(shè)計方案中，特別是通過檢測在時間上接近過零點發(fā)送的信號脈沖，將非接觸式能量傳輸信號的過零點用于使通信同步。因此可有利地使用戶內(nèi)部計時與總線計時同步。在一種有利的設(shè)計方案中，至少一個通信通道包含多個子通道，其中通信用戶將為一通信通道確定的信號發(fā)送到該通信通道的子通道，所述信號作為具有相對的、隨機確定的相移的信號。因此通過冗余可以有利的降低錯誤率。這里，這些子通道本身同樣被視為通信通道，卻又分級組合成組，所述組分別限定一通信通道。換句話說，配屬于一通信通道的子通道在其應(yīng)用中、也就是被信號同時占用可能性、不是完全彼此無關(guān)，而是存在由于故意的信號傳輸冗余而引起的相互關(guān)系或附加條件，而不同通信通道的子通道在其應(yīng)用中彼此無關(guān)。在一種有利的設(shè)計方案中，如果在通信通道的至少一個子通道上檢測到一信號， 則通信用戶認(rèn)為該通信通道被加載一信號。其優(yōu)點是，可使用所提供的冗余以簡單可靠的方式降低錯誤率、特別是用于避免基于隨機破壞性干涉的傳輸錯誤。在一種有利的設(shè)計方案中，在應(yīng)用OFDM方法的情況下在導(dǎo)體的通信通道或子通道上傳送信號。其優(yōu)點是，為OFDM方法提供了一種使用OFDM方法的所有通信通道因而與 OFDM方法兼容的總線仲裁方法。在一種有利的設(shè)計方案中，通信通道的頻率不處于非接觸能量傳輸?shù)闹C波序列中，或至少不處于非接觸式能量傳輸信號的最初三個諧波(harmonischen Obertone )
的集合中。因此有利地降低了非接觸式能量傳輸對信號傳輸?shù)母蓴_性耦合。例如由于非接觸式能量傳輸?shù)墓╇婋娮友b置中進(jìn)行的過程或負(fù)載的反作用，以非接觸式能量傳輸基頻的多倍產(chǎn)生干擾。在一種有利的設(shè)計方案中，通信通道的頻率處于基頻的諧波序列上。因此在子通道上借助于多個信號的相對相移可有利地實施信號的冗余傳輸。 在一種有利的設(shè)計方案中，借助于FFT和/或IFFT變換有效數(shù)據(jù)以向總線傳輸和 /或從總線接收(所述數(shù)據(jù))，特別是用于OFDM方法中的數(shù)據(jù)傳輸。其優(yōu)點是，可以以可用于OFDM方法的格式對由總線以二進(jìn)制傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速轉(zhuǎn)換。在一種有利的設(shè)計方案中，通信用戶是驅(qū)動設(shè)備、特別是變頻電機或用于給負(fù)載供電的適配器。其優(yōu)點是，OFDM方法可以與具有非接觸式能量傳輸?shù)脑O(shè)備相組合。其優(yōu)點是，OFDM方法的時間常數(shù)、也就是信號詞的持續(xù)時間、可以選擇成大致上等于或大于在設(shè)備的初級導(dǎo)線中反應(yīng)的時間常數(shù)(Zeitkonstante von Reflexionen)。因為OFDM方法使用正弦信號，所以可避免將回波錯誤地判讀為附加信號或附加信息。因此可以有利地節(jié)省用于信號傳輸?shù)慕K端設(shè)備。OFDM方法在進(jìn)行非接觸式能量傳輸?shù)脑O(shè)備中的應(yīng)用更加有利，因為正弦信號與方波信號、也就是脈沖相比能以更低的信號失真感應(yīng)耦合到初級導(dǎo)線中。對總線通信裝置的發(fā)明主要特征是，在一總線上連接有多個通信用戶，其中所述通信用戶具有用于在多個頻道上進(jìn)行仲裁和通信的器件。其優(yōu)點是，在傳輸速率保持相同的情況下通信的信號詞占用的時間段更長。因此可以降低通信的錯誤率，在傳輸路徑中是感應(yīng)耦合，其特別允許相對移位。在一種有利的設(shè)計方案中，通過能量總線給通信用戶供電，和/或通信用戶具有用于經(jīng)由能量總線在多個頻道上進(jìn)行通信的器件。因此可以有利地節(jié)省線路。在一種有利的設(shè)計方案中，通過能量總線非接觸地給通信用戶供電，和/或通信用戶具有經(jīng)由能量總線在多個頻道上進(jìn)行非接觸式通信的器件、特別是以O(shè)FDM方法進(jìn)行通信。因此可以有利的節(jié)省插塞連接結(jié)構(gòu)，可以對設(shè)備實施更高的防護(hù)級別。在一種有利的設(shè)計方案中，通信用戶具有用于確定非接觸式能量傳輸信號的過零點的器件。因此可以使所應(yīng)用通信方法(如OFDM方法)的時間段或時間計時同步。在一種有利的設(shè)計方案中，設(shè)置有用于在兩個信號之間產(chǎn)生隨機大小的相移的器件。因此可以使用方法以借助于冗余信號傳送避免傳輸錯誤。
在一種有利的設(shè)計方案中，設(shè)置有用于借助于FFT和/或IFFT進(jìn)行數(shù)據(jù)變換的器件。因此有效數(shù)據(jù)可被快速轉(zhuǎn)換為總線系統(tǒng)的格式。在一種有利的設(shè)計方案中，該裝置具有用于從初級導(dǎo)線非接觸式獲取能量的器件，和/或具有用于非接觸式能量供給的器件。因此非接觸式能量供給的優(yōu)越性與多載波仲裁的優(yōu)越性相結(jié)合。特別是初級導(dǎo)線可以用于數(shù)據(jù)通信。對變頻器的發(fā)明主要特征是，設(shè)置有用于以O(shè)FDM方法發(fā)送和/或接收數(shù)據(jù)的器件，其中，在所述變頻器中能實施按照至少一項上述權(quán)利要求所述的總線仲裁方法。因此在變頻器中，可將總線仲裁方法有利地用于OFDM方法。特別是因此可以將按模塊分類的變頻器集成在具有總線通信(結(jié)構(gòu))的設(shè)備中。對生產(chǎn)設(shè)備的發(fā)明主要特征是，對驅(qū)動單元進(jìn)行非接觸式能量供給，經(jīng)由總線至少可以在各驅(qū)動單元之間交換數(shù)據(jù)，其中驅(qū)動單元具有用于實施根據(jù)本發(fā)明的方法的器件，和/或其中驅(qū)動單元分別包含根據(jù)本發(fā)明的總線通信裝置。其優(yōu)點是，可以形成這樣的生產(chǎn)設(shè)備，即在該設(shè)備中非接觸式能量供給的優(yōu)越性可與經(jīng)由總線系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的優(yōu)越性相結(jié)合。因此驅(qū)動單元與總線一起形成一總線系統(tǒng)。本發(fā)明可特別有利地用在多主機總線系統(tǒng)中，特別是在FlexRay、以太網(wǎng)、CAN、基金會現(xiàn)場總線(FF)、PR0FIBUS、interbus中或應(yīng)用在多載波調(diào)制方法中。由從屬權(quán)利要求中得出(本發(fā)明的)其它優(yōu)點。本發(fā)明不局限于權(quán)利要求的特征組合。特別是通過提出任務(wù)和/或通過與現(xiàn)有技術(shù)相比較地提出任務(wù)，專業(yè)人員得出對權(quán)利要求和/或各個權(quán)利要求的特征和/或說明書特征和/或附圖特征的其他合適的組合可能性。


下面根據(jù)附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明，其中-圖1示出了用于給移動負(fù)載非接觸供給能量的設(shè)備，-圖2示出了在OFDM方法中使用的頻譜，-圖3示出了用于通過OFDM方法發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的調(diào)制解調(diào)器的功能構(gòu)件，-圖4示出了在使用一個通信通道的情況下的仲裁方法，-圖5示出了在使用多個通信通道的情況下的仲裁方法，-圖6示出了在一通信通道上不同信號的干擾，-圖7示出了在本發(fā)明的仲裁方法中傳輸差錯率與用戶數(shù)目的關(guān)系，-圖8示出了在應(yīng)用八個通信通道的情況下兩個用戶之間的仲裁過程，-圖9示出了負(fù)載經(jīng)過唯一通信通道的通信，-圖10示出了根據(jù)本發(fā)明、負(fù)載經(jīng)過多個通信通道的通信，-圖11示出了在使用多個通信通道情況下的可選的仲裁方法，-圖12示出了在使用具有獲勝位(Gewirmer-Bit)的多個通信通道情況下的可選的仲裁方法。附圖標(biāo)記列表11、12、13、14 負(fù)載126 數(shù)據(jù)傳遞15電源 130負(fù)載0100]16初級導(dǎo)線132.1-132. 4 通信通道0101]120負(fù)載134 目號華禹合0102]122通信通道136數(shù)據(jù)傳遞0103]124 目號華禹合301調(diào)制解調(diào)器0104]302數(shù)據(jù)源410有效數(shù)據(jù)0105]303數(shù)據(jù)接收端411地址幀0106](Datensenke)412數(shù)據(jù)包0107]304,305緩沖存儲器420錯誤檢測信息0108]306總線控制器430偵聽模式0109]308頻率分配器件500中頻信號0110]309隨機相位發(fā)生器501第一用戶0111]310啟動信號502第二用戶0112]311幅值評估單元503第三用戶0113](Amplitudenauswerteeinheit)504標(biāo)志0114]312用于反快速傅立葉變換(IFFT) 508發(fā)送開始0115]的器件509傳輸結(jié)束0116]313用于快速傅立葉變換(FFT) 510有效數(shù)據(jù)0117]的器件511地址幀0118]314并行-串行轉(zhuǎn)換器512數(shù)據(jù)幀0119]315串行-并行轉(zhuǎn)換器520錯誤檢測信息0120]316數(shù)模轉(zhuǎn)換器530偵聽模式0121]317模數(shù)轉(zhuǎn)換器601-605 信號0122]401,402用戶606合成信號0123]403傳輸開始607可監(jiān)測的范圍0124]404標(biāo)志608盲區(qū)0125]405傳輸結(jié)束
具體實施例方式在圖1中示出了用于從電源15給多個可移動負(fù)載11、12、13、14非接觸供給能量的設(shè)備。電源15將25kHz的恒定中頻電流施加到初級導(dǎo)線16上，該電流通過弱諧振耦合將能量感應(yīng)地傳輸?shù)截?fù)載11-14的次級線圈上。例如設(shè)置變頻電機作為負(fù)載11-14。在次級線圈上為了能量耦合這樣串聯(lián)或并聯(lián)電容器，使得諧振頻率大致等于中頻電流的頻率。這里有利地選擇25kHz。在電源15上設(shè)置有用于將數(shù)據(jù)調(diào)制和解調(diào)到初級導(dǎo)線16上的其它裝置。負(fù)載 11-14具有同樣的裝置，并經(jīng)由初級導(dǎo)線16和在電源15上設(shè)置的器件進(jìn)行通信。所述通信通過OFDM方法進(jìn)行，在該方法中同時使用具有不同頻率的多個通信通道。通信通道在本文中理解為在信息理論意義上的通道。每個通道為進(jìn)行傳輸而利用一種媒介，該媒介例如可以設(shè)計為在空氣或金屬導(dǎo)體中的電磁波的頻帶、設(shè)計為光導(dǎo)體或單獨的金屬導(dǎo)體。還已知用于傳輸信號的其它媒介，所述媒介可以用于本發(fā)明。經(jīng)過這些通道以正弦波包的形式傳輸信號。圖2示出了用于每個通道的頻譜的實部。虛線標(biāo)記出第一通道的中頻，也就是主要用于經(jīng)由第一通道傳輸?shù)男盘柕念l率。所有其他通道的頻譜在該位置沒有分量，由此可使各個通道分離。正交性在數(shù)學(xué)意義上涉及有限的時間段。中頻形成基頻的諧波序列的一部分，換句話說是基頻的整數(shù)倍。圖1所示的設(shè)備中應(yīng)用了 8個通道。用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)念l帶從75kHz延伸至 1200kHz。這樣選擇用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)念l率，使得該頻率不落在中頻電流的最初三個諧波上。 特別是為各中頻使用的頻帶不與中頻電流的基頻的最初三個諧波重疊。在此，在中頻電流的頻率值與數(shù)據(jù)傳輸?shù)念l帶值之間設(shè)置足夠的間距，從而降低相互影響，特別是中頻電流分量向數(shù)據(jù)傳輸中的耦合。在根據(jù)圖1的設(shè)備中長度比例表示，負(fù)載11-14接收OFDM信號作為近場信號。因此可近似地假設(shè)信號持續(xù)時間極小，信號波長無限長。在其他根據(jù)本發(fā)明的實施例中，初級導(dǎo)線的長度為OFDM信號最大波長的幾倍，特別是大于十倍。圖9示意性地示出負(fù)載120根據(jù)現(xiàn)技術(shù)經(jīng)由一個通信通道122進(jìn)行通信。該通信通道設(shè)計為總線線路、也就是電纜。負(fù)載120通過信號耦合部124向通信通道122發(fā)送或從該通信通道接收數(shù)據(jù)。這種信號耦合1 基于感應(yīng)耦合或經(jīng)由電插接接點的耦合。負(fù)載120通過這種方式相互通信、或經(jīng)由數(shù)據(jù)傳送裝置126與中央控制裝置(未示出)或其它總線進(jìn)行通信。圖10示意性地示出了多個負(fù)載130經(jīng)由通信通道132. 1-132. 4進(jìn)行通信的根據(jù)本發(fā)明的實施形式。負(fù)載130分別通過信號耦合134與通信通道132. 1-132. 4相連接。這些通信通道設(shè)計為在一載體中預(yù)留的頻帶，因此表示成副載體/子載體。該載體通過金屬導(dǎo)線、例如金屬線、電纜或線路來實現(xiàn)。所述信號耦合134以物理感應(yīng)的方式實現(xiàn)。負(fù)載 130經(jīng)由通信通道132. 1-132. 4相互通信、或經(jīng)由數(shù)據(jù)傳送裝置136與中央控制裝置(未示出)或其它總線(同樣未示出)進(jìn)行通信。在其它根據(jù)本發(fā)明的實施例中使用的通信通道多于所示數(shù)目的通信通道 132. 1-132. 4。這在圖10中通過(圖上方的)小點表示出。在其它根據(jù)本發(fā)明的實施例中，信號耦合134在物理上以電容耦合或電耦合的方式實現(xiàn)。圖3象征性地示出調(diào)制解調(diào)器301，該調(diào)制解調(diào)器連接在初級導(dǎo)線16上以用于數(shù)據(jù)接收和數(shù)據(jù)發(fā)送。這種調(diào)制解調(diào)器301分別集成在圖1所示的各負(fù)載11-14中。調(diào)制解調(diào)器301包含數(shù)據(jù)源302、數(shù)據(jù)接收端303、緩沖存儲器304、305、總線控制器306、頻率分配器件308、隨機相位發(fā)生器309、用于反快速傅立葉變換(簡寫為IFFT)的器件312、用于快速傅立葉變換(簡寫為FFT)的器件313、并行-串行轉(zhuǎn)換器314、串行-并行轉(zhuǎn)換器315、數(shù)模轉(zhuǎn)換器316、模數(shù)轉(zhuǎn)換器317、帶通濾波器、高通濾波器、運算放大器和用于電退耦的裝置。該調(diào)制解調(diào)器以下述方式工作。從數(shù)據(jù)源302、經(jīng)過緩沖存儲器304將數(shù)據(jù)傳輸給總線控制器306。總線控制器306將數(shù)據(jù)傳輸給頻率分配器件308?？偩€控制器306控制并監(jiān)測仲裁階段。頻率分配器件308以這樣的計數(shù)法表示數(shù)據(jù)，使該計數(shù)法的基數(shù)等于所應(yīng)用的傳輸通道的數(shù)目。在箭頭方向上以數(shù)字方式進(jìn)一步傳送求得的計數(shù)法。總線控制器通過啟動信號310操縱隨機相位發(fā)生器309，該隨機相位發(fā)生器為由頻率合成器件308傳送的數(shù)字的兩個副本確定相對相移。這種帶相對相移地對信號進(jìn)行加倍(以兩個副本進(jìn)行傳輸)提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜哂?度)，因此降低了故障率。在用于IFFT的器件313上將所述數(shù)字和相移組合成根據(jù)數(shù)字的正弦信號的疊加。該正弦信號在并行-串行轉(zhuǎn)換器314上轉(zhuǎn)換為隨時間變化的信號，經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換器316、高通濾波器、運算放大器和電退耦元件進(jìn)一步傳送到總線16。總線16設(shè)計為高頻絞合線，也就是設(shè)計為多股電纜，其中各個電纜芯線彼此絕緣。因此從頻率分配器件308直到總線16的區(qū)域是實現(xiàn)OFDM方法的區(qū)域。相反地，調(diào)制解調(diào)器301經(jīng)由電退耦元件、運算放大器、特別是分離出高頻干擾和中頻能量信號的帶通濾波器、以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器317來接收隨時間變化的信號，該信號經(jīng)過串行-并行轉(zhuǎn)換器315和用于FFT的裝置313轉(zhuǎn)換為數(shù)值。通過幅值評估單元311和頻率分配器件308根據(jù)計數(shù)法從傳送的數(shù)值序列中求得一數(shù)值，該計數(shù)法的數(shù)基等于所應(yīng)用的通道的數(shù)目，并繼續(xù)傳遞給總線控制器306?？偩€控制器306經(jīng)由緩沖存儲器305將所接收的數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)接收端303。在另一個實施例中，向總線16的耦合入或從總線16上的耦合出數(shù)據(jù)并非如所示的電容地實現(xiàn)，而是感應(yīng)地實現(xiàn)、或借助于插塞或借助于在滲透技術(shù)中的滲透刺 (Durchdringungsdorn)以電的方式實現(xiàn)。在另一個實施例中，總線16設(shè)計為絞合線，其中各個芯線不彼此電絕緣。在另一個實施例中，通過物理空間或通過空氣實現(xiàn)總線16，其中借助于無線電傳輸來實現(xiàn)信號傳送。圖4示出一種根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的仲裁方法的歷程，在該方法中僅應(yīng)用一個通信通道。示出了由兩個用戶401、402發(fā)送的信號的時間歷程。該信號曲線劃分為以I、II、III 等表示的時間段，其中每一個時間段包含一個符號。兩個用戶401、402同時在403開始其標(biāo)志404，其中每個用戶發(fā)送其二進(jìn)制編碼的地址，同時監(jiān)測傳輸通道。所述標(biāo)志也可稱為標(biāo)志符。因此，傳輸開始403和標(biāo)志404表明
用戶建立通信。在第一時間段k，兩個用戶401、402(分別)發(fā)送一信號，也就是數(shù)據(jù)“ 1”。在接下來的時間段中，僅第一用戶401發(fā)送一信號，而第二用戶傳送數(shù)據(jù)“0”，即不發(fā)送信號。通過同時發(fā)生的發(fā)送通道監(jiān)測，第二用戶402確定，另一個用戶發(fā)送了信號。接著用戶402中斷其發(fā)送并變換到偵聽模式430，也就是轉(zhuǎn)換為只聽模式(listen-only mode)。在此偵聽模式430是一種用戶狀態(tài)，在該狀態(tài)下用戶偵聽總線而不進(jìn)行發(fā)送，一直等待，直到總線被釋放或者直到被識別出進(jìn)行發(fā)送的用戶結(jié)束其數(shù)據(jù)傳輸。第一用戶401繼續(xù)發(fā)送其地址。在完全發(fā)送該地址之后，該用戶開始發(fā)送包括地址幀411和數(shù)據(jù)包412的有效數(shù)據(jù)410。錯誤檢驗信息420在405時使傳輸結(jié)束。如果多于兩個用戶同時開始發(fā)送標(biāo)志404，則根據(jù)所述方法，除了其中一個用戶外，這些用戶都逐漸轉(zhuǎn)換為偵聽模式430，因為通過用戶的地址可以明確識別出每一個用戶。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的、在OFDM方法中的仲裁方法的歷程。(其中)使用八個通道來進(jìn)行通信。在圖5中在最上面示出了中頻信號500的時間歷程，在該中頻信號的時間歷程下面示出了第一用戶501、第二用戶502和第三用戶503的信號序列。以I、II、III表示持續(xù)時間相同的時間段，這些時間段在時間上彼此連續(xù)。每個時間段用于傳輸一個符號，也就是在總線系統(tǒng)中最小的信息單元。時間段的順序?qū)?yīng)于總線系統(tǒng)計時和用戶的內(nèi)部計時。中頻信號500的過零點用于使在OFDM方法中在每個時間段發(fā)送的符號同步，例如通過檢測過零點或同步脈沖(實現(xiàn)所述同步)，該同步脈沖是在時間上接近過零點被發(fā)送的，亦即當(dāng)中頻信號500的瞬時值低于一閾值時(被發(fā)送)。通過所述同步引起，用戶501-503在同一時刻、同步地測得每個新的時間段的開始。從而使得每個用戶501-503的內(nèi)部計時與總線系統(tǒng)的計時同步。通信用戶501-503具有內(nèi)部時鐘，該內(nèi)部時鐘規(guī)則地以所述方式同步。這里，如果時間段的結(jié)束落在中頻信號過零點左右的范圍內(nèi)，則始終實現(xiàn)同步。由DE 10349242B3已知一種用于在應(yīng)用過零點的情況下進(jìn)行同步的方法和裝置。 該文獻(xiàn)的主題是本發(fā)明的實施例的組成部分。通過用戶以數(shù)字方式發(fā)送其關(guān)于數(shù)基重新編碼的地址，三個用戶同時在508時開始進(jìn)行識別。為此用戶發(fā)送不同頻率的波包。同時監(jiān)測在其上沒有發(fā)送信號的通道。在第一時間段中，所有三個用戶501、502、502都在相同通道上發(fā)送一個信號(第一標(biāo)志單元)。三個用戶都沒發(fā)覺其他的用戶，因為所有用戶都發(fā)送相同的信號。在緊接第一時間段之前的、未示出的時間段中，所有三個用戶501、502、503都對總線進(jìn)行監(jiān)測，并檢查是否其他的用戶已進(jìn)行了發(fā)送。因為并沒有其他的用戶已經(jīng)(在所述未示出的時間段中)進(jìn)行發(fā)送，所以進(jìn)行在第一時間段中的信號發(fā)送。在第二時間段中，第一用戶501和第三用戶503在同一通道上發(fā)送一信號(下一個標(biāo)志單元)，而第二用戶502不發(fā)送。因此第二用戶502檢測出還有其他的用戶進(jìn)行發(fā)送，轉(zhuǎn)換到偵聽模式530。第一用戶501和第三用戶503都沒有發(fā)覺其他的用戶，因為其所發(fā)送的信號與檢測信號一致。在第三時間段中，第一用戶501在一中頻高于用戶503的通道上發(fā)送一信號。這樣，第一用戶501檢測出其他的用戶進(jìn)行發(fā)送。因為由第三用戶503使用的通道被分配了比由第一用戶501使用的通道更高的優(yōu)先權(quán)，所以第一用戶501轉(zhuǎn)換為偵聽模式530。用于確定優(yōu)先權(quán)的通信通道排序關(guān)系如下；如果第一用戶在一頻率比第二用戶低的通道上進(jìn)行發(fā)送，則第一用戶比第二用戶的優(yōu)選權(quán)高。如果一個用戶不進(jìn)行發(fā)送并且第二用戶完全在一個通道上進(jìn)行發(fā)送，則該用戶比第二用戶的優(yōu)先權(quán)低。在結(jié)束識別之后，第三用戶503開始發(fā)送有效數(shù)據(jù)510，該有效數(shù)據(jù)包括地址幀 511和數(shù)據(jù)幀512。錯誤檢驗信息520在509時結(jié)束所述傳輸。在一個改進(jìn)方案中，該錯誤檢驗信息520也包含傳輸結(jié)束的信息。通過該信息使一處于偵聽模式530的用戶開始新的發(fā)送嘗試。在其它實施例中，用戶501、502并不各自轉(zhuǎn)換到偵聽模式，而是轉(zhuǎn)換到等待模式。 在經(jīng)過確定的時間間隔或確定數(shù)目的時間段之后該用戶501、502重新開始發(fā)送其標(biāo)志。在其他實施例中，使用16、32、52或88個或更多的通道。為數(shù)據(jù)傳輸預(yù)留的頻帶在50kHz和20GHz之間，特別是在75kHz和5GHz之間。在監(jiān)測通道時存在這種可能性，即一個用戶處在由另一用戶發(fā)送的信號的節(jié)點上，或?qū)τ谝粋€用戶來說由其他用戶在同一通道上發(fā)送的信號本身并不存在。圖6示出了由不同用戶在同一通道上發(fā)送的正弦信號601-605的干涉。圖中示出作為矢量的每個信號的幅值和相位。將各個矢量移位以進(jìn)行矢量相加。用矢量606代表由所述干涉產(chǎn)生的信號。如果該矢量606位于可監(jiān)測的范圍607內(nèi)、也就是在盲區(qū)608的外部，則用戶識別一信號。各個矢量601-605的角度代表相移，所述相移是由于圖1中的負(fù)載11-14耦合在初級導(dǎo)線上、例如由于與理想布置之間存在偏差的裝配布局引起的輸入耦合線圈的電感應(yīng)變化、由于初級導(dǎo)線的布線和沿初級導(dǎo)線路16中的傳輸鏈路存在附加負(fù)載11-14和/或電感而產(chǎn)生。對于相應(yīng)較長初級導(dǎo)線16，信號在初級導(dǎo)線16中的延時效應(yīng) (Laufzeiteffekte)也是特別重要的。圖7以上面的曲線示出了與用戶數(shù)目相關(guān)的故障率的模擬結(jié)果，其中如果由于干涉而使信號幅值小于_3dB，則評估為故障。在本發(fā)明的方法中，每個通道劃分為兩個子通道。將分別在一個通道上發(fā)送信號的每個用戶11-14、601-605在兩個附屬的子通道中的每一個通道上發(fā)送該信號，所述信號具有隨機確定的相對相移。相對相移理解為在子通道上發(fā)送的各正弦信號的初始相位差， 也就是在相應(yīng)時間段開始時各正弦信號的偏移之間的相位角。在與圖5相關(guān)地提到的通道監(jiān)測中同時分別評估兩個子通道。如果在至少一個子通道上識別出一信號，則在通道中識別出該信號。這樣實現(xiàn)了子通道信號的邏輯“或”運算。因此，進(jìn)一步降低了由于在用戶11、 14,601-605中的隨機破壞性干涉引起錯誤評估的概率，并且得出了在圖7中下面的曲線作為模擬結(jié)果。換句話說，通過應(yīng)用隨機確定的、起始相位的相對偏移，在一子通道上存在破壞性干涉的情況下，降低在各其它子通道上出現(xiàn)破壞性干涉的概率。具有破壞性干涉的子通道在這種情況下用作其他的子通道的參照物，隨機確定的相移分別引起在其他的子通道上的相移，所述相移引起非破壞性的疊加。在另一個實施例中，在所述方法中特別有利地利用通過分配的頻率和附屬頻帶實現(xiàn)多個子通道，所述頻帶的值具有一公共部分。在德國專利申請DE 102006010900.7中已知一種用于在多載波調(diào)制方法中用于產(chǎn)生相移的方法和裝置。該文獻(xiàn)的主題是本發(fā)明實施例的組成部分。圖8示出了仲裁歷程，如在總線控制器306中所示出的那樣。示出了兩個用戶的通道占用Tr. 1至Tr. 8的時間歷程，其中按事先確定的優(yōu)先權(quán)順序布置多個通道。所示的表的各個列對應(yīng)于總線計時的時間段。記錄“1”表明在相應(yīng)的通道中、在相應(yīng)時間段內(nèi)發(fā)送一信號；記錄“0”表明沒有發(fā)送信號。兩個用戶在監(jiān)測中對兩個表的“或”運算進(jìn)行檢查。在第一至第五時間步驟中兩個用戶都沒有得出另一用戶已經(jīng)發(fā)送。在第六時間步驟中，用戶2確定另一個用戶已經(jīng)在5號通道上進(jìn)行發(fā)送。因為該通道(5號通道)具有比 (用戶2)本身所應(yīng)用的4號通道更高的優(yōu)先權(quán)，所以用戶2轉(zhuǎn)換到偵聽模式。同時用戶1 確定，另一個用戶已經(jīng)在4號通道上進(jìn)行發(fā)送。因為該通道G號通道)具有比(用戶1) 本身所應(yīng)用的通道更低的優(yōu)先權(quán)，所以用戶1繼續(xù)發(fā)送過程。圖11示出了在應(yīng)用五個通信通道的情況下在十個用戶Tl-TlO之間進(jìn)行仲裁的方法，其中用戶Tl-Tio在仲裁方法的各步驟中分別在多于一個的通信通道上發(fā)送信號。所述方法在總線計時的一個接一個的計時段的進(jìn)程中執(zhí)行。在每個計時段內(nèi)進(jìn)行仲裁方法的一個循環(huán)。下面描述所述循環(huán)。
在圖11中示出了對各數(shù)字的仲裁。每一個用戶Tl-TlO從其地址中求得一數(shù)字， 該數(shù)字在二進(jìn)制計數(shù)法中剛好具有三個1和兩個0。所述數(shù)字記錄在每個用戶Tl-TlO的列中。在仲裁方法的、以在列C中有記錄1的行表示的第一循環(huán)中，每個用戶Tl-TlO將其數(shù)字發(fā)送到總線上。因此在總線上存在記錄在總線下的信號“11111”。這里，該記錄的第一位對應(yīng)于在用戶的列中記錄在最上面的通信通道，第二位對應(yīng)于第二靠近上面的通信通道，以此類推。在同一計時段內(nèi)，每個用戶求得實際在總線的通信通道上的是哪個信號。該信號通過在邏輯“或”運算意義上的疊加由已發(fā)送的信號和由其他用戶發(fā)送的信號得出。在各通信通道上，當(dāng)且僅當(dāng)至少一個用戶在一計時段內(nèi)發(fā)送信號“1”時，在該計時段內(nèi)便存在該信號。因此用戶不僅具有發(fā)送單元，而且也具有接收單元。優(yōu)選地，發(fā)送和接收通過的感應(yīng)地輸入耦合到雙極總線線路中實現(xiàn)。因此用戶T7、T8、T9、TlO根據(jù)總線上的信號識別出，其他用戶已經(jīng)進(jìn)行發(fā)送，所述其他用戶在位于表中最上面的第一通信通道中發(fā)送了 “1”，因而擁有較高的優(yōu)先權(quán)。用戶 T7、T8、T9和TlO接著轉(zhuǎn)入偵聽模式或等待模式，通過在其列中的記錄“X”表示。用戶Τ1、Τ2、Τ3、Τ4、Τ5和Τ6沒有識別出，是否有具有較高優(yōu)先權(quán)的其他用戶進(jìn)行了發(fā)送。這通過在各自列中的“V”表示。在其列中具有“V”的用戶接下來在第二循環(huán)中重新發(fā)送其數(shù)字。該第二循環(huán)以具有在列“C”下的記錄“2”的行象征性地示出。該第二循環(huán)在總線計時的一個計時段中執(zhí)行， 該計時段在時間上緊隨在第一循環(huán)的計時段之后。這時比較在表中從上面數(shù)起的第二通信通道。用戶Τ4、Τ5、Τ6確定其他的用戶已在第二通信通道上進(jìn)行發(fā)送因而擁有較高的優(yōu)先權(quán)。這些用戶(Τ4、Τ5、Τ6)接下來轉(zhuǎn)入偵聽模式或等待模式。在這里和下面，所述情況再次通過在表的相應(yīng)位置上的記錄“X”來象征地表示。用戶Tl、Τ2、Τ3確定，沒有其他的具有較高優(yōu)先權(quán)的用戶。因此所述用戶Tl、Τ2、 Τ3繼續(xù)進(jìn)行仲裁方法。在這里和下面，所述情況再次通過在表的相應(yīng)位置上的記錄“V”來象征地表示。這時，用戶Τ1、Τ2、Τ3在第三循環(huán)中重新發(fā)送其數(shù)字。第三循環(huán)以具有在列“C”下的記錄“3”的行象征性地示出。這時，在第三循環(huán)中比較在第三通信通道上的信息。用戶Τ2和Τ3識別出，具有較高優(yōu)先權(quán)的另一用戶已進(jìn)行發(fā)送并轉(zhuǎn)入偵聽模式或等待模式。這時，余下的用戶Tl在第四循環(huán)中重新發(fā)送其數(shù)字。該第三循環(huán)以具有在列“C” 下的記錄“4”的行象征性地示出。用戶Tl確定，沒有具有較高優(yōu)先權(quán)的其他用戶進(jìn)行發(fā)送，因為該用戶Tl發(fā)送的數(shù)字與在總線上的信號一致，該被允許的數(shù)字剛好具有三個1。如果已發(fā)送的數(shù)字是該用戶的地址的最后數(shù)字，則開始發(fā)送有效數(shù)據(jù)。如果已發(fā)送的數(shù)字不是該用戶的地址的最后數(shù)字，則該用戶與所有可能存在的用戶——該用戶發(fā)送相同的數(shù)字——繼續(xù)下一個仲裁步驟，在該仲裁步驟中發(fā)送下一個數(shù)字。因為用戶Tl根據(jù)在總線上的信號已經(jīng)在第三循環(huán)中識別出，該用戶是獲勝者，并且因為在完成具有1的三個通信通道之后所有其他用戶或者同樣是獲勝者或者退出，也可以中止第四循環(huán)。例如如果僅存在用戶T2和T3，則在第二循環(huán)中在總線上信號是“11011”。用戶T2 現(xiàn)在已經(jīng)知道其本身是獲勝者，而用戶T3知道其本身退出。在圖11示出的實例中，雖然用戶Tl在第一循環(huán)中已經(jīng)知道其本身是獲勝者，但用戶T2并不能識別出其本身必須退出，原因是在第三通信通道上的1也可能來自用戶T8。因此其它循環(huán)是必需的。因此，所應(yīng)用的排序關(guān)系是在數(shù)值之間的一般排序關(guān)系，其中給在表中最上面的通信通道具有二進(jìn)制計數(shù)法中的最高冪。在另一個實施例中，在循環(huán)中僅按序列(關(guān)系)對通信通道進(jìn)行評估，在該通信通道中完全發(fā)送1。這可以根據(jù)在總線上的信號看出。在另一個實施例中，僅允許二進(jìn)制計數(shù)法中具有確定數(shù)目1和0的數(shù)字，其中1的數(shù)目不是三個和/或其中1和0的數(shù)目之和不是5。按照圖11的方法與按照圖8的方法相比優(yōu)點是，每個數(shù)字傳輸較大的信息內(nèi)容。 因此對于五個通道，不是如類似于圖8的方法中那樣傳輸五個不同的數(shù)字，而是可以傳輸十個不同的數(shù)字，其在表11中示出。如果1的數(shù)目大致等于允許的0的數(shù)目，亦即直到(二者數(shù)目)之差是0或1，則得出特別有利的關(guān)系。這樣從組合(方法)的視角來看可使用數(shù)字的數(shù)目最大。如果在每個允許的數(shù)字中1的數(shù)目不是固定的，也可以使用所述方法。在這種情況下，在循環(huán)中連續(xù)處理所有通信通道，至少處理這樣多的通道，直到對于剩余的用戶明確確定獲勝者。圖12以表的形式示出了另一根據(jù)本發(fā)明仲裁方法。示出了三個用戶T1、T2和T3， 這些用戶分別將一數(shù)字發(fā)送到總線上。這些數(shù)字在二進(jìn)制計數(shù)法中均是四位的，其中不限制1的數(shù)目。在被圈起來的行中示出了預(yù)留的通信通道，所述預(yù)留的通信通道不是用于傳送地址數(shù)字，而是用于提前結(jié)束仲裁。該通信通道用于將一獲勝位傳輸給所有用戶，該獲勝位表明，當(dāng)確定仲裁的獲勝者時，使得其他的用戶可以結(jié)束仲裁。在按照圖12的實例中，用戶Tl發(fā)送數(shù)字“0010”，用戶Τ2發(fā)送數(shù)字“ 1010”并且用戶Τ3發(fā)送數(shù)字“1011”。用戶Tl識別出，具有較高優(yōu)先權(quán)的其他用戶進(jìn)行發(fā)送并轉(zhuǎn)換到等待模式。用戶Τ3根據(jù)在總線上的信號識別出其本身是獲勝者，因為沒有(其他)用戶在用戶Tl發(fā)送0的通信通道上發(fā)送1。用戶Τ2和Τ3重新發(fā)送其地址。Τ3另外在預(yù)留的通信通道上發(fā)送1，從而以信號表示其本身是獲勝者。這在表中通過下面的圈起的區(qū)域表示。用戶Τ2不能根據(jù)在總線上的信號識別出，是否其他的用戶已發(fā)送“1011”或 “1001”。在后一種情況(“1001”)下用戶Τ2會是獲勝者。可是因為(Τ3)在附加信道上發(fā)送了 1，所以Τ2轉(zhuǎn)入等待模式。
因此，通過使用用于以信號表示的預(yù)留通道，縮短了仲裁的平均持續(xù)時間。所述預(yù)留通道也可以有利地應(yīng)用在根據(jù)圖11的實例中。在這種情況下，用戶Tl 能在第一循環(huán)中便以信號表示其本身與其他用戶相比具有的優(yōu)先性。在僅存在用戶T4、T5 和Τ6這種情況下，Τ4可在第二循環(huán)中便以信號表示其本身的優(yōu)先性。在另一個實施例中，在單獨的循環(huán)中不再重新發(fā)送已經(jīng)被處理的通信通道，而是把數(shù)字截斷或截短。停止對相關(guān)的被監(jiān)聽的通信通道的評估，或完全不監(jiān)聽和/或完全不以將信號施加到相關(guān)通信通道。對此按照確定格式、所有用戶已知的確定順序刪去或屏蔽這些通信通道。例如對于在對圖11的描述中示出的重復(fù)進(jìn)程中，在評估時首先刪去在圖11 的表中位于最上面的通信通道，然后刪去第二接近上面的通信通道，以此類推。因為對于各被屏蔽或抑制的通信通道，已經(jīng)在前面的計時中比較了優(yōu)先權(quán)，所以重新比較不會產(chǎn)生新 (結(jié)果)，原因是所有剩余的用戶在該通信通道上發(fā)送相同的信號。在另一個實施例中，進(jìn)一步提高了每個通道的子通道數(shù)目，由此進(jìn)一步降低了故障率。在另一個實施例中，將整個電路分成一定數(shù)目的同樣大小的子電路，以離散化的步幅/間距確定隨機相對相移。特別有利的是，應(yīng)用90°或180°的步幅，因為在這種情況下通過對傅立葉變換信號的實部或者虛部的符號變換便可得出信號的相對相移。在另一個實施例中，中頻電流的頻率在IOkHz和IOOkHz之間。在另一個實施例中，設(shè)備包括總線系統(tǒng)，這樣選擇該設(shè)備的空間尺寸大小，使得當(dāng)在兩個通信用戶之間進(jìn)行信號傳輸時，進(jìn)行接收的通信用戶基本上能夠檢測到由進(jìn)行發(fā)送的通信用戶發(fā)出信號的遠(yuǎn)場。在這種情況下，通過本發(fā)明有利地避免傳輸錯誤，所述傳輸錯誤是由將一用戶布置在另一個用戶的信號的節(jié)點上引起的。本發(fā)明總體上涉及一種應(yīng)用于多載波調(diào)制方法(例如OFDM或FDM)中的總線仲裁方法。給總線上的每個用戶分配一明確識別該用戶的地址，所述地址在每次建立通信時被發(fā)送。在此，所述地址是二進(jìn)制數(shù)字序列，其中該二進(jìn)制數(shù)字的位數(shù)等于在多載波調(diào)制方法中使用的載波數(shù)目。為了通過多載波調(diào)制方法進(jìn)行仲裁而連續(xù)發(fā)送所述二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列， 其中，如果另一個用戶同時發(fā)送了具有較高優(yōu)先權(quán)的二進(jìn)制數(shù)字，則一用戶退出仲裁。如果在一個步驟中數(shù)字仲裁沒有產(chǎn)生結(jié)果，則可以重復(fù)發(fā)送二進(jìn)制數(shù)字。對于非接觸式能量供給設(shè)備，可以有利的使用該總線仲裁方法。相移信號的冗余發(fā)送降低了基于隨機破壞性干涉的故障率。
權(quán)利要求
1.一種用于總線仲裁的裝置，其中在一總線上連接有多個通信用戶，其特征在于，所述通信用戶具有用于在多個頻道上進(jìn)行仲裁和通信的器件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，通過能量總線給通信用戶供電，和/或通信用戶具有用于在多個頻道上經(jīng)由能量總線進(jìn)行通信的器件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，通過能量總線非接觸地給通信用戶供電，和/或通信用戶具有用于特別以O(shè)FDM方法、在多個頻道上、經(jīng)由能量總線、進(jìn)行非接觸式通信的器件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的裝置，其特征在于，通信用戶具有用于確定非接觸式能量傳輸信號的過零點的器件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的裝置，其特征在于，設(shè)置有用于在兩個信號之間產(chǎn)生隨機大小的相移的器件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的裝置，其特征在于，設(shè)置有用于借助于FFT和/ 或IFFT進(jìn)行數(shù)據(jù)變換的器件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的裝置，其特征在于，該裝置具有用于從初級導(dǎo)線中非接觸式獲取能量的器件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于總線仲裁的裝置，其中在一總線上連接有多個通信用戶，其特征在于，所述通信用戶具有用于在多個頻道上進(jìn)行仲裁和通信的器件。
文檔編號H04L12/413GK102394802SQ201110331539
公開日2012年3月28日 申請日期2007年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月3日
發(fā)明者C·默茨魯夫特-保夫勒, O·西蒙, W·周, Z·華 申請人:索尤若驅(qū)動有限及兩合公司