CN101778492A - 移动通信终端射频识别的方法及其设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动通信终端射频识别的方法及其设备，要解决的技术问题是避免移动通信终端与RFID各自正常操作时的相互干扰。本发明的方法，系统控制部控制移动通信部和RFID功能部工作在时分复用工作状态。本发明的移动通信部与RFID功能部通过通道切换部实现与天线的连接，移动通信部、RFID功能部和通道切换部通过系统控制部控制，数据通信部与通信网络有线或无线联接。本发明与现有技术相比，在GSM移动通信终端中集成RFID模块，读取UHF频段RFID标签信息，将标签信息传送到服务器，使得个人移动通信终端具备RFID读写功能，移动通信终端与RFID不发生相互干扰，实现了RFID读写器的小型化和便携性。

Description

移动通信终端射频识别的方法及其设备

技术领域

本发明涉及一种通信的方法和设备，特别是一种利用移动通信终端进行射频识别和传输的方法及设备。

背景技术

射频识别RFID系统包括附着在某一物品上的存储有唯一标识符及/或应用数据的射频RF应答器，亦称为电子标签或标签，固定或便携式的射频RF收发信机装置，亦称为读写器。RFID系统的应用为在适当的时间和地点，通过读写器将标签中存储的数据读出或进行标签数据改写，以达到对标签记载的物品特征的识别或控制的应用需求。标签的唯一标识符可用以确定被附着物品在现实世界中的唯一性身份，应用数据可用以存储该物品的相关特征信息，如商品所经过的流通环节相关记录，食品的保质期及主要成分。标签和读写器之间的通信通过无线通信方式来实现。RFID具有的低成本、低功耗和小型化发展趋势使得RFID标签广泛置于各种物体，使人类在现实世界中识别、锁定和控制被标记物体在今后成为可能，同时也对便携式读写器提出了更高的性能功能要求。在多数RFID系统应用中，要求读写器将所识读的标签数据传送到相应的计算机或信息管理系统中，因此读写器需要具备与计算机或信息管理系统进行数据传输的手段，如通过GPRS、EDGE、Wi-Fi、Bluetooth、USB等传输方式将标签数据发送到计算机或信息管理系统，并接收来自计算机或信息管理系统的反馈信息。随着第二代移动通信设备的广泛应用，个人移动通信终端已经广泛普及并深刻影响了现代人类的生活方式，移动通信终端被人们随身携带并不可或缺，同时具有各种功能的功能模块被集成到移动通信终端，为人类提供各种有意义的特色服务。应用在UHF频段的RFID系统与GMS900移动通信系统所使用的无线频段非常接近，在同一移动通信终端同时工作会产生相互影响，严重时将导致该终端的两种系统均不可用。

发明内容

本发明的目的是提供一种移动通信终端射频识别的方法及其设备，要解决的技术问题是避免移动通信终端与RFID各自正常操作时的相互干扰。

本发明采用以下技术方案：一种移动通信终端射频识别的方法，包括以下步骤：一、系统控制部控制移动通信部和RFID功能部工作在时分复用工作状态，移动通信终端由空闲状态至占用状态周期性的与移动通信网络发生互操作；二、用户向系统控制部发出移动通信请求，系统控制部发送指令，通道切换部将天线切换到移动通信部收发通道上，用户向移动通信部发送业务请求消息，移动通信部根据业务请求类型执行移动通信业务，移动通信业务完成后移动通信部向系统控制部报告业务请求完成的消息；或用户向系统控制部发出RFID业务请求，系统控制部在移动通信部的空闲状态期间内发出控制指令，通道切换部将天线切换到RFID功能部收发信机收发通道上，启动RFID功能部，RFID功能部完成RFID业务请求后向系统控制部报告业务请求完成的消息。

本发明的方法移动通信终端从空闲状态进入占用状态的周期根据移动通信网络参数设定，满足条件：移动通信部的空闲状态时间＞RFID功能部占用状态时间。

本发明的方法系统控制部分配给移动通信业务操作的时隙长度是可变的，在移动通信业务激活的状态下，时隙被连续分配给移动通信业务直到该业务被终止，RFID功能部的RFID业务只有在移动通信部空闲状态下，才能与移动通信业务轮流占用时隙。

本发明的方法启动RFID功能部后，移动通信网络发起通信请求时，系统控制部将当前RFID业务挂起，记录断点数据，关闭RFID功能部，启动移动通信部完成移动通信业务，再次启动RFID功能部，RIFD业务完成后清除挂起标志。

本发明的方法启动RFID功能部后，RFID业务允许定时溢出中断，系统控制部将当前RFID业务挂起，记录断点数据，关闭RFID功能部，再次启动RFID功能部，RIFD业务完成后清除挂起标志。

本发明的方法启动RFID功能部后，移动通信网络发起通信请求时，用户操作系统控制部继续RIFD操作。

本发明的方法用户向系统控制部的人机交互界面发出移动通信或RFID业务请求的操作，为语音或输入数据请求。

本发明的方法RFID业务请求类型为写标签数据操作时，RFID功能部与RFID标签建立双向通信链路，标签接收到读写器的有效写标签数据命令，将跟随命令后收到的数据写入标签存储区，并向RFID功能部返回操作成功的消息，由系统控制部以显示和/或声响提示的方式将写标签数据的操作结果提交给用户。

本发明的方法RFID业务请求类型为标签查询、读标签ID或读标签数据操作时，RFID功能与RFID标签建立双向通信链路，标签接收到读写器的有效命令，从标签存储区提取数据，发送数据信号，RFID功能部接收到标签的数据信号后进行解调和解码处理，获取原始标签数据，RFID功能部将原始标签数据提交给系统控制部后进入空闲状态，原始标签数据被系统控制部转发到数据通信部，向远程计算机或信息管理系统发送原始标签数据，在接受其应答后，数据通信部将应答消息发送至系统控制部，系统控制部以数据显示和/或声响提示的方式将标签数据提交给用户。

一种移动通信终端射频识别的设备，具有移动通信终端构成的移动通信部，所述移动通信部与RFID功能部通过通道切换部实现与天线的切换连接，所述移动通信部、RFID功能部和通道切换部通过系统控制部控制，系统控制部设有虚拟键盘、手写、图形、文本、语音输入输出装置，数据通信部设有接口，并与通信网络有线或无线联接。

本发明与现有技术相比，在GSM移动通信终端中集成RFID模块，移动通信与RFID工作在时分复用工作状态，读取UHF频段RFID标签信息，通过GPRS、EDGE、Wi-Fi、Bluetooth、USB传输方式将标签信息传送到服务器，并接受来自服务器的响应消息，将RFID与移动通信终端相结合，使得个人移动通信终端具备RFID读写功能，移动通信终端与RFID不发生相互干扰，实现了RFID读写器的小型化和便携性。

附图说明

图1是本发明的移动通信终端的组成示意图。

图2是本发明方法的时分工作示意图。

图3是本发明方法的工作状态迁移图。

具体实施方法

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明的移动通信终端射频识别的设备，将完成移动通信和RFID的功能模块设置在同一硬件内，使移动通信终端内具备UHF频段RFID识读功能，该设备由五部分组成：1、通道切换部，完成移动通信部收发信与RFID功能部收发信的切换，连接天线，通过天线实现信息发送接收，2、RFID功能部，实现RFID读写器的收发信及信令、数据的编解码、调制与解调，完成标签查询、读标签ID、读标签数据、写标签数据、标签灭活等指令及数据交互的处理，3、移动通信部，符合GSM移动通信标准，完成对GSM移动通信网络的接入，以支持语音、数据等通信，4、数据通信部，由系统控制部控制，提供接口与其他用户设备连接，如与计算机、手持式PDA、USB移动存储设备所存储的数据进行交互，与有线或无线传输通道建立联接，5、系统控制部，设有CPU，控制天线经通道切换部与RFID功能部或动通信部以的连接切换，控制数据通信部与有线或无线通道建立联接，并提供虚拟键盘、手写、语音方式，图形、文本、语音输出方式，实现人机交互的功能。

通道切换部采用集成有单刀n掷开关SPnT及通道滤波器的天线开关模块ASW，完成RFID与GSM800/900/1800/1900的射频收发通道切换。切换控制信号由系统控制部根据移动通信终端射频识别的设备的工作状态，如：RFID业务状态、GSM900MHz频段发送状态、GSM900MHz频段接收状态，生成相应的控制信号将天线切换到正确的通道联接。

RFID功能部的射频前端采用直接变频发射机和零中频接收机，解调的信号经过放大后由模数转换器ADC采样送入数字信号处理器DSP进行解码处理后发送到系统控制部。来自系统控制部的消息包括控制信令，如：更改工作频率、更改发射功率，业务信令，如读标签身份ID、写标签数据，以及业务数据，如准备写入标签的用户数据、全部或部分标签ID。控制信令用于完成RFID功能部工作参数的设定和更改，业务信令被识别后由RFID功能部生成符合ISO18000-6C标准的操作命令格式，采用幅移键控ASK调制到UHF频段经过放大后送到通道切换部，业务数据仅在相应操作中才会附加在操作命令中被发送。RFID功能部同时提供休眠控制端口，在不需要工作的情况下由系统控制部控制其进入休眠模式。在休眠模式下RFID功能部所消耗的电流可达到uA级。

移动通信部采用RFIC+DSP+ARM的硬件组成，在内置软件控制下完成所有相关功能。RFIC由功放和射频前端IC组成，功放采用锐迪科微电子(上海)有限公司的RDA6216，射频前端IC采用英飞凌科技公司Infineon的PMB6277；DSP负责处理GSM/GPRS底层协议；ARM处理器有两个，一个负责处理GSM/GPRS高层协议，另一个为实现主控及业务应用的应用处理器。该部分使用了迅宏公司Infomax的iM9815基带处理芯片。

数据通信部采用AzureWave公司的AW-GH381提供Wi-Fi、Bluetooth无线数据传输功能，使用Fairchild公司的FSA223UMX芯片提供USB2.0数据传输功能。

系统控制部为驻留在应用处理器AP上的基于Android嵌入式操作系统的软件功能实体，一方面通过人机交互界面MMI(Man Machine Interface)，实现与用户的互操作，一方面通过嵌入式操作系统实现对其他业务功能模块的控制和信息交互。

本发明的移动通信终端射频识别的方法，通过对移动通信和RFID工作状态的划分和确认，使得移动通信功能与RFID功能处于时分复用(Time DivisionMultiplexer，TDM)工作状态，既保证两者不会同时工作造成相互干扰，又能够及时响应两种方法的实时操作需求。包括以下步骤：

一、上电、移动通信部和RFID功能部初始化，移动通信部注册入移动通信网络后，进入待机状态。

二、状态迁移通知，移动通信部和RFID功能部向系统控制部通知其当前的工作状态及迁移消息。移动通信部工作状态分为空闲、占用两种，其中占用工作状态包括监听移动通信系统消息、小区信号强度测量和通话状态。RFID功能部工作状态分为空闲、挂起和占用。移动通信部和RFID功能部在工作状态完成迁移后，向系统控制部发送状态迁移消息，迁移消息中包括当前移动通信部、RFID功能部的工作状态。

三、移动通信部周期性的从空闲状态进入占用状态，间隔定期与移动通信网络发生互操作，时间周期在注册入移动通信网络后为系统控制部设定，设定需要满足条件：移动通信部的空闲状态时间＞RFID功能部占用状态时间。

四、用户向系统控制部的人机交互界面发出移动通信请求的操作，包括语音或数据请求，系统控制部的CPU发送指令，通道切换部将天线切换到移动通信部收发通道上，用户向移动通信部发送用户业务请求消息，移动通信部根据业务请求类型执行相应的移动通信用户业务，移动通信业务完成后移动通信部向系统控制部报告业务请求完成的消息。

五、用户向系统控制部的人机交互界面发出RFID业务请求，系统控制部接到人机交互界面指令后，在移动通信部的空闲工作状态期间内给通道切换部发出控制指令，将天线切换到RFID功能部收发信机收发通道上，并启动RFID功能部，将业务请求消息发送给RFID功能部。

RFID业务请求类型为写标签数据操作时，RFID功能部通过天线发送无线信号，与RFID标签建立双向通信链路，标签接收到读写器的有效写标签数据命令，将跟随命令后收到的数据写入标签存储区，并向RFID功能部返回操作成功的消息，RFID功能部向系统控制部报告业务请求完成的消息，由系统控制部以显示和/或声响提示的方式将写标签数据的操作结果提交给用户，完成本次RFID业务请求。

RFID业务请求类型为标签查询、读标签ID或读标签数据操作时，RFID功能部通过天线发送无线信号，与RFID标签建立双向通信链路，标签接收到读写器的有效命令，从标签存储区提取数据，通过无线信号发送数据信号，RFID功能部接收到标签的数据信号后进行解调和解码处理，获取原始标签数据，RFID功能部将原始标签数据提交给系统控制部后进入空闲状态，原始标签数据被系统控制部转发到数据通信部，数据通信部根据用户设置，选择Wi-Fi、USB、Bluetooth、GPRS、EDGE、USB传输方式，向远程计算机或信息管理系统发送原始标签数据申请进行数据检索，在接收到远程计算机或信息管理系统的包括数据检索结果的应答消息后，数据通信部将应答消息发送至系统控制部，由系统控制部以数据显示和/或声响提示的方式将标签数据提交给用户，完成本次RFID业务请求。

本发明的方法，系统控制部控制RFID功能部和移动通信部工作在时分复用工作状态，避免在RFID功能部读、写操作时，移动通信部与移动通信网络通信中断后，丢失来自移动通信网络发起的网络呼叫(来电话)、SMS、MMS信息的正常接收。在进行RFID标签读、写操作中，当有来自移动通信网络发起通信请求时，用户可选择放弃或不放弃本次RFID操作进程。

如图2所示，本发明移动通信终端与射频识别的工作时序被划分为一个一个时隙。空闲状态下的时隙长度由移动通信部获取当前注册的移动通信网络BCCH系统(广播控制信道Broadcast Control CHannel)中的相关参数后，系统控制部再根据移动通信标准的要求计算而得到的，分配移动通信业务的操作和RFID业务的操作轮流占用这些时隙进行工作，在不属于自己的时隙内相应业务操作被禁止。

系统控制部分配给移动通信业务操作的时隙长度是可变的，在移动通信业务激活的状态下，时隙将被连续分配给移动通信业务直到该业务被终止，RFID功能部的RFID业务只有在移动通信部空闲状态下，才能与移动通信业务轮流占用这些时隙。

系统控制部CPU对RFID业务的工作状态进行判断，设有两个业务允许标志位，一是RFID业务允许标志位，在置位为1表示允许RFID业务，清除为0表示禁止RFID业务，该标志位会在启动RFID业务允许定时器时被置位，当RFID业务允许定时器溢出后被清除。二是RFID业务挂起标志位，置位为1表示有被挂起的RFID业务，清除为0表示没有被挂起的RFID业务，该标志位会在RIFD业务被强制挂起时置位，在RIFD业务完成后清除。

系统控制部设有RFID业务允许定时器和移动通信业务系统定时器。RFID业务允许定时器在移动通信部返回业务完成消息后被启动，其时间长度取决于被系统控制部确定移动通信业务操作的时隙长度及其移动通信业务的保护间隙。RFID业务允许定时器溢出将清除RFID业务允许标志位，同时溢出中断被系统控制部所响应，将后续工作时隙分配给移动通信业务使用，此时若存在尚未完成RFID业务，则系统控制部将当前RFID业务挂起，记录断点数据并置位RFID业务挂起标志位，同时关闭RFID功能部，再次启动RFID功能部时，RIFD业务完成后清除挂起标志。移动通信业务系统定时器被启动，其周期性的从空闲状态进入占用状态。

如图3所示，采用本发明的移动通信终端射频识别的设备，在初始化完成后所述设备系统进入空闲Idle状态。

在Idle状态下，系统控制部收到来自MMI的RFID业务请求时，检查RFID业务挂起标志位以及RFID业务允许标志位。

当RFID业务挂起标志位为0，RFID业务允许标志位为1时，系统控制部唤醒RFID功能部并控制通道切换部将天线切换到RFID收发通道，将Idle状态迁移到RFID业务状态，即占用状态，开始进行RFID业务操作。

当RFID业务挂起标志位为0，RFID业务允许标志位为0时，系统控制部将RFID业务挂起标志位置位为1，并保持Idle状态。

由RFID业务状态返回Idle状态有三种情况，一是RFID业务完成，二是RFID业务被用户通过MMI操作所终止，三是存在RFID业务允许定时器溢出中断请求。

在Idle状态下，系统控制部通过MMI接收到用户发起的移动通信业务请求，如用户发起呼叫，或者在监听移动通信系统消息和小区信号强度测量的占用状态下移动通信业务系统定时器溢出中断请求发生时，或者RFID业务允许定时器溢出中断，系统控制部将从Idle状态迁移到移动通信业务状态，由移动通信部完成移动通信业务的操作。在状态迁移前系统控制部将RFID业务允许标志位清除为0。当移动通信业务完成或终止后，系统控制部在接收到移动通信部的通知消息后，启动RFID业务允许定时器，同时置位RFID业务允许标志为位1，将工作状态迁移到Idle状态。

在迁移到Idle状态后，系统控制部将首先检查RIFD业务挂起标志位的状态，若标志位为0时保持Idle状态不变，若标志位为1时则将工作状态迁移到RFID业务状态，同时提取被挂起RFID业务的过程数据一并发送给RFID功能部以便完成被挂起的RFID业务，当RFID功能部向系统控制部报告被挂起业务完成的消息后，返回Idle状态，启动移动通信业务系统定时器。

移动通信终端射频识别设备在系统上电后，系统控制部、RFID功能部、数据通信部均在上电初始化后进入Idle状态。移动通信部在上电初始化完成后发起网络注册进程，在成功注册到GSM网络后(完成IMSI附着/或GPRS附着)，移动通信部会进入Idle状态。在移动通信终端射频识别设备所有功能部进入Idle状态之前，MMI将不接受用户的操作请求。

移动通信和RFID在使用过程中存在明显的差异，在主叫情况下用户对移动通信终端进行操作向移动通信网络申请资源达到使用移动通信业务的目的，在被叫情况下移动通信终端必须按照移动通信标准的要求定期与网络发生互操作，避免来自网络侧呼叫被移动通信终端所遗漏的情况发生。采用移动通信与RFID处于时分复用工作状态，RFID仅在用户需要时，系统控制部发出控制指令，将天线切换到RFID功能部，其他时候均处于休眠状态。因此本发明将移动通信业务作为业务主体，以保证移动通信业务的正常，RFID业务仅在移动通信进入休眠的间隙内进行操作。

在GSM移动通信中，移动通信终端在待机情况下进入Idle状态，此时几乎所有功能实体均进入休眠状态以达到降低整体功耗的目的。移动通信终端仅在特定时刻唤醒，一是监听是否存在来自网络的寻呼消息，二是完成的诸如信号强度监测、周期性位置更新的操作，以符合移动通信网络对在网终端的特定要求。

作为最佳实施例，RFID功能部采用识读符合ISO18000-6C标准的标签的读写器，移动通信部符合GSM移动通信标准，系统控制部、移动通信部功能实体驻留在Infomax公司的iM9815基带芯片上通过UART串行接口与RFID功能部连接，通过DigRF接口与数据通信部连接，。根据移动通信网络参数，移动通信部的休眠周期由网络寻呼组参数确定，其范围为Ts＝{0.469，0.704，...，2.111}s，即移动通信业务要求最小间隔0.469s唤醒一次，最大不超过2.111s。ISO18000-6C标签的识读操作采用40Kbps(标准要求最低)的空口速率，完成对单标签EPC码(256bit)识读以及用户数据(512bit)数据的读操作，完成该操作时长不超过80ms，其中包括了实例中RFID功能部和标签内部的处理时间。在采用较高速率以及用户数据内容较少的情况下，ISO18000-6C标签操作时间要小于80ms。

根据上述时间参数可以确定，在移动通信部休眠期为469ms，设置前后34.5ms业务状态转换保护时间，则可用于RFID业务的时长为400ms，完全可以完成单标签的识读操作，并可以支持少量多标签的识读操作。

采用本发明的方法，可以有效的避免移动通信与RFID各自正常操作时的相互干扰。用户可以象使用普通个人移动通信终端一样使用UHF频段RFID读写功，接受移动通信运营商提供的个人移动通信业务。在使用UHF频段的RFID标签读写功能部进行标签读写及数据检索功能时，不会造成终端与移动通信网络的信息交互丢失以及个人移动通信终端与移动通信网络出现长时或暂时性的通信连接中断。

Claims (10)

1.一种移动通信终端射频识别的方法，包括以下步骤：一、系统控制部控制移动通信部和RFID功能部工作在时分复用工作状态，移动通信终端由空闲状态至占用状态周期性的与移动通信网络发生互操作；二、用户向系统控制部发出移动通信请求，系统控制部发送指令，通道切换部将天线切换到移动通信部收发通道上，用户向移动通信部发送业务请求消息，移动通信部根据业务请求类型执行移动通信业务，移动通信业务完成后移动通信部向系统控制部报告业务请求完成的消息；或用户向系统控制部发出RFID业务请求，系统控制部在移动通信部的空闲状态期间内发出控制指令，通道切换部将天线切换到RFID功能部收发信机收发通道上，启动RFID功能部，RFID功能部完成RFID业务请求后向系统控制部报告业务请求完成的消息。

2.根据权利要求1所述的移动通信终端射频识别的方法，其特征在于：所述移动通信终端从空闲状态进入占用状态的周期根据移动通信网络参数设定，满足条件：移动通信部的空闲状态时间＞RFID功能部占用状态时间。

3.根据权利要求2所述的移动通信终端射频识别的方法，其特征在于：所述系统控制部分配给移动通信业务操作的时隙长度是可变的，在移动通信业务激活的状态下，时隙被连续分配给移动通信业务直到该业务被终止，RFID功能部的RFID业务只有在移动通信部空闲状态下，才能与移动通信业务轮流占用时隙。

4.根据权利要求3所述的移动通信终端射频识别的方法，其特征在于：所述启动RFID功能部后，移动通信网络发起通信请求时，系统控制部将当前RFID业务挂起，记录断点数据，关闭RFID功能部，启动移动通信部完成移动通信业务，再次启动RFID功能部，RIFD业务完成后清除挂起标志。

5.根据权利要求3所述的移动通信终端射频识别的方法，其特征在于：所述启动RFID功能部后，RFID业务允许定时溢出中断，系统控制部将当前RFID业务挂起，记录断点数据，关闭RFID功能部，再次启动RFID功能部，RIFD业务完成后清除挂起标志。

6.根据权利要求3所述的移动通信终端射频识别的方法，其特征在于：所述启动RFID功能部后，移动通信网络发起通信请求时，用户操作系统控制部继续RIFD操作。

7.根据权利要求1至6中任一所述的移动通信终端射频识别的方法，其特征在于：所述用户向系统控制部的人机交互界面发出移动通信或RFID业务请求的操作，为语音或输入数据请求。

8.根据权利要求7所述的移动通信终端射频识别的方法，其特征在于：所述RFID业务请求类型为写标签数据操作时，RFID功能部与RFID标签建立双向通信链路，标签接收到读写器的有效写标签数据命令，将跟随命令后收到的数据写入标签存储区，并向RFID功能部返回操作成功的消息，由系统控制部以显示和/或声响提示的方式将写标签数据的操作结果提交给用户。

9.根据权利要求7所述的移动通信终端射频识别的方法，其特征在于：所述RFID业务请求类型为标签查询、读标签ID或读标签数据操作时，RFID功能与RFID标签建立双向通信链路，标签接收到读写器的有效命令，从标签存储区提取数据，发送数据信号，RFID功能部接收到标签的数据信号后进行解调和解码处理，获取原始标签数据，RFID功能部将原始标签数据提交给系统控制部后进入空闲状态，原始标签数据被系统控制部转发到数据通信部，向远程计算机或信息管理系统发送原始标签数据，在接受其应答后，数据通信部将应答消息发送至系统控制部，系统控制部以数据显示和/或声响提示的方式将标签数据提交给用户。

10.一种移动通信终端射频识别的设备，具有移动通信终端构成的移动通信部，其特征在于：所述移动通信部与RFID功能部通过通道切换部实现与天线的切换连接，所述移动通信部、RFID功能部和通道切换部通过系统控制部控制，系统控制部设有虚拟键盘、手写、图形、文本、语音输入输出装置，数据通信部由系统控制部控制，设有接口，并与通信网络有线或无线联接。

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