CN103562751A

CN103562751A - 一种同时检测多个射频标签的方法及装置

Info

Publication number: CN103562751A
Application number: CN201280013844.9A
Authority: CN
Inventors: 郭宏博; 梁中明
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-03-25
Filing date: 2012-03-23
Publication date: 2014-02-05
Also published as: WO2012131461A1

Abstract

本发明公开了一种同时检测多个射频标签(RFID)的设备，系统和过程。通过RFID标签的唯一标识(ID)，把多个标签分类为若干组标签。每一组内的任意两个标签的信号或ID是相互正交的，当RFID标签收到针对它所在组的询问指令的时候，该组内的所有RFID标签同时回复并发送ID信号给RFID阅读器。一个组内的RFID标签信号的正交性保证了阅读器能够检测和区分该组内的所有标签同时发出的ID信号。

Description

一种同时检测多个射频标签的方法及装置

技术领域

本发明公布了同时检测多个射频标签的方法及装置。

背景技术

射频标签(RFID)系统通常由一个或者多个RFID阅读器以及众多的RFID标签组成，每个标签有一个唯一的识别序号(ID).阅读器通过无线的方式可以读取标签的ID，这样系统就可以获得和标签相连的物体的目标信息。RFID标签可以分为被动式，主动式，半被动式(混合式)三种，如何分类取决于标签是否自带电源。被动式标签通常从阅读器那里获取能量，也就是反射阅读器发出的电磁波。主动式标签则不同，它们自带电源，由此可以使用自身电源的能量来发送数据，有更大的数据发送范围，并且可以执行比被动式标签更负责的指令和功能。

通常人们希望能在最短的时间内通过阅读器读取更多的标签，也就是速度快。阅读器和标签的通信是通过无线方式进行的，这样，当多个标签的信号在时间上有重叠，或者说多个标签同时发送了信号给阅读器，那么这些信号会相互干扰，也就是所谓的标签信号碰撞（标签碰撞）。

现今在大多数RFID系统里，标签碰撞会导致读取失败，因为阅读器是无法从多标签的干扰信号中提取出有用信息的。而这些标签只好重新发送信号，也就是重新尝试被读取，这会导致时间资源和电源的浪费。

发明内容

本发明公开同时读取多个标签的方法和方案。

本发明公开的系统中，每个RFID标签有一个唯一的ID序号，这些标签被分成若干组，每个组内的所有标签的ID是互相正交的；阅读器广播发送一个询问指令，这个询问指令指定了一个组，也就是指定了一个组码，那么相应的该组内的所有标签就同时发送信号也就是发送ID给阅读器；因为它们的信号是正交的，可以被拆分，所以阅读器能够识别这些同时发送信号的标签。

作为一个可能的方案，可以用时间顺序来对应分组码：每个组内的所有标签可以在一个特定时间同时发送信号，这个时间的时间序号对应着该组的组码；标识这个特定时间的信号由阅读器发送，例如，可以是一个帧开始信号。这种情境下，阅读器广播发送的询问序号就与哪个组无关。

作为一个可能的方案，标签作为组内的一个成员，每个标签都存储一个指令，该指令对应着该标签所在的组的组码；当阅读器发送的询问指令和标签存储的指令对应起来的时候，标签就发送信号，否则不发送。

作为一个可能的方案，标签可以把自身ID和阅读器发送的指令做一种运算，典型的运算是做叉乘(cross product)运算，如果这个叉乘运算的结果是一个Walsh码，那么标签发送信号，否则不发送。

组内的每个标签的ID可能由两个或多个字段组成，组内的这些标签至少有一个字段是相互正交的。

组内的每个标签的ID可以有一个或多个字段是完全相同的，又有一个或多个字段是相互正交的。

在另一种本发明公布的方案中，标签仍然被分为多个组，每个组对应一个组码或者称为母码(parent code)，组内的每个标签的ID和该组的组码只相差一个比特。当收到一个组码时，该组内的所有标签向阅读器发送信号，阅读器将能够区分开这些同时发送信号的标签。

作为一个可能的方案，标签作为组内的一个成员，每个标签都存储一个指令，该指令对应着该标签所在的组的组码；当阅读器发送的询问指令和标签存储的指令只差一个比特的时候，标签就发送信号，否则不发送。

作为一个可能的方案，标签作为组内的一个成员，每个标签都存储一个指令，该指令对应着该标签所在的组的组码；当阅读器发送的询问指令和标签存储的指令能够互相对应，标签就发送信号，否则不发送。

每个组内的标签的ID可以由两个或多个字段组成，每一个字段和一个特定的组码只相差一个比特。

一个标签组对应着一个指令，该指令由两个字段组成，第一个字段对应着标签组的组码(parent code)；一个组内的每个标签ID由两个字段组成；一个组内的标签在如下情况下会发送信号，否则不发送：该标签的第一个ID字段和组码的第一个字段只相差一个比特，而第二个ID字段则与组码的第二个字段完全相同。

附图说明

图1描述了同时检测多个RFID标签的系统。

图2A示例了一个RFID标签的可能组成。

图2B描述了另一个RFID标签的可能组成的示例。

图3是一个RFID阅读器的组成的示例。

图4给出一个示例，描述了两个RFID标签的信号碰撞，这两个RFID标签的ID信号同时发送出来，并且ID信号已经经过FM0编码。

图5A描述了阅读器使用比特差分方法，阅读器如何检测多个同时发送信号并碰撞的标签。

对应于图5A中所给出的方案，图5B描述了相应的标签行为。阅读器发送询问指令，标签相应的给出回应。

对应于图5A和5B中所给出的方案，图6描述了一种方法，该方法把多个标签分成多个组，

图7A描述了阅读器使用正交检测方法来读取多个同时发送信号的标签。

对应于图7A中所给出的方案，图7B描述了标签的行为，标签回应阅读器的询问指令。

对应于图7A和A7B中所给出的方案，图8描述了把多个标签分组的方法。

图9A描述了如何把多天线多输入多输出（multiple input multiple output,MIMO）应用于本发明，多个同时发送信号的标签被阅读器读取。

图9B给出了一个示例，示例描述了多天线(MIMO)方法应用于本发明的算法流程，多个同时发送信号的标签被阅读器读取。

图10A给出了一个逻辑框图，描述了分段多天线(分段MIMO)方法中阅读器如何读取多个标签。

对应于图10A，图10B给出了一个逻辑示意图，标签回复阅读器的询问指令。

图11是图10A和图10B树结构扩展。

具体实施方式

这里的内容具体描述了本发明公开的同时读取多个RFID标签的方法。特别的，公开的方法强调多个标签在读取以前预先被分为多个组，由于分组方法的特殊性，每个组内的所有标签具有一定的结构特征，该组内的所有标签能够被阅读器一次全部读取。

为避免混淆，在接下来的描述里，使用如下定义的术语，除非有特殊说明，如下术语将具有特定意义。

“标签识别”或者“标签ID”特指一个RFID标签的唯一标识，或者一个或多个RFID标签的唯一标识的一部分或多个部分。

“询问指令”特指RFID阅读器发给RFID标签的一个指令，该指令是为了让标签给出回复。

“回复”特指RFID标签发出的信号，信号包含其标识ID，并可以包含ID以外的数据。

“电路”或者“处理器”可以包括一个或多个电路，这里的电路包括但不限于特定应用电路ASIC，可编程逻辑，FPGA，微控制器，单片机，模拟和数字电子电路，或者任何其他适用的设备。

“计算机可读取介质”或者“记忆存储单元”，包含但不限于：RAM，闪存，ROM，硬盘，光存储器件，光盘，闪存，或者其他适用的计算机可读取介质。

系统组成

图1给出一个示例，描述了一个RFID系统。系统100有多个标签102和一个阅读器104，一个网络106，一个服务器108组成。

每个标签102都有能力接受读取器104发来的询问指令，并且有能力判断该询问指令是否是与己相关，有能力发送自身的ID给阅读器。如下更多所述，所有标签102被分成多个组，每组的组内的所有标签同时发送ID信号给阅读器，阅读器有能力识别这些同时发送过来的标签的互干扰信号。

标签102可以是被动式标签（例如，由Impinj,Inc.公司生产的Monza4或者是TexasInstruments生产的RFID标签），也可以是主动式标签(例如Guard RFID Solutions公司生产的主动式标签，，或者由国际标准IEEE802.15.4.f定义的主动式标签),也可以是半主动或半被动或混合式标签(例如，GAO RFID Inc.公司生产的混合式标签),也可以是任何其他类型的RFID标签或者类似RFID标签的无线传感器.

如图2A和2B，给出了一个被动式标签200和一个主动式标签250的示例。被动式标签200大致由一个天线202和一个控制电路204组成。天线202有能力接收阅读器104发出的信息（比如询问指令），并向阅读器104发送信号（比如标签200的ID）。

天线202发送出的信号，只要是可以应用于RFID领域的信号即可，可以涉及任意一种无线通信使用的信号或方法，协议，或者是编码方式。控制单元204控制天线202，并能够处理天线202所接收的信号，比如标签ID。

被动式标签200可以包含一个存储记忆单元206，存储控制单元204可以使用其中记忆存储的数据。存储记忆单元206可以是一个独立的器件，也可以是控制单元204的一部分。

主动式RFID标签250由一个天线252，一个控制单元254，一个可选的记忆单元256组成；此外，还有一个电源258。电源258可以由一个或多个电池组成，或者是太阳能电池板，燃料电池，或者任何其他电能来源。

阅读器104能够识别在其附近一定范围内的RFID标签。阅读器104能够向一个或多个特定标签发送一个或多个询问指令，并接收标签102发出的信号，识别该标签。阅读器104可以是任何一种具备了所述RFID阅读器功能的设备，例如Guard RFID Solutions公司所生产的RFID阅读器。

如图3，阅读器300由一个天线302，一个处理器304，一个记忆单元306，一个通信单元308，和一个电源310组成。天线302能够向标签102发送信号（例如询问指令），能够接收来自标签102的信号（比如标签ID）。天线302传递信息的方法可以是任何一种适用的无线通信方法，协议，或者编码方式。

可选的，天线302可以是一组天线，布局在一个地方或者分布在多个地方。处理器304与天线302，记忆单元304以及通信单元308相联系。处理器304能够通过天线302向标签102发送信息，通过天线302获取标签102发出的信息。处理器304能够通过通信单元308和服务器108通信。

记忆单元306的功能包括：(a)存储处理器302处理的指令；(b)存储处理器304生成或处理的信息。

通信单元308包含有一个以太网收发器，处理单元304和服务器108通过该以太网收发器相互通信，通信的内容可以是例如设备状态信息，控制信息，或者标签ID。

可选的，通信单元308可以涉及有线或无线通信设备，使用任何合适的通信协议。电源来源310为阅读器300提供电能。310可以由一个或多个电池组成，或者是太阳能电池板，燃料电池，或者任何其他电能来源。

网络106为阅读器104提供一个与服务器108通信的通信通道。网络106可以是一个网络也可以包含多个网络，包括但不仅包括：局域网，广域网，因特网，点对点网络，点对多点网络，以及任何其他适用的网络。

服务器108通过网络106和阅读器104通信。服务器108能够从阅读器104接受信息（例如标签的ID），能够向阅读器发送信息（例如控制信息），能够存储信息。

系统描述

如上所述，多个标签102被分为若干组，每组内的标签102的ID能够被阅读器同时识别。下面的内容分别说明四种具体的方案：A)比特差分方案，B)正交方案，C）多天线多输入多输出方案（MIMO方案），D）分组MIMO方案

A.比特差分方案

标签102被分为若干组，每组内的每个标签的ID都是唯一的，该ID和组码相差且只相差一个比特。收到阅读器104广播的组码后，相应的该组内的所有标签102就向阅读器回复消息。阅读器能够识别这些同时发送信息的同一个组内的所有标签102。这个方法这里取名叫做“比特差分”。

在典型的RFID系统里，阅读器发出询问指令后，可能有多个标签同时回复阅读器。如果多个标签发出的逻辑信号是相同的，比如在某一个比特上所有标签发送的都是1或者都是0，那么在这个比特位置上，阅读器通常是可以识别出这个比特的信息的。例如，标签发出的信号采用了FM0编码或者曼彻斯特编码。

另一方面，在某一个比特位置上，如果一部分标签发送的逻辑信号是1而另一部分标签发送的逻辑信号是0，阅读器就会收到一个碰撞的比特(这个碰撞比特在阅读器看来它既不是1也不是0)。通过适当的编码解码方案，比如FM0编码或者曼彻斯特编码，阅读器能够判断出这是一个碰撞比特。

例如图4所示，采用FM0编码，一个标签发送序列{0110}，另一个标签发送序列{0011}，阅读器得到的信号是{0X1X}，这里“X”代表一个碰撞比特。于是阅读器可以判定第一个比特是0，第三个比特是1。阅读器并不知道多少个标签在第一个比特位置上发送了0，不知道多少个标签在第三个比特位置上发送了1。

标签102被分为若干组，每组内的每个标签的ID都是唯一的，且该ID和组码相差且只相差一个比特。收到阅读器广播的组码后，相应的该组内的所有标签102就向阅读器回复消息。通过利用碰撞比特所携带的信息，阅读器102能够识别这些同时发送信息的同一个组内的所有标签102。

例如，一个组的组内标签的ID信息分别为{0001,0010,0100,1000}，而组码是{0000}。当两个或多个标签102同时发送信息的时候，阅读器104可以通过碰撞比特的位置，恢复出这四个ID。

具体的一个例子，比如两个标签102属于同一个组，该组的组码是{0000}，两个标签分别是{0001}和{0010}，它们同时向阅读器发送信号，那么阅读器104收到的信号是两个标签的混合信号即{00XX}，其中第三个和第三个比特是碰撞信号。与组码{0000}相比，{0010}只在第三个比特位置有差别，于是阅读器知道标签{0010}刚刚发送了信号。类似的，{0001}与组码相比，只在第三个比特位置上有差别，于是阅读器104知道标签{0001}也刚刚发送了信息；也就是说阅读器104知道它所收到的碰撞信号是有标签{0010}和标签{0001}碰撞而来的。

因此，当一个组内的每个标签102都与组码只相差一个比特的时候，两个或多个标签回复阅读器的询问指令，阅读器可以根据碰撞比特的位置来确定标签102的ID。这个方案可以被扩展到任意有限长度ID的标签。

阅读器可以把组码当作询问指令来使用，而标签ID和组码只相差一个比特。可以遴选出一系列的组码，代表一系列的标签组，这些标签组内的所有标签ID刚好组成整个ID空间。ID长度为F比特，并且F是2的幂。参考图6，进程600描述了如何获取这样一系列的组码。

在进程600中，模块602开始的时候初始化一系列的组码Lc=Ф为空集合，初始化标签ID空间为S,S包含所有的F比特的ID，也就是一个F维度的矢量空间.进程600进入模块604，在这里，一个随机的IDa0从S中被随机选择出来。接下来进入模块606，在这里一个标签ID即a1从S中被选出来，a1需要满足这样一个条件：把a0和a1两个矢量逐比特做异或运算，得出一个新的矢量，其重量是1，也就是新矢量中只有一个比特为1，其余比特为0。接下来进程600进入模块608，把a0和a1两个矢量从空间S中移除并投入到空间Lc

进程600接下来进入模块610，这个模块要判断空间Lc是否尚未包含2F/F个组码矢量；如果是，那么进入模块612；如果不是（即已经包含了全部2F/F个组码矢量），那么进入模块618并且进程600结束。

在模块612里，进程600从S中选出一个标签ID a'0，要保证Lc中的任何一个组码矢量与a'0做逐比特异或而得到的结果矢量的重量即所包含的1的个数不能等于2。

(如果等于2，那么一个组内的矢量与另一个组内的矢量可能会有重复，也就是组与组之间会有交叠).然后进程600进入模块614,在这里进程600会从S中选出一个标签IDa'1，要保证a)a'0和a'1的逐比特异或得到的矢量中只含有一个1,并且保证(b)Lc中的任何一个组码和a'1做逐比特异或得到的结果矢量中含有1的个数要大于或等于3.a'1选定后，进程600进入模块616，在这里a'0和a'1被移出S，并投入Lc.然后进程600回到模块610.

进程600结束以后，L_c也就是一系列的组码就得到了，每个组码对应着一个组，也就是把整个F维度的矢量空间即所有可能的标签的ID分割成了2^F/F个互不重叠的分组。每个组都包含了F个标签102，这里F是2的整数次幂。每组内的任一个标签102都与该组的组码只相差一个比特。任何其他方法，只要能类似的把空间分割为若干组并获取组码，都适用于此。

标签102被分割为若干组，每组内的标签都和组码只差一个比特，阅读器就可以一次同时读取一个组内的所有标签。参照图5A，进程500中，阅读器104能够检测同时发送信号的若干个标签102，前提是这些标签属于同一个组，标签ID和组码只相差一个比特。

进程500开始与模块502，阅读器104发送一个帧开始信号，通知标签102准备回复。然后进程500进入模块504，在这里阅读器104选一个询问指令即组码，如上所述，每个组码对应一个组的标签102。任何其他形式的指令，只要适用于上述描述，都可以在这里作为询问指令使用。然后进程500进入模块506，在这里阅读器104发出该询问指令。

发出询问指令后，进程500进入模块508，等待目标组内的标签102的回复。获得标签回复后，进程500进入模块510，在这里检测每一个比特进而得出是否有碰撞比特。如前所述，只要采用了适当的编码方式比如FM0编码或者曼彻斯特编码，那么同一个组内的多个标签同时回复的时候，非碰撞比特就能够被解码，而碰撞比特的位置也能够被阅读器识别。

接下来，如果一个碰撞比特都没有，意味着只有一个标签发送了信号，那么方法500直接进入模块520，识别该标签。

如果有碰撞比特，进程500进入模块512，检测出碰撞比特的位置，并还原出引起碰撞的各个标签的ID，这些ID一定是属于同一个组的，且每个ID都和组码只差一个比特。例如，如果碰撞比特位置是第一位，那么进程500就知道发送信号的标签的ID一定与组码在第一位不同。类似的，如果碰撞比特位置是第n位，那么进程500就知道发送信号的标签的ID一定与组码在第n位不同。

在模块520和512中，标签ID被检测出来，然后进程500进入模块516，检查是否全部的询问指令都已经广播给标签；如果是，那么进程500进入模块518并终止；如果不是，那么进入模块522，选一个组码发出去，进程500重复模块506至516。

进程500描述了阅读器104如何检测一个组内的标签ID，这里一个组内的每个标签的ID和组码只差一个比特。图5B描述了进程550，即标签的行为，标签102回复阅读器104，这个过程符合上述进程500。

进程550开始于模块552，在这里标签102接到来自阅读器的帧开始命令，该命令告诉标签102，阅读器即将开始读取。然后进程550进入模块554，这里标签102等待询问指令。收到询问指令即组码，标签102会判断它自身ID是否和该组码相对应，也就是是否只差一个比特。标签ID存储与标签102的记忆体或者电路中。比特对比的过程可以由逐比特的异或来做，对比标签102存储的ID与询问指令，得到逐比特异或的结果矢量的重量，这里重量的定义是一个矢量所含有的1的个数。

如果重量为1，那么询问指令和标签ID只差一个比特，否则不然。在可选的其他替代方案中，不采用逐比特异或以及矢量重量，而是标签对比其ID与询问指令是否只差一个比特。

如果标签ID和组码只差一个比特，那么进程550进入模块558，标签发送其ID。如果标签ID和组码并不是只差一个比特，那么进程550直接进入模块560并终止。

一个简单的例子如下：标签只有两比特的ID，也就是四个标签{00,01,10,11}，被分成两组，{01,10}和{00,11}。第一组的组码即询问指令是00，第二组的询问指令是01。注意第一组的每个ID都和询问指令00只差一个比特，第二组的每个ID也是和其询问指令01只差一个比特。

上面所述的组码矢量的长度是2的幂。可选的，一个询问指令可以由两个字段组成，其中第一个字段就是一个组码矢量，长度为2的幂；第二个字段长度则不是2的幂。在可选的替代方案中，询问指令可由如下两部分组成：a),第一个部分即第一个字段，是一个组码，该组码由进程600得来，并且长度为2的整数次幂。b)第二个部分即第二个字段，长度不是2的整数次幂。

相对应的，标签ID也由两个字段组成，ID的第一个字段对应询问指令的第一个字段即组码矢量，ID的第二个字段对应询问指令的第二个字段。比如，一个5比特的ID，第一个部分可以由4比特组成，而第二个字段只有一个比特。再比如，第一个字段不必一定是前4个比特，只要是5个比特中的四个比特即可，例如第1个，第2个，第4个和第5个比特。

所有标签102被分为若干组，满足如下条件：一个组内的所有标签的ID的第二个字段都相同，且与询问指令的第二个字段相同；一个组内的所有标签的ID的第一个字段和询问指令的第一个字段只相差一个比特。

在分字段场合下，一个字段对于所有标签ID都相同，对于阅读器就没有检测问题，而另一个字段和询问指令的相应字段只差一个比特，故此进程500可以继续应用，只需稍加修改。在模块556和模块550，标签102需要a)判定其ID的一个字段和询问指令相应字段差一个比特，b)另一个字段和询问指令的相应字段相同。判定成功，标签102就可回复阅读器。

在进程500和550中，组码被阅读器104用来作为询问指令，标签102收到这些指令后，回复自己的ID且自身ID和询问指令只差一个比特，或者是自身ID和询问指令的一个字段只差一个比特。

作为替代方案，标签102并不是一定要做逐比特比较，去比较自身ID和阅读器发来的询问指令。可以简化询问指令，该指令不再是前文所述的组码，相应的，标签可以在存储单元中预先存储好询问指令，询问指令对应着分组信息，标签102只需要对比自己存储的询问指令和阅读器发来的询问指令是否相同，就知道自己是否属于阅读器当下想要读取的组。

进程550做如下修改：在模块556中，标签102不再判断其ID是否和询问指令或询问指令的某个字段只差一个比特，标签102把收到的询问指令和自身存储的询问指令做对比，如果能对应上，进程550就进入模块558并发送标签ID。

作为另一个替代方案，标签和阅读器可以采用时间顺序来标识组码。阅读器在某个特定时隙发出的询问指令对应着特定的一个组，标签102对比该询问指令和标签自身存储的询问指令，如果相对应，那么标签102就在特定的时隙内发送标签信号。特别的，进程550做如下修改：在模块556，标签102对比其收到的询问指令和其自身存储的询问指令。如果对比结果是能够对应，那么进程550进入模块558并在该时隙发送标签ID。

更进一步的替代方案，完全采用时间顺序来判定阅读器正在询问哪个标签组。阅读器可以先发送一个帧开始信号作为初始化。每一组标签102都对应一个特定的时间点或者时隙，标签102在阅读器104发出的帧开始信号之后的特定时隙发送自己的信号。特别的，进程550做如下修改：删除模块554和556，在模块558中在目标时隙标签发送其ID。阅读器用时隙信息来确定其收到的回复信号是来自特定的标签102的。特别的，进程500修改为：删除模块504，506和552；重复执行模块508，510，520和512，直到所有时隙都结束；修改模块512，使用时隙来对应一组标签的回复信号的碰撞比特。

B.正交方法

比特差分方法能够让阅读器解码出一组同时发送信号的标签。下面的“正交方法”中，标签102也被分为若干组，每一组内的任意两个标签的ID是相互正交的。

如上所述，在一个典型的射频标签系统中，阅读器发出询问指令，有可能导致多个标签同时回复并发生信号碰撞以及相互干扰。在下面的方法中，把标签102分为若干组，每一组内的标签ID是相互正交的，基于此正交性，阅读器就能够把同时回复的这一组标签的ID都检测出来。

可以把所有B比特ID的标签（等价的，也就是把一个B维度的0/1矢量空间）分为若干组，每组内ID都相互正交。图8描述了这个过程即进程800。

模块802初始化一个集合的标签ID，这个集合叫做C，ID长度是B比特长，C包含所有的B比特长的0/1矢量，其实就是一个B维度的矢量空间。再定义一个目标标签集合P，和一个空集合Ф。进程800从模块804开始，在这个模块里，(a),把一个Walsh码矩阵W的所有矢量作为第一组标签的ID，记作G₁(b),标识一个组的组标号i=1,然后(c)把G₁从C集合中移除，并加入到集合P。

进程800进入模块806，在这里，(a)i=i+1(b)从集合C中随机选取一个标签ID，记作v,(c)把这个标签IDv和Walsh矩阵W的各个矢量做叉乘，进而得到了一个新的矢量集合，也就是一个新的矩阵，记作G_i,；然后(d)把G_i从集合C中移除并送入集合P中。

进程800进入模块808，在这里，检查是否C中所有的标签ID都已经分配进入了集合P，如果是，则进入模块810并终止进程800，否则进入模块806和模块808.

任何其他能够把所有B比特长的标签ID空间分割成若干正交组的方法，都适用。

下面的叙述中，将采用通信信道的概念来说明标签102和阅读器104之间通信过程。

标签102和阅读器104之间的通信信道和通信过程可以由如下数学表达式来表达：

y_1×B=h_1×MX_M×B+n_1×B (1)

这里y＝[y₁ … y_b … y_B],

h＝[h₁ … h_m … h_M],

n＝[n₁ … n_b … n_B],

X = [\begin{matrix} x_{1} \\ \cdot \\ \cdot \\ \cdot \\ x_{m} \\ \cdot \\ \cdot \\ \cdot \\ x_{M} \end{matrix}],

x_m,m＝1,…,M,是1×B的矢量

y是阅读器104收到的信号矢量，X是标签102发出的信号即ID，h是标签102阅读器104之间的信道，n是阅读器104接收端的加性白噪声，B是标签ID长度，M是同时回复阅读器的标签个数。

上面的等式(1)可以简化表达为

y = Σ_{m = 1}^{M} h_{m} x_{m} + n - - - (2)

一个组内的任何两个标签102之间的正交性可以表达如下:

x_i·x_j＝0,i≠j (3)

这里x_i是一个标签的ID,x_j是另一个标签ID，注意它们属于同一个组，·标识内积运算，i和j是同一组内的两个不同标签的标号，用以区分两个标签。

结合公式(2)和(3)，阅读器104就可以分离多个同时发送信号的标签102：

y·x_i＝Bh_i+n_i (4)

这里n_i＝n·x_i.

在噪声环境中，可以认为当相关检测结果大于一定阈值时，标签102才被阅读器检测到，也就是当满足条件|y·x_i|＞δ_noise-signal的时候，认为一个IDx_i认为被检测到，这里运算符号||是求模运算，也就是获取一个复数的的幅度值，而δ_noise-signal是与噪声大小有关的信号检测阈值。

例如，所有B=4比特的标签可以分割成如下四个组，每组内的两个标签ID都是正交的

第一组Group1:{1111,1010,1100,1001}

第二组Group2:{1000,1101,1011,1110}

第三组Group3:{0001,0100,0010,0111}

第四组Group4:{0011,0110,0000,0101}

现在假设有两个标签{1111}和{1010}在阅读器104的读取范围内，并且会发送信号给阅读器.

首先阅读器104发出询问指令给第一组.标签{1111}和{1010}回复阅读器104。应用公式(1)，阅读器104将得到这两个标签信号的混合，也就是

y＝hX+n＝h₁x₁+h₂x₂+n (5)

这里y＝[y₁ y₂ y₃ y₄],

h＝[h₁ h₂],

X = [\begin{matrix} x_{1} \\ x_{2} \end{matrix}] = [\begin{matrix} 1 & 1 & 1 & 1 \\ 1 & 0 & 1 & 0 \end{matrix}],

n＝[n₁ n₂ n₃ n₄].

多次使用公式(4)（其实对于每一组我们使用四次，因为每个组内最多有四个标签），阅读器104能够检测出第一组内的所有标签，细节如下

y·x₁＝h₁B+n₁,y·x₂＝h₂B+n₂,y·x₃＝n₃,y·x₄＝n₄. (6)

where n₁＝n·x₁,n₂＝n·x₂,n₃＝n·x₃,n₄＝n·x₄

在这个例子中

|y·x₁|＝|h₁B+n₁|＞δ_noise-signal,相关结果超过阈值,x₁＝1111被检测出来；

|y·x₂|＝|h₂B+n₂|＞δ_noise-signal,相关结果超过阈值,x₂＝1010被检测出来；

|y·x₃|＝|n₃|＜δ_noise-signal,thus,相关结果低于阈值,标签x₁＝1100被认为没有发射信号；

|y·x₄|＝|n₄|＜δ_noise-signal,相关结果低于阈值,x₂＝1001被认为没有发射信号.

The reader 104 then successively queries the tags102in Groups2,3and4,within no tagresponses.In this example,the tag IDs of all of tags102within the operational range of thereader104have been identified with four queries(i.e.,four timeslots).接下来，类似的，阅读器104可以询问其余的三个组，并检测出这三个组内所有标签。这个例子中，阅读器一共需要四个时间间隔（或者说四个时隙）来完成对四组16个标签的检测。

在图7A和7B中有描述。图7A中，进程700被应用，阅读器104检测了多个同时回复的标签102，因为这些标签信号是正交的。

进程700从模块702开始，这里阅读器发出一个帧开始指令，通知标签做好准备。然后进程700进入模块704，阅读器选择一个针对某一组的询问指令，然后进程700进入模块706并发出该询问指令。

发出针对某组的询问指令后，进程700进入模块708，等待该组标签102的回复。阅读器接到该组的标签发送的信号也就是回复以后，进程700进入模块710，在这里选取该组的一个可能的标签ID。进入模块712，把刚选出的可能标签ID和阅读器接收信号做内积，即作相关，并且和阈值δ_noise-signal比较。如果大于阈值，那么认为标签刚才确实发送了信号，进程700进入模块716；如果小于阈值，则认为标签并没有发送信号或者不在阅读器的物理读取范围之内，距离太远，信号收不到。

在模块716，标签ID被检测出来。阅读器104也可以应用任何其他适用的方法来检测，比如检测信道信息hi或者接收信号强度。此后，进程700进入模块720.

在模块720，阅读器会判断是否模块712和716已经在一个组内的所有标签上都应用过了。如果是，那么进程700进入模块722，如果不是，进入模块724。在模块724，该组的其余标签ID被依次拿出来，并执行模块712至模块720，检测这些标签是否发送了信号。

在模块722，阅读器104会判断是否所有询问指令都已经从阅读器发出去了。如果是，那么进入模块728并终止；否则，进入模块726，下一个询问指令被来并发出去，然后重复模块706至722.

进程700已经描述了阅读器104如何识别一组内的多个正交标签，而图7B则关注标签102，描述了针对标签102的进程750。在进程750中，每个标签属于一个正交组，且该组有序号标识来作为阅读器发出来的询问指令（参考进程700）。标签的记忆单元存储着自己所属的组的询问指令，该指令的字段长度可以大于或等于或小于标签ID长度。

进程750开始于模块752，在这里标签102接到一个从阅读器发来的帧开始指令。然后进程750进入模块754，在这里标签102等待阅读器发来的询问指令。接到询问指令后，进程750进入模块756，在这里标签102会比较该指令和自己存储的指令是否相对应；如果对应，那么进程750进入模块758，标签102发送自身ID信号，然后进程750进入模块760，进而终止进程；如果不对应，那么直接进入模块760，进而终止进程。

作为替代方案，并不需要标签存储询问指令并对比阅读器发来的询问指令是否相同。例如，标签102可以把阅读器104发来的询问指令和自身ID做一定的运算（比如逐比特异或运算），如果运算结果是一个Walsh码，就认为该询问指令是针对自身的，就可以发送信号。

表1给出了一个具体例子，这里采用4比特ID的标签。对于第二组Group2,做运算“(询问指令1000)异或(ID1000)”得到Walsh码1111,而运算“询问指令(query1000)异或(ID1101)”得到Walsh码1010.

表1

作为代替方案，一个或多个询问指令不是对应于一组标签，而是一个或多个询问指令对应于所有的标签102。这些询问指令在标签102的记忆体或者电路中存储，指令长度可能会大于或小于标签ID长度。此外，一组ID互相正交的标签102被分配到同一个时隙来发送信号，该时隙信息存储与标签102的记忆体或者电路中。特别的，进程750做如下修改：在模块758中，标签102等到其时隙时才发送其ID。

作为替代方案，并不需要标签存储询问指令并对比阅读器发来的询问指令是否相同。例如，每一个正交组的所有标签都在同一个时隙（即时间点）发送信号，而另一个正交组的所有标签在另一个时隙（即时间点）发送信号。标签102用这个时隙来确定它是否属于某一个特定的正交组。具体的，进程750可以在模块758做修改，修改为：标签102仅仅在属于它所在的正交组对应的时隙发送标签信号。特别的，进程750做如下修改：删除模块754和756；修改模块758，标签102等到其时隙才发出其ID信号。

C.多天线多输入多输出方法

前面的正交方法描述了把所有标签分为多个组，每个组内的标签102都是相互正交的，于是阅读器可以同时检测一个组的所有标签。接下来的方法中，标签仍然被分组，但不再是一个组内的所有标签的ID相互正交，而是一个组内的标签的ID的一部分即一个字段相互正交。阅读器104可以利用此正交性以及多天线，来获取同一个组内的同时发送信号的多个标签的信息。

射频标签系统的性能有可能由于采用了多天线MIMO技术而得以提升。当多个标签同时回复阅读器（给阅读器发信号）的时候，阅读器如果具备多天线功能，就有可能分离开这些标签混合在一起的信号。通常为了达到这个目的，接收机（这里就是阅读器104）需要知道一定程度上的信道信息（例如，从多个标签102到一个阅读器104的信道矩阵信息），这就需要使用导频（pilot）来辅助阅读器去做信道信息估计。传统系统中，尤其是传统的射频标签系统中，需要让同时发送信号的标签预先互相协调好，并在有用信号之外发送特定的导频信号。这些步骤和功能，都需要耗费额外的资源：比如时间，功耗，计算功能。

在这部分公开的新方法里，标签ID本身就可以作为导频来使用。具体的一种方案，标签ID可以分为两个字段，然后把标签分组。一个组内的任意两个标签的第一个字段是相互正交的，而第二个字段不限制。

第一个字段即正交字段，就可以作为标签发出的导频来使用，来协助MIMO多天线系统获取信道信息。可以有的类似方案，在类似方案中，可以把标签ID作为“第一部分”导频使用，而把ID之外的数据作为“第二部分”；这种情况的一个具体例子，是标签贴在目标物体上获取目标物体的信息，并把该目标物体的信息和标签ID都发送给阅读器。

标签102和阅读器104之间的通信过程可以由下式表达

Y＝HX+N (7)

这里

Y \overset{Δ}{=} [\begin{matrix} y_{1} \\ \cdot \\ \cdot \\ \cdot \\ y_{N} \end{matrix}], X \overset{Δ}{=} [\begin{matrix} x_{1} \\ \cdot \\ \cdot \\ \cdot \\ x_{M} \end{matrix}], H \overset{Δ}{=} [\begin{matrix} h_{1,1} & \cdot \cdot \cdot & h_{1, M} \\ \cdot \cdot \cdot & \cdot \cdot \cdot & \cdot \cdot \cdot \\ h_{N, 1} & \cdot \cdot \cdot & h_{N, M} \end{matrix}]

y_n＝[y_n，1…y_n，t…y_n，T],

x_m＝[x_m，1…x_m，t…x_m，T]

N是阅读器104具备的天线的数目，M是同时发送到阅读器的信号的数目，通常就是同时发送信号的标签的数目，且这些信号的第一部分是正交的。T是这些信号的时间长度例如标签ID的长度，Y是阅读器104天线接收到的信号矩阵或信号矢量，H是多个发射信号的标签102与阅读器104的N个天线之间的信道，X是标签102发出的信号.

需要注意的是，M不一定总是同时发送信号的标签个数，M是从阅读器104角度看来，其接收天线上看到的不同的信道个数，或者说阅读器看到的不同的信号的个数。

例如，有两个标签，其ID是{000}和{001}，它们同时发送信号给阅读器，注意他们具有相同的第一个部分{00}，这时候M=1。换句话说，如果只看第一个部分即接收信号的前两个比特，阅读器104只看到一个信号或者说一个信道。也就是说，不论是一个标签102还是两个（甚至多个）标签102发送了信号，只要信号的第一个部分相同，都是{00}，阅读器并不知道这是几个标签发来的信号，阅读器只能看到一个信号{00}，也就是只看到一个信道。实际上的物理信道，是两个标签102对着一个阅读器而来的信道，即一个2×N信道(阅读器104有N个天线)，阅读器104只看到一个1×N的信道。

当然，如果每个信道确实只对应一个标签，那么信道个数就等于标签个数，如图9A所示。只有一个标签的第一部分是00，只有一个标签的第一部分是01，只有一个标签的第一部分是10，只有一个标签的第一部分是11.这里第一个部分是两个比特，可以是标签ID或者是一个MAC地址（medium access control介质介入控制地址），而第二个部分不必要正交，第二个部分是ID或MAC地址以外的数据。

下面把上文所述的“第一部分，第二部分”都纳入同一个数学公式(7)中:

Y＝[Y¹ Y²] (8)

X＝[P S] (9)

Y¹＝HP+N¹ (10)

Y²＝HS+N² (11)

这里P是标签102向阅读器104发送的“第一部分”,S是“第二部分”，Y¹是阅读器104接收到的“第一部分”，也就是P引发的接收信号，Y²是阅读器104收到的“第二部分”也就是S引发的接收信号；N¹是第一部分信号上叠加的噪声，N²是第二部分信号上叠加的噪声。

P是一个正交矩阵:

PP^T＝I_M (12)

这里I_M代表单位矩阵，而P^T代表P的共轭转置。

结合公式(10)和(12)，信道矩阵H就可以获取，如下:

\hat{H} = Y^{1} P^{- 1} = Y^{1} P^{T} = {HPP}^{T} + N^{1} P^{T} = H + N^{1} P^{T} - - - (13)

如果进一步假设N¹＝0，则这里

第二部分信号可以被获取，如下:

当没有噪声也就是N¹＝N²＝0的时候，有注意需要N不大于M。

具体距离，标签的第一部分信号是4比特的，即P。第二个部分S只有一个比特。

通过第一个部分，可以把16个可能的标签分成4组如下

第一组Group1:{1111,1010,1100,1001}

第二组Group2:{1000,1101,1011,1110}

第三组Group3:{0001,0100,0010,0111}

第四组Group4:{0011,0110,0000,0101}

每一组的第一部分的任意两个矢量，都是互相正交的。

进一步说明，假设有两个标签其信号或ID是{0000a}和{0011b}，同时回复阅读器，发出其信号，那么这两个标签发出的信号表示如下:

应用公式(7)至(11),阅读器104收到的信号表示如下:

Y_4×5＝H_4×2X_2×5+N_2×5＝[Y¹ Y²]＝H[P S]+[N¹ N²] (16)

这里N＝4,M＝2，T＝5.

既然第一个部分P是正交的，阅读器104就能够解码P,这和前文(B)部分所述方法一样，用公式描述如下

Y¹·p＝HP·p+N¹·p (17)

这里p是第一部分正交组中的一个矢量，而N¹是阅读器104接收到的针对第一部分的噪声。

标签102发出的信号的第一部分可以如下检测：

||Y¹p^Τ||＝||Y¹·p||＝||HP·p+N·p||＞δ_noise-signal,这里|| ||运算符是获取一个矢量的能量，而δ_noise-signal是一个阈值.p检测出来了，意味着P也检测出来了，因为P由多个p组成。

接下来，就可以确定出信道信息H，进而用公式(13)和(14)确定出第二部分信号S.

举例，上述办法应用于第一组，表达如下:

对于p={0000}:

\begin{matrix} Y^{1} [\begin{matrix} 0 \\ 0 \\ 0 \\ 0 \end{matrix}] = H_{4 \times 2} [\begin{matrix} 0 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 & 1 \end{matrix}] [\begin{matrix} 0 \\ 0 \\ 0 \\ 0 \end{matrix}] + N^{1} [\begin{matrix} 0 \\ 0 \\ 0 \\ 0 \end{matrix}] \\ = H_{4 \times 2} [\begin{matrix} 4 \\ 0 \end{matrix}] + {\tilde{N}}^{1} = [\begin{matrix} h_{11} & h_{12} \\ h_{21} & h_{22} \\ h_{31} & h_{32} \\ h_{41} & h_{42} \end{matrix}] [\begin{matrix} 4 \\ 0 \end{matrix}] + {\tilde{N}}^{1} = 4 [\begin{matrix} h_{11} \\ h_{21} \\ h_{31} \\ h_{41} \end{matrix}] + {\tilde{N}}^{1} = {4 H}^{1} + {\tilde{N}}^{1}, | | {4 H}^{1} + {\tilde{N}}^{1} | | > δ_{noise - signal} \end{matrix} - - - (18)

阅读器104可以确定有标签（一个或多个标签）102发送了信号，且信号的第一部分是p={0000}，注意这里

{\tilde{N}}^{1} = N^{1} [\begin{matrix} 0 \\ 0 \\ 0 \\ 0 \end{matrix}] .

而对于p={0011}:

\begin{matrix} Y^{1} [\begin{matrix} 0 \\ 0 \\ 0 \\ 0 \end{matrix}] = H_{4 \times 2} [\begin{matrix} 0 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 & 1 \end{matrix}] [\begin{matrix} 0 \\ 0 \\ 1 \\ 1 \end{matrix}] + N^{1} [\begin{matrix} 0 \\ 0 \\ 1 \\ 1 \end{matrix}] \\ = H_{4 \times 2} [\begin{matrix} 4 \\ 0 \end{matrix}] + {\tilde{N}}^{1} = [\begin{matrix} h_{11} & h_{12} \\ h_{21} & h_{22} \\ h_{31} & h_{32} \\ h_{41} & h_{42} \end{matrix}] [\begin{matrix} 4 \\ 0 \end{matrix}] + {\tilde{N}}^{1} = 4 [\begin{matrix} h_{12} \\ h_{22} \\ h_{32} \\ h_{42} \end{matrix}] + {\tilde{N}}^{1} = {4 H}^{2} + {\tilde{N}}^{1}, | | {4 H}^{2} + {\tilde{N}}^{1} | | > δ_{noise - signal} \end{matrix} - - - (19)

阅读器104可以确定有标签（一个或多个标签）102发送了信号，且信号的第一部分是p={0011}。注意这里

{\tilde{N}}^{1} = N^{1} [\begin{matrix} 0 \\ 0 \\ 1 \\ 1 \end{matrix}] .

对于p={0110}:

\begin{matrix} Y^{1} [\begin{matrix} 0 \\ 1 \\ 1 \\ 0 \end{matrix}] = H_{4 \times 2} [\begin{matrix} 0 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 & 1 \end{matrix}] [\begin{matrix} 0 \\ 1 \\ 1 \\ 0 \end{matrix}] + N^{1} [\begin{matrix} 0 \\ 1 \\ 1 \\ 0 \end{matrix}] \\ = H_{4 \times 2} [\begin{matrix} 0 \\ 0 \end{matrix}] + {\tilde{N}}^{1} = {\tilde{N}}^{1}, | | {\tilde{N}}^{1} | | < δ_{noise - signal} \end{matrix} - - - (20)

阅读器104可以确定有标签（一个或多个标签）102发送了信号，且信号的第一部分是p={0110}，这里

{\tilde{N}}^{1} = N^{1} [\begin{matrix} 0 \\ 1 \\ 1 \\ 0 \end{matrix}] .

对于p={0101}:

\begin{matrix} Y^{1} [\begin{matrix} 0 \\ 1 \\ 0 \\ 1 \end{matrix}] = H_{4 \times 2} [\begin{matrix} 0 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 & 1 \end{matrix}] [\begin{matrix} 0 \\ 1 \\ 0 \\ 1 \end{matrix}] + N^{1} [\begin{matrix} 0 \\ 1 \\ 0 \\ 1 \end{matrix}] \\ = H_{4 \times 2} [\begin{matrix} 0 \\ 0 \end{matrix}] + {\tilde{N}}^{1} = {\tilde{N}}^{1}, | | {\tilde{N}}^{1} | | < δ_{noise - signal} \end{matrix} - - - (21)

p={0101}，这里

{\tilde{N}}^{1} = N^{1} [\begin{matrix} 0 \\ 1 \\ 0 \\ 1 \end{matrix}] .

P是由所有上面检测出来的各个p组成的，所以P就检测出来了，接下来阅读器104可以通过公式(14)解码出S，如下:

{({\hat{H}}_{4 \times 2})}^{- 1} Y^{2} = \hat{S} + {(\hat{H})}^{- 1} N^{2} - - - (22)

图9B总结了上述描述的方法。进程900能够让具有多天线的阅读器104检测一组多个同时发送信号的标签102，这些标签的信号的第一个部分P是彼此正交的。

进程900从模块902开始，在这里阅读器104发出一个帧开始信号，通知标签102做好准备，然后进入模块904，在这里阅读器初始化一系列的询问指令Q^T，q是Q^T里面的第一个询问指令，G对应着第一个询问指令对应的第一个组。

进程900进入模块906，在这里阅读器发出一个询问指令q。然后进程900进入模块908，等待标签组G中的一个或多个标签回复。当阅读器104收到标签102的回复后，进程900进入模块910，在这里，把G的第一个成员作为p；然后进入模块912，在这里阅读器104判断||Y¹·P||是否大于阈值δ_noise-signal，如果大于阈值则认为有信号，进入模块916；如果小于阈值则认为只有噪声而已，进入模块920。

在模块916，p被阅读器104检测出来，然后进程900进入模块920，在这里阅读器判断是否G中的所有元素都已经经过模块912和916：如果是，那么进入模块922；如果不是，那么进入模块924并且p被设置为G的下一个成员，然后进入模块912至920重复执行。

在模块922中，阅读器104通过公式(13)获取信道信息H。进程900进入模块926，在这里，信号的第二个部分S被公式(14)检测出来。

进程900接下来进入模块928，在这里阅读器104判断是否Q^T中所有的询问指令都已发送过了。如果是，进入模块930并结束。如果不是，则进入模块932，在这里把Q^T的下一个成员被作为q，并且把G作为下一组成员。

进程900描述了多天线阅读器104如何解码一组同时回复信号的标签，这些标签的特征是他们的ID的第一个字段P是相互正交的。回复信号给阅读器104的这些标签102所遵循的方法，与进程750所描述的除了一个不同点以外都相同，这个不同点是：同时回复的多个标签的信号的第一字段是相互正交的。

D.分段MIMO方法

作为上面(C)方案的一个扩展和替代，在下面的“分段MIMO方法”中，每个标签ID被分为n部分：S₁到S_n。

标签ID被分为若干个字段。具体的，如果若干标签的前j-1个字段是完全相同的，而第j^th个字段是正交的(这里1≤j≤n)，那么这些标签被分为同一个组。这个原则由如下数学表达式描述:

对于任意i=0～j-1,0≤i≤n-1,i≤j-1，

S_{i}^{A} = S_{i}^{B},

且

与

相互正交

这里

是一个标签的ID的第i^th个字段，而

是其第j^th个字段。

是另一个标签的ID的第i^th个字段，而

是该标签的ID的第j^th个字段。n是标签ID的分段个数.

阅读器104采用分段的方法来询问标签102，并获取信道信息。

S₁是标签ID的第一个字段（即第一部分），同一组内的各个标签的这个第一个字段是相互正交的，阅读器通过上面(C)部分中描述的MIMO方法可以解码P=S₁并获取余下的部分S=S₂～S_n。

然而，如果有多个标签102恰好具备相同的第一字段S₁，则阅读器104无法完全区分并解码这些标签。这种情况下，阅读器需要扩展询问指令到第二字段S₂，而被询问的标签的ID的第二个字段S₂是相互正交的。

这种情况下，第二个字段P=S₂可以用前述MIMO方法获取，然后再试图解码其余的部分S=S₃ to S_n。

类似的，如果有多个标签102恰好具备相同的第二字段S₂，则阅读器104无法完全区分并解码这些标签。这种情况下，阅读器需要扩展询问指令到第三字段，而被询问的标签的ID的第三个字段是相互正交的。继续执行类似的循环并不断扩展询问指令，直到询问指令扩展到标签ID的最低层字段，并成功解码整个ID。

举例说明，标签ID只有四个比特，ID分为两个字段，第一个字段两个比特，第二个字段也是两个比特。标签可以被由其ID的第一个字段做如下分组:

第一组的首字段Group1:{00,01}

第二组的首字段Group2:{10,11}

每一组的首字段都是正交的。进一步假设有四个标签102即将被检测，其ID分别是{0000,0111,1110,1111}。

参考图11，阅读器104首先针对ID首字段属于第一组Group1的标签发出询问。作为回复，相应的标签102也就是标签{0000}和{0111}会回复阅读器，它们的ID首字段是正交的，所以阅读器104能够利用此正交性来解码它们各自的首字段，并且利用这个首字段作为导频，并采用上文的正交MIMO方法来获取信道信息，进而试图解码首字段之后的数据。

接下来，阅读器104开始首先针对ID首字段属于第二组Group2的标签发出询问。作为回复，相应的标签102也就是标签{1110}和{1111}会回复阅读器，它们的ID首字段是完全相同的，所以阅读器104能够解码这个首字段，但是却无法用这个首字段作为导频并采用上文的正交MIMO方法来获取信道信息进而试图解码首字段之后的数据。

为了获取首字段之后的数据，阅读器104扩展询问指令到第二个字段。具体的，阅读器104针对这样的标签102发出询问指令：标签102的首字段是S₁={11}而第二个字段是第一组Group1的成员。在本例子中，没有标签符合这个条件也就没有标签回复这个询问指令。

接下来，阅读器104针对这样的标签102发出询问指令：标签102的首字段是S₁={11}而第二个字段是第二组Group2的成员。相应的，标签{1110}和{1111}会做出回复。这两个标签102的首字段相同，而第二个字段是正交的，于是阅读器能够解码这两个字段，进而检测出这两个同时发送信号的标签。

总结的说，当多个标签102在某一个字段是正交的，阅读器104就能解码这个字段，并采用MIMO方法来解码剩余的字段。然而，如果当多个标签102在某一个字段是相同的，阅读器104就需要扩展询问指令到更低一层的字段（即下一个字段）。这个过程不断循环下去，直到标签102的ID的所有字段都被解码。

参考图10A，进程1100描述了具备多天线功能的阅读器104检测多个同时回复的标签102。

进程1100开始与模块1102，在这里阅读器104发出一个帧开始指令，通知标签做好准备；然后进程1100进入模块1104，在这里阅读器初始化若干系列的询问指令：Q^S和Q^T是询问指令，Q^C是一系列导致了标签碰撞的指令，暂时赋值为空集合NULL。

从Q^T拿出第一个询问指令q；G是当前组，把它赋值为第一组；s代表字段标号也就，初始化s为第一个字段，进而Y^s就代表接收信号的第一个字段，而Q^s是该字段相应的询问指令集合。

接下来进程1100进入模块1108，在这里阅读器104发出询问指令q。此后，进程1100进入模块1110，等待指令q相对应的标签102的回复。收到回复后，进程1100进入模块1112，在这里当前组G的一个成员设置为p，第一字段的接收信号是Y¹。然后进程1100进入模块1114，在这里阅读器104判断||Y¹·p||是否大于阈值δ_noise-signal；如果大于阈值，进程1100进入模块1116；否则，进程1100进入模块1120。

在模块1116中，第一个字段p被检测出来。然后进程1100进入模块1120，在这里阅读器104判断是否模块1114和模块1116已经应用在当前组G的所有组成员上；如果是，那么进程1100进入模块1122；如果不是，那么进程1100进入模块1118，在模块1118里当前组G的下一个成员被设定为p，然后重复执行模块1114至1120。

在模块1122里，阅读器104通过公式(13)计算出信道信息H。进程1100进入模块1124，在这里通过公式(14)来解码第二个字段S。

接下来，进程1100进入模块1126，判断是否在第二个字段上发生了标签碰撞。如果是，那么进入模块1128；否则进入模块1130。

在模块1128，如果第二个字段出现了碰撞，那么阅读器104把相应的扩展询问指令加入集合Q^C。例如，如果Q^S={00,11}并且第一字段p={10},那么进程1100把这两个询问指令{1000,1011}加入集合Q^C.

接下来进程1110进入模块1130，在这里阅读器104判断是否Q^T中的所有的询问指令已经被阅读器104发送出去；如果是，那么进程1100进入模块1132，否则进入模块1136。

在模块1132,阅读器104判断Q^C是否为空集合.如果是，进程1100进入模块1134并终止，否则进程1100进入模块1138。在模块1138里，把Q^C赋给Q^T;Q^C成为空集合;q成为Q^T的第一个成员，第一组赋给G,s成为下一个字段。方法1100重复模块1108至1132。

在模块1136，q成为Q^T中的下一个询问指令，而下一个组赋给G.然后进程1100重复模块1108至1130.

进程1100可以有各种不同形式，不妨碍其使用分段MIMO方法。例如，各个字段可以有相同的长度，也可以长度不同。而且，除了P字段碰撞就和扩展到Q^S字段这种方案以外，其它适用的询问指令也可以被应用，用来指导那些第一字段相同而剩余字段正交的标签发出回复信号。

参考图10B，进程1150描述了在阅读器执行进程1100的前提下标签102的行为。在进程1150中，阅读器104发出的询问指令和标签102有着同样的分段方式。当阅读器104需要询问标签102的ID的某一个字段的时候，阅读器104发出一个和标签102的ID字段相同长度的询问指令。

进程1150开始于模块1152，这这里标签102从阅读器104那里收到帧开始命令。然后进入模块1154，在这里标签等待阅读器发来进一步的询问指令。

当标签102收到询问指令后，进程1150进入模块1156，在这里标签102从询问指令中摘选出第一个字段。然后进程1150进入模块1158，在这里标签102判断从询问指令中摘选出的字段是否和标签ID的相应字段完全相同。如果是，则进程1150进入模块1160，取出询问指令的下一个字段，然后进入模块1158。

在模块1158，标签102判断从询问指令中摘选出的字段是否和标签ID的相应字段完全相同，如果不同，那么进程1150进入模块1162，并判断从询问指令中摘选出的字段和标签ID的相应字段的是否正交。

如果从询问指令中摘选出的字段和标签ID的相应字段正交，那么进程1150进入模块1164，否则进入模块1166然后终止。在模块1164，标签102发送ID，然后进程1150终止。

作为可能的其他类似方法，阅读器104发出询问指令后，标签102不需要对比其ID某个字段是否和询问指令相同，不需要把其ID某个字段与询问指令做叉乘并检验是否叉乘结果为walsh码，而是对比该询问指令是否和标签自身存储的指令相对应。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims

1.射频识别RFID标签，所述RFID标签包括一个唯一的标签标识ID，多个所述RFID标签被分成一个或者多个组，每个组内的RFID标签的标签ID相互正交，每个组内的RFID标签被配置为接收到一个或多个针对该组的询问指令后同时发送它们各自的标签ID，每个组内的所有标签ID能够被收到所述组内的所有RFID标签所发送的各自标签ID的RFID阅读器所识别。

2.根据权利要求1所述的RFID标签，其中，每个组内的RFID标签在一个特定的时隙发送其标签ID，所述时隙与其它任何一组对应的时隙相比较是唯一的。

3.根据权利要求2所述的RFID标签，其中，针对一个组的一个或多个询问指令与针对所有组的询问指令是相同的。

4.根据权利要求3所述的RFID标签，其中，针对一个组的一个或多个询问指令是一个帧开始信号。

5.根据权利要求2所述的RFID标签，其中，针对一个组的一个或多个询问指令与针对其它组的一个或多个询问指令相比是唯一的。

6.根据权利要求1中所述的RFID标签，其中：

每个RFID标签包括存储空间以存储一个或多个针对所述RFID标签所属组的询问指令；以及

每个RFID标签被配置为将其收到的询问指令与其存储的一个或多个询问指令对比是否匹配，当匹配时，所述RFID标签发送其标签ID。

7.根据权利要求1所述的RFID标签，其中，每个RFID标签被配置为将其接收到的询问指令和其标签ID做叉乘运算，并判断运算结果是否为一个Walsh码，如果该运算结果是一个Walsh码，所述RFID标签发送其标签ID。

8.根据权利要求1所述的RFID标签，其中，每个组内的RFID标签的标签ID包括两个以上字段，至少一个字段与该组内的其他RFID标签的标签ID的相同字段正交。

9.根据权利要求8所述的RFID标签，其中，每个组内的RFID标签的标签ID包括一个以上字段与该组内的其他RFID标签的标签ID的相同字段完全相同，且至少一个字段与该组内的其他RFID标签的标签ID的相同字段正交。

10.射频标签RFID标签，所述RFID标签具备一个唯一的标签标识ID，多个所述RFID标签被分成一个或者多个组，每个组对应一个组码，每个组内的RFID标签的标签ID和该组的组码相差一个比特；每一组对应的一个或多个询问指令与其他任何一组对应的一个或多个询问指令相比都是唯一的，每一组内的所有RFID标签的标签ID能够被收到所述组内的所有RFID标签所同时发送的各自标签ID的RFID阅读器所识别。

11.根据权利要求10所述的RFID标签，其中，每个组内的RFID标签在一个特定的时隙发送其标签ID，所述时隙与其它任何一组对应的时隙相比较是唯一的。

12.根据权利要求11所述的RFID标签，其中，针对一个组的一个或多个询问指令与针对所有组的询问指令是相同的。

13.根据权利要求12所述的RFID标签，其中，针对一个组的一个或多个询问指令是一个帧开始信号。

14.根据权利要求11所述的RFID标签，其中，针对一个组的一个或多个询问指令与针对任何其它组的一个或多个询问指令相比是唯一的。

15.根据权利要求14所述的RFID标签，其中，针对一个组的一个或多个询问指令包括所述组的组码。

16.根据权利要求15所述的RFID标签，其中，所述RFID标签被配置为将其接收到的询问指令与其标签ID对比是否相差一个比特，如果相差一个比特，所述RFID标签发送其标签ID。

17.根据权利要求10所述的RFID标签，其中：

每个RFID标签包括存储空间以存储一个或多个针对所述RFID标签所属组的一个或多个询问指令；以及，

18.根据权利要求10所述的RFID标签，其中，每个组内的RFID标签的标签ID包括两个以上字段，每个字段与组码相差一个比特。

19.根据权利要求10所述的RFID标签，其中：

（a）针对每个组的询问指令包括第一个字段和第二个字段，所述第一个字段包括该组的组码；

（b）每个组内的RFID标签的标签ID包括第一个字段和第二个字段，所述标签ID的第一个字段与针对该组的询问指令的第一个字段相差一个比特，所述标签ID的第二个字段与针对该组的询问指令的第二个字段完全相同；

（c）当满足如下条件时，每个RFID标签将发送其ID标签：标签ID的第一个字段与所述询问指令的第一个字段相差一个比特，标签ID的第二个字段与该组的询问指令的第二个字段完全相同。