CN101297303B - 通过读取器从应答器读取数据的方法、应答器及读取器 - Google Patents
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Abstract
一种在多个(N个)时隙(TS)期间通过读取器设备(RD)从应答器(T1...T4)读取数据(DAT1...DAT4)的方法，其中在读取器设备(RD)和应答器(T1...T4)中均观测应答器(T1...T4)对时隙(TS)的捕获。基于所述捕获来执行重组(REORG)，其中读取器设备(RD)和应答器(T1...T4)均选择新的多个(N个)时隙(TS)。此外，应答器(T1...T4)选择该新的时隙(TS)之一来将数据(DAT1...DAT4)发送回至读取器设备(RD)，以使得系统容量适应于实际需求。优选地，所述重组(REORG)发生，而不在读取器设备(RD)与应答器(T1...T4)之间进行通信。本发明还涉及用于实现本发明方法的一种应答器(T1...T4)以及一种读取器设备(RD)。
Description
技术领域
本发明涉及一种在多个时隙内通过读取器设备从应答器读取数据的方法。本发明还涉及用于执行本发明方法的一种应答器以及一种读取器设备。
背景技术
在起始段落中定义的非接触式读取器设备当前被广泛地使用，尤其是在服务部门、在逻辑学领域、在商业领域以及在工业生产领域中。通常基于智能卡的例子是建筑物和办公室的门禁系统、支付系统以及用于标识个人身份(例如护照)的智能卡。而基于所谓的RFID标签的例子通常是用于对象和产品的标识/定价或类别管理的系统(该技术通常被称为电子条形码，简称EPC)、动物标签以及内部具有RFID标签的纸。当然任何人将会意识到，上述例子仅仅表示多种应用的一小部分，并且仅用于例证可以使用智能卡和RFID标签的领域。此外，即将出现的近距离无线通信技术(简称NFC)也属于相同的技术领域。在下文中，以无源方式操作的RFID标签和智能卡以及NFC设备通常被称为应答器。
所有这些系统都需要读取器设备(除了NFC，因为该设备也可以充当读取器)，该读取器设备将与其无线电范围内的应答器进行通信。因此，读取器设备发送包括命令或数据并可由应答器接收的无线电信号。此外，通过应答器将数据和命令发送回至读取器，其中将区别无源应答器和有源应答器。无源应答器使用电磁区域的能量来给自身提供动力，而有源应答器则具有其自身的能源，例如电池。此外，必须区分读取器设备与应答器之间的不同种类的耦合。存在电感耦合、电磁反向散射耦合、紧耦合以及电子耦合。最后，各种系统在从几kHZ到几GHz的不同的频率范围内操作。为了简略起见，下面仅仅介绍通用系统特征。然而，任何人将容易理解，本发明的目的以及为了实现该目的所采取的措施可应用于所有种类的标识系统。
在设计读取器/应答器(例如RFID系统)时需要克服的一个问题是如何同时处理无线电范围内的众多应答器的问题，即，如何从应答器收集数据，以使得来自一个应答器的数据不与来自另一应答器的数据相重叠(通常被称为“数据冲突”)，这些冲突是开始由读取器装置来收集所有应答器的数据(通常是应答器的ID号)的所谓的“盘点”时，、读取器装置或应答器均无与在读取器装置的无线电范围内有多少个应答器相关的信息这个事实所产生的结果。在反复的读取过程期间逐步地揭示了这个数量，下面将参考图1、2a以及2b来对其进行解释。在EPC全球有限公司2004年1.0.9版的“RFID空中接口规范-EPC全球”中，尤其是在6.3.2节以及附录B、C和F中，可以发现类似的例子。在音频-ID中心2003年1.0.0版的“技术报告-13.56MHZ ISM频带种类1RFID接口规范”中，尤其是在B部分中，可以发现另一相类似的例子。最后，ISO/IEC 18000-6类型A表示了基于时隙的另一种方法，该方法的应答器的多重捕获导致了数据冲突。
图1现在示出了具有无线电范围内的四个应答器T1…T4的读取器设备RD的布置。为了从应答器T1…T4读取数据DAT1…DAT4，该读取器设备RD发出读取命令INV，由应答器T1…T4接收并随后处理该读取命令。因此，从应答器T1…T4向读取器设备RD发送请求的数据DAT1…DAT4。
图2a示出了图1所示的布置中的读取序列CYC1的现有技术的时序图，其中读取序列CYC1包括八个独立的时隙TS1…TS8。在时序图的第一行中示出了所述时隙TS。第二行示出了从读取器设备RD发送到应答器T1…T4的数据或命令。第三到第六行示出了从应答器T1…T4发送回至读取器设备RD的数据。图1的布置的功能如下：
首先由读取器设备RD发出读取命令INV(也称为“盘点”、“查询”、“开始一轮”或“初始一轮”)。该读取命令INV还包括与应答器T1…T4在发回数据时将使用多少个时隙TS相关的信息项。因此，在读取命令INV中包括时隙TS的数量N，在本示例中该数量N＝8。该数量N可以由读取器设备RD基于初始设置或基于先前的经验来严格随机地确定，即，读取器设备RD根据自适应算法来确定该数量N。
现在由应答器T1…T4来接收所述具有数量N的读取命令INV。基于该数量N，应答器T1…T4确定它们将在哪个时间点即在哪个时隙TS中进行应答。通常，这是通过从所有的时隙TS中随机选择一个时隙来完成的，这里是通过选择八个时隙TS1…TS8中的一个时隙来完成。在本示例中，第一应答器T1选择第一时隙TS1来将数据DAT1发送回至读取器装置RD。第二应答器T2也选择第一时隙TS1。第三应答器T3选择第四时隙TS4并且最后第四应答器T4选择第六时隙TS6。现在可以开始数据传输。
第一时隙TS1在接收到读取命令INV之后不久开始，因此第一和第二应答器T1和T2开始发送它们的数据DAT1和DAT2。然而，读取器设备RD通常不能区分多个数据流，因此不能正确地接收数据DAT1和DAT2。该状况通常被称为“数据冲突”，这意味着多于一个的应答器T1…T4同时将其数据发送回至读取器设备RD。然而，正如将在下面进一步解释的，如果使用频分复用或码分复用，则可以由多于一个的应答器T1…T4同时接收数据。
读取器设备RD检测该数据冲突，并向应答器T1…T4发送所谓的“停止时隙”命令CS，这意味着可以开始下一时隙，这里是第二时隙TS2。应该注意，可以用不同的技术或标准来产生具有不同名字但具有相同功能的“停止时隙”命令CS，即，向在读取器设备RD的无线电范围内的应答器T1…T4通知开始下个时隙TS。
在第二和第三时隙TS2和TS3中，没有应答器T1…T4响应。因此，读取器设备RD在比较短的时间之后通过关闭时隙命令CS来转换到下一个时隙，从而加速了读取序列CYC1。因此，读取器设备RD在等待时间期间等待应答器T1…T4开始发送数据DAT1…DAT4。在该等待时间之后，在未接收到数据DAT1…DAT4的情况下，读取器设备RD继续发出关闭时隙命令CS。
在第四时隙TS4中，第三应答器T3将其数据DAT3发送回。这里另外的应答器T1、T2、T4均不将它们的数据DAT1、DAT2、DAT4发送回至读取器设备RD，因此这里与第一时隙TS1相反地无数据冲突发生。因此将第三个数据DAT3正确地发送至读取器设备RD。因此读取器设备RD使用所谓的“关闭时隙和静止”命令CQ(也称为“调整时隙”或“下个时隙”)来进行响应，正如上面所解释的，该命令CQ表示到下一个时隙的转换并且另外将所寻址的应答器(这里是第三应答器T3)设置为处于静止状态。这个静止状态意味着如果该应答器接收到另一个读取命令INV就保持静止直到它关闭。再者应该注意到，等同的命令和过程可以具有不同的名字或者甚至在不同的标准或不同的技术中会稍微不同。本领域的技术人员容易将本发明也应用于这些标准和技术。
在第四时隙TS4之后，接下来是另一空时隙TS5，即第五时隙TS5。在此之后，第四应答器T4在第六时隙TS6期间将它的数据DAT4发送回至读取器设备RD。正如上面所说明的，通过关闭时隙和静止命令CQ来关闭该第六时隙TS6。最后，在完成了第一读取序列CYC1之后，存在多于两个空闲时隙，即第七和第八时隙TS7和TS8，
由于读取器设备RD在第一个读取序列CYC1中已经检测到了数据冲突，因此显然不会接收到所有应答器T1…T4的数据DAT1…DAT4。因此正如图2b所示，读取器设备RD通过发出另一个读取命令INV来启动第二读取序列CYC2。由于在第一读取序列CYC1中检测到了多个空闲时隙TS，因此读取器设备RD现在决定仅仅保留六个时隙TS。因此将包含在读取命令INV中的数量N设置为N＝6(注意到在通用系统中该数量N通常限制为2的幂，也就是说2x，x为自然数。尽管本例中选择另一个数量N，但是这并不意味着本发明不可应用于具有有限可能性选择的系统)。该过程等同于上面针对图2a中的时序图所解释的内容。这里在将第一应答器T1的数据DAT1以及随后的第二应答器T2的数据DAT2在第四和第五个时隙TS4和TS5内发送到读取器设备RD之前三个时隙TS1…TS3是空闲的。最后第六时隙TS6再次空闲。
在第二数据序列CYC2中没有检测到数据冲突，因此显然已经接收到所有应答器T1…T4的数据DAT1…DAT4。可以容易地认识到由于空闲时隙TS以及多次发送读取命令INV而浪费了很多时间。这导致了读取过程具有相当长的运行时间，该时间就是第一读取序列t1的时间与第二读取序列t2的时间的和。因此本发明的目的在于缩短该读取过程。
发明内容
本发明的目的是通过一种经由读取器设备在多个时隙期间读取应答器的数据的方法来实现的，该方法包括以下步骤：
—在读取器设备以及应答器中均观测所述时隙的捕获，以及
—基于所述捕获来执行重组，其中在读取器设备和应答器中选择新的多个时隙，并且另外地在应答器中选择新的时隙之一来将数据发送回至读取器设备。
此外通过设计一种在多个时隙期间将数据发送到读取器设备的应答器来实现本发明的目的，该应答器包括：
—用于观测其它应答器捕获的所述时隙的装置，和
—用于基于所述捕获来执行重组的装置，其中选择新的多个时隙并且另外地选择新的时隙之一来将数据发送回读取器设备。
最后，通过设计一种在多个时隙期间从应答器读取数据的读取器设备来实现本发明的目的，该设备包括：
—用于观测所述时隙的捕获的设备，
—用于基于所述捕获来执行重组的设备，其中选择新的多个时隙而不与所述应答器交换任何与新选择有关的信息。
根据本发明，在读取器设备以及应答器中均执行重组，这提供的优点就是，如果它们以相同的方式运行(即同时做同样的事情)，那么可以独立运行(即不交换相关的信息)要采取的至少一些步骤。这要求初始设置与什么时候以及怎样来执行重组相关的规则，例如可以在制造读取器以及应答器的过程中完成。制造商在设计读取器设备以及应答器时加入了所述规则，即协议。这样初始设置的好处就是，不需要在读取器设备和应答器之间交换与所述重组相关的信息或者仅仅交换很少的与所述重组相关的信息。因此显著地降低了盘点的处理时间。
如果仅仅由那些在所述重组之前未向读取器设备发送数据的应答器来执行所述重组，则将是很有利的。这个措施确保在重组之前向读取器设备发送其数据的应答器不参与所述重组。因此，可以有利地避免多次发送数据。
如果仅仅由那些在所述重组之前其数据未被读取器设备正确地接收到的应答器来执行所述重组，则将会是很有利的。这个措施确保在重组之前其数据被读取器正确地接收到的应答器(这些应答器接收关闭时隙和静止命令)不参与所述重组。在上面提到的实施例中会出现应答器确实发送了其数据但是读取器未正确接收这些数据的情况，例如由于数据冲突(这些应答器接收关闭时隙命令)。由于这些应答器不得不重复它们的数据，因此如果它们参与重组将是有利的。因此，有利地避免了多次发送数据，而仅仅将那些数据正确地发送到读取器设备。
当本发明包括以下初始步骤时是有利的：
—在读取器设备中选择多个时隙，
—将来自读取器设备的读取命令发送到在该读取器设备的无线电范围内的应答器，其中读取命令包括所述时隙数量，
—在应答器中，选择时隙之一来将数据发送回至读取器设备。
除了上面提到的优点，这里读取器确定首先运行在它自身上的参数，即时隙数量。因此，在确定时隙数量时可以考虑过去的读取过程的结果。同样可以想象该读取器设备总是“选择”同样的时隙数量，这是工程师在初始设置时就固定地规定的。除了上面提到的与协议相关的部分，还可以想象随同读取命令一起或在该读取命令之前来发送与什么时候以及怎样执行重组相关的所述协议或其至少一部分，因此进一步提高了本发明系统的灵活性。
如果在所述读取器设备和所述应答器之间不进行任何与重组相关的信息的交换，则将会是非常有利的。在这种情况下可以非常有效地执行重组，所涉及的时间与不从读取器设备发送命令到应答器所涉及的时间一样，如果所述情况出现在现有技术系统中，则读取命令占用多个时隙。因此进一步减少了盘点的处理时间。应该注意到上述的信息指示针对这个特征的“明确的”信息，即与重组相关的信息，并且有意识地在重组之前立即在读取器设备与应答器之间进行交换，例如特定命令或带有与重组相关的特定参数的命令。相反地，并不认为用于决定执行或不执行重组的信息以及从其它信息中获取的信息(例如某些捕获的时隙、不与重组直接相关的某些定时的命令)是“明确的”。另外这个特征并不排除一开始就在读取器设备和应答器之间交换与重组相关的信息的可能性，因此与重组没有直接的时间关系，例如当建立系统或当发出读取命令时。
在本发明方法的优选实施例中，如果所述捕获高于预定义的限度，则用比较多的新时隙来执行所述重组，并且如果捕获低于预定义的限度，则用比较少的时隙来执行所述重组。这是一种使得时隙的数量与实际情况相适应的直接的方法，因此避免了空闲或者超负荷的时隙。
在一种有利的方法中，读取器设备和应答器都对空闲时隙进行计数，其中如果所述空闲时隙的数量超过了预定限度，则用较少数量的新时隙来执行所述重组。由于空闲时隙指示系统低于它的实际容量，因此对空闲时隙计数是将本发明投入实际应用的一种比较容易的方式。因此，由于选择了较低数量的时隙用于随后的过程，因而减少了预留用来收集数据的时间。
此外，在接收到关闭时隙命令时使得应答器中的空闲时隙的计数器递增是有利的，该关闭时隙命令是由读取器设备在前面的命令之后的等待时间内发送的，该读取器设备使用等待时间来等待来自应答器的数据。在传统的系统中，读取设备总是在特定时间内等待从应答器发送的数据。如果这由于没有应答器选择当前时隙而未发生，则读取器设备就发出所谓的“关闭时隙命令”，该命令意味着读取器设备转换到下个时隙。根据本发明，估计这种行为以便检测空闲时隙。因此，仅仅需要较小的改动来更新现有技术系统。
当读取器设备以及应答器均对在两个或多个应答器之间的数据冲突进行计数时，这同样是有利的，如果所述数据冲突的数量超过了预定限度，则使用较多数量的新时隙来执行所述重组。由于超负荷时隙指示系统在其实际容量之上，因此对超负荷的时隙计数是将本发明投入实际应用的一种相对容易的方式。因此，通过选择较多数量的时隙用于随后的过程延长了预留用来收集数据的时间。
在一个有利的实施例中，还在接收到关闭时隙命令时使得应答器中的数据冲突的计数器递增，该命令是由读取器设备在在先的命令之后过了等待时间后发出的，读取器设备使用等待时间来等待来自应答器的数据。正如上述所提到的，传统系统中的读取器设备总是在特定时间内等待从应答器发送的数据。如果由于应答器选择了当前时隙而发送了数据，则读取器设备等待直到数据已经被发送并且发出所谓的“关闭时隙和静止命令”，该命令意味着读取器设备转换到下一个时隙并且指示应答器保持静止，以便进行另外的过程。然而，如果不止一个应答器选择了当前时隙，那么由于所有的应答器同时发送它们的数据，因此将会发生数据冲突。在这种情况下，由于稍后处理从应答器收集的数据，因此读取器设备发出正常的“关闭时隙命令”。根据本发明，估计这种行为，以便检测超负荷的时隙。由于基本上发送了数据，因此这占用了与读取器等待从应答器发送的数据所需的理论等待时间相比更长的时间。通过区分快速到来的关闭时隙命令(空闲时隙)以及慢速到来的关闭时隙命令(超负荷时隙)，应答器可以容易地决定要递增的计数器。因此，仅仅需要较小的改动来更新现有技术系统。
此外，如果时隙被分配在多个读取序列中，并且根据读取器设备的读取命令来开始每个读取序列，则这将会是有利的。仅仅用本发明也不能保证在一个读取序列(即一旦仅仅发出单个读取命令)中读出所有的应答器。为了保持应答器的设计简单，一方面通常在应答器中仅仅执行简单的算法。另一方面，应答器具有简单算法的特性，即它们不能覆盖每个可能的情况。因此，不依赖于在应答器中运行的算法，读取器通过发出另外的读取命令来获得开始另外的读取序列的可能性，以便收集来自应答器的卷入数据冲突中的数据，并且发送新的参数即时隙数量，这是实用的。
此外，如果本发明方法包括如下步骤是非常有利的：
—在读取器设备中：选择读取序列的多个时隙以及多个读取序列，
—从读取器设备向在读取器设备的无线电范围内的应答器发送读取命令，该读取命令包括所述时隙数以及所述读取序列数，
—在应答器中：选择时隙之一以及与什么时候将数据发送回至读取器设备相关的读取序列之一，
在读取器设备以及应答器中：观测对所述时隙的捕获。
基于所述捕获来执行重组，其中在读取器设备以及应答器中选择新的多个时隙以及新的多个读取序列，并且另外地，在应答器中选择在新的时隙之一以及读取序列之一上将数据发送回至读取器装置。
这里时隙被分配在多个读取序列中，通过发出读取命令来启动每一个读取序列。正如在本示例中所预先确定地，有利地使用更多的读取序列，同样用读取命令来发送读取序列的数量。因此，应答器不仅选择一个时隙而且选择一个读取序列来应答。根据读取器的初始设置来随机或者基于自适应算法的结果地确定读取序列的数量，将来还可以考虑过去的事件来做决定。
此外，如果使用发送信道来替代(简单)时隙将会是非常有利的。由时隙来形成发送信道，在信道中可以用不同的频带和/或使用不同的码序列来发送另外的数据。同样被称为“时分多址”(TDMA)的、在时隙中的数据传输仅仅是一种用于收集来自多于一个实体的数据的可能的情况。在使用时同样类似的是所谓的“频分多址”(FDMA)和所谓的“码分多址”(CDMA)。这里使用多个频带或码序列来收集来自多个源的数据。因此，将本发明的TDMA过程以及FDMA和/或CDMA组合起来，以便提高在某一时间间隔内传输信道的数量，这同样也是有利的。通过这样做，不仅时隙数量是用于减少或增加传输信道数量的参数，而且频带和/或码的数量也是这种参数。这使得系统的容量更好的适应可能的实际需要，由于这样较高的自由度，它不需要更复杂的系统。
因此，当本发明方法包括如下步骤时是有利的：
—在读取器设备中：选择读取序列的多个传输信道，
—从该读取器设备向在该读取器设备的无线电范围内的应答器发送读取命令，其中读取命令包括所述传输信道的数量，
—在应答器中：选择传输信道之一来将数据发送回至读取器设备，
—在读取器设备以及应答器中：观测所述传输信道的捕获，
—基于所述捕获执行重组，其中在读取器设备以及应答器中都选择新的多个传输信道，并且在所述读取器设备与所述应答器之间不交换与新的选择相关的信息的情况下，另外地在应答器中选择新的传输信道之一来将数据发送回至读取器设备。
这里将本发明方法扩展为传输信道，正如上面所提到的，该信道不仅覆盖时隙，而且包括频带以及码序列。因此，传输信道的数量是用于扩展或减少预留用于读取过程的时间的参数。尽管上面通常称为传输信道，但是本领域的技术人员容易意识到，所述序列同样适用于多个有差别的参数。因此，同样可以想象变化时隙的数量和/或频带的数量和/或码的数量来替代变化传输信道的数量。进一步将会意识到，可以想象到仅仅控制读取序列中的参数之一并保持其它的参数不变，或者应用任何其它的组合。
本发明另一个有利的实施例是一种方法，其中在重组过程中在读取器设备以及应答器中都选择除了时隙数量或替代时隙数量的概率参数，并且根据所述概率参数具有一定概率的另外地在应答器中选择一个时隙来将数据发送回至读取器设备。
这里应答器使用特定概率来选择新的时隙。在这种情况下，当发送读取命令(或初始一轮命令)时将“概率参数”提供给应答器。根据目前提到的技术，应答器总是选择由读取器设备提供的时隙之一。因此，应答器在任何情况下都选择一个时隙。现在，提出了一种不同的方法，其中正如通过下面的例子来说明的，应答器根据给定的概率选择一个时隙。
读取器根据另外的概率参数来发出读取命令，例如，选择时隙的数量N＝8且概率为1/8。因此，应答器根据概率1/8来选择8个时隙之一。这意味着每一个应答器将会选择一个时隙(与上面提到的方法非常不同)。假定使用N＝6来重组，由于概率被设定为1/8，因此不是所有的应答器均会选择时隙，而可用的时隙数量仅仅是6。假定剩下8个应答器要被读取，这意味着仅仅其中的6个会选择可用的时隙之一。相反地，在不用概率参数的系统中，所有的应答器都会应答。因此，使用概率参数的系统可以减小数据冲突的风险，而且可以抵抗不能从多个应答器接收数据的风险。通常，好的选择是使得该概率参数为时隙数量的倒数，例如N＝8则概率为1/8，N＝6则概率为1/6等。然而，作出其它的选择以便使系统更远离数据冲突风险(减小概率)或者更远离错过应答器的风险(增大概率)，这同样是有用的。此外，可以使用时隙数量和概率参数来控制读取过程。因此，获得到了用于控制读取过程的较大的自由度。尽管独占地使用该概率参数来用于这个控制，然而也可以保持时隙数量不变。同样应该注意到还可以选择数量N＝1，当使用该概率参数时这具有特别的优点。
更进一步地，在本发明方法的一个有利实施例中，如果所述捕获高于预定的限度，则使用较低的概率参数来执行所述重组，以及如果捕获低于预定的限度，则使用较高的概率来执行所述重组。这是用于控制时隙捕获的一种直接的方法，因此避免了空闲和超负荷时隙。
在本发明另一个优选实施例中，概率参数也是与什么时候以及如何执行重组相关的规则的一部分，例如概率总是时隙数量的倒数，这很容易投入实际应用。初看时这好像并不非常有用，但是仔细研究将会理解，如果存在与预期要读取的应答器相比更多的应答器，则这个措施是特别有利的。而概率参数减小了数据冲突的风险，正在进行的重组用于在一个轮次中获得所有应答器的数据。因此，重组与概率参数的组合提供了一种非常有效的读取算法。
最后，应当注意，根据本发明方法所解释的不同的实施例以及相关优点同样可以应用于本发明的应答器以及本发明的读取器设备。
附图说明
在下文中通过参考附图所示的非限定性示例的实施例，来更详细地描述本发明。
图1示出了与四个应答器进行通信的读取器设备；
图2a和2b示出了图1所示的系统的读取序列的现有技术时序图；
图3a和3b示出了在图1所示的系统的容量之下运行的、图1所示的系统的读取序列的本发明时序图；
图4a和4b示出了在图1所示的系统的容量之上运行的、图1所示的系统的读取序列的本发明时序图；
图5示出了组合了TDMA、FDMA以及CDMA的系统。
具体实施方式
图3a再次示出了用于读取器设备RD和四个应答器T1…T4的读取过程的时序图。在图2a和2b中命令相同，因此为了简略起见省略了对每个命令的推论的详细解释。
再次预留8个时隙TS用于将来自应答器T1…T4的数据DAT1…DAT4发送回至读取器设备RD。因此，与N＝8一起发出读取命令INV。每一个应答器T1…T4再次选择8个时隙T1…T8之一，正如在图3a中的规划中产生的结果。再者多个空闲时隙是TS是读取序列CYC1的一部分，通过随后的关闭时隙命令来描述该读取序列CYC1的特征，每一个读取序列都通过短的等待时间来中断。与图2a和2b中所示的过程相反，这里每一个应答器T1…T4观测其它应答器T1…T4对时隙TS1…TS4的捕获，即例如第一应答器T1观测另外的应答器T2…T4对时隙T1…T8的捕获，等等。
为此，应答器T1…T4通过估计在前面的命令之后立即由读取器设备RD发出的关闭时隙命令CS来对空闲时隙TS计数。因此，一旦接收到关闭时隙命令CS就使得用于对空闲时隙TS计数的相应计数器递增，该关闭时隙命令CS是由读取器设备在前述命令INV、CS、CQ之后的等待时间内发出的，读取器设备RD使用等待时间来等待来自应答器T1…T4的数据DAT1…DAT4。为了平衡时隙TS的捕获，基于所述捕获来执行重组REORG，其中在读取器设备RD以及应答器T1…T4中都选择新的多个N时隙TS，并且另外地在应答器T1…T4中选择新时隙之一来将数据DAT1…DAT4发送回读取器设备RD。
简单来说，这意味着读取器设备RD和应答器T1…T4都对空闲时隙TS计数，并且当空闲时隙TS的数量超过某一限度(这里该限度被设置为2)时，读取器设备RD和应答器T1…T4同时选择新的多个N时隙TS。此外，应答器T1…T4选择新时隙TS之一，以便将数据DAT1…DAT4发送回读取器设备RD。更进一步地，在本例中，在读取器设备RD和应答器T1…T4之间不交换与新选择相关的信息(假定读取器设备RD和应答器T1…T4都独立地执行重组REORG，即，不交换相关的信息但是使用相同的方式，因此同时做同样的事情)。在图3b中示出了这个重组REORG的结果。这里用阴影将读取命令INV以及前两个时隙TS1和TS2表示为过去的事情。根据数量N＝6来完成重组，由于存在多个空闲时隙TS，表示读取过程在它的实际容量之下，因此数量N比初始数量N＝8小。
另一方面的效果是，由于应答器T1…T4已经选择了信的时隙TS1…TS4来将它们的数据DAT1…DAT4发送回读取器设备，从而避免了在图3a中的在时隙TS5中的数据冲突。应该注意到，这是偶尔发生的，并且不是本发明方法的必然结果。有利地，现在在一次运行中读取所有四个应答器T1…T4，而不需要通过发出另外的读取命令INV来启动另外的读取序列CYC。然而，仍然可能在重组REORG之后发生数据冲突，从而需要图2b所示的另外的读取序列CYC的情况。同样注意到，重组REORG的数量N＝6。这里该数量与整个读取过程相关，由于已经过去两个时隙，因此剩下四个时隙TS3…TS6。然而，同样可以想象数量N与后面的时隙相关，这意味着，在本例中选择N＝4。
仅包括一个读取序列CYC的读取过程的整个运行时间是在重组t1a之前的时间与在重组t1b之后的时间之和。应当理解，本例中的整个时间小于图2a和2b中的时间。因此，相比于现有技术的实例，这里可以更好地使用时隙TS。
图4a和4b示出了时隙TS稍微超负荷或者未超负荷的实例，相比于要读取的应答器T1…T4的数量，时隙TS的数量N＝4较低。严格来讲，数量N正好是应答器T1…T4的数量，但是由于应答器T1…T4以一种随机的方式选择时隙TS，因此数据冲突的风险增大。
在本例中，第一个数据冲突正好出现在第一个时隙TS1中，第二和第三个应答器T2和T3试图发送它们的数据DAT2以及DAT3。因此，通过关闭时隙命令CS来关闭第一时隙TS1。进一步地，在第一和第四应答器T1和T4之间，存在另一个在第二个时隙TS2中的数据冲突。与在图3a和3b中所示的实例相类似地，这里对超负荷的时隙TS进行计数，以替代对空闲时隙计数。
为此，应答器T1…T4通过估计在在先的命令之后很久由读取器设备RD发出的关闭时隙命令CS，来对数据冲突进行计数。因此，在接收到由读取器设备在在先的命令INV、CS、CQ之后过了等待时间后发出的关闭时隙命令CS时，使得用于对数据冲突计数的相应计数器递增，其中所述等待时间由读取器设备RD用来等待来自应答器T1…T4的数据DAT1…DAT4。为了平衡时隙TS的捕获，基于所述捕获再次执行重组REORG，其中在读取器设备RD和应答器T1…T4中均选择新的多个N时隙TS，并且另外地在应答器T1…T4中选择新时隙TS之一，来将数据DAT1…DAT4发送回至读取器设备RD。
简言之，这意味着读取器设备RD和应答器T1…T4对数据冲突进行计数，当数据冲突的数量超过某一限度(这里该限度被设置为2)时，它们同时选择新的多个N时隙TS。此外，应答器T1…T4选择新时隙之一来将数据DAT1…DAT4发送回至读取器设备RD。进一步地，在本例中，在读取器设备RD和应答器T1…T4之间不交换与新选择相关的信息。在图4b中示出了这个重组REORG的结果。这里用阴影标出读取命令INV以及前两个时隙TS1和TS2作为过去的事情。用数量N＝6来完成这个重组，由于多个数据冲突表示读取过程高于其实际容量，因此该数量比初始数量N＝4高。
有利地，由于应答器T1…T4已经选择了新的时隙TS1…TS4来将它们的数据DAT1…DAT4发送回读取器设备，因此避免了另外的数据冲突。因此，在每一个剩余时隙TS3…TS6中，将一组数据DAT1…DAT4从应答器T1…T4之一发送到读取器设备。有利地，进一步，现在在一次运行中读取所有四个应答器T1…T4，而不需要通过发出另外的读取命令INV来启动另外的读取序列CYC。然而，数据冲突可能正好出现在重组REORG之后，因此需要图2b中所示的另外的读取序列CYC的情况。同样注意到，重组REORG的数量N＝6。这里该数量与整个读取过程有关，由于已经过去两个时隙，因此剩下四个时隙TS3…TS6。然而，同样可以想象到，数量N与后面的时隙有关，这意味着，在本例中选择N＝4。
仅包括一个读取序列CYC1的读取过程的整个运行时间是在重组t1a之前的时间与在重组t1b之后的时间之和。应当理解，本例中的整个时间小于在图2a和2b中的时间。因此，相比于现有技术的实例更好地使用了时隙TS。
选择两个空闲或超负荷时隙TS的阈值来应用于图3a到4b的实例。进一步，时隙TS的数量N也减小或增加2个。应当理解，这仅仅是众多实例中的一个，并且诸多可替换的可能情况都不脱离本发明的范围。因此，将该阈值设置为从1到N的任何数都是可能的，可以想象该阈值是0和1之间的数量N的分数。一个例子是0.4，这意味着在3个空闲/超负荷时隙TS(假定N＝8)之后开始重组REORG。因此除了2并不硬性地减少或增加时隙TS的数量N。更适合地，可能选择任何相适宜的数量，即在许多空闲时隙TS的情况下选择较低的数量N，以及在许多超负荷时隙TS的情况下选择较高的数量N。应当理解，可以想象根据重组REORG事件来将数量N减半或加倍。更进一步，任何缩放因子都是可能的，例如0.8(减小数量N)或1.2(增大数量N)。最后，任何人将会意识到新的数量N可以计算如下：
其中Nnew表示新的数量，Nold表示原来的数量，x是指数，基于x的值来降低或增加相对于Nold的Nnew。图3a到4b的例子进一步应用本发明的实施例，在本发明的实施例中，仅仅由那些之前未发送过其数据DAT1…DAT4或者其数据DAT1…DAT4未被读取器设备RD正确接收到的应答器T1…T4来执行重组REORG。
在图5中说明的另一个例子表示一种组合的系统。这里应答器T1…T4不仅在不同的时隙TS(时分多址-TDMA)中而且通过使用不同的频率f和/或不同的码c来发送数据DAT1…DAT4。众所周知不同频带f的使用被称为“频分多址”(CDMA)，不同的码c的使用被称为“码分多址”(CDMA)。
图5示出了TDMA、FDMA和CDMA组合的三维显示。一个轴表示时间t，一个表示频率f，一个表示码c。在本系统中由于同时使用两个频带和两个不同的码，因此，在每一个时间点上，即在每一个时隙TS中，存在四个平行的传输信道TC。为了说明，用参考标记TC221来表示一个传输信道。这个传输信道TC221具有下面的“坐标”：时隙TS＝2，频带＝2以及码＝1。在图5中没有更详细地示出该方法。然而，本领域的技术人员容易获得启示来获得上述的方法，并将该方法应用到多维系统中。
在第一步骤中，读取器设备RD发出读取命令INV，该命令不仅包括时隙TS的数量N，而且包括频带和码的数量。这里假定预定义了传输信道TC的物理特征，诸如时隙的长度、频带的范围以及码序列，从而不需要将这些参数发送到应答器T1…T4。然而，同样可以理解，在初始步骤中，将通信协议或通信协议的至少一部分发送至应答器T1…T4。
在第一步骤之后，应答器T1…T4开始在不同的时隙、用不同的频带并且使用不同的码来发送它们的数据DAT1…DAT4。然而，可能发生即使在组合系统中也存在传输信道TC缺乏从而再次出现数据冲突的情况。同样可能存在许多空闲的传输信道TC。因此，根据图2a至4b的教导，在传输信道TC超负荷的情况下增加传输信道TC的数量，以及在传输信道TC空闲的情况下减少传输信道TC的数量。与图2a至4b的例子相反，这里具有较高的自由度，即不仅可以增加或减少时隙TS的数量N，而且可以增加或减少频带的数量和/或码的数量。再者，如果读取器设备RD和应答器T1…T4独立(即不交换相关的信息)地但以相同方式(即同时做同样的事情)来执行重组REORG，则无需发出新的读取命令INV。
在上面的例子中提出了一种组合了TDMA、FDMA和CDMA的系统。然而，仅仅使用TDMA和FDMA或者仅仅使用TDMA和CDMA也是可能的。在这样的情况下图5将不会是3维的图，而仅仅是2维的图。
最后，应该注意到上面提到的实施例仅用于说明而非限定本发明，并且本领域的技术人员能够设计诸多可替换的实施例，而不脱离根据权利要求所限定的本发明的范围。在权利要求书中，圆括号中的任何参考标记不应被认为是限定权利要求。词语“包括”和“包含”等等并不排除与任何权利要求或整个说明书中列举的那些单元或步骤不相同的单元或步骤的出现。一个参考单元并不排除多个这样的参考单元，反之亦然。在例举了多个设备的设备权利要求中，通过软件或硬件中的一个或相同类别来实现这几个设备。在相互不同的独立权利要求中描述某些措施的事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。
Claims (11)
1.一种在多个(N个)时隙(TS)期间通过读取器设备(RD)从应答器(T1…T4)读取数据(DAT1…DAT4)的方法，包括以下步骤：
-在读取器设备(RD)和应答器(T1…T4)中均观测对所述时隙(TS)的捕获，以及
-基于所述捕获来执行重组(REORG)，其中，仅仅其数据未被读取器设备正确接收的应答器、和/或在重组之间未向读取器设备发送数据的应答器执行所述重组(REORG)，并且其中读取器设备(RD)和应答器(T1…T4)均选择新的多个(N个)时隙(TS)，并且另外地应答器(T1…T4)选择新时隙(TS)之一，用于将数据(DAT1…DAT4)发送回至读取器设备(RD)，其中执行所述重组(REORG)，而不在所述读取器设备(RD)与所述应答器(T1…T4)之间交换与所述重组(REORG)相关的任何信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，应答器(T1…T4)仅基于特定概率来选择新时隙(TS)。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，读取器设备(RD)和应答器(T1…T4)均对空闲时隙(TS)进行计数，并且其中如果所述空闲时隙(TS)的数量超过了预定义限度，则使用新的较小数量(N)的时隙(TS)来执行所述重组(REORG)。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，在接收到由读取器设备(RD)在前面的命令(INV，CS，CQ)之后的等待时间内发送的关闭时隙命令(CS)时，增加应答器(T1…T4)中的空闲时隙(TS)的计数器的计数值，所述等待时间由所述读取器设备(RD)用来等待来自应答器(T1…T4)的数据(DAT1…DAT4)。
5.根据权利要求1所述的方法，其中读取器设备(RD)和应答器(T1…T4)均对两个或更多个应答器(T1…T4)之间的数据冲突进行计数，并且其中如果所述数据冲突的数量超过预定义的限度，则使用新的较大数量(N)的时隙(TS)来执行所述重组(REORG)。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，在接收到由读取器设备(RD)在前面的命令(INV，CS，CQ)之后过了等待时间后发送的关闭时隙命令(CS)时，增加应答器(T1…T4)中的数据冲突的计数器的计数值，所述等待时间由所述读取器设备(RD)用来等待来自所述应答器(T1…T4)的数据(DAT1…DAT4)。
7.根据权利要求1-6任一所述的方法，其中，使用传输信道(TC)来代替时隙(TS)，并且其中由时隙(TS)来形成传输信道(TC)，在信道中用不同的频带和/或使用不同的码序列来发送另外的数据。
8.根据权利要求1-6任一所述的方法，其中，在重组(REORG)过程期间，读取器设备(RD)和应答器(T1…T4)均除了时隙(TS)的数量(N)之外还选择了其它概率参数，或者读取器设备(RD)和应答器(T1…T4)均选择了其它概率参数以代替时隙(TS)的数量(N)，并且其中应答器(T1…T4)使用与所述其它概率参数一致的特定概率来另外地选择在哪个时隙(TS)中将数据(DAT1…DAT4)发送回至读取器设备(RD)。
9.一种被设计用于在多个(N个)时隙(TS)期间向读取器设备(RD)发送数据(DAT1…DAT4)应答器(T1)，包括：
-用于观察由其它应答器(T2…T4)捕获的时隙(TS)的装置，以及
-用于基于所述捕获来执行重组(REORG)的装置，该装置在重组过程中选择新的多个(N个)时隙(TS)，此外选择新时隙(TS)之一用于将数据(DAT1…DAT4)发送回至读取器设备(RD)，其中执行所述重组(REORG)，而不在所述读取器设备(RD)与所述应答器(T1…T4)之间交换与所述重组(REORG)相关的任何信息。
10.根据权利要求9所述的应答器(T1)，还包括：
-用于对空闲时隙(TS)进行计数的计数器、以及用于在接收到由读取器设备(RD)在前面的命令(INV，CS，CQ)之后的等待时间内发送的关闭时隙命令(CS)时增加所述计数器的计数值的装置，所述等待时间由读取器设备(RD)用来等待来自应答器(T1…T4)的数据(DAT1…DAT4)，和/或
-用于对两个或更多个应答器(T1…T4)之间的数据冲突进行计数的计数器、以及用于在接收到由读取器设备(RD)在前面的命令(INV，CS，CQ)之后过了等待时间后发出的关闭时隙命令(CS)时使得所述计数器递增的装置，所述等待时间由读取器设备(RD)用来等待来自应答器(T1…T4)的数据(DAT1…DAT4)。
11.一种被设计用于在多个(N个)时隙(TS)期间从应答器(T1…T4)读取数据(DAT1…DAT4)的读取器设备(RD)，包括：
-用于观测所述时隙(TS)的捕获的装置，
-用于基于所述捕获来执行重组(REORG)的装置，该装置在重组过程中选择新的多个(N个)时隙(TS)而不与所述应答器(T1…T4)交换与所述重组(REORG)相关的任何信息。
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Legal Events
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Granted publication date: 20110720 Termination date: 20151024 |
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