专利名称：用于总线仲裁的方法和装置、变频器和加工设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于总线仲裁的方法和装置、变频器和生产设备。
背景技术：
在 G.schnell : Systeme in der Automatisierungs國und Prozesstechnik，Vieweg Braunschwdg/Wiesbaden， 2003年第五版第1,3.6章 中以及在 2006 年 8 月 9 日 20:41 版的页面 http:〃de.wikipedia.org/wiki/Arbitration、德i吾版参考著作Wikipedia (维
基百科)中已知一种仲裁方法，利用该方法在避免冲突、特别是对总线的 访问冲突的情况下给多个总线用户分配资源、例如对总线的访问时间。仲 裁也涉及一种用于总线交换的方法。本发明涉及这种仲裁。在此，仲裁方 法特别是在可能的沖突发生之前、特别是在设计总线系统时确定的操作方 式，根据该操作方式总线用户可以确定并解决所出现的冲突，其中这种解 决方式至少确定是哪一个用户与其他参与的用户相比具有较高的优先权， 即较高的优先地位。其中所谓的访问例如涉及数据发送。
在具有随机的、也就是非确定的总线访问方法的总线系统中必须避免 冲突。这种系统是多主机系统，也就是其中允许多个总线用户单独访问总 线的系统。本发明特别致力于这样的总线系统，其应用分布式总线交换、 也就是仲裁。以太网和CAN被视为这种总线系统。这种总线交换借助于 载波侦听多路访问或CSMA实现。
载波侦听多路访问或CSMA是一种总线交换方法，利用该方法总线使 分布于网络中的用户能够获得对总线的访问权限。CAMS沖突检测或 CSMA/CD表示一种方法，在该方法中识别出现的沖突并且在该方法中避免冲突重复。CSMA冲突避免或CSMA/CA是一种用于特别在基于无线的 总线网络中避免冲突的方法。
在德语版参考著作Wikipedia的2006年10月14日9:59版的页面 http:Vde.wikipedia.org/wiki/FlexRay中已知控制器区域网络或CAN作为 一串行总线系统，在该系统中通信用户通过位仲裁避免总线访问中的冲突。 在CAN总线系统中以幅移键控/振幅键控、也就是通断键控方法或OOK 方法传输二进制数据，这使非接触的感应传输变得困难。
在德语版参考著作Wikipedia的2006年10月14日23:07的页面 http:〃de.wikipedia .org/wiki/FlexRay中已知FlexRay作为一种串行的、确 定的容错总线系统应用在汽车中，可以比得上TTP/C或EC-Net。
在Michael Reisner 的 "Ethernet. Das Grundlagenbuch, Franzis" Verlag (2002)，，中已知以太网作为一种数据网络技术，这种技术实现了在 共同联接于一个本地网络中的各设备之间的数据交换。
在US 3 488 445中已知一种正交频分复用或OFDM方法作为用于数据 传输的多载波调制方法，在该方法中多个子信号载波同时被调幅。这些子 信号载波通常是在公共使用的媒介、例如空气或数据线中的频带。通过应 用多个子信号载波，可以为每个符号/码元(symbol)传输多个位。符号持 续时间与单载波方法相比明显更长。通常以二进制的形式、通过具有属于
子信号载波频率的正弦激励的存在(逻辑1)或者不存在(逻辑0 )在整个 符号持续时间上实现各个位。
从DE 196 35 813 Al中已知了 一种数字式传输方法，其中在各多载波 调制方法中占用的通信通道(这里称为载波)被划分为子通道(这里称为 子块)。
从DE 44 46 779 C2和WO 92/17929中已知一种用于非接触式能量传 输的方法，在该方法中存在感应弱耦合。
从德语版参考著作Wikipedia的2006年8月30日15:54版的页面 http:yVde.wikipedia.org/wiki/kanal_%28Informationstheorie%29中,已知
一种适合于跨过空间距离或时间间隔传递数据的设备或者装置或载体，作
9为在信息理论意义上的通道、也就是通信通道。
在GB 2 230 166 A中已知一种用于分配资源的方法，在该方法中仅当 得到一访问沖突时，才进行并行仲裁方法。用户在通过数据总线BS传输 有效数据之前分别将其地址以二进制编码数值的形式置于单独的仲裁总线 AB上，其中允许的地址具有确定数目的1。当且仅当在仲裁总线AB上1 的数目大于这个确定的数目时，识别出访问冲突。
在US 4 626 843中已知一种具有多主机通信和总线询问并行仲裁的总 线系统，在该系统中每一个总线节点具有一个标志号码，其中在仲裁中从 询问的总线节点的标志号码和最后访问总线的总线节点的标志号码来确定 相对优先权。
在US 2005/0225188 Al中已知一种用于无线、非接触地传输能量和数 据的方法与相应设备，其中该设备包含定子和转子，二者分别设置有绕组， 由此感应地传输数据和能量。
在WO 2007/010083 Al中已知一种用于数据传输的装置，在该装置中 在电机和控制电机的变频器之间至少传输诊断信号，其中电机和变频器通 过电机电缆连接，在该电机电缆的两个端部分别连接一 高频数据传输装置。
在US 5 422 913 A中已知一种具有差分相移键控的通信系统，在该系 统中待以较低的用户传输速率传输的数据与一伪随机码相乘，在传输通道 上以较高传输速率冗余传输并在接收机上进行积分。
发明内容
本发明的目的在于，改进用于总线仲裁的装置和方法，从而降低故障率。
根据本发明，所述目的通过根据在权利要求1或10中的特征的方法、 根据在权利要求28中的特征的总线仲裁装置、根据在权利要求35中的特 征的变频器以及根据在权利要求38或39中的特征的生产设备来实现。
对总线仲裁方法的发明的主要特征是，给经由总线进行通信的用户分 别分配一被明确识别的标志单元序列，其中，使用数目为n的、被编号的双向通信通道，其中数值n大于l,至少一个通信用户建立通信，其中在 通信开始时，通信用户在建立通信的第一时间区间内检查是否有具有较 高优先权的其他用户建立通信，其中，优先权是通过比较在建立通信时经 由该通信通道发送的信息与在建立通信时经由该通信通道接收的来自其他 用户的信息来确定的，其中，所述第一时间区间包含多个时间段，其中 a)在第一时间段内，由一通信用户经由通信通il^送一标志单元，同时检 测分别存在于所有通信通道上的信号，
bl)在测得的信号与所发送的标志单元一致的情况下，该通信用户在紧随 第一时间段之后的时间段内根据步骤a)继续(发送)下一个标志单元， d)在发送了完整的标志之后，通信用户开始发送有效数据。
其优点是，提供另一种可选的总线仲裁方法，该仲裁方法的突出之处 在于同时使用多个通信通道。与使用一个通道的情况相比，通过应用多个 通道增加了传输带宽，由此在传输速率保持相同的情况下使各信号词 (Signalw6rter)的持续时间能够更长。较长的持续时间可以有利地应用在 信号传输的感应耦合中。因此可以在感应路径上以降低的错误率来进行信 号传输。
通过在建立通信时的检查可以放弃在(出现)访问冲突时对通信顺序 进行调整的上级通信用户。因此，可在总线中简单地以模块化的方式接入 新用户，同样可以省去可放弃的用户。特别可以放弃中央总线控制装置的 重新编禾呈。
这里通信开始表示这样的时刻，在该时刻一用户开始发送信号，该信 号在打算发送有效数据之前发送。在第一时间区间内发送根据在总线设计 时确定的协议实现的信号。这些信号表明通it^目关用户建立通信。
由于将第一时间区间划分为(若干)时间段，可以应用具有总线计时 的总线。优选地将总线计时的计时段用作所述时间段。所述标志可被划分 为可被分配给所述(各)时间段的标志单元。另外的优点是，可以双重地 使用所述各时间段， 一方面用于发送自身的标志单元，另一方面用于接收 其他用户的信号。作为通信通道的物理实现，可以有利地使用电导体、金属线、波导管、 电介质和空气或真空或物理空间本身。通信通道也可以有利地设计为无线 电定向链路，或设计为非定向的信号发送装置和/或信号接收装置。
本发明可以有利地应用在非接触式能量传输设备中，该设备包括感应 耦合在初级导线系统上的次级线圏，所述次级线圏特别是为形成振荡电路 这样与 一电容串联或并联，使得相关的谐振频率基本上与初级电流的交变
电流频率相一致。次级线圏中的电流具有两个分量，也就是其一是在变压 器中已知的变换电流分量，另一个是由谐振电路的布置结构引起的谐振电 流分量。次级线圏与至少一个电容这样串联和/或并联，使得谐振频率基本 上与中频相一致。以这种方式在弱感应耦合的情况下确保在传输中的高效 率，所述弱感应耦合例如当在初级导线与次级导线之间空隙较大时出现。 振荡电路的布置结构实现了经由较大的空隙传输能量。尽管空隙较大，仍 可以实现较高的效率。非接触式能量传输设备包括感应耦合到初级导线上 的负载，其中在初级导线中施加一基本上恒定的中频交变电流，特别A^ 本上与由负载获取的功率无关。与负载的数目和获取的功率无关地施加电 流。各负载分别包含一个或多个电容器，所述电容器与给负载供电的次级 线圏这样串联和/或并联，使得相应的谐振频率基本上与中频一致。因此在 初级导线和次级线圏之间可以实现较大的空隙。
在一种优选设计方案中，所述通信通道是在一公共载体上的彼此不同 的频带。因此可以有利的应用已知的载体、如金属导体或真空或空气。
在一种优选设计方案中，所述载体还用于非接触式能量传输，特别是 该载体设计为非接触式能量供给系统的初级导线。其优点是，可以省去传 输电缆，通过因此而省去的插塞连接能提高设备的防护级别。
在一种优选设计方案中，(通信用户)仅在这样的通信通道上检测信 号，在该通信通道上通信用户在发送标志单元时不发送信号。
在一种优选的改进方案中，第一时间区间包含多个时间段，其中
b2)在测得的信号与发送的信息单元不一致的情况下，通信用户由不一致 的测得信号求得已发送信号的其他通信用户的优先权，如果该用户具有在求得的各优先权中的最高优先权，则通信用户在紧随当前时间段之后的时
间段内根据步骤a)继续下一个信息单元。
其优点是，可以不必为确定优先权而进行的两个用户的对话，因为从 分别为所有用户确定的标志单元中已经可以得出关于发送者优先权的信 息。其优点还在于，优先权信息可以这样划分为单独的单元，使得对多个 同时进行发送的用户重复地确定哪一个用户拥有最高优先权因而能发送 有效数据。特别是，不必使所有用户一直等待到传送完整的优先权为止。
在一种有利的改进方案中第 一时间区间包含多个时间段，其中
c)如果通信用户不具有各求得的优先权中的最高优先权，则该用户转 换到侦听模式或等待模式。
在侦听模式中，用户调整发送过程，另外监测总线。因此具有较低优 先权的用户可以确定具有较高优先权的用户结束发送过程。因此可以有利 地使用总线系统的带宽，特别是可以避免空载运行时间、也就是没有用户 进行发送过程的时间区间。
在等待模式中，在用户进行其它动作之前，该用户调整发送过程并等 待一确定的时长。所述动作可以是重新建立通信。因此有利地提供了可靠 的总线仲裁。
附加或可选择地，对总线仲裁方法的发明的另外的特征在于，在一总 线上具有多个通信用户作为总线用户，其中，给争个通信用户分别分配一 明确的、作为数字序列的地址，其中总线被计时，在建立通信时，各通信 用户分别在总线计时的各计时段的持续时间内、按该通信用户地址序列的 顺序、 一个接一个地向总线发送数字作为FDM信号或OFDM信号，同时 侦听在总线上存在的FDM信号或OFDM信号，如果一通信用户(第一通 信用户)确定存在另一通信用户(第二通信用户)，该另一通信用户(第 二通信用户)当前发送的数字的优先权高于该通信用户(第一通信用户)， 则该通信用户(第一通信用户)在下一个计时段内退出仲裁。其优点是， 为异步的串行总线系统提供一种仲裁方法，该方法允许通过正弦信号的信 号传输来代替幅移键控。由此允许在信号传输路径中引入具有感应耦合的位置，由此传输路径也可以连接相对移动的用户。信号的正弦构型虽然使 传输速度减慢，但这种减慢通过同时应用多个通信通道而得到有利地补偿。 在一种有利的设计方案中，总线包括多个通信通道并且按时间顺序执
行如下步骤
i) 在第一计时段内，各通信用户分别向各通信通道发送其数字序列 中的第一数字，同时侦听所述通信通道，
ii) 如果来自通信通道的侦听信号是通过已发送的数字与具有较高优 先权的数字叠加而产生的，则各通信用户在下一个计时段内中断该方法和/ 或转换为其它状态，
iii) 在接下来的计时段内各通信用户重复步骤i)和ii),
其中，在每一次重复时评估的通信通道便按预定顺序减少一个，直到 被评估的通信通道的侦听信号不再能由所述用户发送的数字和其它数字的 相关部分的叠加形成，
iv) 如果确定的数字是在所述用户的数字序列中的最后数字，则在下 一个计时段内各通信用户开始经由所述通信通道发送有效数据，
v) 各通信用户以在其数字序列中的下一个数字继续步骤i)。
因此给出 一种仲裁方法，该方法在任何情况下产生一个明确的获胜者， 此外，该获胜者也可^C失败者明确识别出。
在一种有利的设计方案中，以OFDM方法经由通信通道发送数字和有 效数据，其中各通信通道通过在电线路、特别是双芯缆线 (Zwddrahtleitung )、同轴线路或其他的双极线路(zweipolige Ldtung) 上的频带形成。其优点是，用于能量供给的线路同时可以用于数据传输、 特别是仲裁。
在一种有利的设计方案中，多个通信用户连接到总线上，其中给每个 通信用户分配一号码，其中按时间顺序执行如下步骤
i) 通信用户确定其号码在基数n的计数法(n进制计数法，die Zahlendarstellung zur basis n)中的第一数字，
ii) 通信用户在通信通道上发送一信号，该通道的号码等于已确定的数字，同时侦听其余通信通道，
iii) 如果在步骤ii)期间在一具有比确定的所述数字更高号码的通信通 道上存在发送，则该通信用户中断该方法和/或转换为其它状态，
iv) 如果确定的所述数字是该通信用户的号码在基数n的计数法中最 后的数字，则该通信用户开始发送有效数据，
v) 通信用户确定该通信用户的号码在基数n的计数法中的下一个数 字，继续步骤ii)。
其优点是，可以对多载波调制方法使用总线仲裁。特别是描述了一种 方法，利用该方法可靠地调解访问冲突、也就是在三个和多个用户同时访 问时的访问冲突。另外特别有利的是，多载波调制方法的所有可用通道都 可以用于总线仲裁。在三个和多个用户同时访问时可以可靠地确定，哪些 优先权参与访问冲突，使得每个用户可以无误地判定本身放弃通信尝试。 在另一有利的设计方案中，所述计数法基于与通道数目不同的基数。 在一种有利的设计方案中，如果对于通信用户，特别基于在总线上存 在的信号确定了该通信用户在仲裁方法中获胜，则该通信用户在预留的通 信通道上发送一信号。如果通信用户不是仲裁方法的获胜者，则这些通信 用户在预留的通信通道上接收到一信号，结束仲裁并退出。优选将为地址 传送所准备的通信通道用作预留通信通道。由此虽然牺牲了地址传送的一 个位，可是平均上加快了仲裁。其优点是，在其中潜在的下级通信用户由 于信号的叠加而仍不能明确判断其是否失败的情况下，可通过在潜在的获 胜者方面的信号表示来缩短仲裁方法，特别是对于使用其中多次发送地址 的各个数字直到明确地表明为止的方法的情况(缩短了仲裁方法)。因此 虽然地址位在预留的通道上的损失首先造成地址加长，也就是增加了組成 各地址的数字的数目，但这种加长通过减少了仲裁需要的对各数字的重复 而得到补偿。
在一种有利的设计方案中，传输的信号是正弦形的或由正弦信号的叠 加而得出，其中叠加的正弦信号的数目小于或等于通信通道的数目。正弦 信号可以特别有利地应用在OFDM方法中，此外允许经由感应耦合进行无
15失真的数据传输。由于没有失真降低了在仲裁时数据传输的错误率。
可选地代替正弦信号，可利用常用的小波、例如Haar小波、Daubechies 小波、Coiflet小波和Meyer小波来进^f亍叠加。由于与不受时间限制的正弦 信号相比，在较短时间间隔内时间弥散性或时间定位性(zeitliche lokalisienmg)小，在此可以降低在传输开始和传输结束时的失真。
在一种有利的设计方案中，主要在计时段的持续时间期间向总线传输 各信号，各传输的信息单元的符号持续时间因此基本上等于计时段的持续 时间，其中在信号起振过程持续时间/起始时间的量级中的、两个持续时间 的相对偏差是可接受的。
因此可以使用足够的时间，在该时间内可例如通过在传输路径上的感 应耦合位置无误地传送信号。因此由总线计时决定进展(前进步长， Fortschritt)，从而确定仲裁过程的最大持续时间，由此可以更好地估计 信息传送所需的时间。具有较低优先权的用户可仅(经过) 一计时段的历 程便退出，可仅随着开始一计时段便建立通信。经常由于这种计时方式而 发生需要进行仲裁的冲突，本发明方法描述了一种实用的、用于调节这种 冲突的例程。
在一种有利的设计方案中，分配给用户的号码或标志单元序列明确标 志出所述用户，特别是其中对于所有分配给用户的号码的集合、或标志单 元的序列、和/或对于所述号码的数字或标志单元明确了一种排序关系，根 据该排序关系应用较高号码的概念。优选地对于号码的数字或标志单元预 先确定排序关系，从所述排序关系得出对所有分配给用户的号码的集合或 标志单元序列的排序关系。其优点是，号码或标志单元序列可用作对各用 户的否则可自由选择的标记的占位(信息)，其中可使用自然数自然得出 的排序关系作为优先顺序。此外其优点是，可以以数字方式或标志单元方 式进行仲裁。因此不以用户的数目来决定所需通信通道的数目。如果用户 数目增加，则仅延长仲裁过程的持续时间。因此在限定通信通道数目的情 况下可以设置多个用户。
在一种有利的设计方案中，分配给用户的号码或标志单元序列是该用户的数字地址，其中通过地址的自然排序明确所述排序关系。其优点是， 可以简单、容易理解并且无误地配置号码分派和优先权分配，因为用户地 址和对用户的地址分配可以以总线系统技术简单地进行。
在一种有利的设计方案中，特别是通过检测在时间上接近过零点发送
的信号脉冲，将非接触式能量传输信号的过零点用于使通信同步。因此可 有利地使用户内部计时与总线计时同步。
在一种有利的设计方案中，至少一个通信通道包含多个子通道，其中 通信用户将为一通信通道确定的信号发送到该通信通道的子通道，所述信 号作为具有相对的、随机确定的相移的信号。因此通过冗余可以有利的降 低错误率。
这里，这些子通道本身同样被视为通信通道，却又分级组合成组，所 述组分别限定一通信通道。换句话说，配属于一通信通道的子通道在其应 用中、也就是被信号同时占用可能性、不是完全彼此无关，而是存在由于 故意的信号传输冗余而引起的相互关系或附加条件，而不同通信通道的子 通道在其应用中彼此无关。
在一种有利的设计方案中，如果在通信通道的至少一个子通道上检测
到一信号，则通信用户认为该通信通道被加载一信号。其优点是，可使用 所提供的冗余以简单可靠的方式降低错误率、特别是用于避免基于随机破 坏性干涉的传输错误。
在一种有利的设计方案中，在应用OFDM方法的情况下在导体的通信 通道或子通道上传送信号。其优点是，为OFDM方法提供了一种使用 OFDM方法的所有通信通道因而与OFDM方法兼容的总线仲裁方法。
在一种有利的设计方案中，通信通道的频率不处于非接触能量传输的
谐波序列中，或至少不处于非接触式能量传输信号的最初三个谐波 (harmonischen Obert6ne)的集合中。因此有利地降低了非接触式能量传 输对信号传输的干扰性耦合。例如由于非接触式能量传输的供电电子装置 中进行的过程或负载的反作用，以非接触式能量传输基频的多倍产生干扰。 在一种有利的设计方案中，通信通道的频率处于基频的谐波序列上。因此在子通道上借助于多个信号的相对相移可有利地实施信号的冗余传 输。
在一种有利的设计方案中，借助于FFT和/或IFFT变换有效数据以向 总线传输和/或从总线接收(所述数据)，特别是用于OFDM方法中的数 据传输。其优点是，可以以可用于OFDM方法的格式对由总线以二进制传 送的数据进行快速转换。
在一种有利的设计方案中，通信用户是驱动设备、特别是变频电机或 用于给负载供电的适配器。其优点是，OFDM方法可以与具有非接触式能 量传输的设备相组合。其优点是，OFDM方法的时间常数、也就是信号词 的持续时间、可以选择成大致上等于或大于在设备的初级导线中反应的时
间常数(ZeitkonstantevonReflexionen)。因为OFDM方法使用正弦信号， 所以可避免将回波错误地判读为附加信号或附加信息。因此可以有利地节 省用于信号传输的终端设备。OFDM方法在进行非接触式能量传输的设备 中的应用更加有利，因为正弦信号与方波信号、也就是脉冲相比能以更低 的信号失真感应耦合到初级导线中。
对总线通信装置的发明主要特征是，在一总线上连接有多个通信用户， 其中所述通信用户具有用于在多个频道上进行仲裁和通信的器件。其优点 是，在传输速率保持相同的情况下通信的信号词占用的时间段更长。因此 可以降低通信的错误率，在传输路径中是感应耦合，其特别允许相对移位。
在一种有利的设计方案中，通过能量总线给通信用户供电，和/或通信
用户具有用于经由能量总线在多个频道上进行通信的器件。因此可以有利 地节省线路。
在一种有利的设计方案中，通过能量总线非接触地给通信用户供电， 和/或通信用户具有经由能量总线在多个频道上进行非接触式通信的器件、 特别是以OFDM方法进行通信。因此可以有利的节省插塞连接结构，可以 对设备实施更高的防护级别。
在一种有利的设计方案中，通信用户具有用于确定非接触式能量传输 信号的过零点的器件。因此可以使所应用通信方法(如OFDM方法)的时间段或时间计时同步。
在一种有利的设计方案中，设置有用于在两个信号之间产生随机大小
的相移的器件。因此可以使用方法以借助于冗余信号传送避免传输错误。
在一种有利的设计方案中，设置有用于借助于FFT和/或IFFT进行数 据变换的器件。因此有效数据可被快速转换为总线系统的格式。
在一种有利的设计方案中，该装置具有用于从初级导线非接触式获取
能量的器件，和/或具有用于非接触式能量供给的器件。因此非接触式能量 供给的优越性与多载波仲裁的优越性相结合。特别是初级导线可以用于数 据通信。
对变频器的发明主要特征是，设置有用于以OFDM方法发送和/或接 收数据的器件，其中，在所述变频器中能实施按照至少一项上述权利要求 所述的总线仲裁方法。因此在变频器中，可将总线仲裁方法有利地用于 OFDM方法。特别是因此可以将按模块分类的变频器集成在具有总线通信 (结构)的设备中。
对生产设备的发明主要特征是，对驱动单元进行非接触式能量供给， 经由总线至少可以在各驱动单元之间交换数据，其中驱动单元具有用于实 施根据本发明的方法的器件，和/或其中驱动单元分别包含根据本发明的总 线通信装置。其优点是，可以形成这样的生产设备，即在该设备中非接触 式能量供给的优越性可与经由总线系统进行数据交换的优越性相结合。因 此驱动单元与总线一起形成一总线系统。
本发明可特别有利地用在多主机总线系统中，特别是在FlexRay、以 太网、CAN、基金会现场总线(FF) 、 PROFIBUS、 interbus中或应用在 多载波调制方法中。
由从属权利要求中得出(本发明的)其它优点。本发明不局限于权利 要求的特征组合。特别是通过提出任务和/或通过与现有技术相比较地提出 任务，专业人员得出对权利要求和/或各个权利要求的特征和/或说明书特征 和/或附图特征的其他合适的组合可能性。
下面根据附图详细阐述本发明，其中
-图1示出了用于给移动负载非接触供给能量的设备，
-图2示出了在OFDM方法中使用的频镨，
-图3示出了用于通过OFDM方法发送和接收数据的调制解调器的功 能构件，
-图4示出了在使用一个通信通道的情况下的仲裁方法，
-图5示出了在使用多个通信通道的情况下的仲裁方法，
-图6示出了在一通信通道上不同信号的干扰，
-图7示出了在本发明的仲裁方法中传输差错率与用户数目的关系，
-图8示出了在应用八个通信通道的情况下两个用户之间的仲裁过程，
-图9示出了负载经过唯一通信通道的通信，
-图IO示出了根据本发明、负载经过多个通信通道的通信，
-图11示出了在使用多个通信通道情况下的可选的仲裁方法，
-图12示出了在使用具有获胜位(Gewinner-Bit)的多个通信通道情
况下的可选的仲裁方法。 附图标记列表
11、 12、 13、 14负载301调制解调器
15电源302数据源
16初级导线303数据接收端
120负载(Datensenke )
122通信通道304、 305緩冲存储器
124信号耦合部306总线控制器
126数据传递308频率分配器件
130负载309随机相位发生器
132.1-132.4通信通道310启动信号
134信号耦合部311幅值评估单元
136数据传递(Amplitudenauswerteeinheit)312用于反快速傅立叶变换(IFFT)500中频信号
的器件501第一用户
313用于快速傅立叶变换(FFT)502第二用户
的器件503第三用户
314并行-串行转换器504标志
315串行-并行转换器508发送开始
316数模转换器509传输结束
317模数转换器510有效数据
401、 402用户511地址帧
403传输开始512数据帧
404520错误检测信息
405传输结束530侦听模式
410有效数据601-605信号
411地址帧606合成信号
412数据包607可监测的范围
420错误检测信息608盲区
430侦听模式
具体实施例方式
在图1中示出了用于从电源15给多个可移动负载11、 12、 13、 14非 接触供给能量的设备。电源15将25kHz的恒定中频电流施加到初级导线 16上，该电流通过弱谐振耦合将能量感应地传输到负载11-14的次级线圏 上。例如设置变频电机作为负载11-14。在次级线圏上为了能量耦合这样串 联或并联电容器，使得谐振频率大致等于中频电流的频率。这里有利地选 择25kHz。
在电源15上"i殳置有用于将数据调制和解调到初级导线16上的其它装 置。负载11-14具有同样的装置，并经由初级导线16和在电源15上设置 的器件进行通信。
21所述通信通过OFDM方法进行，在该方法中同时使用具有不同频率的 多个通信通道。通信通道在本文中理解为在信息理论意义上的通道。每个 通道为进行传输而利用一种媒介，该媒介例如可以设计为在空气或金属导 体中的电磁波的频带、设计为光导体或单独的金属导体。还已知用于传输 信号的其它媒介，所述媒介可以用于本发明。经过这些通道以正弦波包的 形式传输信号。
图2示出了用于每个通道的频谦的实部。虚线标记出第一通道的中频， 也就是主要用于经由第一通道传输的信号的频率。所有其他通道的频谱在 该位置没有分量，由此可使各个通道分离。正交性在数学意义上涉及有限 的时间段。中频形成基频的谐波序列的一部分，换句话说是基频的整数倍。
图l所示的设备中应用了 8个通道。用于数据传输的频带从75kHz延 伸至1200kHz。这样选择用于数据传输的频率，使得该频率不落在中频电 流的最初三个谐波上。特别是为各中频使用的频带不与中频电流的基频的 最初三个谐波重叠。在此，在中频电流的频率值与数据传输的频带值之间 设置足够的间距，从而降低相互影响，特别是中频电流分量向数据传输中 的耦合。
在根据图1的设备中长度比例表示，负载11-14接收OFDM信号作为 近场信号。因此可近似地假设信号持续时间极小，信号波长无限长。
在其他根据本发明的实施例中，初级导线的长度为OFDM信号最大波 长的几倍，特别是大于十倍。
图9示意性地示出负载120根据现技术经由一个通信通道122进行 通信。该通信通道设计为总线线路、也就是电缆。负载120通过信号耦合 部124向通信通道122发送或从该通信通道接收数据。这种信号耦合部124 基于感应耦合或经由电插接接点的耦合。
负载120通过这种方式相互通信、或经由数据传送装置126与中央控 制装置(未示出)或其它总线进行通信。
图10示意性地示出了多个负载130经由通信通道132.1-132.4进行通 信的根据本发明的实施形式。负载130分别通过信号耦合部134与通信通道132.1-132.4相连接。这些通信通道设计为在一载体中预留的频带，因此 表示成副载体/子载体。该载体通过金属导线、例如金属线、电缆或线路来 实现。所述信号耦合部134以物理感应的方式实现。负载130经由通信通 道132.1-132.4相互通信、或经由数据传送装置136与中央控制装置(未示 出)或其它总线(同样未示出)进行通信。
在其它根据本发明的实施例中使用的通信通道多于所示数目的通信通 道132.1-132.4。这在图10中通过(图上方的)小点表示出。
在其它根据本发明的实施例中，信号耦合部134在物理上以电容耦合 或电耦合的方式实现。
图3象征性地示出调制解调器301,该调制解调器连接在初级导线16 上以用于数据接收和数据发送。这种调制解调器301分别集成在图1所示 的各负载11-14中。
调制解调器301包含数据源302、数据接收端303、緩沖存储器304、 305、总线控制器306、频率分配器件308、随机相位发生器309、用于反 快速傅立叶变换(简写为IFFT)的器件312、用于快速傅立叶变换(简写 为FFT)的器件313、并行-串行转换器314、串行-并行转换器315、数模 转换器316、模数转换器317、带通滤波器、高通滤波器、运算放大器和用 于电退耦的装置。
该调制解调器以下述方式工作。从数据源302、经过緩冲存储器304 将数据传输给总线控制器306。总线控制器306将数据传输给频率分配器 件308。总线控制器306控制并监测仲裁阶段。频率分配器件308以这样 的计数法表示数据，使该计数法的基数等于所应用的传输通道的数目。在 箭头方向上以数字方式进一步传送求得的计数法。总线控制器通过启动信 号310操纵随机相位发生器309，该随机相位发生器为由频率合成器件308 传送的数字的两个副本确定相对相移。这种带相对相移地对信号进行加倍 (以两个副本进行传输)提高了数据传输的冗余(度)，因此降低了故障 率。在用于IFFT的器件313上将所述数字和相移组合成根据数字的正弦 信号的叠加。该正弦信号在并行-串行转换器314上转换为随时间变化的信号，经过数模转换器316、高通滤波器、运算放大器和电退耦元件进一步 传送到总线16。总线16设计为高频绞合线，也就是设计为多股电缆，其 中各个电缆芯线彼此绝缘。因此从频率分配器件308直到总线16的区域是 实现OFDM方法的区域。
相反地，调制解调器301经由电退耦元件、运算放大器、特别是分离 出高频干扰和中频能量信号的带通滤波器、以及模数转换器317来接收随 时间变化的信号，该信号经过串行-并行转换器315和用于FFT的装置313 转换为数值。通过幅值评估单元311和频率分配器件308根据计数法从传 送的数值序列中求得一数值，该计数法的救基等于所应用的通道的数目， 并继续传递给总线控制器306。总线控制器306经由緩冲存储器305将所 接收的数据发送给数据接收端303。
在另一个实施例中，向总线16的耦合入或从总线16上的耦合出数据 并非如所示的电容地实现，而是感应地实现、或借助于插塞或借助于在渗 透技术中的渗透刺(Durchdringungsdorn )以电的方式实现。
在另一个实施例中，总线16设计为绞合线，其中各个芯线不彼此电绝缘。
在另一个实施例中，通过物理空间或通过空气实现总线16，其中借助 于无线电传输来实现信号传送。
图4示出一种根据现有技术的仲裁方法的历程，在该方法中仅应用一 个通信通道。示出了由两个用户401、 402发送的信号的时间历程。该信号 曲线划分为以I、 II、 III等表示的时间段，其中每一个时间段包含一个符号。
两个用户401、 402同时在403开始其标志404，其中每个用户发送其 二进制编码的地址，同时监测传输通道。所述标志也可称为标志符。因此， 传输开始403和标志404表明用户建立通信。
在第一时间段k，两个用户401、 402 (分别)发送一信号，也就是数据 'T，。在接下来的时间段中，仅第一用户401发送一信号，而第二用户传 送数据"0",即不发送信号。通过同时发生的发送通道监测，第二用户 402确定，另一个用户发送了信号。接着用户402中断其发送并变换到侦
24听模式430,也就是转换为只听模式(listen-only mode)。在此侦听模式 430是一种用户状态，在该状态下用户侦听总线而不进行发送， 一直等待， 直到总线被释放或者直到被识别出进行发送的用户结束其数据传输。
第一用户401继续发送其地址。在完全发送该地址之后，该用户开始 发送包括地址帧411和数据包412的有效数据410。错误检验信息420在 405时使传输结束。
如果多于两个用户同时开始发送标志404，则根据所述方法，除了其 中一个用户外，这些用户都逐渐转换为侦听模式430,因为通过用户的地 址可以明确识别出每一个用户。
图5示出了才艮据本发明的、在OFDM方法中的仲裁方法的历程。(其 中)使用八个通道来进行通信。在图5中在最上面示出了中频信号500的 时间历程，在该中频信号的时间历程下面示出了第一用户501、第二用户 502和第三用户503的信号序列。
以I、 II、 III表示持续时间相同的时间段，这些时间段在时间上彼此连 续。每个时间段用于传输一个符号，也就是在总线系统中最小的信息单元。 时间段的顺序对应于总线系统计时和用户的内部计时。
中频信号500的过零点用于使在OFDM方法中在每个时间段发送的符 号同步，例如通过检测过零点或同步脉冲(实现所述同步)，该同步脉冲 是在时间上接近过零点被发送的，亦即当中频信号500的瞬时值低于一阈 值时(被发送)。
通过所述同步引起，用户501-503在同一时刻、同步地测得每个新的 时间段的开始。从而使得每个用户501-503的内部计时与总线系统的计时 同步。
通信用户501-503具有内部时钟，该内部时钟规则地以所述方式同步。 这里，如果时间段的结束落在中频信号过零点左右的范围内，则始终实现 同步。
由DE 103 49 242B3已知一种用于在应用过零点的情况下进行同步的 方法和装置。该文献的主题是本发明的实施例的组成部分。通过用户以数字方式发送其关于数基重新编码的地址，三个用户同时
在508时开始进行识别。为此用户发送不同频率的波包。同时监测在其上 没有发送信号的通道。
在第一时间段中，所有三个用户501、 502、 502都在相同通道上发送 一个信号(第一标志单元)。三个用户都没发觉其他的用户，因为所有用 户都发送相同的信号。
在紧接第一时间段之前的、未示出的时间段中，所有三个用户501、 502、 503都对总线进行监测，并检查是否其他的用户已进行了发送。因为 并没有其他的用户已经(在所述未示出的时间段中)进行发送，所以进行 在第一时间段中的信号发送。
在第二时间段中，第一用户501和第三用户503在同一通道上发送一 信号(下一个标志单元)，而第二用户502不发送。因此第二用户502检 测出还有其他的用户进行发送，转换到侦听模式530。第一用户501和第 三用户503都没有发觉其他的用户，因为其所发送的信号与检测信号一致。
在第三时间段中，第一用户501在一中频高于用户503的通道上发送 一信号。这样，第一用户501检测出其他的用户进行发送。因为由第三用 户503使用的通道被分配了比由第一用户501使用的通道更高的优先权， 所以第一用户501转换为侦听模式530。
用于确定优先权的通信通道排序关系如下；如果第 一用户在一频率比 第二用户低的通道上进行发送，则第一用户比第二用户的优选权高。如果 一个用户不进行发送并且第二用户完全在一个通道上进行发送，则该用户 比第二用户的优先权低。
在结束识别之后，第三用户503开始发送有效数据510,该有效数据 包括地址帧511和数据帧512。错误检验信息520在509时结束所述传输。
在一个改进方案中，该错误检验信息520也包含传输结束的信息。通 过该信息使一处于侦听模式530的用户开始新的发送尝试。
在其它实施例中，用户501、 502并不各自转换到侦听模式，而是转换 到等待^f莫式。在经过确定的时间间隔或确定数目的时间段之后该用户501、502重新开始发送其标志。
在其他实施例中，使用16、 32、 52或88个或更多的通道。为数据传 输预留的频带在50kHz和20GHz之间，特别是在75kHz和5GHz之间。
在监测通道时存在这种可能性，即一个用户处在由另 一用户发送的信 号的节点上，或对于一个用户来说由其他用户在同一通道上发送的信号本 身并不存在。
图6示出了由不同用户在同 一通道上发送的正弦信号601-605的干涉。 图中示出作为矢量的每个信号的幅值和相位。将各个矢量移位以进行矢量 相加。用矢量606代表由所述干涉产生的信号。如果该矢量606位于可监 测的范围607内、也就是在盲区608的外部，则用户识别一信号。各个矢 量601-605的角度代表相移，所^目移是由于图1中的负载11-14耦合在 初级导线上、例如由于与理想布置之间存在偏差的装配布局引起的输入耦 合线圏的电感应变化、由于初级导线的布线和沿初级导线路16中的传输链 路存在附加负栽11-14和/或电感而产生。对于相应较长初级导线16，信号 在初级导线16中的延时效应(Laufzeiteffekte)也是特别重要的。
图7以上面的曲线示出了与用户数目相关的故障率的模拟结果，其中 如果由于干涉而使信号幅值小于-3dB,则评估为故障。
在本发明的方法中，每个通道划分为两个子通道。将分别在一个通道 上发送信号的每个用户11-14、 601-605在两个附属的子通道中的每一个通 道上发送该信号，所述信号具有随机确定的相对相移。相对相移理解为在 子通道上发送的各正弦信号的初始相位差，也就是在相应时间段开始时各 正弦信号的偏移之间的相位角。在与图5相关地提到的通道监测中同时分 别评估两个子通道。如果在至少一个子通道上识别出一信号，则在通道中 识别出该信号。这样实现了子通道信号的逻辑"或"运算。因此，进一步 降低了由于在用户11、 14、 601-605中的随机^破坏性干涉引起错误评估的 概率，并且得出了在图7中下面的曲线作为模拟结果。换句话说，通过应 用随机确定的、起始相位的相对偏移，在一子通道上存在破坏性干涉的情 况下，降低在各其它子通道上出现破坏性干涉的概率。具有;皮坏性干涉的子通道在这种情况下用作其他的子通道的参照物，随机确定的相移分别引 起在其他的子通道上的相移，所述相移引起非破坏性的叠加。
在另一个实施例中，在所述方法中特别有利地利用通过分配的频率 和附属频带实现多个子通道，所述频带的值具有一公共部分。
在德国专利申请DE 10 2006 010 900.7中已知一种用于在多载波调制 方法中用于产生相移的方法和装置。该文献的主题是本发明实施例的组成 部分。
图8示出了仲裁历程，如在总线控制器306中所示出的那样。示出了 两个用户的通道占用Tr.l至Tr.8的时间历程，其中按事先确定的优先权 顺序布置多个通道。所示的表的各个列对应于总线计时的时间段。记录"l" 表明在相应的通道中、在相应时间段内发送一信号；记录"0"表明没 有发送信号。两个用户在监测中对两个表的"或"运算进行检查。在第一 至第五时间步骤中两个用户都没有得出另一用户已经发送。在第六时间 步骤中，用户2确定另一个用户已经在5号通道上进行发送。因为该通 道(5号通道)具有比(用户2)本身所应用的4号通道更高的优先权，所 以用户2转换到侦听才莫式。同时用户l确定，另一个用户已经在4号通道 上进行发送。因为该通道(4号通道)具有比(用户1)本身所应用的通道 更低的优先权，所以用户l继续发送过程。
图11示出了在应用五个通信通道的情况下在十个用户Tl-T10之间进 行仲裁的方法，其中用户T1-T10在仲裁方法的各步骤中分别在多于一个 的通信通道上发送信号。
所述方法在总线计时的 一个接一个的计时段的进程中执行。在每个计 时段内进行仲裁方法的一个循环。下面描述所述循环。
在图11中示出了对各数字的仲裁。每一个用户Tl-T10从其地址中求 得一数字，该数字在二进制计数法中刚好具有三个1和两个0。所述数字 记录在每个用户T1-T10的列中。
在仲裁方法的、以在列C中有记录l的行表示的第一循环中，每个用 户T1-T10将其数字发送到总线上。因此在总线上存在记录在总线下的信号"iiiir 。这里，该记录的第一位对应于在用户的列中记录在最上面的 通信通道，第二位对应于第二靠近上面的通信通道，以此类推。
在同一计时段内，每个用户求得实际在总线的通信通道上的是哪个信 号。该信号通过在逻辑"或，，运算意义上的叠加由已发送的信号和由其他 用户发送的信号得出。在各通信通道上，当且仅当至少一个用户在一计时 段内发送信号"r时，在该计时段内便存在该信号。因此用户不仅具有发 送单元，而且也具有接收单元。优选地，发送和接收通过的感应地输入耦 合到双极总线线路中实现。
因此用户T7、 T8、 T9、 T10才艮据总线上的信号识别出，其他用户已 经进行发送，所述其他用户在位于表中最上面的第一通信通道中发送了 'T，，因而拥有较高的优先权。用户T7、 T8、 T9和T10接着转入侦听 模式或等待模式，通过在其列中的记录"x"表示。
用户T1、 T2、 T3、 T4、 T5和T6没有识别出，是否有具有较高优先 权的其他用户进行了发送。这通过在各自列中的'V，表示。
在其列中具有'V，的用户接下来在第二循环中重新发送其数字。该第
二循环以具有在列"C"下的记录"2"的行象征性地示出。该笫二循环在 总线计时的一个计时段中执行，该计时段在时间上紧随在第一循环的计时 段之后。
这时比较在表中从上面数起的第二通信通道。
用户T4、 T5、 T6确定其他的用户已在第二通信通道上进行发送因 而拥有较高的优先权。这些用户(T4、 T5、 T6)接下来转入侦听模式或等 待^t式。在这里和下面，所述情况再次通过在表的相应位置上的记录"x" 来象征地表示。
用户Tl、 T2、 T3确定，没有其他的具有较高优先权的用户。因此所 述用户Tl、 T2、 T3继续进行仲裁方法。在这里和下面，所述情况再次通 过在表的相应位置上的记录'V，来象征地表示。
这时，用户T1、 T2、 T3在第三循环中重新发送其数字。第三循环以 具有在列"C"下的记录"3"的行象征性地示出。这时，在第三循环中比较在第三通信通道上的信息。
用户T2和T3识别出，具有较高优先权的另 一用户已进行发送并转入 侦听模式或等待模式。
这时，余下的用户Tl在第四循环中重新发送其数字。该第三循环以 具有在列"C"下的记录"4"的行象征性地示出。
用户Tl确定，没有具有较高优先权的其他用户进行发送，因为该用 户Tl发送的数字与在总线上的信号一致，该被允许的数字刚好具有三个l。
如果已发送的数字是该用户的地址的最后数字，则开始发送有效数据。
如果已发送的数字不是该用户的地址的最后数字，则该用户与所有可 能存在的用户_一该用户发送相同的数字一一继续下一个仲裁步骤，在该 仲裁步骤中发送下一个数字。
因为用户Tl根据在总线上的信号已经在第三循环中识别出，该用户 是获胜者，并且因为在完成具有1的三个通信通道之后所有其他用户或者 同样是获胜者或者退出，也可以中止第四循环。
例如如果仅存在用户T2和T3，则在第二循环中在总线上信号是 "11011"。用户T2现在已经知道其本身是获胜者，而用户T3知道其本 身退出。
在图ll示出的实例中，虽然用户Tl在第一循环中已经知道其本身是 获胜者，但用户T2并不能识别出其本身必须退出，原因是在第三通信通 道上的l也可能来自用户T8。因此其它循环是必需的。
因此，所应用的排序关系是在数值之间的一般排序关系，其中给在表 中最上面的通信通道具有二进制计数法中的最高幂。
在另一个实施例中，在循环中仅按序列(关系)对通信通道进行评估， 在该通信通道中完全发送1。这可以根据在总线上的信号看出。
在另一个实施例中，仅允许二进制计数法中具有确定数目l和0的数 字，其中1的数目不是三个和/或其中l和0的数目之和不是5。
按照图11的方法与按照图8的方法相比优点是，每个数字传输较大的 信息内容。因此对于五个通道，不是如类似于图8的方法中那样传输五个不同的数字，而是可以传输十个不同的数字，其在表ll中示出。
如果1的数目大致等于允许的0的数目，亦即直到(二者数目)之差 是0或1，则得出特别有利的关系。这样从组合(方法)的视角来看可使
用数字的数目最大。
如果在每个允许的数字中1的数目不是固定的，也可以使用所述方法。 在这种情况下，在循环中连续处理所有通信通道，至少处理这样多的通道， 直到对于剩余的用户明确确定获胜者。
图12以表的形式示出了另一根据本发明仲裁方法。示出了三个用户 Tl、 T2和T3，这些用户分别将一数字发送到总线上。这些数字在二进制 计数法中均是四位的，其中不限制1的数目。
在被圏起来的行中示出了预留的通信通道，所述预留的通信通道不是 用于传送地址数字，而是用于提前结束仲裁。该通信通道用于将一获胜位 传输给所有用户，该获胜位表明，当确定仲裁的获胜者时，使得其他的用 户可以结束仲裁。
在按照图12的实例中，用户Tl发送数字"0010"，用户T2发送数 字"1010"并且用户T3发送数字"1011"。
用户Tl识别出，具有较高优先权的其他用户进行发送并转换到等待 模式。
用户T3根据在总线上的信号识别出其本身是获胜者，因为没有(其 他)用户在用户T1发送0的通信通道上发送1。
用户T2和T3重新发送其地址。T3另外在预留的通信通道上发送1， 从而以信号表示其本身是获胜者。这在表中通过下面的圏起的区域表示。
用户T2不能根据在总线上的信号识别出，是否其他的用户已发送 "1011"或"1001"。在后一种情况("1001")下用户T2会是获胜者。 可是因为(T3)在附加信道上发送了 1，所以T2转入等待模式。
因此，通过使用用于以信号表示的预留通道，缩短了仲裁的平均持续 时间。
所述预留通道也可以有利地应用在根据图11的实例中。在这种情况下，用户Tl能在第一循环中便以信号表示其本身与其他用户相比具有的 优先性。在仅存在用户T4、 T5和T6这种情况下，T4可在第二循环中l更 以信号表示其本身的优先性。
在另一个实施例中，在单独的循环中不再重新发送已经被处理的通信 通道，而是把数字截断或截短。停止对相关的被监听的通信通道的评估， 或完全不监听和/或完全不以将信号施加到相关通信通道。对此按照确定格 式、所有用户已知的确定顺序删去或屏蔽这些通信通道。例如对于在对图 11的描述中示出的重复进程中，在评估时首先删去在图11的表中位于最 上面的通信通道，然后删去第二接近上面的通信通道，以此类推。因为对 于各被屏蔽或抑制的通信通道，已经在前面的计时中比较了优先权，所以 重新比较不会产生新(结果)，原因是所有剩余的用户在该通信通道上发 送相同的信号。
在另一个实施例中，进一步提高了每个通道的子通道数目，由此进一 步降低了故障率。
在另一个实施例中，将整个电路分成一定数目的同样大小的子电路， 以离散化的步幅/间距确定随才;i4目对相移。特别有利的是，应用90。或180。 的步幅，因为在这种情况下通过对傅立叶变换信号的实部或者虚部的符号 变换便可得出信号的相对相移。
在另一个实施例中，中频电流的频率在10kHz和100kHz之间。
在另一个实施例中，设备包括总线系统，这样选择该设备的空间尺寸 大小，使得当在两个通信用户之间进行信号传输时，进行接收的通信用户 基本上能够检测到由进行发送的通信用户发出信号的远场。在这种情况下， 通过本发明有利地避免传输错误，所述传输错误是由将一用户布置在另一 个用户的信号的节点上引起的。
本发明总体上涉及一种应用于多载波调制方法(例如OFDM或FDM) 中的总线仲裁方法。给总线上的每个用户分配一明确识别该用户的地址， 所述地址在每次建立通信时被发送。在此，所述地址是二进制数字序列， 其中该二进制数字的位数等于在多载波调制方法中使用的载波数目。为了通过多载波调制方法进行仲裁而连续发送所述二进制数据序列，其中，如 果另 一个用户同时发送了具有较高优先权的二进制数字，则一用户退出仲 裁。如果在一个步骤中数字仲裁没有产生结果，则可以重复发送二进制数 字。对于非接触式能量供给设备，可以有利的使用该总线仲裁方法。相移 信号的冗余发送降低了基于随机破坏性干涉的故障率。
权利要求
1.一种总线仲裁方法，其中，给经由总线进行通信的用户分别分配一被明确地识别的标志单元序列，其特征在于，使用数目为n的、被编号的双向通信通道，其中数值n大于1，其中至少一个通信用户建立通信，其中该通信用户在通信开始时在建立通信的第一时间区间内检查是否有具有较高优先权的其他用户建立通信，其中，优先权是通过比较在建立通信时经由该通信通道发送的信息与在建立通信时经由该通信通道接收的、来自其他用户的信息来确定的，其中，所述第一时间区间包含多个时间段，其中a)在第一时间段内，由一通信用户经由通信通道发送一标志单元，同时检测分别存在于所有通信通道上的信号，b1)在测得的信号与所发送的标志单元一致的情况下，该通信用户在紧随第一时间段之后的时间段内根据步骤a)继续下一个标志单元，d)在发送了完整的标志之后，通信用户开始发送有效数据。
2. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，b2)在测 得的信号与发送的标志单元不一致的情况下，通信用户由不一致的测得信 号求得已发送信号的其他通信用户的优先权，如果没有用户具有较高的优 先权，则通信用户在紧随当前时间段之后的时间段内根据步骤a)继续下 一个标志单元。
3. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，c)如果通 信用户不具有各求得的优先权中的最高优先权，则该通信用户转换到侦听 模式或等待模式。
4. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述时间 段是总线计时的计时段。
5. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述通信 通道是在一公共载体上的彼此不同的频带。
6. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述信号 经由所述通信通道以OFDM方法传输。
7. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述通信 通道不仅用于仲裁，而且用于传输有效数据。
8. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述载体 除用于通信外还用于非接触式能量传输，特别是该载体设计为非接触式能 量供给系统的初级导线。
9. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述标志 单元被感应地耦合入载体中，从载体感应地耦合出。
10. —种总线仲裁方法，其中，在一总线上具有多个通信用户作为总线用户，其中，*个通信用户分别分配一明确的、作为数字序列的地址，其中，总线按总线计时进行计时，其特征在于，在建立通信时，各通信用户分别在总线计时的各计时段的持续时间内、 按该通信用户地址序列的顺序、 一个接一个地向总线发送数字作为FDM 信号或OFDM信号，同时侦听在总线上存在的FDM信号或OFDM信号， 如果一通信用户确定存在另一通信用户，该另一通信用户当前发送的数字 的优先权高于该通信用户，则该通信用户在下一个计时段内退出仲裁。
11. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述总线包含多个通 信通道，按时间顺序执行如下步骤i) 在第一计时段内，各通信用户分别向各通信通道发送其数字序列 中的第一数字，同时侦听所述通信通道，ii) 如果来自通信通道的侦听信号是通过已发送的数字与具有较高优 先权的数字叠加而产生的，则各通信用户在下一个计时段内中断该方法和/ 或转换为其它状态，iii)在接下来的计时段内各通信用户重复步骤i)和ii)，其中，在每一次重复时评估的通信通道便按预定顺序减少一个，直到被评估的通信通道的侦听信号不再能由所述用户发送的数字和其它数字的相关部分的叠加形成，iV)如果确定的数字是在所述用户的数字序列中的最后数字，则在下一个计时段内各通信用户开始经由所述通信通道发送有效数据，V)各通信用户以在其数字序列中的下一个数字继续步骤i)。
12. 才艮据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，以OFDM方法 经由通信通道发送数字和有效数据，其中各通信通道通过在电线路、特别是双芯缆线、同轴线路或其它双 极线路上的频带形成。
13. 根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其中在总线上具有多个通信用户作为总线用户，其中^个通信用户 分配一个号码，其特征在于，按时间顺序执行如下步骤i) 通信用户确定其号码在基数n的计数法中的第一数字，ii) 通信用户在通信通道上发送一信号，该通信通道的号码等于已确定 的数字，同时侦听其余通信通道，iii) 如果在步骤ii)期间在一个具有比确定的所述数字更高号码的通信 通道上存在发送，则该通信用户中断该方法和/或转换为其它状态，iv) 如果确定的所述数字是该通信用户的号码在基数n的计数法中最 后的数字，则该通信用户开始发送有效数据，v )通信用户确定该通信用户的号码在基数n的计数法中的下一个数 字，继续步骤ii)。
14. 根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其特征在于，分配给 用户的号码或标志单元序列明确标志出所述用户，特别是其中对于所有分 配给用户的号码的集合或标志单元的序列、和/或对于所述号码的数字或标 志单元明确了 一种排序关系，按照这种排序关系确定优先权。
15. 根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其特征在于，分配给用户的号码或标志单元序列是所述用户的数字地址，其中通过所述地址的 自然顺序明确所述所述排序关系。
16. 根据权利要求1至15中任一项所述的方法，其特征在于，特别是 通过检测在时间上接近过零点发送的信号脉沖，将非接触式能量传输的信 号的过零点用于使通信同步。
17. 根据权利要求1至16中任一项所述的方法，其特征在于，至少一 个通信通道包含多个子通道，其中通信用户将对于一通信通道确定的信号 发送到该通信信号的子通道，所述信号作为具有相对的、随机确定的相移 的信号。
18. 根据权利要求1至17中任一项所述的方法，其特征在于，如果在 一通信通道的至少一个子通道上检测到信号，则通信用户将该通信通道视 为被加载了信号。
19. 根据权利要求l至18中任一项所述的方法，其特征在于，如果特 别是才艮据在总线上存在的信号对于一通信用户确定该通信用户在仲裁方 法中获胜，则该通信用户在预留通信通道上发送一信号，如果通信用户不 是仲裁方法的获胜者，则该通信用户在预留的通信通道上接收到一信号， 结束仲裁。
20. 根据权利要求1至19中任一项所述的方法，其特征在于，传输的 信号是正弦形的或由正弦信号的叠加得到，其中叠加的正弦信号的数目小 于或等于通信通道的数目。
21. 根据权利要求1至20中任一项所述的方法，其特征在于，主要在 计时段的持续时间期间向总线传输各信号。
22. 根据权利要求1至21中任一项所述的方法，其特征在于，在应用 OFDM方法的情况下，在导体的通信通道或子通道上传送信号。
23. 根据权利要求1至22中任一项所述的方法，其特征在于，通信通 道的频带不与非接触式能量传输的电流信号、特别是功率电流信号的最初 三个谐波重叠。
24. 根据权利要求1至23中任一项所述的方法，其特征在于，通信通道的频率处于基频的谐波系列上，特别是从基频连续增加。
25. 根据权利要求1至24中任一项所述的方法，其特征在于，借助于 FFT和/或IFFT来变换有效数据，以向总线传递和/或从总线接收，特别是 用于OFDM方法中的数据传输。
26. 才艮据权利要求1至25中任一项所述的方法，其特征在于，所述通 信用户是驱动设备、特别是变频电机或用于给负载供电的适配器。
27. 根据权利要求1至26中任一项所述的方法，其特征在于，所述总 线系统是一 多主机总线系统。
28. —种用于总线仲裁的装置，其中在一总线上连接有多个通信用户， 其特征在于，所述通信用户具有用于在多个频道上进行仲裁和通信的器件。
29. 根据权利要求28所述的装置，其特征在于，通过能量总线给通信 用户供电，和/或通信用户具有用于在多个频道上经由能量总线进行通信的 器件。
30. 根据权利要求28或29所述的装置，其特征在于，通过能量总线 非接触地给通信用户供电，和/或通信用户具有用于特别以OFDM方法、 在多个频道上、经由能量总线、进行非接触式通信的器件。
31. 根据权利要求28至30中任一项所述的装置，其特征在于，通信 用户具有用于确定非接触式能量传输信号的过零点的器件。
32. 根据权利要求28至31中任一项所述的装置，其特征在于，设置 有用于在两个信号之间产生随机大小的相移的器件。
33. 根据权利要求28至32中任一项所述的装置，其特征在于，设置 有用于借助于FFT和/或IFFT进行数据变换的器件。
34. 根据权利要求28至33中任一项所述的装置，其特征在于，该装 置具有用于从初级导线中非接触式获取能量的器件。
35. —种变频器，其特征在于，设置有用于经由总线以OFDM方法发 送和/或接收数据的器件，其中，在所述变频器中能实施按照至少一项上迷 权利要求所述的总线仲裁方法。
36. 根据权利要求35所述的变频器，其特征在于，设置有用于非接触式能量供给的器件。
37. 根据权利要求35或36所述的变频器，其特征在于，包含按照至 少 一项上述权利要求所述的装置。
38. —种生产设备，包含被非接触式供给能量的驱动单元和总线，经 由所述总线至少能在所述驱动单元之间交换数据，其特征在于，所述驱动 单元具有用于执行按照至少一项上述权利要求所述的方法的器件。
39. —种生产设备，其特征在于，为驱动单元非接触地供给能量，所 述驱动单元分别包含按照至少一项上述权利要求所述的总线通信装置，特 别是其中至少能在驱动单元之间交换数据。
全文摘要
本发明涉及一种在多载波调制方法中使用的总线仲裁方法。给总线上的每个用户分配一明确地标志该用户的地址，每当建立通信时发送该地址。这里，所述地址是二进制数字序列，其中二进制数字的位数等于在多载波调制方法中应用的载波数目。所述二进制数字序列被连续地发送以通过多载波调制方法进行仲裁，其中如果一用户同时发送具有更高优先权的二进制数字，则从仲裁中排出另一用户。如果数字仲裁没有在一个步骤中产生结果，则可以重复发送二进制数字。在用于非接触式能量供给的设备中，可以有利地使用所述总线仲裁方法。相移信号的冗余发送减小了基于随机破坏性干涉的故障率。
文档编号H04L12/413GK101529820SQ200780040525
公开日2009年9月9日 申请日期2007年10月18日 优先权日2006年11月3日
发明者C·默茨鲁夫特-保夫勒, O·西蒙, W·周, Z·华 申请人:索尤若驱动有限及两合公司