CN101088229B - 超宽带射频识别技术 - Google Patents

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Abstract

对射频识别(RFID)应用超宽带(UWB)技术。例如，读取器生成UWB IR询问信号，并响应于所述询问信号从RFID标签接收UWB IR应答信号。此外，读取器可根据UWB IR应答信号生成基带响应序列。该序列包括至少标签识别符。读取器可至少存储标签识别符。当接收到UWB IR询问信号时，标签根据UWB IR询问信号获得多个时钟脉冲。基于多个时0脉冲，读取器在UWB IR响应信号中至少传送所述标签识别符。

Description

超宽带射频识别技术
相关申请
该国际申请要求于2004年12月30日递交的发明名称为″UltraWideband Radio Frequency Identification Techniques″的美国专利申请序列号11/024,642的优先权，该申请全部内容作为参考包含于此。
技术领域
本发明涉及无线通信。更具体而言，本发明涉及用于执行射频识别的技术。
背景技术
自从2002年获得了联邦通信委员会(FCC)的批准，超带宽(UWB)技术已引起短距无线通信领域的关注，这是由于其允许设备以相对较高数据速率交换信息。
尽管UWB系统用于短距网络是比较新的，但是其传输技术为人熟知已有数十年。实际上，当Heinrich Hertz于1887年发现无线电波时，就通过UWB技术实现首次无线电传输。此项发现是通过火花隙发射器实现，可将其认为是早期的UWB无线设备。后来，由于其发射宽频谱传输，这样的发射器就被禁止。
当前FCC法规允许UWB传输用于在3.1与10.6GHz之间频带的通信目的。然而，对于这样的传输，频谱密度必须低于-41.3dBm/MHz，所用带宽必须高于500MHz。
已存在有许多可满足这些要求的UWB传输技术。常用和实际应用的UWB技术称为脉冲无线电技术(IR)。在IR中，通过使用在时间上以间隙分隔的短基带脉冲来传送数据。从而，IR不适用载波信号。这些间隙使得IR与传统的连续波无线技术相比更不容易受到多径传播问题的影响。RF门控技术是特殊类型的IR技术，其中脉冲为门控RF脉冲。该门控脉冲是在时域中以特定脉冲波形屏蔽的正弦波。
IR传输便于实现相对简单的发射器设计，该发射器设计主要需要脉冲发生器和天线。该设计无需功率放大器，这是由于传输功率要求较低。此外，该设计通常不需要诸如压控振荡器(VCO)和混频器之类的调制部件，这是由于脉冲是基带信号。
一般而言，IR接收机设计较其相应的发射器设计更为复杂。然而，这些设计与传统接收机设计相比要简单得多，因为它们通常不使用中频(IF)信号或滤波器。然而，为满足频谱要求，IR脉冲的持续时间必须非常短(例如，两个纳秒)。该要求对接收机定时精确性提出严格的定时要求。满足这些要求还可为IR接收机提供精确的时间分辨力和定位能力。
射频识别(RFID)技术包括读取器，所述读取器利用电磁能，从接触读取器或处在读取器预定范围内的一个或多个标签无线请求信息。此处，将对于信息的这种请求称为询问。通过询问，读取器可接收标签识别符(例如，标签ID编号)以及其他附加信息。从而，读取器能够执行询问，以便确定一个或多个标签的存在性和身份。当前，RFID系统使用基于载波的调制技术。
发明内容
本发明提供了具有发射器部分和接收器部分的设备。发射器部分用于生成UWB IR询问信号。与发射器部分相对应，接收器部分用于响应于询问信号从射频识别(RFID)标签接收UWB IR应答信号。
该设备还可包括控制器，用于生成基带询问序列。发射器部分根据所述序列生成UWB IR询问信号。因此，发射器部分可包括数模转换器(DAC)，用于将基带询问序列转换成基带模拟询问信号；脉冲发生器，用于将基带模拟询问信号转换成UWB询问信号。而且，发射器部分可包括用于将UWB询问信号放大的放大器。
该设备的接收器部分可以根据UWB应答信号生成基带响应序列。基带响应序列可包括标签识别符。此外，基带响应序列还可包括标签数据。因此，接收器部分可包括模板发生器，用于生成脉冲模板信号；和混频器，用于根据UWB应答信号和脉冲模板信号生成基带模拟信号。而且，接收器部分可包括放大器。
此外，该设备还可包括用于通过接口向控制器发送启动询问命令。另外，该设备可包括用于无线传送UWB IR询问信号的天线。
本发明还提供具有天线、存储器、时钟恢复模块和天线调制器的标签。天线用于接收UWB IR询问信号。存储器至少存储标签识别符。时钟恢复模块用于根据UWB IR询问信号获得多个时钟脉冲。天线调制器用于通过UWB IR询问信号的反向散射调制，至少传送标签识别符。该反向散射调制的定时基于所述多个时钟脉冲。标签的存储器还可存储附加标签数据。另外，天线调制器还可用于通过UWB IR询问信号的反向散射调制，传送附加标签数据。
标签还可包括供电模块，用于根据诸如UWB IR询问信号和/或远程无线通信设备传送的信号的传输，获得工作电能。
此外，本发明提供了具有天线、存储器、时钟恢复模块和UWBIR发射器的标签。天线用于接收UWB IR询问信号。存储器至少存储标签识别符。时钟恢复模块用于根据UWB IR询问信号获得多个时钟脉冲。UWB IR发射器用于响应于UWB IR询问信号，至少传送标签识别符。反向散射调制的定时基于所述多个时钟脉冲。此外，标签可包括向UWB IR发射器提供工作电能的电源。该电源可以包括电池。
本发明还提供多种方法。一种这样的方法包括至少存储标签识别符，并且接收UWB IR询问信号。该方法从UWB IR询问信号获得多个时钟脉冲。基于所述多个时钟脉冲，该方法在UWB IR响应信号中至少传送标签识别符。
另一方法包括生成UWB IR询问信号，和响应于所述询问信号，从射频识别(RFID)标签接收UWB IR应答信号。该方法还可包括根据UWB IR应答信号生成基带响应序列。基带响应序列包括标签识别符。另外，基带响应序列还可包括标签数据。
本发明还提供多个计算机程序产品。例如，本发明的计算机程序产品包括：(a)用于使处理器能够生成超带宽(UWB)脉冲无线电(IR)询问信号的程序代码；和(b)用于使处理器接收响应序列的程序代码，其中所述响应序列是基于响应于所述询问信号而从射频识别(RFID)标签接收的UWB IR应答信号。
另一计算机程序产品包括：(a)用于使处理器至少存储标签识别符的程序代码；(b)用于使处理器根据超带宽(UWB)脉冲无线电(IR)询问信号获得多个时钟脉冲的程序代码；以及(c)用于使处理器在UWB IR响应信号中至少传输标签识别符的程序代码。
参照后面的描述以及附图，本发明的其他特征和优点将变得显而易见。
附图说明
在附图中，同样的附图标记通常表示相同、功能相似和/或结构相似的部件。通过附图标记中的最左边数字表示部件首次出现的附图。本发明将参照附图进行描述，其中：
图1表示示例性UWB频谱屏蔽的视图；
图2表示示例性UWB收发器的框图；
图3表示示例性RFID系统的视图；
图4表示传统RFID读取器实施方式的视图；
图5表示传统RFID标签实施方式的视图；
图6A和6B表示根据本发明实施例的示例性UWB时钟脉冲的视图；
图7表示用于说明时钟脉冲与标签传输之间关系的视图；
图8表示显示出询问信号与无源标签的工作电压之间的示例性关系的视图；
图9表示显示出无源标签通过除读取器之外设备的传送，接收工作电能的视图；
图10表示根据本发明实施例的读取器的框图；
图11和12表示根据本发明实施例的标签实施方式的框图；以及
图13和14表示根据本发明实施例的操作流程图。
具体实施方式
I.UWB传输
如以上所述，当前FCC法规允许实现在3.1与10.6GHz之间频带的UWB通信。图1表示符合该要求的用于UWB IR信号的示例性频谱屏蔽100。在生成这样的信号时，可使用该屏蔽。特别是，图1表示具有功率轴102和频率轴104的绘图。在该绘图中，将频谱屏蔽100表示为全向等效辐射功率(EIRP)(沿轴102绘出)与以千兆赫为单位的频率(沿轴104绘出)之间的关系。
图2表示示例性UWB收发器的框图。该收发器包括接收器部分202、发射器部分204、传送/接收开关206、带通滤波器208和天线210。
天线210与远程设备交换无线UWB信号。例如，图2显示出接收输入无线UWB信号230和传送输出无线UWB信号248的天线210。
带通滤波器208用于去除处在为UWB通信分配的频谱外部的信号能量。例如，带通滤波器208可滤除不在3.1GHz与10.6GHz之间的能量。该滤波对输入和输出传输都可实现。
图2显示出开关206具有第一设置(如Rx所示)，和第二设置(如Tx所示)。第一设置允许接收UWB传送，而第二设置允许传输UWB传输。
如图2所示，接收器部分202包括低噪声放大器(LNA)212、混频器214、模板发生器216、积分器218、采样与保持模块220，和模数转换器(ADC)222。因此，当开关处于其第一(Rx)设置时，LNA212从带通滤波器208接收(通过开关206)滤波UWB信号。由此信号，LNA212生成放大UWB信号，该信号传递给混频器214。
混频器214将放大UWB信号与模板发生器216生成的模板混频。该模板是基于在系统中所采用的脉冲波形。因此，混频器214能够从电磁能识别出脉冲。积分器218将混频器214的输出进行累加，以生成模拟值。采样与保持模块220接收该值，并生成判定值，该判定值由ADC222转换成数字值。从而，ADC222可生成数字符号流。
相比之下，当开关206处在其第二(Tx)设置时，从发射器部分204内的脉冲发生器向带通滤波器208发送UWB脉冲。这些脉冲是基于自符号源(未示出)接收的符号。带通滤波器206将这些脉冲滤波，并将它们传递到天线210以便作为UWB信号248进行无线传输。
II.射频识别
图3表示具有RFID读取器302和多个RFID标签304的RFID系统视图。
如图3所示，RFID读取器302生成和传送询问信号320。该信号由一个或多个标签304接收。作为响应，接收询问信号320的每个标签304生成相应的应答信号，该应答信号被发送到读取器302。例如，图3显示出生成应答信号322的标签304c。应答信号322至少包括标签识别信息(例如，标签ID编号)。此外，应答信号322可包括其他信息，例如，特定于标签位置或环境的数据。
读取器可采用时钟脉冲形式传送询问信号，其提供具有用于反向与读取器进行通信(即，用于传送应答信号)的引导信息(guide)的接收标签。这些应答信号可包括询问信号的反向散射反射。后面对参照图7对这种反向散射反射的示例进行描述。
传统读取器和标签实施方式如图4和5所示。例如，图4表示传统RFID读取器实施方式的视图。该实施方式包括发射器402、接收器404、放大器406和407、循环器408和天线410。
发射器402生成用于向一个或多个RFID标签传送的询问信号。这些询问信号通过放大器406放大，并由天线410进行无线传送。接收器404从一个或多个RFID标签接收应答信号。这些应答信号最初由天线410接收，并经由放大器407放大。发射器402和接收器404都采用连续的基于载波(continuous carrier-based)的调制技术，根据基带数据生成RF信号，以及根据接收的RF信号获得基带数据。
循环器408在传送与接收信号之间设置隔离。特别是，循环器408将放大器406输出的信号定向至天线410以便传送，同时防止(或基本上防止)这些信号被传递到接收器404。此外，循环器408将天线410接收的无线电信号定向至放大器407，以便由接收器404接收，同时防止(或基本上防止)这样的信号被传递到放大器406的输出端。
图5表示传统RFID标签实施方式的视图。该实施方式包括天线501、天线调制器502、供电模块504、时钟506、处理模块508和存储器510。
天线调制器502控制天线501的一个或多个特性，例如其阻抗。这使得标签能够反射和吸收读取器启动的传输。这样的反射和吸收用于响应于询问信号而传递信息(即，诸如二进制位的符号)。天线调制器502可使得这样的反射和吸收响应于询问信号(例如，时钟脉冲)的特定部分而发生。
供电模块504为标签部件提供电能。例如，供电模块504可包括从电磁传输获得能量的电子器件(例如，线圈、整流器，和/或电容)。这种传输可包括读取器启动的询问信号和/或来自无线通信设备的传输。
时钟506提供对其他标签组件的性能进行控制的定时信息。例如，时钟506可控制这样的定时，即在所述定时期间，天线调制器502改变天线501的阻抗。
处理模块508控制设备操作。如图5所示，处理模块508与存储器510相连。处理模块508可通过能够执行存储在存储器510中的软件指令的一个或多个微处理器实现，例如，将其实现为计算机系统。
存储器510存储采用数据形式的信息和软件组件(此处也称为模块)。该数据包括用于传输到读取器的信息，例如，标签ID和标签数据。这些软件组件包括可由处理模块508执行的指令。在存储器510中可存储多种类型的软件组件。例如，存储器510可存储对标签数据的生成进行控制的软件组件。存储器510可通过随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)，和/或闪存实现。
标签可按照涉及读取器发出具有多个时钟脉冲的询问信号的方式，与读取器交换信息。作为响应，标签向读取器发送信息(例如，标签识别符和/或数据)。向读取器发送该信息的方式由这些时钟脉冲进行引导。
图6A和6B表示根据本发明的实施例，可由读取器传送的示例性UWB时钟脉冲集的视图。具体而言，图6A从读取器的角度示出了脉冲，图6B从接收标签的角度示出了脉冲。参照图6A，读取器生成一系列UWB脉冲602。保护时间604对相邻的传送脉冲602进行隔离。图6B显示出接收脉冲606。这些接收脉冲的每个都对应于传送脉冲602。如图6B所示，每个接收脉冲606都具有延迟扩展608，这是由多径传播引起的。
再次参照图5，所示标签实施方式包括供电模块504。该组件的特征是基于标签的体系结构。存在有多种标签体系结构，例如，无源、半无源和有源。
无源标签根据读取器的询问信号接收其电能。半无源标签类似于无源标签，它也是根据读取器的询问信号接收电能。然而，半无源标签还具有其自身的电源(例如，电池)，以便为多种其他标签功能供电。
为无源和半无源标签传输电能的示例如图8的绘图所示。这些绘图表示出询问信号与无源标签的工作电压之间的关系。特别是，图8显示出由一系列脉冲802组成的询问信号。除传递信息外，这些脉冲中的每一个都传输电能。因此，图8显示出随每个脉冲802的接收而增大的标签工作电压804。然后，该电压逐渐减小，直至接收到随后的脉冲802。尽管有这样的波动，图8显示出将电压保持在标签所需最小工作电压(Vmin)之上。因此，该标签可在图8所示条件期间连续工作。
作为可选示例，无源或半无源标签可根据除了读取器之外的设备启动的传输接收电能。例如，图9显示出从读取器904接收询问信号920，并以应答922对读取器响应的标签902。然而，不是通过询问信号920接收工作电能，标签902由无线通信设备906(例如，蓝牙无线设备)接收电能。从这样的设备接收电能可为无源标签902提供更加稳定供电压。
如图9所示，标签902在实施方式方面与图5所示标签相似。然而，标签902包括与天线903相连的供电模块504。天线903接收来自设备906的传送，并将它们传送到供电模块504，以便产生电能。
与无源标签或半无源标签不同，有源标签包括电源，例如电池，以便为标签提供工作电能。该工作电能包括用于生成应答信号和向读取器发送应答信号的电能。
如以上所述，标签(无源、半无源和有源)可接收时钟脉冲形式的询问信号。这些时钟脉冲提供将响应传送回读取器的引导。特别是，读取器启动的时钟脉冲可对标签传输的定时进行控制。图7表示说明读取器时钟脉冲与标签传输之间示例性关系的视图。该关系可应用于无源、半无源和有源标签。
特别是，图7显示出由读取器传送的多个时钟脉冲702。对于这些脉冲的每个，接收标签可将响应信息传送回读取器。该响应信息可传递一个或多个符号(例如，二进制位)。如上所述，标签可通过反向散射反射对询问信号做出响应。通过标签在接收相应时钟脉冲702期间改变或调制其特性(例如，其天线阻抗)中一个或多个，实现这样的反射。
例如，图7显示出多个反射704。这些反射的每个都对应于特定时钟脉冲702。特别是，反射704a对应于时钟脉冲702a，反射704b对应于时钟脉冲702b，反射704c对应于时钟脉冲702d，反射704d对应于时钟脉冲702g。
脉冲702和704是从读取器的角度显示的。如图7所示，在每个传送脉冲702与其相应反射704之间存在时间偏移706。时间偏移706由读取器与标签之间的传播延迟决定。因此，时间偏移706随这些设备之间的距离而变化。例如，在短距离处，脉冲702和704在时间上可重叠。
III.脉冲无线电RFID
本发明的实施例对RFID系统使用脉冲无线电技术。例如，可从RFID读取器传送短脉冲，以形成询问信号。从而，一个或多个标签接收超宽带脉冲无线电询问信号。这样的脉冲(或其部分)可由标签有选择性地反射回读取器。这允许将信息传递到读取器。这样信息的实例包括标签识别符(例如，标签ID编号)和其他标签数据。标签可通过在脉冲接收期间将其参数进行调制，生成这样的反射。因此，这些反射也是UWB信号。
本发明的实施例有益地在读取器处，在发送询问信号与读取器响应信号之间设置增强隔离。这是由于UWB脉冲比率采用相对很短持续时间的脉冲。从而，在时间上能够很容易地将传送和接收的脉冲分隔开。然而，如果读取器与标签之间的距离足够短，则在读取器处，传送的询问信号与读取器响应信号可在时间上重叠。如果这样的发生是由于距离短导致传送与接收功率之间的差异很小，则这些信号之间的隔离并不是大问题。从而，无需在传送和接收信号之间进行高度隔离，可使用简单隔离技术。
因此，本发明的实施例对于长距和段距情形都工作良好。此外，本发明的实施例无需读取器包括成本较高且复杂的循环器。
图10表示根据本发明实施例的读取器的框图。该读取器包括主机1002、控制接口1003和RFID模块1004。如图10所示，RFID模块1004包括控制器1006、发射器部分1008、接收器部分1010、带通滤波器1012和天线1014。
主机1002对读取器进行控制。特别是，主机1002发出通过控制接口1003传送到RFID模块1004的命令。这样的命令可包括引导RFID模块1004启动标签询问的启动标签命令。此外，主机1002可从RFID模块1004通过控制接口1003接收询问结果。这样结果的实例包括询问标签的识别符(例如，标签ID编号)和通过标签询问接收的附加标签数据。
RFID模块1004从主机1002接收的命令由控制器1006进行处理。控制器1006处理RFID模块1004的一般操作。这包括控制发射器部分1008和接收器部分1010。控制器1006可通过均能够执行存储在存储器1007中的软件指令(计算机程序产品)的一个或多个处理器(例如，微处理器和/或微控制器)实现。因此，控制器1006可与图10所示其他组件一起作为计算机系统进行操作。
除用于存储指令外，存储器1007还可包括用于传送到标签的信息，例如预定基带标签询问序列。此外，存储器1007还包括从标签接收的信息，例如标签识别符和相伴的标签数据。当完成询问时，该接收信息可通过控制接口1003传递到主机1002。
存储器1007可处在处理器上。或者或此外，存储器1007可包括独立存储介质。这样的独立介质可通过例如计算机系统总线与处理器相连。存储器1007可通过随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)和/或闪存实现。
响应于来自主机1002的指令，控制器1006可通过生成数字基带询问序列，启动RFID询问。该序列包括在标签询问期间采用的一个或多个预定符号(例如位)。
如图10所示，发射器部分1008包括数模转换器(DAC)1016、脉冲发生器1018，和功率放大器1020。DAC1016从控制器1006接收基带序列，并生成相应基带模拟询问信号，该信号被发送到脉冲发生器1018。基于由该模拟信号传递的符号，脉冲发生器1018生成相应UWB IR调制信号，该调制信号包括一个或多个脉冲波形。与在传统RFID读取器中生成调制信号不同，这样的脉冲波形的生成不采用连续的基于载波技术。
采用功率放大器1020是可选的。然而，如果需要，可使用功率放大器1020，以提高调制信号在其传递到带通滤波器1012之前的功率。带通滤波器1012滤除调制信号中处在分配给UWB通信的频谱之外的能量。例如，带通滤波器1012可滤除不在3.1GHz与10.6GHz之间的能量。因此，带通滤波器1012将滤波的UWB信号传递到天线1014以以便进行无线传输。
此外，带通滤波器1012从天线1014接收由标签发起(例如，反向散射)的UWB信号。带通滤波器1012将该信号进行滤波，并将其传递到接收器部分1010。如图10所示，接收器部分1010包括低噪声放大器(LNA)1022、混频器1024、积分器1025、模板发生器1026、采样与保持模块1027，和模数转换器(ADC)1028。
LNA1022将接收信号放大，并将其传递到混频器1024，混频器1024将接收信号与模板发生器生成的模板混频。该模板是基于在系统中所采用的脉冲波形。因此，混频器1024用于从电磁能识别出脉冲。积分器1025将混频器1024的输出累加，以生成模拟值。采样与保持模块1027接收这些值，并生成判定值。由ADC1028将这些判定值转换成数字符号。与发射器部分1008相同，接收器部分1007获得这些数字符号并不依赖于连续的基于载波技术。
图11表示根据本发明实施例的标签实施方式的框图。该实施方式包括天线1101、天线调制器1102、供电模块1104、时钟恢复模块1106、处理模块1108和存储器1110。
天线调制器1102控制天线1101的一个或多个特性，例如其阻抗。这使得标签能够反射或吸收读取器启动的传输。这样的反射或吸收用于响应于询问信号传递信息(即，诸如二进制位之类的符号)。天线调制器1102可使得响应于询问信号(例如，时钟脉冲)的特定部分进行反射和吸收。因此，天线调制器可包括用于改变天线1101的阻抗的电子器件。在实施例中，根据从处理模块1108接收的命令进行这样的改变。
供电模块1104对标签组件供电。例如，供电模块1104可包括用于从电磁传输获得能量的电子器件(例如，线圈、整流器，和/或电容)。这种传输可包括读取器启动的询问信号和/或来自无线通信设备的传输。在可选实施方式中，供电模块1104可包括电源，如电池，用于为标签提供一定或全部工作电能。因此，可根据无源、半无源，或有源体系结构实现该标签。
时钟恢复模块1106基于从读取器接收的脉冲(即，询问信号)生成定时信息。因此，时钟恢复模块1106可包括UWB IR接收器。可将该接收器实现为接收器部分1010，或者采用本领域技术人员所熟知的其他方式实现。
该定时信息影响着其他标签组件的性能。例如，时钟恢复模块1106对天线调制器1102改变天线1101的阻抗的定时进行控制。这可通过处理模块1108执行。
处理模块1108控制设备操作。这包括基于从时钟恢复模块1106接收的信息，对天线调制器1102的定时和反向散射操作进行控制。
如图11所示，处理模块1108与存储器1110相连。处理模块1108可通过能够执行存储在存储器1110中的软件指令(计算机程序产品)的一个或多个微处理器实现。因此，处理模块可与其他标签部件一起作为计算机系统进行操作。或者，处理模块1108可通过专用逻辑实现(例如，作为状态机)。
存储器1110存储采用数据形式的信息和软件组件(此处也称为模块)。该数据包括用于传输到读取器的信息，例如标签ID和标签数据。这些软件组件包括可由处理模块1108执行的指令。在存储器1110中可存储多种类型的软件组件。例如，存储器1110可存储对标签数据的生成进行控制的软件组件。存储器1110可通过随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)和/或闪存实现。
此外，可从读取器接收存储器1110存储的信息(例如，数据和/或软件组件)。这可采用读取器接收的写入命令的形式实现。这样的命令可由结合时钟恢复模块1106工作的处理模块1108进行处理。
如以上所述，根据本发明实施例的RFID标签可采用有源体系结构。图12表示说明这样标签的示例性实施方式的视图。该标签类似于图11的标签实施方式。不过，通过诸如电池之类的电源1202代替供电模块1104。另外，通过UWB IR发射器1204代替天线调制器。与图11所示标签一样，图12所示标签基于其脉冲对询问信号做出响应。然而，图12所示标签生成UWB IR脉冲(并非反向散射反射)以便对询问信号进行响应。在实施例中，可将UWB IR发射器1204实现为发射器部分1008，或者采用本领域技术人员所熟知的其他方式实现。
IV.操作
图13表示根据本发明实施例的操作流程图。该操作可由读取器(例如，图10所示读取器)执行。然而，该操作可由其他读取器执行。
如图13所示，在步骤1302中，读取器生成UWB IR询问信号。如此处所述，该询问信号可根据基带询问序列生成。
在步骤1304中，读取器响应于询问信号从RFID标签接收UWBIR应答信号。基带响应序列根据UWB IR应答信号生成。该响应序列可包括标签识别符。此外，该基带响应序列还可包括附加标签数据。
图14表示标签(例如，如图11和12所示标签)操作的流程图。然而，该操作可通过其他标签执行。如图14所示，该操作包括步骤1402，其中，标签至少存储标签识别符。在步骤1404中，标签还可存储附加标签数据。
在步骤1406中，标签接收UWB IR询问信号。根据该信号，在步骤1408中标签获得多个时钟脉冲。
在步骤1410中，标签至少传送标签识别符，并且可选性地传送在UWB IR响应信号中存储的任何标签数据。该信号的定时可基于多个时钟脉冲。在实施例中，步骤1410包括对UWB IR询问信号执行反向散射调制。
在步骤1412中，标签从接收的无线电信号中接收工作电能。这些信号可包括UWB IR询问信号和/或由远程无线通信设备传送的信号。
V.结论
尽管以上描述了本发明的各种实施例，应该理解，这些实施例仅仅是示例性的，不具有任何限定性。因此，本领域技术人员显然能够想到，在不偏离本发明精神和范围的条件下，可进行形式和细节的多种变化。例如，本发明并不限于FCC当前规定的频率和能量要求。
从而，本发明的宽度和范围不应局限于以上所述任何示例性实施例，而是仅应根据所附权利要求及其等效方面进行定义。

Claims (35)

1.一种用于执行射频识别的设备，包括：
发射器部分，用于生成超宽带(UWB)脉冲无线电(IR)询问信号；和
接收器部分，用于响应于所述询问信号，从射频识别(RFID)标签接收UWB IR应答信号；
所述发射器部分，发射多个UWB IR时钟脉冲，所述时钟脉冲用于引导RFID标签使用UWB IR时钟恢复模块来将信息发回所述接收器部分。
2.根据权利要求1的设备，还包括控制器，用于生成基带询问序列；
其中所述发射器部分还用于根据所述基带询问序列，生成所述UWBIR询问信号。
3.根据权利要求2的设备，其中所述发射器部分包括：
数模转换器(DAC)，用于将所述基带询问序列转换成基带模拟询问信号；以及
脉冲发生器，用于将所述基带模拟询问信号转换成所述UWB询问信号。
4.根据权利要求2的设备，其中所述发射器部分还包括用于放大所述UWB询问信号的放大器。
5.根据权利要求2的设备，其中所述接收器部分还用于根据所述UWB应答信号，生成基带响应序列。
6.根据权利要求5的设备，其中所述接收器部分包括：
模板发生器，用于生成脉冲模板信号；和
混频器，用于根据所述UWB应答信号和所述脉冲模板信号，生成基带模拟信号。
7.根据权利要求6的设备，其中所述接收器部分还包括放大器。
8.根据权利要求5的设备，其中所述基带响应序列包括标签识别符。
9.根据权利要求8的设备，其中所述基带响应序列还包括标签数据。 
10.根据权利要求2的设备，还包括主机，其中所述主机用于通过接口向所述控制器发送启动询问命令。
11.根据权利要求1的设备，还包括用于无线传送所述UWB IR询问信号的天线。
12.一种标签，包括：
天线，用于接收超宽带(UWB)脉冲无线电(IR)询问信号；
存储器，至少存储标签识别符；
包括UWB IR接收器的时钟恢复模块，用于根据所述UWB IR询问信号，获得多个时钟脉冲；以及
天线调制器，用于通过所述UWB IR询问信号的反向散射调制，至少传送所述标签识别符，其中所述反向散射调制的定时是基于所述多个时钟脉冲。
13.根据权利要求12的标签，其中所述存储器还存储附加标签数据，
其中所述天线调制器还用于通过所述UWB IR询问信号的反向散射调制，传送所述附加标签数据，其中所述反向散射调制的定时是基于所述多个时钟脉冲。
14.根据权利要求12的标签，还包括用于根据所述UWB IR询问信号，获得工作电能的供电模块。
15.一种标签，包括：
天线，用于接收超宽带(UWB)脉冲无线电(IR)询问信号；
存储器，至少存储标签识别符；
包括UWB IR接收器的时钟恢复模块，用于根据所述UWB IR询问信号，获得多个时钟脉冲；
天线调制器，用于通过所述UWB IR询问信号的反向散射调制，至少传送所述标签识别符，其中所述反向散射调制的定时是基于所述多个时钟脉冲；以及
供电模块，用于根据由远程无线通信设备传送的信号获得工作电能。
16.一种用于执行射频识别的标签，包括： 
天线，用于接收超宽带(UWB)脉冲无线电(IR)询问信号；
存储器，至少存储标签识别符；
时钟恢复模块，用于根据所述UWB IR询问信号获得多个时钟脉冲；以及
UWB IR发射器，用于响应于所述UWB IR询问信号，至少传送所述标签识别符。
17.根据权利要求16的标签，还包括电源，用于向所述UWB IR发射器提供工作电能。
18.根据权利要求17的标签，其中所述电源包括电池。
19.一种用于执行射频识别的方法，包括：
(a)生成超宽带(UWB)脉冲无线电(IR)询问信号；和
(b)响应于所述询问信号，从射频识别(RFID)标签接收UWB IR应答信号；
所述生成步骤包括，发射多个UWB IR时钟脉冲，所述时钟脉冲用于引导RFID标签使用UWB IR时钟恢复模块来将所述应答信号发回。
20.根据权利要求19的方法，其中步骤(a)包括：
根据基带询问序列生成UWB IR询问信号。
21.根据权利要求19的方法，还包括：
根据所述UWB IR应答信号生成基带响应序列。
22.根据权利要求21的方法，其中所述基带响应序列包括标签识别符。
23.根据权利要求22的方法，其中所述基带响应序列还包括标签数据。
24.一种用于执行射频识别的方法，包括：
(a)至少存储标签识别符；
(b)接收超宽带(UWB)脉冲无线电(IR)询问信号；
(c)通过使用包括UWB IR接收器的时钟恢复模块，根据所述UWB IR询问信号获得多个时钟脉冲；以及
(d)在UWB IR响应信号中至少传送所述标签识别符。 
25.根据权利要求24的方法，其中所述UWB IR响应信号的定时基于多个时钟脉冲。
26.根据权利要求24的方法，其中步骤(d)包括：
对所述UWB IR询问信号执行反向散射调制。
27.根据权利要求24的方法，还包括：
存储附加标签数据，且
其中步骤(d)还包括：
在所述UWB IR响应信号中传送所述附加标签数据。
28.根据权利要求24的方法，还包括：
根据所述UWB IR询问信号获得工作电能。
29.一种用于执行射频识别的方法，包括：
(a)至少存储标签识别符；
(b)接收超宽带(UWB)脉冲无线电(IR)询问信号；
(c)使用包括UWB IR接收器的时钟恢复模块，来根据所述UWB IR询问信号获得多个时钟脉冲；以及
(d)在UWB IR响应信号中至少传送所述标签识别符；
根据由远程无线通信设备传送的信号获得工作电能。
30.一种用于执行射频识别的装置，所述装置包括：
(a)用于使得能够生成超带宽(UWB)脉冲无线电(IR)询问信号的装置；和
(b)用于使得能够响应于所述询问信号，从射频识别(RFID)标签接收UWB IR应答信号的装置；
其中，所述用于使得能够生成询问信号的装置包括，用于发射多个UWB IR时钟脉冲的装置，所述时钟脉冲用于引导RFID标签使用UWB IR时钟恢复模块来将所述应答信号发回。
31.一种用于执行射频识别的装置，所述装置包括：
用于使得能够至少存储标签识别符的装置；
用于使得能够接收超宽带(UWB)脉冲无线电(IR)询问信号的装置； 
用于使得能够通过使用包括UWB IR接收器的时钟恢复模块，根据所述UWB IR询问信号获得多个时钟脉冲的装置；以及
用于使得能够在UWB IR响应信号中至少传送所述标签识别符的装置。
32.一种用于执行射频识别的方法，包括：
(a)生成询问信号，以便使用RFID询问模块与射频识别RFID标签通信；
(b)生成为RFID标签供电以便进行通信的无线电信号，其中由不同于所述RFID询问模块的无线电模块生成所述无线电信号；以及
(C)响应于所述询问信号，从RFID标签接收应答信号；
其中，所述生成询问信号包括，发射多个UWB IR时钟脉冲，所述时钟脉冲用于引导RFID标签使用UWB IR时钟恢复模块来将所述应答信号发回。
33.一种用于执行射频识别的设备，包括：
用于使得能够生成询问信号，以便使用RFID询问模块与射频识别(RFID)标签通信的装置；
用于使得能够通过使用不同于所述RFID询问模块的无线电模块，来生成为所述RFID标签供电以便进行通信的无线电信号的装置；以及
用于使得能够响应于所述询问信号，从所述RFID标签接收应答信号的装置；
其中，所述用于使得能够生成询问信号的装置包括，用于发射多个UWB IR时钟脉冲的装置，所述时钟脉冲用于引导RFID标签使用UWB IR时钟恢复模块来将所述应答信号发回。
34.一种在射频识别(RFID)通信标签设备中使用的方法，包括：
(a)在所述RFID通信标签设备中至少存储标签识别符；
(b)接收UWB IR询问信号；
(c)从所述UWB IR询问信号获得多个时钟脉冲； 
(d)从除了所述询问信号之外由远程无线通信设备传送的无线电信号，获得为所述RFID通信标签设备供电的工作电能；以及
(e)在响应信号中至少传送所存储的标签识别符，其中所述响应信号的定时基于所述多个时钟脉冲。
35.一种在射频识别(RFID)通信标签设备中使用的装置，包括：
用于使得能够至少将标签识别符存储在RFID通信标签设备中的装置；
用于使得能够接收UWB IR询问信号的装置；
用于适当能够从所述UWB IR询问信号获得多个时钟脉冲的装置；
用于使得能够从除了所述询问信号之外由远程无线通信设备传送的无线电信号获得为所述RFID通信标签设备供电的工作电能的装置；以及
用于使得能够在所述响应信号中至少传输所存储的标签识别符的装置，其中所述响应信号的定时基于所述多个时钟脉冲。 
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