CN101385035B - 无线通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无线通信系统，具体地涉及一种在RTF协议模式和TTF或TTO协议模式下都可以工作的电子标签(10)。通常，该标签是包括天线(11)的RFID标签，该天线用作接收信号的接收器以及用于发送信号的发送器。

Description

无线通信系统

技术领域

本发明涉及一种无线通信系统，具体地涉及RFID(射频识别)标签。

背景技术

发明人认为RF(射频)通信系统包括至少一个读取器(或者称为询问器)以及多个RFID标签(或者称为应答器)。RFID标签通常是无源的，即由来自于读取器的广播信号供电，但也可以是有源的，即具有诸如电池的内部电源。RFID标签通常通过将变化的能量反射回读取器而与读取器通信。

读取器和RFID标签之间的通信由不同的协议控制。当今世界上使用的有各种不同的UHF空中协议，例如iP-X，ISO-18000-6A和B，EPC C1G2及其前身Class1和Class0。在这些协议当中，EPC C1G2是最著名的且应用最广泛的，尤其是在美国如此。尽管读取器制造商生产可以处理多于一种标签的多协议读取器，但标签通常只执行多个可用协议中的一个。

EPC C1G2协议是一种“读取器先发言”(RTF)协议，即标签直到读取器利用某种形式的唤起指令命令它时才作出应答。在EPC C1G2的情况下，SELECT和QUERY指令就用于该目的。为了识别移动的标签，读取器可以通过反复地发出‘唤起’指令而轮询标签，或者读取器可以通过一些其它方式触发标签，例如手动地、通过红外光束或通过切换开关的方式触发。一旦读取器发起通信，通过读取器和标签之间的一套复杂的命令和应答就可从众多标签中选出一个。

另一方面，iP-X协议是“标签先发言”(TTF)或“只有标签发言”(TTO)协议，即当标签进入读取器波束时，标签通过向读取器发送ID来宣告自身。该ID发送通常以使用低占空比的伪随机间隔反复进行。附加数据的发送可以紧跟着ID的发送。无需其它装置来触发读取器。

尽管EPC协议引起了供应链和物流应用的广泛推崇，但是为了获得高的读取速率，其主要缺点在于标签与读取器之间的复杂的相互作用需要宽的频谱带。而且，读取器不可以与紧邻的其它读取器共用通信信道。尽管现在在美国有足够宽的频谱分配，但并不是所有的国家都这样，尤其在欧洲和中国不是如此。因此在频谱分配有限的欧洲、中国和其它国家，EPC C1G2没有被广泛应用。由于EPC C1G2协议的RTF特点，EPC C1G2协议也不适合用于快速移动的标签或者不适合用于标签可以在不确定的时间进入和离开读取器波束的场合。

iP-X协议需要很小的带宽。在该协议的TTO版本的情况下，读取器从不调制或者发送指令，因此需要很小的频谱。读取器可以共用同一通信信道，即允许大量紧邻的读取器工作。该协议的TTF特点使其适合于检测快速移动的标签或者适用于标签可以在不确定的时间进入和离开读取器波束的场合。

由于iP-X协议区别于RTF协议的上述优点，所以在诸如欧洲和中国的地区，iP-X协议可能比EPC C1G2得到认可。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种在RTF协议模式和TTF或TTO协议模式下都可以工作的电子标签。

所述电子标签可是RFID标签并还可包括：

用于接收信号的接收器；和

用于发送信号的发送器。

所述电子标签可包括RTF协议引擎和TTF或TTO协议引擎，它们分别用于在RTF协议模式和TTF或TTO协议模式下操作标签。

所述电子标签可进一步包括可在RTF协议模式和TTF或TTO协议模式之间切换标签的开关。

所述开关可是手动操作的。在这种情况下，当标签移至和离开工作于不同协议模式的区域时，该开关通常可由操作者手动切换来操作，从而改变标签的工作模式。该开关可包括可手动操作的切换开关或者包括通过读取器或询问器可写入的状态标志。

相反地，或者优选为另外地，该开关可在协议间自动切换标签。在这种情况下，所述标签可包括检测器以自动检测该读取器是以RTF协议模式还是以TTF或TTO协议模式广播，而开关可自动将所述标签切换至所检测到的模式。所述标签可包括RTF协议前导检测器(preamble detector)和TTF或TTO协议首部检测器(header detector)，分别用于检测读取器是以RTF协议还是TTF或TTO协议广播。

该电子标签可基于iP-X标签结构。因此该标签可包括诸如EEPROM(电擦除可编程只读存储器)形式的存储元件。存储元件可包括一组可电读取的指令，这些指令用于检测所接收到的信号是使用RTF协议还是使用TTF或TTO协议，从而对此作出响应以相应地在各种协议模式间切换，因此所述开关和检测器是基于软件的。

相反地或此外地，该存储元件可用于接收一个指使标签以RTF协议模式或者以TTF或TTO协议模式工作的指令。

该电子标签可包括诸如逻辑电路形式的专用电路，该专用电路用于检测所接收到的信号正在使用哪种协议，并对此作出响应以相应地在各种协议模式之间切换电子标签的工作模式，因此该开关和检测器是基于硬件的。

该电子标签可工作于LF、HF、UHF或微波频率中的至少一个频率范围内，优选地可工作在所有这些频率范围内。

根据本发明的另一方面，提供了一种操作电子标签的方法，该方法包括有选择地将标签设置为使用RTF协议模式或者TTF或TTO协议模式。

因此，该方法可包括在RTF协议模式或者TTF或TTO协议模式之间有选择地切换RFID标签。

RFID标签可在协议之间被自动地切换。因此，该方法可包括借助于标签来检测读取器是以RTF协议模式还是以TTF或TTO协议模式工作，并自动将所述RFID标签切换至所检测到的模式。

相反地或者优选为另外地，该方法可包括手动地在各种协议模式之间切换标签。

根据本发明的又一个方面，提供了如上所定义的一组可电读取的指令。本发明可扩展至其上存储有如上所定义的一组可电读取的指令的存储元件。

本发明可扩展至其上附有如上所述的电子标签的物品。

本发明进一步地可扩展至包括至少一个如上所定义的电子标签的通信系统。

附图说明

现参照附图，通过示例进一步描述本发明。

在附图中：

图1是表示根据本发明的RFID标签的原理图；

图2是表示使用了图1 RFID标签的系统的原理图；和

图3至5分别表示了示意的信号。

具体实施方式

参照附图1和2，附图标记10一般表示电子标签，根据本发明具体表示RFID标签。如图1所示，RFID标签10包括传统形式上的天线11以及整流器和检测器12。RFID标签10还包括RTF协议检测器形式的检测器(具体为EPC前导检测器13)，以及TTF或TTO协议检测器(具体为iP-X首部检测器14)。RFID标签10还包括持续状态标志15，分别为EPC和iP-X协议的引擎16、17，EEPROM形式的存储元件18，以及调制器19。EEPROM18上存储有与RFID标签10相关联的唯一的ID码以及可选的附加数据。

应当理解，尽管图1中的元件13至18在概念上单独示出，但是取决于实施例，这些元件可以彼此集成在一起。

现参照图2，由读取器22，32所广播的信号24，34被作为接收器的天线11接收，并且经整流器和检测器12整流，从而使RFID标签10通电，因此所广播的信号24，34成为电源。

整流器和检测器12还将从信号24，34中所检测到的数据提供给EPC前导检测器13和iP-X首部检测器14。EPC前导信号和iP-X首部的格式的示例分别如图3和4所示。

当EPC前导检测器13检测到EPC前导信号(图3)时，EPC前导检测器13激活EPC协议引擎16，并且如果必要，则访问EEPROM18，并且信号36经调制器19调制并经天线11发送回去。天线11在此用作发送器。

类似地，当iP-X首部检测器14检测到iP-X首部(图4)时，iP-X首部检测器14激活iP-X协议引擎17，并且如果必要，则访问EEPROM18，并且信号26经调制器19调制并经天线11发送回去。

使用时，RFID标签10处于由附图标记20所标示的第一区域，该区域包括以iP-X协议模式(iP-X协议是TTF或TTO协议的范例)工作的读取器22。iP-X协议在中国被广泛使用，因此区域20可看作是在中国的地区。读取器22按iP-X协议发出信号24，经由天线11接收到信号24，iP-X首部检测器14检测到iP-X协议的使用并激活iP-X协议引擎17。

RFID标签10将持续状态标志15设置为iP-X协议模式。持续状态标志15是具有五秒或更短存储时间的短期存储元件。因为信号24向RFID标签10供电，所以如果RFID标签10移出信号24的路径，RFID标签10就会失去其电源。但是，如果RFID标签10短时间地(即小于五秒)移出信号24的路径，则持续状态标志15保持其存储状态，并且当RFID标签10移回信号24的路径时将被再次供电，然后读取持续状态标志1 5，并且RFID标签10恢复在iP-X协议模式下的通信。

接着如箭头28所示，RFID标签10被移至第二区域30。第二区域30包括以EPC协议模式(EPC协议是RTF协议的范例)工作的读取器32。EPC协议在美国被广泛使用，因此区域30可看作是在美国的地区。移动过程28的具体范例将包含RFID标签10的物品从中国运送至美国。

区域30中的读取器32将信号34发送至RFID标签10。信号34经由天线11接收，并且EPC前导检测器13检测到所接收的信号34是按EPC协议的，然后激活EPC协议引擎16。类似地，将持续状态标志15设置为EPC协议模式。

可选择地，当RFID标签10离开区域20时，读取器22已向RFID标签10发送诸如WRITE的指令，以将存储在EEPROM 18中的默认状态标志设置为EPC协议模式，于是手动地将RFID标签10切换至EPC协议模式。EEPROM18是长时间存储元件，因此即使RFID标签10长时间断电，但是仍保持默认状态标志。制造RFID标签10时，优选地将默认状态标志设置为RFID标签10可能被首次使用的协议。如果没有检测到具体的协议模式或者如果RFID标签10被设置为不是自动检测所接收到的信号24，34的协议模式，则该默认状态标志就会控制RFID标签10的工作协议模式。

RFID标签10的典型发送序列如图5所示，该序列包括启动部100，iP-X部102和EPC部104。一旦读取器22的已发送信号24进入，RFID标签10就会上电并读取持续状态标志15的状态，该状态例如是iP-X协议模式，然后iP-X协议引擎17按iP-X协议序列106执行。当RFID标签10移入区域30时，RFID标签接收来自读取器32的EPC QUERY命令108。RFID标签10一旦检测到EPCQUERY命令108，就会激活EPC协议引擎16，并且解释跟随于EPC QUERY命令108的QueryRep命令110，并在适当的时间以RN16命令111应答。当接收到来自读取器32的Ack命令114时，RFID标签10以其EPC码116应答。

发明人认为所述本发明提供了一种利用不同协议可以高效地通信的RFID标签，本发明特别地适合于在利用不同协议的地区，例如中国和美国之间运送或以其它方式运输的RFID标签。

Claims (5)

1.一种电子标签，其包括：

RTF协议引擎和TTF或TTO协议引擎，它们分别用于在RTF协议模式和TTF或TTO协议模式下操作标签；

开关，其用于在RTF协议模式和TTF或TTO协议模式之间切换标签；

检测器，其包括RTF协议前导检测器和TTF或TTO协议首部检测器，这些检测器分别响应于所接收的RTF协议前导或所接收的TTF或TTO协议首部，自动检测读取器或询问器是以RTF协议模式还是TTF或TTO协议模式广播，而所述开关可自动将所述标签切换至所检测到的模式。

2.根据权利要求1所述的电子标签，其是基于iP-X标签结构并且包括存储元件。

3.根据权利要求1所述的电子标签，其包括专用电路，所述专用电路用于检测所接收到的信号正在使用哪种协议，并对此作出响应以相应地在各种协议模式之间切换所述电子标签的工作模式，于是所述开关和检测器是基于硬件的。

4.一种操作电子标签的方法，所述方法包括：

接收来自于读取器或询问器的信号；

借助于所述标签检测信号中的RTF协议前导或者TTF或TTO协议首部，由此检测所述读取器或询问器是以RTF协议模式还是以TTF或TTO协议模式工作；并且

自动将所述标签切换至所检测到的模式。

5.一种通信系统，其包括至少一个如权利要求1所述的电子标签。

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