CN101404057A

CN101404057A - 减小rfid交换中的处理等待时间

Info

Publication number: CN101404057A
Application number: CNA2008101769078A
Authority: CN
Inventors: T·J·巴恩斯; M·A·洛耶
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2007-09-27
Filing date: 2008-09-27
Publication date: 2009-04-08
Anticipated expiration: 2028-09-27
Also published as: US7986217B2; US20090085748A1; SG151233A1; CN101404057B; TW200922165A; TWI385942B

Abstract

本发明的名称为减小RFID交换中的处理等待时间，在要求RFID阅读器从RFID标签接收响应，并且随后在特定的时间期间内发送命令给该RFID标签的射频识别(RFID)系统中，在从RFID标签接收到全部的响应之前，该RFID阅读器可以在RFID阅读器的发送链路中放置命令发送的初始部分，并且在接收到全部的响应以后来完成该命令发送。

Description

减小RFID交换中的处理等待时间

技术领域

本发明涉及射频识别技术，尤其涉及减小RFID交换中的处理等待时间。

背景技术

由于射频识别技术已经变得越来越先进，RFID阅读器(Reader)和RFID标签(Tag)间的通信交换被整合的越来越复杂。在工业标准ISO-1800-6(c)中规定的通信协议中，在RFID阅读器轮询RFID标签之后以及在阅读器从该标签接收响应以后，RFID阅读器必须在限定的时段内将命令发送回该标签。由于从标签接收的响应通常在其能够被译码之前要经过阅读器中的数字信号处理器(DSP)的处理，并且由于通常命令在实际发送之前要经过阅读器中的DSP的处理，这些处理等待时间加到RFID标签在发送响应和接收命令之间所经历的周转时间。另外，帧同步符号必须在命令之初发送，进一步减少了可用的限定时间周期。在有许多RDID标签的环境下，这些等待时间的累积效果能减少全部的系统吞吐量，并且可引起一些通信交换由于超时问题而不能正常工作。

发明内容

本发明的第一方面在于一种无线通信设备，包括射频识别(RFID)阅读器，所述射频识别(RFID)阅读器包括处理器、要耦合在所述处理器和天线之间的接收链路和要耦合在所述处理器和所述天线之间的发送链路，所述RFID阅读器用于：接收来自特定的RFID标签的响应；在所述接收链路中处理所述响应；并且在所述接收链路中处理所有所述响应之前将命令的初始部分提供给所述发送链路。

本发明的另一方面在于一种与射频识别(RFID)标签进行通信的方法，包括：在RFID阅读器的接收链路中对从射频识别RFID标签接收的第一发送的初始部分进行解码；在对所述初始部分的所述解码之后，但在所述接收链路中对所述第一发送的最后部分解码之前，在所述RFID阅读器的发送链路中对要被无线地发送给所述RFID标签的第二发送的初始部分进行处理；以及在对所述第一发送的最后部分进行解码之后，在所述发送链路中对所述第二发送的其余部分进行处理；其中在所述发送链路中的所述处理被定时从而使所述第二发送的所述初始部分将会在所述RFID标签发送所述第一发送的所述最后部分以后由所述RFID标签接收。

附图说明

根据下面的描述和用于阐明本发明实施例的相关附图，本发明的一些实施方案可以被理解。附图中：

图1为根据本发明实施例的RFID系统的框图。

图2为根据本发明的实施例等待时间与发送和接收链路之间的对应关系。

图3为根据本发明实施例在RFID阅读器和RFID标签之间的无线通信交换的时序图。

图4为根据本发明的实施例发送前瞻(look-ahead)命令给RFID标签的方法的流程图。

具体实施方式

在下面的描述中，阐述了众多的具体细节。然而，应当理解为本发明的实施例没有这些具体的细节也可以实施。另外一方面，众所周知的电路、结构和技术并没有具体说明，这样是为了避免模糊对本说明书的理解。

提及到的“一个实施例”，“实施例”，“示例实施例”，“各种实施例”等，指示本发明所描述的实施例可包括特定特征、结构或特性，但是并不是每个实施例都需要包括这些特定特征、结构或特性。进一步地，一些实施例可能具有一些、全部或者不具有其它实施例所描述的特征。

在下面的说明书和权利要求书中，术语“耦合”和“连接”，以及它们的派生词可能被使用。应当理解为这些术语并不是彼此的同义词。进一步而言，在一些特定实施例中，“连接”指示两个或更多的元件彼此间是直接的物理或电接触的。“耦合”指示两个或更多的元件彼此间合作或相互作用，但是它们可能是也可能不是直接的物理或电接触的。

权利要求书中，除非另外特别指出用于描述普通元件的序列形容词“第一”，“第二”，“第三”等的用法，仅指示涉及的是相似元件的不同实例，并且也并不意味着这样描述的元件必须依照给定的顺序，或者时间的、空间的、等级的或任何其它的方式。

本发明的不同实施例可以通过硬件、固件和软件之一或者其任意组合来实现。本发明也可实现为包含在机器可读介质中或者机器可读介质上的指令，这些指令可被一个或多个处理器来读取和执行从而实现这里所描述的操作性能。机器可读介质可以包括任意的用于存储、发送和/或接收机器(例如，计算机)可读形式信息的机制。例如，机器可读介质可以包括有形的存储介质，例如但是并不限于只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；磁盘存储介质；光学存储介质；闪存设备等。机器可读介质也可以包括经过调制的用于对指令编码的传播信号，例如但是并不限定为电磁载波信号、光载波信号或者声载波信号。

术语“无线”和它的派生词可能被用于描述使用调制的电磁辐射、通过无形介质来通信数据的电路、设备、系统、方法、技术、通信信道等。该术语并不表示关联的设备不包含任何的线路，尽管在一些实施例中它们可能不包含。术语“移动无线设备”用于描述当它用于通信时可在物理上处于运动无线设备。

本说明书的上下文中，RFID标签(有时称作RFID应答器)是通过发送至少包含该RFID标签的识别码的响应对来自于RFID阅读器的询问信号做出响应的设备。从RFID标签“发送”信号包括反射接收到的载波信号(有时称作反向散射)的调制形式。本说明书的上下文中，RFID阅读器(有时称作RFID询问器)是用于无线地接收前面提到的响应的设备。在一些实施例中，RFID阅读器也可以发送数据和/或命令给RFID标签，该数据和/或命令可以影响来自于RFID标签的响应。“无源RFID标签”是从通过天线接收的射频信号收集的能量来获得操作能量的RFID标签，而“有源RFID标签”是通过连接到电池或其它物理的有形能量源(例如，电力供应)来获得其操作能量的RFID标签。任一类型的标签可以使用该反射的或反向散射的调制方法来与RFID阅读器进行通信。

本发明的不同的实施例中，在触发RFID标签来发送对轮询的响应以后，在来自于标签的响应被全部接收之前，该RFID阅读器可以开始向RFID标签发送命令，这样就降低了在预定的最大允许时间终止以后才发送命令的几率。在一些实施例中，来自标签的响应将包含关于该响应的长度的信息，该信息可以用于计算何时开始发送命令，使得在标签完成响应发送以后，标签可以接收命令的开始，但是在最大可允许的时间期满之前。在一些实施例中，响应和命令的协议符合由国际标准组织出版于2005年、工业标准ISO 18000-6C中规定的协议。

图1为根据本发明实施例RFID系统的框图。在给出的系统100中，RFID阅读器110可以与RFID标签130交换无线通信。在该示例中，RFID阅读器110发送轮询给RFID标签130，促使标签130发送响应，该响应又促使RFID阅读器110发送前瞻命令给RFID标签130。本申请的上下文中，“前瞻命令”是到RFID标签(或者到多个RFID标签的组地址)的发送，并且“前瞻命令”包含定向到RFID标签的命令域，其中在发送的剩余的内容被确定以前，发送的初始部分提交给该发送链路。通信交换也可以包括这三个(轮询/响应/命令)之前和/或之后的通信，但是为了避免用不必要的复杂性而混淆了本发明的实施例的细节，这些通信未示出。为了本发明的目标，轮询可以是任何可行的来自RFID阅读器110的通信，该RFID阅读器110触发来自RFID标签130的响应。例如但并不限定为单一的发送，或者多个从阅读器到标签的发送中的最后。在一些操作中，轮询可以引起来自多个RFID标签的响应，但是下面的描述只应用于多个标签中的一个。其余的标签被单独地和/或顺序地处理，但是使用相似的技术。

RFID阅读器110可以包含处理器112、一个或多个天线118，接收链路114和发送链路116。RFID标签130可以是可能的多个能够与RFID阅读器110进行通信的RFID标签中的一个。RFID标签130的内部细节可能不涉及本发明的多个实施例中的发明性的方面，因此那些细节并不进行描述。

为了本发明的目的，发送链路定义为设备中获得要发送的数字数据、以适当的定时将数据转换为适当的信号从而通过天线进行发送、并将这些信号提供给天线的部分。相似地，接收链路定义为设备中用于从天线接收信号、将这些信号和关联的定时将这些信号转换成数字数据并提供数字数据以进一步处理的部分。发送链路和接收链路中可使用各种类型的电路，例如但是并不限定为移位寄存器、缓冲器、状态机和/或数字信号处理器(DSP)。在一些实施例中，该发送链路和接收链路可以共享某些资源(例如，DSP)，但是本发明的各种实施例不应该被限制在那个方面。

图2示出根据本发明实施例在等待时间与发送和接收链路之间的对应关系。发送等待时间是数据移动通过发送链路所采用的时间，即，用于获得要发送的数字数据、将该数据转换成适当的射频(RF)信号以及将这些射频信号提供给天线的时间。执行这些功能的电路被包含在发送链路114中。相似地，接收等待时间是接收链路从天线获得RF信号、将这些信号转换成适当的数字数据以及提供数字数据以进一步处理所采用的时间。执行这些功能的电路被包含在接收链路116中。发送等待时间和接收等待时间的值可以包含在RFID阅读器内，并且可以通过不同的方法来确定，这样当需要时这些参数是可以使用的。这些方法可以包括，但是并不限于以下：1)在生产的时候这些值就被编程或硬编码到RFID阅读器中，2)在生产之后测试RFID阅读器并将这些值编程到RFID阅读器中，3)在现场操作中，通过在RFID阅读器和RFID标签之间进行环回测试来动态地确定这些值，4)其它的方法。

尽管无线信号从发送天线到接收天线需要花费有限的时间，但是在大多数实例中该时间被认为可以忽略的，因此并不包含在等待时间的考虑中。相似地，RFID标签中的信号处理等待时间被认为或者可忽略，或者并不是相关因素，因此也不被包含在等待时间的考虑中。

一般地，在某个时间处理数字数据和尝试执行某些功能的程序指令、状态机或者其它的逻辑位于发送链路和接收链路的处理器侧，而不是位于天线侧。相应地，对于在处理器中确定的发送和接收定时性能，RFID阅读器必须调整它的定时确定从而适应由这些链路带来的等待时间。

图3为根据本发明的实施例在RFID阅读器和RFID标签之间的无线通信交换的定时图。图中示出四个不同的数据集。TAG TX示出来自RFID标签的发送，而READER RCV示出相同发送何时在RFID阅读器处被接收。示出的这些发送有前同步码(PRE)，随后为正在发送的实际数据(D)。在一些实施例中，除了别的以外，前同步码可包含关于发送长度的信息，这样接收设备可以在实际遇到结束(end)前确定发送什么时候结束会发生。

相似地，READER TX示出来自于RFID阅读器的发送，而TAG RCV示出何时在RFID标签处接收该发送。示出的这些发送具有初始的帧同步符号(FS)，随后是指示哪个命令正在供给RFID标签的命令域(C)。RFID阅读器和/或RFID标签的发送也可以包括其它的没有提及的域。尽管在这里使用术语前同步码和帧同步，本发明的不同实施例并不限定为使用这些技术的设备。

由于在RFID标签内可能发生的任何信号处理等待时间被认为可以忽略或者不相关，TAG TX和TAG RCV示出在RFID标签上的信号的定时。相反地，READER RCV表示的是在阅读器的接收链路经历了等待时间以后，从RFID阅读器的接收链路中接收的数据，而READER TX表示的是在阅读器经历了发送等待时间之前，被提交给RFID阅读器的发送链路的用于发送的数据。

根据上面的说明和图2所示，从TAG TX到READER RCV的等待时间L1包括RFID阅读器中的接收等待时间。基于此，该标签将在时刻T0停止发送，阅读器在时刻T2真正意识到发送结束之前，时间段L1将会过去。RFID阅读器可使用L1的值来确定多久该标签可以准备好接收来自阅读器的发送。相似的方式，从READER TX到TAG RCV的等待时间L2包括RFID阅读器的发送等待时间。基于此，标签将在时刻T3开始接收来自于阅读器的发送，时刻T3是阅读器在T1将数据提供给它的发送链路后的时间段L2。L2可用于确定多久该阅读器应该提供数据到发送链路，从而数据可以在确定的时刻到达标签。

在某些RFID通信协议中，RFID阅读器应该在从RFID标签接收响应(对于前面的轮询)以后发送命令给RFID标签。RFID标签发送它的响应以后，该命令应该在特定时间内被标签接收。由于这次交换中的周转时间包括L1和L2，因此有时在传统的系统中以分配的时间内完成交换可能是困难的，并且交换可能失败。更复杂的情况是要发送的具体的命令可能依赖于响应的内容，这样阅读器直到它在时刻T0接收到全部的响应才可以知道发送什么命令。

然而，在许多操作中，命令的初始部分包含已知的、对于所有命令都相同的符号。这个初始部分标记为帧同步，尽管本发明的一些实施例可能并不限定为使用该标记的设备。RFID阅读器在确定命令的其余部分将包含什么之前可以开始发送这个符号，提供的方法有：1)阅读器在必须将命令的其余部分提供给它自己的发送链路之前确定命令的其余部分是什么(这可部分依赖于帧同步符号)，以及2)在RFID标签已经完成它的响应的发送并且准备好接收以后，命令的初始部分才在RFID标签的天线处被接收。这个原理由图3所示。

如图所示的READER TX，阅读器在时刻T1将帧同步(FS)符号提供给它的发送链路，这在阅读器的接收链路在时刻T2完成接收来自于标签的响应之前。然而，到阅读器必须在时刻T4将命令的其余部分提供给它的发送链路时，它在时刻T2已接收并解码该来自标签的完整的响应。RFID阅读器这样就有足够的信息来选择用于发送的合适的命令内容，并且可以开始将发送的C部分提供给它的发送链路。

等待时间L2以后，RFID标签的天线在时刻T3接收帧同步。由于该标签在时刻T0完成了它的响应的发送，它在时刻T3已经准备好来接收进来的信号，并且全部的命令(FS+C)可以被适当地接收和解码。注意：尽管图中示出时刻T0在时刻T1前发生，但是这不是必然的要求。在一些实例中，RFID阅读器可以在时刻T1将帧同步符号提供给它的发送链路，早于RFID标签在时刻T0已完成它的响应的发送，条件是在RFID标签完成发送它的响应之前RFID标签的天线不会接收帧同步(例如，T1可能在T0前发生，但是T3不能在T0前发生)。

图4示出根据本发明的实施例发送前瞻命令给RFID标签的方法的流程图。为了本发明的目的，命令发送中任何对所有命令都是标准化并且因此预先知道的部分(例如，帧同步符号)，可以由术语“命令”来包括。

在可由RFID阅读器执行的流程框图400中，在410中，RFID阅读器对RFID标签进行轮询。该轮询可以是任何可行的、引起特定的RFID标签进行响应的发送，该发送包含它自己的识别码。在一些操作中，该轮询可以是触发RFID标签进行响应的单个发送。在其它的操作中，该轮询可以是来自该RFID阅读器的一系列发送中的最后一个，这一系列发送用于引起来自RFID标签或一组具有相似地址的RFID标签的响应。在420中，RFID阅读器开始接收来自RFID标签的响应。在多个RFID标签中的每一个都发送响应给同一个轮询的实例中，这些响应可以在时间上相互分离，从而避免互相影响，下面的流程图关注的是来自那些标签中的一个标签的响应。

在430中，响应的初始部分被解码来确定前同步码是否正确。如果不正确，处理将在440退出到这里没有描述的其它过程。前同步码可以由于多种原因而被认为不正确，例如但是并不限定为：1)接收的前同步码由于微弱信号而被恶化，被来自其它RFID标签的信号所干扰，等，2)前同步码的内容表明它是来自于不应该做出响应的RFID标签的，3)前同步码有不正确的格式，4)等等。

在确定前同步码正确，并确定RFID标签的响应之后是来自RFID阅读器的命令以后，该RFID阅读器可准备发送该命令。然而，发送那个命令的定时应该符合特定的情况。如果发送的太早，命令的初始部分将在RFID标签仍在发送其响应的时候到达RFID标签的天线，这样标签将不能正确地接收和解码该命令。如果发送的太晚，RFID标签将经历超时，并且将不接受该命令。这样，RFID阅读器将等待在450，直到在460中，在可接受的定时窗口来开始发送命令的初始部分。对于T1的定时窗口将保证T3在T0的后面(参见图3)，但是T3在RFID标签超时前发生。如果在处理过程到达450前已经太晚而不能满足该窗口，操作将会被终端(没有示出)，但是在一些操作中这种情况较少发生。在来自RFID标签的响应的长度是可变，或者至少该长度预先并不知道的实施例中，该长度可以编码于响应中(例如，在前同步码中)。在这样的实例中，窗口定时取决于接收和解码该长度、确定响应何时结束以及使用该信息来计算何时窗口将出现。

在接收和解码来自RFID标签的响应的其余部分以后，RFID阅读器可以确定发送给RFID标签的合适的命令(例如，它可以在470确定命令的其余部分内容是什么)。RFID阅读器然后可组成命令的其余部分，然后通过将该其余部分提供给发送链路来将其余部分添加到命令的初始部分。在一些实施例中，命令的“初始”部分延伸到帧同步符号的末端，而命令的“其余部分”可以是任何跟在帧同步符号后面的传送中的一切。

前面的描述旨在说明而不是限定。本领域技术人员可以做一些改进。这些改进被包括在本发明的不同实施例中，由下面的权利要求书的精神和范围来限定。

Claims

1.一种无线通信设备，包括：

射频识别(RFID)阅读器，所述射频识别(RFID)阅读器包括处理器、要耦合在所述处理器和天线之间的接收链路和要耦合在所述处理器和所述天线之间的发送链路，所述RFID阅读器用于：

接收来自特定的RFID标签的响应；

在所述接收链路中处理所述响应；并且

在所述接收链路中处理所有所述响应之前将命令的初始部分提供给所述发送链路。

2.如权利要求1所述的无线通信设备，其中所述RFID阅读器还用于：

确定所述响应的结束何时将被所述接收链路检测到；并且

对所述初始部分的所述提供进行定时以便所述RFID标签在所述RFID标签完成发送所述响应之后将接收所述命令的开始。

3.如权利要求2所述的无线通信设备，其中所述RFID阅读器还用于接收所述响应中对于所述响应何时将完成的指示。

4.如权利要求1所述的无线通信设备，其中开始所述初始部分的所述提供的时间至少部分地基于下面的至少一个：

所述接收链路中的等待时间的确定，和

所述发送链路中的等待时间的确定。

5.如权利要求1所述的无线通信设备，其中对所述初始部分的所述提供的定时至少部分地基于在所述命令中的帧同步符号完成发送之前对所述响应的最后部分的解码。

6.如权利要求1所述的无线通信设备，其中所述响应包含所述响应的长度的指示。

7.如权利要求6所述的无线通信设备，其中所述长度的所述指示包含在所述响应的前同步码中。

8.如权利要求1所述的无线通信设备，其中所述响应和所述命令的协议和定时符合2005年出版的国际标准文档ISO 18000-6C的要求。

9.如权利要求1所述的无线通信设备，还包括耦合到所述发送链路和所述接收链路的天线。

10.如权利要求1所述的无线通信设备，其中所述RFID阅读器包含关于所述发送链路的处理等待时间的信息。

11.如权利要求1所述的无线通信设备，其中所述RFID阅读器包含关于所述接收链路的处理等待时间的信息。

12.一种与射频识别(RFID)标签进行通信的方法，包括：

在RFID阅读器的接收链路中对从射频识别RFID标签接收的第一发送的初始部分进行解码；

在所述接收链路中对所述初始部分的所述解码之后，但在对所述第一发送的最后部分解码之前，在所述RFID阅读器的发送链路中对要被无线地发送给所述RFID标签的第二发送的初始部分进行处理；以及

在对所述第一发送的所述最后部分进行解码之后，在所述发送链路中对所述第二发送的其余部分进行处理；

其中在所述发送链路中的所述处理被定时从而使所述第二发送的所述初始部分将在所述RFID标签发送所述第一发送的所述最后部分以后由所述RFID标签接收。

13.如权利要求12所述的方法，其中对所述第一发送的所述初始部分的解码包括对前同步码的解码。

14.如权利要求12所述的方法，其中对所述第二发送的所述初始部分的所述处理包括处理帧同步符号。

15.如权利要求12所述的方法，还包括使所述第二发送的所述初始部分的处理的定时至少部分地基于下面至少一个：

所述RFID阅读器的所述接收链路中的等待时间，和

所述RFID阅读器的所述发送链路中的等待时间。

16.如权利要求12所述的方法，还包括使所述第二发送的所述初始部分的处理的定时至少部分地基于所述第一发送的持续时间。

17.如权利要求12所述的方法，还包括使所述第二发送的所述初始部分的处理的定时至少部分地基于所述第二发送的所述初始部分的持续时间并且至少部分地基于所述第一发送的所述最后部分的期望持续时间。