CN1802654A - 用于带有应答器功能性的射频识别应答器的阅读器设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于射频识别应答器的阅读器设备，其实现增强的射频识别应答器功能性。特别地，本发明涉及能够作为射频识别应答器的阅读器设备。用于射频识别应答器的阅读器设备包括：一个阅读器逻辑单元(300，310)，一个射频/高频(RF/HF)接口(150)以及一根天线(160)。在阅读器操作方式中，阅读器设备适合于至少与射频识别应答器(700)通信。阅读器设备另外包括一个应答器逻辑部单元(200，210，510)。应答器逻辑单元(200，210，510)与阅读器设备(600)相连，具体地，与射频/高频(RF/HF)接口(150)相连，以至在应答器操作方式中，阅读器设备(600)作为射频识别应答器(700)。特别地，应答器逻辑单元(200，210，510)适合于与用于射频识别应答器的其它阅读器设备通信。可以把用于射频识别应答器的阅读器设备分别附加、连接、实现和/或内嵌到电子设备以及特别是便携电子设备中。

Description

用于带有应答器功能性的射频识别应答器的阅读器设备
技术领域
本发明涉及通信设备，该通信设备实现增强的射频识别应答器阅读功能性。特别地，本发明涉及射频识别应答器阅读器，该阅读器能够充当射频识别应答器。
背景技术
射频识别(RFID)应答器(这里也称为RFID标签)被广泛用作标示物品的标签，用来建立人员的身份并识别装有RFID标签的物品。基本上，RFID标签包括电子电路以及分别与天线和电子电路相连的射频(RF)接口和高频(HF)接口。RFID标签通常装在小容器内。取决于部署RFID标签时的需求(即，数据传输速率，询问信号的能量，传输距离等)，在范围内为不同射频上的数据/信息传输提供不同类型，该频率范围为数十或数百kHz至数GHz(例如，134kHz，13，56MHz，860-928MHz等，仅仅表示使用的几个典型频率)。有两大类RFID标签是非常著名的，即无源RFID标签和有源RFID标签，无源RFID标签是由生成询问信号的RFID标签阅读器激活的，询问信号例如是位于某个频率上的RF信号，而有源RFID标签包括诸如电池或蓄电池的用于供能的自身的电源。
通过穿过供能电磁场，即询问信号，给无源感应RFID标签供能。RFID标签在电磁场的频率上共振，从而在电磁场中造成干涉，RFID标签阅读器可以检测并评价该干涉。无源感应RFID标签可以提供的信息量及其传输距离是有限的。
无源或反向散射RFID标签反射由RFID标签阅读器发射的询问信号的少量电磁能。可以采用任何方式对反射的信号进行调制或编码以便内嵌在RFID标签中存储的、需要传输到RFID标签阅读器的RFID标签信息。详细地，反向散射RFID标签接收询问信号的电磁能，并转换少量电磁能以便给RFID标签的电子元件供能。RFID标签元件可以生成数据流，该数据流包含需要调制或编码到反射的信号上的时钟信号和存储的RFID标签信息。
有源RFID标签包括一个小型化的收发器，并且通常基于微处理器技术。可以对有源RFID标签进行轮询以便进行数据传输，或者有源RFID标签可以采用自动控制方式进行传输。微处理器技术允许执行软件算法，以便对接收的(询问)RF信号进行解析，并生成相应的RF应答信号。
特别地，有源RFID标签能够提供较大量信息并且传输距离更远。取决于RFID标签的复杂性，RFID标签中以非易失性方式存储在RFID标签中的信息可以是只读信息，或者可以由以RFID写入器方式运行的RFID标签阅读器进行修改(再编程)。
RFID标签可用于许多应用领域，如支持无线读出访问的信息存储设备。详细地，应用领域可以包括电子物品监视(EAS)，仓库管理系统，防盗系统，进入控制，识别系统(人员，宠物，野生动植物，儿童等)，公路收费，交通管理系统，铁路机动车识别，高价值资产控制等。应用领域并不限于给出的列举。RFID标签的工作频率界于数kHz到数GHz的频率范围内。RFID标签可以有各种容器，容器适合于RFID标签的目的和应用。可以把用来代替诸如办公大楼之类的进入控制区域的钥匙的RFID标签集成到钥匙链中，或者做成信用卡形状以便放入到口袋中。此外，RFID标签可以带有粘性或将其固定到粘性的标示或薄膜上，以便粘贴到物品、产品上。
基于微处理器的便携终端的市场仍然在快速增长，并且对移动终端的接收程度也没有减少。便携终端设备使得用户能够在任何时间任何地点检索、处理、修改和添加信息数据。此外，本领域技术人员熟知包含RFID标签阅读器在内的便携终端。此类便携终端能够检索RFID标签信息以便进一步处理。例如，可以使用便携终端来接收RFID标签的RFID标签信息，以代替过去作为唯一地标示产品的条形码。
为了说明RFID标签和RFID标签阅读器的目前技术，下面的叙述将引用图1。图1表示了用来描述RFID标签和RFID标签阅读器的使用的目前技术的示意框图。
在第一个方法中，将说明RFID标签阅读器和RFID标签之间的通信的目前技术。该框图表示便携终端1，便携终端1上运行有应用程序400并且其具有标签阅读器能力，以便在RFID标签700和应用程序400之间建立数据流。便携终端1是任何电子终端设备，该设备适合于与RFID标签700通信。
便携终端1与RFID标签阅读器相连，以便支持在便携终端1上运行的应用程序400和RFID标签700之间的通信。可以将RFID标签阅读器实现为独立单元，其可拆卸地连接到便携终端1上或其可以内嵌到便携终端1中。
图1中所示的RFID标签700包括一个存储部件(Mem)750以及一个微处理器(μP)或一个微控制器(μC)710。天线760允许RFID标签700接收询问信号，并且例如在收到此类询问信号时发送应答信号。存储部件750包含RFID标签信息，根据本发明，RFID标签信息至少包括标签标识序列，后者适合于寻址多个独立服务。经由无线通信链路5，与便携终端1通信询问信号和应答信号，链路5是射频(RF)通信链路，或者依赖于使用的频率，实际上是高频(HF)通信链路。RFID标签阅读器和RFID标签的耦合最好是感应。存储部件750可以是实现为易失性或非易失性存储器的只读或读/写(即，随机存取)存储部件之一。在只读存储部件的情况中，允许RFID标签阅读器检索存储的信息，而在读/写存储部件的情况中，可以允许RFI D标签阅读器读取信息和写入信息。在RFID标签阅读器和RFID标签700之间建立的通信链路允许在便携终端1上运行的应用程序400向RFID标签700发送一条或多条命令以请求信息，其由RFID标签700利用包括所请求的信息在内的相应的应答进行响应。将接收的请求信息提供给最初发起请求的应用程序400以便进行处理。一条或多条命令可能只是一个询问信号，或者可以通过调制将其内嵌到询问信号中。RFID标签阅读器建立RFID标签700和应用程序400之间的数据流。
RFID标签的使用越来越多，促进了用于建立RFID标签阅读器和RFID标签之间的广泛适用的通信架构的标准化工作。此类标准是由位于瑞士日内瓦的ECMA国际建立的，其形式是2002年12月发布的近距离通信标准(ECMA-340)。该标准定义了用于RFID标签阅读器和RFID标签的近距离通信接口和协议(NFCIP-1)的通信方式。它还定义了通过使用用于联网产品和用于用户装置的支持近距离通信的设备实现通信网络的主动(active)和被动(passive)通信方式。特别地，该标准详细说明了调制方式、编码、传送速度、RF/HF接口的帧格式以及初始化期间数据碰撞控制所需的初始化方式和条件。此外，ECMA标准定义了包括协议激活和数据交换方法在内的传输协议。
被动通信方式包括上述RFID标签阅读器和RFID标签通信。主动通信方式涉及RFID标签阅读器之间的通信。
相应地，在第二个方法中，在考虑图1的情况下说明RFID标签阅读器之间的通信的目前技术。提供第二便携终端2，后者与RFID标签阅读器相连。RFID标签阅读器可以为独立单元，其可以可拆卸地连接到便携终端2或其可以内嵌到便携终端2中。便携终端1和便携终端2的RFID标签阅读器均支持主动通信方式，这意味着，通过使用上述近距离通信接口和协议(NFCIP-1)标准，两个RFID标签阅读器均能彼此通信。在主动通信方式期间，便携终端1和便携终端2的一个参与RFID标签阅读器主动模仿RFID标签，而另一个主动模仿RFID标签阅读器。数据通信是经由无线通信链路6建立的，无线通信链路6分别是射频和高频(RF/HF)通信链路。无线通信链路6提供在便携终端1上运行的应用程序400和在便携终端2上运行的应用程序410之间的数据流。
但是，和由RFID标签阅读器的询问信号供能的无源RFID标签形成对比，两个参与RFID标签阅读器总是独立供能的，亦即，具有其自身的电源以生成用于它们之间的数据通信的射频/高频(RF/HF)信号。因此，可以把主动模仿RFID标签的RFID标签阅读器看作有源RFID标签。
尽管RFID标签阅读器的相互通信具有某些优势，但是可以看到上述说明的几个缺点。RFID标签阅读器的实现-RFID标签阅读器的相互通信需要大量开发工作，因为接口和协议定义非常复杂并且表现出非常复杂的功能性，而其对于确保不同厂商的RFID标签阅读器之间的互操作性来说当然是需要的。此外，RFID标签阅读器的实现-RFID标签阅读器的相互通信需要为每个参与RFID标签阅读器提供能量，考虑到便携设备是用电池或蓄电池供电的，所以这是有问题的。并且在某些情况中，便携设备的操作是不受欢迎的甚至是被禁止的，例如在飞机上或者在医院中。假设RFID标签阅读器内嵌在蜂窝电话中，其中内嵌的RFID标签阅读器支持RFID标签阅读器-RFID标签阅读器的相互通信并且该蜂窝电话的用户希望建立与固定RFID标签阅读器的相互通信。由于必须给内嵌的RFID标签阅读器供能的事实，所以在上述情况中相互通信是不可能的，这是因为给内嵌的RFID标签阅读器供能会给蜂窝电话供能，而这是不受欢迎的或者是被禁止的。
此外，RFID标签阅读器-RFID标签阅读器的相互通信会与已经建立的短距离通信标准竞争，短距离通信标准如许多目前技术的便携终端中实现的蓝牙标准。实现用来提供类似功能性的竞争通信解决方案是不经济的，特别是考虑到实现支持RFID标签阅读器-RFID标签阅读器的相互通信是一项复杂任务。
发明内容
本发明的目的在于，提供用于射频(RF)识别应答器的高级阅读器设备，该设备至少适合于与射频识别应答器通信，并且能够在不供能的情况下提供射频识别应答器功能性。
利用如权利要求1定义的阅读器设备、如权利要求14定义的便携电子设备以及如权利要求17定义的包含有便携电子设备和阅读器设备的系统来实现本发明的目的。从属权利要求定义根据本发明的各种实施方式。
根据本发明之某一方面，提供用于射频识别应答器的阅读器设备，该设备包括一个射频接口(也可以表示为射频前端)和一根天线。在阅读器操作方式中，亦即，在用于阅读器设备与射频应答器通信操作的公知方式中，该阅读器设备适合于至少与射频识别应答器通信。阅读器设备包括一个应答器逻辑单元。应答器逻辑单元与射频接口相连，以至在应答器操作方式中，阅读器设备作为射频识别应答器。特别地，应答器逻辑允许与射频识别应答器的其它阅读器设备通信。
应该理解，根据本发明之某一实施方式的阅读器设备对应答器逻辑单元的包含或集成并不限于空间集成，因为给出的定义也应包括把应答器逻辑单元并入到阅读器设备中的逻辑关联和集成。这意味着，一方面可以把阅读器设备和应答器逻辑单元容纳在一个公用外壳内，另一方面也可以把阅读器设备和应答器逻辑单元装入不同外壳内或独立实现，但彼此是互相连接的，以至它们形成一个逻辑实体，其中空间上的集成和逻辑上的集成均在本发明的范围内。因此，应答器逻辑部件可以与阅读器相连并且指派给该阅读器。最好它是连接的并且是集成的。
根据本发明之某一实施方式，阅读器设备另外包括一个阅读器逻辑单元，该单元与射频接口相连，并且允许操作阅读器操作方式。
根据本发明之某一实施方式，应答器操作方式能够不依赖阅读器设备的任何电源操作。根据本发明之某一实施方式，在应答器操作方式中，阅读器设备作为无源射频识别应答器。根据本发明之某一实施方式，在应答器操作方式中，阅读器设备作为无源只读射频识别应答器。
根据本发明之某一实施方式，应答器逻辑包括应答器存储器。根据本发明之某一实施方式，应答器存储器为非易失性存储部件。根据本发明之某一实施方式，应答器存储器为可配置的存储部件。
根据本发明之某一实施方式，通过开关连接应答器逻辑和射频接口。开关能够在阅读器操作方式和应答器操作方式之间进行选择。
根据本发明之某一实施方式，在不给阅读器设备供能的时间期间，阅读器设备在应答器操作方式中操作。根据本发明之某一实施方式，在不给阅读器设备供能的时间期间，阅读器设备自动在应答器操作方式中运行。
根据本发明之某一实施方式，射频接口适合于提供在阅读器操作方式和应答器操作方式中操作阅读器设备所需的信号。
根据本发明之某一实施方式，阅读器设备支持近距离通信(ECMA-340)标准。在阅读器操作方式中，阅读器设备能够在被动通信方式和主动通信方式下操作，在应答器操作方式中，阅读设备能够在显示通信方式下运行。
根据本发明之某一实施方式，在阅读器操作方式中，阅读器设备能够在主动通信方式下运行。
根据本发明之某一方面，提供与射频识别应答器的阅读器设备相连的便携电子设备。射频识别应答器的阅读器设备包括一个射频接口(射频前端)和一根天线。在阅读器操作方式中，阅读器设备适合于至少与射频识别应答器通信。阅读器设备另外包括一个应答器逻辑单元。应答器逻辑单元与射频接口相连，从而在应答器操作方式中阅读器设备作为射频识别应答器。特别地，应答器逻辑允许与射频识别应答器的其它阅读器设备通信。
根据本发明之某一实施方式，阅读器设备为根据阅读器设备的上述实施方式之任一实施方式的阅读器设备。根据本发明之某一实施方式，便携电子设备能够经由公众陆地移动网(PLMN)进行通信。
根据本发明之某一方面，提供包含便携电子设备以及射频识别应答器的阅读器设备的系统，其中该阅读器设备与便携电子设备相连。射频识别应答器的阅读器设备包括一个射频接口(射频前端)和一根天线。在阅读器操作方式中，阅读器设备适合于至少与射频识别应答器通信。阅读器设备另外包括一个应答器逻辑单元。应答器逻辑单元与射频接口相连，从而在应答器操作方式中，阅读器设备作为射频识别应答器。特别地，应答器逻辑允许与射频识别应答器的其它阅读器设备通信。
根据本发明之某一实施方式，阅读器设备为根据阅读器设备的上述实施方式之任一实施方式的阅读器设备。根据本发明之某一实施方式，便携电子设备能够经由公众陆地移动网(PLMN)进行通信。
附图说明
包含附图以更好地理解本发明，并且附图包含在本说明书内并构成本说明书的一部分。附图说明本发明的实施方式，并且与说明书一起用来解释本发明的原理。在所有附图中，
图1描述了一个框图，该图说明RFID标签阅读器和RFID标签之间的通信的目前技术；
图2描述了一个框图，该图说明根据本发明之某一实施方式的RFID标签阅读器的功能单元；
图3a描述了一个框图，该图说明根据本发明的RFID标签阅读器的某一实施方式；以及
图3b描述了一个框图，该图说明根据本发明的RFID标签阅读器的可选实施方式。
具体实施方式
以下详细参照附图说明的发明示例的实施方式。在可能情况下，总是在附图和说明书中使用相同的参考标号来表示相同或相似部分。
请注意，关于下文将要详细描述的本发明，标签阅读器的实施方式是附加在或内嵌在如图1所示的便携终端上的标签阅读器。特别地，便携终端1可以是移动电话，个人数字助理，智能电话，移动消费电子产品等，移动终端1能够经由无线数据通信进行通信，无线数据通信如公众陆地移动网(PLMN)，无线局域网(WLAN)，蓝牙网等等。公众陆地移动网(PLMN)应该理解为任何当前使用的蜂窝数据通信网或任何未来使用的蜂窝数据通信网。特别地，公众陆地移动网(PLMN)可以是全球通信系统(GSM)，通用移动电信服务陆地接入网(UTRAN)，美国的个人通信系统(US PCS)，个人数字蜂窝系统(PDC)等，仅仅列出了当前使用的移动通信标准的选择。
另外请注意，以下将在考虑位于瑞士日内瓦的ECMA国际于2002年12月公布的近距离通信标准(ECMA-340)的情况下，解释根据本发明的标签阅读器的实施方式的说明。特别地，将在考虑近距离通信标准—接口和协议(NFCIP-1)的情况下，解释该说明。
图2示出一个功能框图，能够实现根据本发明之某一实施方式的具有RFID标签功能性的RFID标签阅读器设备600。所示的RFID标签阅读器设备600包括：一个RFID标签阅读器单元300以及一个RFID标签单元200，前者代表RFID标签阅读器功能性，后者代表RFID标签功能性。两个功能单元，即RFID标签阅读器单元300和RFID标签单元200，(分别)需要一个射频(RF)接口(和一个高频(HF)接口)以及一根天线，该天线适合操作于使用的射频(RF)。图1所示的实施方式表示了由两个功能单元使用的公用RF接口150和公用天线160。应该理解，诸如接口150之类的射频接口以及诸如天线160之类的天线，分别适合于使用RFID标签和应答器领域内使用的任何适当的射频，其中接口150和天线160出现在根据本发明的实施方式的说明中。特别地，本发明的实施方式至少应该实现上面提及的典型工作频率。
在RFID标签阅读器功能性的情况中，天线160适合于传送一个或更多询问信号以及接收一个或更多应答信号，以便从RFID标签中检索信息。考虑到上述近距离通信标准(ECMA-340)，天线160适合于允许合乎该标准的通信。取决于RFID标签阅读器单元200的能力，在被动通信方式中，该天线适合于与RFID标签通信，以及在主动通信方式中，其适合于与另一个RFID标签阅读器设备600通信。
在RFID标签功能性的情况中，天线160适合于接收一个或更多询问信号以及传送一个或更多应答信号，其中应答信号带有从RFID标签单元200中检索的信息。
天线160经由一个或更多信号连接40与RF接口150相连，信号连接40向天线160提供RF接口150生成的RF/HF信号，并且接受天线160接收的RF/HF信号。
RF接口150负责调制和解调将由天线160分别传送和接收的信号。因此，RF接口150分别与RFID标签阅读器单元300和RFID标签单元200相连。特别地，RF接口150从RFID标签阅读器单元300接收要调制和传送的信号，并且向RFID标签阅读器单元300传送经过解调的信号。同时，RF接口150向RFID标签单元200传送经过解调的信号，并且从RFID标签单元200接收要调制和传送的信号。更准确地说，RF接口进一步提供操作RFID标签单元200所需的信号，详细地，该信号为电源信号(电压信号)和时钟信号。电源信号是通过询问电磁场的耦合获得的，而时钟信号是从RF接口中包含的解调器那里获得的。电源信号和时钟信号是操作RFID标签单元200必需的，因为无源RFID标签是由RFID标签阅读器设备的询问信号供能的。
此外，图2所示的RFID标签阅读器设备600包括一个开关100，开关用来在RFID标签阅读器功能性和RFID标签功能性之间切换。开关100被放置RFID标签阅读器单元300，RFID标签单元200和RF接口150之间，并且由开关输入控制，经由开关线路110向开关输入提供开关信号。详细地，信号连接20至少承载RFID标签阅读器单元300生成的、将要由RF接口150进行调制的并将由天线160发射的信号，以及由天线160接收并由RF接口150解调的将向RFID标签阅读器单元300提供的信号。开关100把信号连接20切换到经由信号连接30与开关100相连的RF接口150。
类似地，信号连接50至少承载由天线160接收并由RF接口150解调的将向RFID标签单元200提供的信号，以及RFID标签单元200生成的将要由RF接口150进行调制并由天线160发射的信号。开关100把信号连接50切换到经由信号连接30与开关100相连的RF接口150。经由开关100，从RF接口150向RFID标签单元200提供上述电源信号和时钟信号，电源信号和时钟信号可以是经由信号连接30和信号连接50传送的信号的一部分。
取决于开关100的开关状态或位置，或者RFID标签阅读器单元300与RF接口150相连，或者RFID标签单元200与RF接口150相连。在前一种情况中，RFID标签阅读器功能性可用，而在后一种情况中，RFID标签功能性可用。
RFID标签阅读器设备600以及进而RFID标签阅读器单元300配备有由通信连接10指示的接口，从而在与便携终端1或2类似的便携终端700上运行的应用程序400能够分别与RFID标签阅读器设备600以及特别是与RFID标签阅读器单元300进行通信。对接RFID标签阅读器设备600和应用程序的接口是由适当的硬件和软件接口建立的，该硬件和软件接口允许应用程序400访问RFID标签阅读器设备600。
回过来参照近距离通信标准(ECMA-340)，在考虑图2刻画的功能单元所示的实施方式的情况下，除标准化的被动和主动通信方式之外，上述提出的RFID标签阅读器功能性和RFID标签功能性能够建立另一种通信方式。
正如上面详细说明的那样，近距离通信标准(ECMA-340)致力于RFID标签阅读器设备的操作，并且提供主动通信方式，最好在与一个或更多RFID标签通信时使用该主动通信方式。另外，近距离通信标准(ECMA-340)提供被动通信方式，该方式用于与另一个RFID标签阅读器设备通信。主动和被动通信方式要求必须由电源给正在通信的RFID标签阅读器设备供能。在主动通信方式中，电源的必要性是显而易见的，这是因为与一个或更多无源RFID标签通信需要由正在通信的RFID标签阅读器设备的一个或更多询问信号给无源RFID标签供能。在被动通信方式中
另外，主动和被动通信方式允许操作RFID标签阅读器设备的读取功能性和写入功能性。这意味着，具有读取功能性的RFID标签阅读器设备适合于检索一个或更多RFID标签中存储的信息。读取功能性至少是RFID标签阅读器设备的基本功能性。具有写入功能性的RFID标签阅读器设备适合于向RFID标签中添加信息以便存储和/或修改RFID标签中存储的信息。请注意，添加和/或修改RFID标签中存储的信息取决于RFID标签的容量和/或RFID标签阅读器设备的授权。写入功能性是RFID标签阅读器设备的增强的功能性。
可以使用参照图2刻画的由功能单元说明的实施方式如上详细描述的RFID标签功能性来建立一个新的通信方式，表示为显示(show)通信方式。在显示通信方式中，在RFID标签阅读器功能性不工作时，切换到RFID标签功能性。显示通信方式与已知通信方式的区别在于，RFID标签功能性提供无源RFID标签的物理优势，该标签不需要任何内部电源。这和被视为功能性的被动通信方式形成鲜明对照，被动通信方式模仿RFID标签。考虑到下面介绍的使用案例，其主要优势将变得更智能。此外，考虑到根据本发明之实施方式的RFID标签阅读器设备，旨在实现RFID标签功能性的优势将更加明显。
如上所述，RFID标签单元200中存储的、可以由RFID标签阅读器设备600检索的信息存储在适当的存储部件中。存储部件可以是只读存储部件，或者是可配置的存储部件。在可配置的存储部件情况中，许多存储技术都是适用的，特别地，非易失性可配置存储技术是令人感兴趣的。
与图1类似，假设将图2实现的RFID标签阅读器设备600附加或内嵌到诸如图1刻画的便携终端1和2之类的便携终端700中。通常，RFID标签阅读器设备600可以配备有诸如串行接口之类的、在RFID标签阅读器设备600和便携终端700之间交换数据的接口，从而在便携终端700上运行的应用程序可以使用RFID标签阅读器设备600提供的功能性。应用程序接口(API)层可以支持应用程序和RFID标签阅读器设备600之间的通信，其中应用程序如应用程序400和410。
尽管已经借助于功能单元描述了根据该实施方式的RFID标签阅读器设备600的操作，但是下面的图3a和图3b说明更具体地实现的RFID标签阅读器设备。
图3a描述一个框图，其说明根据本发明的RFID标签阅读器设备的实施方式。
标签阅读器设备600包括一个阅读器逻辑310，一个可选阅读器存储器320，一个RF接口150和一根天线160。这些部件构成完整的常规标签阅读器设备。关于本发明，所示的标签阅读器设备600进一步包括一个矩阵开关100，一个标签逻辑210和一个标签存储器250。标签阅读器设备600经由适当接口与终端700相连，从而应用程序400可以与标签阅读器设备600通信。所示的标签阅读器设备600在其设计上相应于参照图2解释的功能单元的排列。
天线160和RF接口150为用于RFID标签阅读器操作和用于RFID标签操作的公用单元。由开关线路110控制矩阵开关110，其中终端700向开关线路110提供开关信号。可选地，在不脱离本发明之范围的情况下，也可以由RFID标签阅读器设备600自身控制开关100的开关状态，以确保更高的可读性。在如上定义的显示通信方式中，天线160和RF接口150经由开关100与标签逻辑210相连，而在所有其它通信方式中，天线160和RF接口150经由开关100与阅读器逻辑310相连。由于RFID标签功能性在其外部可见物理属性上相应于无源RFID标签，所以RF接口可以经由开关100(如图所示)或直接无切换地(未示出)向标签逻辑210另外提供至少一个电源信号和一个时钟信号。
在显示通信方式中，亦即，在操作RFID标签功能性时，RF接口150形成从发起请求的RFID标签阅读器设备到RFID标签的模拟射频传输信道和RFID标签的标签逻辑210之间的接口。通过解调在RF接口150中再建来自发起请求的RFID标签阅读器设备的经过调制的RF(HF)信号，来创建数字串行数据流以便在标签逻辑中再处理。最好把标签逻辑210实现为作为地址和/或安全逻辑的数字逻辑。RF接口150中的时钟脉冲发生电路生成系统时钟，用于由发起请求的RFID标签阅读器设备提供的RF(HF)场中的载波频率的数据载波。RF接口150进一步包括一个负载调制器或反向散射调制器(或任何可选措施，如分频器)，利用正在传送的数字数据控制该调制器，以便向发起请求的RFID标签阅读器设备回送数据。此外，RF接口150从天线160中获得电流，对电流进行整流并提供给标签逻辑210作为校准的电源电压。
标签逻辑210可以支持无源只读RFID标签实现和可重写的RFID标签实现。只要无源只读RFID标签一进入RFID标签阅读器设备的询问区域，它就开始连续不断地传送与标签逻辑210关联的、在标签存储器250中存储的信息。原则上，用独立部件表示的标签存储器250可以包含在标签逻辑210中。存储的信息可以包括标签标识号，后者与RFID标签的最初目的有关。但是，存储的信息并不限于此。取决于标签逻辑210的实现和复杂性，在存储的信息上的复杂操作也是可能的，其中通过在询问区域中另外传送命令，例如调制到询问信号上的命令，可以控制该操作。通常，无源只读RFID标签和RFID标签阅读器设备之间的通信是单向的，其中RFID标签连续不断地向RFID标签阅读器设备发送其存储的信息。但是，从RFID标签阅读器设备到RFID标签的数据传输是可能的。通过改变存储器的容量可以实现能够由RFID标签阅读器设备写入数据的可重写的RFID标签实现，其中存储器的容量仅仅依赖于标签存储器250的实现。通常，对可重写的RFID标签的读和写访问总是以块为单位进行的，块是通过组合预定数目的字节形成的，而后可以对块进行读或写。
可以在诸如状态机的简单实现中实现标签逻辑210。
在主动和/或被动通信方式中，亦即，在操作RFID标签阅读器功能性时，RF接口150形成发射器和接收器。
当和RFID标签阅读器功能性一起操作时，RF接口150应执行以下功能。RF接口150适合于生成射频/高频(RF/HF)发射能量，发射能量作为激活RFID标签并向RFID标签提供能量的询问信号。此外，RF接口150适合于调制载波频率上的传输信号，以便向被询问的RFID标签传送数据和/或指令，并接收和解调由被询问的RFID标签回传的应答信号。
阅读器逻辑310可以实现为专用集成电路(ASIC)模块，微控制器(μC)，微处理器(μP)等。为了能够与内嵌有RFID标签阅读器设备600或附加有RFID标签阅读器设备600的终端700通信，阅读器逻辑310还提供诸如串行接口(如RS232接口)之类的数据通信接口，以便在RFID标签阅读器设备600(从设备)和在终端700上运行的外部应用程序400(主设备)之间进行数据交换。
也可以把阅读器逻辑310和可选阅读器存储器320联系起来。通常，截然不同的阅读器存储器320不是RFID标签阅读器功能性的必需品，但是可以把阅读器存储器320作为与终端700以及与RFID标签或者与另一RFID标签阅读器设备通信的缓冲存储器。
考虑到本发明，标签存储器250可以是可配置的，即可以修改、添加、处理和/或删除标签存储器中存储的信息。根据本发明的某一实施方式，可配置的标签存储器250中存储的信息的配置可以限于终端700以及在其上运行的应用程序。此外，取决于所存储的信息的种类，对可配置的标签存储器250的访问可以限于在终端700上运行的一个或更多具体应用程序，以确保数据完整性，数据完整性是必需的，也是必要的。
经由将终端700以及在其上运行的一个或多个应用程序分别连接到标签存储器250的专用接口(未示出)，可以建立对标签存储器250的访问以配置其中存储的信息。可选择地，分别经由配备有接口的阅读器逻辑310以及微处理器(μP)/微控制器(μC)，可以建立(协调)对标签存储器250的访问以配置其中存储的信息，其中该接口用于对接RFID标签阅读器设备600分别与终端700以及在其上运行的一个或更多应用程序之间的数据通信。
在标签存储器250中存储的信息的配置限于例如在终端700上运行的具体应用程序的情形中，外部可见的RFID标签属性相当于只读RFID标签。这意味着，当将RFID标签阅读器设备600切换到RFID标签功能性时，另一个正在通信的RFID标签阅读器设备将RFID标签阅读器设备600识别为只读RFID标签。特别地，当将RFID标签阅读器设备600切换到RFID标签功能性时，其它正在通信的RFID标签阅读器设备将RFID标签阅读器设备600识别为无源只读RFID标签。
可以将可配置的标签存储器250理解为动态标签存储器250，一方面，它向其它正在通信的RFID标签阅读器设备显示只读属性，而标签存储器250中存储的信息在上面说明的情况下是可修改的。原则上，标签存储器250的存储容量不受限制，从而其容量可以适合于标签存储器250中存储的信息专用于其应用程序的范围。特别地，该存储容量可以适合于小型无源只读RFID标签通常的存储量。无源只读RFID标签和RFID标签阅读器设备之间的通信距离是有限的，其原因在于以下事实，由RFID标签阅读器设备发射的询问信号的场能用来给无源RFID标签供能。其意思是，只要当无源只读RFID标签和检索无源RFID标签中存储的信息的RFID标签阅读器设备的空间间隔在适当距离范围时，即使通信设备中的一个(分别是RFID标签和RFID标签阅读器设备)正在移动，也必须发射无源RFID标签中存储的信息。存储容量和在RFID标签和RFID标签阅读器设备之间的信息通信量越少，可靠传输的概率越高。典型无源只读RFID标签进而标签存储器250可以配备100字节到150字节的存储容量，但是本发明将不限于此。
可选择地，可以在标签逻辑210中实现的安全逻辑，安全逻辑可以允许提供类似于可重写类型的RFID标签以及特别是类似于无源可重写RFID标签的标签存储器250的可配置性。此时，安全逻辑确保信息完整性和/或授权访问。
可配置的标签存储器可以实现为非易失性存储部件。例如，可以使用可编程只读存储器(PROM)或电可擦除只读存储器(EEPROM)。但是也可以使用期望的非易失性的可配置的存储技术，如使用磁性随机存取存储器(MRAM)，铁酸盐随机存取存储器(FRAM)或者以聚合物材料为基础的非易失性随机存取存储器。并不限于以上列举，而是可以使用其它非易失性的可配置的存储技术。首先推荐非易失性的可配置的存储技术，这是因为本发明优点之一是显示通信方式(相当于上面说明的RFID标签阅读器设备600的RFID标签功能性)不依赖于任何电源。
图3b描述一个框图，该图说明根据本发明的RFID标签阅读器设备的可选实施方式。图3b所示的RFID标签阅读器设备的实施方式在某些方面相当于图3a所示的RFID标签阅读器设备的实施方式。公用RF接口150和公用天线160用于RFID标签阅读器功能性和RFID标签功能性。阅读器逻辑310分别实现为微控制器(μC)310和微处理器(μP)310，微控制器和微处理器分别为终端700和在其上运行的应用程序400提供数据通信接口，后者操作接口和协议框架，以便与RFID标签(被动通信方式)通信，特别地，当支持主动通信方式时，以便与RFID标签阅读器设备通信。把可选阅读器存储器320与微控制器(μC)310以及微处理器(μP)310分别联系起来。
正如上面详细说明的那样，开关/逻辑部件610放置在RF接口150和阅读器逻辑310之间，以便切换RFID标签阅读器功能性和RFID标签功能性。开关/逻辑部件610实现用于提供RFID标签功能性所需的标签逻辑。相应地，标签存储器250和开关/逻辑部件610相连。
公用RF接口150向开关/逻辑部件610提供信号，RFID标签阅读器功能性和RFID标签功能性的操作需要这些信号，其中在本实施方式中，开关/逻辑部件610向微处理器(μP)310传送微处理器(μP)310需要的信号。信号的传送取决于开关/逻辑部件610的开关状态。可选择地，开关/逻辑部件610和微处理器(μP)310可以实现在公用逻辑部件(未示出)中，这适合于操作开关/逻辑部件610的功能和微处理器(μP)310的功能。
如上所述，开关/逻辑部件610和开关100的开关状态分别定义RFID标签阅读器设备600的功能性。因此，开关状态以及开关操作对确保上述RFID标签阅读器设备600的正确操作是重要的。根据某一实施方式，利用经由开关线路110提供到其上的开关信号控制开关/逻辑部件610和开关100的开关状态。开关信号是由与RFID标签阅读器设备600相连的终端700生成的。利用在终端700上运行的具体应用程序控制开关状态可能是危险的，或是不可靠的，这是因为当终端700突然断电或意外断电时，开关状态是不明确的，或者开关状态继续保持以前的开关状态，从而可能没有切换RFID标签功能性。此种状况是不合要求的。
在根据本发明的RFID标签阅读器设备600的更可靠的实施方式中，开关状态的选择可以是半自治的或者是自治的(分别对应于半自治操作方式和自治操作方式)。半自治操作方式意指，例如在突然断电或意外断电时，或者在RFID标签阅读器设备600失去电源时，选择RFID标签功能性并且开关状态相应地与其适应。类似地，当终端700以及在其上运行的一个或更多应用程序分别指示选择/切换到RFID标签阅读器功能性时，RFID标签阅读器设备600可以操作为RFID标签阅读器功能性。因此，如果没有选择RFID标签阅读器功能性的明确指示，则RFID标签阅读器设备600默认为在RFID标签功能性下运行。
在自治操作方式中，开关(即开关100和开关/逻辑部件610)分别包括一个开关逻辑，开关逻辑以自治方式在RFID标签功能性和RFID标签阅读器功能性之间选择并切换。
请注意，RFID标签阅读器功能性可以支持符合近距离通信标准(ECMA-340)的被动通信方式和主动通信方式，RFID标签功能性可以支持上面定义和详细说明的显示通信功能性。
使用案例
以下将给出示例使用案例的概述，考虑到这些案例，本发明的优势将变得更加明显。
(a)进入钥匙
RFID标签的典型应用领域是受控/监视/限制进入的区域的进入控制以及使用RFID标签代替传统的钥匙。可以使用RFID标签来打开房门，启动车辆，得以访问计算机等。例如，可以将此类RFID标签内嵌到目前技术的机动车辆的钥匙中以防被盗或代替用来打开办公室房门的钥匙。对于进入控制，进入控制系统的RFID标签阅读器设备检索来自RFID标签的信息，该RFID标签通常为无源只读RFID标签。进入控制系统检查该信息以确定是否允许进入。
在使用支持诸如上面说明的被动通信方式的RFID标签阅读器设备用于此类应用的情形中，在被动通信方式中操作RFID标签阅读器设备中需要电源是一个严重缺陷。一旦电源耗尽时，RFID标签阅读器设备将不再工作，并且由于适合于在被动通信方式中模仿RFID标签的RFID标签阅读器设备出现功能紊乱，所以将拒绝进入。
关于本发明的实施方式，分别实现的显示通信方式和RFID标签功能性确保在不依赖于任何电源的情况下进入所需的信息总是可用于检索。
根据包括可配置的标签存储器(也称为动态标签存储器)的本发明的某一实施方式，可配置的标签存储器允许存储进入信息，修改存储的进入信息，删除存储的进入信息和/或向标签存储器中添加新的进入信息。例如当和临时进入信息结合时，此类可配置的标签存储器是有用的，例如，可以使用它来打开饭店房间的房门，发动租用的机动车辆或禁止雇员在解雇后进入其办公室。
(b)存在指示/控制
例如，存在识别和存在控制与作为商业防盗系统的通常称为电子物品监视系统的应用有关。此外，在诸如雇员存在控制和在校学生存在的需要维护出勤表的应用领域中，也可以使用存在识别。此类存在识别和存在控制的运作方式类似于电子物品监视，最好把它安装在询问区域内的建筑物的入口。通过该询问区域并且打算指示其存在的每个人携带一个存储有与他关联的相应的标识信息的RFID标签。
当使用支持如上面说明的被动通信方式的RFID标签阅读器设备用于存在识别/存在控制应用时，在被动通信方式中操作RFID标签阅读器设备时需要电源是一个严重缺陷并且类似于上面说明的第一个使用案例。一旦电源耗尽时，RFID标签阅读器设备将不再工作，并且由于也为被动通信方式的RFID标签阅读器设备出现功能紊乱，所以存在识别/存在控制不再工作。
关于本发明的实施方式，分别实现的显示通信方式和RFID标签功能性确保在不依赖于任何电源的情况下存在识别/存在控制所需的信息总是可用于检索。
(c)电子票证，支付，忠诚卡，名片/电子名片(vcard)信息...
使用案例“进入钥匙”和使用案例“存在指示/存在控制”的描述适用于相似的方式还进一步适用于其它类似的应用领域。和所有使用案例一样，在不依赖于实现上述类型的RFID标签阅读器设备的设备供电的情况下，提供信息以备RFID标签阅读器设备检索；此类信息可以包括有关电子票证、电子支付、忠诚卡、名片和电子名片等的信息。所列举的为检索而提供的有用信息是不受限制的，所以列举的信息组仅仅是示范性的。
其优势在于，根据本发明之某一实施方式的经过改进的RFID标签阅读器设备总是适用的，因为当提供的信息失效时，可以不依赖于任何电源检索信息。特别地，同时也给RFID标签阅读器设备供电的便携电子设备的电源是不可靠的，这是因为用户可能忘记给为便携电子设备供电的蓄电池充电或者忘记插入新电池替换电力耗尽的电池。
当与上述使用案例一起使用时，可配置的标签存储器的优势是显而易见的。
(d)供应链管理
在现代生产环境中，供应链管理是必要的，用以独立跟踪每个生产的产品。为了供应链管理的跟踪目的，附加到每个产品上的RFID标签能够自动识别和定位配备有RFID标签的每个产品，其中RFID标签包含进行跟踪时需要的相应信息。
在生产电子设备特别是便携电子设备时，不会给这些设备供电，也不会给这些设备配备工作电源。此时，即使能够在被动通信方式下运行的RFID标签阅读器设备也不适合供应链管理中的跟踪目的，这是因为被动通信方式要求给RFID标签阅读器设备供能。与此相对，可以使用根据本发明之某一实施方式的RFID标签阅读器设备来提供跟踪所需的信息。可以给根据本发明之某一实施方式的RFID标签阅读器设备配备跟踪所需的信息，该信息存储在标签存储器中，并且能够提供存储的跟踪信息，这是因为就其功能性而言，RFID标签功能性(显示通信方式)相当于无源RFID标签。此外，如果标签存储器实现为可配置的，则把跟踪信息存储到标签存储器中以便在生产期间进行跟踪并且在其后删除该信息，从而RFID标签功能性可以用于诸如上述领域之类的任何应用领域。
(e)配对信息(蓝牙)
可以使用根据本发明之某一实施方式的经过改进的RFID标签阅读器设备来提供配对信息，当在与经过改进的RFID标签阅读器设备相连的设备以及与从经过改进的RFID标签阅读器设备中检索配对信息的RFID标签阅读器设备相连的设备之间建立数据通信连接时，需要配对信息。配对信息可以包括例如用来建立基于蓝牙的无线通信链路的配置数据。因此，配置数据可以包括与无线通信连接有关的设备具体的信息。
即使由于与配对信息有关的接口上的变更而必须修改或替换配置数据时，可配置的标签存储器也能提供有效的配对信息。
请注意，本发明是相对于支持RFID标签阅读器-RFID标签通信以及RFID标签阅读器-RFID标签阅读器通信的RFID标签阅读器设备进行描述的。考虑到提供的描述，应该理解，对于根据本发明之某一实施方式的RFID标签阅读器设备而言，支持RFID标签阅读器-RFID标签阅读器通信是一个可选功能，并不是强制的。在许多应用领域中，根据本发明之某一实施方式的RFID标签阅读器设备的RFID标签功能性(也称为显示通信方式)可以允许代替RFID标签阅读器-RFID标签阅读器通信。参考使用案例“配对信息”，应该认识到，考虑到经济观点，此情况下完全支持非常复杂的RFID标签阅读器-RFID标签阅读器通信是不切实际的。
另外请注意，考虑到经济观点，共用RF接口和天线在经济上是合算的，并且能够提供优质的RFID标签阅读器设备。
显然，对于本领域的熟练技术人员而言，随着技术的进步，可以采用许多方式实现本发明的概念。因此，本发明及其实施方式并不限于上述示例，相反，可以在权利要求书的范围内改变。

Claims (19)

1.一种用于射频识别应答器的阅读器设备，包括：
射频接口(150)和天线(160)，以至在阅读器操作方式中，所述阅读器设备(600)适合于与所述射频识别应答器(700)通信；其特征在于
可以与所述射频接口(150)相连的关联应答器逻辑单元(200，210，510)，其中所述应答器逻辑单元(200，210，510)可以在应答器操作方式下操作，在该操作方式中，所述阅读器设备(600)作为射频识别应答器(700)。
2.根据权利要求1所述的阅读器设备，该设备包括阅读器逻辑单元(300，310)，该单元与所述射频接口(150)相连并且能够用于操作所述阅读器操作方式。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的阅读器设备，其中所述应答器操作方式能够在不依赖任何电源的方式下操作。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的阅读器设备，其中在所述应答器操作方式中，所述阅读器设备(600)适合于作为无源射频识别应答器(700)操作。
5.根据权利要求2或权利要求3所述的阅读器设备，其中在所述应答器操作方式中，所述阅读器设备(600)作为无源只读射频识别应答器(700)。
6.根据前述权利要求之任一权利要求所述的阅读器设备，其中所述应答器逻辑单元(200)包括应答器存储器(250)。
7.根据权利要求6所述的阅读器设备，其中所述应答器存储器(250)是非易失性的。
8.根据权利要求6或权利要求7所述的阅读器设备，其中所述应答器存储器(250)是可配置的。
9.根据前述权利要求之任一权利要求的所述阅读器设备，其中所述应答器逻辑单元(200)经由开关单元(100，610)与所述射频接口(150)相连，其中所述开关单元(100，610)能够在所述阅读器操作方式和所述应答器操作方式之间进行选择。
10.根据前述权利要求之任一权利要求所述的阅读器设备，其中在不给所述阅读器设备(600)供能的时间期间，所述阅读器设备(600)在所述应答器操作方式中自治地操作。
11.根据前述权利要求之任一权利要求所述的阅读器设备，其中在所述阅读器操作方式和所述应答器操作方式中，所述射频接口(150)适合于提供操作所述阅读器设备(600)所需的信号。
12.根据前述权利要求之任一权利要求所述的阅读器设备，其中所述阅读器设备支持近距离通信(ECMA-340)标准，其中在所述阅读器操作方式中，所述阅读器设备(600)能够在被动通信方式下操作，其中在所述应答器操作方式中，所述阅读器设备(600)能够在显示通信方式下操作。
13.根据权利要求12所述的阅读器设备，其中在所述阅读器操作方式中，所述阅读器设备(600)能够在主动通信方式下操作。
14.一种连接到用于射频识别应答器的阅读器设备(600)的便携电子设备，其中所述阅读器设备(600)包括：
射频接口(150)和天线(160)，以至在阅读器操作方式中，所述阅读器设备(600)适合于至少与所述射频识别应答器(700)通信；
其特征在于
可以与所述射频接口(150)相连的关联应答器逻辑单元(200，210，510)，其中所述应答器逻辑单元(200，210，510)可以在应答器操作方式下操作，在该操作方式中，所述阅读器设备(600)作为射频识别应答器(700)。
15.根据权利要求14所述的便携终端，其中所述阅读器设备是根据权利要求1到13之任一权利要求的阅读器设备(600)。
16.根据权利要求14或权利要求15所述的便携终端，其中所述便携电子设备能够经由公众陆地移动网进行通信。
17.一种包括便携电子设备以及用于射频识别应答器的阅读器设备(600)的系统，该阅读器设备与所述便携电子设备相连，其中所述阅读器设备(600)包括：
射频接口(150)和天线(160)，以至在阅读器操作方式中，所述阅读器设备(600)适合于至少与所述射频识别应答器(700)通信；
其特征在于
与所述射频接口(150)相连的应答器逻辑单元(200，210，510)，其中所述应答器逻辑单元(200，210，510)可以在应答器操作方式下操作，在该操作方式中，所述阅读器设备(600)作为射频识别应答器(700)。
18.根据权利要求17所述的系统，其中所述阅读器设备是根据权利要求1到13之任一权利要求的阅读器设备(600)。
19.根据权利要求17或权利要求18所述的系统，其中所述便携电子设备能够经由公众陆地移动网进行通信。
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