CN102197670B - 近距离无线设备中的嵌入式rfid记录器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及便携式通信设备。本发明进一步涉及便携式通信设备的使用及其操作方法。本发明的目的是方便便携式通信设备适应其当前环境，例如方便近距离通信设备中的频谱共享。问题的解决在于便携式通信设备包括用于与另一设备通信的无线通信接口、存储器和用于接收从RFID询问器发送的RFID信号的RFID记录器，其中所述便携式通信设备适于在所述存储器中存储各个接收到的RFID信号。本发明的优点在于提供比较简单的方案用于从便携式通信设备的当前环境提取信息。本发明例如可以用于使听音装置，如听力仪器、听筒或头戴耳机，适应本地的情况如具体的国家，或用于在给定干扰的情况下以高效方式运行。

Description

近距离无线设备中的嵌入式RFID记录器
技术领域
本发明涉及在近距离无线设备中针对RFID标签的信息使用，例如便携通信设备、如助听器的听音设备。本发明更具体地涉及便携式通信设备。
本发明进一步涉及便携式通信设备和系统的使用。本发明更进一步涉及操作便携式通信设备的方法。本发明还涉及数据处理系统和计算机可读介质。
本发明可以应用于听音设备，例如听力仪器、听筒或头戴式耳机。
背景技术
近年来，运行在例如国际电信联盟无线电通信组定义的未注册ISM(工业、科学和医疗)频谱中的无线设备和系统的使用已经有了巨大的增长，例如WiFi、蓝牙、家用自动化设备等。未注册无线设备的数量及其应用的种类有期望在未来数年中进一步增长，其中包括医疗设备领域，例如助听器等。但是，未来最大部分的未注册设备有可能属于射频识别(RFID)系统。预期RFID读卡器和网络将会在各处采用以与附着到人、物品和动物的数十亿个RFID标签通信。
用于未注册频带运行的基本范例是设备应当应用多种技术以避免信号的无线电干扰，信号包括：(a)从其他设备接收的信号和(b)向其他设备发送的信号。例如，实现上述目标的一种机制是遵循：如果想要发送信号的设备检测到正在进行中的传送，其撤回并在某一(随即)时间内不发起传送。这就是“对话前监听”原则。在另一示例中，检测到在信道M上有正在进行的传送的设备将转换到信道N，并尝试在该信道上进行通信。通常，设备尽量高效率地使用频谱，这意味着我们想要达到尽可能多的设备成功地向预期的接收器同时发送信息的状态。
以下概述高效使用频谱的示例。有两人A和B，他们中的每一个都想让各自的头戴式听筒与各自的移动设备通信。通信通过从头戴式听筒向移动设备发送数据包完成，反之亦然。如果这两人彼此相邻站立，则不可能同时(在同一信道)发送用于A和B的数据包，因为数据包在相互干扰中被破坏。一种解决该问题的方式是A的移动设备同意通过分时与B的移动设备共用信道，同意在A的时间段内由A的移动设备使用信道，在B的时间段内由B的移动设备使用信道。另一种方法A和B同意使用不同的信道，因此避免相互干扰。
但是，实现这样的高效率频谱操作是一个难题。在之前的示例中，有可能A和B的移动设备不能或不愿意相互通信，从而他们不能在如何分时使用或转换信道上达成一致。因此，目前大量的研究致力于便于高效频谱共享和利用的技术。由于在863-870MHz的频带的近距离设备(SRD)的数量在未来几年中将会激增，这样的要求对于该区域特别重要。其中包括医疗设备，如听力仪器。
在863-870MHz频带的特殊问题是近距离设备将不得不与RFID读写器(询问器)设备共享无线介质。这是因为RFID询问器使用的功率比近距离设备大得多。这就导致了一个不希望非对称状况：多个SRD在检测到RFID读写器导致的干扰后，将抑制其传输或被迫改变通信信道，同时另一方面其传输有可能不干扰RFID系统中的通信。
US 2007/0063818涉及包括射频识别标签和询问器的射频识别系统。在一实施例中，询问器配置为确定频率信道中接受到的信号的性质，并根据所确定的接受到的信号的性质有选择地允许该频率信道中的询问器的传输。在另一实施例中，询问器配置为根据是否有可能由于所选信道中的信号或相邻频率信道中的信号引起干扰选择询问器频率信道。
发明内容
但是，有一种途径解决该问题，本专利申请提出用于将RFID系统从干扰威胁转变为避免干扰的资源的方法。一个RFID系统必须观察RFID读写器与便宜的RFID标签(或读写器)的通信，RFID标签大量地嵌入多种设备中。
本发明的一个目的是便于使通信设备适应其当前环境，例如便于近距离通信设备中的频谱共享。本发明的另一目的是利用从RFID读写器记录的信息以便于做出与背景有关的决定。
在本申请中，术语“RFID读写器”和“RFID询问器”针对RFID系统的部件可互换使用，RFID系统用于远程获取来自主动或被动RFID应答器或标签的数据。RFID读写器/询问器向标签发送询问信号并接收包含存储在各个标签中的信息的应答，例如标签的识别信息或任何其他信息。
本申请的主要思想是在近距离设备中嵌入能从RFID询问器/读写器接收信号的一个或多个RFID记录器，并将其用于收集关于RFID读写器周边环境的信息。通常，当正常的RFID标签接收到来自RFID读写器的有用信号时，根据本发明便携式通信设备的RFID记录器中RFID标签的应答功能被禁止。可以将RFID记录器或RFID标签看作“外部存储器”，其中RFID读写器可以写信息，该信息随后存入近距离无线设备的内部存储器。写入存储器的信息可以用于多种目的，例如便于做出频谱用法的决定，但是也可以是其他用法的决定。在未来的无线便携式通信系统中，标签(或记录器)可以是用于控制另一装置远的程控制装置的一部分，例如听音设备，如助听器系统中的一个或多个(如两个或多个)听力仪器(HI)。
通常，RFID标签包括用于接收和发送RF信号的天线和用于解调和调制(及可能地存储)解调信息信号的电路。
术语“近距离设备”(SRD)在本文中表示能够在较短的距离内与另一设备通信的设备，例如小于20米、小于5米、小于2米或2008年2月的ERC推荐文件70-03中使用的短距离的意义。
该思想的基本用法如下：当近距离设备检测到干扰时，该设备读取对应于由其嵌入式RFID记录器读取的内容的存储位置。信息例如可以用作任何(通用)算法的输入，该算法用于确定哪一频率信道将在当前环境中使用以实现高效的频谱操作。干扰可以用多种方法检测，例如通过测量包错误概率(PEP)，当PEP超过预定阈值表明存在干扰。可选地，可以通过测量在没有来自另一通信方的有用信号的情况下接收的功率识别干扰，或当使用LBT(对话前监听)时，通过尝试介质使用的连续失败次数识别干扰。
该思想的应用在于设备记录从FRID读写器接收的信号的全部近期历史记录。这有助于改进关于频谱使用的决定，或者获取一些额外的便于整个系统运行的信息，如位置信息或内容信息。
本发明的目标通过权利要求书和以下描述的发明实现。
本发明的目标通过便携式通信设备实现。通信设备包括用于与另一设备通信的无线通信接口、存储器和用于接收从RFID询问器发送的RFID信号RFID记录器，其中便携式通信设备适于在存储器中存储接收的各个RFID信号。
由RFID读写器发送的RF信号通常包括调制在载波上的信息或代码。接收到并存储在存储器中的RFID信号通常可以是任何合适的形式，例如波形(振幅-时间)、包括一个或多个帧或某一类型的提取参数(特性)的数字化信号。存储的RFID信号可以是由RFID读写器发送的RF信号携带的(例如在数据包中)解码信息。可以由时间戳、关于从RFID读写器接收的功率的信息、其被接收到时的准确频率、是否在接收来自RFID读写器的信息之后、已经存在(来自做出答复的标签的)检测到的能量等补充这样的信息。
本发明的优点是其提供了用于从便携式通信设备的当前环境提取信息的比较简单的方案。进一步的优点是提供用于改进的频谱的方案，该频谱在竞争同一频谱的RFID系统(RFID读写器和对应的RFID标签)与便携式通信设备之间共享。在给定的地理位置、给定的任何时间高效的频谱使用是RFID系统以及便携式通信设备的优点。
术语“无线通信接口”在上下文中表示适于与位于另一设备中的对应接收器和/或发送器无线通信的发送器和/或接收器单元，另一设备空间分离且不同于RFID读写器/询问器。
在特定实施例中，便携式通信设备适于存储连续指示符，例如接收各个存储的RFID信号的时间命令或指示符，如时间戳。这样的优点是便于对接收的RFID信号的特性进行相关的统计分析。
在实施例中，RFID记录器适于接收来自一个或多个RFID标签的RFID信号，例如2个、3个、4个、5个或更多的RFID标签。
在一实施例中，RFID记录器适于记录未注册频率范围中的信号。在一实施例中，RFID记录器适于记录从863MHz到870MHz的频带中的信号，如从865MHz到868MHz，可选地约2.4GHz。
在一实施例中，RFID记录器耦合到RFID读/写模块，该RFID读/写模块特别适于从RFID记录器提取由RFID记录器接收的RFID信号并特别适于将其写入存储器。在一实施例中，RFID读写模块适于从RFID记录器提取从RF信号解调的信息信号并将其存储在存储器中，RF信号从所讨论的RFID读写器接收。
在一实施例中，便携式通信设备包括识别特定RFID读写器所使用信道的信道识别单元，特定RFID读写器的信号由RFID记录器接收。在一实施例中，信道识别单元适于识别在预定频率范围内的信道。
在一实施例中，便携式通信设备包括处理单元。在一实施例，处理单元适于管理在存储器中提取和存储由RFID记录器接收的信号的细节(例如每一个单独的从RFID记录器的RFID信号提取之间的时间)。在一实施例中，处理单元适于能够向存储器中的RFID信号的各个记录增加信息，例如背景相关信息、位置信息、时间信息等。
在特定实施例中，处理单元适于分析存储器中存储的至少一部分RFID信号。在一实施例中，处理单元连接到用于与其交换信息的RFID读/写模块。在一实施例中，处理单元连接到用于与其交换信息的存储器。
在特定实施例中，处理单元适于分析当前接收的RFID信号、将其与可能已经存储的RFID信号比较。在一实施例中，如果当前接收的RFID信号不同于已存储的RFID信号，处理单元和/或读/写模块适于仅存储当前接收的RFID信号。因此，存储器的使用量可以最小化。
在特定实施例中，处理单元适于保持跟踪如存储在存储器中的所有不同RFID信号中的特定RFID信号出现的频率。
在特定实施例中，处理单元适于分析接收的FRID信号的特性。
在特定实施例中，接收的RFID信号的特性选自包括以下特性的组：传输频率或频率范围或信道、脉冲时间长度、空闲时间长度、背景信息及其组合。背景信息可以例如是当检测设备检测到RFID信号时检测设备的GPS坐标，或者任何其他嵌入在RFID信号中的背景相关信息(例如RFID读写器属于经常或海关机构)。
在特定实施例中，接收和存储的RFID信号的特性存储在存储器中，并与所讨论的RFID信号关联。这样的优点在于可以容易地比较每一接收信号的相关参数。
在特定实施例中，处理单元适于分析和提取包含在接受的RFID信号中的特定信息，例如在接收的RFID信号的特性中、在背景信息中。这可以是例如国家代码或关于可变频率信道的细节(例如可用信道、其使用的时间帧等)。在一实施例中，使用关于国家代码的信息以应用符合该国法规要求的无线电操作，如选择操作频率范围、发送功率和频率跳跃模式。
在特定实施例，便携式通信设备适于从存储的RFID信号提取信息以识别RFID读写器系统的类型(例如识别占空比、信道使用模式、在同一或不同信道的响应标签的期望应答等)。在一实施例中，该信息用作高效选择操作信道的算法的输入，该操作信道用于通信设备。
在一实施例，便携式通信设备是适于接收来自多个预定RFID读写器的RFID信号。在一实施例中，便携式通信设备包括具有识别RFID读写器系统类型的信息的数据库，便携式通信设备能够接收来自RFID读写器的RFID信号。在一实施例中，便携式通信设备适于结合从当前紧邻的RFID读写器接收的信息和数据库的信息。在一实施例中，便携式通信设备适于结合这样的信息和其他可用的信息，例如关于位置(来自定位系统，如GPS)和/或时间的信息。在一实施例中，便携式通信设备适于接收来自RFID读写器的RFID信号，该信号指示位置(例如国家或地区)或具体类别的周边环境，例如机场或特定类型的商店。
在特定实施例中，用于与另一设备通信的无线通信接口包括可选的接收频率范围或信道和可能不同的可选的发送频率范围或信道。
在特定实施例中，便携式通信设备适于使用接收的RFID信号的特性分析结果影响或控制通信设备的通信或功能，例如影响用于选择或改变一个或多个处理参数的处理算法或选择一组特定的(例如之前存储的)处理参数或特定的处理程序。
在特定实施例中，便携式设备适于根据接收的RFID信号的特性分析结果选择用于与另一设备通信的合适频率范围或信道。
在特定实施例中，处理单元适于根据接收的RFID信号的特性分析结果生成频率控制信号。
在特定实施例，便携式通信设备适于根据频率控制信号选择用于与另一设备通信的合适频率范围或信道。
在一实施例中，便携式通信设备适于能够比较当前时间与各个存储的RFID信号的接收时间。在特定实施例中，便携式通信设备适于提取两个存储的RFID信号的接收时间之间或当前时间与存储的RFID信号的接收时间之间的时间差。
在一实施例中，便携式通信设备适于使用提取的信息与RFID信号的时间戳的组合以从最后检测到的使用起，在特定最小时间段Tmin内避免使用频率或信道进行发送和/或接收，提取的信息关于具体接收的RFID信号的频率或信道使用和/或在同一或不同信道的响应标签的预期应答。在一实施例中，Tmin大于30秒，如大于60秒、大于120秒、大于1000秒。
在一实施例中，识别紧邻的RFID系统的频率或信道的使用是根据多于一次的出现，如根据多次的出现，如根据对存储的RFID信号和可能相关的信息的统计分析。
在一实施例中，便携式通信设备适于在接收模式下在特定时间段(例如10s或20s)扫描特定的频谱带宽(例如频谱的未注册部分，例如865-868MHz)以查找紧邻的RFID系统使用的RFID信道。在一实施例中，便携式通信设备适于使用该信息控制便携式通信设备的发送和/或接收信道的使用。这可以例如限制使用已由RFID系统(例如包括RFID询问器及其对应的RFID标签)占用的识别信道，并允许使用RFID系统没有占用的信道。在一实施例中，该方案与从最后检测到的(例如从最后的扫描)所讨论频率信道使用的最小时间常数结合，如果过去的时间少于预定的时间，以禁止这样的使用，既然已检测到这样的使用。
在特定实施例中，便携式通信设备包括用于将音频信号发送到接收装置的远程控制和/或音频传输装置，如头戴耳机或一对头挂听筒或一个或多个听力仪器。
在特定实施例中，便携式通信设备包括至少一听音设备，如头戴耳机或听力仪器。在特定实施例中，便携式通信设备包括适于戴在用户耳朵上或内的至少一听力仪器，例如耳后式或耳内式仪器。
本发明提供以上、具体实施方式部分中和权利要求中描述的便携式通信设备的使用。在一实施例中，提供结合RFID系统的使用，例如RFID系统包括RFID读写器。
在本发明的一方面，提供便携式通信系统，该系统包括两个便携式通信设备，其中至少一个(例如两个)是以上、具体实施方式部分中和权利要求中描述的便携式通信设备。在一实施例中，一个便携式通信设备是用于向第二便携式通信设备发送音频信号的音频传输设备，第二便携式通信设备是听音设备，其中所述音频传输设备和所述听音设备的每一个包括能在频率范围或信道内建立所述设备之间的无线链路的无线通信接口，所述频率范围或信道是基于接收的RFID信号的特性分析。
在本发明的一方面提供一种系统，该系统包括RFID读写器和至少一便携式通信设备，RFID读写器适于向以上、具体实施方式部分中和权利要求中描述的便携式通信设备发送信息(如代表RFID读写器当前所处的国家或地区的国家或地区代码)。便携式通信设备适于接收信息(例如国家代码)。在一实施例中，RFID读写器的发射功率等级被限制为较低的功率，如小于等于5W、小于等于2W。在一实施例中，RFID系统使用频谱的未注册部分，如在863MHz到870MHz之间或约2.4GHz。在一实施例中，RFID系统的传输信道的带宽小于等于500kHz，如小于等于300kHz、小于等于200kHz。在一实施例中，便携式通信设备适于使用信息(例如国家代码)执行动作。在一实施例中，便携式通信设备适于选择发送和/或接收频率、频率范围或信道，用于与另一非RFID读写器的设备通信的无线接口。在一实施例中，信息涉及位于便携式通信设备附近的设备类型。在一实施例中，设备类型是娱乐设备，如电视。在一实施例中，系统适于提供由便携式通信设备执行的动作建立从娱乐设备到便携式通信设备的传输信道。在一实施例中，从娱乐设备到便携式通信设备的传输信道包括视频和/或音频。在一实施例中，便携式通信设备包括听音设备，如听力仪器或头戴耳机。
在本发明的一方面，提供操作便携式通信设备的方法，该方法包括：
A)在便携式通信设备中嵌入RFID记录器(便携式通信设备通常不具有接收RFID信号或发送RFID询问器消息的功能)；
B)将RFID记录器用作周边RFID信号的“吸入”点以收集由紧邻的RFID读写器发射的关于通信设备的地理(国家)位置或其他任何信息类型(广告、帮助信息等)。这样的标签(或RFID记录器)可以捕捉由临近的RFID读写器发送的信息并使用该信息：
·监控环境中的RFID信号以提供有助于频谱使用的高效决定的信息，和/或
·作为电子公告牌，其中相邻的RFID询问器可以写入一些用于频谱共享或更常见的背景信息的信息。例如，在穿过边界时，标签可以捕获用户访问的国家的国家代码，并因此决定例如允许的频率和将使用的功率等级(不同地，这必须手动完成)。
术语“捕获”信号在上下文中视为包含“接收”和“解码”信号
本发明进一步提供操作便携式通信设备的方法，该方法包括：
a)捕获围绕便携式通信设备的一个或多个RFID信号；
b)存储所述一个或多个RFID信号和顺序指示符；
c)分析存储的RFID信号。
在一特定实施例，该方法包括从存储的RFID信号提取信息，该信息有助于做出关于便携式通信设备周边环境中的频谱使用的决定。
在一特定实施例中，该方法包括从存储的RFID信号提取信息，该信息识别具有发送所讨论的RFID信号的RFID读卡器系统的类型(例如识别占空比、信道使用方式、在同一或不同信道的响应标签的预期应答等)。在一实施例中，该信息用作高效选择通信设备的操作信道的算法的输入。
在特定实施例中，该方法包括从捕获的RFID信号提取便携式通信设备所处国家的国家代码。在特定实施例中，该方法包括从捕获的RFID信号确定在与另一设备通信的无线通信接口中允许使用的频率和功率等级。如果便携式通信设备是音频传输设备(例如音乐播放器或用于发送多个音频信号中的一个所选信号的音频选择设备)，其他设备可以是例如头戴耳机、一对听筒或一个或多个听力仪器。如果便携式通信设备是听力仪器，其他设备可以是例如另一听力仪器。
在特定实施例中，顺序指示符是指示出现顺序的顺序编号或指示捕获RFID信号的时间点的时间戳，其优点在于可以根据出现的顺序和时间分析RFID信号。当记录时间戳时，可以确定捕获的两个信号之间(或当前时间与捕获的特定RFID信号之间)的相对时间差，并将其用作决定的输入。
术语“记录信号或信息”在上下文中意味着使信号或信息可用于分析和/或存储(例如在存储器中“存储”或“写入”信号或信息)。
在一实施例中，关于具体接收的RFID信号的频率或信道使用信息和/或在同一或不同信道的响应标签的预期应答与所述RFID信号的时间戳相结合，从而从最后检测到的使用起，在最小时间段内避免对和/或从另一设备使用该频率或信道进行发送和/或接收。在一实施例中，Tmin大于30秒，如大于60秒、大于120秒、大于1000秒。
在一实施例中，提供接收模式，其中用某一时间段(例如10秒或20秒)扫描频谱的某一带宽(例如频谱的未注册部分，如865-868MHz)，从而确定紧邻的RFID系统使用哪一RFID信道。在一实施例中，便携式通信设备使用的发送和/或接收信道由该信息控制。在一实施例中，从所讨论的频率信道的最后检测到的使用起(即从最后的扫描起)，该方案与最小时间常数结合，由于检测到这样的使用，如果已过去的时间小于预定的时间，不允许这样的使用。在一实施例中，Tmin等于100毫秒、1秒、10秒或100秒。
在特定实施例中，该方法包括识别便携式通信设备周围的环境中使用的通信频率、频率范围或信道，因此识别与便携式通信设备使用或打算使用的频率、频率范围或信道的可能的干扰。
在特定实施例中，通过识别存储位置识别干扰源，该存储位置复制从当前捕获的RFID信号提取的信息，可选地利用存储在该存储位置的RFID信号的可能的额外特性。
可以预见当以上、具体实施方式的详细说明中和权利要求中描述的设备的结构特征由对应的方法替代时，结构特征可以与上述方法相结合(反之亦然)。上述方法的实施例具有与对应的系统相同的优点。
在进一步的方法，提供数据处理系统，该数据处理系统包括处理器和程序代码工具，该程序代码工具用于使处理器执行以上、具体实施方式的详细说明中和权利要求中描述的方法中的至少一部分步骤。在一实施例中，程序代码工具至少包括一部分步骤，如步骤的主要部分，如该方法的全部步骤。在一实施例中，数据处理系统构成以上、具体实施方式的详细说明中和权利要求中描述的便携式通信设备的一部分。在一实施例中，处理器是以上、具体实施方式的详细说明中和权利要求中描述的便携式通信设备的处理单元。
在进一步的方面，提供计算机可读介质，该计算机可读介质存储包括程序代码工具的计算机程序，当计算机程序在数据处理系统上执行时，程序代码工具用于使数据处理系统执行以上、具体实施方式的详细说明中和权利要求中描述的方法中的至少一部分步骤。在一实施例中，程序代码工具至少包括步骤b)和c)。在一实施例中，程序代码工具至少包括一部分步骤，如步骤的主要部分，如上述方法的全部步骤。
本发明进一步的目的通过从属权利要求和本发明的详细说明中限定的实施例实现。
在此使用的单数形式“一”、“一个”和“该”意在包含复数形式(即具有“至少一个”的含义)，除非另作明确说明。应当进一步理解术语“包括”、“包含”在说明书中使用时表明所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的出现，并不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的出现或增加。应当理解当元件被称为“连接到”或“耦合到”另一元件时，除非另有明确的说明，元件可以是直接连接或耦合到其他元件，或者中间存在插入元件。此外，在此使用的“连接”或“耦合”可以包括无线连接或耦合。在此使用使用的术语“和/或”包括一个或多个所列相关项目的任意和全部组合。在此公开的方法的步骤不必按照公开的准确顺序执行，除非另有明确的说明。
附图说明
以下结合优选实施例并参照附图更全面地说明本发明：
图1是根据本发明的便携式通信设备的实施例；
图2是设置为在频带865MHz-868MHz由RFID系统使用的四信道配置，参见ETSI TR 102649-1(2007年4月)；
图3是在频带865MHz-868MHz的SRD系统的10个300kHz信道的可行示意图；
图4通过说明一RFID信道不必仅与SRD系统的一信道重叠补充图3；
图5是在SRD设备或系统中提出的解决方案的可行实现的框图；
图6是根据本发明实施例存储在便携式通信设备的存储器中的RFID信号及对应特性的示例。
为了清楚附图是原理性和简化的，其只显示了理解本发明所必需的细节，同时省略其他细节。所有图中相同的附图标号用于同一或对应的部件。
本发明可进一步应用的范围通过以下给出的详细说明将变得显而易见。但是，应当理解由于在本发明的精神和范围内的各种变化和修改通过该详细说明对本领域的技术人员显而易见，在说明本发明的优选实施例时仅以示意的方法给出详细说明和具体示例。
具体实施方式
图1是根据本发明的便携式通信设备的实施例。下文中，术语“便携式通信设备”和“近距离设备(SRD)”互换使用。在图1的实施例中，表示了音频传输设备(例如音乐播放器或用发送多个音频信号中的选中信号的音频选择设备)形式的便携式通信设备2，音频传输设备用于向另一设备发送音频信号，另一设备在此为一对听力仪器3。便携式通信设备2包括用于接收从RFID询问器1(图1中的RFID读写器)发送的RFID信号6的RFID记录器21(图1中的RFID-Rx)，用于在存储器中的不同位置存储接收的RFID信号的存储器22(参见图6a)，以及用于分析至少部分存储在存储器22中的RFID信号的处理单元23(图1中的PU)。在图1的实施例中，便携式通信设备2和听力仪器3的每一个包括用于在其间建立通信链路5的无线接口(即各自对应的发送器和接收器单元)。通信链路表示为双向的(参见便携式通信设备3和每一个听力仪器2之间的箭头5)，但是可选地从便携式通信设备2到每一个听力仪器2的通信链路也可以是单向的。RFID记录器例如可以包括一个或多个不同的RFID标签(其响应功能被禁止)，或者由一个或多个不同的RFID标签构成，RFID标签耦合到(或复用一个输入到)读/写单元(参见图5中的24)，读/写单元用于从每一标签提取信息(RFID信号)并将其存储在存储器22中。可选地，RFID记录器可以是专用接收单元，其适于接收多个RFID信号，并接口到或包含读/写单元。图5所示为根据本发明的便携式通信设备实施例的部件框图。
下文中描述了两个不同的示例，一个涉及高效的频谱使用，另一涉及采用适当的频谱使用规则利用RFID系统。
实施例类型1：未注册的UHF频带中的高效频谱使用
考虑由三个通信节点构成的无线近距离通信系统。该系统包括两个听力仪器(HI)和一个远程控制设备，其运行在特定的频带。如果系统中运行期间检测到外部干扰，其适于考虑改变频率信道。注意改变频率信道的操作涉及在通信节点之间传输告知数据包。在传统的方法中，这样的系统取得的关于干扰的大多数信息是其功率或其出现的时间模式的统计信息。考虑未注册频中的前景范围，这有可能是干扰来自于RFID读写器的情况。现在，假设三个通信节点之一具有RFID标签(也就是说远程控制)。因而，当认为干扰出现时，该设备通过简单地检查存储位置可以读取干扰是否已经归因于RFID读写器，该存储位置复制由RFID标签取的信息。而且，一旦检测到真正存在干扰RFID系统，可以推断关于该类RFID系统的运行的进一步的信息，例如占空比是多少、信道使用模式是什么、标签是否在同一或不同信道应答等。所有这些信息可以用于形成高效选择运行信道的各种算法。
在该示例中，说明了使用嵌入式RFID标签避免在未注册UHF频带865MHz-858MHz中的干扰的可行方法。下文中，我们描述该频带中的进化频率运行。针对这些RFID系统中的频谱使用的描述是根据ECC报告037(2008年)。
来自RFID读写器(询问器)的发送信号的功率等级可以达到2瓦(有效或等效辐射功率)，并且该信号占用200kHz带宽的中心信道。RFID读写器的发送信道两侧的两个信道保留用于来自RFID标签的反向散射响应。通常，标签以约200kHz或300kHz的偏移频率作出响应，这由询问器的构造设定。来自标签的功率等级是-20dBm e.r.p.或更小，取决于从询问器到标签的距离和标签附着到的材料的性质。根据该运行模式，已经提出为(例如RFID读写器或询问器的)高功率使用分配4个信道，例如图2所示的信道4、7、10和13，参见ETSI TR 102649-1(2007年)。在图2中，865MHz-868MHz的带宽被分为15个等宽的信道，因此每一个信道代表200kHz的带宽，信道1从865.0MHz延伸到865.2MHz等。
现在，让我们考虑具有嵌入式RFID标签的近距离设备(SRD)。假设SRD使用865MHz-868MHz频带的10个信道，每一个信道具有300kHz的带宽，见图3。作为参考，绘制用于RFID读写器传输的4个信道。可见信道3、5、7和9可能被来自紧邻的RFID读写器的传输干扰。SRD以灵活的方式使用10个信道，通常是自适应频率跳跃的形式：该设备尽量选择不太可能出现干扰的频率信道进行通信。假设在标定操作模式下，SRD可以选择10个信道中的任意一个并发送数据包，为下一个数据包选择这10个信道中的另一信道等。下一步，假设嵌入式RFID标签如下运行：当RFID标签检测到来自RFID读写器的可用信号时，其向便携式设备的处理单元发送信号，且且便携式设备记录从RFID读写器读取的信息以及捕获的连续顺序(参见图6b)或时间戳(参见图6c-6f)，也就是说用于便携式设备的本地时间，从而记录RFID读写器发送信号的时间。可以认为在该设备中具有RFID日志文件，其中写入来自嵌入式RFID标签的事件。该设备可以使用来自嵌入式RFID标签的信息以便于按照多种方式和以下描述的三个示例选择频率信道。
图4通过说明一RFID信道不必仅与SRD系统的一信道重叠补充图3；在图中，使用在865MHz和868MHz之间的相同频率范围，且SRD信道的带宽是300kHz。但是，只定义了9个信道，这些信道的中心频率相对于图3所示的信道的中心频率有偏移。在该示例中，我们可以看出RFID信道1(参见图4的RFID信道1)与两个SRD信道(2、3)重叠。
示例用法1：干扰风险＝f(使用的信道)。SRD检查嵌入式RFID标签的日志文件，如果检测到出现来自RFID读写器的有用信号，则其限制信道3、5、7和9的使用(这些信道在此被分配给RFID读写器，图3和4中的RFID信道1到RFID信道4)。这意味着SRD已经进入部署了RFID读写器的位置，并在这些信道很有可能感知到干扰。限制这些信道之后，SRD再次监控嵌入式RFID标签的日志文件。如果在一定的时间段(例如1或2分钟)内没有检测到有用的RFID读写器信号，这意味着SRD已经脱离RFID读写器的干扰区域，其可以再次使用信道3、5、7和9。这种简单的使用已经暗含了未来的规则。也就是说，具有嵌入式RFID标签的SRD可以成功地检测其紧邻区域中RFID系统的出现/消失，在没有这样的RFID系统的情况下，SRD可以使用信道3、5、7和9。如果没有这样的RFID标签，SRD通常应当一直限制信道3、5、7和9，因此降低了频谱使用的效率。
示例用法2：干扰的风险＝f(频率扫描识别的信道)。在更先进的用法中，在检测到来自RFID读写器的有用信号之后，SRD可以启动频谱感知程序：SRD可以进入接收模式并在某一时间段(例如大于等于10秒)扫描所有相关带宽(例如该示例中的865-868MHz)，从而发现4个RFID信道中的哪一个由紧邻的RFID系统占用(参见例如图6d、6e)。如果证明例如只有一个信道在RFID系统中被长期占用，例如图2中的第一RFID信道，则SRD将限制其信道3的使用，但是并不限制信道5、7和9的使用。
示例用法2：干扰的风险＝f(感知到信道占用后的时间)。如果SRD进入被多个标签严重占用的区域，则从标签发送给询问器的应答感知到的干扰会非常大。如果SRD进入存在很多带标签的物品的区域中，如仓库，就有可能出现这种情况。根据RFID系统的运行规定，其遵循总是在与RFID读写器发送信号的信道相邻的信道发送标签应答。例如，假设在时间t1SRD使用信道4进行通信，且其感知到传输错误。随后，SRD查询嵌入式RFID标签的日志文件并找出就在时间t1之前嵌入式标签记录来自RFID系统的读写器的有用信号的时间t0。在这种情况下，有可能RFID读写器已经在其第一或第二信道(其与SRD的信道4相邻，参见如3)发送了该信号，并且由于来自应答读写器的标签的总体干扰，SRD传输的数据包出现错误。在该示例中，为了简单在仅出现一个数据包错误之后做出这一结论，但是更细致的程序有利于应用，其收集时间上相近的多个数据包错误的统计数据并使这些错误与检测到的RFID读写器的活动相关联，从而得出结论干扰是否来自标签发送的应答。有几种方式使用该，在此我们举例说明两种：
○如果RFID读写器发送其信息的频率已知(例如通过示例用法2中使用的程序)，在SRD如下运行：检测到来自RFID读写器的有用信号之后，立刻避免使用与RFID读写器占用的信道相邻的信道。
○如果RFID的频率未知或在不断地改变，则在检测到有用的RFID读写器信号之后的短时间内(该时间段可以例如等于RFID标签发送数据包的典型持续时间)，SRD避免使用与所有4个RFID读写器信道相邻的信道重叠的频率。
实施例类型2：位置、环境和背景的认知
在900MHz的频带附近针对近距离设备的频谱使用的问题之一是：没有在世界范围内可用的频带，以及国家与国家之间的运行规则不相同。不得不关注临时居住的国家并设法在助听器系统中手动输入该信息，这对于助听器用户无疑是很令人烦恼。使用嵌入式RFID标签的思想对此非常有帮助。包含RFID标签的远程设备可以记录从RFID读写器收集的近期信息。根据该信息并通过使用预存信息(或通过无线连接访问数据库)，远程设备可以这一时刻所处国家，从而应用该国家的频谱使用规则。在“简易”示例中，这样的信息可以通过检测来自RFID读写器的信息收集，RFID读写器位于横穿国家边界的位置。
可以想象未来RFID读写器可以告知明确环境或背景的特定信息，该环境或背景与RFID读写器的临近区域相关。简言之，仅通过被动收集来自临近的RFID读写器的无线信息，环境就变得可由SRD感知。在此一些实施例属于这样使用嵌入式RFID标签。
示例用法1：RFID读写器广播发送其所处国家的代码(例如在横穿边境点)，SRD可以采用该国家使用的频谱使用规则，参见例如图6e。所使用的国家代码方案可以是该国家(或具有其自己的频谱用法的联邦国家或其他地理区域)的任何适当的唯一识别。一示例可以是国际标准化组织指定的ISO 3166-1方案。另一示例可以是国际电信联盟(ITU)指定的国家电话代码。
示例用法2：频谱规定中的新型范例是动态的频谱使用，据预期其在未来数年中将会得到推动。简言之，在动态频谱使用中，频带不是简单地划分为注册的(类似于GMS频谱)或未注册的(类似于UHF 865-868MHz或2.4GHzISM频带)，但是也存在其他的频谱使用模型，如临时租用、保证无干扰的使用等。在所有这些情况下，最重要的是能动态使用频谱的无线电设备可以学习其无线电环境，即在给定位置和给定时间哪一信道可以使用等(参见图6f)。这样的相关频谱信息可以由RFID读写器本地告知，当嵌入式RFID标签检测到这样的RFID信号时，该设备可以获得用于动态频谱使用的相关知识(例如在随后2小时中可以使用特定信道X)。很明显这样的RFID系统应当自己连接到能提供相关频谱信息的用于频谱监控的系统。
示例用法3：根据从RFID接收的信息建立预定的连接，例如“电视附近”得到连接到流出的电视声音等。多个SRD用作ad-hoc网络，这意味着其在“空中”建立通信链路，如两个蓝牙设备之间的连接或从便携电脑从接入点之间的WiFi连接。但是，这样建立链路的问题是用于发现其他设备的过程非常耗电，因为其使用密集的无线传输。因此，例如携带具有无线功能的听力仪器(HI)的用户更喜欢无论何时回到家中且电视打开，HI应当直接连接到电视(声音)。为了使这一点成为可能，HI应当能够检测何时用户位于电视附近，否则他们将不停地运行发现电视的协议，这会耗电并因此减少剩余电池运行时间。然而，如果电视具有用于告知电视存在信息的RFID询问器，这样的信息可以由嵌入式RFID标签(记录器)(其既可以在HI中，也可以在能够与HI通信的第三辅助设备中，如远程控制器和/或音频选择设备)捕获，并且能够无缝地建立连接。该示例用法可以简单地概括为告知(具有嵌入式RFID标签的)给定无线设备可能需要连接的服务的类型。
可行实施
图5表示提出的设备或系统2的可行实现的框图。嵌入式RFID标签21能够接收邻近的RFID读写器发送的RF信息。在该实施例中，RFID读/写模块24用作由嵌入式RFID标签接收的RF信息211的接收器，其将信息向下转换到基带、解码包含在RFID读写器发送的数据包中的信息并使用信息241以形成RFID存储模块22中的日志(记录，参见图6)。可选地，原理上每一个嵌入式RFID标签应当能解码来自RFID读写器的信息以决定发送应答是否合法。因此，可以使用任何能够解释RFID基带信号的解码模块。不是必须简单到使用在RFID标签中的一个。有源解码器(例如使用电池和处理功率)可以用作提高可靠性。RFID存储器模块包括RFID记录(或日志)。单一日志包含从单一数据包获得的信息，单一数据包从RFID读写器的传输捕获。(参见图6a)。日志可以包含额外的信息，例如代表接收到信息的时间的时间戳(参见图6c)或关于位置的GPS信息等，在该位置记录了特定的RFID数据包。SRD处理单元23使用来自RFID存储器模块的信息221作为如上所述各个算法的输入，例如信道选择算法的输入。SRD处理单元23能向RFID读写模块22发送控制信息242(图5中的控制/事件通知)以指示存储器多长时间应接收一次RFID信息(即读取和解码由嵌入式RFID标签21捕获的信息)。在另一方向242，RFID读/写模块能够通知SRD处理单元相关事件，例如已经在邻近区域检测到RFID读写器，这样的事件促使SRD处理单元检查RFID存储器模块。RFID读/写模块和SRD处理单元都能在RFID存储器模块中写入(分别参见信号241和221)，SRD处理单元可以增加特定信息，如时间、位置或背景信息(参见图6)，或删除陈旧的记录。
本发明由独立权利要求的特征限定。优选实施例由从属权利要求限定。权利要求中的任何附图标号不限定其范围。
以上说明了一些优选实施例，但是应当强调本发明不受其限制，在权利要求限定的主题范围内可以以其他的形式实现。例如，在一个设备中使用多个嵌入式标签，而不是单一标签。这样做可以提高捕获紧邻的RFID信号的可靠性。
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Claims (15)

1.一种便携式通信设备，其包括用于与另一设备通信的无线通信接口、存储器和用于接收从RFID询问器发送的RFID信号的RFID记录器，其中所述便携式通信设备适于在所述存储器中存储各个接收到的RFID信号，
所述便携式通信设备进一步包括用于分析存储在存储器中的至少部分RFID信号的处理单元，其中接收的RFID信号的特性选自包括以下特性的组：传输频率范围或信道、脉冲时间长度、空闲时间长度、背景信息及其组合，其中接收和存储的RFID信号的特性存储在存储器中，并与所述RFID信号关联，其中所述便携式通信设备适于以接收各个存储的RFID信号的顺序或时间指示符的形式存储顺序指示符，从而可以根据出现的顺序和时间分析RFID信号的特性，
所述便携式通信设备适于根据该接收的RFID信号的特性分析结果选择用于与所述另一设备通信的合适频率范围或信道，用于当前环境中以使至少部分所述RFID信号避免干扰。
2.根据权利要求1的便携式通信设备，其适于以时间戳的形式存储接收各个存储的RFID信号的顺序指示符。
3.根据权利要求1的便携式通信设备，其中所述处理单元适于分析当前接收的RFID信号，将其与已经存储的RFID信号比较，如果当前接收的RFID信号不同于已经存储的RFID信号，仅存储当前接收的RFID信号。
4.根据权利要求1的便携式通信设备，其中所述处理单元适于保持跟踪特定RFID信号出现的频率，如存储在存储器中的所有不同RFID信号中的特定RFID信号。
5.根据权利要求1的便携式通信设备，其中所述处理单元适于分析和提取包含在接收的RFID信号中的特定信息。
6.根据权利要求1的便携式通信设备，其中用于与另一设备通信的所述无线通信接口包括可选的接收频率范围或信道，以及可能不同的可选的发送频率范围或信道。
7.根据权利要求1的便携式通信设备，其中所述处理单元适于根据接收的RFID信号的特性分析结果生成频率控制信号。
8.根据权利要求1的便携式通信设备，其适于根据频率控制信号选择用于与另一设备通信的合适频率范围或信道。
9.根据权利要求1的便携式通信设备，其中所述RFID记录器包括RFID标签，如多个不同的RFID标签，其响应功能被禁止。
10.根据权利要求1的便携式通信设备，其包括用于将音频信号发送到接收装置的远程控制和/或音频传输装置，接收装置如听音设备，听音设备如头戴耳机或一对听筒或一个或多个听力仪器。
11.根据权利要求1的便携式通信设备，其包括至少一个听音设备，如头戴耳机或听力仪器。
12.一种操作便携式通信设备的方法，所述方法包括：
a)捕获来自便携式通信设备周边的RFID询问器或RFID标签的一个或多个RFID信号，捕获包括接收和解码；
b)将所述一个或多个RFID信号和顺序指示符一起存储，所述顺序指示符以指示所捕获RFID信号的出现顺序的顺序编号的形式存储；
c)根据出现的顺序和时间分析存储的RFID信号；
d)根据存储的RFID信号的分析结果从存储的RFID信号提取信息，该信息有助于做出关于便携式通信设备周边环境中的频谱使用的决定，包括从捕获的RFID信号确定在与另一设备通信的无线通信接口中允许使用的频率和功率等级，以使至少部分所述RFID信号避免干扰。
13.根据权利要求12的方法，其包括从捕获的RFID信号提取便携式通信设备所处国家的国家代码。
14.根据权利要求12的方法，其中顺序指示符是指示捕获RFID信号的时间点的时间戳。
15.一种操作便携式通信设备的设备，包括：
a)捕获来自便携式通信设备周边的RFID询问器或RFID标签的一个或多个RFID信号的装置，所述捕获包括接收和解码；
b)将所述一个或多个RFID信号和顺序指示符一起存储的装置，所述顺序指示符以指示所捕获RFID信号的出现顺序的顺序编号形式存储；
c)根据出现的顺序和时间分析存储的RFID信号的装置；
d)根据存储的RFID信号的分析结果从存储的RFID信号提取有助于做出关于便携式通信设备周边环境中的频谱使用的决定的信息、从捕获的RFID信号确定在与另一设备通信的无线通信接口中允许使用的频率和功率等级以使至少部分所述RFID信号避免干扰的装置。
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