CN101052976A - 利用存储频谱机会参数的标签配置频谱捷变装置 - Google Patents

利用存储频谱机会参数的标签配置频谱捷变装置 Download PDF

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CN101052976A CNA2005800379360A CN200580037936A CN101052976A CN 101052976 A CN101052976 A CN 101052976A CN A2005800379360 A CNA2005800379360 A CN A2005800379360A CN 200580037936 A CN200580037936 A CN 200580037936A CN 101052976 A CN101052976 A CN 101052976A
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Abstract

一种装置(DEV)，能够使用不同频谱机会进行通信，该装置包括：通信单元(CMM)，能够与其他装置(DEV’)和/或与通信网络进行通信，其中该通信单元(CMM)能够使用不同频谱进行通信，且其中频谱机会由至少一个频谱机会参数的组定义；标签读取器(REU；REU’)，能够从标签(TAG)读取信息(inf)，该信息识别频谱机会的至少一个频谱机会参数；以及切换装置，能够切换该通信单元(CMM)，使其使用至少部分由从该标签(TAG)读取的信息(inf)识别的频谱机会进行通信。

Description

利用存储频谱机会参数的标签配置频谱捷变装置
技术领域
本发明涉及能够使用不同频谱机会通信的装置。
本发明还涉及用于将能够使用不同频谱机会通信的装置切换到特定频谱机会的方法。
本发明还涉及具有存储装置的标签。
背景技术
智能标签是一种最新的射频识别(RFID)技术，结合了条形码、商品电子监视(EAS)和传统RFID解决方案的优点。RFID系统允许在条形码标签无法正常执行或者不实用的制造及其他类型环境中进行非接触读取。RFID具有广泛的市场应用范围，包括自动车辆识别(AVI)系统和牲畜识别，因为其能够跟踪移动的对象。该技术已经在世界范围内成为识别、自动数据采集、以及分析系统的主要角色。
这种系统设计为服务于每年需要数百万标签的大量市场。例如，Philips Semiconductors的ICODE IC代表了智能标签技术的现有水平，为产品或其包装的源标签、自动数据捕捉、防盗窃以及数据存储提供了低成本、可再编程以及可抛弃的解决方案。ICODE智能标签几乎允许对任何物品加标签以实现有效处理。ICODE的高度自动化的物品扫描过程不需要瞄准线，可以同时扫描多个标签。
ICODE智能标签在许多应用中提供了极大的益处。在航空行李标签和包裹服务中，智能标签在分类和物品追踪方面提供了极大的优势。在供应链管理系统中，智能标签克服了条形码技术的限制，提供了改进的产品流通；且在图书馆和租赁应用中，智能标签提供了自动的登记、付账和存货控制。
过去几年的无线服务的增长证明了商业、消费者、以及政府对基于频谱的通信链路的巨大的日益增长的数量。频谱访问、效率和可靠性已经成为关键的公众政策问题。技术上的优势为无线电系统创造了较过去更密集更高效使用频谱的可能性。在这些优势中，认知无线电技术可实现在各自网络中的获得许可的人以及基于协议或机会共享频谱访问的频谱用户能够更密集和高效地使用频谱。这些技术尤其包括例如如下装置能力，即，确定其位置、检测相邻装置的频谱使用、改变频率、调整输出功率、甚至改变传输参数和特性。这些无线电技术打开了迄今为止尚不可用的空间、时间、以及频率维度的频谱使用。例如，这些技术可以用于例如LAN(“局域网”)和移动无线服务网络的应用，并预示更大的将来受益(例如Federal CommunicationsCommission，Notice of Proposed Rule Making and Order，Facilitating Opportunities for Flexible，Efficient，andReliable Spectrum Use Employing Cognitive Radio Technologies，FCC 03-322，2003)。
频谱捷变无线电装置采用复杂的技术识别频谱机会。KiranChallapali、Stefan Mangold、Zhun Zhong的文件″Spectrum AgileRadio：Detecting Spectrum Opportunities″(WirelessCommunications and Networking Department，Philips ResearchLaboratories，Briarcliff Manor NY 10510，USA)描述了与检测频谱机会有关的复杂度。该文章给出了用于识别无线电源和检测频谱机会的Hugh变换、自相关函数、以及畅通信道评估。这些技术的实施增加了装置的成本。
发明内容
本发明的目标是提供一种开篇段落所定义类型的装置以及第二段中所定义类型的方法，其允许以简单的方式低成本地为这些装置识别频谱机会。
为了获得上述目标，为根据本发明的装置提供了特性特征，使得根据本发明的装置可以按照下述方式表征，即：
一种装置，其能够使用不同频谱机会进行通信，该装置包括：
通信单元，能够与其他装置和/或通信网络进行通信，其中该通信单元能够使用不同频谱进行通信，且其中频谱机会由具有至少一个频谱机会参数的组定义；
标签读取器，能够从标签读取信息，其中该信息识别频谱机会的至少一个频谱机会参数；以及
切换装置，能够切换该通信单元，使该通信单元使用至少部分地由从标签读取的信息识别的频谱机会进行通信。
为了获得上述目标，为根据本发明的方法提供了特性特征，使得根据本发明的方法可以按照下述方式表征，即：
一种方法，用于将能够使用不同频谱机会进行通信的装置切换到某一频谱机会，其中频谱机会由具有至少一个频谱机会参数的组定义，该方法包括步骤：
(i)该装置从标签读取识别频谱机会的至少一个频谱机会参数的信息；
(ii)该装置将其通信单元切换到这样的频谱机会，该频谱机会至少部分地由从标签读取的信息识别。
为了获得上述目标，为根据本发明的标签提供了特性特征，使得根据本发明的标签可以按照下述方式表征，即：
一种具有存储装置的标签，其中识别至少一个频谱机会的至少一个频谱机会参数的信息存储于该存储装置内。
根据本发明的特性特征提供了如下优点，即不需要采用复杂的技术为装置识别频谱机会。根据本发明，使用标签识别频谱机会。实体(个人、组织、...)可以购买或租借存储于标签上的频谱机会，并使装置可以使用该频谱机会。该装置简单地根据由存储于标签上的信息所识别的频谱机会调整其通信单元，并使用该频谱机会开始通信。
原则上，使用例如条形码的任何标签都是可能的。然而，使用RFID(“射频识别”)标签读取器提供的优点为，应用低成本、可再编程和可抛弃的解决方案为装置识别频谱机会。此外，使用RFID标签不需要标签读取器和标签之间的瞄准线，这使得使用更为舒适。
使用外部读取器提供的优点为，没有内部读取器的装置也可以在本发明的范围中使用。
使用内部读取器提供的优点为，可以使用紧凑的装置。
使用频谱机会参数提供的优点为，从标签接收信息之后，装置可以立即调整通信单元并开始通信。
在另一个实施例中，定义频谱机会的完整的频谱机会参数组存储于标签上，且在存储从标签读取的频谱机会之后，装置开始通信。
然而，上述实施例使得必须将频谱机会的所有频谱机会参数都存储在标签上。另一个实施例提供的优点为，不需要将整个频谱机会存储在标签上。在该实施例中，标签仅包含涉及或描述某一频谱机会的信息。例如，该信息为连接到某一频谱机会的密钥。该装置将该密钥发送到数据库，并从该数据库接收频谱机会。
本实施例的另一个优点为，标签上的存储量没有限制，因为仅需存储简单的密钥；以及，如果需要，可以在中心位置(即数据库内)容易地修改频谱机会，即使涉及将被改变的该频谱机会的标签已经售出。
在本实施例中，标签的信息可以完整地识别随后从数据库检索的频谱机会。
然而，实现与装置相关的参数也是优选的。在本实施例中，在指定该装置将使用的频谱机会时，可以考虑与该装置与/或环境有关的特定参数。
附图说明
本发明的上述方面与另外方面将从下述实施例变得显而易见，并参照这些实施例进行解释。
下文中将参照实施例更详细地描述本发明，但是本发明并不限于这些实施例。
图1以方框图的形式示出了根据本发明的装置。
图2以方框图的形式示出了根据本发明的装置的第二实施例。
图3图示了根据本发明的方法。
图4图示了根据本发明的另一方法。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的装置DEV的第一实施例。根据本发明的装置DEV的示例一般为无线装置，例如使用无线通信交换命令或信息的家庭、办公室或工厂设备。该通信可以直接发生在不同的装置之间，或者根据本发明的装置可以连接到例如(无线)LAN的网络。例如，根据本发明的装置DEV也可以用于移动无线服务。
在本示例中，该装置DEV包括处理器PRO和存储器MEM。处理器PRO可代表例如微处理器、中央处理器、计算机、电路板、专用集成电路(ASIC)、以及为装置DEV一部分的这些或其他类型处理装置的部分或组合。存储器MEM可代表例如基于盘片的光学或磁性存储单元、电子存储器、以及这些和其他存储装置的部分或组合。
如所示，装置DEV还包括通信单元CMM(例如蓝牙、蜂窝式、802.11、WMTS(“无线医学遥测频谱(Wireless Medical TelemetrySpectrum)”)、GSM、...)，其能够利用例如无线/WLAN网络的网络与使用不同频谱机会的其他装置进行通信。这种装置DEV也称为“频谱捷变无线电(spectrum agile radio)”。
频谱机会由具有至少一个频谱机会参数的组定义。频率或者频率范围为这种频谱机会参数。一般而言，由多个参数描述某一频谱机会。这些参数的示例如下：
(i)频谱段(频率或频率范围)，
(ii)MAC方案，
(iii)时间长度，
(iv)(地理，...)位置，
(v)角度方向(例如，对于定向天线)，
(vi)要素(primary)对FCC政策限制的放宽(例如，FCC政策将传输功率限制到100mW，但是所描述的机会允许将规则放宽到传输功率最大可达1W)，或者
(vii)所有或部分上述各项的组合，或者多个上述各项。
在下文中描述频谱机会的具体示例：
频谱＝650MHz
MAC＝802.11等
时间＝2小时，从2004年10月21日开始，2005年1月21日结束
位置＝美国纽约市
角度方向＝无
政策放宽：功率＝1w。
也就是说，该装置可以在美国纽约市，从2004年10月21日开始到2005年1月21日结束，在总计2小时的时间内使用如802.11的访问控制访问650MHz的频谱，且可以使用1W的最大功率。
应该注意，上述参数是最经常用于描述频谱机会的参数。频谱机会参数(i)、(ii)和(iv)是最重要的参数，通常在每个频谱机会中定义这些参数。然而，为了描述频谱机会，还可以作为替代与/或另外使用这里未列出的另外参数。
此外，装置DEV包括将通信单元CMM切换到某一频谱机会的切换装置。例如，这些切换装置可以实现于通信单元CMM内，或者装置DEV的其他部分，例如处理器PRO和存储器MEM与软件一起能够将通信单元CMM切换到某一频谱机会。
当该装置获得新的频谱机会时，切换装置将该通信单元CMM，即MAC(“媒体访问控制”)层和物理层，调整到新频谱机会的频谱机会参数，其中该通信单元CMM涉及在通信介质上信号传输的电学、机械和时序方面。装置DEV可包括各种公知物理层(例如蜂窝式和蓝牙)中的任意一种或者多种。此外，装置DEV包括能够从标签TAG读取信息inf的内部标签读取器REU。标签TAG包括RFID标签。标签读取器REU为RFID类型读取器。原则上，可以使用其他类型的标签/读取机制，例如条形码读取器。然而，正如引言部分所指出，使用RFID标签是有利的。RFID标签可以是有源或者无源的。
RFID标签TAG原则上包括天线、用于接收和发射的模拟电路(应答器)、以及数字电路和永久存储器TME。然而，RFID标签的这些硬件特征对于本领域技术人员而言是公知的，因此未在图中示出。
因此，仅示意性示出读取器RFID标签读取器REU。该标签读取器REU包括存储器MEU和读取装置RED(天线等)来与RFID标签TAG通信。
识别某一频谱机会的信息inf存储于RFID标签TAG的存储器TME内。通常，仅涉及一个频谱机会的信息存储于该RFID标签TAG内。然而，在RFID标签TAG上存储不止一个频谱机会(或者信息的更多部分，每一信息描述一频谱机会)也是可能的。
图2示出了根据本发明的装置DEV的第二实施例。图2所示装置DEV与图1所示装置不同之处为，该装置DEV没有内部标签读取器，但是可以连接到外部标签读取器REU’。外部RFID标签读取器REU’和该装置可以通过接口INT、INT’耦合，例如通过串口耦合。
利用标签读取器REU、REU’，装置DEV从RFID标签TAG读出有关频谱机会的信息inf。在将该频谱机会存储于其存储器MEM之后，装置DEV根据新频谱机会的频谱机会参数调整通信单元CMM。在调整通信单元CMM之后，该单元可使用新频谱机会开始通信。
原则上，使装置DEV可获得频谱机会参数的可能性有两种：
(i)装置DEV使用新频谱机会通信所需的所有参数都直接存储于RFID标签TAG上。这种实施例的优点为，装置DEV所需的一切都存储在RFID标签TAG上，因此无需建立与数据库的连接以接收频谱机会参数。这种实施例的可能缺点为，存储于RFID标签TAG上的频谱机会参数是静态的，反映了存储该频谱机会时的市场或机会状况。
(ii)存储于RFID标签TAG上的信息inf并不包含频谱机会参数，而仅包含识别频谱机会的密钥。频谱机会本身存储于数据库内，装置可以从数据库获得(通过SMS、MMS等下载)频谱机会参数。这种实施例的主要优点为，频谱机会反映了使用RFID标签TAG时的市场或机会状况，而不是信息存储于RFID标签TAG上时的市场或机会状况。这种实施例的缺点为，装置必须具有与数据库通信的工具。
图3描述了针对如下情形的根据本发明的方法，即，存储于RFID标签TAG上的信息inf包含识别频谱机会的密钥。在第一步骤中，用户将其装置DEV连接到RFID标签TAG(1)并读出信息inf(2)。在下一个步骤中，装置DEV连接到其中存储了频谱机会的数据库DAB(3)。根据从RFID标签TAG接收并从装置DEV发送到数据库DAB的信息inf，某一频谱机会传递到装置DEV(4)。如上所述，频谱机会(参数)可以从数据库DAB发送到装置DEV，或者装置DEV可以从数据库DAB下载频谱机会(参数)。
在接收频谱机会之后，装置DEV存储该频谱机会，调整通信单元CMM，并使用该新频谱机会开始与另一个装置DEV’通信(5)。与装置DEV’的通信可以直接或者通过无线/WLAN网络进行。
装置DEV可以通过建立连接来与数据库DAB通信。该连接可以是有线或者无线的。装置DEV可使用通信单元CMM与数据库DAB通信。在这种实施例中，优选使用固定的无线方案。然而，装置DEV也可能需要另外的装置(未在图中示出)与数据库通信(例如，如果通信单元CMM是蓝牙通信单元，且数据库DAB连接到因特网)。
图4示出的示例中，存储于RFID标签TAG上的信息inf包括频谱机会参数。用户将其装置DEV连接到RFID标签TAG(1)并接收包括频谱机会参数的信息inf(2)。频谱机会存储于装置DEV中，通信单元CMM被调整且装置DEV可以开始与另一个装置DEV’通信(3)。
下述段落示出了依据本发明的装置DEV根据RFID标签TAG的输入信息所采取的动作：
(a)信息＝无；含义：一个频谱机会已经存储于装置DEV中；动作：装置DEV使用已经存储于装置DEV上的该频谱机会；
(b)信息＝频谱机会的描述；含义：一个频谱机会存储于RFID标签TAG上；动作：将该频谱机会从RFID标签TAG复制到装置DEV，使用该频谱机会进行通信；
(c)信息＝RFID标签TAG的标识(ID)；含义：这是用于数据库DAB中频谱机会的(主要)密钥；从数据库DAB检索由该密钥识别的频谱机会，使用该频谱机会进行通信；
(d)信息＝RFID标签TAG的标识(ID)以及读取器REU、REU’(或该装置)的标识；含义：频谱机会数据库DAB中存在2个(主要)密钥；从数据库DAB检索由这些密钥识别的频谱机会，使用该频谱机会进行通信；
(e)信息＝RFID标签TAG的标识(ID)与读取器REDU、REU’(或该装置)的标识以及环境变量；含义：频谱机会数据库DAB中存在3个(主要)密钥；从数据库DAB检索(retrieve)由这些密钥识别的频谱机会，使用该频谱机会进行通信。
在情形(d)中，一个为RFID标签TAG的密钥且一个为装置DEV的密钥的2个密钥一起识别一个频谱机会。
在情形(e)中，2个密钥和另外一个(环境)识别频谱机会。例如，某些新的标签具有测量环境变量(热、光、压强)的传感器，或者该装置包括这种传感器。
在情形(d)和(e)中，RFID标签TAG仅提供频谱机会的部分但必要的识别，例如频率和MAC方案，而其他频谱机会参数由装置DEV与/或环境变量定义。
概言之，存在下述可能性：
i)一个或多个频谱机会(或者对应的信息/(多个)密钥)完全存储于标签上；
ii)一个或多个频谱机会(或者对应的信息/(多个)密钥)部分地存储于标签上；完整地定义频谱机会的另外的频谱机会参数于是由该装置与/或环境变量、与/或由其他标签(见下面的第iii点))定义；
iii)与一个频谱机会相关联的频谱机会参数(或者对应的信息/密钥)也可以存储于多个标签上。
本发明可通过简单的方式为装置识别频谱机会，因此不增加装置的成本和复杂度。
此外，根据本发明的装置DEV可以用作频谱的次级用户(FederalCommunications Commission，Notice of Proposed Rule Making andOrder，Facilitating Opportunities for Flexible，Efficient，and Reliable Spectrum Use Employing Cognitive RadioTechnologies，FCC 03-322，2003)。这意味着需要一种装置以获得频谱的保证使用，而不依赖于其发现频谱机会的运气。这开拓了频谱次级许可(sub-licensing)的市场。本发明实现了频谱的次级许可分配。
例如，频谱捷变无线装置DEV想要与类似装置通信。然而，其工作于有许多装置竞争频谱的地理区域。实体对该区域内的频谱进行次级许可并转售/再分配频段(频率或频率范围)，是可以想到的。因此RFID标签TAG与保证频谱机会相关联。如前所述，无线装置DEV读取RFID标签TAG和获得参数，并执行上述动作。该无线装置DEV可以使用描述频谱机会的参数开始通信。
注意，上述实施例阐述而非限制本发明，本领域技术人员在不背离由所附权利要求界定的本发明的范围的情况下能够设计许多备选实施例。在权利要求中，括号内的任何参考符号不应理解为限制该权利要求。单词“包括”和“包含”等并不排除存在除了任何权利要求或说明书整体上列出的元件或步骤之外的其他元件或步骤。单数形式的元件并不排除多个这种元件，反之亦然。本发明可以通过包括若干不同元件的硬件，以及通过合适编程的计算机来实施。在列举若干装置的装置权利要求中，多个这些装置可以由一个相同的硬件实施。在互不相同的独立权利要求中陈述特定措施并不表明不能优选地使用这些措施的组合。

Claims (18)

1.一种装置(DEV)，能够使用不同频谱机会进行通信，该装置包括：
通信单元(CMM)，能够与其他装置(DEV’)和/或与通信网络进行通信，其中所述通信单元(CMM)能够使用不同频谱进行通信，且其中频谱机会由具有至少一个频谱机会参数的组定义；
标签读取器(REU；REU’)，能够从标签(TAG)读取信息(inf)，其中所述信息识别频谱机会的至少一个频谱机会参数；以及
切换装置，能够切换所述通信单元(CMM)，使其使用至少部分由从所述标签(TAG)读取的信息(inf)识别的频谱机会进行通信。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述标签读取器(REU；REU’)为RFID标签读取器。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述标签读取器为可连接到所述装置(DEV)的外部读取器(REU’)。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述标签读取器(REU)集成到所述装置(DEV)中。
5.根据权利要求1至4中任何一项所述的装置，其中从所述标签(TAG)读取的信息(inf)包含频谱机会参数。
6.根据权利要求1至4中任何一项所述的装置，其中所述装置(DEV)能够与频谱机会数据库(DAB)通信，且其中在将至少从所述标签(TAG)读取的信息(inf)发送到所述数据库(DAB)之后，所述装置(DEV)从所述频谱机会数据库(DAB)检索频谱机会，该频谱机会至少部分地由发送到所述数据库(DAB)的所述信息(inf)识别。
7.根据权利要求1至6中任何一项所述的装置，其中频谱机会完全由从所述标签(TAG)读取的信息(inf)识别。
8.根据权利要求1至6中任何一项所述的装置，其中频谱机会的另外频谱机会参数由与该装置有关的参数和/或环境变量识别。
9.一种方法，用于将能够使用不同频谱机会进行通信的装置(DEV)切换到某一频谱机会，其中频谱机会由具有至少一个频谱机会参数的组定义，所述方法包括步骤：
(i)所述装置(DEV)从标签(TAG)读取识别频谱机会的至少一个频谱机会参数的信息(inf)；
(ii)所述装置(DEV)将其通信单元(CMM)切换到这样的频谱机会，该频谱机会至少部分地由从所述标签(TAG)读取的信息(inf)识别。
10.根据权利要求9所述的方法，其中从所述标签(TAG)读取的信息(inf)包含频谱机会参数。
11.根据权利要求9所述的方法，其中在步骤(i)之后，所述装置(DEV)连接到频谱机会数据库(DAB)，将从所述标签(TAG)检索的信息(inf)发送到所述数据库(DAB)，并检索频谱机会，所述频谱机会至少部分地由从所述标签(TAG)读取的信息(inf)识别。
12.根据权利要求9至11中任何一项所述的方法，其中频谱机会完全由从所述标签(TAG)读取的信息(inf)识别。
13.根据权利要求9至11中任何一项所述的方法，其中频谱机会的另外频谱机会参数由与所述装置有关的参数和/或环境变量识别。
14.根据权利要求9至13中任何一项所述的方法，其中所述标签(TAG)为RFID标签。
15.一种具有存储装置(TME)的标签(TAG)，其中识别至少一个频谱机会的至少一个频谱机会参数的信息(inf)存储于所述存储装置(TME)内。
16.根据权利要求15所述的标签(TAG)，其中所述标签(TAG)为RFID标签。
17.根据权利要求15或16所述的标签(TAG)，其中存储于所述标签(TAG)内的信息(inf)包含频谱机会参数。
18.根据权利要求15至17中任何一项所述的标签(TAG)，其中频谱机会完全由从所述标签(TAG)读取的信息(inf)识别。
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