CN103714359A - 基于无线通信终端的射频识别方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无线通信终端的射频识别方法及系统，要解决技术的问题是扩展无线通信终端RFID标签功能、增加RFID标签功能识别距离和消除与RFID标签数据信息绑定限制。本发明的方法无线通信终端控制多工模块内部开关以切换信号路径或切换接收机发射机模块工作状态，使得天线端接阻抗对应RFID数据信息变化以进行反向散射通信，直接扩展实现标签功能。无线通信终端天线外形尺寸设计自由，具有较高的增益，增加了RFID标签功能识别距离。本发明的系统RFID标签数据信息根据用户需求更新生成，并由联网服务器动态配置。本发明与现有技术相比，节省了集成标签成本，增加了识别距离，消除了数据信息绑定限制，从而实现经济、灵活和可靠的射频识别。

Description

基于无线通信终端的射频识别方法及系统

技术领域

本发明涉及一种通信的方法及系统，特别是涉及一种基于无线通信终端进行射频识别和信息传输的方法及系统。

背景技术

射频识别（RFID）是一种非接触式信息识别传输技术，其基本系统包括两个部分：RFID应答器和RFID读写器。RFID应答器，也称为RFID标签，其中存储了所附着目标对象（如商品、货物、证件等）的唯一标示符数据，也可存储目标对象的特定应用数据信息，如商品名称、生产日期、商品产地、制造商等；RFID读写器，也称为RFID阅读器，通过电磁波以非接触方式和RFID标签通信以读取其唯一标示符和应用数据信息。根据所使用电磁波的频段，RFID技术可分为低频（LF）、高频（HF）和超高频（UHF）三类。在一个典型的UHF RFID系统中，阅读器通过天线辐射电磁波，标签接收电磁波从中获取电源能量并同时使用所存储的数据信息调制并后向散射电磁波，阅读器接收并解调标签后向散射的电磁波，实现对标签所存储数据信息的非接触式识别和读取。因为使用较高的电磁波频段，与LF RFID或HF RFID系统相比，UHF RFID系统具有标签体积小、识读距离远（几米至十几米）、识读速度快（每秒钟上百个标签）、可识别高速运动标签等优点，这使得UHF RFID标签在集成RFID功能的设备系统中得到广泛应用，包括在日益普及的无线通信终端上集成RFID标签功能，如GSM手机，通过RFID标签直接附着手机或在SIM卡中集成内置的方式，GSM手机也可以具备RFID标签功能，从而可以被RFID阅读器识别读取其存储的RFID标签数据信息。然而，SIM卡内置标签方式，限于SIM卡的尺寸，识别距离较短，并且需要定制专门的SIM卡，增加了制作成本；直接附着标签方式，识别距离得到提升，集成制作方便，但同样需要增加标签自身的成本。另外，两种方式中都需要手机或SIM卡与RFID标签数据信息绑定，限制了无线通信终端射频识别功能的灵活性及应用范围。

发明内容

针对上述现状和技术的不足，本发明的目的是提供一种基于无线通信终端进行射频识别信息传输的方法及系统。它能为无线通信终端直接扩展提供RFID标签功能，而无需内置集成RFID标签的成本，识别距离长，并使用通信网络和服务器进行射频识别数据信息的传输交互及融合处理，为基于无线通信终端的射频识别功能提供多样性和灵活性。

为实现上述目的，本发明所给出的技术方案内容如下：

一、一种基于无线通信终端的射频识别方法

本发明的方法无线通信终端以无线通信模式、RFID标签模式、辅助通信模式、空闲模式或待机模式进行工作。无线通信终端根据功能操作要求进行工作模式的切换。系统控制模块接到切换至无线通信模式的命令后向多工模块发出控制信号，配置多工模块内部开关和滤波器组，激活接收机和发射机模块工作，天线接收到的信号通过多工模块传送至接收机，发射机传送的信号通过多工模块发送至天线，使得用户以指定的无线频段及网络制式进行无线通信功能操作；系统控制模块接到切换至RFID标签模式的命令后向多工模块发出控制信号，按照无线通信终端存储的RFID数据信息编码配置多工模块内部开关以切换滤波器、端接负载、接收机模块或发射机模块的连接信号路径或者切换接收机模块或发射机模块的工作状态，使得天线端接阻抗匹配状态对应RFID数据信息编码变化，即进行天线端接阻抗调制，从而反射调制天线接收到的外部RFID阅读器所发射的电磁波，将RFID信息以反向散射通信方式传送至RFID阅读器，实现RFID标签功能操作；系统控制模块接到切换至辅助通信模式的命令后，启动辅助通信模块开始工作，提供其它制式无线或有线通信功能，作为对无线通信模式的补充；控制模块在完成无线通信模式、RFID标签模式和辅助通信模式的功能操作任务后，控制各个功能模块进入空闲模式并等待进一步的操作命令，如果在一定时间内没有收到操作命令，则设置各个模块进入待机模式以降低系统功耗。

本发明的方法无线通信终端根据功能操作要求进行功能状态的迁移。在无线通信模式下，系统控制模块可设置无线通信终端进入用户通信功能状态或在网通信功能状态，统称无线通信功能状态。处于用户通信功能状态时，无线通信终端进行语音通信或数据通信操作；处于在网通信功能状态时，无线通信终端进行网络注册、位置更新、信道监听、寻呼接入等在网通信操作。在RFID标签模式下，系统控制模块设置无线通信终端进入RFID标签功能状态，进行RFID标签数据信息编码调制和反向散射通信操作，向外部RFID阅读器传送RFID标签数据信息。在辅助通信模式下，系统控制模块设置无线通信终端启动辅助通信模块，进入辅助通信功能状态，接入访问其它制式的无线或有线通信网络以进行辅助通信操作。在空闲模式下，无线通信终端处于空闲功能状态，等待并立即响应用户或网络操作命令。在待机模式下，系统控制模块设置无线通信终端进入待机功能状态，绝大部分功能部件休眠停止工作。

本发明的方法无线通信终端当收到用户通信操作命令时，包括来自用户侧或网络侧的命令，即用户主叫/被叫通话或用户发起/接受数据通信，无线通信终端进入用户通信功能状态，进行语音或数据通信操作。用户通信功能状态不会被其它操作要求中断，任务完成后由用户命令或网络命令终止该功能状态。

本发明的方法无线通信终端当收到用户RFID标签操作命令或RFID标签功能状态挂起标志有效时，无线通信终端进入RFID标签功能状态，进行RFID通信操作。RFID标签功能状态在激活后可以被其它操作要求中断，如在网通信操作，任务完成后由用户命令终止该功能状态。

本发明的方法无线通信终端当收到辅助通信操作命令或辅助通信功能状态挂起标志有效时，包括来自用户侧或网络侧的命令，即用户通过辅助通信模块发起或接受数据通信，无线通信终端进入辅助通信功能状态，进行辅助通信操作。辅助通信功能状态在激活后可以被其它操作要求中断，如在网通信操作，任务完成后由用户命令终止该功能状态。

本发明的方法无线通信终端完成各项操作命令任务后进入空闲功能状态，等待响应后续的操作命令，并复位启动待机定时器。若有后续操作命令，无线通信终端响应执行相应任务，并关闭待机定时器；若无后续操作命令，则待机定时器会产生溢出中断，系统控制模块响应该中断，设置无线通信终端进入待机功能状态，开始休眠节电。待机功能状态在激活后可以被其它操作要求中断，如在网通信操作。无线通信终端也设置有待机按键，用户可以通过该按键即时进入或退出待机功能状态。

本发明的方法无线通信终端需要自动周期性地退出RFID标签功能状态、辅助通信功能状态、空闲功能状态或待机功能状态，并进入在网通信功能状态进行在网通信操作，以满足无线通信网络需要与终端保持通信联系的在网要求，其操作周期根据无线通信网络参数设定，既满足：在网通信功能状态时间+RFID标签功能状态时间+辅助通信功能状态时间+空闲功能状态时间+待机功能状态时间=在网通信操作周期。为实现上述功能，无线通信终端内设置有在网操作定时器，在进入RFID标签功能状态、辅助通信功能状态、空闲功能状态或待机功能状态后定时器启动，计时溢出中断由系统控制模块响应，中断当前的功能状态并设置相应的功能状态挂起标志，切换多工模块工作配置，激活无线通信模式并进行在网通信操作，若监听到寻呼请求，则保持在无线通信模式进行用户通信操作，任务完成后切换多工模块工作配置返回空闲模式并清除待机功能状态挂起标志，若未监听到寻呼请求，则切换多工模块工作配置退出无线通信模式，返回之前中断的工作模式并清除相应的功能状态挂起标志。

本发明的方法无线通信终端通过系统控制模块的人机交互接口，包括键盘、触摸屏、麦克风、扬声器、显示屏、摄像头等，输入用户操作命令以手动控制进行无线通信、RFID标签通信、辅助通信等功能操作及切换不同的工作模式，并通过扬声器声音或显示屏信息反馈操作命令的结果。无线通信终端的系统控制模块内存储有用户应用软件，也可以按照程序的功能需要自动发出各种操作命令，实现在各个工作模式及功能状态之间的切换。

本发明的方法无线通信终端通过无线通信模式下的用户通信功能或辅助通信模式下的无线或有线通信功能接入无线通信网络或有线通信网络以访问网络服务器。无线通信终端用户以专有账号和密码登录网络服务器申请生成RFID标签数据信息，并同时保存于网络服务器和无线通信终端的存储器。RFID标签数据信息可根据用户需求动态更新生成，网络服务器负责同步无线通信终端的RFID标签数据信息，确保其在系统中的唯一性。当工作于RFID标签模式时，无线通信终端功能等效于传统RFID标签，其存储的RFID标签数据信息可以被RFID阅读器读取并传送至网络服务器，网络服务器对数据信息进行融合处理，并与无线通信终端进行信息交互，为用户提供基于无线通信及射频识别的多种扩展服务，比如定位导航、商品导购、电子支付、门禁管理等。

二、一种基于无线通信终端的射频识别系统

本发明的系统包括无线通信终端、无线通信网络、RFID阅读器、有线通信网络和网络服务器五个子系统。各个子系统采用无线或有线方式相互连通，构成无线通信和射频识别功能的支撑通信网络。无线通信终端可在无线通信模式下通过其用户通信功能接入访问无线通信网络，包括GSM、WCDMA、LTE、GPRS、EDGE、HSPA等；也可使用其数据通信模块的无线或有线接口，包括WIFI、Bluetooth、USB、Ethernet等，接入访问其它无线或有线通信网络或与其它电子设备进行互联。RFID阅读器基于反向散射通信原理读取无线通信终端所存储的RFID标签数据信息。无线通信终端和RFID阅读器通过无线和有线通信网络接入网络服务器。

本发明的系统无线通信终端由天线、多工模块、接收机模块、发射机模块、辅助通信模块和系统控制模块组成。天线支持射频识别和无线通信宽频段工作，外形尺寸设计上所受约束小，可以具有较高的增益，有助于增加RFID识别距离。多工模块由多路开关、端接负载组和滤波器组构成，在特定工作频段可不包括端接负载组，通过切换接收机模块、发射机模块或端接负载和天线及滤波器的连接信号路径实现多工多制式工作和多种RFID端接阻抗匹配状态。接收机模块和发射机模块分别负责无线通信接收和发射工作，可支持一种或多种无线通信制式，是无线通信终端直接连接无线通信网络的核心功能模块；两个模块可独立设置处于工作模式或待机模式，也可用于产生两种RFID端接阻抗匹配状态。辅助通信模块具有无线和有线接口，无线通信终端可通过该模块间接连接至其它制式无线或有线通信网络。系统控制模块控制协调多工模块、接收机模块、发射机模块和辅助通信模块实现无线通信终端的不同工作功能模式。系统控制模块包含CPU子系统和麦克风、扬声器、键盘、触摸屏、显示屏、摄像头等人机交互接口，也包含电源子系统为各个模块产生工作电源。

本发明与现有技术相比，直接在无线通信终端中扩展增加RFID标签功能，节省了内置集成传统实体RFID标签的成本，并且提供基于网络服务器的RFID标签数据信息动态配置功能，消除了现有系统中无线通信终端与RFID数据信息绑定的限制，而且天线的外形尺寸设计自由因而具有较高的增益，增加了RFID标签功能的识别距离，从而为用户提供一种更为经济、灵活、多样、安全和可靠的新型无线通信终端射频识别方法和系统。

附图说明

图1.是本发明的无线通信终端组成示意图；

图2.是本发明的无线通信终端射频识别系统组成示意图。

图3.是本发明的无线通信终端功能状态迁移示意图；

具体实施方式

参考所附示意图并针对在GSM/GPRS无线通信终端上实施RFID射频识别系统的示例，下文对本发明做进一步的详细说明。

如图1所示，本发明的无线通信终端将850MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz四频段GSM/GPRS无线通信功能和800/900MHz频段RFID标签功能集成在同一硬件平台上，并通过软件设计配合，使得无线通信终端同时具备RFID标签功能。无线通信终端的主要组成部分包括：1、天线，支持GSM/GPRS/RFID宽频段工作；2、多工模块，由多路开关、端接负载组和滤波器组构成，通过切换接收机模块、发射机模块或者端接负载组和天线及滤波器组的连接信号路径，实现多工和多制式工作和RFID的多种端接阻抗匹配状态；3、接收机和发射机模块，负责无线通信接收和发射工作，具有多个接收/发射信号通道，支持多频段GSM/GPRS无线通信制式，内部包含DSP硬件，负责处理GSM/GPRS通信协议，符合GSM/GPRS通信标准，支持以语音或数据形式接入GSM/GPRS无线通信网络，是无线通信终端直接连接无线通信网络的核心功能模块；接收和发射信号通道可独立设置处于工作模式或待机模式，两种模式也对应不同的端接阻抗匹配状态，配合多工模块实现RFID的多种端接阻抗匹配状态；4、辅助通信模块，具有无线和有线接口功能，包括WIFI、Bluetooth、USB等，无线通信终端可通过该模块连接至其它无线/有线通信网络或其它电子设备；5、系统控制模块，内部包括应用处理器AMR CPU硬件和存储的用户应用软件，控制协调多工模块、接收发射机模块和数据通信模块的信息交互以实现无线通信终端的不同工作功能模式，支持麦克风、扬声器、键盘、触摸屏、显示屏、摄像头等多种人机交互接口，也包含电源子系统，为各个模块产生工作电源。

天线为宽频带天线，可同时支持GSM850MHz、GSM900MHz、PCS1800MHz、DCS1900MHz和UHF RFID800/900MHz频段，实现对工作频段内GSM/GPRS电磁波信号的发送接收及对RFID阅读器电磁波信号的反向散射。与传统的SIM卡集成式RFID标签天线相比，天线的尺寸位置所受空间限制及约束较小，可以获得更高的增益，从而增加了无线通信终端RFID标签功能的识别距离。

多工模块采用RFMD公司宽频带射频单刀十掷多路开关芯片RF8889A、端接负载组和滤波器组构成。RF8889A用于多路射频信号通道的开关选择，其内部两路发射机通道上也集成有低通滤波器，与外部四路接收机通道上的带通声表面波滤波器共同构成抑制带外信号的滤波器组。端接负载组经过调谐优化设计，在RFID工作频段上具有特定的阻抗匹配或失配特性。系统控制模块根据具体的功能操作请求发出信号控制切换天线的连接状态，进行接收/发射双工、接收/发射信号通道和滤波器组选择，满足GSM850MHz、GSM900MHz、PCS1800MHz或DCS1900MHz四频段工作需要；也可以依据在UHF RFID800/900MHz工作频点端接负载或接收/发射信号通道的频率阻抗特性，通过选择端接负载、接收信号通道、发射信号通道或接收/发射信号通道的工作/待机模式之中的两个，在天线端接阻抗的良好匹配和严重失配两种状态之间进行切换，分别对应二进制编码信息的0或1，从而实现基于天线端接阻抗调制后向散射通信的RFID标签功能模式。需要注意的是，在RFID标签功能模式下，若使用GSM/GPRS无线通信接收或发射通道作为天线的RFID端接阻抗，只需使能接收通道的第一级放大器或发射通道的末级放大器，GSM/GPRS无线通信的其它功能电路需要设置在禁止/待机模式，这样既可以防止GSM/GPRS功能电路对RFID功能电路工作的干扰，也可以降低RFID标签功能操作时的无线通信终端的功耗。此外，从降低硬件成本和简化设计的角度出发，如果在具体应用的工作频段内接收发射信号通道阻抗特性可以满足阻抗调制的需要，多工模块也可以采用更少路数的射频开关并取消端接负载组。

接收机和发射机模块采用MTK公司的四频段GSM/GPRS收发信机芯片AD6548、Skyworks公司的四频段GSM/GPRS功率放大器芯片SKY77346和MTK公司的GSM/GPRS基带处理器芯片AD6724构成。AD6548芯片集成了接收通道电路、发射通道电路、本振信号产生电路和电源管理电路：接收通道采用直接转换(零中频)架构，集成有多频带增益可编程低噪声放大器、直接转换正交混频器、基带可编程增益放大器、基带有源滤波器、基带直流偏差自动校准电路等，将来自多工模块的天线接收信号和接收本振信号进行混频，直接转换输出I/Q两路基带信号送至后续的基带处理器模块进行解调；发射通道采用发射环架构，直接将I/Q两路基带信号调制到内部的集成压控振荡器上，其输出的射频信号送至外部的功率放大器芯片SKY77346；本振信号产生电路集成有压控振荡器、锁相环和参考时钟校准电路，用来产生接收和发射通道所需要的低噪声本振信号；电源管理电路负责产生管理内部各个电路的工作电源电压，接收发射通道电路可以独立设置处于工作模式或待机模式，一方面可以达到节省电源功耗的目的，另一方面也可用于得到RFID标签模式下可以使用的不同阻抗匹配状态。功率放大器芯片SKY77346负责对AD6548芯片输出的发射信号进行功率放大，以得到GSM/GPRS标准要求的功率电平，内部集成有功率控制器可以精确设置需要的功放增益和功率爬升斜率，频段选择电路负责切换GSM或DCS/PCS频段，芯片也可以设置工作模式或待机模式实现节电功能，同时得到不同的阻抗匹配状态可供RFID标签功能使用。AD6724芯片内部集成了DSP、ARM7MCU、内存、外设控制器、模拟基带、语音及音频、电源管理等子系统，负责处理GSM/GPRS通信协议，可以方便地与收发信机芯片AD6548连接以接收或发送I/Q基带信号，与系统控制模块的应用处理器ARM CPU连接以接收或传送用户的语音或数据信息，实现输入输出、编码解码、加密解密、交织均衡、GMSK调制解调等基带信号处理功能。

辅助通信模块包括WIFI、Bluetooth、Ethernet、USB等子系统，实现无线或有线接口功能。WIFI和Bluetooth无线接口采用Broadcom公司的单芯片方案BCM43142，可同时支持IEEE802.11n(WIFI)和Bluetooth4.0+HS无线通信标准，实现与无线局域网和其它蓝牙设备的互联互通；USB有线接口采用电源开关保护芯片LM3525，配合系统控制模块的应用处理器ARM CPU内置的USB2.0功能，可以主机或从机方式实现与其它USB设备的相互连通。通过WIFI、Bluetooth、USB等接口，无线通信终端可以连接至GSM/GPRS以外的无线或有线通信网络及其它电子设备，增加了无线通信终端网络接入方式的灵活性。

系统控制模块采用Freescale公司的ARM Cortex A9双核CPU芯片i.MX6DL作为控制核心，具有强大的多媒体和信息处理计算能力，CPU主频高达1000MHz，支持大容量DDR3内存和闪存，支持多种总线及扩展外围设备接口标准，包括WIFI、Bluetooth、USB、显示器、摄像头等，可以很方便地与基带处理模块及数据通信模块互联工作，配合外围硬件电路也可以很方便地设计LCD显示器、触摸屏、键盘、麦克风、扬声器、摄像头等人机交互接口硬件子系统。CPU i.MX6DL上运行Android（安卓）嵌入式操作系统，底层开发有各个硬件子系统及模块的驱动程序，上层针对无线通信、RFID及辅助通信功能开发有用户应用软件。底层驱动程序和应用软件程序配合i.MX6DL CPU硬件系统工作，一方面实现对多工模块、接收机、发射机模块和数据通信模块的协调控制并进行信息的交互处理以实现无线通信终端的不同功能模式，另一方面通过麦克风、扬声器、键盘、触摸屏、显示屏、摄像头等实现多种人机交互接口。系统控制模块也包含电源子系统，采用锂电池供电，为各个模块产生工作电源并进行电源管理工作。

如图2所示，本发明的射频识别系统包括GSM/GPRS无线通信终端、GSM/GPRS/WIFI无线通信网络、UHF RFID阅读器、有线通信网络（包括局域网和骨干通信网络）和RFID应用网络服务器五个子系统，这些子系统相互连通构成无线通信和射频识别服务的支撑通信网络。无线通信终端可在无线通信模式下通过GPRS数据通信功能直接接入无线通信网络，然后通过有线通信网络访问RFID应用网络服务器；也可通过使用辅助通信模块的无线接口，比如WIFI，接入访问其它无线通信网络，或通过有线接口，比如USB，通过其它网络设备间接接入有线或无线通信网络，从而访问RFID应用网络服务器。RFID阅读器基于反向散射通信原理读取无线通信终端所存储的RFID数据信息并传送至RFID应用网络服务器进行数据信息融合处理。无线通信终端和RFID阅读器访问RFID网络服务器进行信息交互，为用户提供基于RFID数据信息的多种扩展服务，比如定位导航、商品导购、电子支付、门禁管理等。

本发明的方法无线通信终端响应用户或网络的操作命令，在无线通信模式、RFID标签模式、辅助通信模式、空闲模式或待机模式之间进行功能状态的迁移切换，其状态迁移示意图如图3所示，具体的工作方式如下：

一、开机后，无线通信终端各个功能模块进行初始化操作，注册登录接入GSM/GPRS无线通信网络，然后进入空闲模式，等待进一步的功能操作命令，接到系统复位命令可以重新进行初始化操作。无线通信终端设置有待机定时器，进入空闲模式后复位启动，接到功能操作命令时对定时器进行关闭操作，如果在设定的时间内没有接收到任何操作命令，则定时器计时将溢出并产生待机中断，系统控制模块响应中断，记录断点状态数据并关闭待机定时器，设置无线通信终端进入待机模式，即各个功能模块节电休眠，从而降低无线通信终端的整机功耗。无线通信终端的电源按键兼有待机按键功能，用户只需短按电源按键就可以立即进入或退出待机模式，长按电源按键则进行关机操作。

二、无线通信终端处于空闲模式，当接到切换至无线通信模式进行用户通信命令时，系统控制模块向多工模块发出控制信号，配置多工模块内部的开关和滤波器阵列，激活接收发射机模块工作，使得天线接收到的信号通过多工模块传送至接收机通道，发射机通道传送的信号通过多工模块发送至天线，用户以GSM/GPRS的频段网络制式进行语音通信或数据通信操作，无线通信终端进入无线通信功能状态。完成无线通信操作任务后，无线通信终端返回空闲模式。

三、无线通信终端处于空闲模式，当接到切换至RFID标签模式命令或RFID标签功能状态挂起标志有效时，系统控制模块向多工模块发出控制信号，控制多工模块和/或接收发射机模块的工作状态，按照无线通信终端所存储的RFID信息编码进行天线端接阻抗调制，将RFID信息以后向散射通信方式传送至外部的RFID阅读器，无线通信终端进入RFID标签功能状态。完成RFID通信操作任务后，无线通信终端清除RFID标签功能状态挂起标志，返回空闲模式。

四、无线通信终端处于空闲模式，当接到切换至辅助通信模式命令或辅助通信功能状态挂起标志有效时，系统控制模块向辅助通信模块发出控制信号，进行无线或有线形式的数据接收和发送工作，从而可以访问WIFI、Bluetooth等无线通信网络，或者和外部USB电子设备通信，从而可以访问有线通信网络或其它制式无线通信网络，无线通信终端进入辅助通信功能状态。完成辅助通信操作任务后，无线通信终端清除辅助通信功能状态挂起标志，返回空闲模式。

五、无线通信终端处于空闲模式、待机模式、辅助通信模式或RFID标签模式时，需要自动周期性地中断当前的工作模式进入无线通信模式，接收来自无线通信网络的广播、寻呼、切换等信息命令，以周期性地进行网络注册、信道监听、位置更新、越区切换、寻呼接入等在网通信操作，防止无线通信终端因为与网络交互信息的丢失而短时间或长时间失去与无线通信网络的通信联系。无线通信终端进行在网通信操作的周期根据无线通信网络的网络寻呼组参数设定，需满足条件：在网通信功能状态时间+RFID标签功能状态时间+辅助通信功能状态时间+待机功能状态时间+休眠功能状态时间=在网通信操作周期。针对GSM/GPRS无线通信网络，其复帧为0.2354s，网络寻呼组参数为2至9个复帧，即[0.471，0.706，0.942，…，1.883，2.119]s，无线通信终端通过接收网络广播控制信道的参数信息来确定网络寻呼组参数的复帧数目。对应最少的复帧数目2，在网通信操作周期要求的最小时间间隔为0.471s。当进行RFID标签功能操作时，设定RFID编码信息长度最长为1024bit，最低通信速率为20Kbps，则完成信息读取的时间最多约为50ms。无线通信终端完成在网通信的时间小于100ms，其中考虑了功能状态的切换过渡时间。无线通信终端处于空闲模式、待机模式或辅助通信模式的时间可以根据用户需要灵活设定，最短为0ms，考虑功能状态的切换过渡时间，则处于这些模式的最短功能状态时间为60ms。则基于上述参数可以确定，在最小的在网通信操作周期0.471s之内，无线通信终端可以完成在网通信与空闲模式、待机模式、辅助通信模式或RFID标签功能模式的切换并能多次传输RFID标签信息，同时满足无线通信终端的在网通信要求。为实现上述功能，无线通信终端设置有在网通信定时器，其定时时间设置为在网通信操作周期，无线通信终端进入空闲模式、待机模式、辅助通信模式或RFID标签模式后定时器复位启动，定时器计时溢出后产生在网通信中断，系统控制模块响应中断，记录断点状态数据及关闭定时器，并设置相应的功能状态挂起标志，切换多工模块工作配置进入无线通信模式，然后进行在网通信操作。无线通信终端进行在网通信操作时，如果监听到来自无线通信网络的寻呼请求，则无线通信终端保持在无线通信模式进行用户通信操作，任务完成后再次切换多工模块工作配置，返回空闲模式并清除待机功能状态挂起标志；如果没有监听到寻呼请求，则再次切换多工模块工作配置，从无线通信模式退出，直接返回之前中断的工作模式并清除相应的功能状态挂起标志。

本发明的无线通信终端将无线和有线网络通信功能和RFID标签功能集成在单一设备中，与RFID阅读器、有线通信网络、无线通信网络和网络服务器一起构成整个系统，把无线通信作为提供给用户的主要功能，扩展了RFID标签功能和辅助通信功能，并提供基于网络的RFID标签信息动态配置功能，和现有基于无线通信终端的射频识别技术相比，节省了内置传统实体电子标签的成本，增加了RFID标签的识别距离，消除了无线通信终端与RFID数据信息绑定的限制，从而为用户提供一种更为经济、灵活、多样、安全和可靠的新型无线通信终端射频识别方法和系统。

Claims (9)

1.一种基于无线通信终端的射频识别方法，无线通信终端以无线通信模式、RFID标签模式、辅助通信模式、空闲模式或待机模式进行工作。无线通信终端根据功能操作要求进行工作模式的切换。系统控制模块接到切换至无线通信模式的命令后向多工模块发出控制信号，配置多工模块内部开关和滤波器组，激活接收机和发射机模块工作，天线接收到的信号通过多工模块传送至接收机，发射机传送的信号通过多工模块发送至天线；系统控制模块接到切换至RFID标签模式的命令后向多工模块发出控制信号，按照无线通信终端存储的RFID数据信息编码配置多工模块内部开关以切换滤波器、端接负载、接收机模块或发射机模块的连接信号路径或者切换接收机模块或发射机模块的工作状态，使得天线端接阻抗匹配状态对应RFID数据信息编码变化，即进行天线端接阻抗调制，从而反射调制天线接收到的外部RFID阅读器所发射的电磁波，将RFID信息以反向散射通信方式传送至RFID阅读器，实现RFID标签功能操作；系统控制模块接到切换至辅助通信模式的命令后，启动辅助通信模块开始工作，提供其它制式无线或有线通信功能；控制模块在完成无线通信模式、RFID标签模式和辅助通信模式的功能操作任务后，控制各个功能模块进入空闲模式并等待进一步的操作命令，如果在一定时间内没有收到操作命令，则设置各个模块进入待机模式以降低系统功耗。

2.根据权利要求1所述的基于无线通信终端的射频识别方法，其特征在于：无线通信终端根据功能操作要求进行功能状态的迁移。在无线通信模式下，系统控制模块可设置无线通信终端进入用户通信功能状态或在网通信功能状态，统称无线通信功能状态。处于用户通信功能状态时，无线通信终端进行语音通信或数据通信操作；处于在网通信功能状态时，无线通信终端进行网络注册、位置更新、信道监听、寻呼接入等在网通信操作。在RFID标签模式下，系统控制模块设置无线通信终端进入RFID标签功能状态，进行RFID标签数据信息编码调制和反向散射通信操作。在辅助通信模式下，系统控制模块设置无线通信终端启动辅助通信模块，进入辅助通信功能状态，接入访问其它制式的无线或有线通信网络。在空闲模式下，无线通信终端处于空闲功能状态，等待并立即响应用户或网络操作命令。在待机模式下，系统控制模块设置无线通信终端进入待机功能状态，绝大部分功能部件休眠停止工作。

3.根据权利要求2所述的基于无线通信终端的射频识别方法，其特征在于：无线通信终端当收到用户通信操作命令时，包括来自用户侧或网络侧的命令，即用户主叫/被叫通话或用户发起/接受数据通信，无线通信终端进入用户通信功能状态，进行语音或数据通信操作。用户通信功能状态不会被其它操作要求中断，任务完成后终止该功能状态；无线通信终端当收到用户RFID标签操作命令或RFID标签功能状态挂起标志有效时，无线通信终端进入RFID标签功能状态，进行RFID通信操作。RFID标签功能状态在激活后可以被其它操作要求中断，如在网通信操作，任务完成后终止该功能状态；无线通信终端当收到辅助通信操作命令或辅助通信功能状态挂起标志有效时，包括来自用户侧或网络侧的命令，即用户通过辅助通信模块发起或接受数据通信，无线通信终端进入辅助通信功能状态，进行辅助通信操作。辅助通信功能状态在激活后可以被其它操作要求中断，如在网通信操作，任务完成后终止该功能状态。

4.根据权利要求3所述的基于无线通信终端的射频识别方法，其特征在于：无线通信终端完成各项操作命令任务后进入空闲功能状态，等待响应后续的操作命令，并复位启动待机定时器。若有后续操作命令，无线通信终端响应执行相应任务，并关闭待机定时器；若无后续操作命令，则待机定时器会产生溢出中断，系统控制模块响应该中断，设置无线通信终端进入待机功能状态。待机功能状态在激活后可以被其它操作要求中断，如在网通信操作。无线通信终端也设置有待机按键，用户可以通过该按键即时进入或退出待机功能状态。

5.根据权利要求4所述的基于无线通信终端的射频识别方法，其特征在于：无线通信终端需要自动周期性地退出RFID标签功能状态、辅助通信功能状态、空闲功能状态或待机功能状态，并进入在网通信功能状态进行在网通信操作，以满足无线通信网络需要与终端保持通信联系的在网要求，其操作周期根据无线通信网络参数设定，既满足：在网通信功能状态时间+RFID标签功能状态时间+辅助通信功能状态时间+空闲功能状态时间+待机功能状态时间=在网通信操作周期。为实现上述功能，无线通信终端内设置有在网操作定时器，在进入RFID标签功能状态、辅助通信功能状态、空闲功能状态或待机功能状态后定时器启动，计时溢出中断由系统控制模块响应，中断当前的功能状态并设置相应的功能状态挂起标志，切换多工模块工作配置，激活无线通信模式并进行在网通信操作，若监听到寻呼请求，则保持在无线通信模式进行用户通信操作，任务完成后切换多工模块工作配置返回空闲模式并清除待机功能状态挂起标志，若未监听到寻呼请求，则切换多工模块工作配置退出无线通信模式，返回之前中断的工作模式并清除相应的功能状态挂起标志。

6.根据权利要求5所述的基于无线通信终端的射频识别方法，其特征在于：无线通信终端通过系统控制模块的人机交互接口，包括键盘、触摸屏、麦克风、扬声器、显示屏、摄像头等，输入用户操作命令以手动控制进行无线通信、RFID标签通信、辅助通信等功能操作及切换不同的工作模式，并通过扬声器声音或显示屏信息反馈操作命令的结果。无线通信终端的系统控制模块内存储有用户应用软件，也可以按照程序的功能需要自动发出各种操作命令，实现在各个工作模式及功能状态之间的切换。

7.根据权利要求6所述的基于无线通信终端的射频识别方法，其特征在于：无线通信终端通过无线通信模式下的用户通信功能或辅助通信模式下的无线或有线通信功能接入无线通信网络或有线通信网络以访问网络服务器。无线通信终端用户以专有账号和密码登录网络服务器申请生成RFID标签数据信息，并同时保存于网络服务器和无线通信终端的存储器。RFID标签数据信息可根据用户需求动态更新生成，网络服务器负责同步无线通信终端的RFID标签数据信息，确保其在系统中的唯一性。当工作于RFID标签模式时，无线通信终端功能等效于传统RFID标签，其存储的RFID标签数据信息可以被RFID阅读器读取并传送至网络服务器，网络服务器对数据信息进行融合处理，并与无线通信终端进行信息交互。

8.一种基于无线通信终端的射频识别系统，包括无线通信终端、无线通信网络、RFID阅读器、有线通信网络和网络服务器五个子系统。各个子系统相互连通，构成无线通信和射频识别功能的支撑通信网络。无线通信终端可在无线通信模式下通过其用户通信功能接入访问无线通信网络，也可使用其数据通信模块的无线或有线接口接入访问其它无线或有线通信网络或与其它电子设备进行互联。RFID阅读器基于反向散射通信原理读取无线通信终端所存储的RFID标签数据信息。无线通信终端和RFID阅读器通过无线和有线通信网络接入网络服务器。

9.根据权利要求8所述的基于无线通信终端的射频识别系统，其特征在于：无线通信终端由天线、多工模块、接收机模块、发射机模块、辅助通信模块和系统控制模块组成。天线支持射频识别和无线通信宽频段工作。多工模块由多路开关、端接负载组和滤波器组构成，在特定工作频段可不包括端接负载组，通过切换接收机模块、发射机模块或端接负载和天线及滤波器的连接信号路径实现多工多制式工作和多种RFID端接阻抗匹配状态。接收机模块和发射机模块分别负责无线通信接收和发射工作，可支持一种或多种无线通信制式，是无线通信终端直接连接无线通信网络的核心功能模块；两个模块可独立设置处于工作模式或待机模式，也可用于产生两种RFID端接阻抗匹配状态。辅助通信模块具有无线和有线接口，无线通信终端可通过该模块间接连接至其它制式无线或有线通信网络。系统控制模块控制协调多工模块、接收机模块、发射机模块和辅助通信模块实现无线通信终端的不同工作功能模式。系统控制模块包含CPU子系统和麦克风、扬声器、键盘、触摸屏、显示屏、摄像头等人机交互接口，也包含电源子系统为各个模块产生工作电源。

Images