DE60107922T2 - RFID Kommunikationsverfahren und System - Google Patents

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Description

  • Die Erfindung betrifft im Allgemeinen ein System und ein Verfahren zum Kommunizieren zwischen einem Host-Computer und einer Mehrzahl von RFID-Transpondern (manchmal Tags genannt) durch ein oder mehrere Abfrageeinrichtungen, und insbesondere ein System und ein Verfahren, das in großem Umfange die Interferenzen reduziert, die durch Sendungen von RFID-Transpondern zu diesen Abfrageeinrichtungen verursacht werden, das den räumlichen Bereich, der zwischen einer Abfrageeinrichtung und einem RFID-Transponder verfügbar ist, vergrößert und das Kommunikationen zwischen einer Abfrageeinrichtung und einer großen Anzahl von RFID-Transpondern erlaubt, neben vielen anderen Vorteilen. Zusätzlich betrifft die Erfindung ein System und ein Verfahren zum Verfolgen einer großen Anzahl von RFID-Transpondern in dem Fall, wo mehr als eine Abfrageeinrichtung verwendet wird.
  • Wie vollständig in dem US-Patent Nr. 5,530,702 von Palmer et al. beschrieben, ist es eine wesentliche Schwierigkeit beim Aufbau eines Vielfachpunkt-Kommunikationssystems, das Transponder verwendet, wie verhindert wird, dass die Transponder versuchen, mit dem Host zu derselben Zeit zu kommunizieren. Solches gemeinsames Senden verursacht gewöhnlich eine "Kollision" unter den verschiedenen Sendungen und beeinträchtigt dabei die gesendeten Botschaften und macht diese für das Host-System unverständlich. In dem '702-Patent erzeugt jeder Transponder nach dem Empfang eines "Beginn"-Signals, das von dem Host-Computer (durch eine Abfrageeinrichtung) gesendet worden ist, eine Zufallszahl und startet einen internen Zähler. Wenn der Zählerstand des internen Zählers mit der Zufallszahl übereinstimmt, sendet der Transponder ein "Anfragezum-Senden"-Signal an den Host-Computer. Nach dem Empfang eines solchen "Anfrage-zum-Senden"-Signals sendet der Host-Computer ein erstes Bestätigungs-Signal an alle Transponder. Wenn der Transponder, der das "Anfrage-zum-Senden"-Signal gesendet hat, dieses erste Bestätigungs-Signal innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne empfängt, schließt er, dass er die Erlaubnis zum Senden bekommen hat und sendet ein informationsbasiertes Signal an den Host-Computer. Wenn der Transponder nicht das erste Bestätigungs-Signal innerhalb der vorgegebenen Zeitspanne empfängt, erzeugt er eine neue Zufallszahl und startet den Zähler wieder. Auf diese Weise kann eine große Menge von Transpondern mit einem Host-Computer kommunizieren. Ein Problem mit diesem Ansatz, wie mit jedem Ansatz, der Zufallsantwort-Verzögerungen benutzt, ist es, dass es eine gute Abschätzung der gesamten Transponder-Population geben muss. Wenn es weniger Transponder als erwartet in dem Gebiet gibt, verbraucht dieser Ansatz eine unnötig lange Zeit zum Warten auf Antworten, während, wenn die Population zu groß ist, dieses Verfahren mit einer großen Zahl von Kollisionen für lange Zeitspannen zu kämpfen hat.
  • Andere Systeme zum Aufbau von Kommunikationen zwischen einem Host-Computer und einer Mehrzahl von Transpondern werden in den US-Patenten mit den Nummern 5,519,381, 5,550,547, 5,986,570 und 6,034,603 offenbart. Wie im Folgenden kurz erläutert werden wird, besitzt jedes dieser Systeme im Betrieb bestimmte Nachteile, die eine optimale Leistungsfähigkeit verhindern. Das '381-Patent offenbart ein Identifikationssystem, das eine Abfrageeinrichtung und eine Mehrzahl von Transpondern hat, erfordert aber, dass die Abfrageeinrichtung sequentiell zwei verschiedene Signale zu den Transpondern sendet, wobei zwei unterschiedliche Antennen verwendet werden, um sicherzustellen, dass alle Transponder identifiziert werden, was zusätzliche Kosten und Komplexität in der Ausgestaltung und dem Aufbau der Abfrageeinrichtung mit sich bringt. Das '547-Patent offenbart einen "Baum-Aufspaltungs"-Algorithmus zum Bestimmen, welcher Transponder senden soll, wobei die Abfrageeinrichtung zuerst einen Lese-Befehl sendet und dann eine Fehler-Benachrichtigung bei der Feststellung einer Kollision. Schätzungsweise die Hälfte der Transponder wird danach nicht senden basierend auf bestimmten internen Operationen, die auf eine intern erzeugte Zufallszahl abgestimmt sind. Diese Operation dauert an, solange keine Fehler (Kollisionen) detektiert werden, und die Transponder beginnen dann zu kommunizieren. Dieser Filtervorgang, währenddessen keine Daten durch die Abfrageeinrichtung zurückerhalten werden, ist zeitintensiv, wenn die Kommunikation mit einer großen Zahl von Transpondern durchgeführt wird. Es ist auch zeitintensiv, weil es nur auf eine einzelne Transponder-Antwort pro einen oder mehrere Abfrageeinrichtungs-Befehle beschränkt ist. In ähnlicher Weise offenbart das '570-Patent ein System, wobei die Abfrageeinrichtung den Transpondern signalisiert, wenn eine Kollision festgestellt worden ist, und die Transponder die Kommunikation für eine Zeitspanne unterbrechen, die durch eine Zufallszahl festgelegt wird, die in dem Transponder erzeugt wird. Als solches liefert das System gemäß dem '570-Patent ebenfalls zufriedenstellende Ergebnisse, ist aber ebenfalls zeitintensiv, wenn zufällige Wartezeiten die minimalen statistischen Erfordernisse für die Transponder-Population überschreiten, und ist daher nicht optimal. Schließlich offenbart das '603-Patent ein System, in dem jeder Transponder eine Schaltung enthält, die in der Lage ist, Sendungen durch andere Transponder zu detektieren, und jeder Transponder nur sendet, wenn er keine anderen Übertragungen feststellt. Wenn eine Sendung durch einen anderen Transponder festgestellt wird, wartet jeder Transponder eine vorgegebene Zeit, bevor er wieder auf konkurrierende Sendungen achtet. Obwohl das '603-Patent einen geeigneten Betrieb vorsieht, erfordert es Transponder mit zusätzlicher Komplexität (und daher zusätzlichen Kosten) für die Schaltung, die benötigt wird, um Sendungen von anderen Transpondern zu empfangen, und ist ebenfalls zeitintensiv, wenn es einer großen Zahl von Transpondern begegnet, und hat damit bestimmte Nachteile.
  • Ein anderer Nachteil von herkömmlichen RFID-Systemen betrifft die räumliche Reichweite zwischen der Abfrageeinrichtung und jedem Transponder. Herkömmliche RFID-Systeme sind für eine Vielzahl von Kategorien von Betriebsarten ausgestaltet worden, die alle genehmigt oder lizensiert werden müssen durch Regulierungsbehörden, wie die U.S. Federal Communications Commision (FCC) für Systeme, für die die Benutzung in den Vereinigten Staaten beabsichtigt ist. Die FCC hat herkömmliche RFID-Systeme genehmigt, ohne eine Betreiber-Lizenz zu fordern, für verschiedene Frequenzbänder mit maximalen RF-Leistungspegeln, die für jedes Frequenzband bestimmt worden sind. Beim Genehmigen solcher Systeme hat die FCC strikte Begrenzungen bei der Trägermodulation und dem Modus des von dem RFID-Transponder zurückkommenden Signals gesetzt. Zum Beispiel können die meisten unlizensierten Systeme in den Transpondern keine Form von RF-Verstärkung von Signalen enthalten, die von dem Transponder an die Abfrageeinrichtung zurückgegeben werden.
  • Eine Klasse von herkömmlichen RFID-Systemen, die in dem US-Patent 5,053,774 offenbart wird, hat sich auf das Lesen eines einzelnen Transponders bei einer geringen Entfernung fokussiert. Diese Systeme sind im Allgemeinen als Nahbereichssysteme bekannt und sind ausgestaltet worden, um bei einer Trägerfrequenz unterhalb von 30 MHz zu arbeiten. In Systemen dieses Typs kann der Transponder seine elektrische Leistung von dem RF-Signal der Abfrageeinrichtung erhalten und in dem Transponder wird keine Batterie benötigt. Es gibt gegenwärtig mehrere solche Systeme auf dem Markt einschließlich des TIRISTM-Systems von Texas Instruments, Inc. Diese Systeme werden gegenwärtig für Sicherheitskarten, Geldkarten, Tieridentifikation usw. vermarktet. Die Nachteile dieses Typs von System sind, dass nur ein einzelner Transponder zu einer Zeit adressiert werden kann und dass der räumliche Abstand zwischen der Abfrageeinrichtung und dem Transponder sehr klein ist.
  • Eine andere Klasse von herkömmlichen RFID-Systemen, die in dem US-Patent 5,030,807 offenbart werden, hat sich auf das Auslesen eines einzelnen Transponders auf einem sich bewegenden Objekt fokussiert, z.B. für die Fahrzeugidentifizierung und automatische Maut-Erfassung. Diese Systeme arbeiten bei Reichweiten von bis zu 6 m, sind aber nicht ausgestaltet, um mehr als einen Transponder auszulesen.
  • Eine weitere Klasse herkömmlicher RFID-Systeme, die in den US-Patenten mit den Nummern 5,640,683, US 5,649,295 und 5,649,296 offenbart ist, fokussiert sich auf das Kommunizieren mit einer Vielzahl von Transpondern durch Frequenzverschiebungsabtastung (FSK) des rückgestreuten (d.h. zurückgestrahlten) Signals von einem bestimmten Transponder. Ein Präzisions-(z.B. Kristall)-Oszillator ist an dem Transponder angeordnet und die Rückstreuantenne des Transponders ist durch ein Signal bei einer Frequenz spannungsgesteuert, die von dem Präzisions-Oszillator abgeleitet ist. Das sich ergebene reflektierte Signal enthält einen Hilfsträger, der in der Frequenz gegenüber dem Signal, das von der Abfrageeinrichtung stammt, verschoben ist. Das Hilfsträgersignal mit verschobener Frequenz ist selbst gemäß den Daten, die durch den Transponder gesendet werden, moduliert. Obwohl dieser Typ von System die räumliche Entfernung zwischen der Abfrageeinrichtung und den Transpondern erhöht und erlaubt, dass das Hintergrund-Brummen weggefiltert wird, das verursacht ist durch Rest-Reflexion des Signals durch nicht-kommunizierende Transponder, das von der Abfrageeinrichtung stammt, ist die Datenübertragungsrate sehr niedrig (z.B. 1 kbps), weil dies notwendigerweise bei einer niedrigen Frequenz im Vergleich zu dem Hilfsträger stattfindet.
  • Noch eine andere Klasse von herkömmlichen RFID-Systemen, die in dem US-Patent Nr. 5,828,693 offenbart ist, hat sich auf das Gruppen-Auslesen von Transpondern fokussiert, wobei Frequenz-Hopping als ein Spreizspektrum-Kommunikationsmittel verwendet wird. Dieses Systeme arbeiten bei UHF-Frequenzen (915 MHZ) oder Mikrowellen-Frequenzen (2,45 GHz oder 5,8 GHz), erfordern aber komplizierte Frequenz-Hopping-Schaltungen.
  • Noch eine weitere Klasse von herkömmlichen RFID-Systemen, die in den US-Patenten 5,539,775, 5,825,806 und 5,974,078 offenbart ist, hat sich auf das Gruppen-Auslesen von sehr kleinen Transpondern bei Reichweiten unterhalb von 2 m fokussiert. Diese Systeme arbeiten mit Amplitudenmodulation und Phasenmodulation eines Mikrowellenträgers (2,45 GHz oder 5,8 GHz), um die Größe der Antennen zu minimieren. Weil jedoch jede Antenne (es kann mehr als eine geben) kleiner als Resonanzantennen bei niedriger Frequenzen ist, ist die Leistung, die von der Antenne aufgenommen wird, niedrig und die Lese/Schreibe-Reichweiten sind kleiner als für ähnliche Systeme, die bei niedrigeren Frequenzen arbeiten. Um diese schwächere Signalstärke zu kompensieren, ist die RF-Detektion und Demodulation der RFID-Transponder dieser Systeme erheblich komplexer als die gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Die Verwendung eines Direct-Sequence-Spread-Spektrum-Signals (DSSS), das von der Abfrageeinrichtung zu dem Transponder in RFID-Systemen gesendet wird, ist verkompliziert worden durch den Bedarf an komplexen und leistungsintensiven Demodulationsstrategien in dem Transponder. Das System, das in dem US-Patent Nr. 5,974,278 offenbart ist, erstellt zuerst ein amplitudenmoduliertes Signal, wobei die Modulation eine Direct-Sequence-Wellenform ist. Der Transponder demoduliert das empfangene Signal in zwei Schritten. Zuerst wird die amplitudenmodulierte Wellenform durch einen AM-Detektor detektiert und das Vorhandensein der detektierten Signalenergie wird verwendet, um einen Daten-Korrelator einzuschalten, der dann das Basisband-Direct-Sequence-Signal verarbeitet. Das System gemäß dem '278-Patent ist darin nachteilig, dass es empfänglich ist für das Vermengen mit etwas anderem auf den Kanalträgern, einschließlich Frequenz-Hopping-Spread-Spektrumsignalen (FHSS), dass es lange Erfassungszeiten hat (siehe Spalte 5, Zeile 60: "...mehrere hundert Daten-Bit-Zeitspannen") und dass es eine Hochgeschwindigkeits-Onboard-Uhr benötigt, um die Onboard-PN-Generatoren zu takten. Das System, das in dem '278-Patent beschrieben wird, verwendet ebenfalls eine Träger-Regeneration, um Signale zu der Abfrageeinrichtung zurückzuschicken, und ist daher nicht ein reflektiver Transponder.
  • Eine Alternative zu dem DSSS-System gemäß dem '278-Patent ist es, dass DSSS-System und -Verfahren zu verwenden, die in dem US-Patent Nr. 5,559,828 offenbart sind, das einen Pseudo-Rauschen-Referenz-Code (PN) zusammen mit PN-codierten Daten auf der In-Phase und den Rechtwinkelphasen derselben Trägerfrequenz sendet. Mit diesen Verfahren, manchmal als Quadrature-Fast-Acquisition-Spread-Spectrum-Technologie-System bezeichnet (QFAST®), besteht kein Bedarf, dass der Transponder einen On-Board-Code-Generator hat, um das codierte Signal wieder mit der ursprünglichen Daten-Bandbreite in Verbindung zu bringen. Diese QFAST®-Systeme demodulieren mit einer einfachen Verzögerungs-und-Multiplikationsstrategie, die mit passiven analogen Delay-Komponenten implementiert werden kann. Bis jetzt sind das DSSS-System und -Verfahren gemäß dem '828-Patent nicht für die Verwendung in einem RFID-System ausgestaltet worden.
  • Ein Problem, das sich für herkömmliche RFID-Systeme stellt, ist die Desensibilisierung des Abfrageempfängers, die durch den Abfragesender selbst verursacht wird. Verfahren, um die zerstörerischen Wirkungen dieses lokalen starken Signals zu mildern, sind auf dem Gebiet des Radars beschrieben worden und beinhalten eine Technik, die Range-Gating genannt wird. Das erste Range-Gating-System wurde bei gepulstem Radar implemen tiert. Das Radar-Ausleuchtungssystem schaltet den Empfänger ab und sendet einen sehr kurzen Stoß einer Hochfrequenz mit hoher Leistung aus. Nachdem der Sender ausgeschaltet wurde, wurde der Empfängereingang wieder aktiviert und verwendet, um die zurückgeworfenen Pulse zu erfassen. Eine Verfeinerung dieser Technik öffnet den Empfänger für eine bestimmte Zeitspanne, die nach einer steuerbaren Verzögerung beginnt. Dann kann alles, was empfangen wird, nur von einem Objekt in einem bekannten Abstand kommen, der innerhalb des "Range-Gate" ist. Ein Problem mit dem gepulsten Radar-System war, dass die Leistung in dem gesendeten Puls sehr hoch sein musste, damit das empfangene Signal ein brauchbares Signal-zu-Rausch-Verhältnis hatte. Die Kombination einer großen Empfängerbandbreite, um den kurzen Pulsen zu genügen, und der kurzen Integrationszeit für einen einzelnen Puls begrenzt schließlich die Reichweite von frühen gepulsten Radar-Systemen.
  • Ein zweites Range-Gating-System benutzt ein kontinuierliches RF-Signal, dessen Mittenfrequenz koninuierlich verändert wurde. Ein zurückgeworfenes Signal, sogar von einem unbeweglichen Objekt, würde eine zu der gerade gesendeten und lokalen Oszillator-Frequenz des Empfängers unterschiedliche Frequenz haben. Diese Frequenzverschiebung resultierte in einer synthetischen Doppler-Komponente in der Demodulator-Ausgabe, wobei der Abstand zu dem Objekt in dem Umfang der Frequenzverschiebung codiert war. Dieser Typ von System wird als "Chirp"-System bezeichnet. Während dieses System den Bedarf für eine hohe Leistungsspitzen überwand und lange Integrationszeiten vorsah, war es leicht durch das Vorhandensein von anderen Sendern in dem Band zu stören. Das Anordnen einer Sekundär-Phasenmodulation auf dem gesendeten Signal, die kontrolliert werden konnten, hat das Störungsproblem reduziert. In der Folge hat die Verwendung von speziellen digitalen Mustern, eine Barker-Sequence genannt, die Reichweitenauflösung durch ihre eindeutigen Autokorrelationseigenschaften verbessert. Später, mit dem Auftreten von Hochgeschwindigkeits-Digitalschaltungen, wurde es möglich, lange "Pseudo-Rausch"-Codes zu erzeugen, die deterministisch waren, aber nicht auf einer Zeitskala ähnlich zu dem erwarteten zurückgeworfenen Signal wiederholt wurden. Solche Systeme sahen ein Range-Gating durch digitale Direct-Sequence-Modulation vor. Der Empfänger in solch einem System benutzte sowohl die Kenntnis der Mittenfrequenz des Senders als auch die Verschiebung der Codephase, um ein Range-Gating und eine Doppler-Raten-Bestimmung vorzusehen.
  • Ein weiteres Problem, das herkömmliche RFID-Systeme haben, ist, dass, um die RFID-Transponder zu lesen, die über eine Fläche verteilt sein können, die erheblich größer als die räumliche Reichweite einer einzigen Abfrageantennenanordnung ist, entweder die Abfrageeinrichtung den Bereich "roamen" muss oder fest positionierte Abfrageeinrichtungen in einem Array angeordnet werden müssen, das sich in dem Gebiet befindet. Die letztere Konfiguration wird in den meisten automatisierten Anwendungen bevorzugt. Wenn jedoch benachbarte Abfrageeinrichtungen in solch einem Array gleichzeitig verwendet werden, um Daten von Transpondern in dem Gebiet auszulesen, können deren Signale möglicherweise miteinander wechselwirken. Daher ist es gewöhnlich notwendig, die Mehrzahl von Abfrageeinrichtungen einzeln zur Zeit in einer sequentiellen Weise zu betreiben. In einigen Anwendung kann eine typische Nutzfläche 500 oder mehr Abfrageeinrichtungen erfordern. Wenn nur eine Abfrageeinrichtung zur Zeit betrieben werden soll und wenn jede Abfrageeinrichtung mehrere Minuten benötigt, um das Auslesen oder Schreiben zu den RFID-Transpondern innerhalb seiner Reichweite abzuschließen, dann könnte die gesamte Operation mehrere Stunden beanspruchen, um vollständig zu sein. In vielen Situationen ist es wichtig, diese Operation so schnell wie möglich abzuschließen, sodass anderen Aufgaben erlaubt werden kann, fortzufahren.
  • Verschiedene Aufgaben, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden schnell aus der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich und die neuen Merkmale werden insbesondere in den angefügten Ansprüchen ausgeführt.
  • Das System gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus der WO-A-94/05131 bekannt. Die Aufgabe der Erfindung wird durch das System gemäß Anspruch 1 und das Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst.
  • Die vorliegende Erfindung ist auf ein RFID-System gerichtet, das eine Mehrzahl von RFID-Transpondern umfasst, die alle einen eindeutigen Identifizierungscode haben und die alle ein Signal empfangen und ein Antwortsignal erzeugen, das auf dem empfangenen Signal basiert. Jeder RFID-Transponder enthält weiter einen Zufallszahlengenerator, der zur Bestimmung verwendet wird, ob auf eine empfangene Botschaft, die an alle der RFID-Transponder adressiert ist, geantwortet wird. Das RFID-System enthält weiter einen Host-Computer zum Erzeugen einer Botschaft zum Senden an die RFID-Transponder und eine oder mehrere mit dem Host-Computer verbundene Abfrageeinrichtungen, die einen Abfragesender und einen Abfrageempfänger enthalten, die im Halbduplex-Modus arbeiten. Der Abfragesender sendet Botschaften, die von dem Host-Computer erhalten wurden, an die RFID-Transponder während eines ersten Teils des Halbduplex-Modus und liefert ein Illuminierungssignal während eines zweiten Teils des Halbduplex-Modus. Der Abfrageempfänger empfängt Signale, die von den RFID-Transpondern reflektiert worden sind, und liefert die empfangenen Signale an den Host-Computer. Im Betrieb identifiziert der Host-Computer jeden der eindeutigen Identifizierungscodes, die jedem der Mehrzahl von RFID-Transpondern zugeordnet sind durch iteratives Senden einer Botschaft, die eine Variable enthält, die einen vorgegebenen Anfangswert für jeden der RFID-Transponder hat. Nur die RFID-Transponder, die eine Zufallszahl erzeugen, die eine vor gegebene Beziehung zu der Variablen hat, antworten auf die Botschaft durch Senden des Identifizierungscodes, der den entsprechenden RFID-Transpondern zugeordnet ist. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird jedes der Signale, die zwischen der Abfrageeinrichtung und den RFID-Transpondern gesendet wird, im Spreizspektrumformat gesendet. Weiter sind Kommunikationen zwischen der Abfrageeinrichtung und jedem der RFID-Transpondern vorzugsweise im TDMA-Format, wobei eine vorgegebene Zahl von Zeitfenstern für die Sendung verfügbar ist. Noch weiter verwendet jeder der RFID-Transponder ebenfalls den Zufallszahlengenerator, um ein Zeitfenster für die Verwendung zur Sendung des Antwortsignals zuzuweisen. Der Host-Computer passt ebenfalls vorzugsweise intelligent die Variable nach dem Empfang aller Antwortsignale an, um sicherzustellen, dass eine geeignete Anzahl von Antworten während einer nächsten Iteration empfangen wird. Schließlich wird der Zufallszahlengenerator auch verwendet, um einen eindeutigen Identifizierungscode für jeden aus der Mehrzahl der RFID-Transpondern zu erzeugen.
  • Vorzugsweise sendet der Host-Computer selektiv eine vorgegebene Botschaft, die jeden die vorgegebene Botschaft empfangenden RFID-Transponder dazu veranlasst, seinen Identifizierungscode an den Host-Computer zu senden.
  • Vorzugsweise wird die vorgegebene Botschaft kontinuierlich von dem Host-Computer gesendet, und wobei der Empfang des Identifizierungscodes durch den Host einen Alarmfall signalisiert.
  • Ein besonderer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren für einen Host, um einen Identifizierungscode von RFID-Transpondern zu lesen, von denen jeder eindeutige Identifizierungscodes hat.
  • Zuerst sendet der Host iterativ einen Identifizierungscode-Lesebefehl und eine Variable mit einem vorgegebenen Anfangswert zu den RFID-Transpondern. Jeder der RFID-Transponder empfängt den Identifizierungscode-Lesebefehl und die Variable, erzeugt eine Zufallszahl und vergleicht die Variable mit der erzeugten Zufallszahl. Wenn die erzeugte Zufallszahl größer als die Variable in einem bestimmten RFID-Transponder ist, sendet dieser Transponder einen Identifizierungscode, der diesem zugeordnet ist, und wird dann inaktiv, sodass jeder RFID-Transponder nicht mehr auf weitere Identifizierungscode-Lesebefehle während der gegenwärtigen Identifizierungscode-Lesebefehl-Iteration antwortet. Wenn die erzeugte Zufallszahl größer als die Variable in einem bestimmten RFID-Transponder ist, wartet dieser Transponder auf eine nächste Sendung des Identifizierungscode-Lesebefehls und der Variablen. Nach dem Empfang von einem oder mehreren Identifizierungscodes während einer gegenwärtigen Iteration passt der Host intelligent den Wert der Variablen für die nächste Iteration der Sendung des Identifizierungscode-Lesebefehls und der Variablen an. Der Host untersucht ebenfalls die Variable und unterbricht die iterative Sendung des Identifizierungscode-Lesebefehls, wenn kein RFID-Transponder durch Senden seines Identifizierungscodes in Reaktion auf einen Endwert der Variablen antwortet. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der vorgegebene Wert für die Variable als ein hoher Wert festgesetzt, der Schritt des in intelligenter Weise Anpassens der Variable reduziert den Wert der Variablen und der Endwert ist Null. Als einen verbundenen Aspekt kann das Host-System mehr als eine Antenne zum Senden an die RFID-Transponder haben und der Identifizierungscode-Lesebefehl wird an jeder der Antennen gesendet. Nach dem Empfang einer Antwort, die einen Identifizierungscode von einem bestimmten RFID-Transponder enthält, wird der Identifizierungscode in einem Speicher gespeichert zusammen mit Information darüber, welche Antenne verwendet wurde, um den Identifizierungscode-Lesebefehl zu senden. Daraufhin wird die gesamte direkte Kommunikation zu dem RFID-Transponder durchgeführt, indem die zugeordnete Antenneninformation verwendet wird.
  • Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Wiederauswählen eines Identifizierungscodes für jeden aus einer Gruppe von RFID-Transpondern. Zuerst sendet der Host einen Identifizierungscode-Wiederauswahlbefehl zu jedem der RFID-Transponder. Als Antwort erzeugt jeder der RFID-Transponder eine erste Zufallszahl und berechnet einen neuen Identifizierungscode basierend auf der ersten Zufallszahl. Wenn dies abgeschlossen ist, werden die Identifizierungscodes wie oben beschrieben gelesen. Als eine weitere Verbesserung dieses Aspekts empfangen alle der RFID-Transponder zuerst in einem Zustand, wo jeder einen gemeinsamen Identifizierungscode hat, was nützlich beim Testen, Batchprogrammieren usw. ist. Nach dem Einbringen einer Gruppe von RFID-Transpondern in ein Gebiet wird der Identifizierungscode-Wiederauswahl-Modus verwendet, um einen eindeutigen Identifizierungscode für jeden RFID-Transponder einzurichten.
  • Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren für einen Host, der eine Mehrzahl von Sendeantennen hat, um einen Identifizierungscode von einer Mehrzahl von RFID-Transpondern zu lesen, die alle einen eindeutigen Identifizierungscode haben. Zuerst werden die Identifizierungscodes wie oben beschrieben gelesen, dann wird die Variable an dem Host untersucht und das iterative Senden des Identifizierungscode-Lesebefehls wird gestoppt, wenn kein RFID-Transponder durch Senden seines Identifizierungscodes als Antwort auf einen Endwert der Variable antwortet.
  • Das Obige und die verbundenen Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden vollständiger verstanden unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschrei bung der vorliegenden bevorzugten, wenn auch illustrativen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird, in denen
  • 1 ein Blockdiagramm des Systems gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
  • 2 ein Flussdiagramm ist, das die sechs Betriebsmoden des Systems detailliert zeigt;
  • 3 eine Graphik der Botschaftsstruktur der sechs Betriebsmoden ist;
  • 4 ein Flussdiagramm des Sicherheitsalarm-Betriebsmodus ist;
  • 5, 5A und 5B ein Flussdiagramm für den Lese- Tag_ID-Betriebsmodus umfassen;
  • 6 ein Flussdiagramm des Wiederauswahl-Tag_ID-Betriebsmodus ist,
  • 7 ein Flussdiagramm des Ersetze-Tag_ID-Betriebmodus ist;
  • 8 ein Flussdiagramm des Lese-Tag_Daten-Betriebsmodus ist;
  • 9 ein Flussdiagramm des Schreibe-Tag_Daten-Betriebsmodus ist;
  • 10A ein Blockdiagramm auf hoher Ebene des Abfragesystems ist;
  • 10B ein detailliertes Blockdiagramm des Abfragesystems ist;
  • 11 ein Blockdiagramm des Transponder-Systems ist;
  • 12 ein teilweise schematisches Diagramm des Transponder-Systems ist;
  • 13 ein Diagramm ist, das das physikalische Layout der Transponder-Antenne zeigt;
  • 14 ein Blockdiagramm ist, das ein erstes Ausführungsbeispiel einer Abfrageeinrichtungs-Array-Anordnung ist;
  • 15 ein Blockdiagramm ist, das ein zweites Ausführungsbeispiel einer Abfrageeinrichtungs-Array-Anordnung zeigt und
  • 16 ein Blockdiagramm eines Zufallszahlengenerators ist, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
  • Die vorliegende Erfindung ist ein System und ein Verfahren, durch das Information geschrieben wird auf oder gelesen wird von bis zu mehreren tausend willkürlich angeordneten Transpondern in einer räumlichen Entfernung, die sich auf 20 Fuß oder mehr von jeder einer Mehrzahl von Abfrageeinrichtungen erstreckt, wobei Funkübertragungen verwendet werden. Die vorliegende Erfindung sieht die effiziente und verlässliche Ortung und Steuerung von sehr großen Anzahlen von Transpondern vor, basierend auf einem bestimmten Kommunikationsprotokoll, und benutzt Radar-Direct-Sequence-Range-Gating und Time-Devision-Multiple-Access-Kommunikationsverfahren (TDMA). Die Verwendung von TDMA stellt gegenüber dem Stand der Technik eine Verbesserung in mehrfacher Weise dar, was das Folgende beinhaltet, aber nicht darauf beschränkt ist. (1) TDMA trennt das Timing von allen antwortenden Transpondern in diskrete Intervalle (d.h. Zeitfenster) auf, sodass Teilkollisionen vermieden werden; und (2) TDMA erlaubt einer Vielzahl von Transpondern, in jedem Abfrage-Rahmen (die Zusammenfassung von Zeitfenstern umfassend das Abfragebefehlszeitfenster und die Mehrzahl von Transponderantwortzeitfenstern) ausgelesen zu werden, was somit die zeitliche Effizienz der Datenaufnahme verbessert. Die Erfindung kann benutzt werden, um Artikel bei der Herstellung, beim Versand, beim Verkauf, zur Sicherheit, im Einzelhandel und Ähnlichem zu verfolgen. Speziell kann die Erfindung benutzt werden, um eine Wareneingabe, eine Warenausgabe, eine Bestandsaufnahme und Sicherheitsüberwachung von verschiedenen Typen von Einzelhandelsgeschäften wie Supermärkten, Kaufhäusern, Lagerhausgeschäften, Spezialgeschäften usw. durchzuführen. Spezieller kann das vorliegende System benutzt werden, um eine automatische Bestandsaufnahme von Artikeln durchzuführen, die auf Tischen oder Regalen angeordnet sind oder von Trägern hängen, wobei ein Array von Antennen verwendet wird, das in der Decke des Bereichs angeordnet ist, in dem solche Artikel angeordnet sind. Andere mögliche Anwendungen der Erfindung umfassen zum Beispiel den Einzelhandel im Allgemeinen, Lieferüberwachung, die Verfolgung von Zwischenprodukten oder hergestellten Gegenständen, die Überwachung von elektronischen Artikeln im Allgemeinen, medizinische und andere Einträge für Tiere und Menschen, Gefangenenüberwachung, Erkennung gefälschter Produkte usw. Noch andere mögliche Anwendungen der Erfindung liegen in Gebieten, wo eine Vielzahl von Low-Cost-Kennzeichnungsmarken verwendet wird, um wesentliche Geldbeträge darzustellen, und wo es erforderlich ist, diese Marken zu verfolgen, ob sie beieinander, gruppiert mit ähnlichen Marken usw. sind, z.B. chirurgische Schwämme, Spielelemente, wie Pokerchips, und Wahlzettel, oder ob sie an andere Artikel in einer ausgedehnten Umgebung angebracht sind wie ein Raum oder ein Gebäude z.B. Post- oder Versandschilder. Zum Beispiel kann im Fall des Platzierens eines Transponders an einem Stimmzet tel ein Speicher in dem Transponder verwendet werden, um Wahldaten zu speichern, um dabei die Aufstellung der Wahlergebnisse zu vereinfachen.
  • Nunmehr Bezug nehmend auf die Zeichnungen und besonders auf 1, besteht das RFID-System gemäß der vorliegenden Erfindung aus einem Host-Computer 100, der mit einer Mehrzahl von Abfrageeinrichtungen 190 (z.B. Abfrageeinrichtungen 115, 120 und 125) über eine Kommunikationsverbindung 110, z.B. ein LAN, verbunden ist. Der Host-Computer 100 enthält eine Verbindung 105 zum Aufbau von Verbindungen zu anderen Host-Computern (nicht dargestellt) für das Management von Gebieten, die größer als die sind, die von einem einzelnen Host-Computer 100 behandelt werden können, das z.B. verteilt ist über eine Mehrzahl von Stockwerken oder Gebäuden. Jede Abfrageeinrichtung 190 erzeugt RF-Signale, die verwendet werden, um mit einer Mehrzahl von Transpondern 150 über ein Antennen-Array 130, 135 oder 140 zu kommunizieren, das durch zugeordnete Abfrageeinrichtungen 115, 120 oder 125 gesteuert wird. Jede Abfrageeinrichtung 115, 120 und 125 hat ein vorgegebenes räumlichen Gebiet (dargestellt durch drei umschlossene Bereiche 160, 170 und 180), in denen Kommunikationen mit Transpondern 150 auftreten können. Daher kann ein Array von Abfrageeinrichtungen 190 installiert werden, um Gebiete abzudecken, die größer als das sind, was von einer einzelnen Abfrageeinrichtung 190 abgedeckt wird, wie durch die überlappenden Bereiche 160, 170 und 180 gezeigt ist (z.B. kommuniziert Abfrageeinrichtung 115 nur mit Transpondern 150 in der Umgebung 160), und wird in weiteren Details mit Bezug auf 14 und 15 erläutert. Wenn eine Mehrzahl von Abfrageeinrichtungen 190, z.B. Abfrageeinrichtungen 115 und 120, in dem System gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, werden benachbarte Abfrageeinrichtungen 190 nah genug beieinander positioniert, sodass die räumlichen Gebiete, die die Bereiche, in denen jede Abfrageeinrichtung 190 mit Transpondern 150 kommunizieren kann (z.B. das Gebiet, das durch die Umgebungen 160 bzw. 170 festgelegt wird) festlegen, absichtlich überlappen, um mögliche Lücken oder Löcher zu vermeiden, wo Transponder 150 außerhalb der Kommunikationsreichweite von irgendeiner Abfrageeinrichtung 190 sein können. Obwohl es in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel drei Abfrageeinrichtungen 115, 120 und 125 gibt, wie in 1 dargestellt, wird der Fachmann leicht erkennen, dass die Anzahl von Abfrageeinrichtungen 190 für eine bestimmte Installation basierend auf der Größe des Gebiets gewählt wird, indem die Transponder 150 vorhanden sein können, wobei der notwendige Überlapp berücksichtigt wird, der erforderlich ist, um Kommunikationslöcher daran zu hindern aufzutreten.
  • Der Host-Computer 100 führt ein Programm auf hoher Ebene aus, das eine Schnittstelle bereitstellt, die es einem Benutzer erlaubt, eine oder mehrere Abfrageeinrichtungen 190 zu veranlassen, eine Abfolge von einfachen Kommunikationsaufgaben durchzuführen, die, wenn sie zusammengenommen werden, eine komplexe Kommunikationsaufgabe umfassen, die entweder Information von einem Transponder 150 fordert oder einen Transponder veranlasst, eine Aufgabe auszuführen. Jede Abfrageeinrichtung 190 empfängt Befehle vom Host-Computer 100 über eine Kommunikationsverbindung, z.B. ein Kabel, das mit dem Parallel-Port des Host-Computers 100 verbunden ist, und antwortet darauf, führt jeden Befehl in der Reihenfolge aus und teilt dem Host-Computer 100 mit, wenn der Befehl durchgeführt worden ist, woraufhin der Host-Computer 100 dann einen nächsten Befehl an die Abfrageeinrichtungen 190 ausgeben kann. In der vorliegenden Erfindung werden die Transponder 150 durch ihren Transponder-Identifizierungscode ("Tag_ID") identifiziert. Anfänglich wird der Tag_ID intern und automatisch von jedem Transponder 150 (1) nach dem Empfang eines Kommunikationsbefehls von einer Abfrageeinrichtung 190 erzeugt (d.h. der Wiederauswahl-Tag_ID-Befehl, der mit Bezug auf die 2 und 6 erläutert wird). Wie im Folgenden im Detail erläutert wird, wird eine Zufallszahl an jedem Transponder 150 erzeugt, um einen Tag_ID zu erzeugen, wobei der Zeitversatz zwischen der zugeordneten Abfrageeinrichtung 190 und jedem Transponder 150 als Zufallsvariable verwendet wird. Wie in größerem Detail im Folgenden unter Bezug auf 11 erläutert wird, wird die intern erzeugte Zufallszahl in jedem Transponder 150 auch verwendet, um ein TDMA-Zeitfenster zum Senden und um, in Verbindung mit dem Lese-Tag_ID-Modus, der unter Bezug auf die 2 und 5 erläutert wird, zu bestimmen, wann gesendet werden soll. Nachdem die Tag_IDs für jeden Transponder 150 erzeugt worden sind und in dem Speicher im Host-Computer 100 gespeichert worden sind, können Kommunikationen direkt mit jedem Transponder 150 gemacht werden, wobei der zugeordnete Tag_ID als eine Adresse für den bestimmten Transponder 150 verwendet wird.
  • Nun Bezug nehmend auf 2 werden in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sechs Moden für den Betrieb verwendet, um alle der benötigten Kommunikationen mit den Transpondern 150 auszuführen. Wie der Fachmann leicht erkennen wird, können zusätzliche Moden leicht hinzugefügt werden, um eine vergrößerte Funktionalität vorzusehen. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wie in dem Flussdiagramm aus 2 gezeigt, umfassen die Moden, die jede Abfrageeinrichtung 190 (1) auf die Aufforderung von einem Operator (Benutzer) (Schritt 205) durchführen kann: (1) Sicherheitsalarm 210; (2) Wiederauswahl-Tag_ID 220; (3) Ersetze-Tag_ID 270; (4) Lese-Tag_ID 230; (5) Lese-Tag_Daten 240; und (6) Schreibe-Tag_Daten 250. Im Betrieb wählt der Benutzer (Operator) den Modus in Schritt 205 und das System führt die Operationen aus, die benötigt werden, um den ausgewählten Modus durchzuführen (d.h. einen der Schritte 210, 220, 270, 230, 240 oder 250), und kehrt dann in eine Warteschleife für die Auswahl des nächsten Modus bei Schritt 260 zurück.
  • Jeder Betriebsmodus besteht aus einer Reihe von Schritten, gewöhnlich iterative, die Kommunikationen zwischen dem Host-Computer 100, einer oder mehrerer Abfrageeinrichtungen 190 und einer Mehrzahl von Transpondern 150 beinhalten. Jeder Betriebsmodus enthält einen zugeordneten Befehl, der von dem Host-Computer 100 zu den Transpondern 150 durch die Abfrageeinrichtungen 190 gesendet wird. Einer oder mehrere Transponder 150, abhängig von dem Betriebsmodus, Antworten auf den empfangenen Befehl durch Senden einer Antwort, die von einer Abfrageeinrichtung 190 empfangen wird und zu dem Host-Computer 100 geleitet wird. Die Flussdiagramme in den 4 bis 9 sind vereinfacht worden, um lediglich die Wechselwirkung zwischen dem Host-Computer 100 und den Transponder 150 zu zeigen, wie aber oben speziell beschrieben worden ist und wie für den Fachmann klar ist, wird jede Kommunikation von dem Host-Computer 100 zu einem oder mehreren Transpondern 150 zuerst zu einer oder mehreren Abfrageeinrichtungen 190 zum Senden an die Transponder 150 geleitet und jede Kommunikation von einem Transponder 150 zu dem Host-Computer 150 wird zuerst von einer Abfrageeinrichtung 190 empfangen und dann zu dem Host-Computer 100 geleitet. Wie der Fachmann weiter leicht erkennen wird, sind die Flussdiagramme stark vereinfachte Wiedergaben, von denen beabsichtigt ist, jeden Modus zu skizzieren, und die Einzelheiten von jedem Modus werden in größerem Detail hierin erläutert.
  • Nun Bezug nehmend auf 3 und 4, wird der Sicherheitsalarm-Modus verwendet, um bei der Elektronikartikel-Überwachung behilflich zu sein. In einer typischen Anwendung für ein RFID-System werden Transponder mit einem Artikel verbunden, z.B. Waren in einem Geschäft ("ein markierter Artikel"). Gebiete, wo markierte Artikel nicht erlaubt sind, z.B. eine Toilette oder eine Ausgangstür, sind ausgewiesene Sicherheitsgebiete und jedes solches Sicherheitsgebiet hat eine zugewiesene Abfrageeinrichtung 190, die darin angebracht ist und ständig den Abtast-Befehl sendet. Der Abtast-Befehl wird für verschiedene Zwecke in der vorliegenden Erfindung verwendet, nach Empfang des Abtast-Befehls sendet ein Transponder 150 seine Tag_ID, wird den vorherigen Befehl festsetzen und seinen abgewählten Status löschen. Wenn ein markierter Artikel in ein Sicherheitsgebiet eintritt, empfängt der zugeordnete Transponder 150 den Abtast-Befehl und antwortet durch Senden seines Tag_ID (neben anderen Aktionen, die durch den Transponder 150 vorgenommen werden), was den Host-Computer 100 veranlasst, einen Alarm auszulösen, der, wie der Fachmann leicht erkennen wird, hörbar oder geräuschlos sein kann.
  • Im Betrieb sendet der Host-Computer 100 den Abtast-Befehl an eine Abfrageeinrichtung 190, die dem Sicherheitsgebiet zugeordnet ist, und die Abfrageeinrichtung 190 sendet den Abtast-Befehl zu jedem Transponder 190 in dem Sicherheitsgebiet (Schritt 410 in 4). Das Format des Abtast-Befehls ist in Reihe 300 aus 3 dargestellt und enthält ein Präambel-Feld 305, ein Pause-Peld 310, ein Synch-Feld 315 und ein Header-Feld 320. Das Header-Feld 320 trägt die Information, die den bestimmten Befehl, der gesendet worden ist, kennzeichnet, in diesem Fall den Abtast-Befehl. Nach Empfang des Abtast-Befehls von dem Host-Computer 100 sendet eine Abfrageeinrichtung 190 den Abtast-Befehl in das Sicherheitsgebiet (d.h. die Abfrageeinrichtung illuminiert das Sicherheitsgebiet) (Schritt 410). Wenn vorhanden, empfängt jeder Transponder 150 in dem Sicherheitsgebiet den Abtast-Befehl und sendet, als Antwort, eine Botschaft, die seinen Tag_ID enthält, an den Host-Computer 100 (Schritt 420). Der Host-Computer 100 bestimmt, ob eine Antwort von einem Transponder 150 innerhalb des Sicherheitsgebiets empfangen worden ist (Schritt 430). Wenn eine Antwort empfangen worden ist, meldet der Host-Computer 100 einen Alarm (Schritt 440) und kehrt zu dem Start zurück, um die Suche nach weiteren Transpondern 150 fortzusetzen, die in dem Sicherheitsgebiet auftreten können. Wenn keine Antwort empfan gen worden ist, kehrt der Host-Computer 100 ebenfalls zu dem Start zurück, aber ohne den Alarm zu setzen.
  • Wie in größerem Detail im Folgenden unter Bezugnahme auf die 10A und 10B erläutert wird, erzeugen die Transponder 150 gemäß der vorliegenden Erfindung nicht aktiv ein Sendesignal, sondern reflektieren stattdessen ein Signal, das von einer Abfrageeinrichtung 190 gesendet worden ist. Wann immer daher eine Abfrageeinrichtung 190 einen Befehl sendet, der eine Antwort von einem oder mehreren Transpondern 150 erfordert, sendet sie dann ein Illuminierungssignal, währenddessen sie auf eine Antwort von einem Transponder 150 achtet, z.B. Schritt 420 in 4.
  • Vorzugsweise sendet jeder Transponder 150, der einen Abtast-Befehl empfängt, seinen Tag_ID an eine Abfrageeinrichtung 190 in jedem von einer vorgegebenen Anzahl von aufeinanderfolgenden TDMA-Zeitfenstern (d.h. Fenster 1 (350), 2 (355), bis N (360) im Transponderantwortfeld 300 in 3). Danach, wenn derselbe Tag_ID in einer vorgegebenen Anzahl von aufeinanderfolgenden Zeitfenstern 350 bis 360 gelesen wird, wird der Tag_ID protokolliert und ein Alarm wird ausgelöst (Schritt 440). Zum Beispiel gibt in dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel jeder Transponder 150, der einen Abtast-Befehl empfängt, seinen Tag_ID an die Abfrageeinrichtung 190 15-mal über eine Zeitdauer von 60 ms zurück (d.h. N ist gleich 16 in dem Transponder-Antwortfeld 300 in 3). Gemäß einem weiteren Aspekt der bevorzugten Ausführungsform kann dann ein Alarm ausgelöst werden ohne irgendeinen Tag_ID zu protokollieren, wenn kollidierende Signale in jedem von der vorgegebenen Anzahl von aufeinanderfolgenden Zeitfenstern empfangen werden (als ein Ergebnis von mehr als einem Transponder 150 in dem Sicherheitsgebiet).
  • Nun Bezug nehmend auf die 3 und 5 erlaubt der Lese-Tag_ID-Betriebsmodus dem Host-Computer 100, mit einer großen Mehrzahl von Transpondern 150 effizient und mit einem stark reduzierten Auftreten von Kommunikationskollisionen zu kommunizieren. Im Überblick wird dies durch die Verwendung einer gesteuerten Variablen ("Opp_Cost") erreicht, die anfänglich auf einen vorbestimmten Wert gesetzt und im Betrieb durch den Host-Computer 100 verändert wird und die an jeden Transponder 150 zusammen mit dem Lese-Tag_ID-Befehl gesendet wird. Wenn jeder Transponder 150 den Lese-Tag_ID-Befehl und die zugeordnete Opp_Cost empfängt, erzeugt er eine Zufallszahl und vergleicht sie mit der empfangenen Opp_Cost. Basierend auf den Ergebnissen eines solchen Vergleichs sendet der Transponder 150 entweder seinen Tag_ID an eine Abfrageeinrichtung 190 oder er wartet auf das nächste Senden des Lese-Tag_ID-Befehls (wo der zugeordnete Opp-Cost-Wert leicht verändert sein kann und in jedem Fall eine neue Zufallszahl erzeugt wird). In einem Ausführungsbeispiel wird die anfängliche Opp_Cost durch den Host-Computer 100 auf einen hohen Wert gesetzt und jeder Transponder 150 sendet nur seinen Tag_ID, wenn sein Wert größer als der der empfangenen Opp_Cost ist. Vor dem Senden des nächsten Lese-Tag_ID-Befehls kann die Opp_Cost leicht nach unten verändert werden, wenn die Anzahl von Tag_IDs, die in dem direkt vorhergehenden Schritt empfangen wurden, unter eine vorgegebene Schwelle fällt. Wie der Fachmann leicht erkennt, können viele andere Schemata verwendet werden, um zu bestimmen, welche der Mehrzahl von Transpondern 150 auf jedes Senden des Lese-Tag_ID-Befehls antworten, z.B. wenn die Opp_Cost anfänglich auf einen niedrigen Wert gesetzt wird, würden nur Transponder anfänglich senden, die einen Taq_ID haben der kleiner als die Opp_Cost ist, oder wenn die Opp_Cost auf einen mittleren Wert gesetzt würde, würden anfänglich nur Transponder senden, die einen Tag_ID innerhalb von einem vorgegebenen Abstand von der Opp_Cost haben.
  • Speziell Bezug nehmend auf das Datenformat für den Lese-Tag_ID-Befehl in Reihe 310 in 3, gibt es zwei gegenüber dem Abtast-Befehl-Format in Reihe 300 hinzugefügte Felder, das Opp_Cost-Feld 330 und das Antwort-Feld 325. Das Antwortfeld wird verwendet, um einem Transponder 150 zu signalisieren, dass seine vorherige Sendung seines Tag_IDs richtig empfangen worden ist. Wie in größerem Detail im Folgenden erläutert wird, erlaubt die Verwendung eines TDMA-Formats einer vorgegebene maximale Anzahl von Transpondern 150, 16 in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, in einem einzigen Rahmen zu antworten (d.h. auf ein einzelnes Senden des Lese-Tag_ID-Befehls). Daher muss das Antwortfeld 325 in der Lage sein, jedem der vorgegebenen Anzahl von sendenden Transpondern 150 zu signalisieren, dass es das vorherige Signal empfangen hat. Vorzugsweise sendet jeder Transponder 150 seinen Tag_ID zweimal und wird, nach Überprüfung, dass sein zweites Senden von der Abfrageeinrichtung 190 empfangen worden ist, inaktiv (abgewählt).
  • In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Opp_Cost-Wert anfänglich hoch gesetzt und wird dekrementiert, wenn mehr und mehr Transponder 150 erfolgreich gelesen werden basierend auf der Anzahl von Transpondern 150, die in jeder vorhergehenden sukzessiven Iteration antworten. Wenn Transponder 150 einen Lese-Tag_ID-Befehl empfangen, der einen Opp_Cost-Wert enthält, vergleicht jeder Transponder 150 die empfangene Opp_Cost mit einer lokal erzeugten Zufallszahl. Jeder Transponder 150 sendet seinen Tag_ID nur, wenn seine Zufallszahl größer als der Opp_Cost-Wert ist, und wartet anderenfalls auf die nächste Sendung von dem Host-Computer 100. Folglich wird die Anzahl von Antworten von einer großen Population von Transpondern 150 durch den Vergleich mit dem Opp_Cost-Wert stark reduziert. Bei diesem Ansatz überwacht der Host-Computer 100 die Anzahl von Antworten von Transpondern 150 auf jede Lese-Tag_ID-Sendung (weil die Kommunikation im TDMA-Format ist, gibt es eine Vielzahl von Antworten auf jede solche Sendung), und wenn die An zahl von Antworten unter eine vorgegebene Anzahl fällt (vorzugsweise 4, wenn es, wie in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, 16 TDMA-Zeitfenster gibt), wird die Opp_Cost dekrementiert, um der Anzahl von Antworten zu erlauben, beim nächsten Senden zu wachsen. Wie der Fachmann leicht erkennen wird und wie oben kurz erläutert, gibt es mehrere verschiedene Methoden, in denen der Opp_Cost-Wert verwendet werden kann, um die Anzahl von Transpondern 150 zu maximieren, die in jedem TDMA-Rahmen gelesen werden, während die Wahrscheinlichkeit von Kollisionen reduziert wird. In einem zusätzlichen alternativen Ausführungsbeispiel wird ein Maß für Kollisionen, verbunden mit einer binären Suche, verwendet, um die Opp_Cost zu setzen, um die TDMA-Zeitfenster, die verfügbar sind, optimal zu füllen. In einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel, wird ein unabhängiges Maß für die Population von Transpondern 150 erzeugt, z.B., wenn das System eine Gruppe von Artikeln, die Transponder 150 befestigt daran haben, neu erfasst, und die Opp_Cost basierend auf dem unabhängigen Maß variiert wird.
  • Alle der vorhergehenden Methoden hängen von der Unterscheidung zwischen Kollisionen und Nicht-Antworten in jedem TDMA-Zeitfenster ab. Da die Abfrageeinrichtung 190 die Steuerung des Timings der Antworten von den Transpondern 150 hat, ist ihr bekannt, wann den Transpondern 150 erlaubt ist, zu antworten, und wann sie nicht antworten. Die Technik zur Bestimmung, ob Kollisionen aufgetreten sind, besteht aus dem Abtasten der relativen Leistung in dem analogen Basisband-Kanal des Empfängers der Abfrageeinrichtung 190 getrennt für jedes Zeitfenster und auch zu einer Zeit außerhalb des Zeitfensters. Die Probe, die außerhalb des Antwortzeitfensters gemessen wird, stellt den "Keine-Antwort"-Hintergrundreferenz-Leistungspegel dar. Als Nächstes wird das Verhältnis der relativen Leistung in jedem Zeitfenster zu dem Referenzwert berechnet. Wenn das Verhältnis (näherungsweise) 1 ist, wird das Zeitfenster als vakant erklärt. Wenn das Verhältnis 1 mit einem vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, wird das Zeitfenster für besetzt erklärt. Durch Verwenden dieser Information, zusammen mit der Kenntnis, welche Zeitfenster eine akzeptierte Antwortbotschaft produziert haben, können die folgenden Entscheidungen getroffen werden:
    • 1. Wenn ein Zeitfenster für besetzt erklärt ist und die Antwortbotschaft in diesem Zeitfenster nicht akzeptiert wird, wird auf eine Kollision geschlossen.
    • 2. Wenn ein Zeitfenster als vakant erklärt ist und keine Antwortbotschaft akzeptiert wird, wird auf eine Nicht-Antwort geschlossen.
    • 3. Die anderen zwei Möglichkeiten stellen die Akzeptanz der Botschaft dar.
  • Das Erfassen dieser drei Maße in einem Rahmen durch eine Rahmenbasis liefert die notwendigen und ausreichenden Vorgaben für die optimale Bestimmung dafür, welche Opp_Cost-Einstellung in dem nächsten Rahmen zu verwenden ist, der von dem Host 100 gesendet wird. Wie der Fachmann leicht erkennen wird, können verschiedene zusätzliche Methoden zum Setzen und Variieren der Opp_Cost in ähnlicher Weise implementiert werden.
  • Als ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung muss, damit der Tag_ID eines bestimmten Transponders 150 als erfolgreich gelesen akzeptiert wird, dieser zweimal gelesen werden (d.h. jeder Transponder muss seinen Tag_ID während zwei Botschafts-Sendungen senden). In dem Botschaftsfeld, das von einem Transponder 150 während des nächsten Sendens des Lese-Tag_ID-Befehls empfangen wird, nachdem der Transponder 150 seinen Tag_ID gesendet hat, d.h. Antwortfeld 325 in der Lese Tag_ID-Botschaft 310, sucht der Transponder 150 nach einem Antwortbit in dem Antwortfeld, das dem Zeitfenster entspricht, indem der spezielle Transponder 150 seinen Tag_ID gesendet hat. Wenn dieses Antwortbit positiv ist, d.h. eine Bestätigung oder ACK, inkrementiert Transponder 150 einen internen Zähler. Sobald der Transponder 150 zwei solche Zustimmungen empfängt, wird er inaktiv (abgewählt).
  • Nun auf die Flussdiagramme aus den 5, 5A und 5B Bezug nehmend, werden die speziellen Schritte, die in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel beim Durchführen des Lese-Tag_ID-Modus durchgeführt werden, offenbart. Nach dem Start übermittelt der Host-Computer 100 einen Abtast-Befehl an jeden Transponder 150 (Schritt 501). Nach dem Empfang eines Abtast-Befehls führt jeder Transponder 150 jede anhängige Operation aus, die auf einen Abtast-Befehl wartet (d.h. veranlasst, dass die vorher empfangenen Befehlsoperationen abgeschlossen werden, sofern notwendig) und bereinigt den Transponder 150 von seinem abgewählten Status, was bedeutet, dass er nicht länger abgewählt ist (Schritt 503). Jeder Transponder 150 sendet auch seinen Tag_ID unmittelbar als Antwort auf den Abtast-Befehl, wie oben erläutert, aber in diesem Fall wird dieses Senden ignoriert. In diesem Betriebsmodus wird, wenn ein Transponder 150 seinen Tag_ID zweimal sendet und zweimal eine Bestätigung empfangen hat, dieser abgewählt und er antwortet nicht länger auf empfangene Lese-Tag_ID-Befehle. Der Host-Computer 100 setzt als nächstes den anfänglichen Opp_Cost-Wert (Schritt 505) und übermittelt den Lese-Tag_ID-Befehl (der in dem Format als Feld 310 in 3 gezeigt ist und der die gegenwärtige Opp_Cost 330 und das Antwortfeld 325 beinhaltet, d.h, die Bestätigung (ACK) oder Nicht-Bestätigung (NAK) von dem vorherigen Empfang für jedes der TDMA-Zeitfenster) zu Transpondern 150 (Schritt 507). Jeder Transponder 150 innerhalb eines vorgegebenen Abstandes von einer sendenden Abfrageeinrichtung 190 empfängt den Lese-Tag_ID-Befehl (Schritt 509), und als Antwort erzeugt jeder Transponder 150 eine Zufallsvariable K (Schritt 510). Wenn ein Transponder 150 feststellt, dass dies der erste Lese-Tag_ID-Befehl seit dem letzten Abtast-Befehl ist, dann springt der Ablauf nach unten zu Schritt 515 und andernfalls geht der Ablauf weiter zu Schritt 512. In Schritt 512 untersucht jeder Transponder 150, der seinen Tag_ID als Antwort zu dem unmittelbar vorherigen Lese-Tag_ID-Befehl gesendet hat, das Antwortfeld 325, um zu bestimmen, ob das Senden erfolgreich war, und wenn dies so ist, bringt er seinen Antwortzähler auf den neuesten Stand. Wenn der Zählerstand in einem Antwortzähler in einem Transponder 150 gleich 2 ist (Schritt 513), setzt dieser Transponder 150 seinen Status auf abgewählt (Schritt 514). Jeder Transponder 150 bestimmt in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel als nächstes, ob die Opp_Cost kleiner als die intern erzeugte Zufallsvariable K ist (Schritt 515). Wenn dies nicht der Fall ist, dann wartet dieser Transponder 150 einfach auf das nächste Senden von dem Host-Computer 100 (Schritt 516). Wenn die Opp_Cost kleiner als K ist, bestimmt jeder Transponder 150 dann, basierend auf dem Wert von K, das passende TDMA-Zeitfenster und sendet seinen Tag_ID in einem der Zeitfenster 1 (350) bis N (360), die in 3 für das Lese-Tag_ID-Antwortfeld gezeigt sind (Schritt 519). Der Host-Computer 100 empfängt und protokolliert die Tag_IDs (bis zu einem Maximum gleich der Anzahl von verfügbaren TDMA-Zeitfenstern, d.h. N in 3), wobei der Zählerstand für jeden empfangenen Tag_ID inkrementiert wird (Schritt 521). Der Host-Computer 100 bringt als nächstes den Opp_Cost-Wert auf den neuesten Stand durch Identifizierung der Anzahl von Tag_IDs, die in der gegenwärtigen Iteration empfangen wurden, und durch Vergleich dieser Anzahl mit vorgegebenen Bedingungen, z.B. einer minimalen Anzahl, und wenn weniger als die vorgegebene Anzahl vorliegen, durch Anpassen der Opp_Cost nach unten in passender Weise (Schritt 523). Nach dem Anpassen der Opp_Cost vergleicht der Host-Computer 100 die auf den neuesten Stand gebrachte Opp_Cost mit einer vorgegebenen Zahl, 0 in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel (Schritt 525). Wie der Fachmann leicht erkennen wird, hängt die vorgegebene Zahl natür lich von dem Anfangswert und der Variierungsmethode des Opp_Cost-Wertes ab. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann es Transponder 150 geben, die noch nicht erfolgreich ihren Tag_ID zweimal kommuniziert haben, während die Opp_Cost größer als 0 bleibt. Daher springt die Verarbeitung zurück zu Schritt 507 und beginnt eine andere Lese-Tag_ID-Iteration. Wenn die Opp_Cost gleich 0 ist, haben alle Transponder 150 entweder erfolgreich ihren Tag_ID zwei Mal kommuniziert oder sie sind einem Typ von Übertragungsfehler ausgesetzt. Daher identifiziert der Host-Computer 100 als nächstes jeden Transponder 150, der erfolgreich seinen Tag_ID nur ein einziges Mal kommuniziert hat (Schritt 527), und für jeden identifizierten Transponder 150 überträgt der Host-Computer einen Lese-Tag_Daten-Befehl, der, wie im Folgenden unter Bezug auf 8 erläutert, speziell an einen bestimmten Transponder 150 adressiert ist (Schritt 531). Wenn der Transponder 150 erfolgreich die passende Antwort liefert, einschließlich seines Tag_IDs, wird der Zähler, der dem Transponder 150 in dem Host-Computer 100 zugeordnet ist, inkrementiert, was anzeigt, dass der Tag_ID gültig ist (Schritt 533). Wenn es keine gültige Antwort auf den Lese-Tag_Daten-Befehl gibt, wird der Tag_ID als ungültig angesehen und aus der Liste gelöscht (Schritt 533).
  • Es ist wichtig anzumerken, wie im Detail unten erläutert wird, dass jeder Transponder 150 gemäß der vorliegenden Erfindung identisch mit jedem anderen Transponder 150 hergestellt wird und keine Vorprogrammierung in irgendeiner Weise erfordert. Jeder Transponder 150 hat einen gemeinsamen Default-Tag_ID und gemeinsame Default-Tag_Daten, wenn er hergestellt wird, die sofort verfügbar sind, wenn der Transponder 150 mit Strom versorgt wird. Wie für den Fachmann klar ist, erlaubt dieses Merkmal ein stapelweises Testen und Programmieren der Transponder 150, bevor sie einen eindeutigen Tag_ID nach der Komplettierung des Wiederauswahl-Tag_ID-Modus erhalten. Um die Eindeutigkeit zu erreichen, erzeugt jeder Transponder 150 als Antwort auf einen anfänglichen Wiederauswahl-Tag_ID-Befehl eine Zufalls-Tag_ID-Zahl, die auf einer intern erzeugten Zufallszahl basiert (6). Wie oben demonstriert, wird dieser Zufallszahl-basierte Tag_ID, wenn er erzeugt ist, zu dem Host-Computer 100 während des Lese-Tag_ID-Vorgangs kommuniziert und erlaubt dem Host 100 danach, in der Folge nur diesen speziellen Transponder unter Verwendung des zugeordneten Tag_IDs zu adressieren. Wenn im Verlauf der Zeit ein Artikel ankommt, der einen Transponder 150 hat, der denselben Tag_ID wie ein anderer Transponder 150 hat, der gegenwärtig in der Population von Transpondern 150 ist, kann der Host-Computer 100 Gruppen oder einzelne Transponder 150 veranlassen, einen neuen Tag_ID zu wählen. Dies wird durch Durchführen eines Wiederauswahl-Tag_ID-Befehls erreicht (6) (was einen Teil der Lese-Tag_ID-Verarbeitung aus 5 beinhaltet). Wie durch das Flussdiagramm aus 6 dargestellt ist, sendet der Host-Computer 100 insbesondere den Wiederauswahl-Tag_ID-Befehl zu Transpondern 150 (Schritt 600). Jeder Transponder 150, der den Wiederauswahl-Tag_ID-Befehl empfängt, erzeugt einen neuen Kandidaten-Tag_ID, der auf einer Zufallszahl basiert, und speichert ihn in einem temporären Speicher (Schritt 620). Kurz danach sendet der Host-Computer 100 einen Abtast-Befehl (Schritt 640) und jeder Transponder speichert den Kandidaten-Tag_ID als seinen neuen Tag_ID (Schritt 660). An diesem Punkt gibt es eine Population von Transpondern 150, die verschiedene Tag_IDs haben basierend auf der Verwendung von intern in jedem Transponder 150 erzeugten Zufallszahlen, um den Tag_ID zu erzeugen. Die Verarbeitung schreitet als nächstes zu Punkt A in 5 fort, wo die Lese-Tag_ID-Verarbeitung im Wesentlichen beginnt, sodass in der oben beschriebenen Weise der Tag_ID jedes Transponders 150 in der Population identifziert wird und in einem Speicher in dem Host-Computer 100 gespeichert wird.
  • Für den Fall, dass herausgefunden wird, dass der Tag_ID eines bestimmten Transponders 150 identisch zu einem existierenden Tag_ID ist, der in dem Speicher in dem Host-Computer 100 gespeichert ist, kann der Ersetze-Tag_ID-Befehl verwendet werden, um den doppelten Tag_ID durch einen getrennten und unterschiedlichen Tag_ID zu ersetzen (7). Die Identifikation eines doppelten Tag_ID muss erfolgen, bevor dem markierten Artikel, der einen doppelten Tag_ID hat, erlaubt wird, der Population von markierten Artikeln beizutreten, die sein Duplikat enthält, d.h. es muss ein Eingangsgebiet geben, das eine zugewiesene Abfrageeinrichtung 190 hat, die verwendet wird, um die Tag_IDs von markierten Artikeln zu identifizieren (wobei der Lese-Tag_ID-Befehl verwendet wird), die zu der allgemeinen Population von markierten Artikeln hinzugefügt werden sollen. Der doppelte Tag_ID muss ersetzt werden, bevor dem zugeordneten Artikel erlaubt wird, der Population, die sein Duplikat enthält, beizutreten, oder es ist sonst notwendig, in den Ersetze-Tag_ID-Modus einzutreten, weil es keine Möglichkeit für eine einzelne Abfrageeinrichtung 190 gibt, nur einen von zwei Transpondern 150 zu adressieren, die denselben Tag_ID haben, um den Tag_ID in nur einem der Transponder 150 zu ersetzen. Nun Bezug nehmend auf das Flussdiagramm gemäß 7 sind insbesondere die besonderen Schritte dargestellt, die in dem Ersetze-Tag_ID-Modus durchgeführt werden. Zuerst sendet der Host-Computer einen Ersetze-Tag_ID-Befehl, der den alten Tag_ID und den neuen Tag-_ID enthält, zu dem bestimmten Transponder 150 (Schritt 700) in dem Format, das in Feld 330 in 3 gezeigt ist, wobei der neue Tag_ID als Daten in Feld 340 gesendet wird und der alte Tag_ID verwendet wird, um den Transponder 150 in Feld 335 zu adressieren. Der Transponder 150 empfängt den Ersetze-Tag_ID-Befehl zusammen mit dem alten Tag_ID und dem neuen Tag_ID in Schritt 720 und speichert den neuen Tag_ID in einem temporären Register darin (Schritt 730). Der Transponder 150 sendet dann den neuen Tag_ID zu dem Host-Computer 100 (Schritt 740). Der Host-Computer 100 emp fängt den neuen Tag_ID von dem Transponder und vergleicht ihn mit dem gesendeten neuen Tag_ID (Schritt 760). Wenn der Host-Computer 100 feststellt, dass der gesendete neue Tag_ID nicht derselbe wie der empfangene neue Tag_ID ist (was anzeigt, dass ein Fehler in irgendeinem Punkt aufgetreten ist), kehrt die Verarbeitung zu Schritt 700 zurück und der neue Tag_ID wird in einem neuen Ersetze-Tag_ID-Befehl erneut gesendet. Andernfalls, wenn der empfangene neue Tag_ID mit dem gesendeten neuen Tag_ID übereinstimmt, geht die Verarbeitung zu Schritt 770, wo ein Bestätigungssignal (ACK) zu Transponder 150 gesendet wird. Nach dem Empfang des Bestätigungssignals setzt der Transponder 150 den gespeicherten Tag_ID als seinen neuen Tag_ID, wobei der Ersetze-Tag_ID-Prozess abgeschlossen ist.
  • Nun Bezug nehmend auf das Flussdiagramm aus 8 ist der Lese_Tag_Daten-Prozess, d.h. die Schritte, die erforderlich sind, um Daten ("Tag_Daten") von einem Transponder 150 zu lesen, im Detail dargestellt. Wie oben erläutert, muss der Tag_ID des Transponders 150 in einem Speicher in dem Host-Computer 100 gespeichert werden, um die Tag_Daten von einem Transponder 150 zu lesen. Wie der Fachmann leicht erkennen wird, kann der Host-Computer 100 von einer Vielzahl von Quellen Kenntnis von den Tag_IDs erhalten, wie vorhergehenden Lese-Tag_ID-Befehle, E-mail von einer größeren (extern) Datenbank, gescannten Barcodes usw. Die Botschaftsstruktur des Lese-Tag_Daten-Befehls ist in 3 als Befehl 320 dargestellt und enthält ein Präambel-Feld 305, ein Pause-Feld 310, ein Synch-Feld 315, ein Header-Feld 320 und ein Tag_ID-Feld 325. Der adressierte Transponder 150 antwortet mit seinem Tag_ID 370 gefolgt von den Tag_Daten 380, vorzugsweise in 16-Bit-Inkrementen. Um insbesondere den Lese-Tag_Daten-Prozess durchzuführen, sendet der Host-Computer 100 zuerst einen Lese-Tag_Daten-Befehl, der an einen bestimmten Transponder 150 adressiert ist (Schritt 800). Alle Transponder 150 empfangen den Lese-Tag_Daten-Befehl, der den adressierten Tag_ID enthält (Schritt 820) und vergleichen den empfangenen Tag_ID mit ihrem eigenen Tag_ID (Schritt 830). Wenn der empfangene Tag_ID nicht mit dem Tag_ID des Transponders 150 übereinstimmt, wartet dieser Transponder einfach auf den nächsten Befehl vom Host-Computer 100 (Schritt 800). Wenn der empfangene Tag_ID derselbe wie der Tag_ID des Transponders 150 ist, schreitet die Verarbeitung zu Schritt 840 fort, wo der adressierte Transponder 150 seinen Tag_ID und seine Tag_Daten zu dem Host-Computer 100 sendet. Der Host-Computer 100 empfängt den Tag_ID und die Tag_Daten und stellt fest, ob die Tag_Daten in intakter Weise empfangen worden sind, wobei herkömmliche Fehlerdetektionstechniken (Schritt 870) verwendet werden. Wenn kein Bereich der Tag_Daten in intakter Weise empfangen worden ist, kehrt die Verarbeitung zu Schritt 800 zurück, wo der Lese-Tag_Daten-Befehl durch den Host-Computer 100 erneut gesendet wird. Wenn ein Bereich der Tag_Daten in intakter Weise empfangen worden ist, schreitet die Verarbeitung fort zu Schritt 880, wo der intakte Bereich der Tag_Daten gespeichert wird. Als nächstes bestimmt der Host-Computer, ob alle der Tag_Daten in intakter Weise empfangen worden sind (Schritt 890). Wenn sie nicht in intakter Weise empfangen worden sind, kehrt die Verarbeitung ebenfalls zu Schritt 800 zurück, wo der Lese- Tag_Daten-Befehl durch den Host-Computer 100 erneut gesendet wird. Wenn alle der Tag_Daten in intakter Weise empfangen worden sind, ist die Verarbeitung dann für diesen Lese-Tag_Daten-Prozess abgeschlossen.
  • Nunmehr Bezug nehmend auf das Flussdiagramm gemäß 9 wird der Schreibe-Tag_Daten-Prozess in besonderem Detail gezeigt. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden Tag_Daten auf einen speziellen Transponder 150 in 12-Bit-Inkrementen geschrieben. Die Botschaftsstruktur 330 des Schreibe-Tag_Daten-Befehls ist in 3 dargestellt und beinhaltet ein Präambel-Feld 305, ein Pause-Feld 310, ein Synch-Feld 315, ein Header-Feld 320, ein Tag_ID-Feld 325 und ein Tag_Daten-Feld 340. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel enthalten die oberen 8-Bit des Header-Feldes 320 den Speicherort im Transponder 150, in den die empfangenen Tag_Daten zu schreiben sind. Jeder Transponder 150 enthält N 12-Bit-Speicherorte (N ist gleich 4 in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel), die verwendet werden, um Tag_Daten zu speichern. Wenn der adressierte Transponder 150 das gegenwärtige 12-Bit-Inkrement gespeichert hat, sendet er den vollen Inhalt davon zur Bestätigung zurück zu dem Host-Computer 100. Nach N-fachem erfolgreichem Austausch zwischen dem Host-Computer 100 und dem Transponder 150 sind alle N×12 Daten-Bits erfolgreich zu dem Transponder 150 übertragen worden.
  • Um den Schreibe-Tag_Daten-Prozess durchzuführen, sendet der Host-Computer zuerst den Schreibe-Tag_Daten-Befehl, der den Tag_ID für den bestimmten Transponder 150 und die Tag_Daten enthält, an alle Transponder 150 (Schritt 900). Jeder Transponder 150 empfängt den Schreibe-Tag_Daten-Befehl (Schritt 915) und vergleicht den empfangenen Tag_ID mit seinem Tag_ID (Schritt 920). Wenn es keine Übereinstimmung gibt, wartet der Transponder 150 auf den nächsten Befehl von dem Host-Computer 100 (Schritt 900). Wenn es eine Übereinstimmung gibt, speichert der Transponder 150 die empfangenen Tag_Daten (Schritt 925) und sendet seinen Tag_ID und die gespeicherten Tag_Daten zur Überprüfung zurück zu dem Host-Computer 100 (Schritt 930). Der Host-Computer 100 empfängt den Tag_ID und die Tag_Daten und bestimmt, ob ein Bereich der empfangenen Tag_Daten in intakter Weise empfangen worden ist (Schritt 945). Wenn kein Bereich in intakter Weise empfangen worden ist, kehrt die Verarbeitung zurück zu Schritt 900, wo der letzte Schreibe-Tag_Daten-Befehl erneut zu den Transpondern 150 gesendet wird. Wenn ein Bereich der empfangenen Tag_Daten in intakter Weise empfangen worden ist, schreitet die Verarbeitung zu Schritt 950 fort, wo bestimmt wird, ob alle der empfangene Tag_Daten in intakter Weise empfangen worden sind. Wenn nicht, kehrt die Verarbeitung wieder zu Schritt 900 zurück, wo der letzte Schreibe-Tag_Daten-Befehl erneut zu den Transpondern 150 gesendet wird. Wenn alle der gegenwärtig empfangenen Tag_Daten in intakter Weise empfangen worden sind, schreitet die Verarbeitung fort zu Schritt 955, wo der Host-Computer 100 bestimmt, ob es zusätzliche Tag_Daten zum Senden zu dem gegenwärtig adressierten Transponder 150 gibt. Wenn dies der Fall ist, wird ein geeigneter Index inkrementiert, um zu signalisieren, dass der nächste Bereich von Tag_Daten gesendet werden soll, und die Verarbeitung kehrt zurück zu Schritt 900, wo der Schreibe-Tag_Daten-Befehl (mit dem nächsten Bereich von Tag_Daten) zu den Transpondern 150 gesendet wird. Andernfalls, wenn es keine zusätzlichen Tag_Daten zum Senden gibt, endet die Verarbeitung.
  • Die vorliegende Erfindung verwendet Halb-Duplex Direct-Sequence-Spreizspektrum-Funkverbindungen (DSSS) zwischen jeder Abfrageeinrichtung 190 (1) und einem oder mehreren Transpondern 150. Dies wird durch Spreizen des Spektrums von Funksignalen ausgeführt, die von der Abfrageeinrichtung 190 gesendet werden, wobei Manchester-codierte-Frequenz-Modulation der Sendung von der Abfrageeinrichtung 190 zu den Transpondern 150 verwendet wird und Amplituden/Phasen-Verschiebungsabtasten der zurückgestrahlten Signalsendung von den Transpondern 150 zu einer Abfrageeinrichtung 190. Batch-Reading der Transponder 150 ist durch die Verwendung eines TDMA-Kommunikationsprotokolls vorgesehen. Das TDMA-Protokoll stellt ein Abfragebotschaft-Zeitfenster und N Transponderantwort-Zeitfenster bei insgesamt N+1 Zeitfenstern pro TDMA-Rahmen bereit. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist N = 16, sodass bis zu 16 Transponder 190 mit einer Abfrageeinrichtung 190 als Antwort auf eine einzelne Sendung einer Abfrageeinrichtung 190 kommunizieren können.
  • Nun Bezug nehmend auf das Blockdiagramm aus 10A umfasst in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Abfragbeeinrichtung 190 einen Prozessor/Controller 1000, der mit einem Spreizspektrum-Sender 1001 verbunden ist, einen Spreizspektrum-Empfänger 1002 und eine Antennenschaltmatrix 1003. Eine Verzögerungsleitung 1017 verbindet den Sender 1001 mit dem Empfänger 1002. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind drei Antennen 1004, 1005 und 1006 mit der Schaltmatrix 1003 in einer Weise, die im Folgenden in größerem Detail erläutert wird, verbunden, obwohl, wie für den Fachmann klar ist, zwei Antennen in einem alternativen Ausführungsbeispiel verwendet werden können und in einigen Fällen eine einzelne Antenne ausreichend ist. Wie in Bezug auf 1 oben erläutert, kommuniziert der Prozessor/Controller 1000 mit dem Host-Computer 100 über einen Voll-Duplex-Kommunikationskanal. Die Abfrageeinrichtung 190 liefert modulierte Signale, um Botschaften zu einem oder mehreren Transpondern 150 zu senden (Sende-Modus), und liefert ein Illumierungssignal (Empfangs-Modus), das von den Transpondern 150 verwendet wird zur Benutzung beim Reflektieren einer Antwortbotschaft zu der Abfrageeinrichtung 190 als Rückstreu-moduliert mit Amplituden/Phasenverschiebungsabtastung.
  • Insbesondere wird der Modulationsmodus des Senders 1001 zwischen FSK-moduliertem Spreizspektrum, wenn Daten zu den Transpondern 150 gesendet werden, und BPSK-moduliertem Spreizspektrum, wenn Daten von den Transpondern 150 empfangen werden, umgeschaltet. Die Abfrageeinrichtung 190 sendet Manchester-codierte Daten auf einem FSK-Direct-Sequence-Spreizspektrum-Signal (DSSS) und gewinnt differentiell kodierte Manchester-Daten von den Transpondern 150, wenn sie mit einem BPSK DSSS-Signal illuminiert (d.h. beim Senden) werden. Die Verwendung eines DSSS-Illuminierungssignals stellt einen Reichweiten-Gating-Effekt bereit und stellt ein Mittel der Mehrweg-Immunität dar. Die Verwendung von differentieller Co dierung für die Antwort von den Transpondern 150 vermeidet die Notwendigkeit für komplexe Entscheidungsschaltungen in der Abfrageeinrichtung 190, da die Phasenreichweite für individuelle Transponder 150 zu willkürlichen Datenumkehrungen führen kann. Wie dem Fachmann klar ist, liefert differentielle Codierung Datenpolaritätsentscheidungen basierend auf einem Bit-zu-Bit-Phasenvergleich, wobei z.B. Eins-Daten als ein Wechsel in der Phase zwischen einem Bit und dem nächsten codiert werden, während Null-Daten als kein Wechsel codiert werden.
  • In dem System gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Empfänger 1002 in der Lage, in der Gegenwart von Sendungen durch den Sender 1001 zu arbeiten, weil die Signale, die von dem Empfänger 1002 empfangen werden, auf BSPK DSSS-Signalen basieren, die von dem Sender 1001 gesendet werden, obwohl das System in einem Halb-Duplex-Modus arbeitet. Die Isolierung zwischen dem Sender 1001 und dem Empfänger 1002 und die effektive Reichweite für eine Kommunikation mit einem Transponder 150 werden durch die physikalische Trennung zwischen den Sende- und Empfangsantennen und durch das Reichweiten-Gating bestimmt, das durch digitale Direct-Sequence-Modulation des Spreizcodes geliefert wird.
  • Im Betrieb sendet der Sender 1001 eine Kopie des Signals, das den Antennen 1004–1006 zugeführt wurde, durch die Verzögerungsleitung 1017 zu dem Empfänger 1002 als ein kohärentes lokales Referenzsignal, das verwendet wird, um ein zurückkommendes Signal, das dieselbe Gesamtverzögerung hat, optimal zu demodulieren, um somit sowohl die Transponder-Diskriminierung zu verbessern als auch den Effekt der direkten Illuminierung der Empfängerantennen durch das gesendete Signal zu reduzieren.
  • Nun Bezug nehmend auf das Funktionsblockdiagramm der Abfrageeinrichtung 190, das in 10B dargestellt ist, werden Daten für das Senden von dem Prozessor/Controller 1000 zuerst durch den Codierer 1019 Manchester-codiert und dann durch einen Pseudo-Zufallscodegenerator 1020 in Kombination mit einem FSK-modulierten Generator 1018 gespreizt. Der FSK-modulierte Generator 1018 erzeugt ein DSSS-Signal, welches hauptsächlich in einer Hälfe des Bandes (obere oder untere) ist, wenn die Eingabe von dem Manchester-Codierer 1019 eine logische Eins ist, und besetzt umgekehrt die andere Hälfte des Bandes, wenn die Eingabe eine logische Null ist. Da die Daten von dem Manchester-Codierer 1019 ausgeglichen sind (Besetzen soviel Zeit wie eine logische Eins, wie eine logische Null auf einer Bit-zu-Bit-Basis), besetzt das resultierende Emissionsspektrum, die gesamte Bandbreite, wenn über eine oder mehrere Bit-Zeiten gemittelt wird. Alternativ kann das Emissionsspektrum erzeugt werden, wobei ein Frequenz-Sprung-Spreizspektrum-System (FHSS) verwendet wird, das zufällig in eine Hälfte des Bandes springt (obere oder untere, wenn die Eingabe von dem Manchester-Codierer 1019 eine logische Eins ist und umgekehrt zufällig in die andere Hälfte des Bandes springt, wenn die Eingabe eine logische Null ist.
  • In dem Sende-Modus wird die Ausgabe des FSK-modulierten Generators über den Schalter 1014 zu dem Sendeleistungsverstärker 1015 geleitet. Die Ausgabe des Sendeleistungsverstärkers 1015 wird über den Leistungsteiler 1016 zu der Verzögerungsleitung 1017 und zu dem Sendeanschluss der Antennenschaltungsmatrix 1003 geführt. Die Antennenschaltungsmatrix 1003 wählt unter dem Befehl des Prozessor/Controllers 1000 eine der vorzugsweise drei Antennen 1004 bis 1006 aus, um für die Sendung verwendet zu werden.
  • In dem Empfangsmodus wird das DSSS-Illuminierungssignal in einem Gegentaktmodulator 1013 durch Faltung eines stabilen Niedrigphasenrauschträgers (915 MHZ in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel), erzeugt durch Oszillator 1012, mit der Ausgabe des Pseudo-Rauschgenerators 1020 (PN) erzeugt. Das resultie rende BPSK-DSSS-Signal wird durch den Leistungsverstärker 1015 verstärkt und dann durch eine Ausgewählte der Abfrageeinrichtungsantennen 1004–1006 unter der Steuerung der Antennenschaltungsmatrix 1003 gesendet.
  • Ein Signal, das von einem Transponder 150 empfangen wird, wird von einer Ausgewählten der drei Abfrageeinrichtungsantennen 1004–1006 (abweichend von der Antenne, die für das Senden ausgewählt wurde) weitergeleitet zu dem Niedrig-Rausch-Verstärker 1022, wobei es durch den Bandpass-Filter 1023 gefiltert wird, in I und Q Basisbandkomponenten aufgespalten wird und durch Mischen mit verzögerten Rechtwinkelphasenkomponenten des gesendeten Signals durch Schaltung 1050 (umfassend einen Quadraturleistungsteiler 1021, einen In-Phase-Mischer 1024 und einen Quadratur-Phase-Mischer 1025). Die Signale aus dem In-Phase-Mischer 1024 und dem Quat-Phase-Mischer 1025 werden auf das Basisband entfaltet als eine I/Q-Darstellung des empfangenen Signals. Jede Ausgabe enthält eine DC-Komponente, die repräsentativ für das statische Störecho in dem Feld, das illuminiert wird, ist, plus eine kleinere AC-Komponente, die repräsentativ für die modulierte Rückgabe von jedem Transponder 150 ist. Andere AC-Komponenten (die ungewünscht sind) sind: Niederfrequentes Rauschen, vorherrschend von dem Sender; und hochfrequentes Rauschen von äußeren Interferenzquellen zusammen mit zurückgebliebenen Codelinien des gesendeten DSSS-Signals. Da Manchester-Codierung für die modulierte Rückgabe verwendet wird, ist sie zugänglich für Bandpassfiltern zum Trennen der Basisband-Daten von ungewünschtem Rauschen. Dieses wird in dem Basisband-Prozessor-Abschnitt 1033 erreicht, der vorherrschend aus I- und Q-Verstärkern 1027 bzw. 1029 besteht und aus I- und Q-Bandpassfiltern 1028 bzw. 1030. Die verstärkten und gefilterten I- und Q-Ausgaben des Basisband-Prozessors 1033 werden zu identischen Takt- und Daten-Rückgewinnungsschaltkreisen geleitet, Schaltung 1031 für das RxI-Signal und Schaltung 1032 für das RxQ-Signal. Die Takt- und Daten-Rückgewinnung wird in einer vollständig digitalen Implementation erreicht, die zuerst die Basisband-Eingabe mit einer Rate, die das N-fache der Eingangsdatenrate ist (N=8 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel), abtastet. Diese Abtastwerte werden zur Verarbeitung in zwei getrennte Kanäle weitergeleitet; Daten-Rückgewinnung und Takt-Rückgewinnung. Der Daten-Rückgewinnungskanal führt eine Ein-Bit-Integration durch, um NRZ aus den Manchester-Daten zurückzugewinnen, und führt dann eine Modulo-2-Addition des gegenwärtigen Bits mit dem vorhergehenden Bit durch, um die differentielle Decodierung zu erreichen, wobei somit die ursprünglich uncodierten NRZ-Daten zurückgewonnen werden. In dem Takt-Rückgewinnungskanal werden die Datenübergänge aus dem eingehenden Datenstrom extrahiert, gefiltert und in Phase mit einem digitalen diskreten Phase-Lock-Loop (DDPLL) verglichen. Sofern festgesetzt, verfolgt der DDPLL die Frequenz und die Phase des eingehenden Datenstroms und wird danach verwendet für den synchronen Transfer der zurückgewonnenen Daten in den Prozessor 1000. Der Prozessor/Controller 1000 verarbeitet sowohl die RxI- als auch die RxQ-Dateneingaben, wobei nach einer gültigen Präambel, Pause und einem Synch-Botschaftsheader gesucht wird (siehe 3). Der Prozessor bestimmt dann die Daten die Kanals (d.h. RxI oder RxQ), die er für die Dauer der Botschaft verwenden wird. Die Entscheidung wird einfach basierend darauf getroffen, welcher Kanal den Synch-Bereich des Botschaftsheaders zuerst akzeptiert. Diese Strategie nutzt eine Charakteristik des DDPLL aus, bei der der DDPLL in dem Kanal mit dem schlechteren Signal-zu-Rauschverhältnis (SNR) dem DDPLL in dem Kanal mit dem besseren SNR nacheilt. Der Prozessor/Controller 1000 verarbeitet dann den Header und das Verbleibende der Botschaft, wobei Daten aus dem ausgewählten Kanal verwendet werden. Vorzugsweise behandelt eine Zustandsmaschine den Empfang und das Senden der Botschaften, wie oben unter Bezugnahme auf 2 bis 9 erläutert ist, obwohl ein Fachmann leicht erkennen wird, dass Alternativen wie ein Mikroprozessor eingesetzt werden können.
  • Wiederum Bezug nehmend auf 10A umfasst die Abfrageeinrichtung 190 in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Niedrig-Rauschen-RF-Signalquelle (vorzugsweise ein SAW-Resonator-Oszillator), Modulatoren und Verstärker und einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC) umfassend einen digitalen Prozessor. Der digitale Prozessor empfängt Befehle von dem Prozessor/Controller 1000, formatiert die geeigneten ausgehenden Botschaften, erzeugt den Pseudo-Rauschen-Code und erzeugt ein Spreizspektrum-Signal, das zu den Transpondern 150 übertragen wird. Der Empfänger 1002 in der Abfrageeinrichtung 190 tastet das gesendete Signal ab, verzögert es in der Zeit um einen Umfang gleich der Round-Trip-Propagationszeit zwischen Abfrageeinrichtung 190 und einem Transponder 150 und benutzt dieses verzögerte Signal als lokalen Empfänger-Oszillator. Signale, die von den Antennen und von nahen Objekten reflektiert werden, korrelieren nicht genauso wie Signale, deren Entfernung mit der Empfängerverzögerung übereinstimmt. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die "optimale" Reichweite 18 Fuß und das Korrelationsfenster beträgt ungefähr 36 Fuß, Null zu Null. Im Betrieb sind Reichweiten von mehr als 30 Fuß beobachtet worden. Die Ausgabe des Empfängers 1002 wird zurück zu dem Prozessor/Controller 1000 gegeben, wo die Daten-Zeit und die Daten aus dem empfangenen Signal extrahiert werden.
  • Die Antennen 1004 und 1006, die in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendet werden, sind planare Arrays, die unter Verwendung eines hervorgehobenen Schlitzes in einem leitenden Blech konstruiert sind und die linear polarisiert sind. Im Betrieb muss ein Array von Antennen (zwei oder mehrere mit verschiedenen Polarisationen) benutzt werden, um eine eindeutige Abdeckung der möglichen Transponder-150-Antennenorientierungen zu liefern, die während eines Lese-Zyklusses vorliegen können. Eine dritte Antenne 1005, die eine Polarisation komplentär zu den Antennen 1004 und 1006 hat, ist in dem Antennen-Array enthalten. Die Schaltmatrix 1003 erlaubt die Auswahl von jeder aus sechs möglichen Sende/Empfangs-Kombinationen, die aus den drei Antennen 1004 bis 1006 erhältlich sind, wobei die Auswahl unter der Überwachung des Host-Computers 100 steht. Während des Lese-Tag_ID-Modus, der in dem Flussdiagramm in den 5, 5A und 5B dargestellt ist, werden diese Kombinationen zyklisch durchlaufen, um sicherzustellen, dass auf alle Transponder 150 in der Reichweite zugegriffen wird. Wenn jeder Taq_ID in dem Host-Computer protokolliert ist, wird/werden die Antennenkombination(en), die mit einer erfolgreichen Kommunikation verbunden ist/sind, ebenfalls protokolliert. Während jedes folgenden Host-Befehls, der einen speziellen Transponder 150 mit seinem Tag_ID anspricht, wird/werden zuerst die protokollierte(n) Antennenkombination(en) verwendet. Wenn die Kommunikation scheitert, werden dann andere Kombinationen verwendet. Dieses Verfahren wird verwendet, um die Lese-Zeit zu minimieren.
  • Nun Bezug nehmend auf das Blockdiagramm des Transponders 150 in 11 empfängt eine Antenne, die Elemente 1100 und 1105 umfasst, RF-Sendungen von einer Abfrageeinrichtung 190 und ein RF-Schalter, der als ein Impedanz-Modulator 1110 an dem Antennenzuführpunkt wirkt, wird von dem Controller über die Rx/Tx-Steuerungsleitung betrieben, um entweder Signale zu dem Empfängerbereich des Transponders 150 zu leiten oder die Rückstrahlung (Reflexion) der RF-Illuminierung von der Abfrageeinrichtung 190 zurück zu Abfrageeinrichtung 190 zum Modulieren. Der Modulationseffekt, der durch den Impedanz-Modulator 1110 produziert wird, erscheint für einen Beobachter nahe dem Transponder 150 als Amplitudenverschiebungsabtastung (ASK). Dies ist verursacht durch die Tatsache, dass der Schalter abwechselnd die Antennenanschlüsse kurzschließt, was die Antennen veranlasst, ein Reflektor zu sein, oder er leitet das Signal zu einer Last (Frequenz-Diskriminator 1115), die die Antenne veranlasst, absorbierend zu sein. Das modulierte Signal, das an der Abfrageeinrichtung empfangen wird, ist jedoch nicht länger einfach eine ASK. Das schwache zurückgegebene Signal wird mit einer viel größeren unmodulierten Komponente mit willkürlicher Phase addiert. Die Vektorsummenbestandteile, wie sie durch die Abfrageeinrichtung empfangen werden, können entweder rein AM, rein PM oder jede Kombination dazwischen sein, was woanders als "Amplituden/Phasen-Verschiebungsabtastung" bezeichnet wird. Wegen dieses Grundes verwendet die Abfrageeinrichtung 190 eine I- und Q-Demodulation. Signale, die von dem Transponder 150 empfangen werden, gehen durch den Impedanz-Modulator 1110 mit minimaler Verzerrung und durch ein passives Frequenz-selektives Netzwerk, d.h. Frequenzdiskriminator 1115, der die Frequenz-modulierte Signalkomponente des empfangenen Signals demoduliert. Signaldetektion wird in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel durch einen herkömmlichen Foster-Seeley-Diskriminator bereitgestellt oder, wie der Fachmann leicht erkennen wird, durch andere Frequenz-selektive differentielle Diodendetektions- und Spannungsvergleichsschaltungen. Das empfangene Signal geht durch den Bandpass-Quantisierer 1120 (ein herkömmlicher Komparator-basierter Daten-Doppel-Begrenzer) und ein Anti-Aliasing-Tiefpass-Filter 1125 (ein herkömmlicher RC-Tiefpass-Filter). Das Signal an dem Ausgang des Tiefpass-Filters 1125 ist ein wiederhergestelltes Amplituden-begrenztes analoges Basisbandsignal, das in zwei Kanäle geteilt wird, einen ersten Kanal, in dem das Signal zuerst digital in dem Rx-Datenwiederherstellungsschaltkreis 1130 abgetastet wird, der Daten-Bandpass-Filterung und Konditionierung vorsieht, Umwandlung der empfangenen Manchester-Daten zu NRZ und Neutakten der zurückgewonnenen Daten (d.h. eine digitale Basisband-Kopie der von der Abfrageeinrichtung gesendeten NRZ-Daten (RxD)), und einen zweiten Kanal, in dem das Signal zuerst digital in einem Rx-Takt-Wiederherstellungsschaltkreis 1135 abgetastet wird, um die Datenübergänge für eine Filterung durch einen digitalen Phase-Locked-Loop zu extrahieren, was eine lokale Kopie des gesendeten Datentaktes sowohl in der Phase als auch in der Frequenz erzeugt (d.h. eine digitale Basisbandkopie des von der Abfrageeinrichtung gesendeten Manchester-codierten Taktes (RxD CLK)), was an die Zustandsmaschine 1155 und an den Rx-Daten-Wiederherstellungsschaltkreis 1130 geliefert wird. Wie der Fachmann leicht erkennen wird, können verschiedene Funktionen, die von dem Transponder 150 durchgeführt werden, in Hardware, Software und/oder Firmware implementiert werden. Die resultierenden demodulierten NRZ-Daten von dem Rx-Daten-Wiederherstellungsschaltkreises 1130 werden in die Zustandsmaschine 1155 eingegeben, die das empfangene Signal verarbeitet und darauf antwortet, wie oben unter Bezugnahme auf 2 bis 9 erläutert.
  • Die Zustandsmaschine 1155 umfasst einen Taktkristall 1170, einen Taktgenerator 1165, einen Tag-Speicher 1160, einen Zufallszahlengenerator 1175 und eine Tag-Rx/Tx-Steuerung 1180. Der Taktgenerator 1165 umfasst einen Oszillator, der durch einen Kristall 1170 stabilisiert wird, und eine Kaskade von Frequenzteilern. Der Kristall 1170 ist in dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel ein 32,678 Hz-Kristall eines Typs, der normalerweise im Quarz-Armbanduhren verwendet wird. Die Kristall-Frequenz wird zum Abtasten in der Rx-Datenwiederherstellung 1130 und der Rx-Takt-Wiederherstellung 1135 verwendet, mit achtfacher Über-Abtastung in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wobei die Rx-Datenrate auf 4096 Hz gesetzt ist. Die Taktgeneratoren 1165 werden verwendet, um die Sende-Datenrate des Transponders 190 (16,384 Hz in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel) zu setzen und Takte für andere Blöcke in der Zustandsmaschine 1155 zu liefern. Wie ein Fachmann leicht erkennen wird, ist die Wahl dieser Frequenzen nicht kritisch und eine andere Wahl für die Datenraten und Taktfrequenzen würde ebenfalls eine geeignete Leistung liefern. Weiter wird der Fachmann erkennen, dass die Steuerung der Taktfrequenzen durch andere Verfahren erreicht werden kann.
  • Der Zufallszahlengenerator 1175 wird von der Zustandsmaschine 1155 für eine Vielzahl von Operationen verwendet, wie unter Bezugnahme auf 2 bis 9 oben erläutert worden ist. Es ist wichtig, dass die erzeugte Zahl nichtdeterministisch (d.h. wirklich zufällig) ist, um die statistische Gültigkeit der Fähigkeit der vorliegenden Erfindung aufrechtzuerhalten, großen Zahlen von Transpondern in einem Feld zu gleicher Zeit zu behandeln. Um die erforderliche Zufälligkeit zu erreichen, während die gewünschte Wirtschaftlichkeit im Rahmen des gegenwärtigen "Drain- and Gate-Count" beibehalten wird, kombiniert das vorliegende bevorzugte Ausführungsbeispiel einen kurzen Pseudo-Zufallsrauschgenerator (PNG) (in der Literatur alternativ als ein Shift-Register-Generator (SRG) oder als ein linearer Rückkopplungs-Shift-Register-Generator (LFSR) bekannt) mit einem Verfahren, das durch thermisches Rauschen gesteuert wird, das zufällig auftretenden Pulse erzeugt.
  • Jetzt Bezug nehmend auf 11 und 16, verwendet die vorliegende Erfindung einen herkömmlichen 16-Bit-SRG 1605 (dargestellt in dem gestrichelten Kasten in 16). Ein herkömmlicher "Stall"-Detektor 1610 ist in dem 16-Bit-SRG 1605 enthalten, um den "alles Nullen"-Zustand auszuschließen. Abgriffe sind an den Ausgängen der Stufen 1, 3, 12 und 16 des SRG 1605 enthalten, die ausschließlich "OR'd" sind und zu dem Eingang von Stufe 1 zurückgeführt werden. Als Antwort auf die zuvor erwähnten zufällig auftretenden Pulse wird der Zustand des 16-Bit-SRG 1605 durch Anwenden des/der Ausgangs/Ausgänge von einem Toggle-Flip-Flop und einer ausgewählten Maske, die in dem umgekehrten Register 1625 enthalten ist, verändert. Die Eingabe bei 1615 ist eine zufällige Pulsquelle, die aus Takt-Verzerrung-Information, die durch den Rx-Takt-Wiederherstell ungsschaltkreis 1135 bereitgestellt wird, abgeleitet wird. Der SRG 1605 wird in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel mit der höchsten Taktfrequenz getaktet, die von dem Taktgenerator 1165 erhältlich ist. Wenn kein Signal von dem Transponder 150 empfangen wird, pulst die Takt-Verzerrung so zufällig, wie das Rauschen durch den Bandpass-Quantisierer 1120 geliefert wird. Wenn ein Signal empfangen wird, treten die Verzerrungs-Pulse mit einer Rate proportional zu der Frequenzverschiebung zwischen der Baudrate-Masteruhr 1011 (10B) in der Abfrageeinrichtung 190 und dem Kristall 1170 in dem Transponder 150, was eine zweite Zufallsvariable ist. Der Zufallszahlengenerator 1175 läuft ständig und die Inhalte des 16-Bit-SRG 1605 werden in andere Register eingegeben, wenn eine Zufallszahl benötigt wird. Wenn eine Zufallszahl größer als 16-Bit benötigt wird, wird der Ausgang zweimal aufeinanderfolgend eingegeben, um die zusätzlichen Bits zu liefern. Wie dem Fachmann klar ist, kann die Anzahl von Stufen in dem 16-Bit-SRG 1605 größer oder kleiner als 16 sein. Für jede Länge gibt es zugängliche Tabellen, die die Wahl von Rückkopplungsabgriffanordnungen liefern, die garantieren, dass die Sequenz, die von dem Generator produziert wird, maximal sein wird. Die Tag-Rx/Tx-Steuerung 1180 implementiert die Zustandsmaschinenschritte und führt die Verarbeitung für einen geeigneten Transponder-Betrieb durch, wie unter Bezugnahme auf 2 bis 9 oben erläutert worden ist. Der Tag-Speicher 1160 hält die Transponder-Daten, die in den Transponder 150 mit dem Schreibe-Tag_Daten-Befehl oder dem Ersetze-Tag_Daten-Befehl, wie oben unter Bezugnahme auf 3 und 9 beschrieben, geschrieben werden. Zusätzlich wird auf den Tag-Speicher 1160 immer zugegriffen, wenn ein Lese-Tag_Daten-Befehl von dem Transponder 150 akzeptiert worden ist, wie oben unter Bezugnahme auf 3 und 8 beschrieben worden ist.
  • Schließlich ist eine Batterie 1140 in dem Transponder 150 als eine Stromquelle dafür vorgesehen, wie in 11 darge stellt worden ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Batterie vorzugsweise eine Knopfzelle des 3-Volt-Lithium-Typs. In einem alternativen Ausführungsbeispiel unter Verwendung eines vollständig maßgeschneiderten ICs ist es möglich, die Batterie ganz zu eliminieren und den Transponder über die detektierte RF-Signalspannung mit Strom zu versorgen, weil die Abfrageeinrichtung 150 kontinuierlich mit einem konstanten Hüllensignal während des gesamten Zyklusses der Ausgabe von Befehlen zu den Transpondern 150 sendet und dann ein Illuminierungssignal für den Empfang reflektierter Signale von den Transpondern 150 liefert.
  • Nun Bezug nehmend auf das vereinfachte schematische Diagramm des Transponders 150 in 12, empfangen Antennenelemente 1200 und 1205 (die den Antennenelementen 1100 und 1105 in 11 entsprechen und die im Detail unter Bezugnahme auf 13 unten beschrieben werden) Signale von und modulieren reflektierte Signale zu einer entsprechenden Abfrageeinrichtung 190. Die Diode 1210 ist in dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel eine PIN-Diode, die zwischen die Antennenelemente 1200 und 1205 geschaltet ist, wobei die Anode der Diode 1210 mit dem Antennenelement 1200 verbunden ist und die Kathode der Diode 1210 mit dem Antennenelement 1205 verbunden, wie in 12 dargestellt ist. Die Diode 1210 wirkt als ein Impedanz-Modulator (d.h. ein Sende/Empfangs-Schalter) unter der Steuerung der Array-Logik 1276 über den Widerstand 1215, den Widerstand 1220 und ein induktives Element 1230. Der Widerstand 1215 ist zwischen die Anode der Diode 1210 und die Array-Logik 1276 geschaltet und die Reihenkombination von Widerstand 1220 und induktivem Element 1230 ist zwischen die Kathode der Diode 1210 und die Array-Logik 1276 geschaltet. Die Array-Logik 1276 setzt die Bias-Spannung an die Diode 1220 durch eine Schleife, die durch den Widerstand 1220, das induktive Element 1230, die Diode 1210 und den Widerstand 1215 gebildet wird. Die Widerstände 1215 und 1220 liefern ebenfalls eine Isolation für die Array-Logik 1276 gegenüber RF-Signalen, die an den Anschlüssen der Diode 1210 vorhanden sind. Ein Umgehungs-Kondensator 1225 ist zwischen die Verbindung des Widerstandes 1220 und dem induktiven Element 1230 und Erde geschaltet und liefert eine weitere Isolierung gegenüber RF-Signalen an der Array-Logik 1276. Das induktive Element 1230 liefert eine Verbindung mit niedriger Induktivität von dem Umgehungs-Kondensator 1225 zu dem Antennenelement 1205.
  • Der Frequenzdiskriminator 1115 aus 11 ist vorzugsweise eine Foster-Seeley-Ausgestaltung und umfasst in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel den Kondensator 1235, den Kondensator 1240, den Kondensator 1250, den Kondensator 1256, das induktive Element 1245, den mittleren Induktor mit Abgriff 1248, die Detektordiode 1252 und die Detektordiode 1254. Wie der Fachmann erkennt, hat der mittlere Induktor mit Abgriff ein erstes Ende, ein zweites Ende und einen mittleren Abgriff. Der Kondensator 1235 ist zwischen die Kathode der Diode 1210 und das erste Ende des Induktors 1248 geschaltet. Der Kondensator 1240 ist zwischen die Anode der Diode 1210, ein erstes Ende des induktiven Elements 1245 und einen DC-Bias-Punkt geschaltet, der von einer Reihenanordnung von Widerständen 1259 und 1261 bereitgestellt wird, wobei das Reihenpaar zwischen Batterie 1258 (Spannungsversorgung) und Erde geschaltet ist. Das zweite Ende des induktiven Elements 1245 ist mit dem mittleren Abgriff des Induktors 1248 verbunden. Die Kondensatoren 1235 und 1240 liefern eine Impedanz, die zwischen den Diskriminator und die Antenne, die durch die Elemente 1200 und 1205 gebildet wird, passt und Gleichspannungen dazwischen blockiert. Der Kondensator 1250 ist zwischen jedes Ende des Induktors 1248 geschaltet und ist in Resonanz mit dem Induktor 1248, um die Zentralfrequenz des Frequenzdiskriminators einzustellen. Die Reihenanordnung von Diode 1252 und Diode 1254 ist ebenfalls zwischen jedes Ende des Induktors 1248 geschaltet, wobei die Kathode der Diode 1252 mit dem ersten Ende des Induktors 1248 verbunden ist, die Anode der Diode 1252 mit der Kathode von Diode 1254 verbunden ist und die Kathode von Diode 1254 mit dem zweiten Ende des Induktors 1248 verbunden ist. Der Punkt, der die Anode von Diode 1252 und die Kathode von Diode 1254 verbindet, dient als Ausgang des Diskriminators. Der Kondensator 1256 ist zwischen den Ausgang des Diskriminators und den DC-Bias-Punkt geschaltet, der durch die Widerstände 1259 und 1261 erzeugt wird, und stellt einen Kurzschluss für RF-Frequenzen dar, die an dem Ausgang vorliegen, während er den Daten erlaubt, die durch den Diskriminator demoduliert werden, zu der nächsten Stufe hindurchzugehen. Der Widerstand 1260 liefert eine DC-Rückgabe für die Zentralfrequenz-Referenzspannung des Diskriminators (d.h. die DC-Bias-Spannung).
  • Der Bandpass-Quantifizierer 1120 aus 11 ist in 12 durch die Kombination eines ersten herkömmlichen RC-Tiefpass-Filters, der durch den Widerstand 1262 und den Kondensator 1268 gebildet wird, der eine Abschneidefrequenz hat, die gewählt ist, um die empfangenen Daten hindurch zu lassen aber Rauschen mit höherer Frequenz außerhalb der Datenbandbreite abschwächt, durch einen zweiten herkömmlichen RC-Tiefpass-Filter, der durch den Widerstand 1264 und den Kondensator 1266 gebildet ist, der eine Abschneidefrequenz hat, die gewählt ist, um nur die DC-Komponente der demodulierten Daten hindurch zu lassen, und durch einen Komparator, der als ein ersten Eingang den Ausgang des ersten Tiefpass-Filters und als einen zweiten Eingang den Ausgang des zweiten Tiefpass-Filters aufnimmt, implementiert. Im Betrieb arbeitet die Kombination der zwei Tiefpass-Filter und des Komparators 1270 als ein Bandpass-Ein-Bit-Quantisierer.
  • Der Tiefpass-Filter 1125 aus 11 ist vorzugsweise ein herkömmlicher RC-Tiefpass-Filter und umfasst in 12 die Kombination aus einem Widerstand 1272 und einem Kondensator 1274. Dieser Tiefpass-Filter stellt eine finale Anti-Alias-Tiefpass-Filterung des empfangenen Signals bereit, bevor es an die Array-Logik 1276 geliefert wird.
  • Die verbleibenden Funktionen, die in 11 gezeigt sind, umfassend Rx-Daten-Wiederherstellung 1130, Rx-Takt-Wiederherstellung 1135, Manchester-Codierer 1145, Differential-Codierer 1150 und Zustandsmaschine 1155 werden durch eine digitale Schaltung in der Array-Logik 1276 aus 12 durchgeführt. Zusätzlich wird ein Kristall 1290 verwendet, um einen Kristall-Oszillator zu treiben, der einen Ausgang hat, der für das Timing in der Array-Logik 1276 verwendet wird. Schließlich wirkt in dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel die Batterie 1258 als die Stromversorgung für die aktiven Komponenten umfassend den Komparator 1270 und die Array-Logik 1276.
  • Wie der Fachmann leicht erkennen wird, kann in einem alternativen Ausführungsbeispiel die gesamte Schaltung, die in 12 gezeigt ist, in einen einzelnen monolithischen integrierten Schaltkreis integriert werden mit der Ausnahme der Batterie (wenn, wie oben erläutert, sie überhaupt benötigt wird), der Antenne und dem Kristall 1290.
  • Nun Bezug nehmend auf 13 ist es für die Antenne für den Transponder 150 erforderlich, eine große Bandbreite zu besitzen, nominell ungerichtet zu sein und physikalisch klein zu sein. Zusätzlich ist es für die Antenne erforderlich, effizient als eine Empfangsantenne zu arbeiten, während ebenfalls ein in geeigneter Weise steuerbarer Reflektor in dem "Senden"-Modus bereitgestellt wird. In der vorliegenden Erfindung umfasst eine Antennenstruktur, die diese Erfordernisse erfüllt, ein Array von zwei resonanten Antennenelementen (Element 1300 und Element 1305 entsprechend dem Antennenelement 1100 bzw. Antennenelement 1105 in 11 und Antennenelement 1200 bzw. Antennenelement 1205 in 12), von denen eines ¼ λ hat (ei ne Viertel-Wellenlänge) (Element 1305) und eines ¾ λ lang ist (Element 1300). Wenn sie elektrisch verbunden sind, ist das Ergebnis eine resonante Leitung mit 1 λ Länge (eine Wellenlänge), die effizient die eingehende RF-Energie reflektiert. Wenn sie mit einer geeigneten Belastungsimpedanz isoliert sind, wirkt die Struktur als eine Dipolantenne mit zugefügtem Offset, also ebenfalls resonant, die aber jetzt Energie an eine Last liefert. Der letztere Modus wird verwendet in dem Empfangsmodus und ebenfalls als einer von zwei Zuständen (absorbierend im Gegensatz zu reflektierend) in dem Sende-Modus.
  • Die Antenne ist bevorzugterweise auf einer kleinen Karte angebracht, mit Abmessungen, die im Wesentlichen dieselben wie die einer herkömmlichen Kreditkarte sind. Die Länge der Antenne mit voller Größe (d.h. die gerade Länge) ist fast 12 Zoll (d.h. bei einer vollen Wellenlänge bei 915 MHZ), was zu lang für diesen Typ von Karte ist, wodurch eine gefaltete Anordnung für die Antenne erforderlich ist. Die Faltung der Antenne wird in einer Weise durchgeführt, die nicht die Bandbreite schmälert. Ein herkömmliches Verfahren, um dies zu erreichen, ist die Verwendung von Antennenformen, die ein resonantes Verhalten basierend auf Winkeln statt auf der Länge haben. Die Antenne gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt eine geometrische Spirale, um die Größe des ¾ λ Elements zu reduzieren. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind das Element 1320 und das Element 1315 für den ¼ λ (Einviertel-Wellenlänge) Bereich 1305 der Antenne kombiniert. Der ¾ λ (Dreiviertel-Wellenlänge) Spiralbereich 1300 umfasst Elemente 1325, 1330, 1335, 1340, 1345, 1350, 1355 und 1360. Bezug nehmend auf die Längen, die in 13 dargestellt sind, sind die definierten Verhältnisse zwischen diesen Längen wie folgt:
    B = A
    C = 2A
    D = 2A
    E = 4A
    F = 3A
    G = 6A
    H = 5A
    I = 2A
  • Wie der Fachmann weiß, können einige kleinere Anpassungen erforderlich sein, um Verbreiterungs-(Kanten)-Unstetigkeiten, effektive dielektrische Konstanten, Randeffekte, usw. zu berücksichtigen. Insbesondere verwendet das ¼ λ Element 1305 in dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel ein kurzes Segment mit vergrößerter Leitungsdicke (nicht dargestellt) an dem Ende von Element G, um eine optimale Einstellung zu erreichen.
  • Nun Bezug nehmend auf 14 und 15 wird in einem zusätzlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung, wenn das Gebiet, in dem die markierten Artikel angeordnet werden sollen, viel größer als die räumliche Reichweite einer einzelnen Abfrageeinrichtung ist, einen Mehrzahl von Abfrageeinrichtungen 190 in einem hexagonalen Muster 1400 innerhalb eines solchen Gebiets angeordnet, wobei alle mit dem Host-Computer 100 verbunden sind (die Verbindung zwischen dem Host-Computer 100 und einer Mehrzahl von Abfrageeinrichtungen 190 ist in 1 gezeigt). In 14 und 15 repräsentiert jedes hexagonale Gebiet eine separate Abfrageeinrichtung 190 und die Mehrzahl von Abfrageeinrichtungen ist in Gruppen aufgeteilt. In einer ersten Alternative dieses Aspekts der vorliegenden Erfindung, das speziell in 14 dargestellt ist, werden die Abfrageeinrichtungen 190 zu einer von drei Gruppen zugeordnet (markiert als 1, 2 oder 3 in 14), angeordnet im Übernächster -Nachbar-Format. Im Betrieb ist gleichzeitig nur eine Gruppe der drei Gruppen von Abfrageeinrichtungen aktiv, z.B. nur die Abfrageeinrichtungen in Gruppe 1 (z.B. Abfrageeinrichtung 1410) senden zur gleichen Zeit. Die Abfrageeinrichtungen in den Gruppen 2 und 3 sind inaktiv, während die Gruppe 1 Abfrageeinrichtungen aktiv sind. Nachdem die Gruppe 1 Abfrageeinrichtungen ihre Operationen abgeschlossen haben, werden die Abfrageeinrichtungen in Gruppe 2 aktiv (z.B. Abfrageeinrichtung 1420), während die Gruppe 1 und 3 Abfrageeinrichtungen inaktiv werden. Schließlich werden die Abfrageeinrichtungen in Gruppe 3 aktiv (z.B. Abfrageeinrichtung 1430), während die Gruppe 1 und 2 Abfrageeinrichtungen inaktiv werden. Auf diese Weise ist es möglich, den Zeitaufwand deutlich zu reduzieren, der erforderlich ist, alle markierten Artikel auszulesen, gegenüber dem Verfahren gemäß dem Stand der Technik, das erfordert, dass nur eine einzelne Abfrageeinrichtung zurzeit aktiv ist.
  • Wenn das Gebiet, in dem die markierten Artikel angeordnet sind, sehr groß ist, kann die gesamte Radiofrequenz-(RF)-Leistung, die durch die vielen Abfrageeinrichtungen 190, die gleichzeitig arbeiten, erzeugt wird, zu viele RF-Interferenzen in anderen benachbarten RF-Systemen produzieren, die in demselben Radioband arbeiten. Weiterhin kann die kombinierte RF-Hintergrundinterferenz, die von einigen Abfrageeinrichtungen 190 aufgenommen wird, zu einer verminderten Leistung dieser Abfrageeinrichtungen 190 führen. In solchen Fällen kann in einer zweiten Alternative dieses zusätzlichen Aspekts der vorliegenden Erfindung, die in 15 dargestellt ist, die Anzahl von Abfrageeinrichtungen 190, die gleichzeitig senden, wesentlich durch die Gruppierung von Abfrageeinrichtungen 190 auf der Basis von höheren Ordnungen von nächsten Nachbarn reduziert werden. Wenn z.B. in 15 Abfrageeinrichtungen 190 in dem Gitter 1500 gruppiert werden auf Basis zweiter Ordnung, ist dann das Verhältnis von aktiven zu inaktiven Abfrageeinrichtungen 1 : 9. In 15 sind, wenn die Gruppe 1 Abfrageeinrichtungen 190 aktiv sind (z.B. Abfrageeinrichtung 1510), die verbleibenden Gruppe 2 bis 9 Abfrageeinrichtungen (z.B. Abfrageeinrichtungen 1520–1590) inaktiv. Wie oben wird jede Gruppe aufeinanderfolgend aktiv, wobei die verbleibenden Gruppen inaktiv sind, bis alle 9 Gruppen ihren Betrieb abgeschlossen haben.
  • Für den Fall, dass eine weitere Reduktion in der ausgestrahlten RF-Interferenz erforderlich ist, wird der Fachmann leicht erkennen, dass Nächste-Nachbar-Gruppierungen höherer Ordnung aufgebaut werden können, z.B. Nächste-Nachbarn dritter Ordnung, wo nur eine aus 27 Abfrageeinrichtungen gleichzeitig aktiv sein wird aber mit einer daraus folgenden Vergrößerung in der Zeit, die erforderlich ist, um mit den markierten Artikeln zu kommunizieren.
  • Während die vorliegende Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele und verschiedenen Aspekte davon gezeigt und beschrieben worden ist, ist es für den Fachmann klar, dass verschiedene Veränderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen. Die Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche bestimmt.

Claims (14)

  1. RFID-System mit: einer Mehrzahl von RFID-Transpondern (150), wobei jeder aus der Mehrzahl von RFID-Transpondern einen eindeutigen Identifizierungscode hat, zum Empfangen eines Signals und zum Erzeugen eines darauf basierenden Antwortsignals, wobei jeder der RFID-Transponder einen Zufallszahlengenerator hat, der dazu verwendet wird, um zu bestimmen, ob auf eine an alle aus der Mehrzahl von RFID-Transponder gerichtete Botschaft geantwortet werden soll, einem Host-Computer (100) zum Erzeugen einer Botschaft zur Übertragung zu wenigstens einen der RFID-Transponder und wenigstens einer Abfrageeinrichtung (190), die mit dem Host-Computer verbunden ist und einen Abfragesender und einen Abfrageempfänger hat, die im Halbduplex-Modus arbeiten, wobei der Abfragesender von dem Host-Computer empfangene Botschaften zu der Mehrzahl von RFID-Transpondern während eines ersten Teils des Halbduplex-Modus sendet und der Mehrzahl von RFID-Transpondern ein Illuminierungssignal während eines zweiten Teils des Halbduplex-Modus liefert, und wobei der Abfrageempfänger Signale von dem wenigstens einen RFID-Transponder empfängt und dem Hostcomputer die empfangenen Signale liefert, dadurch gekennzeichnet, dass der Host-Computer jeden der eindeutigen Identifizierungscodes, die jedem der Mehrzahl von RFID- Transpondern zugeordnet sind, identifiziert, indem iterativ eine Botschaft, die eine Variable mit einem vorgegebenen Anfangswert hat, zu jedem der RFID-Transponder gesendet wird, und dass nur die RFID-Transponder, die eine Zufallszahl erzeugen, die größer ist als, kleiner ist als die Variable oder innerhalb eines vorgegebenen Bereichs der Variablen liegt, auf die Botschaft antworten, indem sie die Identifizierungscodes senden, die zu den betreffenden RFID-Transpondern gehören.
  2. RFID-System nach Anspruch 1, wobei jedes der Signale im Spreizspektrumformat gesendet wird.
  3. RFID-System nach Anspruch 1 oder 2, wobei Kommunikationen zwischen der wenigstens einen Abfrageeinrichtung und jedem der Mehrzahl von RFID-Transpondern im TDMA-Format erfolgen, wodurch eine vorgegebene Anzahl von Zeitfenstern für die Sendung verfügbar sind.
  4. RFID-System nach Anspruch 3, wobei jeder der RFID-Transponder, der eine Zufallszahl größer als die Variable erzeugt, die erzeugte Zufallszahl dazu verwendet, um zu bestimmen, welches Zeitfenster für die Sendung des Antwortsignals verwendet werden soll.
  5. RFID-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Host-Computer die Variable nach dem Empfang aller Antwortsignale in intelligenter Weise anpasst, um sicherzustellen, dass eine geeignete Anzahl von Antworten während einer nächsten Iteration empfangen wird.
  6. RFID-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zufallszahlengenerator auch für die Erzeugung eines eindeutigen Identifizierungscodes für jeden aus der Mehrzahl von RFID-Tranpondern verwendet wird.
  7. RFID-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Host-Computer eine vorgegebene Botschaft, die jeden die vorgegebene Botschaft empfangenden RFID-Transponder dazu veranlasst, seinen Identifizierungscode an den Host-Computer zu senden, selektiv aussendet.
  8. RFID-System nach Anspruch 7, wobei die vorgegebene Botschaft von dem Host-Computer kontinuierlich gesendet wird und wodurch der Empfang des Identifizierungscodes durch den Host-Computer einen Alarmfall signalisiert.
  9. RFID-System nach Anspruch 1, wobei jeder aus der Mehrzahl von RFID-Transpondern mit einem separaten Stimmzettel verbunden ist und einen Speicher zum Speichern von Wahldaten hat und wobei jeder Host-Computer die Speicherung von Wahldaten innerhalb von jedem der Wahlzettel steuern kann.
  10. Verfahren für einen Host-Computer zum Lesen eines Identifizierungscodes von einer Mehrzahl von RFID-Transpondern, von denen jeder eindeutige Identifizierungscodes hat, wobei. (A) von dem Host-Computer ein Identifizierungscode-Lesebefehl und eine Variable mit einem vorgegebenen Anfangswert zu der Mehrzahl von RFID-Transpondern iterativ gesendet wird (B) von jedem der Mehrzahl von RFID-Transpondern der Identifizierungscode-Lesebefehl und die Variable empfangen wird, (C) in jedem aus der Mehrzahl von RFID-Transpondern auf den Empfang des Identifizierungscode-Lesebefehls und der Variablen hin eine Zufallszahl erzeugt wird, (D) in jedem aus der Mehrzahl von RFID-Transpondern die Variable mit der erzeugten Zufallszahl verglichen wird, (E) jeder der RFID-Transponder, bei dem die erzeugte Zufallszahl größer als die Variable ist, einen zu dem RFID-Transponder gehörigen Identifizierungscode sendet und dann inaktiv wird, so dass jeder RFID-Transponder auf weitere Lesebefehle für Identifizierungscodes während einer momentanen Identifizierungscode-Lesebefehl-Iteration nicht mehr antwortet, (F) von jedem der RFID-Transponder, bei dem die erzeugte Zufallszahl nicht größer als die Variable ist, auf eine nächste Sendung des Identifizierungscode-Lesebefehls und der Variablen gewartet wird, (G) von dem Host-Computer der Wert der Variablen für die nächste Sendung des Identifizierungscodes-Lesebefehls und der Variablen intelligent angepasst wird, (H) in dem Host-Computer die Variable untersucht wird und die iterative Sendung des Identifizierungscode-Lesebefehls beendet wird, wenn keine RFID-Transponder durch Senden ihrer Identifizierungscodes in Reaktion auf einen Endwert der Variablen antworten.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der vorgegebene Wert für die Variable als ein hoher Wert festgesetzt wird, und der Schritt des in intelligenter Weise Anpassens der Variablen den Wert der Variablen reduziert und wobei der Endwert Null ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei die eindeutigen Identifizierungscodes für die Mehrzahl von RFID-Transpondern durch die Anfangsschritte abgeleitet werden: Senden eines Identifizierungscode-Wiederauswahlbefehls zu jedem der Mehrzahl von RFID-Transpondern, und in jedem der Mehrzahl von RFID-Transpondern Erzeugen einer ersten Zufallszahl und Berechnen eines neuen Identifizierungscodes auf Grundlage der Zufallszahl.
  13. Verfahren nach Anspruch 10, wobei jeder der Mehrzahl von RFID-Transpondern ursprünglich einen gemeinsamen Ausgangswert-Identifizierungscode hat und mit einem eindeutigen Identifizierungscode versehen wird, indem in den Anfangsschritten: ein Identifizierungscode-Wiederauswahlbefehl an jeden der Mehrzahl von RFID-Transpondern gesendet wird, und in jedem der Mehrzahl von RFID-Transpondern eine erste Zufallszahl erzeugt und ein neuer Identifizierungscode auf Grundlage der Zufallszahl berechnet wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 10, für einen Host-Computer, der eine Vielzahl von Sendeantennen hat, um einen Identifizierungscode von einer Vielzahl von RFID-Transpondern zu lesen, von denen jeder eindeutige Identifizierungscodes hat, wobei in dem letzen Schritt: (I) die Variable in dem Host-Computer untersucht wird und die iterative Sendung der Identifizierungscode-Lesebefehle beendet wird, wenn keine RFID-Transponder durch Übersenden ihrer Identifizierungscodes in Reaktion auf einen Endwert der Variablen antworten.
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