CN1975756A

CN1975756A - 包括峰值检测装置的rfid系统

Info

Publication number: CN1975756A
Application number: CNA2006101606211A
Authority: CN
Inventors: 朴准奭; 吴夏岭; 成荣洛
Original assignee: U-Comm Technologies Ltd
Current assignee: U-Comm Technologies Ltd; U－COMM 技术有限公司
Priority date: 2005-11-30
Filing date: 2006-11-29
Publication date: 2007-06-06
Also published as: US20070120677A1; KR20070056818A

Abstract

本发明公开了一种RFID(射频识别)系统，用于使用射频以不接触的方式读取和写入RFID标签的识别信息。根据本发明的RFID系统，检测根据包括读取器和标签之间距离的环境条件所动态生成的响应信号的峰值，以及基于峰值精确地读取由标签提供的识别信息。

Description

包括峰值检测装置的RFID系统

技术领域

本发明涉及一种RFID(射频识别)系统，用于使用射频以未接触的形式读取和写入RFID标签的识别信息，具体地，涉及一种包括峰值检测装置的RFID系统，其中，检测根据包括读取器和标签之间距离的环境条件所动态生成的响应信号的峰值，以及基于峰值精确地读取由标签提供的识别信息。

背景技术

RFID涉及将唯一的识别信息输入到小型IC芯片中，以及使用射频识别、跟踪、或管理具有附着于此的IC芯片的物体或动物的技术。RFID系统包括RFID标签或RFID应答器，其具有存储于其中的唯一识别信息并且附着到物体或动物；以及读取器或询问器，用于读取或写入在标签中存储的识别信息。诸如计算机的信息处理装置连接到读取器，以处理由标签收集的数据。

图1是示出传统的RFID系统的基本结构的配置图。

如图所示，标签5是不具有内电源的无源标签，并且包括小的半导体IC芯片和天线。IC芯片包括RF电路、逻辑电路、和存储器。标签5具有各种大小和形状。读取器1包括用于将预定频段的RF信号传送至标签5的发射机、用于接收从标签5传送过来的信号的接收机、以及用于收发信号的天线。

图2是示出图1的传统RFID系统的基本操作的配置图。

如图所示，读取器1传送包括高频载波信号和特定查询信号的预定频段的RF信号。当标签5位于由RF信号形成的读取器1的磁场中时，由高频载波信号为标签5提供运行IC芯片所需要的运行电源。也就是说，从读取器1传送的高频载波信号在标签的天线中生成AC，并且生成的AC被整流为用于IC芯片的电能。此外，标签5对所接收到的RF信号进行调制，并且基于将作为响应信号传送至读取器1的调制RF信号，对存储在标签5中的数据进行后向散射调制。如上所述，根据传统的RFID系统，执行用于启动无源标签的电力传输以及读取器1和标签5之间的数据传送。

一般地，由于不具有内电源的无源标签具有小于1米的短识别距离，所以主要使用低频(125kHz，12.56MHz)的短程RFID系统。短程RFID系统通过读取器的绕线线圈(winding coil)传送电力和信号，并且标签通过由线圈中流过AC的磁场所耦合出的磁性来生成电能并接收信号。因此，使用具有短识别距离的无源标签的传统低频RFID系统应用于有限的用途，例如，用于入口管理和交通卡。

另一方面，能够读取/写入以及包括能够进行历史记录管理和感应环境信息的传感器的具有长识别距离的有源标签具有较大的功耗，使得有源标签应当包括电池。因此，有源标签具有难以小型化的缺点，具有较高的价格，并且根据电池的寿命而具有有限的使用范围。

近来，使用磁场和860-960kHz的UHF频段和2.4GHz内的反向散射调制的无源RFID技术的标准化得到了发展。因此，无源标签的识别距离可期望增加到5米。此外，当读取器的传送输出增加以及标签的天线变大时，可增加标签和读取器之间的通信距离。

此外，期望RFID标签由仅根据读取器的请求将识别信息传送至无处不在的传感器的无源型进行发展，该传感器具有有效地感测出将传送至网络的环境信息(例如，温度、湿度)、污染信息、以及裂缝信息的感测功能。此外，根据USN(无处不在的传感器网络)，将微型标签附着至动物或人类以及诸如电杆、人行道或建筑物的墙壁或地面的物体，以使用安装在各个地方的无线读取器或由用户携带的移动无线读取器实时地收集信息，并且将所收集到的信息传送至网络。

因此，为了建立USN，应该首先发展低价格、高性能以及微型的标签。适于USN(无处不在的传感器网络)的标签应该具有较低的价格以及较小的尺寸，以便安装到各个地方，并且具有感测功能、处理大量的信息的高性能、和足够长的识别距离。

图3是示出图1所示的读取器1的详细结构的视图。

如图所示，根据本发明的读取器1包括：第一频率合成器13，用于对通过调制数字处理器14的数据所生成的I和Q信号进行混合；前向信号处理器10，包括发射机15，该发射机用于在将第一频率合成器13的输出信号放大到预定电平之后将其通过耦合器16和RF天线17传送给标签5。

此外，读取器1包括：接收机31，用于在放大通过RF天线17和耦合器16接收的标签5的响应信号之后调节增益；以及反转信号处理器30，包括第二频率合成器33，该第二频率合成器用于通过生成预定频率以通过与通过发射机15设置给标签5的频道相同的频道接收标签5的响应信号，并将接收机31的输出信号进行混合，来将调制信号(I信号和Q信号)提供给数字处理器14。

包括查询信号的RF信号f1通过RF天线17传送至标签5。

由第二频率合成器33通过与通过发射机15传送的频道一致的频道对通过接收机31接收到的RF信号进行解调，以输出I和Q信号。

根据传统的RFID系统，由标签提供的RF信号的大小根据包括读取器和标签之间距离的通信环境而改变。由于动态改变的峰值和实际RF信号的噪声，使得难以翻译所接收到的标签的RF信号。因此，为了精确地检测标签的接收响应信号，需要用于分别设置对应于响应信号的阈值的装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种RFID系统，其中，通过检测根据包括读取器和标签之间距离的外部环境条件所动态生成的响应信号的峰值以及处理对应于所检测到的峰值的标签的响应信号来改善响应特性。

为了实现本发明的上述目的，提供了一种用于根据读取器所传送的信号读取存储在标签中的信息的RFID系统，该系统包括：峰值检测装置，用于检测由标签所接收到的响应信号所解调的信息信号的峰值；以及数字处理器，用于基于从峰值检测装置输出的输出信号根据输出信号确定响应信号的有效性。

优选地，峰值检测装置包括峰值检测器，用于检测峰值并输出对应于峰值的基准电平。

优选地，峰值检测装置还包括比较器，用于将对应于峰值的基准电平与信息信号进行比较。

附图说明

图1是示出传统RFID系统的基本机构的配置图；

图2是示出图1的传统RFID系统的基本操作的配置图；

图3是示出图1中所示读取器的详细结构的视图；

图4是示出根据本发明的RFID系统的配置图；

图5是示出图4中所示峰值检测装置的配置实例的视图；以及

图6是示出图4中所示峰值检测装置配置的另一个实例的视图。

具体实施方式

现在，将参照附图详细描述本发明。

图4是示出根据本发明的RFID系统的配置图。

参照图4，根据本发明的RFID系统包括读取器100，用于收发RF信号；以及标签(未示出)，使用经过后向散射调制由读取器100传送的预定频段的RF信号，将存储于其中的信息传送至读取器100。读取器100包括：数字处理器110，用于处理所接收到的或传送的信号；峰值检测装置157，用于检测从第二频率合成器153输出的响应信号的峰值；前向信号处理器130，用于通过RF天线ANT将由数字处理器110输出的调制信号提供给标签；以及反转信号处理器150，用于接收由标签提供的RF信号，并将其传送至数字处理器110。

前向信号处理器130包括：第一频率合成器132，将由数字处理器110中的数据所生成的I和Q信号与信道的载波信号进行混合；发射机133，用于将第一频率合成器132的输出信号放大至预定电平，以通过RF天线ANT将其传送至标签；以及耦合器135，用于选择信号的接收或传送。

反转信号处理器150包括：接收机151，用于通过RF天线ANT从标签接收响应信号，并将其放大至预定电平；以及第二频率合成器153，用于从响应信号解调出包括存储在标签中的信息的信息信号，以作为解调信号(I和Q信号)输出，其中，响应信号是通过与第一频率合成器132的输出频道相同的频道接收的。

RF天线ANT是偶极天线，优选地，RF天线ANT是结合有整流器的硅整流二极管天线(rectenna)。RF天线ANT可包括具有连接至其中心的整流二极管的1/2波长偶极天线。

峰值检测装置157检测从响应信号解调出的信息信号的峰值。

数字处理器110接收从峰值检测装置157输出的输出信号，以确定从标签接收到的响应信号的有效性。数字处理器110可包括通用数字信号处理器(DSP)、微处理器、专用数字信号处理器、或它们的组合。

图5是示出图4中所示峰值检测装置157的配置实例的视图。

参照图5，峰值检测装置157包括峰值检测器157a。峰值检测器157a检测经过解调的响应信号的峰值并基于峰值生成基准电平。例如，可生成对应于MEMS麦克风包装结构(packaging structure)大小的55％的电平作为将传送至数字处理器110的基准电平。可以生成除55％之外的不同电平作为基准电平。

数字处理器110通过将基准电平与信息信号进行比较来确定有效性。

图6是示出图4中所示峰值检测装置157配置的另一个实例的视图。

参照图6，峰值检测装置157包括：峰值检测器157a，用于检测标签的信息信号的峰值；以及比较器157d，用于将对应于峰值的基准电平与信息信号进行比较。

峰值检测器157a检测经过解调的信息信号的峰值，并基于峰值生成基准电平。

比较器157d将基准电平和信息信号进行比较，以输出逻辑值“H”或“L”。即，当信息信号大于基准电平时，输出逻辑值“H”，以及当信息信号小于基准电平时，输出逻辑值“L”。

数字处理器110确定比较器的输出信号是否具有正确的帧和正确的CRC值。即，当帧的持续时间超出一定范围时，此帧被确定为不正确或无效的。此外，当在CRC值中存在误差时，该CRC值被确定为不正确的。当帧为无效帧或具有CRC值时，输出信号就被确定为无效的。

当输出值有效时，相应的基准电平是正确的基准电平。当输出信号无效时，通过改变基准电平将其它基准电平与信息信号进行比较。

数字处理器110可将收集到的信息通过网络(未示出)提供给计算机(未示出)或主服务器(未示出)。

下面，详细描述根据本发明的RFID系统的操作处理。

第一频率合成器132生成具有通用频率的载波，以传送查询信号。将生成的载波信号和查询信号进行混合(调制)，以便传送至发射机133。发射机133将混合的信号进行放大，并通过耦合器135和RF天线ANT将放大的信号传送至标签。

已经接收查询信号的标签生成将被传送至读取器100的响应信号。

将标签的响应信号通过RF天线ANT和耦合器135传送至反转信号处理器150的接收机151。接收机151将响应信号通过带通滤波器(未示出)、低噪声放大器(未示出)、以及自动增益控制器(未示出)放大至预定电平。通过与第二频率合成器153的输出频道相同的频道由第二频率合成器153输出经过放大的响应信号。即，通过第二频率合成器153将响应信号解调为包括存储在标签中信息的信息信号(I和Q信号)。

将由第二频率合成器153解调的响应信号输入至峰值检测装置157，以及峰值检测装置157检测峰值并基于所检测到的峰值生成基准电平。

将所生成的基准电平与信息信号进行比较，从而生成包括比较结果的输出信号。

峰值检测装置157的输出信号被输入至数字处理器110。

由于响应信号根据读取器和标签之间的距离而动态地改变，所以峰值检测装置根据峰值改变基准电平，并根据改变的基准电平输出不同的比较结果。

因此，数字处理器110通过检查帧和CRC值来确定信号的有效性。当信号为有效的时，相应的基准电平是正确的基准电平。当信号为无效的时，信号被忽略。数字处理器110可将收集的信息通过网络提供给计算机或主机服务器。

如上所述，根据本发明的RFID系统的优势在于通过参数扫描调节阈值来改善响应特性，以精确地检测根据包括读取器和标签之间距离的外部环境条件所动态生成的响应信号。

虽然参照优选实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员应该明白，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种形式的修改。

Claims

1.一种RFID系统，用于根据通过读取器传送的信息读取存储在标签中的信息，所述系统包括：

峰值检测装置，用于检测由从所述标签接收到的响应信号所解调的信息信号的峰值；以及

数字处理器，用于基于从所述峰值检测装置输出的输出信号，根据所述输出信号确定所述响应信号的有效性。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述峰值检测装置包括峰值检测器，用于检测所述峰值并输出对应于所述峰值的基准电平。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述峰值检测装置还包括比较器，用于将对应于所述峰值的所述基准电平与所述信息信号进行比较。