CN101661550A - 在无线射频识别系统中以随机码计时避免封包碰撞的方法 - Google Patents

Abstract

一种在无线射频识别系统中以随机码计时避免封包碰撞的方法。在无线射频识别系统中，包括至少一个无线射频识别读取装置，可接收多个无线射频识别标签所产生标签信息；以及多个无线射频识别标签，各包括有微处理器，连接有随机码产生单元、电能供应单元、内存单元及无线射频收发模块，其中该内存单元储存有包括有标签识别码的标签信息。经由无线射频识别标签的微处理器给予基数或利用本身的标签识别码以产生随机码，并根据该产生的随机码发射出标签讯号至无线射频识别读取装置。

Description

在无线射频识别系统中以随机码计时避免封包碰撞的方法

技术领域

本发明关于一种在无线射频识别系统中避免封包碰撞的方法，特别是关于一种以随机码计时发射无线讯号避免封包碰撞的方法。

背景技术

无线射频识别系统(RFID，Radio Frequency Identification)，主要是利用无线电波传输数据，以达到自动辨识物体的一种先进技术，其主要包括两个部份，无线射频识别标签(RFID Tag)及无线射频识别读取器(RFID Reader)。

无线射频识别标签由一颗含唯一识别码(UID)的芯片和天线单元，经特殊封装技术组装而成。通常无线射频识别依能量供应方式可区分为主动式和被动式两种，其差异在于主动式具有电池，被动式则无，因为被动式的标签本身并无电源，其电能须通过读取器供应。而无线射频识别读取器则由天线、无线电收发模块，以及数据处理模块所构成。一般而言，读取器与标签主要的互动关系包括：

(1)由读取器经由天线将电磁能量传送出去，而标签则利用本身的天线，接收从读取器所传送的电磁能量，转换为内部芯片工作所需的电能。

(2)读取器须接收由电子标签将内部的识别码经适当处理后所传送出的数据，进行辨识处理。

(3)若电子标签含有可写入的内存，读取器可将数据数据传送至电子标签，进行数据输入作业。

在某些情况下，无线射频识别读取器需要同时读取多数无线射频识别标签，此时读取的标签讯号可能会有碰撞问题，若是无线射频识别标签一个一个传送讯号，读取率自然高，但是当多数无线射频识别标签同时经过无线射频识别读取器时，处理标签封包碰撞的技术就很重要。

无线射频识别系统的封包碰撞(Signal Collision)一般可分为标签封包碰撞以及读取器封包碰撞两大类，前者是指同个读取器同时收到多个标签所返回的讯号，造成无法准确判读或误判，后者则是同个标签同时收到多个读取器所发出的命令以致于造成冲突。封包碰撞会造成讯号传递失败、流失，甚至讯号错误的解读形成数据错误等等，形成识别的阻碍。

目前产业中有关的防碰撞技术(Anti-collision)，主要根据碰撞机率，亦即在无线射频识别标签会于封包碰撞时，于下一段时间间隔重复传送讯号，以确保可以完全读取，但是为全部读取多数无线射频识别标签时会延长读取时间。

发明内容

本发明所欲解决的技术问题

然而在已知技术中，无线射频识别标签传输发生封包碰撞时，于下一段时间间隔重复传送讯号，此种方式虽可确保无线射频识别标签的全部读取，但毕竟具有耗费时间的缺点。又或以复杂的防碰撞(anti-collition)电路设计，防止无线射频识别标签传输时的封包碰撞。

缘此，本发明的目的即是提供一种以随机码计时发射无线讯号避免封包碰撞的方法，以结合随机码产生单元于无线射频识别标签的方式，确保无线射频识别标签在不同时间回送标签讯号至无线射频识别读取器。

本发明的另一目的是提供一种具有随机码产生单元的无线射频识别标签，并可利用无线射频识别标签的微处理器给予基数以产生随机码，或利用无线射频识别标签本身的标签识别码以产生随机码，以根据该产生的随机码发射出标签讯号。

本发明解决问题的技术手段

本发明为解决已知技术的问题所采用的技术手段是在无线射频识别系统中，以随机码计时发射无线讯号避免封包碰撞。该无线射频识别系统包括至少无线射频识别读取装置，具有微处理器，该微处理器连接有无线射频收发模块，用以接收多个无线射频识别标签所产生标签信息。该无线射频识别标签包括微处理器，该微处理器连接有随机码产生单元、电能供应单元、内存单元及无线射频收发模块，其中该内存单元储存有包括有标签识别码的标签信息。经由无线射频识别标签的微处理器给予基数或利用本身的标签识别码以产生随机码，并根据该产生的随机码发射出标签讯号至无线射频识别读取装置。

本发明对照现有技术的功效

经由本发明所采用以随机码计时的技术手段，仅需在无线射频识别标签中结合随机码产生单元此种简易的电路设计，配合产生随机码产生回送的标签讯号的时间位移量，即可有效地降低碰撞的发生机率和减少读取标签的时间，在一个时间区间内可以同时有效地读取多个标签，并使封包碰撞的产生机率大幅降低、消耗更少的读取时间，使得无论是无线射频识别读取器在处理讯号读取的时间，或是后端的主控设备的数据处理流程上都可更为省时顺畅。

本发明所采用的具体实施例，将藉由以下实施例及附图作进一步的说明。

附图说明

图1为本发明第一实施例的无线射频识别系统示意图。

图2为本发明第一实施例中各组成组件的系统结构图。

图3为本发明第一实施例的步骤流程图。

图4为本发明第一实施例的各无线射频识别标签与无线射频识别读取装置间封包传输的时序图。

图5为本发明第一实施例各无线射频识别标签多次封包传输的时序图。

图6为本发明第二实施例的步骤流程图；

图7为本发明第三实施例的各无线射频识别标签连续发射讯号的时序图。

图8为本发明第三实施例的步骤流程图。

具体实施方式

参阅图1，为本发明第一实施例的无线射频识别系统示意图。无线射频识别系统100包括多个无线射频识别标签1a、1b、1c，无线射频识别读取装置2。该无线射频识别读取装置2用以接收各个无线射频识别标签1a、1b、1c包含的信息，且无线射频识别读取装置2连接有主控设备3，可将接收的信息传输至主控设备3。本实施例中虽以三个无线射频识别标签1a、1b、1c为例，但熟习此技术人员当知无线射频识别标签数目并不受此限制。

参阅图2，为本发明第一实施例中各组成组件的系统结构图。无线射频识别标签1a包括有微处理器11a，且微处理器11a连接有随机码产生单元12a、无线射频收发模块13a及电能供应单元14a。微处理器11a连接有内存单元15a，其储存有标签信息16a，且标签信息16a分别包括有标签识别码161a及标签数据162a。其中标签识别码161a具有独特及不重复性，可代表无线射频识别标签1a的辨识身分。

相似地，无线射频识别标签1b包括有微处理器11b，且微处理器11b连接有随机码产生单元12b、无线射频收发模块13b及电能供应单元14b。微处理器11b连接有内存单元15b，其储存有标签信息16b，且标签信息16b分别包括有标签识别码161b及标签数据162b。其中标签识别码161b具有独特及不重复性，可代表无线射频识别标签1b的辨识身分。

与前述两者相似地，无线射频识别标签1c包括有微处理器11c，且微处理器11c连接有随机码产生单元12c、无线射频收发模块13c及电能供应单元14c。微处理器11c连接有内存单元15c，其储存有标签信息16c，且标签信息16c分别包括有标签识别码161c及标签数据162c。其中标签识别码161c具有独特及不重复性，可代表无线射频识别标签1c的辨识身分。

本实施例的各无线射频识别标签1a、1b、1c为主动式无线射频识别标签，其标签数据162a、162b、162c一般包括有各种相关的信息，例如可包括有标签剩余电力信息(用以估算剩余电力)、标签模式信息(用以决定睡眠模式或工作模式)、韧体版本信息(可更新韧体之版本)、软件版本信息(可更新软件之版本)、传输频宽信息(以决定频率)、传输功率信息(以决定传输功率)、合法信息(用以过滤其它伪标签)、标签所属厂商信息(显示所属厂商)及标签所属群组信息(显示所属部门)。

在无线射频识别读取装置2中具有微处理器21，该微处理器21连接有无线射频收发模块22、内存单元23及连接界面24。其中无线射频收发模块22可用以接收无线射频识别标签1a、1b、1c的标签信息16a、16b、16c，并可通过连接界面24连接于主控设备3，以将接收的信息传输至主控设备3。

同时参阅图3及图4，分别为本发明第一实施例的步骤流程图，以及本发明第一实施例的各无线射频识别标签与无线射频识别读取装置间封包传输的时序图。首先，各个无线射频识别标签1a、1b、1c接收自无线射频识别读取装置2发射的触发讯号S1(步骤101)，将各个无线射频识别标签1a、1b、1c同时接收触发讯号S1的时间点定义为时间点t0。此时，在无线射频识别标签1a、1b、1c的微处理器11a、11b、11c的控制下，由该微处理器11a、11b、11c产生基数，并将包含该基数的第一讯号S21、S31、S41分别传送至随机码产生单元12a、12b、12c，使随机码产生单元12a、12b、12c依据该基数产生随机码(步骤102)。

产生随机码的方法众多，不在此一一列举，在本实施例中仅列举一种以线性同余方法(LCG，linear congruential generator)产生伪随机数作为随机码的方法。其主要根据递归方程式如下：

Xn+1＝(a Xn+c)mod(m)

其中a，c，m皆为整数，且有以下限制：

(a)0＜m，模数(modulus)；

(b)0＜＝a＜m，乘数(multipler)；

(c)0＜＝c＜m，增额(increment)；

(d)0＜＝X0＜m，种子值(seed)；

在产生随机码的过程中，首先选择一个很大的整数m，再依照上述递归方程式，创造出在0～m-1间的连串整数群，并由微处理器11a、11b、11c产生的基数定义种子值X0，而其它数列则是依种子值X0以上述表达式得出，而随机码则是靠着将的数正规化到0～1之间得来，即随机码以Rn表示时，则Rn＝Xn/m对所有n值。

接着，各无线射频识别标签1a、1b、1c的微处理器11a、11b、11c接收自各个包含有随机码的第二讯号S22、S32、S42，并依据该随机码在时间轴上依时间轴方向I产生时间位移量T11、T21、T31(步骤103)，其中时间位移量T11、T21、T31分别对应于各无线射频识别标签1a、1b、1c，且由于时间位移量T11、T21、T31由各随机码产生，故长度都不相同，例如图4所示。

无线射频识别标签1a、1b、1c再依据该时间位移量T11、T21、T31所对应的时间点t11、t21、t31发射包含有各标签信息16a、16b、16c的标签讯号S23、S33、S43(步骤104)。最后，无线射频识别读取装置2依封包传送方向II接收各个无线射频识别标签1a、1b、1c的标签讯号S23、S33、S43(步骤105)。

参阅图5，为本发明第一实施例各无线射频识别标签多次封包传输的时序图。依据第一实施例的实施方式，各个无线射频识别标签1a、1b、1c在第一次接收自无线射频识别读取装置2发射的触发讯号S1后，由相应的随机码分别产生一时间位移量T11、T21、T31，并在对应的时间点t11、t21、t31发送讯号。接着，在第二次接收触发讯号S1后，相应产生一时间位移量T12、T22、T32，并在对应的时间点t12、t22、t32发送讯号。相似地，在第三次接收触发讯号S1后，相应产生一时间位移量T13、T23、T33，并在对应的时间点t13、t23、t33送出讯号。可理解地，每一无线射频识别标签1a、1b、1c的每一次时间位移量系由产生的随机数码决定，故每一无线射频识别标签1a、1b、1c在每一次所对应的时间点皆不相同，可有效地避免各个无线射频识别标签1a、1b、1c之间产生封包碰撞的情形。

参阅第6图，为本发明第二实施例的步骤流程图。在第二实施例中，各无线射频识别标签的系统组成与第一实施例相同，亦为被动式无线射频识别标签。其步骤流程大多与第一实施例相同，主要在于产生随机码方式的不同。

首先，各个无线射频识别标签1a、1b、1c接收自无线射频识别读取装置2发射的触发讯号S1(步骤201)。利用在无线射频识别标签1a、1b、1c的微处理器11a、11b、11c的控制下，由各微处理器11a、11b、11c存取记忆单元15a、15b、15c的标签识别码161a、161b、161c，使随机码产生单元12a、12b、12c依据标签识别码161a、161b、161c产生随机码(步骤202)，亦即以标签识别码161a、161b、161c(通常为十位数的ID号)定义前述线性同余方法的递归方程式的种子值X0，以求得随机码。

各无线射频识别标签1a、1b、1c的微处理器11a、11b、11c接收自各个包含有随机码的第二讯号S22、S32、S42，并依据该随机码在时间轴上依时间轴方向I产生时间位移量T11、T21、T31(步骤203)。相似于第一实施例，其时间位移量T11、T21、T31分别对应于各无线射频识别标签1a、1b、1c，且由于时间位移量T11、T21、T31由对应于各无线射频识别标签1a、1b、1c的标签识别码161a、161b、161c的各随机码产生，故时间位移的长度都不相同，例如图4所示。

后续步骤亦与前述相似，无线射频识别标签1a、1b、1c依据时间位移量T11、T21、T31发射包含有各标签信息16a、16b、16c的标签讯号S23、S33、S43(步骤204)。最后，无线射频识别读取装置2依封包传送方向II接收各个无线射频识别标签1a、1b、1c的标签讯号S23、S33、S43(步骤205)。

同时参阅图7，为第三实施例的各无线射频识别标签连续发射讯号的时序图。本实施例中，各个无线射频识别标签1a、1b、1c为主动式无线射频识别标签，故不须接受唤醒(wake-up)的动作即可持续地发送讯号。

如图8所示，本实施例的实施方式与前述实施例相似，但由于本实施例的各个无线射频识别标签1a、1b、1c为主动式无线射频识别标签故可持续地发送讯号，并将其起始的时间点分别定义为时间点t01、t02、t03。

首先，各个无线射频识别标签1a、1b、1c产生随机码(步骤301)。此处随机码产生的方式与前述实施例相同，可以由微处理器产生的基数或由个别的标签识别码经由随机码产生单元产生。

各个无线射频识别标签1a、1b、1c由相应的随机码在时间轴上分别产生时间位移量T11’、T21’、T31’(步骤302)。并在对应之时间点t11’、t21’、t31’发送讯号。相似地，以同样方式继续产生另一时间位移量T13’、T23’、T33’，并在对应的时间点t13’、t23’、t33’发射包含有标签信息的标签讯号(步骤303)。

由无线射频识别读取装置接收各无线射频识别标签1a、1b、1c的标签讯号(步骤304)。可理解地，每一无线射频识别标签1a、1b、1c的每一次时间位移量系由产生的随机数码决定，故每一无线射频识别标签1a、1b、1c在每一次所对应的时间点皆不相同，同样地可有效避免各个无线射频识别标签1a、1b、1c在传输信息时产生封包碰撞。

由以上的实施例可知，本发明所提供之在无线射频识别系统中以随机码计时避免封包碰撞之方法确具产业上的利用价值，故本发明业已符合于专利的要件。

Claims (14)

1、一种在无线射频识别系统中以随机码计时避免封包碰撞的方法，该无线射频识别系统包括至少一个无线射频识别读取装置，具有微处理器，该微处理器连接有无线射频收发模块，用以接收多个无线射频识别标签的标签信息，该无线射频识别标签包括微处理器，该微处理器连接有内存单元及无线射频收发模块，其中该内存单元储存有标签信息，其特征在于，该方法包括下列步骤：

(a)该无线射频识别标签产生随机码；

(b)该无线射频识别标签之微处理器依据该随机码，在时间轴产生时间位移量；

(c)该无线射频识别标签依据该时间位移量，发射包含有该标签信息的标签讯号；

(d)由该无线射频识别读取装置接收该无线射频识别标签的标签讯号。

2、根据权利要求1所述的在无线射频识别系统中以随机码计时避免封包碰撞的方法，其特征在于，步骤(a)中，该随机码由该微处理器产生基数，并在该微处理器的控制下，由随机码产生单元依据该基数以产生该随机码。

3、根据权利要求1所述的在无线射频识别系统中以随机码计时避免封包碰撞的方法，其特征在于，在步骤(a)之前还包括由该无线射频识别标签接收自该无线射频识别读取装置发射的触发讯号的步骤。

4、根据权利要求1所述的在无线射频识别系统中以随机码计时避免封包碰撞的方法，其特征在于，该标签信息包括有标签识别码。

5、根据权利要求1所述的在无线射频识别系统中以随机码计时避免封包碰撞的方法，其特征在于，该标签信息包括有标签数据，该标签数据包括有标签剩余电力信息、标签模式信息、韧体版本信息、软件版本信息、传输频宽信息、传输功率信息、合法信息、标签所属厂商信息及标签所属群组信息之一或其组合。

6、一种在无线射频识别系统中以随机码计时避免封包碰撞的方法，该无线射频识别系统包括至少一个无线射频识别读取装置，具有微处理器，该微处理器连接有无线射频收发模块，用以接收多个无线射频识别标签的标签信息，该无线射频识别标签包括微处理器，该微处理器连接有内存单元及无线射频收发模块，其中该内存单元储存有标签信息，其特征在于，该方法包括下列步骤：

(a)由该无线射频识别标签的微处理器存取该内存单元的标签信息，据以产生随机码；

(b)该无线射频识别标签依据该随机码，发射包含有该标签信息的标签讯号；

(c)由该无线射频识别读取装置接收该无线射频识别标签的标签讯号。

7、根据权利要求6所述的在无线射频识别系统中以随机码计时避免封包碰撞的方法，其特征在于，在步骤(a)之前还包括由该无线射频识别标签接收自该无线射频识别读取装置发射的触发讯号的步骤。

8、根据权利要求6所述的在无线射频识别系统中以随机码计时避免封包碰撞的方法，其特征在于，该标签信息包括有标签数据标签识别码。

9、根据权利要求6所述的在无线射频识别系统中以随机码计时避免封包碰撞的方法，其特征在于，该标签信息包括有标签数据，该标签数据包括有标签剩余电力信息、标签模式信息、韧体版本信息、软件版本信息、传输频宽信息、传输功率信息、合法信息、标签所属厂商信息及标签所属群组信息之一或其组合。

10、根据权利要求6所述的在无线射频识别系统中以随机码计时避免封包碰撞的方法，其特征在于，步骤(a)中由该无线射频识别标签的微处理器依据该随机码，在时间轴产生时间位移量。

11、根据权利要求10所述的在无线射频识别系统中以随机码计时避免封包碰撞的方法，其特征在于，步骤(b)中由该无线射频识别标签依据该时间位移量发射该标签讯号。

12、一种具有随机码产生单元的无线射频识别标签，其特征在于，包括：

微处理器；

随机码产生单元，连接于该微处理器，用以产生随机码；

电能供应单元，连接于该微处理器，供给该微处理器所需的电能；

内存单元，连接于该微处理器，储存有标签信息；

无线射频收发模块，连接于该微处理器，具有收发无线讯号的功能；

该无线射频识别标签的随机码产生单元产生随机码，由该无线射频识别标签的微处理器依据该随机码，在时间轴产生时间位移量，该微处理器即依据该时间位移量，将其标签信息发射出。

13、根据权利要求12所述的具有随机码产生单元的无线射频识别标签，其特征在于，该标签信息包括有标签识别码。

14、根据权利要求12所述的具有随机码产生单元的无线射频识别标签，其特征在于，该标签信息包括有标签数据，该标签数据包括有标签剩余电力信息、标签模式信息、韧体版本信息、软件版本信息、传输频宽信息、传输功率信息、合法信息、标签所属厂商信息及标签所属群组信息之一或其组合。

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