CN101124829A

CN101124829A - 多协议或多命令rfid系统

Info

Publication number: CN101124829A
Application number: CNA2005800298024A
Authority: CN
Inventors: 凯利·佳拉维勒; 史蒂文·卡塔纳什; 罗伯特·蒂尔纳伊; 约瑟夫·H·考; 迈克尔·梅尔维勒
Original assignee: TC License Ltd
Current assignee: TC License Ltd
Priority date: 2004-07-09
Filing date: 2005-07-11
Publication date: 2008-02-13
Also published as: US8314687B2; KR20070068342A; BRPI0513169A8; CA2573260A1; US20080024279A1; EP1767006A2; US10083329B2; JP2008506319A; WO2006010076A2; US20120032788A1; US9361492B2; IL180624A0; WO2006010076A3; US8427279B2; US20200050804A1; US20180373905A1; EP1767006A4; US20120032787A1; AU2005265336B2; US10467440B2

Abstract

多协议RFID询问系统采用用于反向散射RFID系统的同步技术(步锁)，其允许同时操作密集间隔的询问器。多协议RFID询问系统可与具有不同输出协议的反向散射应答器以及主动式应答器进行通信，包括：遵从标题21的RFID反向散射应答器、提供超过标题21的扩展模式性能的IT2000 RFID反向散射应答器；EGO^TM RFID反向散射应答器、SEGO^TMRFID反向散射应答器、遵从ATA、ISO、ANSIAAR的RFID反向散射应答器以及遵从IAG的主动式技术应答器。所述系统实现步锁操作，由此，对邻近询问器进行同步以确保所有下行链路在相同时间帧内操作，所有上行链路在相同时间帧内操作，以消除下行链路对上行链路的干扰。

Description

多协议或多命令RFID系统

技术领域

本发明涉及询问系统。更具体地说，本发明涉及一种具有密集间隔的询问器的询问系统，所述询问器同时处理不同的标签协议或命令。

背景技术

如Landt的第5,030,807号美国专利所讨论的，RFID(射频标识)系统相结合地使用频率分离和时域复用以允许多个询问器在由无线电管理机构实行的带宽限制内紧密地一起操作。在运输和其它应用中，强制性地需要询问器在附近操作。在收费系统的示例中，许多交通车道并排操作，同时读取存在于每个车道的标签变得很必要。这带来了新的挑战，特别是当将系统设计为与不同协议的标签通信时，需要性能的损失。

反向散射RFID系统因为其频率灵活，所以可以使用频率分离以允许密集间隔的询问器的同时操作。然而，以可接受性能操作的能力受限于询问器拒绝邻近信道干扰的能力，在重复使用频率的情况下，存在同信道干扰。此外，操作附近的多个询问器而产生的对彼此的干扰影响由于第二和第三阶互调而变得复杂。因为下行链路(询问器到标签)是已调信号，而上行链路信号(标签到询问器)是在询问器的连续波(CW)载波，所以由下行链路对上行链路的干扰在大多数情况比下行链路对下行链路的干扰或上行链路对上行链路的干扰更加严重。当下行链路对上行链路的干扰使性能削弱了超过可接受的级别时，可在询问器间针对时分复用建立所述系统。询问器随后将根据逻辑方案来共享占用时间(轮流)，以最小化或消除询问器间干扰的影响。然而，由于给定的处理需要更多的合计时间来完成，所以将导致较低的速度性能。当涉及较大数量的车道时，速度性能损失会比较严重，并且不可接受。

由于有成本效益的主动式(active)发送器在固定的频率上操作，所以主动式RFID系统典型地不能使用频率分离。因此，这些系统遵循以纯时分复用的模式操作的方式，以防止紧密定位的询问器间的干扰。

当标签从两个询问器接收信号时，典型地发生下行链路对下行链路的干扰。如果询问器间隔比较密集，则两个发送的比特流的RF级会是可比较的。如果在不应接收到RF的比特周期期间接收到来自邻近询问器的相当大的RF，则标签会不正确地对消息进行解码。

从自测的角度看来，RFID系统典型地采用通常所谓的“检查标签”来提供关于RFID系统的健康的可信度级。检查标签可以是外部供电装置，其仅响应于特定命令，或者仅响应于其编程的标识号码。可将检查标签内置于系统天线中，或者可将其安装在天线上或天线附近。还可将其安置在询问器内，或者经由安装在系统天线附近的检查标签天线耦合到系统天线。尽管检查标签可采取各种形式，但是一个共同点在于检查标签必须以某种方式被激活，从而可由询问器读取响应，并且在正常操作期间保持不活动状态。

当激活检查标签时，它典型地提供可由询问装置读取的响应。检查标签响应通常与由询问器在当标签在所述特定应用中经过系统时的正常操作期间所接收的响应相同。如果反向散射RFID系统开启检查标签，并且响应被接收到，则检验RFID系统对于已经发送RF并且已经接收和解码检查标签反向散射响应的情况是可操作的。如果检查标签需要已调信号来触发它的响应，则仅检验RF的编码调制。完成所述循环花费的时间取决于采用的标签类型并可在几毫秒到若干毫秒间变化，并且周期性地重复所述循环。

发明内容

因此，本发明的一个目的在于提供一种能够同时操作多个密集间隔的询问器的询问系统。本发明的另一目的在于提供一种对多个询问器进行同步的询问系统。本发明的另一目的在于提供一种同时处理用于与标签通信的不同协议的系统。本发明的另一目的在于提供一种同时处理不同的反向散射协议的系统。本发明的另一目的在于提供一种同时处理不同的主动式和反向散射协议的系统。本发明的另一目的在于提供一种避免由下行链路对上行链路的干扰、以及下行链路对下行链路的干扰和上行链路对上行链路的干扰的询问系统。本发明的另一目的在于提供一种自测操作，其能够检验询问器的操作，并且不具有检查标签的时间约束。本发明的另一目的在于提供一种其中通过单个天线接收上行链路信号并发送下行链路信号的询问系统。

根据本发明的这些和其它目的，提供一种多协议RFID询问系统，其采用用于反向散射RFID系统的同步技术(步锁，step-lock)，其允许同时操作密集间隔的询问器。所述询问器当与时分复用结合时可更加有效地读取主动式和反向散射标签两者。多协议RFID询问系统可与具有不同输出协议的反向散射应答器以及主动式应答器进行通信，包括：遵从标题(title)21的RFID反向散射应答器、提供超过标题21的扩展模式性能的IT2000RFID反向散射应答器；EGO^TMRFID反向散射应答器、SEGO^TM RFID反向散射应答器、遵从ATA、ISO、ANSI AAR的RFID反向散射应答器以及遵从IAG的主动式技术应答器。

所述系统实现步锁操作，由此，对邻近询问器进行同步以确保所有下行链路在相同时间帧内操作，所有上行链路在相同时间帧内操作。步锁操作允许带有较高RFID系统的容量的改进性能。实现主动式和反向散射技术，从而单个询问器可在最小化干扰并产生较好的性能的情况下读取两种技术类型的标签。

步锁操作消除下行链路对上行链路的干扰。因为下行链路对上行链路的干扰是询问器对询问器干扰的最严重形式，所以其具有明显减少给定频率信道的重复使用距离的净影响。可扩展步锁技术以对于固定(重复)的下行链路消息减小或消除下行链路对下行链路的干扰。这可以通过使询问器以精确的相同时间发送下行链路消息中的每个比特来实现。根据无线电管理以及产生的可用于给定反向散射系统的频率信道的数量，其可允许重复使用距离足够得靠近，从而可在不需要在询问器间进行时间共享的情况下操作不受限数量的收费车道，显著提高了性能并增加了整个RFID系统的性能。

询问器的步锁允许询问器以多协议模式操作，由此，相同询问器能够以更加有效的方式读取主动式和反向散射标签两者。这通过将用于主动式应答器的时分策略与用于反向散射标签的步锁频率分离策略结合成一个统一的协议来实现。

附图说明

图1是在主/从模式中由询问器产生同步信号的步锁配置中的询问器的框图；

图2是由外部源产生同步信号的步锁配置中的询问器的框图；

图3(a)是示出对于多个询问器的上行链路、下行链路和处理时间的步锁特征的时序图；

图3(b)是比特级的时序图；

图3(c)是具有时分复用的步锁特征的时序图；

图4是询问器的优选框图；

图5是图4的合成源33和45的框图；

图6是图4的双混频器配置56的框图；

图7是图4的DOM DAC和调制控制器60的框图；

图8是图4的功率放大器65及其外围的框图；

图9是图4的下行链路/上行链路DAC以及功率控制器72的框图；

图10是示出回环内置测试性能的询问器的框图；

图11是示出带有耦合天线的测试标签内置测试能力的询问器的框图；

图12是示出带有定向耦合器的测试标签内置测试能力的询问器的框图；

图13是示出用于具有不同命令序列的单个协议的下行链路频率的系统的车道规划图；

图14是图13的系统的车道规划图，其中示出上行链路频率；

图15是图13和图14的系统的时序图，其中示出命令序列；

图16是示出用于主动式应答器和反相散射应答器的下行链路频率的系统的车道规划图；

图17是图16的系统的车道规划图，其中示出上行链路频率；

图18是图16和图17的系统的时序图，其中示出协议序列；

图19和图20是示出用于主动式应答器和反向散射应答器的下行链路和上行链路频率的系统的车道规划图；以及

图21是图19和图20的系统的时序图，其中示出协议序列。

具体实施方式

在以下对优选实施例的详细描述中，将参照形成优选实施例一部分的附图，在附图中示出作为示例的可实施本发明的特定实施例。对该实施例进行足够详细的描述以使得本领域的技术人员能够实施该发明，并且应该理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可采用其它实施例，并且可进行结构或逻辑上的改变。因此，以下的详细描述并不具有限制作用，本发明的范围由所附权利要求限定。

参照附图，图1是根据本发明优选实施例的整体系统10的框图。系统10示出步锁配置中询问器12和主机或控制器14的单群集，以及各个主动式或反向散射应答器11。如图所示，询问器12根据各种标签协议(标签协议1和标签协议2)与应答器11通信。控制器14控制并连接特定应用会需要的各个系统部件，诸如相关询问器12、车辆检测和视频执行。

将一个询问器12指定为主设备，而将其余询问器12指定为从设备。主询问器12产生同步信号16，并将其发送到从询问器12。询问器12经由RS-485接口连接到一起以在半双工操作中进行多点通信，通过所述线路发送同步信号16。相比同步信号16的接收，在主/从指定中最重要的因素是在各个询问器12中设置的时序参数。时序参数在每个询问器12中设置，从而如果失败，则后来的从设备可变成主设备。

询问器12优选地具有单个天线18，其用于发送已调下行链路信号以询问应答器11。单个天线18还发送接收反向散射应答器的反向散射响应所需的CW上行链路信号。此外，单个天线18从主动式应答器11接收响应。

图2是系统20的框图，示出步锁配置中的询问器群集22和相关主机或控制器24。提供产生同步信号28的外部源26。在优选实施例中，外部源26是具有1pps(每秒脉冲)信号的GPS接收器，所述信号用于实现各个群集22的同步。主询问器将参考时钟锁定到GPS的1pps信号，并使用参考时钟来产生被发送到从询问器的同步信号。来自GPS单元的1pps信号的时序非常精确，这允许每个群集在时间上同步在一起。当距离或某些其它物理障碍不允许群集22的直接连接时，采用所述配置。通常，每个群集22需要一个GPS接收器，随之可如图1所示连接询问器22以将群集同步到外部源。

图3(a)是示出以步锁操作的若干询问器10的时序图。该图显示所有询问器12在相同时间发送它们的上行链路和下行链路信号。当询问器10被步锁时，控制每个询问器10的时序，从而上行链路和下行链路均在相同时间开始和结束。这减少了由一个询问器的下行链路信号干扰另一询问器的上行链路信号而造成的干扰。通过在各个标签协议间使用不同的频率规划，可增加特定群集中询问器的数量。

如图1到图2所示，系统就特定信息轮询标题21反向散射应答器，然后就特定信息轮询EGO反向散射应答器，并且各个应答器相应作出响应。每个询问器12将标签协议1信号和标签协议2信号发送到每个应答器11。标题21反向散射标签11提供对标签协议1相应的标题21协议信号的反向散射相应，EGO反向散射标签11提供对标签协议2相应的EGO协议信号的反向散射响应。

图3(a)示出支持两种标签协议所需的时序。如图所示，第一标签协议(标签协议1)具有不同于第二标签协议(标签协议2)的下行链路和上行链路持续时间的下行链路和上行链路周期。所述标签协议还可具有紧接着数据的上行链路的不同的处理时间。因此，如果标签协议未实现同步，则很可能用于一个询问器的第一或第二协议的下行链路会干扰用于另一询问器的第一或第二协议的上行链路。为了避免这种干扰，如图所示，将询问器进行步锁，从而第一标签协议的下行链路对于所有询问器在相同时间开始，第二标签协议的下行链路也对于所有询问器在相同时间结束。在每个循环的开始由同步信号控制时序，其触发标签协议1的下行链路信号。

如果只有这两种类型的标签被询问，则图3(a)中的信号样式将重复自身。如果更多标签协议被使用，则在重复所述样式之前，发送用于额外标签的上行链路和下行链路信号。在某些情况下，在询问器切换到不同的协议之前，可多次发送特定标签协议，所述情况诸如需要多次读取标签或者读取标签，随后由另外的命令使其进入睡眠状态。

因此，优选地以串行方式来实现所述协议，由此，每个询问器在重复所述样式之前循环经过各个协议，并且所有询问器处理相同的协议。也就是说，由所有询问器在相同时间处理用于标签协议1的下行链路和上行链路信号，所述相同的时间继之以处理时间和用于标签协议2的下行链路和上行链路信号。本领域的技术人员应该清楚，所述协议不需要以串行方式来排列，而是可以通过同步不同协议间的下行链路时间来以并列方式同时运行。也就是说，第一询问器可处理第一协议下行链路信号，同时，第二询问器处理第二协议下行链路信号。在图18中，作为示例，关于单个协议的命令示出这种类型的步锁，这将在下面进行讨论。

然而，使询问器处理相同的协议最小化了由于各个协议的不同信令持续时间引起的各个信号之间的任何延迟。例如，如果询问器1处理标签协议1而询问器2处理标签协议2，则由于标签协议2的下行链路长得多，以致在标签协议2仍旧进行下行链路的同时标签协议1尚未进行上行链路，所以必定引入延迟。如图18所示，增加每次传输的时间以允许最长命令，其为EGO协议的选择或读取命令。

图3(b)是示出扩展到图3(a)的信号的比特同步级的步锁技术的示图。将每个询问器进行步锁，在精确的相同时间发送下行链路消息中每个比特的传输。为了进行比特同步，必须由每个询问器发送确切相同的命令(比特对比特)，并且所述确切相同的命令打算用于满足所述准则的协议。

图3(c)示出对于包括主动式应答器和反向散射应答器两者的应用使用时分复用和步锁同步的时序。同步信号发起信号循环，在这种情况下其开始于第一组询问器(询问器1、4和7)，它们根据标签协议1(主动式标签协议)产生发送脉冲。

根据时分复用方案发送主动式协议。将发送脉冲进行偏移以防止破坏由阅读器接收的数据的干扰，所述干扰可由其它方式从紧密定位的标签来产生。因此，将主动式协议划分为三个时间间隙。在第一时隙中，第一询问器和每三个询问器发送用于主动式标签协议的下行链路。紧接着下行链路的传输，每个询问器从标签寻找响应。如果发送下行链路的询问器接收到响应，则所述询问器假设所述标签在它的天线下。如果没有发送下行链路的询问器接收到响应，则所述询问器假设所述标签在不同的询问器的天线下。询问器将优选地忽略在不同的询问器的天线下的标签的响应。

在第二和第三时间间隙中，其它询问器在它们各自的时隙进行发送，并且每个询问器使用关于接收的信号的相同逻辑来确定标签响应是否在它们的天线下。紧接着主动式标签协议的完成，每个询问器发送反向散射协议下行链路，随后从标签寻找反向散射上行链路信号。

询问器

由询问器支持的多个协议转化为各个应答器的特定要求。标签可以是被动式(passive)或主动式的，电池或波束供电，并具有由应答器的物理性质指示的额外变量。因此，询问器12必须能够允许用于主动式和被动式标签的不同的变量和要求，以及不同的命令和反向散射协议。此外，询问器12必须能够调整自身以处理不同的协议功率级、调制深度、工作循环、速度(比特率)、传输频率、接收器范围调整以及标签和询问器灵敏度。

由于询问器控制由反向散射应答器反射的信号的功率，所以采用上行链路RF功率级来设置用于反向散射应答器的各个上行链路捕获带。在装置将作出响应之前，使用下行链路RF功率级来与需要已调命令的应答器(标题21、IT2000、EGO、SEGO反向散射应答器)或需要触发脉冲的应答器(主动式应答器)通信。因此，采用RF下行链路功率来建立用于指定的应答器的下行链路捕获带，并且在反向散射应答器的情况下，所述RF下行链路功率可不同于上行链路RF功率级。此外，由波束供电的应答器所需的RF功率级比由电池供电的应答器所需的RF功率级大得多。实现闭合环路控制以保持对由系统所需的动态RF功率级的严格控制。

由于应答器接收器动态范围取决于在下行链路期间发送的调制深度(DOM)的事实，所以支持多DOM级的要求是必要的。各个应答器的基带路径可以是在DC耦合路径典型地需要较大的调制深度处耦合的AC或DC。实现闭合环路控制以保持对从协议到协议的动态DOM级的控制。

调整工作循环的能力提供用于补偿询问器调制路径中的有限非线性的灵活性以及用于将工作循环优化到各个应答器要求的性能。可典型地将工作循环设置在具有较小容限的50％，然而，用于应答器类型的理想情况可更高或更低。对工作循环或脉冲宽度的调整有助于将已调信号调谐到应答器要求，并且有助于导出应答器对于工作循环的变化的灵敏度。

除标题21和IT2000协议以外，波特率对于所有协议是不同的。从最快协议到最慢协议的比率超过10比1。询问器必须在保持对RF功率、DOM和发射屏障的控制的同时允许从询问器内的原始点经过传输的不同波特率。传输频率当实际发送时涉及同步周期并且必须可变，以便允许协议和命令序列的所有组合。

有限接收器调整提供用于变化询问器对于每个协议的敏感级的性能。理想地，默认情况为使每个协议的询问器敏感级近似相同。在需要各个协议的敏感级不同的多模式应用中，可相应地调整所述敏感级。示例是具有一个协议的波束供电的应答器和另一协议的电池供电的应答器的多协议应用。可通过发送的RF级将电池供电的应答器的捕获带调整到特定程度。对于波束供电的应答器也是如此，只是调整到更低的程度。如果期望排列捕获带，则接收器调整提供另一程度的自由。以基带接收器的阈值级的形式为RF接收路径提供所述调整，必须超过所述阈值级以便信号通过。所述技术也用于消除不期望的交叉车道读取。

图4是询问器12的优选框图。询问器12具有收发器30和处理器100。收发器30提供到应答器的通信链路，处理器100提供对询问器10的功能控制。收发器30包括：发送链，其产生幅度调制(“AM”)和CW载波；接收器，用于接受并处理各个应答器的反向散射或主动式响应；以及控制器，用于连接到处理器并提供对发送和接收功能的必要控制。

收发器30包括发送链和接收链。发送链包括：源33、34、源选择器44、MOD/CW 56、RF AMP 65、滤波器74、耦合器76、隔离器77和耦合器78。接收链包括：滤波器82、衰减器84、选择器86、接收器88、92、基带处理器94和检测器90、96。

发送器

发送链开始于两个合成RF源(下行链路/上行链路源45和专用上行链路源33)的产生。源33、45用于产生诸如图3(a)中所示的上行链路和下行链路信号。下行链路/上行链路源45产生第一合成RF信号(S1)，其用作下行链路已调源以询问，激活和/或触发应答器。所述源还可用作上行链路连续波(CW)源以提供反向散射标签的响应的通信链路。上行链路源33产生合成RF源(S2)，其用作上行链路CW源以提供反向散射标签的响应的通信链路。源33、45是合成的低噪声源，其有助于用单个天线提供较高的反向散射接收器性能。

参照图5，源33、45包括：频率合成器34、环路滤波器36、低噪声压控振荡器(VCO)38和耦合器40。耦合器40具有增益块39，用于将VCO 38输出反馈回合成器34以形成低噪声锁相环(PLL)。PLL的输出具有高隔离的缓冲放大器以提供增益并使PLL从发送链隔离。处理器100经由时钟、数据和载入信号通过收发器30上的控制装置43将S1和S2源初始化到固定频率。可调振荡器(未示出)为上行链路合成器33和下行链路/上行链路合成器45两者提供参考信号。振荡器是可调的，以便提供用于校准到外部标准参考的性能。

包括高隔离的单刀单掷(SPST)开关的源选择电路44用于送入高隔离的单刀双掷(SPDT)非反射开关的源33、45。其提供用于在保持源33、45之间的较高程度的隔离的同时选择源33或45的能力，以最小化互调产物的产生。处理器100通过收发器30上的控制装置43来控制开关的状态。

将用于直接转换反向散射接收器的本地振荡器(LO)48从SPDT开关45的输出去耦合。将其送入高隔离的缓冲放大器(未示出)，以提供增益并使发送链从收发器30的接收器部分隔离。通过增益块固定LO级，其经过低通滤波并送入高隔离的SPST开关(未示出)以提供从主动式接收器的附加隔离。处理器100通过收发器30上的控制装置43来控制源45的SPDT开关的状态。

MOD/CW块56提供用于调制各个源或将所述源置于CW条件的性能。如图6所示，MOD/CW块56包括由增益块分离的双混频器配置。所述配置提供线性AM调制的较高动态范围以有助于减少发送占用带宽。尽管这种类型的配置可引入非线性二阶效应，但是采用第二混频器来提供主要的AM调制会最小化失真。由提供需要的驱动电平的放大器分别使用各个协议比特流、触发信号或DC电平在基带驱动混频器56。来自放大器的驱动电平生成期望的当调制时用于CW或“高”和“低”条件的峰值电平。

发送器比特率和DOM调整

协议的各个数据率之间的差别需要可在保持发射屏障的同时支持用于所有协议的数据率的配置，所述发射屏障最小化信道间隔以便最大化可用信道的数量。由在图7中更加详细地示出的调制控制块60在图4的询问器中处理比特率调整。DOM DAC和调制控制器60采用开关以在高速路径和低速路径之间进行选择。高速路径允许诸如标题21和IT2000的高速协议，而低速路径允许诸如EGO、SEGO和触发脉冲的低速协议。收发器30上的控制装置43基于由处理器100指示的协议配置来选择期望的路径。第八阶低通滤波器提供期望的用于所支持的协议的发射屏障。

控制单元60根据需要接收固定的DC参考电平(VREF)，所述DC参考电平设置指示“高”比特的传输的电平或CW条件，并且对于所有协议是相同的。数模转换器(DAC)70根据需要设置指示“低”比特的传输的电平或DOM(调制深度)级，其从控制器43中的存储器检索。调制信号提供对SPDT开关的真逻辑控制，所述开关基于调制信号的状态选择“高”条件或“低”条件。

需要从询问器开始的已调下行链路传输的每个协议在收发器30上的控制装置43中具有相应的存储器位置，将所述下行链路传输校准到所述协议所需的DOM级。由控制装置43基于由处理器100指示的协议配置来处理各个DOM级之间的切换。调制控制单元60输出滤波器Mod信号，由MOD/CW 56使用它以根据期望的协议调制信号。

发送器功率级调整

询问器必须还能够允许由各个反向散射协议和主动式应答器协议所需的各个功率级。由在图8和图9中更加详细地示出的RF AMP65和功率控制器72在图4的询问器中处理功率调整。参照图8，RFAMP 65包括：增益块64、电压可变衰减器66、RF开关和900MHz集成功率放大器68。增益块64将期望的电平提供到电压可变衰减器66。采用电压可变衰减器66以基于从功率控制器72接收的VCTL Attn信号来变化RF功率。衰减器66提供当开启用于CW传输的RF功率时的固定上升时间，所述RF功率还用于已调传输之前的DOM级。

在图9中示出DL/UL DAC和功率控制器72。下行链路DAC 71设置到应答器的下行链路传输所需的RF峰值功率级。上行链路DAC73设置用于来自反向散射应答器的响应的CW的上行链路传输所需的RF功率级。由Attn_Sel信号通过SPDT开关来处理低通滤波的上行链路和下行链路级之间进行选择。另一SPDT开关通过选择的DAC电平或预设的参考电平作为VCTL Attn信号，采用所述信号来限制电压可变衰减器66的动态范围。独立地校准下行链路和上行链路功率级两者以提供1dB步进中15dB的动态范围。

需要从询问器开始的下行链路传输的每个协议在控制装置43中具有独立的存储器位置，以存储用于各个配置的静态功率级。对于需要上行链路传输的每个协议也是如此。控制器43基于协议配置和来自处理器100的离散输入来控制下行链路和上行链路传输的序列。选择集成功率放大器68以在保持较高程度的线性的同时在RF端口提供最大的期望输出。采用RF开关以便当启动主动式接收器时提供必要的OFF隔离。

发送器信号处理

低通滤波器74、耦合器-隔离器-耦合器配置76、77和78完成发送链。低通滤波器74衰减谐波发射。第一RF耦合器76提供闭合环路控制所必需的反馈。将来自耦合器76的耦合信号送入4位数字步进衰减器97，其提供1dB步进中15dB的动态范围。通过提供功率控制反馈路径中的动态范围，简化对下行链路和上行链路RF输出功率的闭合环路控制，并且提高发送功率级的精确性。

15dB的反馈衰减范围符合发送器的15dB动态范围，以设置用于下行链路或上行链路传输的各个功率级。设置反馈衰减器，以致在上行链路或下行链路传输设置的衰减级加上在反馈环路中的数字步进衰减器97设置的衰减级总是合计为15dB。这样将数字步进衰减器97之后的信号的动态范围最小化到由所支持的协议要求的最高DOM级。将衰减器97的输出送入对数RF功率检测器98，其将RF信号转换为与检测到的RF级相应的等效电压。

本质上，在以下电压级重建调制信号，所述电压级代表为下行链路上的数字“高”，代表上行链路上的DOM级或CW级的数字“低”发送的峰值。用于数字“高”和CW条件的电压级由于在反馈环路中的数字衰减器设置的相应级而实际上对于发送功率的整个15dB的动态范围保持相同。用于数字“低”的电压级相应于为正发送的协议设置的各个DOM级。

在正常操作中，对于由检测器电路察看的温度漂移调整代表检测到的RF级的信号，并对于到模数转换器(ADC)99的输入来缩放所述信号。将ADC 99的输出送入收发器30上的控制装置43，其通过采用闭合环路算法来提供对峰值功率、CW功率和DOM的控制。隔离器77将发送器从Tx端口和天线端口隔离。最后的RF耦合器78提供从天线端口到Rx端口的接收路径。

接收器

图4的收发器30的接收器部分接受并处理各个应答器的反向散射和主动式响应。RF接收链开始于带通滤波器82，其包括继之以增益块的前衰减器和后衰减器。滤波器82建立用于反向散射接收器的带通，并且还包含用于主动式接收器的预选择器。灵敏度衰减器84和增益块建立接收器的RF动态范围。

灵敏度衰减器84也是基于所选择的协议可调整的，以便提供用于独立调整和调谐各个协议的灵敏度的性能。灵敏度衰减器84是4位数字步进衰减器，其提供1dB步进中15dB的动态范围。所述衰减器提供用于为每个协议变化询问器的敏感级的性能。从校准的观点来看，设置每个协议的敏感级，以致它们在满足建立的限制的条件下近似相同。例如，如果一种协议的最大灵敏度是-66dBm，而另一协议的最大灵敏度是-63dBm，则可在限制为-60dBm的情况下将它们校准到-62dBm。对主动式和反向散射接收灵敏度的调整有助于当在多协议环境下操作时捕获带的排列。

选择块86提供用于基于所选择的协议在不同的接收路径，即，反向散射接收路径(沿着部件92、94、96)和主动式接收路径(沿着部件88、90)之间进行选择。采用RF开关以将反向散射接收路径与主动式接收路径分离。处理器100通过收发器30上的控制装置43来控制所述开关的状态。

反向散射接收路径包括：反向散射接收器92、基带处理器94和零交叉检测器96。反向散射接收器92包括：0度功率划分器、90度混合器、隔离器和混频器。0度功率划分器允许I&Q(同相&正交)配置，所述配置具有两个信号，一个同相，另一相位偏移90度。为了生成I&Q信道，通过90度混合器来送入LO48的输出。随后，接收和LO路径通过隔离器被送入它们各自的路径，以将RF和LO输入提供给用于到基带的直接转换的混频器，基带由基带处理器94来处理。需要0度路径中的隔离器以将主动式接收器从发送器LO隔离，并向混合耦合器提供较好的电压驻波比(VSWR)，这产生较高的相位和幅度平衡。

还需要90度路径中的隔离器以向混合耦合器提供较高的VSWR。在基带处理器94中，为高、中和低速I&Q信号提供滤波器和放大器路径，以允许各个协议的不同带宽要求。零交叉检测器96将信号转换为由收发器上的控制装置要求的形式，以进行额外的处理。

主动式接收路径包括主动式接收器88和阈值检测器90。主动式接收器88包括：带通滤波器、增益块和衰减器、对数放大器。带通滤波器建立用于主动式接收器的通带和噪声带宽。增益块和衰减器组合与对数放大器结合来建立接收器的动态范围，所述对数放大器将接收的幅度键控(ASK)传输转换为基带。作为主动式接收器88一部分的基带处理器进行峰值检测并产生自动阈值，以提供更大的接收器动态范围和信号电平鉴别。静态可调范围调整阈值设置用于阈值检测器90的初始阈值。选择阈值级，从而通过将用于阈值检测器90的初始阈值级设置在接收器的噪声最低水平之上而使得接收器不受噪声影响。阈值级还有助于对捕获带的排列。在给定应用中，可通过增加所述阈值级将捕获带从它的最大值减少。

动态调整

收发器30上的控制装置43提供必要的功能，并控制出厂校准、初始化、源选择、DOM(闭合环路)、RF功率(闭合环路)、发送和接收以及内置测试。控制装置43的优选实施例是提供上述功能所需的现场可编程门阵列以及相关支持电路。为合成器参考时钟、调制深度和RF功率提供用于出厂校准的性能。通过数控固态电位计来提供对参考时钟的校准，其被送入参考振荡器的压控频率调整端口。将振荡器出厂校准为提供用于测量装置的LO的频率标准。数控电位计包含单板非易失性存储器以存储校准的设置。

对于由所支持的协议所需的级提供调制深度校准。所述级为20dB(IT2000)、30dB(标题21)和35dB(EGO、SEGO、LAG)，它们在出厂校准期间被存储在非易失性存储器中。基于所选择的协议以及在收发器30的初始化期间为各个协议设置了DOM级的内容，从控制器43的存储器检索各个级，并将其载入DOM DAC70。

在合成源33和45两者的15dB动态范围以1dB步进来校准RF功率。在出厂校准期间将每个级存储在非易失性存储器中。基于所选择的协议以及在收发器30的初始化期间为各个协议设置了功率级的内容，从存储器检索各个级，并将其载入下行链路和上行链路衰减DAC 72。

初始化处理为合成源S1、S2设置频率，并且为各个协议设置下行链路衰减、上行链路衰减、源指定、工作循环、基带范围调整和灵敏度调整级。由处理器100提供时钟、串行数据线和载入信号，以加载合成器33、45。串行UART用于从处理器100到收发器30的通过衰减、源指定、范围和灵敏度调整。

由处理器100经由配置离散值来提供源选择和发送协议，所述配置离散值结合指示下行链路或上行链路是否是主动式的离散值以及用于开/关控制的离散值来指定所选择的协议。基于主动式配置和在初始化期间设置的参数，从用于指定源的存储器中的校准值来设置适当的衰减级。由收发器30提供确认离散值以助于排序。由各个协议指定顺序，并将其设计为最大化效率。此外，可将确认消息发送到标签，以在所述确认消息中定义的时间段内激活音频/视频响应，并且使应答器处于睡眠状态。期望使标签处于睡眠状态，从而诸如在车辆卡在车道中的情况下标签不继续作出响应，以便询问器可与其它标签通信。

用于下行链路和上行链路RF输出功率的RF功率控制是闭合环路系统，以在频率和温度间提供稳定功率，并提供独立于协议的稳定DOM。根据优选实施例，用于DOM控制的闭合环路包括：控制器43(包括控制算法)、DOM控制器60、MOD/CW 56、RF AMP 65、滤波器74、耦合器76、衰减器97、感测器98、ADC 99以及到控制器43的回路。在功率放大器之后检测到的耦合输出提供到现场可编程门阵列43的反馈路径。现场可编程门阵列43包含用于控制CW上行链路功率级和已调下行链路的峰值功率级两者的闭合环路算法。闭合环路功率控制算法对反馈路径中的峰值功率级进行采样，并将其与出厂校准的功率级参考进行比较。通过DL/UL DAC&Power控制器72来调整控制电压(VCTL Attn)，以使得比较产生的误差输出为零。

DOM控制也是闭合环路系统，以在频率和温度间提供稳定DOM，包括RF AM DOM。这里，用于峰值RF功率控制的闭合环路包括：控制器43(包括控制算法)、功率控制器72、RF AMP 65、滤波器74、耦合器76、衰减器97、感测器98、ADC 99以及到控制器43的回路。控制器43包括在功率放大器之后检测到的耦合输出，其提供到现场可编程门阵列43的反馈路径。现场可编程门阵列43包含用于控制已调下行链路的DOM的闭合环路算法。闭合环路DOM控制算法对反馈路径中的最小功率级进行采样，并将其与对各个协议出厂校准的DOM参考进行比较。通过DOM DAC&调制控制器60来调整指示“低”比特的传输或DOM(调制深度)级的滤波器Mod信号内的级，以使得比较产生的误差输出为零。

由处理器100经由指定所选择的协议的配置离散值来提供接收控制。微处理器102产生所述离散值，其在优选实施例中是总共具有32种独特模式的5个信号。例如，离散信号可以是00011，其表示EGO协议及其用于操作的特定参数。将所述离散值发送到控制器43，并且询问器12通过设置适当的功率级、比特率、反向散射路径等配置自身以与所选择的标签通信。基于主动式配置以及在初始化期间设置的参数，激活适当的接收器，并且对各个协议通过存储器中的校准值来设置灵敏度调整级。

处理器100包含用于执行或控制各种询问器功能的所有必要电路。它包含用于运行应用代码的微处理器102，所述应用代码控制对解码的标签信号进行操纵并将其传递到主机，并控制通信接口、干扰处理、同步、I/O感测、I/O控制和收发器控制。处理器100还通过配置控制离散值来控制用于采用回环技术的系统的自测技术(以下讨论)和测试标签技术。

动态RF功率调整

用于调整发送的RF功率级的能力用于多个目的。独立于应答器类型以及外部干扰信号，捕获带依靠发送的RF功率和发送/接收天线的增益。由询问器支持的多协议转化为各个应答器的特定要求。它们可以是被动式或主动式的，电池或波束供电的，并具有由应答器的物理性质指示的额外变量。这些变量包括：应答器接收灵敏度、开启阈值、天线交叉部分和转换损失。为了支持这些变量，询问器的RF功率必须对于每个协议可调到存储在存储器中的级，从而当选择各个协议时，可设置适当的级。

动态调制深度(DOM)调整

用于选择发送的下行链路的DOM级的能力用于主要目的。独立于应答器类型和外部干扰信号，应答器接收动态范围依靠在下行链路期间发送的DOM。由询问器支持的多个协议转化为各个应答器的特定要求。它们的基带处理可以是AC或DC耦合的，带有由应答器的物理性质指示的额外变量。为了支持所述变量，来自询问器的下行链路DOM对于每个协议必须可选到存储在存储器中的级，从而当选择各个协议时，可设置适当的DOM。

动态调制工作循环调整

用于选择基带下行链路调制的工作循环的能力提供用于补偿调制路径中的有限非线性的灵活性以及将工作循环优化到各个应答器要求的性能。

同步时钟提供用于对来自编码器的已调信号加长“高”比特的性能，以增加提供给DOM DAC&调制控制器60的信号的工作循环。相反，对来自编码器的已调信号加长“低”比特减少提供给DOM DAC&调制控制器60的信号的工作循环。为了支持所述性能，从控制器43的存储器检索工作循环值，其在每个协议的初始化处理期间设置，从而当选择各个协议时设置适当的工作循环。

对工作循环或脉冲宽度的独立调整有助于将已调信号调谐到应答器要求，并且有助于导出应答器对于工作循环的变化的灵敏度。例如，标题21规范不将阅读器的工作循环或上升和下降时间指定为应答器通信协议。因此，创立满足标题21规范的应答器的制造商生产具有根据所述参数而不同的特征的应答器。

动态频率选择

从存在固定到特定频率的分离的下行链路和上行链路源33、45的意义上来说频率选择是动态的。在典型的具有多个询问器的单模式应用中，将下行链路(或已调)频率对所有询问器设置到相同频率，将上行链路(或CW)频率设置到取决于各个协议的特定频率。较高数据率的协议需要上行链路频率之间较大的分离，但是允许多个车道间的频率重复使用，即，在多个车道中使用相同的频率，而没有干扰。较低数据率的协议需要上行链路频率之间较少的分离，然而，频率重复使用变成更大的难题。

询问器12典型地操作在单个下行链路频率上，从而仅需要单个下行链路合成器45。然而，可在多于一个频率上发送上行链路信号。由于合成器33、45中的每一个均操作在固定的频率，所以为所述合成器切换内部频率将花费大量时间。因此，可使用两个合成器来发送上行链路信号。上行链路合成器33可在第一频率上发送上行链路信号，下行链路/上行链路合成器45可在第二频率上发送上行链路信号。然而，应该认识到，可使用多于一个的下行链路频率以及或多或少的上行链路频率来实现本发明。

因此，当将高速协议和低速协议集成到单个的多询问器应用中时，由于由无线电管理机构实行的带宽限制，信道限制将增加。所述系统通过使用步锁排列以及用于建立询问器的性能来允许上述情况，所述询问器用于允许在高速协议采用专用上行链路源的同时，将下行链路源用作低速协议的上行链路源。这允许在制订的带宽限制之内独立地将高速和低速协议信道化，并提供多协议，多询问器应用的灵活性。

自测操作

现有技术的检查标签系统不太适于采用本发明的多协议。用于检验各个信号路径的多检查标签对系统施加额外的时间约束和低效。相反，参照图10，所述系统包括自测操作，其具有在询问器22群集内同步自测循环的附加性能。反向散射操作需要询问器发送作为连续波(CW)的上行链路信号，以便从反向散射应答器接收响应。由于接收器在上行链路CW的传输期间是主动式的，所以反向散射接收器可检测并处理下行链路信号，其为幅度调制(AM)载波。

如虚线所示，经由编码器104而源于处理器100的串行比特流经由解码器106被回环到处理器100。所述环开始于编码器104，经过控制器43、DOM DAC&调制控制器60、MOD/CW 56、AMP 65、滤波器74、耦合器76、隔离器77、耦合器78、滤波器82、灵敏度衰减器84、选择器86。在选择器86，Rx选择信号确定将采取串行比特流的路径。一种状态将使得串行比特流通过反向散射接收器92链，而另一种状态将使得串行比特流通过主动式接收器88链。

作为环路的结果，处理器100能够检验通过解码器106的串行比特流是否匹配经由编码器104发送的比特流。如果由编码器104发送的串行比特流匹配由解码器106接收的比特流，则微处理器102指出沿着测试路径的所有部件正确操作。然而，即使比特流偏离单个数位，微处理器102也将指出所述系统没有正确操作。尽管测试也可具有长度为实际消息，即，256比特的比特流，但是优选的情况是测试比特流的长度在4到16比特之间，从而测试较快速。

应注意到，如果主动式接收器88在下行链路AM载波的传输期间是主动式的，即使其不是操作的普通模式并且仅对测试的观点而言可变，也利用所述处理来测试主动式接收器88。串行比特流即使与来自最高波特率检查标签的响应相比也可以是简单样式并具有非常短的持续期。所述方法提供用于对下行链路源、RF发送链、主动式接收器和反向散射接收器进行可信度测试的手段。可通过对通常所谓的CW源进行简单的调制以相同的方式来测试上行链路源。

然而，图10所示的环路并不提供对Tx/Rx耦合器78之后的任何部件，即，天线或RF线缆的可信度测试。为此，所述系统使用图11所示的系统。测试标签110是连接到耦合天线的切换装置，所述耦合天线安装在系统天线附近。由处理器100控制所述切换装置以当耦合到从系统天线发送的上行链路CW时生成反向散射响应。用于测试标签110的串行比特流可以与图10的回环模式采用的简单样式相同，或者其可以是独特的。

图11的系统提供对上行链路源、RF发送链、反向散射接收器以及天线和同轴电缆进行可信度测试的手段。可对反向散射标签模拟完整的响应以助于当其被保证时进行更深入的测试。在图12中示出所述方法的简化变型，其中，将发送器直接耦合到测试标签110。所述自测系统可采用任何发送器、接收器或收发器，并且不需要采用步锁系统或询问器。在步锁中，询问器将测试序列当作另一协议，从而在相同时间帧内发生测试。因此，在作为示例的图3(a)的实施例中，在标签协议2的处理时间之后以及另一同步信号之前会发生测试序列。

示例

图13至图21示出本系统的各个实施例。在上述每个实施例中，将系统设计为覆盖不受限数量的车道，尽管优选的情况是系统采用至多大约11个交通车道，加上4个侧翼车道。系统允许两个主要协议，第一协议用于在商标名称为EGO下售出的标签。第一协议具有上行链路频率，由于所述上行链路频率会导致频率不稳定，所以不应将其共享。此外，在每个上行链路信道附近必须至少存在500kHz的干净频谱。下行链路信道可共享相同的频率，或者它们可以在不同的频率上。来自调制的下行链路频谱将干扰上行链路，必须保持远离上行链路接收带宽。

第二协议用于IT2000标签。第二协议具有在三个阶段唤醒的标签；RF功率使它们进入阶段1，对下行链路信号的检测使它们进入阶段2，阶段3是对读取请求的标签响应。上行链路频率可共享，多个询问器可使用上行链路上的相同信道。在每个上行链路附近必须存在至少+/-6MHz的干净频谱。下行链路信道可共享相同的频率，或者它们可在不同的频率上。来自调制(第一或第二协议)的下行链路频谱将干扰上行链路信号，并且必须保持远离上行链路频谱。

对于询问器，在操作期间不能改变下行链路和上行链路频率，而是要保持固定在它们的配置频率。所有询问器步锁到彼此，从而它们在时间上同步。由TDM信号和内部CAM文件来控制时序。步锁防止询问器干扰彼此，并消除了对在不同的时间间隙期间关掉询问器的需要。

单标签协议

在图13至图18的实施例中，为采用单信令协议的标签提供系统，所述系统在该示例中是IT2000协议。如图15的实施例所示的最佳情况，存在若干不同长度的不同命令，它们必须在询问器12和标签之间进行交换。由于所述命令具有不同长度，所以询问器12在较短命令的开始添加无感(dead)时间，以确保所有下行链路在相同时间结束。

所述模式采用下行链路在918.75MHz，上行链路在903MHz、912.25MHz和921.5MHz的频率规划。将上行链路和下行链路锁定，从而下行链路信号不会干扰上行链路信号。然而，询问器并非必须被进行命令锁定。它们能够独立地发布命令。这表示一个询问器可在另一车道的询问器正发布写入请求的同时发布读取请求。仅有上行链路和下行链路被同步。由于下行链路发生在相同时间，所以上行链路不会发生在与下行链路相同的时间，由此释放了用于每个上行链路和下行链路传输的整个频谱。

在图13中示出下行链路频率规划。在所述配置中，所有下行链路在相同频率上操作。图14示出上行链路频率规划，其中，上行链路使用三个频率重复使用的规划，即，921.5MHz、912.25MHz和903MHz。如图所示，三个不同上行链路频率中的每一个的范围均不彼此重叠，从而所述频率在车道间间隔开，以减少询问器之间的干扰。同时，每个频率存在于所述三个车道的每一个中，从而每个车道的询问器可在任何的上行链路频率上接收信息。通过将询问器天线18定位于椭圆的顶部可创建椭圆样式。

在操作中，当上电时或发生复位之后，以各个应用所需的参数来初始化询问器，所述参数诸如下行链路和上行链路频率。在初始化期间还设置协议特定参数，包括：用于特定应用协议的下行链路和上行链路功率级、DOM级、灵敏度衰减、范围调整以及源、接收器和发送器排列。所述参数相应于在处理器100中对所述协议分配的5比特配置。

因此，对于IT2000，来自处理器100的配置00010向收发器30传送信号，对于即将到来的通信序列从控制器43的存储器检索IT2000的特定参数。收发器确认处理器100，并指示其已经接收并设置了用于特定配置的适当参数。如果是单协议应用，则所述配置一旦发生就不会改变，这是由于随后将收发器30设置到从所述时间向前的适当配置。

处理器30开启收发器30的发送链，对IT2000命令进行编码，并以特定功率和为IT2000标签初始化的DOM级在下行链路源上发送所述命令。调制信号历经在初始化期间设置的高速发送滤波器路径。在下行链路传输完成不久之后，控制信号将状态改变为将下行链路源关闭。其还以特定功率级开启上行链路CW源，并启动在初始化期间设置的各个接收参数。如果通过高速反向散射路径接收到IT2000应答器响应并对其进行解码，则在上行链路CW传输的结束对其进行处理，并且重复以上顺序。严格控制所有时序以允许步锁技术。如果启动步锁，则通过同步信号的接收对上述顺序进行键控。

参照图15，示出各个上行链路和下行链路的时序。所述时序给出至少大约3.5ms的每个时隙的全部时间，尽管所述时序可减少到大约刚过2ms(在不需要处理时间的情况下用来完成最长处理的时间)。在3.5ms的情况下，整个处理最少花费大约21ms。在3.5ms中，车辆行驶0.51英尺(100mph)，而在21ms中，车辆行驶3.08英尺。因此，标签有机会在车辆行驶超过上行链路和下行链路信号所需的范围的距离之前，数次通过协议进行循环。对于10英尺的读取带，标签可完成大约3.3个完整交易。

如图15所示，由询问器采用各个下行链路和上行链路通信协议。在下表1中定义所述命令。因此，例如，依照第一命令，即，读取寻呼7，询问器在下行链路上将读取请求发送到标签，标签在上行链路上发送读取响应。

命令	下行链路	上行链路
命令	下行链路	上行链路	读取寻呼7	读取请求	读取响应
读取寻呼9	带有ID的读取请求	读取响应	读取寻呼7	读取请求	读取响应
读取寻呼9	带有ID的读取请求	读取响应	随机#请求	随机#请求	随机#响应
写入寻呼9	带有ID的写入请求	写入响应	随机#请求	随机#请求	随机#响应
写入寻呼9	带有ID的写入请求	写入响应	写入寻呼10	带有ID的写入请求	写入响应
普通确认(Gen Ack)	普通确认	无响应	写入寻呼10	带有ID的写入请求	写入响应

表1-协议命令

在图15的示例中，不同的询问器12发送每个命令。因此，上行链路和下行链路的持续时间、上行链路无感时间、下行链路无感时间以及询问器处理时间对于各个命令中的每一个有所不同。例如，写入寻呼9和写入寻呼10命令由于信息正在写入而具有较长的下行链路周期。然而，对信号进行步锁，从而所有下行链路在相同时间结束，上行链路在相同时间开始。因此，上行链路和下行链路传输之间没有干扰。

两种信令协议

在图16至图18的实施例中，为采用两种信令协议的标签提供系统，所述协议在该示例中为IT2000和EGO协议。图16和图17示出频率规划的频谱要求，图16示出下行链路规划，图17示出上行链路规划。规划要求对于所有询问器同步下行链路和上行链路。这表示在特定时间段期间，所有询问器发送它们的下行链路信号。在下一时间段期间，询问器发送它们的上行链路信号。在所述时间段期间，询问器可支持两种协议中的任何一个。询问器不必对于协议进行同步，只有下行链路或上行链路信号被同步。

在下行链路循环期间，所有询问器在918.75MHz进行发送。在上行链路循环期间，奇数IT2000询问器在921.5MHz进行发送，而偶数询问器在903MHz进行发送。在910MHz和915.5MHz之间间隔EGO上行链路。询问器必须是IT2000或EGO询问器。这表示：如果车道覆盖需要7个覆盖区域，则所述实现会需要14个分离的询问器。或者，如果询问器的频率灵活，则询问器可根据此时发送的协议在需要的IT2000上行链路频率和需要的EGO上行链路频率之间进行选择。

添加额外询问器可覆盖额外的车道。在910MHz和915.5MHz之间可支持的EGO上行链路信道的数量限制车道的数量。如果可将询问器之间的间隔减少到500kHz，则支持的EGO询问器的数量为12。如果需要额外的EGO询问器，则可将所有IT2000上行链路移动到903MHz，并且在915.5MHz和921.5MHz之间可提供用于额外的12个EGO询问器的空间。所述配置可支持24个EGO询问器。

在操作中，当上电时或发生复位之后，以各个应用所需的参数来初始化询问器，所述参数诸如下行链路和上行链路频率。在初始化期间还设置协议特定参数，包括：用于特定应用协议的下行链路和上行链路功率级、DOM级、灵敏度衰减、范围调整以及源、接收器和发送器排列。所述参数相应于对各个协议分配的5比特配置。

来自处理器100的配置00010向收发器30传送信号，以对于即将到来的通信序列从存储器检索IT2000参数。收发器确认处理器100，指示其已经接收并设置了用于IT2000的适当参数。处理器30随后开启收发器30的发送链，对IT2000命令进行编码，并以特定功率和为IT2000协议初始化的DOM级在下行链路源上发送所述命令。调制信号历经在初始化期间设置的高速发送滤波器路径。

在下行链路传输完成不久之后，控制信号将状态改变为将下行链路源关闭。其还以特定功率级开启上行链路CW源，并启动为IT2000协议初始化的各个接收参数。如果通过高速反向散射路径接收到IT2000应答器响应并对其进行解码，则在上行链路CW传输的结束对其进行处理。

来自处理器100的配置00011随后向收发器30传送信号，以对于即将到来的通信序列从存储器检索EGO参数。收发器确认处理器100，由此指示其已经接收并设置了用于EGO协议的适当参数。处理器30开启收发器30的发送链，对EGO命令进行编码，并以特定功率和为EGO协议初始化的DOM级在下行链路源上发送所述命令。调制信号历经在初始化期间设置的低速发送滤波器路径。

在下行链路传输完成不久之后，控制信号将状态改变为将下行链路源关闭。其还以特定功率级开启上行链路CW源，并启动为EGO协议初始化的各个接收参数。如果通过低速反向散射路径接收到EGO应答器响应并对其进行解码，则在上行链路CW传输的结束对其进行处理，并且重复整个顺序。严格控制所有时序以允许步锁技术。如果启动步锁，如图3(a)所示，则通过同步信号的接收对上述顺序进行键控。IT2000协议是标签协议1，EGO协议是标签协议2。

图16示出下行链路频率如何用于覆盖具有三个车道的系统，其覆盖每个外侧车道的侧翼，图17示出用于上行链路频率的布局。在所述附图中，圆圈代表在道路表面的区域实现的覆盖。圆圈中的数字代表各个询问器，左边的数字代表IT2000询问器，右边的数字代表EGO询问器。分配给每个半圈的数字代表由所述特定询问器正在使用的频率，并与左边的频率协调。IT2000询问器在903MHz和921.5MHz之间的频率交替。IT2000协议允许频率共享，而询问器不会明显地彼此干扰。EGO询问器使用909.75MHz和915.75MHz之间的频率。由于每个EGO询问器需要独特的频率来用于它的上行链路，所以不共享EGO频率。

图18显示由EGO和IT2000标签使用的命令所需的时序。第一条线是EGO读取命令，其作为对于下行链路的组选择和上行链路的工作数据(标签ID)。这仅是该示例所需的EGO命令。当接收到所述命令时，EGO标签回向报告它的ID。其余命令是在上面的表1中列出的IT2000命令，它们以所示的顺序完成。

临界的时序位置是上行链路和下行链路之间的转化。所述转化需要发生在对于所有询问器而言几乎相同的时间。如果询问器处于下行链路模式过长时间，则其会干扰上行链路信号。用于上行链路和下行链路两者的无感时间是没有命令被询问器发送或接收的时间。询问器通常使用无感时间来排列它们的下行链路和上行链路信号。处理时间是由询问器用来处理由标签接收的命令的时间。

询问器在EGO读取命令和IT2000读取寻呼7命令之间交替，直到其接收到标签响应。在上行链路时间期间处理EGO标签响应，随后继之以IT2000读取寻呼7命令。其余IT2000命令紧跟对读取寻呼7命令的IT2000标签响应。

通过以当前方式建立系统，在正在处理IT2000标签的一个车道的询问器不会强制位于其它车道的其余询问器一直等到所述标签完成。其余询问器可继续在IT2000和EGO读取之间交替。系统显著增加处理IT2000命令所需的时间。当前IT2000处理花费大约14ms外加某些额外的处理时间。所述处理所需的最小时间量为大约40ms。如果询问器错过任何命令，并且所错过的命令必须被重复，则每重复一次命令，时间就增加大约7ms。在100mph的情况下，车辆在40ms大约行驶6英尺，其是捕获带的重要部分。

图19至图21是采用多反向散射协议，即，EGO和IT2000的系统的另一示图。在该示例中，询问器包含将源33或45用作接收器中的LO的性能。这允许询问器对EGO和IT2000上行链路使用不同的频率。由于EGO和IT2000下行链路可在相同的频率上，所以仅有一个源需要被调制。对所有询问器在时间上进行步锁，从而它们均在相同时间执行相同的操作。这确保了没有询问器在另一询问器正尝试接收的同时进行发送。

此外，帧包括IT2000命令集合和EGO命令集合。在IT2000命令集合期间，发送整个IT2000命令序列。因此，在一帧期间，可读取和写入IT2000标签，并且其通常在命令集合返回EGO命令之间确认关闭。所述帧的持续时间近似14ms，覆盖EGO和IT2000命令集合两者。为了减少完成IT2000处理所需的时间，将IT2000处理减少为单个读取、单个写入和三个普通确认。

图19示出频率规划的频谱要求。所述块代表每个信号所需的频率位置和带宽。因为IT2000较快的数据率需要更宽的频谱，所以IT2000信号较宽。附图示出：EGO信号和IT2000下行链路信号共享相同的中心频率。所述信号使用询问器中的一个源，而其它源有IT2000上行链路信号使用。块中的数字代表用于覆盖车道的不同询问器。

IT2000下行链路和EGO上行链路和下行链路频率在909.75到921.75MHz频带中被间隔开。根据EGO接收滤波器的选择性来确定间隔要求。EGO上行链路滤波器越窄，频率可间隔地越紧，可支持的车道数量越多。如果可将信道之间的间隔减少到500kHz，则这种设置支持13个询问器。通过共享由IT2000信道使用的上行链路信号，可在903和921.5MHz添加额外两个EGO询问器。这将给出总共15个询问器，或者支持6个车道和4个侧翼的能力。

图19还示出IT2000下行链路和EGO询问器的3车道系统的频率规划。对于所述实现，每个询问器在不同的频率上以消除与EGO上行链路相关的频率重复使用问题。通过设置来自询问器的正确功率级来实现车道区分。为了得到更大的车道覆盖，增加功率以减少车道覆盖，减少了功率。

如图20所示，IT2000上行链路信号在903MHz、912.25MHz和921.5MHz。通过IT2000接收滤波器的选择性来确定IT2000上行链路的最小间隔。所述滤波器需要大约6MHz的信道间间隔。然而，与EGO上行链路信道不同，IT2000上行链路频率可重复使用，从而若干询问器可使用相同的信道。

图20还示出IT2000上行链路询问器的3车道系统的频率规划。对于所述实现，IT2000上行链路共享三个中心频率：903、912.25和921.5MHz。由于IT2000上行链路信道可重复使用相同频率，所以所述频率在若干询问器间共享。所述附图示出一种建立车道的方法，所述方法通过将使用相同频率的询问器分离到在物理上尽可能实现得那么远以减少同信道干扰。

图21示出与将所有询问器步锁到一起的处理相关的时序。对于所述系统，所有询问器在相同时序上锁定到一起。将信号锁定到一起确保了没有询问器在另一询问器尝试接收上行链路信号的同时执行下行链路调制。如果发生这样的情况，则下行链路调制会干扰上行链路信号，并阻止它的接收。

时序规划假设将IT2000命令减少为单个读取、单个写入以及三个普通确认(Gen Ack)。系统发送读取请求，直到接收到读取响应，随后完成其余读取、写入和普通确认命令。以这种方法，系统在每个循环完成全部读取、写入和普通确认命令集合。用于这些命令的循环时间大约14ms。在100mph的情况下，车辆行驶大约2英尺。如果读取区域是10英尺深，则系统应根据标签在循环中进入捕获带的时间而得到4和5之间的读取。

应该仅将上述描述和附图看作本发明原理的示例。可按照各种方式来配置本发明，不应由优选实施例来对其进行限制。对于本领域的技术人员而言可容易地产生本发明的各种应用。因此，不期望将本发明限制为公开的具体示例，或者以上示出和描述的确切结构和操作。而可以采取落入本发明范围的所有适当修改和等同物。

Claims

1.一种能够与具有不同通信协议的应答器通信的询问系统，所述询问系统包括：

多个询问器，每个询问器具有：发送器，用于根据不同通信协议将下行链路信号通过下行链路通信链路发送到应答器；和接收器，用于通过上行链路通信信号链路从应答器接收上行链路信号；以及

同步信号，用于对多个询问器中的每一个的下行链路信号进行同步。

2.如权利要求1所述的询问系统，其中，应答器包括反向散射应答器。

3.如权利要求1所述的询问系统，其中，应答器包括主动式应答器。

4.如权利要求1所述的询问系统，其中，应答器包括主动式应答器和反向散射应答器。

5.如权利要求1所述的询问系统，其中，所述多个询问器包括：第一询问器，根据第一通信协议发送第一下行链路信号；和第二询问器，根据第二通信协议发送第二下行链路信号。

6.如权利要求1所述的询问系统，其中，所述同步信号对下行链路信号和上行链路信号进行同步，从而下行链路信号的传输不干扰上行链路信号的传输。

7.如权利要求1所述的询问系统，其中，所述同步信号对下行链路信号进行同步，以基本在相同时间结束。

8.如权利要求1所述的询问系统，其中，所述同步信号对下行链路信号进行同步，以基本在相同时间开始。

9.如权利要求1所述的询问系统，其中，所述同步信号对下行链路信号进行同步，以基本在相同时间开始发送每个比特。

10.如权利要求1所述的询问系统，其中，所述同步信号对下行链路信号进行同步，从而上行链路信号基本在相同时间开始。

11.如权利要求1所述的询问系统，其中，同步信号对多个询问器中的每一个的上行链路信号进行同步。

12.如权利要求1所述的询问系统，所述询问器还具有处理器：其向应答器提供触发信号，就特定信息轮询应答器，并响应于对接收的轮询消息的有效响应向应答器提供确认消息。

13.如权利要求1所述的询问系统，其中，所述下行链路信号包括幅度调制的无线电频率信号。

14.一种能够与使用具有不同命令的通信协议的反向散射应答器通信的询问系统，所述询问系统包括：

多个询问器，每个询问器具有：发送器，用于根据不同通信命令将下行链路信号通过下行链路通信链路发送到应答器；和接收器，用于通过上行链路通信信号链路从应答器接收上行链路信号；以及

15.如权利要求14所述的询问系统，其中，所述多个询问器包括：第一询问器，根据第一命令发送第一下行链路信号；和第二询问器，根据第二命令发送第二下行链路信号。

16.如权利要求14所述的询问系统，其中，所述同步信号对下行链路信号和上行链路信号进行同步，从而下行链路信号的传输不干扰上行链路信号的传输。

17.如权利要求14所述的询问系统，其中，所述同步信号对下行链路信号进行同步，以基本在相同时间结束。

18.如权利要求14所述的询问系统，其中，所述同步信号对下行链路信号进行同步，以基本在相同时间开始。

19.如权利要求14所述的询问系统，其中，所述同步信号对下行链路信号进行同步，从而上行链路信号基本在相同时间开始。

20.如权利要求14所述的询问系统，其中，同步信号对多个询问器中的每一个的上行链路信号进行同步。

21.如权利要求14所述的询问系统，所述询问器还具有处理器：其向应答器提供触发信号，就特定信息轮询应答器，并响应于对接收的轮询消息的有效响应向应答器提供确认消息。

22.如权利要求14所述的询问系统，其中，所述下行链路信号包括幅度调制的无线电频率信号。

23.一种能够与第一组应答器和第二组应答器通信的询问器，第一和第二组应答器具有不同的功率、调制深度或工作循环，所述询问器包括：

发送器，用于将第一下行链路信号发送到第一组应答器，并将第二下行链路信号发送到第二组应答器；

接收器，用于从第一组应答器接收第一上行链路信号，并从第二组应答器接收第二上行链路信号；以及

控制器，用于控制所述发送器基于第一和第二组应答器各自的功率、调制深度或工作循环来发送第一和第二下行链路信号，并用于控制所述接收器基于第一和第二组应答器各自的功率、调制深度或工作循环来接收第一和第二上行链路信号。

24.如权利要求23所述的询问器，其中，所述第一下行链路信号具有第一功率，以及所述第二下行链路信号具有第二功率。

25.如权利要求23所述的询问器，其中，所述第一下行链路信号具有第一调制深度，以及所述第二下行链路信号具有第二调制深度。

26.如权利要求23所述的询问器，其中，第一下行链路信号具有第一工作循环，以及所述第二下行链路信号具有第二工作循环。

27.如权利要求23所述的询问器，所述控制器还对所述第一和第二上行链路信号以及所述第一和第二下行链路信号进行同步。

28.如权利要求23所述的询问器，还包括：电压可变衰减器，用于调整所述第一和第二下行链路信号的功率。

29.如权利要求28所述的询问器，还包括功率控制单元，其具有：高速滤波器、低速滤波器、以及开关，所述开关用于响应于所述控制器来选择所述高速滤波器或所述低速滤波器，以便向所述电压可变衰减器提供功率级信号以调整所述第一和第二下行链路信号的功率。

30.如权利要求29所述的询问器，其中，所述电压可变衰减器和所述功率控制单元形成闭合环路。

31.如权利要求23所述的询问器，还包括调制控制单元，其具有：高速滤波器、低速滤波器、以及开关，所述开关用于响应于所述控制器来选择所述高速滤波器或所述低速滤波器，以调整所述第一和第二下行链路信号的调制深度。

32.如权利要求31所述的询问器，其中，所述调制控制单元形成闭合环路。

33.如权利要求31所述的询问器，其中，第一组应答器是主动式应答器，第二组应答器是反向散射应答器。

34.如权利要求31所述的询问器，其中，第一和第二组应答器是主动式应答器。

35.如权利要求31所述的询问器，其中，第一和第二组应答器是反向散射应答器。

36.一种具有沿着发送器路径的用于处理发送信号的发送器部件和沿着接收器路径的用于处理接收信号的接收器部件的询问器，所述询问器包括：

编码器，产生具有比特的测试信号，并通过沿着发送器路径的每个发送器部件和通过沿着接收器路径的每个接收器部件来发送测试信号；

解码器，用于从发送器路径或接收器路径之一的最后部件接收测试信号；以及

处理器，将由所述编码器产生的测试信号与由所述解码器接收的测试信号进行比较，并且如果由所述编码器产生的测试信号匹配由所述解码器接收的测试信号，则确定发送器和接收器部件正确操作。

37.如权利要求36所述的询问器，其中，接收器部件包括用于从反向散射应答器接收信号的反向散射接收器。

38.如权利要求36所述的询问器，其中，接收器部件包括用于从主动式应答器接收信号的主动式接收器。

39.一种具有沿着接收器路径的用于处理接收信号的接收器部件的询问器，所述询问器包括：

编码器，产生具有比特的测试信号；

测试标签，从所述编码器接收测试信号，并将测试信号发送到所述询问器，以由接收器部件进行处理；

解码器，用于从接收器路径上的最后部件接收测试信号；以及

处理器，将由所述编码器产生的测试信号与由所述解码器接收的测试信号进行比较，并且如果由所述编码器产生的测试信号匹配由所述解码器接收的测试信号，则确定接收器部件正确操作。

40.如权利要求39所述的询问器，其中，接收器部件包括用于从反向散射应答器接收信号的反向散射接收器。

41.如权利要求39所述的询问器，其中，接收器部件包括用于从主动式应答器接收信号的主动式接收器。

42.如权利要求39所述的询问器，其中，接收器部件包括天线。