專利名稱：分析影響rfid通信裝置的操作的信號環(huán)境的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及與利用來對貨物的價格及其他期望的信息提供便利訪問 的電子貨架標(biāo)簽(Electronic Shelf Label， ESL)、射頻識別(Radio Frequency Identification, RFID)標(biāo)記以及其他射頻設(shè)備的使用有關(guān)的改進(jìn)。更具體地， 本發(fā)明涉及用于分析影響設(shè)施(Facility)中的RFID通信裝置的操:作的信號的、 改進(jìn)的系統(tǒng)和技術(shù)。
技術(shù)背景通過以例如為反射逆散射(Reflective Backscatter)方式無線地提供信息并 接收信息和命令的，例如為RFID標(biāo)記、電子貨架標(biāo)簽和其他RFID設(shè)備的射 頻識別設(shè)備的使用越來越常見。這樣的設(shè)備已配置在許多不同的設(shè)施中，每個 設(shè)施都具有對發(fā)送到這些設(shè)備的以及從這些設(shè)備返回的信號有影響的、其自身 獨特的特性。使用RFID設(shè)備的許多設(shè)施配置有大量的RFID設(shè)備，RFID裝置具有多個 RFID通信與控制設(shè)備，例如通信基站和RFID讀取器。這樣的RFID通信與控 制裝置這里一般稱為"RFID通信裝置"或為了方便簡稱為"通信裝置"，可以 意識到，這里所稱的通信裝置可以依據(jù)特定設(shè)備的設(shè)計和使用，從RFID裝置 簡單地讀取信息或可以發(fā)送信息和命令到 一設(shè)備并從該設(shè)備接收信息。RFID 通信裝置能夠配置在設(shè)施中的許多不同的位置，并且一個或更多通信設(shè)備可以 為從該設(shè)施移走的便攜式通信裝置。通信設(shè)備執(zhí)行通信的有效性很大程度上取 決于在放置特定通信裝置的特殊位置上占主導(dǎo)的環(huán)境條件。這樣的環(huán)境條件包 括電磁干擾和噪聲的存在與否、類型和等級，以及障礙物的存在和性質(zhì)，該障 礙物對通信裝置屏蔽意圖用于通信的信號。影響通信裝置的噪聲或干擾可以包 括被動噪聲或被動干擾，例如，通信裝置發(fā)射的信號的反射或返回。通信裝置 也會受到主動噪聲或干涉的影響，主動噪聲或干涉包括獨立于通信裝置發(fā)出的 任何信號而操作的主動源發(fā)出的信號。可以預(yù)期，在該設(shè)施中放置了固定的通
信裝置的每一位置會經(jīng)受在組合上為唯一的一組條件的支配。另外，便攜式或 移動通信設(shè)備可以通過具有不同的特性的許多位置。在不理解影響通信裝置的特定環(huán)境時，很難理解并修正或者補償影響特定 通信裝置的環(huán)境。頻繁地測量通常的環(huán)境既費時又昂貴，并且典型地不能準(zhǔn)確 地顯示每個通信裝置所處的特定環(huán)境。可以釆取4普施來減少干擾和信號阻塞、或減輕它們的影響，但在這樣的設(shè) 備的使用環(huán)境迅速變化時，很難這么做。例如，在雜貨店或倉庫，產(chǎn)品經(jīng)常移 動，在不同的時期，特定的貨架上的物品可以是滿的、部分滿的或者空的，或 者貨架可能已改變了混合存放的產(chǎn)品。貨架上的內(nèi)容的不同可以對通信造成不 同的影響。 發(fā)明內(nèi)容在本發(fā)明的幾個方面中，本發(fā)明通過對放置在設(shè)施中的一個或更多通信裝 置提供數(shù)據(jù)分析能力來處理這樣的困難。該分析能力適宜地包括分析主動干涉 源、被動源或者兩者的能力。該分析可以包括基帶分析，在基帶分析中，將信 號降頻變換以移除載波的高頻成分，留下代表了用于調(diào)制傳輸載波的原始信號 的信號成分?；鶐Х治瞿軌蛟试S檢測由于通信裝置發(fā)出的載波的反射導(dǎo)致的被 動信號和干擾，也能檢測某些形式的主動信號和干涉。例如，基帶分析可以抬， 測其他通信裝置以與正被執(zhí)行分析的通信設(shè)備所使用的頻率接近的頻率發(fā)出 的載波的反射而導(dǎo)致的干擾信號。本發(fā)明同時4是供一種頻譜分析能力，即，分析接收到載波(典型地，主動 源發(fā)送的載波)的頻率成分的能力。頻譜分析通過掃描指定的頻率范圍并連續(xù) 檢測該頻率范圍內(nèi)的每一個相對窄的頻帶內(nèi)的信號功率來執(zhí)行。頻譜分析能夠 用來生成主動信號源的廓圖，可以分析該廓圖來識別產(chǎn)生該信號的源的類型。依據(jù)通信裝置所期望的處理能力，通信裝置可以將未處理的信號數(shù)據(jù)傳送 給服務(wù)器，以供處理、顯示和分析，或者，通信裝置可以處理該信號數(shù)據(jù)并且 直接顯示該數(shù)據(jù)、或例如通過網(wǎng)絡(luò)連接將顯示信息傳送給中央服務(wù)器。顯示可 以包括圖形顯示或數(shù)值顯示或兩者，并且該分析可以包括對結(jié)果的人工分析， 也可以包括自動分析，如將信號數(shù)據(jù)與預(yù)定或計算的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。本發(fā)明的更完整理解以及本發(fā)明的進(jìn)一步的特征和優(yōu)點可以通過以下的
詳細(xì)描述和附圖變得很明顯。


圖l示出了根據(jù)本發(fā)明一方面的RFID通信設(shè)備；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一方面的，RFID通信設(shè)備與用來執(zhí)行通信的設(shè)備 (例如為ESL和RFID標(biāo)記)的系統(tǒng)；圖3和4示出了根據(jù)本發(fā)明一方面的可由通信設(shè)備檢測的信號信息； 圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一方面的信號檢測和分析的過程。
具體實施方式
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一方面的RFID通信設(shè)備100。通信設(shè)備100能夠 與采用反射逆散射來向通信設(shè)備100通信信息的設(shè)備通信。例如，這樣的設(shè)備 包括RFID標(biāo)記和電子貨架標(biāo)簽。通信設(shè)備100適當(dāng)?shù)匕ㄟm合作為收發(fā)器101 的發(fā)送器和接收器實施。通信設(shè)備100還包括天線102，降頻變換單元 (Downconversion Unit) 103,模數(shù)轉(zhuǎn)換器104,處理器106，高速存儲器108 和長期存儲器110。如需要，長期存儲器110可以適宜地為硬盤，例如為flash 存儲器的半永久存儲器，或其他優(yōu)選的非易失性存儲器。處理器106可以適宜 地為通用處理器，或可選地為專用于通信設(shè)備100的才喿作的特定處理器，如數(shù) 字信號處理器。收發(fā)器101、模數(shù)轉(zhuǎn)換器104、處理器106、高速存儲器108 和長期存儲器IIO適宜地連接到總線111以允許不同組件之間的通信。特別地， 處理器106能夠控制收發(fā)器101的操作，例如，通過收發(fā)器101直接發(fā)送載波 信號，以及選擇要發(fā)送的載波信號的頻率。處理器106的操作適宜地受控于各 種軟件模塊，該軟件模塊存儲于長期存儲器110中并在處理器106的執(zhí)行需要 時傳送至高速存儲器。該收發(fā)器101典型地能夠在相對高的載波頻率范圍內(nèi)接收信號，例如900 兆赫(MHz)或2.4千兆赫(GHz)。特定的載波頻率范圍典型地由通信設(shè)備 IOO的特定設(shè)計決定。例如，如果通信設(shè)備100用作與電子貨架標(biāo)簽通信的通 信基站，則收發(fā)器101典型地在2.4GHz范圍內(nèi)操作，如果通信設(shè)備100用作 讀取器從RFID標(biāo)記詢問和接收信息，則收發(fā)器101可以在900MHz頻率范圍 內(nèi)操作。收發(fā)器101接收的信號傳送給降頻變換單元103降頻或解調(diào)，以去除用于 發(fā)送收發(fā)器101接收到的信號的載波信號的高頻成分。降頻變換得到降頻信號，該降頻信號為低頻并包含較窄的帶寬、調(diào)制到載波信號上的原始信號的特性。降頻變換信號適宜地在基帶頻率范圍內(nèi)，例如，64千赫(kHz)左右的頻 率范圍。這樣的降頻變換允許將信號變換為數(shù)字形式，以及在一旦將信號轉(zhuǎn)換 為數(shù)字形式后對它們的處理。降頻變換單元103的輸出傳送至模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器104，模數(shù)轉(zhuǎn)換器104 將信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式，并適宜地將輸出放置在可以訪問處理器106、存儲器 108和長期存儲器110的總線111上使轉(zhuǎn)換后的信號可用于處理。為了從諸如 RFID標(biāo)記和電子貨架標(biāo)簽的設(shè)備接收數(shù)據(jù)，適宜地在RFID通信控制模塊112 的控制下，通信設(shè)備100以公知的手段處理由A/D轉(zhuǎn)換器104生成的數(shù)字?jǐn)?shù) 據(jù)。RFID通信控制模塊112和控制通信設(shè)備100操作的其他模塊適宜地作為 存儲于長期存儲器110中的軟件實施?？紤]到對影響通信的信號的理解，在當(dāng)前環(huán)境中的信號被通信設(shè)備100 體驗(Experience)時，通信設(shè)備100能夠?qū)@些信號執(zhí)行基帶分析和頻語分 析中一個或兩者。基帶分析在降頻變換后的信號上執(zhí)行，并對千擾(也就是， 代表由通信設(shè)備100或其他在該環(huán)境中操作的RFID通信設(shè)備發(fā)出的載波信號 的調(diào)制后的逆散射反射的信號)的被動源的檢測尤其有用。典型地可以使用在 讀取器正常操作中使用的硬件組件來執(zhí)行基帶分析，而無需專用于執(zhí)行該分析 的額外的硬件。頻鐠分析在高頻載波信號上執(zhí)行，并對主動信號源(例如，在通信中使用 的主動RF發(fā)送器)的識別和呈現(xiàn)干擾有用，且可以用于識別屬于特定類型的 信號源。在執(zhí)行信號分析過程中，通信設(shè)備100適宜地在信號數(shù)據(jù)收集模塊116和 信號分析模塊118的控制下操作，以用于信號數(shù)據(jù)的收集和處理。信號數(shù)據(jù)收 集模塊116適宜地將用于稍后分析的數(shù)據(jù)存儲在信號數(shù)據(jù)庫120中，或可替代 地將這些數(shù)據(jù)傳送給信號分析模塊18,用于立即分析。信號數(shù)據(jù)收集模塊116 可以適宜地指示收集基帶信號數(shù)據(jù)和/或高頻信號數(shù)據(jù)。如上所提及的，收集 和分析基帶信號數(shù)據(jù)可以適宜地由用于RFID通信設(shè)備的正常操作的硬件組件 執(zhí)行，因此首先討論基帶信號數(shù)據(jù)的聚集(Gather)和分析。
響應(yīng)通信設(shè)備IOO發(fā)送的載波信號，作為在通信設(shè)備IOO接收到的被動信 號的接收和降頻變換的結(jié)果，頻繁地生成基帶信號數(shù)據(jù)。當(dāng)通信設(shè)備100發(fā)送 包含載波信號的通信信號時，在通信設(shè)備100范圍內(nèi)的RFID設(shè)備調(diào)制該載波 信號并將該載波信號作為反射的載波信號送回通信設(shè)備100。通信設(shè)備同樣可以收到表示已發(fā)載波信號的反射的額外信號，而這樣信號 可適宜地參考為被動干擾。被動干擾可能被誤認(rèn)為是來自設(shè)備的真實響應(yīng)，或 可以與真實響應(yīng)相干擾而使它們不可讀。存在大量的被動干擾源。這樣的源包括磁或電鎮(zhèn)流的焚光照明設(shè)備、活動風(fēng)機(jī)葉片(Moving Fan Blade )、霓虹燈和 其他與通信設(shè)備100位置非常接近的RFID通信設(shè)備。這些干擾源可能導(dǎo)致通 信設(shè)備100發(fā)出的載波以不同的頻率反射，為了分析來自這樣的干擾源的干 擾，通信設(shè)備100發(fā)送一載波并同時接收該載波的任何反射。使接收到的反射 可用于處理和分析。另夕卜，基帶分析也可用于識別不是由通信設(shè)備100發(fā)出的 載波信號的反射導(dǎo)致的干擾的存在。這樣的干擾可能由與通信設(shè)備100相似的 并在同 一位置中操作的其他通信設(shè)備產(chǎn)生。在同 一位置操作的通信設(shè)備之間的 沖突可以通過配置通信設(shè)備以在同一時間它們不工作在同一頻率上的方式執(zhí) 行頻率跳變來避免。如果兩個或更多的通信設(shè)備以在同一時刻使用鄰近的頻率 范圍工作，則一個通信設(shè)備或兩者可能對其他的通信設(shè)備呈現(xiàn)千擾。另外，如 果通信設(shè)備使用非常接近的頻率時，通信設(shè)備會體驗由反射產(chǎn)生的干擾或另外 的通信設(shè)備產(chǎn)生的信號的直接調(diào)制的干擾?；鶐Х治隹梢杂脕頇z測這樣的干擾 的存在。為了執(zhí)行被動干擾信號的分析，信號收集模塊116命令收發(fā)器101發(fā)送掃 描(Sweep)預(yù)定頻率范圍的載波信號。通過計算該頻率范圍產(chǎn)生與在正常操 作期間影響通信設(shè)備100的被動干擾源有關(guān)的有用信息。收發(fā)器101適合于能 同時發(fā)送和接收。這種能力對處于正常操作中的RFID通信設(shè)備100有用，允 許通信設(shè)備發(fā)送載波信號給RFID設(shè)備并作為響應(yīng)接收該載波信號的經(jīng)過調(diào)制 的反射。在通信設(shè)備100接收到反射信號時，由降頻變換單元103對反射信號進(jìn)行 降頻變換。降頻變換單元103將接收到的信號降低到通常由通信設(shè)備100使用 來處理正常操作中接收到的信號的基帶頻率范圍。例如，可以使用的基帶頻率
范圍的示例為在大約64KHz左右的范圍。ADC 104對降頻變換單元103生成的降頻變換信號數(shù)據(jù)進(jìn)行取樣，以將 信號數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式，使ADC轉(zhuǎn)換器104輸出的數(shù)字信號數(shù)據(jù)可用于處 理和分析?？梢灶A(yù)料到，收發(fā)器101生成的載波信號經(jīng)反射后產(chǎn)生的反射噪聲，具有 處于以該載波信號的頻率為中心的帶寬內(nèi)的頻率。因此，收發(fā)器101具有足夠 寬的接收帶寬以允許確定作為載波信號的每個傳播結(jié)果的反射噪聲的帶寬。在 執(zhí)行被動干擾分析的過程中，收發(fā)器101掃描頻率的速度并不關(guān)鍵，因為被動 干擾源響應(yīng)于收發(fā)器101發(fā)出的載波而產(chǎn)生干擾，如果干擾源響應(yīng)于特定載波 頻率而產(chǎn)生被動干擾，則只要載波正以該頻率傳播，干擾源就會典型地產(chǎn)生這 種干擾。正如上面提及的，收發(fā)器101能夠發(fā)送載波信號并同時接收反射的載波信 號。該收發(fā)器IOI也能夠在有效的帶寬內(nèi)接收反射載波信號，來包含響應(yīng)于特 定頻率的載波信號產(chǎn)生的反射載波信號的全部頻率范圍。 一旦反射載波信號被 降頻變換并轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式，就例如通過對信號數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅立葉變換 (FFT)對其進(jìn)行分析。在此分析后，對在分析的頻率范圍之內(nèi)的每個頻率上 的信號功率進(jìn)行記錄。在本發(fā)明的一個示意性實施例中，在通信設(shè)備100上存 儲由ADC 104生成的數(shù)據(jù)和執(zhí)行對該數(shù)據(jù)的分析，而正如下面更詳細(xì)討論的， ADC 104的輸出可以存儲來用于別處的分析。對反射的基帶信號的分析產(chǎn)生的信息表示了易受反射干擾影響的載波信 號頻率以及這樣的干擾的帶寬和振幅。該信息提供了對反射干擾的本質(zhì)的領(lǐng) 悟，并指導(dǎo)了對采取什么手段來避免該干擾和提高性能的理解。除了通過掃描傳輸頻率范圍并監(jiān)視返回信號來執(zhí)行被動信號的基帶分析 外，通信設(shè)備100還可以收集基帶信號數(shù)據(jù)，該基帶信號數(shù)據(jù)用于不代表設(shè)備 IOO發(fā)送的載波信號的反射的信號。這樣的信號可能包含代表了由其他通信設(shè) 備直接發(fā)送的信號的直接調(diào)制或反射的反射信號。為了通過設(shè)備100獲得獨立 于傳輸?shù)男盘柕男畔ⅲ盘枖?shù)據(jù)收集模塊116可以適宜地指示收發(fā)器101在無 同時發(fā)生的載波傳輸時監(jiān)視頻率范圍內(nèi)的信號。收發(fā)器101接收的信號將被降 頻變換單元103降頻變換，并傳送給ADC 104，這樣收集的信號信息就能以 類似于對被動基帶信號信息執(zhí)行的處理的方式進(jìn)行處理。當(dāng)數(shù)字化的信號數(shù)據(jù)由ADC 104輸出時，由信號數(shù)據(jù)收集模塊116引導(dǎo) 到合適的目的地。例如，目的地可能包括存儲庫120。當(dāng)數(shù)據(jù)由ADC104產(chǎn) 生并被存儲于存儲庫120時，在信號分析模塊118的控制下對該數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。 處理可以適宜地應(yīng)包括對數(shù)據(jù)執(zhí)行快速傅立葉變換。 一旦完成對數(shù)據(jù)的處理， 適宜地將表示每個頻率上的信號功率的功率等級數(shù)據(jù)再次存儲于存儲庫120 中。然后，可以將處理過的數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵獠康哪康牡?，如服?wù)器114。適宜地， 該傳輸可在外部通信模塊122的控制下進(jìn)行。服務(wù)器114可以在數(shù)據(jù)庫124中 存儲處理過的信號數(shù)據(jù)，用于以后的使用和分析。所述以后的使用和分析可以 包括例如使用終端126,以數(shù)值或圖形的形式顯示結(jié)果。通信設(shè)備100和服務(wù) 器114之間的通信可以通過在服務(wù)器114中建立的通信接口 128來進(jìn)行。通信 接口 128適宜地允許訪問局域網(wǎng)130，可以為不同設(shè)備之間的有線和無線通信 提供支持。例如，根據(jù)通信設(shè)備100的性質(zhì)，通信設(shè)備能夠通過有線或無線的 網(wǎng)絡(luò)連接131進(jìn)行通信。另夕卜，局域網(wǎng)130能夠提供到例如為終端132的網(wǎng)絡(luò) 終端的連接，或能夠提供到公共互聯(lián)網(wǎng)133的進(jìn)一步連接，例如為終端的遠(yuǎn)端 終端134通過互聯(lián)網(wǎng)能夠與服務(wù)器114通信并通過服務(wù)器與通信設(shè)備100通作為處理ADC 104輸出到通信設(shè)備100的數(shù)據(jù)的替代方式為，信號數(shù)據(jù) 收集模塊116能夠簡單地指示這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵獠磕康牡?，如服?wù)器114,以 進(jìn)行處理。這就可以采用或者不采用在存儲庫120中存儲收集到的數(shù)據(jù)的措施 來處理。然后，服務(wù)器114執(zhí)行與上述信號分析模塊執(zhí)行的處理相似的處理， 并存儲處理的結(jié)果以供后續(xù)使用或進(jìn)一步分析。如上提及的，被動干擾的分析提供了信息以識別在每個載波信號頻率出現(xiàn) 干擾時的頻率帶寬。另夕卜，也提供了信息來識別在每個頻率上干擾的信號功率。 分析這些信息有助于理解應(yīng)該采取什么措施以避免或阻止干擾，和提高性能。在不使用超出正常操作所需要的額外硬件的情況下，例如為通信設(shè)備100 的通信設(shè)備典型地能夠執(zhí)行如上所述的基帶分析。一種典型的RFID通信設(shè)備， 通過增加執(zhí)行與上述模塊116、 118和122所執(zhí)行的功能相似的功能的軟件， 能夠提供在不需要額外硬件成本時執(zhí)行基帶分析的能力。
上述基帶分析典型地提供與在特定頻率的干擾存在和強(qiáng)度相關(guān)的信息，但可以不^r測干擾的主動源。主動源經(jīng)常突發(fā)地操作，如果主動源只是操作很短 的間隔，則在收發(fā)器101正監(jiān)視環(huán)境中該源的操作頻率的瞬間，該源可能是不工作的。另外，基帶分析也許不能識別屬于特定類型的主動信號源。主動信號源是發(fā)送其自身的信號的源，所發(fā)送的信號不依賴于通信設(shè)備100發(fā)送的載波的存 在或反射。與這樣的源相關(guān)的信息可以通過頻譜分析來有效地獲取，該頻譜分 析是在這些源發(fā)出的信號的全部頻率范圍內(nèi)進(jìn)行的信號功率分析。為了對通信設(shè)備100提供頻譜分析能力，通信設(shè)備100可以包括額外的硬 件來允許這樣的分析。該硬件適宜地包括功率檢測器140,功率檢測器140連 接到收發(fā)器101，以便在信號信息被降頻變換前從收發(fā)器101接收該信號信息。 另外，通信設(shè)備IOO適宜地包括第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器142，用于對功率檢測器140 產(chǎn)生的信號數(shù)據(jù)取樣，并將信號數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式。ADC 142的輸出輸出 至總線111,使得可用于存儲器108以及用于處理器106的處理。為了執(zhí)行頻譜分析，信號數(shù)據(jù)收集模塊116指示收發(fā)器101在感興趣頻率 范圍內(nèi)執(zhí)行相對快速的掃描，其中收發(fā)器IOI監(jiān)視每個感興趣頻率的信號。掃 描可以重復(fù)執(zhí)行。許多主動干擾源突發(fā)地搡作，收發(fā)器IOI對頻率做出快速掃 描，以檢測短時期內(nèi)不可預(yù)知地操作的源，并且這些源在任何情況下都獨立于 通信設(shè)備100操作。采用落在全部監(jiān)測范圍內(nèi)兩個頻率，收發(fā)器101能夠在窄的帶寬內(nèi)監(jiān)控頻 率，以區(qū)分梯:作于不同頻率的源。也就是，收發(fā)器101能夠連續(xù)地監(jiān)測感興趣 的整個頻率范圍內(nèi)大量相鄰的窄帶頻率范圍中的每一個。一旦ADC 142將信號功率信息放置在總線111上，以與上述關(guān)于ADC 104 輸出的描述類似的方式，可以適宜地將該信息引導(dǎo)至不同的目的地，用于分析 被動信號數(shù)據(jù)。例如，信號數(shù)據(jù)收集模塊116可以經(jīng)過或不經(jīng)過存儲數(shù)據(jù)于存 儲庫120的中間步驟，將該數(shù)據(jù)傳送到信號分析模塊118。信號分析模塊118 可以執(zhí)行適當(dāng)?shù)姆治?，如對?shù)據(jù)進(jìn)行快速傅立葉變換，并可以存儲處理過后的 數(shù)據(jù)到存儲庫120，以供后續(xù)進(jìn)一步分析或使用?？商娲兀瑸榱斯?jié)省通信設(shè) 備100的處理資源，可以將ADC106產(chǎn)生的數(shù)據(jù)傳送到服務(wù)器114進(jìn)行處理。
對通信設(shè)備100接收到的主動干擾信號的頻語分析，能夠提供發(fā)出該信號的主動源的瞬時廓圖(Profile)?？梢詾榱双@得對提供該信號的源的類型的領(lǐng) 悟而分析這個廓圖，該領(lǐng)悟可以用于識別減少或去除干擾的方法。另外，可以 從主動信號源接收期望的信號。這樣的信號的一種可能的源是活躍地傳輸信息 的RFID標(biāo)簽。從主動電子貨架標(biāo)簽接收信號的RFID通信設(shè)備，能對接收到 的信號進(jìn)行頻譜分析，并檢查分析產(chǎn)生的信號廓圖，以確定該信號是否滿足 RFID標(biāo)簽的預(yù)期的特性?？梢栽谄谕臅r間和條件寬泛地變化時執(zhí)行基帶分析和頻譜分析。例如， 當(dāng)在設(shè)施中安裝該通信設(shè)備時，可以執(zhí)行基帶分析和頻譜分析兩者或其一。可 選擇的是，只要認(rèn)為性能不滿意就可執(zhí)行分析來檢測干擾，或者，在定期的間 隔執(zhí)行分析來檢測和去除可能存在的任何干擾源。例如，在能選擇要分析的通 信設(shè)備并且能選擇分析類型和影響分析的參數(shù)(例如要檢查的頻率范圍)的用 戶的直接控制下，可以執(zhí)行這樣的分析。用戶無需直接訪問該通信設(shè)備，而可 以通過終端126、網(wǎng)絡(luò)終端132或遠(yuǎn)端終端134來發(fā)布命令，以指示服務(wù)器114 通過通信終端100控制信息收集并指示通過通信設(shè)備100或服務(wù)器114處理和 呈現(xiàn)信息。這樣的能力非常有用，因為，在某些安裝中可以期望它來將諸如通 信設(shè)備100的通信設(shè)備放置在不能訪問的位置。通過這種方式，這種能夠遠(yuǎn)程 地向通信設(shè)備提供命令并從通信設(shè)備接收信息的能力是非常有利的。另外，這 種通過公共互聯(lián)網(wǎng)134執(zhí)行與例如通信設(shè)備100的通信設(shè)備通信的能力，允許 服務(wù)提供者(如賣主)無需巡視配置了通信設(shè)備的站點就可獲得解決問題所必 要的信息。在同時有主動和被動干擾分析的情況下，可以執(zhí)行分析并且結(jié)果格式化， 來顯示在時域或頻域或兩者上的信號行為。適宜地，格式化一組結(jié)果的展示來 顯示在時域或頻域上的行為，而且，可以執(zhí)行結(jié)果的多個展示來顯示期望的不 同信息組。時域上的結(jié)果有助于顯示干涉信號產(chǎn)生的時間，或發(fā)送或接收的信號的行 為以關(guān)于指示干擾存在的方式改變的時間。這樣的信息有助于檢測脈沖干擾 源。這樣的干擾由主動干擾源的活動頻繁產(chǎn)生，并有助于通過識別在不同時間 接收的相同頻率的信號中出現(xiàn)的差異來識別這樣的源。頻域上的結(jié)果有助于顯 示在特定頻率上的信號的強(qiáng)度和行為，并且有助于通過識別信號最強(qiáng)的頻率或 對期望的信號影響最強(qiáng)的頻率來確定特定信號源的身份。圖2示出了使用多個通信設(shè)備的系統(tǒng)200，這些通信設(shè)備采用了使用例如反射逆散射的技術(shù)來提供和接收信息的無線通信。該設(shè)備包括多個電子貨架標(biāo)簽(ESL) 202A…202N和多個RFID標(biāo)記204A…204N。使用通信基站206A 和206B實現(xiàn)與ESL的通信，使用便攜式RFID讀取器208A和208B實現(xiàn)RFID 標(biāo)記的讀取。這里方便說明起見，僅詳細(xì)給出了兩個通信基站206A、 206B和 兩個RFID讀取器208A和208B,然而，可以意識到的是，也可以配置與這里 描述的那些類似的許多單元，而且當(dāng)需要時，也可以將與這里描述的系統(tǒng)200 相似的系統(tǒng)配置為許多通信基站和RFID讀取器，以及，可以以任意期望的配 置方式配置這些基站和讀取器。許多不同的干涉源可能在使用系統(tǒng)200的設(shè)施中存在。為了提供對干擾的 檢測和評估，系統(tǒng)200包括用于分析信號數(shù)據(jù)的設(shè)備，該信號數(shù)據(jù)與對通信基 站206A、 206B和RFID讀取器208A、 208B中的每一個有影響的信號相關(guān)。 這樣的信號可以包括由每一個讀取器接收和發(fā)送的通信信號，以及主動的和反 射的干擾源?？赡軙霈F(xiàn)許多其它狀況，并且它們對基站206A、 206B和讀取 器208A、 208B的影響能夠被檢測并被分析?；?06A、 206B和讀取器208A、 208B中的每一個都可以適宜地包括與 圖1中讀取器IOO的那些類似的信號分析組件，從而允許用于收集與主動和被 動干擾源相關(guān)的信號數(shù)據(jù)?；诿總€基站和讀取器期望的特定配置和能力，一 個或更多的基站和讀取器僅能夠?qū)崿F(xiàn)提供對被動干擾源進(jìn)行分析的能力，因為 這樣的能力可以在不增加額外的硬件組件情況下仍可以實施，該額外的硬件組 件是指超出用于RFID設(shè)備的正常讀取以及用于與RFID設(shè)備的通信的硬件組 件。另夕卜，每個通信基站和讀取器包括允許接收與信號信息的收集、信號信息 的傳輸或展示、以及信號信息的可選處理有關(guān)的命令的裝置。例如，基站206A適宜地包括用戶接口 210,該用戶接口 210包括顯示屏 212,并且，讀取器208A適宜地包括用戶接口 214，該用戶接口214包括顯示 屏216?；?06B和讀取器208B適宜地包括類似的組件。優(yōu)選的，這些組件 設(shè)計為允許評估站點體驗的環(huán)境的用戶直接輸入用于該站點的命令，并能立即觀察到結(jié)果。例如，顯示屏212和216可以適宜地提供觸摸屏的能力，允許用 戶分別通過屏212、 216上顯示的合適的界面輸入數(shù)據(jù)和命令。可以輸入的命 令的示例為將分析初始化的命令，指示對主動和被動信號的分析是否執(zhí)行的命 令，或指定要執(zhí)行的分析的頻率范圍的命令和指定基站或讀取器掃描通過頻譜 的速度的命令。另外的命令可以包括用于作為分析的結(jié)果而產(chǎn)生的信息的格式 化和展示的命令。可選擇的是，基站206A、 206B和讀取器208A、 208B中的任何一個或全 部可以實現(xiàn)為不具有用戶接口或顯示屏。在這種情況下，命令由外部提供，并 且數(shù)據(jù)傳遞到外部目的地，如服務(wù)器220。服務(wù)器220使用外部接口 222與基站206和讀取器206通信，外部接口 222提供與局域網(wǎng)224的連接。局域網(wǎng)224適宜地提供與通信基站206A、 206B 和RFID讀取器208A的無線或有線連接，并且提供與RFID讀取器208B的無 線連接。服務(wù)器220包括處理器230,高速存儲器232,例如為硬盤的長期存 儲器234,以及用戶接口 236 (包括鍵盤238和顯示器240 )。服務(wù)器220適宜 地使用多個模塊傳送命令和信息，并接收和處理來自通信基站206A、 206B和 RFID讀取器208A、 208B的信息。為了避免不必要的復(fù)雜，這里未給出控制 基站206A、 206B和RFID讀取器208A、 208B正常操作的另外的標(biāo)準(zhǔn)模塊， 服務(wù)器220也使用信號分析控制模塊242、信號信息處理模塊244、以及信號 信息存儲與顯示模塊246。模塊242-246可以適宜地由軟件實現(xiàn)，該軟件存儲 于長期存儲器234中并且在處理器230執(zhí)行需要時轉(zhuǎn)送至高速存儲器232。信號分析控制模塊242適宜地控制基站206A-206C和讀取器208A、 208B 中每個執(zhí)行的信號分析，以及服務(wù)器220執(zhí)行的處理、存儲和分析。信號分析 控制模塊242可以將服務(wù)器220的操作改寫成任意數(shù)目的可能的程序。例如， 可以基于經(jīng)由鍵盤238輸入并引導(dǎo)到基站或讀取器的特定指令，指示特定的基 站或讀取器在特定的時間或特定時間間隔內(nèi)執(zhí)行分析?？蛇x擇的是，可以依據(jù) 時間表(例如，存儲在控制表250中的時間表)執(zhí)行分析。作為進(jìn)一步選擇的 是，無需來自服務(wù)器220的命令，利用控制服務(wù)器220操作的分析控制模塊 242來檢測呼入信號信息并執(zhí)行任何需要的分析和存儲，就可從基站或者讀取
器接收到信號信息。當(dāng)分析控制模塊242指示基站和讀取器的分析時，其適宜地發(fā)送指定了要 執(zhí)行的分析的命令。例如，分析控制模塊242可以指示基站或讀取器執(zhí)行基帶 分析、頻譜分析或兩者。對于每一類型的分析，可以指定要評估的頻率范圍， 以及基站或讀取器掃描通過頻率的速度。分析控制模塊242也指示要由服務(wù)器220執(zhí)行的處理。例如，如關(guān)于圖1 的上述描述，通信基站或讀取器可以被設(shè)計為執(zhí)行信號處理，或可代替的為， 傳送未處理的信息給如服務(wù)器220的中央單元。如果基站或讀取器執(zhí)行處理， 如快速傅立葉變換，則信號信息可以由分析控制模塊242路由至信號信息與處 理模塊246。如果基站或讀取器發(fā)送未處理的信息給服務(wù)器220，則該信號信 息會由分析控制模塊242路由至信號信息存儲與顯示模塊246。一旦處理了信息并將其路由至信號信息存儲與顯示模塊246，就依據(jù)分析 控制模塊242控制下發(fā)生的選擇來顯示和/或存儲該信息。這些選擇適宜地依 據(jù)預(yù)先定義的選擇決定，或通過鍵盤238輸入即時的選擇。例如，可以期望編 輯一個或多個基站和讀取器的統(tǒng)計信息，并在之后的時間4企查該信息。在這種 情況下，該信息存儲于信號分析數(shù)據(jù)庫260，而且可以在處理它時顯示或不顯 示。另一方面，期望簡單地允許用戶觀察由基站或讀:f又器中的一個收集到的實 時信息。在這種情況下，將會顯示信息，并且可將信息或不將信息存儲于數(shù)據(jù) 庫260。在另一種情況下，可以期望檢查之前存儲在數(shù)據(jù)庫260中的信息。在 此情況下，信號分析控制模塊242可以自動地或響應(yīng)于程序化的指令而簡單地 指示將適合的信息取回、格式化和顯示。除了向服務(wù)器220提供用戶接口從而允許用戶指令通過用戶接口 236到達(dá) 通信基站206A、 206B和讀耳又器208A、 208B外，還可以例如通過經(jīng)由LAN 224 連接的網(wǎng)絡(luò)終端270或通過經(jīng)由公共互聯(lián)網(wǎng)274連接的遠(yuǎn)程終端，來遠(yuǎn)程地控 制服務(wù)器220。這樣的配置允許遠(yuǎn)程地控制基站和讀取器的信號數(shù)據(jù)的收集和 處理，并允許遠(yuǎn)程地訪問這樣的數(shù)據(jù)和這樣的處理的結(jié)果。許多應(yīng)用程序可以 用來為服務(wù)器220提供用戶接口 ，以及為通信基站206A、206B和讀取器208A、 208B提供例如telnet接口或MICROSOFT 遠(yuǎn)端桌面。圖3示出了頻域中的反射信號數(shù)據(jù)的示例顯示。呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)包括通過讀取 器響應(yīng)于載波的發(fā)送而接收到的反射數(shù)據(jù)。顯示300可以適宜地呈現(xiàn)來用于通 過服務(wù)器(例如服務(wù)器114)或顯示讀取器(例如讀取器100)提供的顯示數(shù) 據(jù)的類似裝置觀看。顯示300包括圖形302,該圖形302標(biāo)繪出了與(沿x軸 306測量到的)頻率相對的、(如沿y軸304測量的)接收到的基帶相對信號 強(qiáng)度。標(biāo)繪的頻率范圍落在幾十千赫范圍內(nèi)。曲線308為數(shù)據(jù)的繪圖，該數(shù)據(jù) 是對將讀取器纟企測到的信號聚集成的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅立葉變換后生成的。顯示300包括一些將閨形302中感興趣的區(qū)域劃界的標(biāo)記。該標(biāo)記包括模 擬帶通標(biāo)記312A和312B,下邊帶標(biāo)記314，上邊帶標(biāo)記316A和316B,噪聲 最大容限標(biāo)記318和均方# (RMS)噪聲標(biāo)記。標(biāo)記312A和312B, 314，和 316A、 316B示出了感興趣的特定頻率范圍，標(biāo)記318和320示出了表示與環(huán) 境噪聲的預(yù)定界限接近的相對信號強(qiáng)度的輸出等級。通過顯示感興趣區(qū)域以及 數(shù)據(jù)比較的界限，這些標(biāo)記有助于用戶迅速地理解呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)的意義。圖4示出了反射信號數(shù)據(jù)的時域顯示400，給出描繪了與(如沿x軸406 測量到的)經(jīng)過的時間相對的(如沿y軸304測量的)相對基帶信號強(qiáng)度的圖 形402。曲線408顯示了未經(jīng)處理的模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)據(jù)的圖示。圖5示出了才艮據(jù)本發(fā)明一方面的信號分析處理500。在步驟502，多個RFID 通信設(shè)備中一個或更多周期性地產(chǎn)生詢問信號，并接收、處理一個或更多返回 信號來識別并與射頻識別設(shè)備通信。當(dāng)期望收集與環(huán)境(其中， 一個或更多讀取器正在操作)有關(guān)的信息時， 收集并處理讀取器獲得的信號數(shù)據(jù)。以下的步驟504至510提供了這樣搜集和 處理數(shù)據(jù)的方式。在步驟504,搜集一個或多個讀取器獲得的信號數(shù)據(jù)。搜集 的信號可以包括，來自主動源的高頻信號數(shù)據(jù)，基帶信號數(shù)據(jù)(例如，來自反 射讀取器發(fā)出的載波信號的被動源的信號數(shù)據(jù))或兩者。在步驟506,存儲每 個讀取器收集的數(shù)據(jù)。在步驟508，處理數(shù)據(jù)?？梢杂擅總€讀取器執(zhí)行處理， 或可選擇的是， 一些或全部讀取器可以將數(shù)據(jù)傳送至中央目的地(如服務(wù)器) 進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)處理可以采取將數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅立葉變換的處理方式。在步驟 510,存儲、顯示或者按需要使用處理過的數(shù)據(jù)。盡管在當(dāng)前的較佳實施例的上下文中揭示了本發(fā)明，但可以意識到的是， 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以利用與上述討論和權(quán)利要求一致的方式從事實施的 多樣化。
權(quán)利要求
1.一種射頻識別(RFID)讀取器，其特征在于，包括發(fā)送器，用于將載波信號發(fā)送至RFID設(shè)備；接收器，用于接收在讀取器正操作的環(huán)境中存在的電磁信號；以及處理器，能操作來收集信號數(shù)據(jù)，該信號數(shù)據(jù)提供與接收器接收到信號相關(guān)的信息，處理器能操作來識別代表來自RFID設(shè)備的返回信號的信號數(shù)據(jù)并處理該數(shù)據(jù)來識別RFID設(shè)備，處理器進(jìn)一步能操作來收集代表返回信號的信號數(shù)據(jù)、和提供與另外的信號以及讀取器體驗的環(huán)境中的電磁場現(xiàn)象相關(guān)的信息的其它信號數(shù)據(jù)，處理器進(jìn)一步能操作來使收集到的信號數(shù)據(jù)能用于為了顯示讀取器體驗的環(huán)境中的信號特性的分析。
2. 如權(quán)利要求1所述的RFID讀取器，其特征在于，接收器接收在載波信 號上加有信息的反射載波信號。
3. 如權(quán)利要求2所述的RFID讀取器，其特征在于，進(jìn)一步包括降頻變換 單元，該降頻變換單元用于對信號降頻并產(chǎn)生低頻信號，該低頻信號代表了被 加在載波信號上來生成反射載波信號的調(diào)制信息。
4. 如權(quán)利要求3所述的RFID讀取器，其特征在于，進(jìn)一步包括模數(shù)轉(zhuǎn)換 器，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于接收來自降頻變換單元的信號信息，并將信號數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 為已降頻的數(shù)字信號以供處理器使用。
5. 如權(quán)利要求4所述的RFID讀取器，其特征在于，處理器能操作來收集 已降頻的數(shù)字信號，并使已降頻的數(shù)字信號能用于分析從而識別讀取器體驗的 凈皮動干擾。
6. 如權(quán)利要求4所述的RFID讀取器，其特征在于，處理器能操作來指示 發(fā)送器發(fā)送載波信號，以便載波信號在指定的頻率范圍內(nèi)掃描頻率，因而產(chǎn)生 反射載波信號，該反射載波信號提供了與讀取器體驗的被動干擾相關(guān)的期望的 信息。
7. 如權(quán)利要求1所述的RFID讀取器，其特征在于，接收器能夠接收主動 源發(fā)送的主動信號，并且其中，處理器能操作來收集主動源發(fā)送的主動信號并 使其能用于分析。
8. 如權(quán)利要求7所述的RFID讀取器，其特征在于，進(jìn)一步包括功率檢測 器，用于接收接收器的輸出，以確定接收器接收到的主動信號的功率。
9. 如權(quán)利要求8所述的RFID讀取器，其特征在于，進(jìn)一步包括第二模數(shù) 轉(zhuǎn)換器，用于從功率檢測器接收功率檢測器的輸出，并將功率檢測器的輸出轉(zhuǎn) 換為數(shù)字格式以供處理器使用。
10. 如權(quán)利要求9所述的RFID讀取器，其特征在于，處理器能操作來指 示接收器在預(yù)定的頻率范圍執(zhí)行快速掃描。
11. 如權(quán)利要求IO所述的RFID讀取器，其特征在于，處理器能操作來分 析在預(yù)定的頻率范圍內(nèi)接收到的信號信息，以生成產(chǎn)生信號的主動源的廓圖。
12. —種從射頻識別(RFID)讀取器接收信息的服務(wù)器，其特征在于，包括接口 ，用于接收與在讀取器正操作的環(huán)境中存在的信號相關(guān)的信號數(shù)據(jù)；以及處理器，用于管理信號數(shù)據(jù)，以提供顯示了讀取器體驗的信號環(huán)境的信息。
13. 如權(quán)利要求12所述的服務(wù)器，其特征在于，處理接收到的信號數(shù)據(jù)， 并且其中，處理器能操作來管理處理后的數(shù)據(jù)，以供存儲、顯示和分析。
14. 如權(quán)利要求9所述的服務(wù)器，其特征在于，接收到的信號數(shù)據(jù)是未處 理的信號數(shù)據(jù)，并且其中，處理器對未處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
15. 如權(quán)利要求14所述的服務(wù)器，其特征在于，處理器對未處理的數(shù)據(jù) 執(zhí)行快速傅立葉變換。
16. —種信號分析方法，其特征在于，包括如下步驟 接收射頻識別讀取器體驗的信號；處理該信號以檢測并識別響應(yīng)于RFID讀取器的詢問而產(chǎn)生的返回信號；以及進(jìn)一步處理該信號以提供顯示了讀取器體驗的信號環(huán)境的信號信息。
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，信號的接收包括接收代 表載波信號的反射的被動信號。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，信號的處理包括生成信 號信息，以供顯示、存儲和分析。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，信號的處理包括對數(shù)字 化的信號數(shù)據(jù)執(zhí)行快速傅立葉變換，該數(shù)字化的信號數(shù)據(jù)反映了由讀取器使用 的、接收器接收到的信號的數(shù)字化。
20. 如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，信號的接收進(jìn)一步包括 接收主動源發(fā)送的主動信號。
21. 如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，信號的接收進(jìn)一步包括 在預(yù)定的頻率范圍內(nèi)對信號的快速檢測。
22. 如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，在預(yù)定的頻率范圍內(nèi)對信 號的快速檢測包括快速地連續(xù)檢查頻率范圍內(nèi)的窄頻帶。
全文摘要
一種系統(tǒng)和技術(shù)，用于產(chǎn)生顯示無線射頻標(biāo)識(RFID)通信裝置體驗的信號環(huán)境的數(shù)據(jù)。通信裝置內(nèi)的無線電收發(fā)器掃描整個頻率范圍，以接收該頻率范圍內(nèi)的信號。根據(jù)感興趣信號的特性，檢測到的信號可以對是響應(yīng)于通信裝置產(chǎn)生的載波信號而產(chǎn)生的反射信號，或主動源產(chǎn)生的主動信號。基帶分析用來檢測和識別反射的信號，頻譜分析用來檢測和識別主動信號源。
文檔編號G06K9/00GK101162505SQ20071016172
公開日2008年4月16日 申請日期2007年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月3日
發(fā)明者安德魯·J.·阿達(dá)梅茨, 約翰·弗雷德里克·克魯克斯 申請人:Ncr公司