CN100576228C - 用于rfid的阅读器及rfid系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种射频识别(RFID)阅读器和一种RFID系统。接收信道信号的用于RFID的阅读器包括：频率振荡器，产生相对于信道信号中心频率偏移一偏移频率的振荡信号；混频器，将信道信号与经偏移后的振荡信号混频。所述的用于RFID的阅读器和RFID系统利用先侦听后会话(LBT)模式识别电子标签，改进了对波识别的接收。

Description

用于RFID的阅读器及RFID系统
技术领域
本发明涉及一种用于射频识别(RFID)的阅读器和一种RFID系统，更具体地，涉及一种采用先侦听后会话(LBT)模式、在RFID的接收上作出了改进的用于RFID的阅读器和一种RFID系统。
背景技术
条形码已经被普遍而广泛地应用于图书馆的书籍、档案或其他物品的识别，以及超市中消费物品的识别。虽然条形码能够以低成本很容易地被实现，但其阅读距离短，且不能重复使用。而且，读条形码的时候，阅读器必须准确地放在条形码的印刷表面上，如果条形码被损坏，将不可能读出条形码来。因此，RFID系统被开发出来以克服这些缺陷。
典型的RFID系统可以无线方式读和写。因此，不必直接接触或扫描可见条纹。同时，许多书籍、档案或其他物品可以在任何位置或方向上同时被识别。由于RFID系统中使用的电子标签具有几乎永久的寿命，因此被推崇为建立无所不在的系统的有效工具。
RFID系统通过无线通讯的方式识别粘附在物品上的电子标签的身份(ID)信息。特别地，RFID是一项利用电磁波频谱中一定频率的电磁或静电耦合效应的组合技术。
由于RFID的标准化、单位成本的降低和可读距离的扩展，RFID系统已经广泛地应用于各种不同的领域。天线、收发机和应答器(即电子标签)是典型RFID系统的常用组件。
以下，将参照图1详细描述典型的RFID系统。
图1表示一个典型RFID系统100的结构。
RFID系统100包括用于RFID的阅读器120和带有内置天线(未显示)的电子标签110。
用于RFID的阅读器120不间断地发送一定频率的电磁波。
当电子标签110被置于阅读器120的频率作用范围，它通过无线方式得到供电并被激活。
用于RFID的阅读器使用射频来传递信号以激活电子标签110。当电子标签110被激活，存放在电子标签110内的数据通过天线被传输给阅读器120。
电子标签110被供电激活后等待阅读器120的指令。如果收到正确的指令，数据就会根据接收到的信息传输给阅读器120。
阅读器120可以基于LBT模式和跳频扩频(FHSS)模式来传输数据。
LBT模式用于避免多个阅读器120之间的冲突。即便是阅读器120之间相隔数公里，它们之间也会相互影响，因为阅读器120相比电子标签110具有更长的可读距离。更具体地说，在LBT模式下，阅读器120在传输数据前先扫描被使用的信道，并使用没有被占用的信道传输数据，以此来减小冲突。
也就是说，LBT模式是一种在扫描过程中探测未被占用的信道的方法。
而且，阅读器使用直接变频方法以减小功耗和阅读器的尺寸。直接变频方法需要消除直流(DC)偏移。
但是，当在执行LBT模式的过程中利用直接变频的方法消除直流偏移的时候，在0赫兹频率附近的接收信息会急剧下降，从而无法检测到连续波(CW)。
发明内容
因此，本发明的目的在于至少解决背景技术中的问题和缺点。
本发明的目的在于提供一种用于RFID的阅读器，其能够使输入频率的能量衰减最小化，从而使在执行LBT模式的过程中对某个频道被占用能量的水平可以被测量到。
根据本发明的一个实施例，提供了一种用于RFID的阅读器接收信道信号，该阅读器包括：频率振荡器、混频器和滤波器。其中，频率振荡器产生相对于信道信号中心频率偏移一偏移频率的振荡信号，混频器将信道信号与经偏移后的振荡信号混频，滤波器对混频器提供的混频后的频率信号进行滤波。
对应本发明的实施例，所述的滤波器可以包含一个截止混频后的频率信号中直流分量的直流截止带和一个让混频后的频率通过的通带。
对应本发明的实施例，所述的直流截止带可以包含一个比偏移频率小的截止频率。
对应本发明的实施例，所述的通带包含一个截止频率，该截止频率小于信道带宽的一半与偏移频率的和。
对应本发明的实施例，用于RFID的阅读器还可以进一步包括一个补偿器，补偿在滤波器中被滤掉的频率信号的强度。
对应本发明的实施例，补偿器包括一个模数转换器和一个强度指示器，模数转换器将经过滤波器滤波的频率信号转换成数字码，强度指示器参照模数转换器转换的数字码映射出(mapping)从模数转换器接收到的频率信号。
对应本发明的实施例，所述的信道信号可以是一个执行LBT(先侦听后会话)模式的信号。
对应本发明的实施例，所述的偏移频率大于约10KHz，且小于信道信号带宽的一半。
对应本发明的实施例，所述接收到的信号的频率范围约为908.5MHz至914MHz。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种包括用于RFID的阅读器和电子标签的RFID系统。
其他实施例的具体特征将在后续的具体实施方式和附图部分得以体现。
本发明的各种特征和优点，以及许多用于获取这些有点的方法将参照所附的附图得到更详细的描述。
参照附图，本发明将得到更全面的描述，所述的附图揭示了本发明的实施例。但是，本发明可以通过许多不同的方式实施，不应受到在此公开的实施例的限制；实际上，提供这些实施例是为了充分和完整的公开，以向本领域的技术人员充分地展示本发明的内涵。在附图中，不同的图里的相同标号表示相同的部件。
本发明要求于2006年1月27日在向韩国专利局递交的申请号为10-2006-0004789的专利申请的优先权，其全部内容包含在此作为参考。
附图说明
所包含的附图用于进一步理解本发明，该附图包含在说明书中并成为说明书的一部分，并展示了本发明的实施例和用于揭示本发明原理的发明内容。其中：
图1表示典型RFID系统的结构；
图2表示根据本发明一个实施例的用于RFID的阅读器；
图3表示根据本发明的实施例，通过RFID阅读器检测信道信号能量的一系列操作的示例性频谱；和
图4表示根据本发明另一实施例的用于RFID的阅读器的结构。
具体实施方式
参照附图，根据本发明不同实施例的用于RFID的阅读器和RFID系统将得到更具体的描述。
图2表示根据本发明一个实施例的RFID阅读器200的结构。
阅读器200包括频率振荡器201、混频器202和滤波器203。
频率振荡器201的输出端与混频器202的第二输入端耦合。信道信号IN输入到混频器202的第一输入端。混频器202的输出端与滤波器203的输入端耦合。滤波后的频率通过滤波器203的输出端输出。
阅读器200的操作将在此后进行描述。
首先，在与电子标签(未示出)进行数据传输之前，阅读器200扫描某个被使用信道的能量，并检查哪个信道将被用于数据传输。也就是说，阅读器200采用LBT模式检测未被占用的信道。
阅读器200的接收频带包括大约27个信道，频率范围约是908.5MHz至914MHz。每个信道都有大约200KHz的带宽，用于分开每个信道的保护带的带宽约为50KHz。
阅读器200接收中心频率为f1的信道信号IN的能量。
其次，频率振荡器201产生如下列等式所定义的振荡频率f2。
f2＝f1+Δf    (1)
其中，f1，f2和Δf分别表示信道信号IN的中心频率、振荡频率和偏移频率。
频率振荡器201产生偏移中心频率f1.的偏移量为Δf的振荡频率f2。
振荡器201产生的振荡频率f2被提供给混频器202的第二输入端。该频率在混频器202中将进行上变频或下变频。
然后，通过将中心频率f1和振荡频率f2相加得到的频率通过混频器202的输出端输出。
混频器202包括一个下变频混频器，并输出如下列等式所定义的混频信号fmix。
fmix＝f1-f2    (2)
其中，fmix，f1和f2分别表示经混频器202混频的频率、信道信号IN的中心频率和振荡频率。
如等式(1)所示，振荡频率f2是f1与Δf相加的和。因此，将等式(1)代入等式
(2)则得到下列等式：
fmix＝f1-(f1+Δf)＝-Δf    (3)
其中，fmix，f1，f2，和Δf分别表示经混频器202混频的频率、信道信号IN的中心频率、振荡频率和偏移频率。
经过混频器202混频的频率所偏移的量等于偏移频率Δf。
混频信号fmix输入到滤波器203。
最后，滤波器203对混频后的频率fmix滤波，fmix的偏移量等于偏移频率Δf。
阅读器200属于一种直接变频的接收机，因此，有必要消除接收到的信道信号IN中的直流偏移。滤波器203通过直流截止带fcut-off消除混频后的频率fmix的直流分量。
滤波器203用于对特定的频带fpass滤波以检测混频后的频率fmix的能量。换言之，当上述的操作被执行以检测输入到阅读器200的信道信号IN的能量时，其他相邻的信道信号同时也被输入到阅读器200。结果，其他邻近信道的能量也能一并被检测到。
滤波器203对特定的频带fpass滤波以纠正在检测信道信号IN过程中的错误。通过滤波器203的特定的频带fpass是可变的。
基于上述的结构和操作，与混频后的频率fmix相邻的频率信号的能量没有被检测到。从而，与目标信道相邻的信道的能量没有被检测到。由于将被检测的信道信号具有较小的偏移，所以能量检测比较容易。
图3表示根据本发明的实施例，通过RFID阅读器检测信道信号能量的一系列操作的示例性频谱。
作为阅读器200检测信道信号IN的能量的第一个操作300A，阅读器300接收信道信号IN。
在操作300B中，阅读器200将接收到的信道信号IN的中心频率f1偏移了一个偏移量Δf。
在操作300C中，阅读器200消除了偏移频率Δf的直流分量。由于阅读器200是直接下变频类型的接收机，所以直流分量需要被滤除。更具体地，滤波器203具有直流截止带fcut-off并滤除了直流分量。
由于较高的能量出现在信道信号IN的中心频率f1附近，并且信道信号IN的中心频率f1在变频后被偏移一个偏移频率Δf，所以当直流分量通过滤波器被滤除时，信道信号IN的能量可以很容易地被检测到。
在操作300D中，阅读器200过滤了信道信号IN中一定的频带以检测信道信号IN的能量。
具体地说，阅读器200接收产生于频率范围约为908.5MHz到914MHz的27个信道的信号。不同信道间插入有保护带。每个信道信号可以包含来自电子标签的信号或从另一个阅读器发射的信号。每个信道信号的带宽约200KHz，保护带约50KHz。
当频率振荡器201产生的频率和输入到阅读器200的信道信号IN被混频时，与目标信道相邻的信道信号可能会被检测到。
当邻近信道的信号被检测到时，阅读器200将不会精确地检测到其将要选中的目标信道的能量。
因此，阅读器200需要一个预设的通带对具有变化的中心频率的信道信号IN进行滤波，以防止来自邻近信道的干扰。
所述的通带大小是可变的，如上所述，该通带所起的作用是阻止来自邻近信道信号的干扰。
直流截止带fcut-off的截止频率小于偏移频率Δf。通带fpass的截止频率小于将偏移频率Δf和信道信号IN所在带宽的一半相加得到的和。偏移频率Δf大于约10KHz但小于信道信号IN所在带宽的一半。
在上述一系列操作的基础上，用于RFID的阅读器200上接收到的信道信号的能量就能够被精确地检测到。
图4表示根据本发明另一实施例的阅读器400。如图所示，阅读器400是在第一个实施例中的阅读器200的基础上作出的修改，包括接收机410和补偿器420。
由于接收机410能够在基于对图2的具体描述的基础上被充分地理解，因此以下将详细描述补偿器420。
接收机410的输出被输入到模数转换器421的输入端。模数转换器421的输出被输入到强度指示器422的输入端。
利用模数转换器421，接收机410的输出信号被转换成数字码。
强度指示器422用上述数字码映射出接收信号的强度。具体而言，强度指示器422使用实验测量值将上述数字码映射成信号强度。
当信道信号IN的能量被检测到时，邻近信道的能量不会被检测到。由于将要被检测的信道信号IN具有较小的偏移量，所以目标信道信号IN的能量能被很容易地检测到。
另外，阅读器400能够补偿因信道信号IN在通过模数转转器时被滤波造成的能量损失。因此，可以实现精确而快速的检测。
根据本发明的各种实施例，利用能够使接收到的频率的能量衰减最小化的用于RFID的接收机，在某个信道上接收到的甚至具有低能量的频率也能够被很容易地识别。
另外，所述的阅读器可以最小化，并且能够降低功耗。
以上描述了本发明，显然相同的发明可以有不同的变化。这些不应理解为脱离本发明的实质和范围，并且所有类似的对于本领域技术人员显而易见的修改都包括在权利要求书的范围之内。

Claims (9)

1.一种接收信道信号的用于RFID的阅读器，所述的阅读器包括：
频率振荡器，产生相对于信道信号中心频率偏移一偏移频率的振荡信号；
混频器，将信道信号与经偏移后的振荡信号混频；和
滤波器，对混频器提供的混频后的频率信号进行滤波。
所述的滤波器包含一个截止混频后的频率信号中直流分量的直流截止带和一个让混频后的频率通过的通带。
2.如权利要求1所述的用于RFID的阅读器，其特征是，所述的直流截止带包含一比所述偏移频率小的截止频率。
3.如权利要求2所述的用于RFID的阅读器，其特征是，所述的通带包括一截止频率，所述的截止频率小于信道带宽的一半与偏移频率的和。
4.如权利要求1所述的用于RFID的阅读器，其特征是，还包括一个补偿器，补偿在滤波器中被滤波后的频率信号的强度。
5.如权利要求4所述的用于RFID的阅读器，其特征是，所述的补偿器包括：
模数转换器，将经过滤波器滤波的频率信号转换成数字码；和
强度指示器，参照模数转换器转换的数字码映射出从模数转换器接收到的频率信号。
6.如权利要求1所述的用于RFID的阅读器，其特征是，所述的信道信号是一执行先侦听后会话模式的信号。
7.如权利要求1所述的用于RFID的阅读器，其特征是，所述的偏移频率大于约10KHz，且小于信道信号带宽的一半。
8.如权利要求1所述的用于RFID的阅读器，其特征是，所述的接收到的信号的频率范围约为908.5MHz至914MHz。
9.一种RFID系统，包括：
如权利要求1所述的阅读器；和
电子标签。
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