專利名稱：Rfid系統(tǒng)以及在節(jié)能模式下操作該系統(tǒng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及包含一個(gè)或多個(gè)閱讀器以及一個(gè)或多個(gè)標(biāo)簽或轉(zhuǎn) 發(fā)器的RFID系統(tǒng)，尤其涉及一種RFID系統(tǒng)和在節(jié)能模式下操作RFID 系纟充的方法。
背景技術(shù)：
對(duì)于可行的商業(yè)方案來說，在各種問題中，節(jié)能是最突出的問題 之一。每一個(gè)主動(dòng)標(biāo)簽都需要由電池供電，并且標(biāo)簽和閱讀器之間的 所有通信都消耗電池的能量。主動(dòng)RFID系統(tǒng)的大多數(shù)應(yīng)用都需要閱 讀器和標(biāo)簽之間的較長(zhǎng)的讀寫距離。所述"較長(zhǎng)的距離"意味著標(biāo)簽 必須高度靈敏，以便能夠接收來自于閱讀器的信號(hào)以及向閱讀器發(fā)送 信號(hào)。為了節(jié)能，根本的方法是使標(biāo)簽的操作時(shí)間最小。在實(shí)際的主動(dòng) RFID實(shí)現(xiàn)中，標(biāo)簽大多數(shù)時(shí)間交替地處于監(jiān)聽模式和休眠模式，并且 一收到來自于閱讀器的喚醒信號(hào)便被喚醒，而與相關(guān)的閱讀器交換信 號(hào)。公知的RFID系統(tǒng)工作在[SO 18000-7協(xié)議下，在ISO 18000-7協(xié)議下喚醒信號(hào)為單音信號(hào)。閱讀器周期性地發(fā)送喚醒信號(hào)。為了像協(xié) 議所需要的那樣不斷地發(fā)送喚醒信號(hào)，即使命令是由閱讀器發(fā)送到標(biāo) 簽的，該喚醒信號(hào)也將發(fā)射。喚醒信號(hào)是中心頻率附近單音信號(hào)。每 個(gè)喚醒信號(hào)都將持續(xù)幾秒以確保標(biāo)簽可以捕獲它。喚醒信號(hào)確切的持 續(xù)時(shí)間和周期取決于具體的應(yīng)用。用于與標(biāo)簽通信的數(shù)據(jù)周期附加到 每個(gè)喚醒信號(hào)之后，每個(gè)標(biāo)簽交替地處于監(jiān)聽模式和休眠模式中。如 果處于監(jiān)聽模式的標(biāo)簽可以捕獲喚醒信號(hào)，那么標(biāo)簽將立即轉(zhuǎn)到接收 模式，以接收發(fā)送喚醒信號(hào)的閱讀器的指令。圖1圖解說明了 ISO 18000-7協(xié)議下的標(biāo)簽的喚醒過程的時(shí)序。
如圖l所示，標(biāo)簽120交替地處于休眠模式和監(jiān)聽模式中。閱讀 器110周期性地發(fā)送喚醒信號(hào)和指令(下文中稱作"有效數(shù)據(jù)，，)。 在公知的協(xié)議下，當(dāng)標(biāo)簽處于監(jiān)聽模式時(shí)，它可以捕獲來自于閱讀器 110的喚醒信號(hào)(如果這種喚醒信號(hào)存在的話)。標(biāo)簽120 —旦捕獲 了來自于閱讀器110的喚醒信號(hào)，標(biāo)簽120便會(huì)處于接收模式中，以 等待有效數(shù)據(jù)。如圖1所示，根據(jù)ISO18000-7協(xié)議，當(dāng)標(biāo)簽120處于監(jiān)聽模式 121時(shí)，沒有可用喚醒信號(hào)，標(biāo)簽120將返回到休眠模式。當(dāng)下一個(gè) 監(jiān)聽模式的定時(shí)到來時(shí)，所述標(biāo)簽可以在監(jiān)聽模式周期122中搜尋喚 醒信號(hào)。捕獲喚醒信號(hào)后，標(biāo)簽120處于接收模式，直到在周期124 中接收到所有有效數(shù)據(jù)或完成標(biāo)簽120與閱讀器110之間的數(shù)據(jù)交換。 這種喚醒和等待過程被稱作喚醒-等待方案。盡管這種喚醒-等待方案可以節(jié)省一些電池能量，但是標(biāo)簽在周 期123將浪費(fèi)電池的能量，其中周期123是監(jiān)聽模式122結(jié)束和周期 124開始之間的間隔。發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了 一種能夠有效地節(jié)省標(biāo) 簽電池能量的RFID系統(tǒng)，并且提供了一種操作所述系統(tǒng)的方法。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，提供了一種用于操作RFID系統(tǒng)的 方法，所述RFID系統(tǒng)包括至少一個(gè)閱讀器和至少一個(gè)標(biāo)簽，其中所 述至少一個(gè)閱讀器在開啟時(shí)向所述至少一個(gè)標(biāo)簽發(fā)送喚醒信號(hào)，所述 至少一個(gè)標(biāo)簽在收到所述喚醒信號(hào)之前，在交替的周期交替地處于監(jiān) 聽模式和休眠模式，所述方法包括利用N個(gè)時(shí)間標(biāo)志來調(diào)制所述喚 醒信號(hào)；在所述至少一個(gè)標(biāo)簽處于所述監(jiān)聽模式的周期中，在所述喚 醒信號(hào)內(nèi)捕獲所述時(shí)間標(biāo)志之一；確定所述被捕獲的時(shí)間標(biāo)志和所述 喚醒信號(hào)的結(jié)尾之間的時(shí)間長(zhǎng)度T;在用于捕獲所述時(shí)間標(biāo)志的所述 周期的結(jié)尾，使所述至少一個(gè)標(biāo)簽進(jìn)入所述休眠模式；最遲在所述被 確定的時(shí)間長(zhǎng)度T終止時(shí)，啟動(dòng)所述標(biāo)簽從所述休眠模式轉(zhuǎn)到接收模 式，以接收來自于所述至少一個(gè)閱讀器的有效數(shù)據(jù)或與所述至少一個(gè) 閱讀器交換數(shù)據(jù)；以及當(dāng)所述有效數(shù)據(jù)被接收或者所述數(shù)據(jù)交換完成 之后，使所述標(biāo)簽恢復(fù)到交替地處于監(jiān)聽模式和休眠模式的狀態(tài)。為了可靠性目的，優(yōu)選在各個(gè)時(shí)間長(zhǎng)度結(jié)束之前設(shè)置安全時(shí)間并 在所述安全時(shí)間之前啟動(dòng)所述標(biāo)簽。根據(jù)另一個(gè)方面，為了節(jié)能目的，本發(fā)明提供了另一種方案，用 于根據(jù)所述標(biāo)簽及其相應(yīng)的閱讀器之間的距離，適應(yīng)性地控制標(biāo)簽的 發(fā)送功率。根據(jù)另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了另一種方案，用于根據(jù)標(biāo)簽被喚 醒的頻率，調(diào)整所述監(jiān)聽周期。所述頻率越低，所述周期將越長(zhǎng)。這 樣將節(jié)省能量，尤其對(duì)于那些很少使用的標(biāo)簽來說。本發(fā)明還提供了 一種用于實(shí)現(xiàn)上述方法的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括至少 一個(gè)閱讀器和至少一個(gè)標(biāo)簽，其中所述至少一個(gè)閱讀器在開啟時(shí)向所 述至少一個(gè)標(biāo)簽發(fā)送喚醒信號(hào)，所述至少一個(gè)標(biāo)簽在收到所述喚醒信 號(hào)之前，在交替的周期內(nèi)交替地處于監(jiān)聽模式和休眠模式，其中所述 至少一個(gè)閱讀器包括調(diào)制器，配置以利用N個(gè)時(shí)間標(biāo)志來調(diào)制所述 喚醒信號(hào)；以及收發(fā)器，配置以向所述至少一個(gè)標(biāo)簽發(fā)送喚醒信號(hào)并 與所述至少一個(gè)標(biāo)簽通信，其中所述至少一個(gè)標(biāo)簽包括收發(fā)器，配 置以在所述至少一個(gè)標(biāo)簽處于所述監(jiān)聽模式的周期中、在所述喚醒信 號(hào)內(nèi)捕獲所述時(shí)間標(biāo)志之一，并配置以與所述至少一個(gè)閱讀器進(jìn)行通 信；計(jì)算器，配置以確定所述被捕獲的時(shí)間標(biāo)志和所述喚醒信號(hào)的結(jié) 尾之間的時(shí)間長(zhǎng)度；以及控制器，配置以在捕獲所述時(shí)間標(biāo)志的所述 周期的結(jié)尾，使所述至少一個(gè)標(biāo)簽進(jìn)入休眠模式，最遲在所述被確定 的時(shí)間長(zhǎng)度終止時(shí)，使所述標(biāo)簽從所述休眠模式轉(zhuǎn)入接收模式，以接 收有效數(shù)據(jù)或與所述至少 一個(gè)閱讀器交換數(shù)據(jù)；以及當(dāng)所述有效數(shù)據(jù) 被接收或者所述數(shù)據(jù)交換完成之后，使所述標(biāo)簽恢復(fù)到在交替的周期 交替地處于監(jiān)聽模式和休眠模式的狀態(tài)。本系統(tǒng)優(yōu)選進(jìn)一步包括這樣一種模塊，其被配置以在所述時(shí)間長(zhǎng) 度結(jié)束之前設(shè)置安全時(shí)間從而能夠在所述安全時(shí)間之前啟動(dòng)所述標(biāo) 簽。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)可以包括，配置用來確定所述喚醒信號(hào)的強(qiáng)度 并由此強(qiáng)度換算設(shè)定為閾值的模塊；以及配置用來將將要由所述標(biāo)簽 發(fā)送的信號(hào)的強(qiáng)度修改為所述閾值的模塊。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)可以包括，配置用來確定并記錄所述標(biāo)簽被喚 醒的頻率的模塊；以及配置用來根據(jù)所述頻率修改所述交替的周期的 模塊。應(yīng)當(dāng)理解，為了節(jié)能，還可以將上述可選的裝置直接并入現(xiàn)有協(xié) 議(如ISO 18000-7協(xié)議)下的系統(tǒng)中。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，為了節(jié)能，還可以將上述可選 的模塊單獨(dú)并入傳統(tǒng)RFID系統(tǒng)中，這一點(diǎn)對(duì)于那些很少被喚醒的標(biāo) 簽來說是特別有用的。本發(fā)明還提供了一種能夠在兩種可用的協(xié)議之間切換的系統(tǒng)。根 據(jù)所述協(xié)議，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括，配置用來根據(jù)應(yīng)用將所述標(biāo)簽的 操作從一種協(xié)議切換到另 一種協(xié)議的裝置。在從喚醒信號(hào)中捕獲到時(shí) 間標(biāo)志的情況下，所述標(biāo)簽的操作被切換到節(jié)能協(xié)議。在喚醒信號(hào)為 單音信號(hào)的情況下，所述標(biāo)簽的操作被切換到ISO18000-7協(xié)議。為了在相同的范圍內(nèi)處理兩種不同的標(biāo)簽，所述至少一個(gè)閱讀器 可以交替地切換到兩種不同的協(xié)議?；蛘咚鲩喿x器可以大多數(shù)時(shí)間 工作在一種協(xié)議下，并且偶爾轉(zhuǎn)到另一種協(xié)議下，以檢驗(yàn)其他類型的 標(biāo)簽是否存在，然后再切換回原始協(xié)議。在本發(fā)明中，任何系統(tǒng)和方法都是一般的，而不受任何特定實(shí)現(xiàn) 的限制。參照下面的附圖、本發(fā)明的詳細(xì)說明以及權(quán)利要求，本發(fā)明 的這些和許多其他的優(yōu)點(diǎn)、特征和目的將是顯而易見的。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的喚醒和監(jiān)聽方案的時(shí)序圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的喚醒和監(jiān)聽方案的過程的時(shí)序圖；圖3示出采用圖2中的方案的RFID系統(tǒng)的示例性操作的流程圖；圖4示出了測(cè)量的RSS和距離之間的關(guān)系；以及圖5是在兩種可用的協(xié)議間自動(dòng)切換過程的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的RFID系統(tǒng)的喚醒和監(jiān)聽方 案的過程時(shí)序圖。為了便于說明，給出了包含一個(gè)閱讀器和一個(gè)標(biāo)簽 的實(shí)施方案。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的 思想可以應(yīng)用于包含一個(gè)以上的閱讀器和一個(gè)以上的標(biāo)簽的系統(tǒng)。
如圖2所示，標(biāo)簽220像平常一樣，交替地處于休眠模式和監(jiān)聽 模式下。閱讀器210在開啟時(shí)發(fā)送喚醒信號(hào)211和有效數(shù)據(jù)213。與 現(xiàn)有技術(shù)相比，根據(jù)本發(fā)明，通過多個(gè)時(shí)間標(biāo)志212調(diào)制喚醒信號(hào)211。 在圖2中，在喚醒信號(hào)211中標(biāo)記了(N+1 )個(gè)時(shí)間標(biāo)志0、1、2…K."N， 其中N為O或正整數(shù)。這樣，所述喚醒信號(hào)便由N+1個(gè)連續(xù)的時(shí)間 脈沖(在下文中被稱作"時(shí)間標(biāo)志")組成。調(diào)制方案可以是幅度調(diào) 制(AM)、頻率調(diào)制(FM)以及相位調(diào)制(PM)。所述閱讀器將 N+l個(gè)時(shí)間標(biāo)志中的每一個(gè)都當(dāng)作喚醒信號(hào)來發(fā)送。
當(dāng)所述標(biāo)簽處于監(jiān)聽模式221時(shí)，由于沒有可用喚醒信號(hào)，因此 所述標(biāo)簽返回到休眠模式。當(dāng)所述標(biāo)簽再次轉(zhuǎn)到監(jiān)聽模式時(shí)，閱讀器 210正在發(fā)送喚醒信號(hào)。在這種情況下，所述時(shí)間標(biāo)志中的一個(gè)時(shí)間 標(biāo)志，例如時(shí)間標(biāo)志K，將被捕獲。隨后，所述標(biāo)簽的計(jì)算器(未示 出)將確定所述閱讀器何時(shí)將開始發(fā)送有效數(shù)據(jù)，即確定捕獲到時(shí)間 標(biāo)志k的時(shí)間和開始發(fā)送有效^:據(jù)的時(shí)間之間的時(shí)間長(zhǎng)度。例如，如 果在喚醒信號(hào)的全部持續(xù)時(shí)間以相同的間隔標(biāo)記每個(gè)時(shí)間標(biāo)志，那么 閱讀器210將在經(jīng)過時(shí)間長(zhǎng)度T后開始發(fā)送有效數(shù)據(jù)，這里，T=(N+1 -K)xAT,其中AT等于時(shí)間標(biāo)志的寬度。在得到時(shí)間長(zhǎng)度T后，標(biāo) 簽220存儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)度T并立即進(jìn)入休眠模式持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)度T。系統(tǒng)的 微處理器或控制器(未示出)可以控制在時(shí)間長(zhǎng)度T結(jié)束時(shí)，即在閱 讀器210開始發(fā)送有效數(shù)據(jù)時(shí)，喚醒所述標(biāo)簽。由于標(biāo)簽需要留出安 全時(shí)間，以確保在標(biāo)簽進(jìn)入接收有效數(shù)據(jù)或與所述閱讀器交換數(shù)據(jù)的 接收模式之前，標(biāo)簽的功能是穩(wěn)定的，因此標(biāo)簽處于休眠模式的時(shí)間 將為Tg=((N+l - K)xAT-安全時(shí)間)。
因此，對(duì)于標(biāo)簽、尤其對(duì)于那些每天要被喚醒幾百次的經(jīng)常使用 的標(biāo)簽來說，與ISO18000-7的方案相比，根據(jù)本發(fā)明的喚醒方案可以
大大節(jié)約能源。例如，如果標(biāo)簽每天被喚醒100次，并且每個(gè)喚醒信
號(hào)持續(xù)一秒，那么標(biāo)簽在接收有效數(shù)據(jù)或交換數(shù)據(jù)之前，將平均浪費(fèi)
大約0.5x100秒的工作周期。根據(jù)本發(fā)明的喚醒方案可以緩解這一問 題。
本發(fā)明中所使用的經(jīng)調(diào)制的喚醒信號(hào)除了具有節(jié)能的特征之外， 還具有很好的抗干擾特征。實(shí)際上，空間中存在極大的RF干擾，并 且有些RF干擾非常強(qiáng)大。采用經(jīng)調(diào)制的喚醒信號(hào)可以防止標(biāo)簽被假 的喚醒信號(hào)喚醒。只有當(dāng)假的喚醒信號(hào)碰巧與本發(fā)明中所提供的喚醒 信號(hào)相同時(shí)(這種情況幾乎是不可能的)，標(biāo)簽才能被喚醒。因此， 如果標(biāo)簽的能量保持在飽和狀態(tài)，那么采用經(jīng)調(diào)制的喚醒信號(hào)提高了 主動(dòng)RFID系統(tǒng)的可靠性，并且延長(zhǎng)了其有效的工作距離。
可選地，閱讀器210包括切換開關(guān)(未示出)，所述切換開關(guān)可 以根據(jù)應(yīng)用，將所述閱讀器的操作從一種協(xié)議切換到另一種協(xié)議。例 如，所述切換開關(guān)可以對(duì)閱讀器進(jìn)行切換而使其交替地工作在兩種不 同的協(xié)議下；或者所述閱讀器可以在大多數(shù)時(shí)間內(nèi)工作在根據(jù)本發(fā)明 的協(xié)議下，并且所述切換開關(guān)可以周期性地將所述閱讀器切換到傳統(tǒng) 的協(xié)議模式，以檢驗(yàn)傳統(tǒng)的標(biāo)簽是否存在，然后再將所述閱讀器切換 回本發(fā)明的協(xié)議。
現(xiàn)在通過參照?qǐng)D3來舉例說明根據(jù)本發(fā)明的RFID系統(tǒng)的標(biāo)簽的 操作的示例。所有示例都是用來解釋本發(fā)明的思想的。
如圖3所示，所述標(biāo)簽交替地處于監(jiān)聽模式和休眠模式下(步驟
301) 。在一個(gè)監(jiān)聽模式中，捕獲來自于所述閱讀器的喚醒信號(hào)(步驟
302) 。如上所述，本發(fā)明的喚醒信號(hào)包括多個(gè)時(shí)間標(biāo)志。因此，實(shí)際 上在步驟302捕獲了多個(gè)時(shí)間標(biāo)志中的一個(gè)時(shí)間標(biāo)志。隨后，所述標(biāo) 簽確定安全時(shí)間是否被預(yù)先設(shè)定到所述標(biāo)簽或所述閱讀器中，以保證 所述標(biāo)簽和所述閱讀器之間的通信(步驟303 )。如果安全時(shí)間沒有 被預(yù)先設(shè)定到所述標(biāo)簽或所述閱讀器中，那么所述標(biāo)簽則在步驟304 計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)度T?；蛘撸绻踩珪r(shí)間被預(yù)先設(shè)定到所述標(biāo)簽或所述 閱讀器中，那么所述標(biāo)簽則在步驟304'計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)度Tg。
在步驟306，所述標(biāo)簽在通知其自身的微處理器(未示出)存儲(chǔ)
所計(jì)算的時(shí)間長(zhǎng)度T或Tg之后，所述標(biāo)簽將返回到休眠模式，并且在 已存儲(chǔ)的時(shí)間長(zhǎng)度T或Tg結(jié)束時(shí)被喚醒。
在步驟307，所述標(biāo)簽被喚醒后處于接收模式，以便與所述閱讀 器進(jìn)行通信，并且一旦通信結(jié)束之后，所述標(biāo)簽便進(jìn)入其正常模式， 即交替地處于監(jiān)聽模式和休眠模式。
對(duì)于大多數(shù)主動(dòng)RFID系統(tǒng)來說，標(biāo)簽與閱讀器之間的通信距離 可能大于100米。然而，標(biāo)簽與閱讀器之間的距離不總是為100m。例 如，標(biāo)簽與閱讀器之間的距離可以小于20m。對(duì)于這種較短的距離來 說，為了節(jié)能，所述標(biāo)簽采用較低的輸出功率是恰當(dāng)?shù)?。因此，本發(fā) 明提出了另一種自適應(yīng)功率控制方案，根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用，所述自適應(yīng) 功率控制方案可以與其他方案一起使用，或者單獨(dú)使用。根據(jù)所提出 的自適應(yīng)功率控制方案，當(dāng)標(biāo)簽離閱讀器較近時(shí)，為了節(jié)能其輸出功 率將自動(dòng)降低。相反，當(dāng)標(biāo)簽遠(yuǎn)離閱讀器但在預(yù)定范圍內(nèi)時(shí)，其輸出
功率將增大以確保標(biāo)簽和相應(yīng)的閱讀器之間的通信。
特別地，采用下面的步驟來實(shí)現(xiàn)所述方案。應(yīng)當(dāng)理解，將標(biāo)簽的 輸出功率預(yù)先設(shè)定為特別強(qiáng)，以使得最長(zhǎng)的通信距離處的通信能夠成 功。
當(dāng)所述標(biāo)簽在小于最長(zhǎng)距離的第 一距離捕獲喚醒信號(hào)時(shí)，所 述標(biāo)簽檢測(cè)接收信號(hào)強(qiáng)度(RSS)，并確定所捕獲的RSS是否與預(yù)先設(shè) 定的接收信號(hào)最小功率相同(一般設(shè)定為接收機(jī)靈敏度)。如果所述RSS 大于預(yù)先設(shè)定的接收信號(hào)最小功率值，則可進(jìn)一步減小發(fā)射信號(hào)功率。 這表明，只要所述標(biāo)簽與所述閱讀器之間的距離小于所述第一距離， 所述標(biāo)簽的輸出功率應(yīng)當(dāng)降低。
此外，在給定的環(huán)境中，信號(hào)的強(qiáng)度會(huì)受到路徑損耗和衰減 特性的影響。如果忽略影響信號(hào)強(qiáng)度的其他因素，那么總的衰減便是 路徑損耗和衰減特性之和。無線上行鏈路信道(從標(biāo)簽到閱讀器)的 路徑損耗與下行鏈路信道(從閱讀器到標(biāo)簽)的相同。因此，如果發(fā) 送功率保持不變，那么標(biāo)簽在獲得來自于閱讀器的接收信號(hào)強(qiáng)度之后，
可以估計(jì)總的衰減，并進(jìn)而確定如何調(diào)整其輸出功率以便節(jié)能。
如圖4所示，如果閱讀器發(fā)送的有效無向輻射能(EIRP)為
5.6dBm,那么由于無線信道的對(duì)稱性，標(biāo)簽的輸出功率將被預(yù)定為 5.6dBm。事實(shí)上，標(biāo)簽所接收的功率隨著標(biāo)簽與閱讀器之間的距離的 改變而改變。例如，標(biāo)簽在位置A、 B、 C、 D、 E和F接收的功率分 別為-54dBm、畫57dBm、 -59dBm、 -62dBm、陽66dBm和畫70dBm。
假定所述閱讀器的靈敏度為-100dBm，那么當(dāng)標(biāo)簽分別位于位置 A、 B、 C、 D、 E和F時(shí)，只要接收信號(hào)強(qiáng)度大于-100dBm，標(biāo)簽則無 需輸出5.6dBm的預(yù)定的功率。相反，通過采用所提出的自適應(yīng)功率 控制方案，所述標(biāo)簽在上述六個(gè)位置的輸出功率可以分別為-40.4dBm、 誦37.4dBm、 -35.4dBm、 -32.4dBm、國(guó)28.4dBm和-24.4dBm,以滿足所述 標(biāo)簽和所述閱讀器之間通信的可靠性。因此，所述閱讀器所接收的功 率仍然為-100dBm，但是可以大大地節(jié)省標(biāo)簽的能量。
應(yīng)當(dāng)注意的是，當(dāng)標(biāo)簽和閱讀器之間的通信不能順利完成時(shí)，所 述標(biāo)簽應(yīng)當(dāng)適應(yīng)性地增大其輸出功率，直到標(biāo)簽和閱讀器之間的通信 成功為止。換句話說，動(dòng)態(tài)地調(diào)整標(biāo)簽的輸出功率以確保良好的通信。
對(duì)于工作在ISO18000-7協(xié)議下的主動(dòng)RFID標(biāo)簽、尤其對(duì)于那些 不常使用的標(biāo)簽來說，電池的大多數(shù)能量將由于標(biāo)簽持續(xù)并交替地在 監(jiān)聽模式和休眠模式之間切換而耗盡。因此，調(diào)整交替的周期也將有 益于節(jié)能。從這一點(diǎn)來講，本發(fā)明人進(jìn)一步提出了下面的方案。應(yīng)當(dāng) 理解，該方案可以與上述的節(jié)能方案一起使用或者獨(dú)立使用。
首先，標(biāo)簽將標(biāo)簽被喚醒的頻率記錄在存儲(chǔ)器中。標(biāo)簽的微處理 器被配置成根據(jù)所述頻率來調(diào)整交替的周期。被存儲(chǔ)的頻率越低，交 替的周期則應(yīng)當(dāng)越長(zhǎng)。用戶可以為頻率預(yù)先設(shè)定上閾值和下閾值。如 果被喚醒的標(biāo)簽的頻率小于所述預(yù)先設(shè)定的下閾值，則應(yīng)當(dāng)增大交替 的周期。也就是，標(biāo)簽在休眠模式中停留較長(zhǎng)的周期之后才進(jìn)入監(jiān)聽 模式。相反，如果所述頻率高于所述預(yù)先設(shè)定的上閾值，這就意味著 所述標(biāo)簽經(jīng)常被使用，那么為了不丟失任何期望的喚醒信號(hào)，所述標(biāo) 簽處于休眠模式的周期將縮短，。
根據(jù)本發(fā)明，另一實(shí)施方案示出了在兩種協(xié)議間自動(dòng)切換的過程， 從而一個(gè)RFID系統(tǒng)能夠工作在兩種協(xié)議下。
為了使本發(fā)明的RFID系統(tǒng)與ISO18000-7協(xié)議兼容，主動(dòng)RFID
標(biāo)簽優(yōu)選地包括切換開關(guān)，所述切換開關(guān)能夠自動(dòng)確定所述標(biāo)簽所捕
獲的喚醒信號(hào)是否是ISO18000-7協(xié)議下的喚醒信號(hào)，或者是否適用于 本發(fā)明(今后，本發(fā)明可以看作是主動(dòng)RFID系統(tǒng)的新協(xié)議，在下文 中，它將被稱作"節(jié)能協(xié)議")。所述切換開關(guān)根據(jù)兩種協(xié)議下喚醒 信號(hào)間的差別使得所述標(biāo)簽?zāi)軌蚯袚Q到適當(dāng)?shù)膮f(xié)議。
區(qū)別ISO18000-7協(xié)議下的喚醒信號(hào)與本發(fā)明下的喚醒信號(hào)并不 困難，因?yàn)檫@兩種喚醒信號(hào)在時(shí)域和頻域中是完全不同的。在 ISO18000-7協(xié)議中，喚醒信號(hào)是工作頻率附近的fo士30KHz的副栽波 頻率。在所提出的節(jié)能協(xié)議中，喚醒信號(hào)是加入了時(shí)間標(biāo)志的經(jīng)調(diào)制 的RF信號(hào)。
當(dāng)在標(biāo)簽處于監(jiān)聽模式的周期中捕獲喚醒信號(hào)時(shí)，標(biāo)簽上的切換 開關(guān)將首先確定所捕獲的喚醒信號(hào)屬于哪一種協(xié)議。由于ISO18000-7 協(xié)議下的喚醒信號(hào)的解調(diào)后的30KHz副載波為DC信號(hào)，因此標(biāo)簽將 比較容易判斷該喚醒信號(hào)。因而，所述標(biāo)簽將自動(dòng)切換到ISO18000-7 協(xié)議，并開始在ISO18000-7協(xié)議下接收數(shù)據(jù)。否則，如果所述標(biāo)簽可 以從所捕獲的喚醒信號(hào)檢測(cè)到時(shí)間標(biāo)志，那么它將根據(jù)節(jié)能協(xié)議來工 作。
圖5是在兩種協(xié)議之間自動(dòng)切換過程的流程圖。例如，當(dāng)預(yù)定協(xié) 議為公知的ISO18000-7協(xié)議，那么接收信號(hào)應(yīng)當(dāng)為30KHz。如圖5 所示，標(biāo)簽根據(jù)RSS，鑒別聚集在載波頻率的能量是否足夠(步驟501 )， 即RSS的功率是否滿足預(yù)定的協(xié)議。如果RSS的功率小于預(yù)定的閾值， 那么所述標(biāo)簽將不被喚醒。否則，所述標(biāo)簽將確定是否捕獲到任何時(shí) 間標(biāo)志(步驟502)。如果捕獲到時(shí)間標(biāo)志，那么將所述標(biāo)簽切換到 所提出的"節(jié)能協(xié)議，，，以便進(jìn)一步操作(步驟504)。否則，所述 系統(tǒng)將確定所述副載波頻率是否為30KHz (步驟503 )。如果所述副 載波頻率是30KHz，那么繼續(xù)工作在當(dāng)前的ISO18000-7協(xié)議下(步驟 505 )。否則，將不產(chǎn)生響應(yīng)(步驟506)。
盡管已描述并示出了本發(fā)明的上述優(yōu)選實(shí)施方案，但是應(yīng)當(dāng)理解， 可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)對(duì)其進(jìn)行替換和修改，例如所建議的替換和修 改以及其他的替換和修改。
權(quán)利要求
1. 一種用于操作RFID系統(tǒng)的方法，所述RFID系統(tǒng)包括至少一 個(gè)閱讀器和至少一個(gè)標(biāo)簽，其中所述至少一個(gè)閱讀器在開啟時(shí)向所述 至少一個(gè)標(biāo)簽發(fā)送喚醒信號(hào)，所述至少一個(gè)標(biāo)簽在收到所述喚醒信號(hào) 之前，在交替的周期交替地處于監(jiān)聽模式和休眠模式，所述方法包括利用N個(gè)時(shí)間標(biāo)志來調(diào)制所述喚醒信號(hào)；在所述至少一個(gè)標(biāo)簽處于所述監(jiān)聽模式的周期中，在所述喚醒信 號(hào)內(nèi)捕獲所述時(shí)間標(biāo)志之一；確定所述被捕獲的時(shí)間標(biāo)志和所述喚醒信號(hào)的結(jié)尾之間的時(shí)間長(zhǎng) 度T;在用于捕獲所述時(shí)間標(biāo)志的所述周期的結(jié)尾，使所述至少一個(gè)標(biāo) 簽進(jìn)入所述休眠模式；最遲在所述被確定的時(shí)間長(zhǎng)度T終止時(shí)，啟動(dòng)所述標(biāo)簽從所述休 眠模式轉(zhuǎn)到接收模式，以接收來自于所述至少一個(gè)閱讀器的有效數(shù)據(jù) 或與所述至少一個(gè)閱讀器交換數(shù)據(jù)；以及當(dāng)所述有效數(shù)據(jù)被接收或者所述數(shù)據(jù)交換完成之后，使所述標(biāo)簽 恢復(fù)到交替地處于監(jiān)聽模式和休眠模式的狀態(tài)。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在所述時(shí)間長(zhǎng)度T結(jié)束 之前設(shè)置安全時(shí)間。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中在所述安全時(shí)間之前啟動(dòng)所述 至少一個(gè)標(biāo)簽。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，進(jìn)一步包括由所述至少 一個(gè)標(biāo)簽收到的喚醒信號(hào)換算得到所述至少 一個(gè)標(biāo)簽 將要發(fā)送的信號(hào)強(qiáng)度。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法，進(jìn)一步包括 記錄所述至少一個(gè)標(biāo)簽被喚醒的頻率；以及 根據(jù)所述頻率，修改所述至少一個(gè)標(biāo)簽處于所述監(jiān)聽模式和所述 休眠模式之間的所述交替的周期。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中如果所述頻率小于第一預(yù)定閾 值，則增大所述交替的周期。
7. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中如果所述頻率大于第二預(yù)定閾 值，則縮短所述交替的周期。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述N個(gè)時(shí)間標(biāo)志標(biāo)記到所 述喚醒信號(hào)的持續(xù)時(shí)間中以將所述喚醒信號(hào)分成N個(gè)間隔。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中以可變的間隔將所述N個(gè)時(shí)間 標(biāo)志標(biāo)記到所述喚醒信號(hào)的持續(xù)時(shí)間中。
10. —種包括至少一個(gè)閱讀器和至少一個(gè)標(biāo)簽的RFID系統(tǒng)，其中 所述至少一個(gè)閱讀器在開啟時(shí)向所述至少一個(gè)標(biāo)簽發(fā)送喚醒信號(hào)，所 述至少一個(gè)標(biāo)簽在收到所述喚醒信號(hào)之前，在交替的周期內(nèi)交替地處于監(jiān)聽模式和休眠模式，其中所述至少一個(gè)閱讀器包括調(diào)制器，配置以利用N個(gè)時(shí)間標(biāo)志來調(diào)制所述喚醒信號(hào)；以及收發(fā)器，配置以向所述至少一個(gè)標(biāo)簽發(fā)送喚醒信號(hào)并與所述 至少一個(gè)標(biāo)簽通信，其中所述至少一個(gè)標(biāo)簽包括收發(fā)器，配置以在所述至少一個(gè)標(biāo)簽處于所述監(jiān)聽模式的周 期中、在所述喚醒信號(hào)內(nèi)捕獲所述時(shí)間標(biāo)志之一，并配置以與所述至 少一個(gè)閱讀器進(jìn)行通信；計(jì)算器，配置以確定所述被捕獲的時(shí)間標(biāo)志和所述喚醒信號(hào) 的結(jié)尾之間的時(shí)間長(zhǎng)度；以及控制器，配置以在捕獲所述時(shí)間標(biāo)志的所述周期的結(jié)尾，使 所迷至少 一個(gè)標(biāo)簽進(jìn)入休眠模式，最遲在所述被確定的時(shí)間長(zhǎng)度終止 時(shí)，使所述標(biāo)簽從所述休眠模式轉(zhuǎn)入接收模式，以接收有效數(shù)據(jù)或與 所述至少 一個(gè)閱讀器交換數(shù)據(jù)；以及當(dāng)所述有效數(shù)據(jù)被接收或者所述 數(shù)據(jù)交換完成之后，使所述標(biāo)簽恢復(fù)到在交替的周期交替地處于監(jiān)聽 模式和休眠模式的狀態(tài)。
11. 如權(quán)利要求IO所迷的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括配置以在所述時(shí)間長(zhǎng) 度結(jié)束之前設(shè)置安全時(shí)間的模塊。
12. 如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述標(biāo)簽在所述安全時(shí)間之 前被啟動(dòng)。
13. 如權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)，其中所述標(biāo)簽進(jìn)一步包括 配置用來確定所述喚醒信號(hào)的強(qiáng)度并將所確定的強(qiáng)度換算成預(yù)先設(shè)定為閾值的模塊；以及配置用來將將要由所述標(biāo)簽發(fā)送的信號(hào)的強(qiáng)度修改為所述閾值的 模塊。
14. 如權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)，其中所述標(biāo)簽進(jìn)一步包括 配置用來確定并記錄所述標(biāo)簽被喚醒的頻率的模塊；以及 配置用來根據(jù)所述頻率修改所述交替的周期的模塊。
15. 如權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)，其中所述標(biāo)簽進(jìn)一步包括切換開 關(guān)，所述切換開關(guān)被配置用來根據(jù)應(yīng)用將所述標(biāo)簽的操作從一種協(xié)議 切換到另一種協(xié)議。
16. 如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中在從喚醒信號(hào)中捕獲到時(shí)間 標(biāo)志的情況下，所述標(biāo)簽的操作被切換到節(jié)能協(xié)議。
17. 如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中在喚醒信號(hào)為單音信號(hào)的情 況下，所述標(biāo)簽的操作被切換到ISO18000-7協(xié)議。
18. 如權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)閱讀器進(jìn)一步 包括切換開關(guān)，所述切換開關(guān)被配置用來根據(jù)應(yīng)用，將所述閱讀器的 操作從一種協(xié)議切換到另 一種協(xié)議。
19. 如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述切換開關(guān)可以交替地將 所述至少一個(gè)閱讀器切換到工作在所述兩種不同的協(xié)議下。
20. 如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)閱讀器在大多 數(shù)時(shí)間可以工作在一種協(xié)議中，并且所述切換開關(guān)可以周期性地將所 述至少一個(gè)閱讀器切換到另一種協(xié)議，以檢驗(yàn)其他類型的標(biāo)簽是否存 在，然后再將所述至少一個(gè)閱讀器切換回原始協(xié)議。
21. —種包括至少一個(gè)閱讀器和至少一個(gè)標(biāo)簽的RFID系統(tǒng)，其中 所述至少一個(gè)閱讀器在開啟時(shí)向所述至少一個(gè)標(biāo)簽發(fā)送喚醒信號(hào)，所 述至少一個(gè)標(biāo)簽在收到所述喚醒信號(hào)之前，在交替的周期內(nèi)交替地處 于監(jiān)聽模式和休眠模式，其中所述至少一個(gè)閱讀器包括用于利用N個(gè)時(shí)間標(biāo)志來調(diào)制所述喚醒信號(hào)的裝置；以及用于向所述至少一個(gè)標(biāo)簽發(fā)送喚醒信號(hào)并與所述至少一個(gè)標(biāo) 簽通信的裝置，其中所述至少一個(gè)標(biāo)簽包括用于在所述至少一個(gè)標(biāo)簽處于所述監(jiān)聽模式的周期中、在所 述喚醒信號(hào)內(nèi)捕獲所述時(shí)間標(biāo)志之一，并用于與所述至少一個(gè)閱讀器 進(jìn)行通信的裝置；用于確定所述被捕獲的時(shí)間標(biāo)志和所述喚醒信號(hào)的結(jié)尾之間 的時(shí)間長(zhǎng)度的裝置；以及 用于在捕獲所述時(shí)間標(biāo)志的所述周期的結(jié)尾，使所述至少一個(gè)標(biāo) 簽進(jìn)入休眠模式，最遲在所述被確定的時(shí)間長(zhǎng)度終止時(shí)，使所述標(biāo)簽 從所述休眠模式轉(zhuǎn)入接收模式，以接收有效數(shù)據(jù)或與所述至少一個(gè)閱讀器交換數(shù)據(jù)；以及當(dāng)所述有效數(shù)據(jù)被接收或者所述數(shù)據(jù)交換完成之 后，使所述標(biāo)簽恢復(fù)到在交替的周期交替地處于監(jiān)聽模式和休眠模式 的狀態(tài)的裝置。
全文摘要
提供了一種用于操作RFID系統(tǒng)的方法，所述RFID系統(tǒng)包括至少一個(gè)閱讀器和至少一個(gè)標(biāo)簽。所述至少一個(gè)閱讀器在開啟時(shí)向所述至少一個(gè)標(biāo)簽發(fā)送喚醒信號(hào)，所述至少一個(gè)標(biāo)簽在收到所述喚醒信號(hào)之前，在交替的周期內(nèi)交替地處于探測(cè)模式和休眠模式。所述方法包括利用N個(gè)時(shí)間標(biāo)簽來調(diào)制所述喚醒信號(hào)。還提供了一種節(jié)能模式下的RFID系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G06K7/00GK101122945SQ20071000291
公開日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2007年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月11日
發(fā)明者吳克利, 尹應(yīng)增, 王洪洋, 鄧偉昌, 韋大成 申請(qǐng)人:香港中文大學(xué);碼科企業(yè)公司