CN101218591A - 斜升的询问功率级 - Google Patents

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Abstract

一种与多个射频(RF)设备进行通信的方法，包括以第一个功率级发送一个第一信号，询问响应该第一信号的RF设备，指令该响应的RF设备改变状态，以及以高于所述第一个功率级的第二个功率级发送一个第二信号。响应该第一信号的所述RF设备在改变状态后，不响应该第二信号。

Description

斜升的询问功率级
技术领域
本发明涉及无线通信系统，具体地，本发明是关于一种用于改善询问器和多个无线设备之间通信的询问器的倾斜上升(斜升)功率级的系统和方法。
背景技术
射频识别(RFID)技术使用射频(RF)无线连接以及超小型嵌入式计算机电路。RFID技术使得物理目标可以通过这些无线“标签”被识别和跟踪。它的作用就像一个条形码，可自动与读取器进行通信，而无需人工地视线扫描或区分物体。RFID技术预示了零售、医药、军事和运输工业的重大变革。
RFID技术的一些优点归纳在以下表1：
表1
无需人眼目测即可识别
可以读/写
可以在标签内存储信息
信息可以随时刷新
独特的产品识别
可以抵御恶劣环境
可重复使用
高灵活性/价值
如图1所示，一个基本的RFID系统100包括多个标签102、一个读取器104，以及一个可选的服务器106。每个标签102都包括一个集成电路(IC)芯片和一根天线。该IC芯片中包括一个数字解码器，用于执行标签102从标签读取器104接收到的计算机命令。该IC芯片还包括一个电源电路，用于从RF读取器获取以及调节电力；一个检测器，用于解码来自该读取器的信号；一个反向散射调制器，用于将数据发回该读取器；防冲突协议电路；以及至少足够存储其EPC代码的存储器。
通信从读取器104发出信号以发现标签102开始。当无线电波触及标签102且标签102识别出该读取器的信号时，该读取器104将编程在标签102内的数据解码。然后该信息被发送至服务器106进行处理、存储，和/或发送给其它计算机设备。通过对各种产品打上标签，可以自动迅速地获得有关产品的性质和位置的信息。
该系统使用了反射或“反向散射”射频波，以将信息从标签102发送到读取器104。由于被动式标签(1级和2级)从读取器信号中获得其全部的能量，因此这些标签只有在读取器104的光束下才被启动。
下面说明自动识别科技中心(Auto ID Center)的EPC可相容标签等级：
1级
·身份标签(RF用户可编程，最大范围3m)
2级
·记忆标签(8位至128M位可编程，最大范围3m)
·安全性和隐私保护
3级
·电池标签(256位至64Kb)
·自供电反向散射(内置时钟，具有传感器接口支持)
·100米范围
4级
·主动标签
·主动传输(允许标签首先通话操作模式)
·高达30000米范围
在RFID系统中，被动式接收器(即1级标签)能够从传输的RF中获得足够能量以驱动该设备，不需要电池。当距离过长，系统无法以上述方式驱动设备时，必须使用一个替代的电源。对于这些“替代”系统(也称为主动或半被动)，电池是最普通的电源形式。它极大地增加了阅读范围，以及标签阅读的可靠性，因为标签不需要从阅读器获得能量。3级标签仅需来自阅读器的一个10mV的信号，与之相比，运行1级标签需要500mV。3级标签的能耗仅为1级标签的1/2500，使得3级标签能在100米，甚至更远的距离运作，而同比1级标签的范围仅为约3米。
一个经常碰到的问题是“热”标签。由于标签是通过反向散射载波信号来与读取器进行通信，那些离读取器距离很近的标签会产生非常强的反向散射，进而对其它距离较远的标签和读取器之间的通信产生干扰。干涉或“拥塞”现象主要有两种：即前向链路干扰和反向散射干扰。先假设被动式标签1与1号读取器之间相距0.5米。二者之间的通信包括从读取器到标签的前向链路，以及从标签到读取器的反向散射。1号读取器的最大有效范围为10米。再假设被动式标签2与2号读取器之间相距10米。且1号读取器与2号读取器之间相距200米。与1号读取器仅相距0.5米的“热”标签1所产生的反向散射将是在10米的读取器最大有效范围所产生的反向散射的400倍，通过公式(最大距离/实际距离)2＝(10/0.5)2＝400来计算。因此很明显，标签1所产生的强大的反向散射会干扰标签2和2号读取器之间的通信，即使标签2和2号读取器都和标签1相距200米之远。事实上，要获得可接受的通信质量，根据射频能量在自由空间内的衰减与距离平方成正比的关系，2号读取器需要与标签1和1号读取器相距超过600米，具体可按下式计算：
D＝a×b×(d2/dl)    等式1
其中：
D是1号读取器和2号读取器之间的距离，
a是提供至少为10db的“标签2与标签1的最小信噪比”所需的额外距离(即保证标签2和1号读取器能够成功通信的最小典型信噪比值)[具体数值取决于具体系统和环境条件]，
b是1号读取器的最大有效范围，
d2是标签2和2号读取器之间的距离，
dl是标签1和1号读取器之间的距离。
按以上计算，3×10×(10/0.5)＝600米。这在有多个读取器相互距离较近的情况下是无法接受的，比如在商场。在美国，约有50个信道可用于RFID系统。在欧洲，目前只有10个信道。因此，随着RFID的日益普及，读取器将会使用相同的信道，以及使用相同的频率，“热标签”问题将成为必须克服的严重问题。
使用长距离的3级标签和读取器会使“热标签”问题变得更加糟糕。比如，假设一个3级“热”标签3与一个在4W的最大等效全向辐射功率(EIRP)下工作的3号读取器之间相距0.5米，该标签3会干扰在自由空间内与之相距60,000米、距4号读取器为100米的3级标签4，其中D＝3×100×(100/0.5)＝60,000米。用英制单位来表示，该“热标签”可以干扰40英里之外在相同信道下工作的读取器(在自由空间条件下)。
建议方案之一是让标签能够自我检测其入射功率。如果标签检测到强信号，就可以减弱自身的反向散射强度。不过，这种方式增加了每个标签的复杂性和成本，使得成本无法承受。
需要寻找的是一种低成本且有效的方法，大大降低热标签反向散射问题所带来的危害，并同时降低读取器之间的前向链路干涉。
发明内容
一种和多个射频(RF)设备进行通信的方法，包括以第一个功率级发送一个第一信号，询问响应该第一信号的RF设备，指令该响应的RF设备改变状态，以及以高于所述第一个功率级的第二个功率级发送一个第二信号。响应该第一信号的所述RF设备在改变状态后，不响应该第二信号。
根据另一个实施例，一种和多个射频(RF)设备进行通信的方法，包括以第一个功率级发送一个信号，持续增强该信号到第二个功率级，询问响应该信号的RF设备，以及指令该响应的RF设备改变状态，以使该RF设备在改变状态后不响应该信号。
另一种和多个射频(RF)设备进行通信的方法，包括发送一系列信号，每一个连续的信号以一个递增的功率级被发送，以及在每一个功率级，区分响应该信号的RF设备，并指令该响应的RF设备改变到一个不响应的状态。
根据一个实施例，一个和多个射频(RF)设备进行通信的系统，包括一个第一读取器、一个与所述第一读取器相隔较远距离的第二读取器，多个距离所述第一读取器比距离所述第二读取器更近的第一标签，以及多个距离所述第二读取器比距离所述第一读取器更近的第二标签。当与所述第一标签通信时，该第一读取器使用不同发射功率级的组合，并指令所述第一标签改变成非响应状态，以使该第二读取器从所述第一标签接收到的反向散射信号的强度总是弱于该第二读取器从任意第二标签接收到的最低有效反向散射信号。
另一个与多个射频(RF)设备进行通信的系统，包括一个第一读取器，其具有一个第一有效通信范围；一个第二读取器，与所述第一读取器相隔较远距离，并具有一个第二有效通信范围；多个第一标签，其距离所述第一读取器比距离所述第二读取器更近；以及多个第二标签，其距离所述第二读取器比距离所述第一读取器更近。当与所述第一标签通信时，该第一读取器使用不同的发射功率级的组合，并指令所述第一标签改变成非响应状态，以使该第一读取器和第二读取器在彼此相距约为所述第一有效通信范围10倍的距离的情况下，能够在同一个通信信道上工作。作为选择，当与所述第一标签通信时，该第一读取器使用不同的发射功率级的组合，并指令所述第一标签改变成非响应状态，以使该第一读取器和第二读取器在彼此相距约为所述第二有效通信范围10倍的距离的情况下，能够在同一个通信信道上工作。
根据另一个实施例，一种射频(RF)系统包括多个RF读取器，多个与所述读取器通信的RF标签，以及一个读取器网络协调器，用于控制和协调多个RF读取器，以最小化所述标签和所述读取器之间的反向散射和前向链路干扰。
通过结合附图，以及以具体实施例描述本发明的原理，本发明的其它方面和优点将变得清楚。
附图说明
结合附图以及优选的实施方式，本发明的特征和优点将获得更为全面的了解。
图1是一个RFID系统的示意图。
图2是一张根据一个实施例的高电平电路图，显示了一个在RF设备中执行的电路。
图3是一张单片半导体集成电路的高电平电路图，可以形成图2的电路的一部分。
图4是在RFID标签中执行的集成电路(IC)芯片的系统示意图。
图5是使功率级斜升的方法的过程示意图。
图6是一个RFID系统的示意图，其中一个RFID读取器斜升了一个功率级，以与RFID标签通信。
图7显示了一个闸门RFID的情形。
图8是读取器在先接听后通话模式下执行的方法的流程图。
具体实施方式
以下描述是目前拟应用本发明的最佳实施例。这些描述是为了介绍本发明的基本原理的目的，而不是用于限制这里所要求的创新的概念。
以下说明描述了用于持续增强一个询问器(如RFID标签读取器)的功率级的系统和方法。比如在某个RFID系统中，由“热”标签的反向散射所引起的系统噪音和其它背景混杂信号可以被显著降低，通过将读取器的功率跃升或斜升至不同的功率级而不是立即达到最大功率级。读取器会试图在每个功率斜升的间隙与标签进行通信，并将首先区分其探测到的、在附近的、以足够的反向散射进行响应的标签。然后，这些附近的标签在读取器增加其功率输出级别之前会被设为休眠状态，以便在必要的时候询问更多的较远的标签。
很多设备都可以利用这里所描述的实施例，包括但不限于：射频识别(RFID)系统和其它无线设备/系统；便携式电子设备；音响设备以及其它电子设备；烟雾探测器等。为了提供背景，以便于理解本发明的实施例，这里描述的很多内容将以图1所示的RFID系统来进行说明。请注意这里只是采用实例的方式进行介绍，但本发明并不限于RFID系统。本领域的技术人员容易理解如何以硬件和/或软件在电子设备中执行这些教义。硬件的例子包括专用集成电路(ASIC)、印刷电路、单片电路、可重构硬件(如现场可编程门阵列)等。此外，这里所公开的方法还可以用在计算及程序产品中，如带有计算机光盘的软件。另外，这类软件无需固定在可读介质上，而是可以通过网络下载或从某个计算机设备转移到另一个设备、非易失性存储设备或固定在设备上等。
图2显示的是一个射频数据通信设备200，即RFID标签。该射频数据通信设备200包括一个集成电路204；一个电源206，与该集成电路204连接以为集成电路提供电力；以及至少一根天线202，与该集成电路204连接，用于该集成电路204的射频发射和接收。为了公开的目的，包括在所附的权利要求中，术语“集成电路”和“电路”定义为在连续的基片上或基片内，相关的相互连接的电路元件的组合。为了公开的目的，包括在所附的权利要求中，术语“半导体基片”定义为由半导体材料组成的任何结构，包括但不限于：整体的半导体材料，如半导体晶片(既可以是单独的材料，也可以是包含其它材料的组装材料)，以及半导体材料层(既可以是单独的材料，也可以是包含其它材料的组装材料)。为了公开的目的，包括在所附的权利要求中，术语“基片”指任何支持结构，包括但不限于上述的半导体基片以及印刷电路板(PCB)。在图示的实施例中，集成电路204为单片集成电路。为了公开的目的，包括在所附的权利要求中，术语“单片集成电路”被定义为一种集成电路，其所有电路元器件都被加工在单片硅片或半导体层上。下面将对集成电路204进行更详细的介绍。电源206可以是电池和/或从RF读取器信号中获取并调节电力的供电电路。
射频数据通信设备200可以放置在任何用塑料或其它适合的材料制成的适当外壳和包装内。该设备200的体积较小，使其可以安装在较小的外壳内，如卡片、微型标签等。也可以采用较大的外壳。置于适当外壳内的设备200可以任何所需的方式支撑或附在产品上，如使用双面胶带、胶水、绳索、皮带、钉子、钉书钉、铆钉或其它紧固件。所述外壳可以缝在产品上、挂在产品上、或埋入(隐藏)产品中等等。有关RFID标签和询问器、系统、以及使用方法的图示说明可参照O′Toole等的、公开号2004/0201457A1的美国专利申请。
天线202可以是各种构型。集成电路204包括一个接收器300和一个发射器302(图3)。在一个实施例中，为集成电路204的接收器和发射器采用了各自的天线314和316。在另一个实施例中(图2)，接收器和发射器部分共用一根天线。在一个实施例中，天线用导电性环氧树脂隐蔽固定在卡片或外壳上。在图示的实施例中，天线通过粘结垫和集成电路形成导电结合。
在使用一根天线的实施例中，该单根天线优选的由折叠的双极天线组成，从而形成一个连续的导电通路、回路或微波传输带。此外，该天线还可以构型成一根闭合回路天线。
如果电源206是一个电容器，该电容器可以采用任意合适的形式。优选的，该电容器集成在所述单片集成电路中。除了使用电容器外，也可以使用电池或其它适合的电源。
图3是一张集成电路204的高电平电路示意图，该集成电路可用于图2的设备中。在图3所示的实施例中，该集成电路204为单片集成电路。具体的，在图示的实施例中，该集成电路204中包括了接收器300、发射器302、一个微控制器或微处理器304、一个唤醒计时器和逻辑电路306、一个时钟恢复和数据恢复电路308，以及一个偏置电压和电流发生器312。
在一个实施例中，集成电路204还包括一个扩展频谱处理电路301，与单模电路相对应。在该实施例中，接收器300所接收的信号是经过调制的扩展频谱信号。在图示的实施例中，由发射器302发送的响应信号的调制方法是可选的。由发射器302发送的响应信号的可选方式之一是经过调制的扩展频谱信号。
本发明的另一个实施例在一个3级或更高级别的芯片中执行。图4显示了根据一个说明性的例子用于在一个RFID标签中执行的3级芯片400的电路布置。该3级芯片可以构成适用于多种用途的RFID芯片的核心，如用于识别托盘、纸箱、集装箱、车辆或任意需要识别的超出2～3米范围的物体。如图所示，芯片400中包括数个工业级电路，包括电力的产生和调节电路402，一个数字命令解码器和控制电路404，一个传感器接口模块406，一个C1V2接口协议电路408和一个电源(电池)410。还可以添加一块显示驱动模块412来驱动显示器。
还有一个电池激活电路414用作唤醒触发器。下面将对电路414进行详细介绍。简言之，电池激活电路414包括超低功率的窄频带前置放大器，其静态耗用电流仅为50nA。电池激活电路414还包括一个自计时中断电路，并采用一个创新的16位用户可编程数字唤醒码。电池激活电路414在休眠状态下耗电极少，并且能更好地防止突发性以及恶意的错误唤醒触发事件，从而避免3级标签电池410电量提前耗尽的情况。
一个电池监视器415监视设备的电量使用情况。然后所搜集的这些信息可以用于估计电池的可用剩余电量。
一个前向链路AM解码器416采用了需要绝对芯片面积最小的简化型锁相环振荡器。优选的，电路416仅需一个最小的参考脉冲串。
优选的，一个反向散射调制器块418将反向散射的调制深度增加50％以上。
一个纯粹的Fowler-Nordheim直接隧穿氧化物(direct-tunneling-through-oxide)机构420被采用，以将EEPROM存储器阵列中的写入电流和擦除电流降低至小于0.1A/单元的水平。和现有的其它RFID标签都不同，这种方法允许设计的标签在最大的范围工作，即使其正在进行写入和擦除工作。
模块400还可以集成于一个高度简化但又非常有效的安全加密电路422。
芯片200只需四个连接垫(图未示)即可工作：连接电池和接地的Vdd，加上支持多器件单向天线的两个天线引脚。可以通过在核心芯片上增加工业标准的I2C接口来添加监控温度、震动、篡改等的传感器。
通过禁用或去除3级芯片核心中的唤醒模块、前置放大器、和/和IF模块，可以构建具有超低成本的2级安全设备。
下文中参考特定的功率级、距离等对多个例子进行了描述，以举例说明本发明的各种具体应用形式。不过需要注意的是这些仅仅是范例，对于本领域的技术人员来说，可以采用任意合适的功率级、电平数、有效距离等。
如上所述，通过将读取器功率跃升或斜升至最高FCC级而不是直接达到最高功率级，RFID标签读取器可以显著降低由“热”标签的反向散射和其它背景杂信号所引起的系统噪音。图5图解说明了根据一个实施例由读取器执行的基本方法500。在操作502，读取器选择一个第一功率级。然后在操作504，读取器识别附近的部分或所有以足够反向散射响应的标签。任意所需的和标签之间的任何通信都在可选操作506中进行。然后在操作508中，这些附近的标签被指令改变状态。状态的改变可以是从活动模式改变为睡眠模式或休眠模式。状态的改变也可以是从响应状态改变为非响应状态。在后者的情形中，标签可以仅仅是不响应，天线可以从芯片上脱离等。当处于休眠或非响应状态时，标签不会响应后续命令而积极地反向散射，从而不会干扰其它设备的通信。
标签可保持一个特定的状态，直到被指示再次改变状态，或收到激活命令等。标签也可以在一段时间后自动恢复到活动状态，如在申请中且共同所有的、2005年5月6日提交的、申请号为11/124,485、题为ACCURATE PERSISTENTNODES(精确永久节点)的美国专利申请中所描述，在这里引作参考。
然后在步骤510，读取器增加其功率输出级别，以询问更远距离的标签。由于距离最近的标签早已被设为休眠状态或指令为非响应状态，因此不会出现“热标签”问题。操作504～510反复进行，直到读取器达到其最大功率、法律或规定所允许的最大功率或者其它所要求的最大功率水平。
在一个优选的实施例中，被动式1级G-2标签的读取器在3个功率输出水平上工作，分别是100mW EIRP，1W EIRP和4W EIRP。读取器停留在每个输出水平上的时间可以大致相同，也可以随不同功率级而不同。比如，在1W水平上比在100mW上停留更多的时间将是有利的，因为在1W水平上的有效通信范围比在100mW水平上更大。同样的，在4W水平上可以比在1W水平上停留更多的时间。在每个功率级上所花的时间也可以基于响应的标签的数量或其协议搜索的结果。比如，读取器可以立即跃升至下一个功率级或者只在当前功率级上与每一个有效响应的标签进行通信的情况下再跃升至下一个功率级，而不是在每个功率级上停留一个固定的时间。
读取器可自行选择功率级以及在每个功率级上停留多长时间。后端系统也可以根据一个预设的协议或动态因素(例如来自一个或多个读取器的响应)，指示读取器使用哪个功率级和/或在每个功率级上停留多长时间。该后端系统可以是例如一个本地或远程服务器，并可以连接到一个或多个读取器上。这类服务器典型地被称为读取器网络协调器，其中多个读取器通过其进行通信。
图6图解说明了一套RFID系统600。在本例中，1号读取器602在100mW的输出水平上与标签604进行通信。由于标签通常需要在低于10uW的功率下工作并对读取器产生响应，1号读取器602将会成功选择并识别附近所有约1.5米范围内的标签，如圆圈606所示。然后，1号读取器602将这些标签604置为休眠状态(或将其从A状态改变到B状态)，以阻止它们对后续询问进行响应。
这样，1号读取器就会将标签1的反向散射的功率比从4W降至0.1W。相应的，在一个实施例中，反向散射的最小工作反向散射水平从400倍降低到10倍，具体计算方法为400X/(4Wmax/0.1Wactual)＝10。这样便可以对2号读取器612的干扰范围从600米降低到仅为约100米。
由于发射功率降低，1号读取器对附近标签的前向链路干扰因子也降低到了1/6。这对于相互之间距离较近的多个读取器是非常有利的。在这种情况下，读取器在最大功率条件下工作的时间越短越好。
接下来，1号读取器602根据需要将其输出水平升高至1W，以成功地选择和识别附近所有约5米范围内的标签608，如圆圈610所示。不过请注意，由于所有在1.5米距离之内的标签604已经被置于休眠状态，距1号读取器1.5米的其它标签即使是在1W的功率级时，其反向散射的能量也不会超过0.5米范围内的标签在0.1W功率级产生的反向散射。因此，对2号读取器612的干扰范围仍被降低至100米或更低。然后，1号读取器602将所有这些标签608置为休眠状态(或将其从A状态改变到B状态)，以阻止它们对后续询问进行响应。
最后，1号读取器602以4W的最大有效功率级与距离其为10米的最大通信范围的标签614进行通信，如圆圈616所示。不过请注意，由于所有在5米范围内的标签604和608已经被置于休眠状态，距离1号读取器5米的标签即使是在4W功率级时，其反向散射的能量也不会超过0.5米范围内的标签604在0.1W功率级产生的反向散射。因此，对2号读取器612的干扰范围仍然在100米或更低(为1号读取器和2号读取器最大有效通信范围的10倍)，而不是在600米的范围内出现干扰和干涉。然后，1号读取器602将所有这些标签置为休眠状态，或根据需要将其从A状态改变到B状态，以完成其对标签的清点。
优选的，位于1号读取器最大有效通信范围内的RF设备的反向散射功率级的最大值和最小值之比不要超过100∶1，更好的是不超过约10∶1或之下。
这样，读取器可以控制并限制标签的反向散射强度，从而将在相同信道工作的相邻标签和读取器之间的干扰降至最低。这种工作方式使读取器之间发生相互干扰的范围减少了97％以上。与其它读取器及标签之间的前向链路干扰也被显著降低，在1号读取器在三个不同的输出功率级上停留时间大致相同的情况下，大约降低了50％。
本领域的技术人员也应当清楚，这项技术可以为远距离电池辅助的3级标签系统带来更大的好处。比如，一个有5个功率级的3级读取器可以在1mW、10mW、100mW、1W及4W的输出功率级上工作。这样，在一个3级标签3距离3号读取器为0.5米且一个3级标签4距离4号读取器为100米的系统中，可以将标签3对标签4的“热标签”反向散射干扰效应的范围从60,000米降低到1000米以下。
此外，由于可以选择读取器的功率级，可以选择与标签通话的最佳功率级。这样就可以避免对标签发出的信号强度过高或过低的问题。
另一个好处是系统可以被编程为与任意标签进行通信，而不必考虑协议和生产商。由于功率级的选择可以通过软件在读取器上进行，因而标签无需专门设计为与读取器配套。事实上，读取器可以找到适合与特定标签进行通信的最佳的功率级，通过简单地变换功率级，直至发现最适合通信的功率级。
本领域的技术人员也应当清楚，读取器还可以以连续模拟的方式斜升其输出功率，而不是这里所描述的一系列间断跃升步骤。在这种情况下，读取器优选的在收到来自标签的具有足够反向散射的响应时便可识别标签。读取器斜升的速度可以固定不变。该速度也可以根据收到的响应数量而改变。功率斜升的速度还可以随功率的增加而降低，在这种情况下，斜升速度与随功率增加而增加的有效通信范围成反比。
读取器还可以进行连续的功率斜升和跃升的组合。比如，读取器可以逐步及连续地从第一功率级斜升至第二功率级，然后跃升至第三功率级，接着跃升至第四功率级，然后逐步及连续地斜升至第五功率级。
先接听后通话模式
本发明的一个延伸，与斜升的询问器功率级结合使用、或作为一个单独的特性，便是这里所述的“先接听后通话”。
新式的系统比早期的几代系统具有高得多的动态范围。比如，一种正在由受让人开发的RFID标签读取器具有约150dB的动态范围。而现今的读取器的动态范围仅为60dB。由于新一代读取器的接收性能大大提高，串扰干涉的机会大大增加，即使对斜升功率级方案也同样面临这一问题。这个问题在高标签密度或高读取器密度的情况下更加严重。
假定出现以下情况。仓库里有20个闸门，每个门10英尺宽，彼此相距10英尺。图7显示了两个这样的门D1和D2，以及相关的RFID标签读取设备。每套读取设备可以包括多个同时通信或独立通信的读取器700、702。每个门也可以只有一个读取器。
在本例中，RFID标签读取器700和702均位于沿门框两侧及顶边处，以便在装有附着标签的货物托盘经过该门时进行快速扫描。读取器700和702均同时发射信号，因而两个信号会彼此叠加。即使两个读取器只是间断发射，信号也会有机会叠加。面临的问题是，从通过门D1的标签发出的反向散射会被位于门D2处的读取器702收到。这样就会干扰位于门D2处的读取器702试图进行的任何通信，且位于门D2处的读取器702会认为这些标签正在通过门D2。而且，来自位于门D2处的读取器702的反向散射也会干涉位于门D1处的读取器700，或许会使其不能读取正在通过门D1的标签。
建议采取的解决方案是采用一个先接听后通话模式。在图7所示的实施例中，读取器700和702会接听任何正在发射的载波信号。如果没有信号，读取器700会发出一个脉冲信号，以试图侦测任意附近的标签。如果标签响应，则读取器700读取该标签。附近的任意其它读取器702会侦测到读取器700的载波信号，并等待发送，以使信号暂时不会重叠。
读取器可以随机发射各自的询问。由于询问通常为几分之一秒，附近的所有读取器都可以频繁地询问以侦测所经过的任何标签。通过这种方法，闸门情形下的多个读取器可以半同步地工作，而无需相互连接。
图8所示为读取器在先接听后通话模式下执行的一个基本方法800。在操作802，读取器接听可能或确定会干扰读取器通信的信号。这些信号通常包括来自其它读取器的信号和相关标签的反向散射，但也可以包括其它类型的干涉信号，如对讲机信号等。如果有此类信号，则在操作804，读取器会在再次接听前等待一个时间周期。该时间周期可以预先选择，如10毫秒、50毫秒等；也可以任意选择，如根据随机数字，但应当在一个预定的范围内，比如少于1秒、5秒等。如果没有侦测到信号，在操作806，发出一个询问脉冲，以确定是否有任何标签。如果没有响应，读取器会在再次侦听(操作802)前再等待一个时间周期(操作804)。如果有一个或多个标签发出响应，则在操作808，功率级可以被调节。在操作810，读取器与所述标签进行通信。然后重复以上过程。
在另一个实施例中，所有读取器都可以和一个后端系统相连接，如在读取器发出询问脉冲或与标签通信时进行调节的网络调节器。由于系统调节器知道读取器何时进行通信，因而无需使用接听功能。不过，系统调节器仅能指示读取器在不同询问之间需要等待的时间周期。该系统可以保证所有读取器都在有序或伪随机方式下工作，在高读取器密度和高标签密度、标签快速通过读取器的情况下，通常希望采用这种方式。
此外，先接听后通话模式还包括斜升读取器的功率级。比如，在前述段落的实施例的一个延伸中，多个RFID询问器发出的询问可以经过协调，以使询问暂时不会相互叠加。正在与RF设备进行通信的询问器中的一个的功率级可以被调节，以使通信不会干扰同时进行的询问。在其它方式或与上述方式结合的情况下，任何发出询问的询问器的功率级都可以被调节，使询问不会干扰同时进行的与其它询问器和RF设备之间的通信。
虽然以上描述了各种实施例，应当理解，这些实施例只是作为示例的目的，而并非用于限定本发明。因此，优选实施例的范围并不局限于上述的典型实施例，而应当以所附的权利要求及其等同物来限定。

Claims (54)

1.一种与多个射频(RF)设备进行通信的方法，其特征在于包括：
在第一功率级发送一个第一信号；
询问响应所述第一信号的RF设备；
指示所述响应的RF设备改变状态；和
在高于所述第一功率级的第二功率级发送一个第二信号，
其中一个或多个响应所述第一信号的RF设备在改变状态后，不响应所述第二信号。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二功率级为法律所允许的最大功率级。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括响应所述第二信号的询问RF设备，指示响应所述第二信号的所述RF设备改变状态，以及在高于所述第二功率级的第三功率级发送一个第三信号。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第三功率级为法律所允许的最大功率级。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，响应所述第一信号的所述RF设备在改变状态后进入休眠模式。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，响应所述第一信号的所述RF设备在改变状态后进入非响应模式。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一功率级被选择以规定发送所述信号的发射器的一个预定的有效询问范围，且所述第二功率级被选择以规定发送所述信号的发射器的一个更大的预定有效询问范围。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，发送所述第一信号的时间周期与发送所述第二信号的时间周期大致相同。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，发送所述第一信号的时间周期与发送所述第二信号的时间周期不同。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，发送所述第一信号的时间周期取决于一个协议搜索的结果。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，发送所述第一信号的时间周期取决于响应所述第一信号的所述RF设备的数量。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在一个最大有效通信范围内，所述RF设备的反向散射功率级的变化低于100∶1。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，一个后端系统选择停留在每一个功率级上的时间。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，一个后端系统选择每一个功率级。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，一个射频识别(RFID)读取器执行所述方法，且所述RF设备为RFID标签。
16.一种与多个射频(RF)设备进行通信的方法，其特征在于包括：
在第一功率级发送一个第一信号；
持续增强所述信号至第二功率级；
询问响应所述信号的RF设备；
指示所述响应的RF设备中的至少一部分改变状态，以使所述RF设备在改变状态后不响应所述信号。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，响应所述第一信号的所述RF设备在改变状态后进入休眠模式。
18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，响应所述第一信号的所述RF设备在改变状态后进入非响应模式。
19.如权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括跃升到高于所述第二功率级的第三功率级。
20.如权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括起初在低于所述第一功率级的第三功率级发射信号，然后跃升至所述第一功率级。
21.如权利要求16所述的方法，其特征在于，从所述第一功率级到所述第二功率级的功率级上升速度基本恒定。
22.如权利要求16所述的方法，其特征在于，从所述第一功率级到所述第二功率级的功率级上升速度有变化。
23.如权利要求16所述的方法，其特征在于，在所述第一功率级发送信号的时间周期取决于响应所述第一信号的所述RF设备的数量。
24.如权利要求16所述的方法，其特征在于，在一个最大有效通信范围内，所述RF设备的反向散射功率级的变化低于100∶1。
25.如权利要求16所述的方法，其特征在于，一个后端设备在所述功率级从所述第一功率级上升到所述第二功率级之前选择停留时间。
26.如权利要求16所述的方法，其特征在于，一个RFID读取器执行所述方法，且所述RF设备为RFID标签。
27.一种与多个射频(RF)设备进行通信的方法，其特征在于包括：
发送一系列信号，每一个后续的信号在一个递增的功率级上被发送；和
在每一个功率级：
识别响应所述信号的RF设备；
指示所述响应的RF设备改变到一个非响应状态。
28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述非响应状态为休眠模式。
29.如权利要求27所述的方法，其特征在于，发送每一个信号的时间周期基本相同。
30.如权利要求27所述的方法，其特征在于，发送每一个信号的时间周期不同。
31.如权利要求27所述的方法，其特征在于，发送每一个信号的时间周期取决于一个协议搜索的结果。
32.如权利要求27所述的方法，其特征在于，在一个最大有效通信范围内，所述RF设备的反向散射功率级的变化低于100∶1。
33.如权利要求27所述的方法，其特征在于，一个后端系统选择停留在每一个功率级上的时间。
34.如权利要求27所述的方法，其特征在于，一个后端系统选择每一个功率级。
35.如权利要求27所述的方法，其特征在于，一个射频识别(RFID)读取器执行所述方法，且所述RF设备为RFID标签。
36.如权利要求27所述的方法，其特征在于，一个后端系统控制所述方法的执行，且所述RF设备为RFID标签。
37.一个与多个射频(RF)设备进行通信的系统，其特征在于包括：
一个第一读取器；
一个第二读取器，与所述第一读取器相隔较远距离；
多个第一标签，距离所述第一读取器相比距离所述第二读取器更近；
多个第二标签，距离所述第二读取器相比距离所述第一读取器更近；
其中，所述第一读取器在与所述第一标签进行通信时，使用各种发射功率级的组合，并指示所述第一标签改变成非响应状态，以使所述第二读取器从所述第一标签接收到的反向散射信号总是低于从所述第二读取器处的任意第二标签接收到的最小有效反向散射信号。
38.一个与多个射频(RF)设备进行通信的系统，其特征在于包括：
一个第一读取器，具有一个第一有效通信范围；
一个第二读取器，与所述第一读取器相隔较远距离，且具有一个第二有效通信范围；
多个第一标签，距离所述第一读取器相比距离所述第二读取器更近；
多个第二标签，距离所述第二读取器相比距离所述第一读取器更近；
其中，所述第一读取器在与所述第一标签进行通信时，使用各种发射功率级的组合，并指示所述第一标签改变成非响应状态，以使所述第一和第二读取器在相隔约10倍于所述第一有效通信范围的距离的情况下，能够在相同的通信信道上工作。
39.一个与多个射频(RF)设备进行通信的系统，其特征在于包括：
一个第一读取器，具有一个第一有效通信范围；
一个第二读取器，与所述第一读取器相隔较远距离，且具有一个第二有效通信范围；
多个第一标签，距离所述第一读取器相比距离所述第二读取器更近；
多个第二标签，距离所述第二读取器相比距离所述第一读取器更近；
其中，所述第一读取器在与所述第一标签进行通信时，使用各种发射功率级的组合，并指示所述第一标签改变成非响应状态，以使所述第一和第二读取器在相隔约10倍于所述第二有效通信范围的距离的情况下，能够在相同的通信信道上工作。
40.一个射频(RF)读取器，其特征在于，该读取器被设置成为了与询问标签相配合，相继地控制其输出功率级。
41.一个射频(RF)系统，其特征在于包括：
多个RF读取器；
多个与所述读取器通信的RF标签；
一个读取器网络协调器，用于控制和协调多个RF读取器以将所述标签与读取器之间的反向散射干扰降至最低。
42.一个射频(RF)系统，其特征在于包括：
多个RF读取器；
多个与所述读取器通信的RF标签；
一个读取器网络协调器，用于控制和协调多个RF读取器以将所述标签与读取器之间的前向链路干扰降至最低。
43.一个读取器，其特征在于，该读取器同时控制一个可变的输出功率级以及一个协议，以使该输出功率级取决于一个协议搜索的结果。
44.一种与射频(RF)设备进行通信的方法，其特征在于包括：
接听一个信号；
如果没有信号，则发送一个问询；
询问响应所述问询的RF设备。
45.如权利要求44所述的方法，其特征在于还包括：
如果在接听过程中侦测到一个信号，则等待一个时间周期并重复所述方法。
46.如权利要求45所述的方法，其特征在于，所述时间周期是一个随机值。
47.如权利要求44所述的方法，其特征在于还包括：
如果没有RF设备响应所述问询，则等待一个时间周期并重复所述方法。
48.如权利要求47所述的方法，其特征在于，所述时间周期是一个随机值。
49.如权利要求44所述的方法，其特征在于还包括：
在询问的过程中，将所使用的功率级从第一功率级调节至第二功率级。
50.如权利要求44所述的方法，其特征在于，一个射频识别(RFID)读取器执行所述方法，且所述RF设备为RFID标签。
51.如权利要求44所述的方法，其特征在于，一个后端系统决定何时接听所述信号。
52.一种与射频识别(RFID)设备进行通信的方法，其特征在于包括：
协调由多个RFID询问器进行的问询的发送，以使所述问询相互之间暂时不会重叠；
进一步协调由所述多个RFID询问器进行的所述问询的发送，以使所述问询暂时不会与询问器中的一个和RF设备之间的通信发生重叠。
53.一种与射频识别(RFID)设备进行通信的方法，其特征在于包括：
协调由多个RFID询问器进行的问询的发送，以使所述问询相互之间暂时不会重叠；
调节与一个RF设备通信的所述询问器中的一个的功率级，以使所述通信不会干扰同时进行的问询。
54.一种与射频识别(RFID)设备进行通信的方法，其特征在于包括：
协调由多个RFID询问器进行的问询的发送，以使所述问询相互之间暂时不会重叠；
调节发送问询的所述询问器的功率级，以使所述问询不会干扰同时进行的询问器中的一个与RF设备之间的通信。
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