ES2285689T3 - Metodo para el funcionamiento de dispositivos de lectura/escritura rfid. - Google Patents
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Abstract
Un método para el funcionamiento de un primer dispositivo (10a) de lectura/escritura RFID y al menos un segundo dispositivo (10b) de lectura/escritura RFID, donde los dispositivos primero y segundo (10a, 10b) de lectura/escritura RFID comprenden respectivamente una parte de RF (12a, 12b) y una parte de banda base (11a, 11b), basado en el procesamiento de señales digitales con un procesador (13a, 13b) de señales, y donde los dispositivos primero y segundo (10a, 10b) de lectura/escritura RFID están dispuestos a una distancia de transmisión inalámbrica entre sí, caracterizado - porque una la señal (32) de servicio de lector, en su forma de banda base, es generada en el procesador (13a, 13b) de señales y es combinada lógicamente con una señal RFID (20) en su forma de banda base, comprendiendo la señal (31) de portadora y opcionalmente la señal (33) de interrogación, de modo que la señal RFID (20) tiene la señal (32) de servicio de lector añadida a ella en amplitud, frecuencia o fase, - porque la señal RFID (20) con la señal (32) de servicio de lector añadida es desplazada a una banda de RF y es transmitida de modo inalámbrico como una señal de transmisión por los dispositivos (10a, 10b) de lectura/escritura RFID, - donde al menos la señal una de transmisión procedente del primer dispositivo (10a) de lectura/escritura RFID es recibida por un número de etiquetas electrónicas (E1, E2) con el fin de comunicar con este primer dispositivo (10a) de lectura/escritura RFID, y - donde esta señal una de transmisión procedente del primer dispositivo (10a) de lectura/escritura RFID es recibida simultáneamente al menos por el segundo dispositivo (10b) de lectura/escritura RFID, con el fin de comunicar con este primer dispositivo (10a) de lectura/escritura RFID.
Description
Método para el funcionamiento de dispositivos de
lectura/escritura RFID.
La invención está dentro del campo de la
tecnología de comunicación. Se refiere a un método para el
funcionamiento de dispositivos de lectura/escritura RFID (Radio
Frequency Identification = identificación por radiofrecuencia) de
acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.
Un sistema RFID (Radio Frequency Identification)
comprende esencialmente un dispositivo de lectura/escritura RFID
(lector) y etiquetas electrónicas. Las últimas son capaces de
funcionar pasivamente, o sea sin una pila, pero dependen de la
presencia continua de una señal de portadora transmitida por el
dispositivo de lectura, siendo esta señal de portadora denominada
también una portadora de alimentación. Los sistemas RFID con
alcances de varios metros usan frecuencias UHF o de microondas. El
propio dispositivo de lectura/escritura RFID comprende un
transmisor con un conjunto de banda base y un conjunto de
radiofrecuencia (conjunto de RF) y también un receptor igualmente
con una parte de radiofrecuencia (parte de RF) y una parte de banda
base.
Para conseguir distancias de lectura dentro del
alcance de unos pocos metros, una potencia de transmisión de 1
vatio (30 dBm) aproximadamente necesita ser generada y radiada en el
caso de etiquetas electrónicas pasivas. Por otra parte, los
receptores en los dispositivos de lectura/escritura RFID necesitan
detectar el nivel bajo de la señal de respuesta que es reflejada
por las etiquetas. Cuando aumenta la densidad de los dispositivos
de lectura/escritura RFID dentro de un volumen tridimensional dado,
existe el riesgo de interferencia del sistema por las señales RFID
individuales que, en comparación con las señales de respuestas de
etiquetas, llegan frecuentemente al receptor con una intensidad
mayor que la señal de respuesta.
Un ejemplo numérico produce una señal de ruido
de -20 dBm en la entrada de receptor con una potencia de transmisión
de +30 dBm para un intervalo de 10 m desde un dispositivo de
lectura/escritura RFID a 868 MHz. Sin embargo, la señal útil
procedente de la etiqueta es solo -70 dBm en el margen de UHF a una
distancia de 4m aproximadamente. La representación digital de la
señal útil evidentemente débil aguas debajo de un convertidor
analógico/digital (A/D) en el receptor está caracterizada así por
una resolución pequeña. Si realmente una pluralidad de señales RFID
son recibidas, la comunicación con etiquetas apenas es posible ya
puesto que, además de las señales procedentes de los dispositivos
de lectura/escritura RFID, también hay un gran número de productos
de intermodulación que ocupan más la banda útil. Aunque se propone
que un dispositivo de lectura/escritura RFID realice una operación
de "escuchar antes de hablar" (LBT: Listen Before Talk) basada
en especificaciones de radio antes del comienzo de la transmisión,
para establecer si el canal de frecuencia no está en uso, esto
produce un nivel alto de ineficacia en aplicaciones con un gran
número de dispositivos de lectura/escritura RFID descoordinados.
Los dispositivos de lectura/escritura RFID individuales pueden ser
apantallados intermitentemente por objetos móviles y seguir
causando interferencia.
A su vez, otros dispositivos de
lectura/escritura RFID no causan interferencia cuando están
transmitiendo simultáneamente porque sus antenas están radiando
actualmente en una dirección diferente. Por tanto, la interferencia
separada por otros dispositivos de lectura/escritura RFID puede ser
esperada en cualquier momento. Los métodos que proveen a los
dispositivos de lectura/escritura RFID individuales de segmentos de
tiempo sincrónicos son ineficaces porque frecuentemente no hay
etiquetas enfrente de un dispositivo de lectura/escritura RFID y,
en ese caso, el segmento de tiempo pasa sin utilizar. Frecuentemente
no hay bastantes bandas de frecuencias disponibles para separar las
señales RFID en el margen de frecuencias. En el mejor de los casos,
el método de salto de frecuencia que las especificaciones de radio
permiten para identificación por radiofrecuencia (RFID) puede
aliviar algo la situación en virtud de que una pluralidad de
dispositivos de lectura/escritura RFID comparten al menos algunas
frecuencias y que el número de colisiones es menor.
Las autoridades reguladoras para RFID en los
márgenes de UHF y microondas proponen introducir una fase de
"escuchar antes de hablar" (LBT) delante de un ciclo de
interrogación, implicando dicha fase que el transmisor en un
dispositivo de lectura/escritura RFID esté apagado y que la señal
recibida sea analizada durante un intervalo T0 de tiempo. Esta
señal recibida contiene las señales de interrogación procedentes de
otros dispositivos de lectura/escritura RFID, y es posible decidir
si el transmisor necesita ser encendido o no. Si los dispositivos
de lectura/escritura RFID tienen medios adecuados que les permiten
ser identificados, entonces una pluralidad de dispositivos de
lectura/escritura RFID son capaces independientemente de consultar
entre si en el sentido cooperativo para evitar la interferencia
mutua. Tal consulta puede ser hecha posible añadiendo una función
de Bluetooth (BT) o de red de área local inalámbrica (WLAN: wireless
local area network) al dispositivo de lectura/escritura RFID, por
ejemplo.
Los dispositivos de lectura/escritura RFID
combinados que contienen identificación por radiofrecuencia (RFID)
y Bluetooth (BT), como se describe en los documentos US2002/0126013
y CA 2405894, también pueden ser usados evidentemente de este modo
para cooperación entre dispositivos de lectura. El inconveniente de
la consulta basada en BT o WLAN es el nivel superior de complejidad
de hardware o la ocupación adicional de la banda de frecuencias
(por ejemplo, RFID en la banda ISM (Industrial, Scientific and
Medical = industrial, científica y médica) de 2,4 GHz). Una
variante mejorada como es presentada en el documento WO 2004/004196
podría ser conseguida reconfigurando una parte de banda base de
radio definida por software (SDR: Software Defined Radio) contenida
en un dispositivo de lectura/escritura RFID para producir una
función de BT o WLAN. El inconveniente de este método es que, en
primer lugar, solo es adecuado para bandas de frecuencias que
permiten RFID y emisión de Bluetooth (BT) o red de área local
inalámbrica (WLAN) (actualmente solo ISM de 2,4 GHz) y, en segundo
lugar, que reconfigurar la radio definida por software (SDR) pierde
tiempo operativo valioso para el proceso de lectura/escritura RFID
mientras la radio definida por software (SDR) está realizando
funciones de BT o WLAN, por ejemplo.
El documento WO 2004/015614 propone sincronizar
todas las señales de portadoras RFID procedentes de los dispositivos
de lectura/escritura RFID para no producir señales de corrientes
alterna (CA) en "receptores de conversión directa", que no
sería un asunto sencillo eliminar por filtración. Los componentes de
CA que interfieren son producidos por las frecuencias del cristal
ligeramente diferentes en cada dispositivo de lectura/escritura
RFID. Sin embargo, esta sincronización es compleja porque requiere
un transmisor o cableado de referencia para los dispositivos de
lectura/escritura RFID. Además de las funciones de BT o WLAN antes
mencionadas, la formación de red cableada por Ethernet o una
interfaz RS232 de dispositivos de lectura/escritura RFID adyacentes
puede ser mencionada, o medios similares en los que una estación
maestra se encarga de la coordinación basada en el tiempo de todas
las operaciones de lectura.
Un dispositivo convencional de lectura/escritura
RFID es mostrado en la Figura 1. La tecnología actual está basada
en lo que es conocido como radio definida por software (SDR:
Software Defined Radio). Un dispositivo 10 de lectura/escritura
RFID comprende una parte 11 de banda base de radio definida por
software (SDR) y una parte 12 de radiofrecuencia (RF). En las
instalaciones de transmisión/recepción basadas en radio definida
por software (SDR) de esta clase, las señales de valores complejos
son acondicionadas o procesadas de modo puramente aritmético en un
procesador 13 de señales tal que ahora solo necesitan ser
desplazadas a la banda de radiofrecuencias por medio de
convertidores lineales (convertidor elevador y convertidor
reductor). Un convertidor 17 de transmisión en el transmisor es
alimentado con una señal de banda base compleja (señales en fase y
en cuadratura) que es producida por el procesador 13 de señales por
vía de un convertidor digital/analógico (D/A) doble 15. La señal de
salida es enviada a la antena 19 de transmisión. Desde la antena 18
de recepción, las señales recibidas son convertidas en una señal de
banda base compleja (señales en fase y en cuadratura) por medio de
un convertidor 16 de recepción y son enviadas a un convertidor
analógico/digital (A/D) doble 14 y aceptadas por el procesador 13
de señales. Una arquitectura conocida de recepción usa lo que es
conocida como una etapa de conversión directa (DCS: Direct
Conversión Stage) para el convertidor 16 de recepción para pasar
desde la radiofrecuencia (RF) a la banda base. Con el fin de la
señalización entre dispositivos de lectura/escritura RFID, una
etapa 21 de banda base de Bluetooth (BT) o red de área local
inalámbrica (WLAN) puede ser incluida en el dispositivo, cuya etapa
de banda base puede, en el caso óptimo, usar también los
convertidores 16, 17 y las antenas 18, 19.
Por tanto, un objeto de la presente invención es
desarrollar más un método para el funcionamiento de dispositivos de
lectura/escritura RFID tal que un número de dispositivos de
lectura/escritura RFID adyacentes, activados simultáneamente puedan
funcionar próximos entre sí sin interferencia de forma controlada
sin tener que parar una instalación adicional cableada o
inalámbrica convencional. El modo de conseguir el objeto en el que
está basada la invención es especificado en la reivindicación 1.
Las características que desarrollan ventajosamente este concepto
inventivo son el tema de las subreivindicación 2 a 13.
La invención propone un método para intercambiar
información y datos entre dispositivos de lectura/escritura RFID
(dispositivos de lectura subsiguientemente para abreviar) usando la
señal de portadora de alta potencia ya presente, requerida para
suministrar alimentación a una etiqueta electrónica, para
intercambiar información y datos entre dispositivos de lectura.
Esta señal de portadora es modulada con la señal de interrogación
con el fin de la transmisión de datos relacionada con el sistema
entre dispositivo de lectura y etiqueta. El texto siguiente se
refiere a la señal de portadora, con o sin la señal de interrogación
añadida, generalmente como una señal RFID (en su forma de banda
base). A modo de ejemplo, esto puede ser efectuado ventajosamente en
amplitud, o en línea con la norma RFID existente, tal que la
desmodulación en una etiqueta puede ser mantenida sencilla. En este
contexto, el índice de modulación es del orden de magnitud de varias
decenas por ciento a una velocidad de datos de 100 kbit/s, por
ejemplo, por la misma razón de sencillez. Las modulaciones de
amplitud menores que el 1% no son captadas por las etiquetas.
Naturalmente, también sería concebible que la señal de portadora
fuera adicionalmente modulada digitalmente en frecuencia usando
modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK: frequency shitf
keying) o en fase usando modulación por desplazamiento de fase (PSK:
phase shift keying). Por supuesto, combinaciones de estas también
pueden ser usadas dependiendo de las especificaciones de radio,
particularmente cuando un método de subportadora está siendo usado
para modulación. Mientras las etiquetas están enviando sus datos al
dispositivo de lectura, el transmisor en el dispositivo de lectura
necesita continuar transmitiendo la señal de portadora sin una
señal de interrogación para las etiquetas a fin de continuar
alimentando las etiquetas. Una señal de subportadora adecuada para
comunicación entre dispositivos de lectura está así disponible
durante todo el tiempo de transacción con una etiqueta. Para la
comunicación entre una pluralidad de dispositivos de lectura, la
invención implica ventajosamente cada dispositivo de lectura que
genera una señal adicional, la señal de servicio de lector, en su
forma de banda base en un procesador de señales digitales y la
combina lógicamente con la señal RFID (en su forma de banda base) -
comprendiendo la señal de portadora y la señal de interrogación -
específicamente tal que la señal de portadora en su forma de banda
base tiene una señal de servicio de lector modulada en ASK
(amplitude shift keying = modulación por desplazamiento de
amplitud), FSK (frequency shift keying) o PSK (Phase shift Keying)
añadida a ella en amplitud, frecuencia o fase y después es
desplazada a la banda de radiofrecuencias en una parte de RF. La
modulación de señal de portadora en amplitud o la extensión aditiva
en la forma de una señal de banda lateral única, tal que los
componentes espectrales vienen a quedarse en ambos lados o en un
lado del límite de banda de canal o en otro huelgo espectral sin
deteriorar el tráfico de datos útiles entre el dispositivo de
lectura y la etiqueta, parece adecuada de modo particularmente
fácil. Esto es conseguido de una manera conocida usando una
subportadora modulada para producir la señal de servicio de lector.
El grado pequeño de modulación significa que la señal de servicio
de lector no es reconocida por las etiquetas, puesto que esta señal
de servicio de lector no tiene efecto de interferencia en un nivel
de 40 dB por debajo de la señal de portadora, por ejemplo. Sin
embargo, la alta potencia de la señal de portadora (+30 dBm)
significa que este nivel todavía puede ser recibido con una buena
relación señal/ruido por otros dispositivos de lectura en el
entorno.
Además, el método que usa la modulación de
subportadora antes mencionada tiene la gran ventaja de que en un
receptor de etapa de conversión directa la señal de servicio de
lector no aparece como una tensión continua, lo que significa que
el componente de corriente continua que interfiere usualmente puede
ser eliminado por filtración aguas debajo de un convertidor de
recepción en el receptor sin perder la señal de servicio de
lector.
En todos los casos, cada dispositivo de lectura
transmite convenientemente no solo la información de servicio sino
también una secuencia de identificación (también denominada una
dirección). Usando la dirección recibida, un dispositivo de lectura
puede establecer qué otro dispositivo de lectura está interfiriendo
con la transacción hacia y desde sus etiquetas por cualquier razón
y entonces puede pedir a esta fuente de interferencia que responda
cooperativamente. A modo de ejemplo, una respuesta cooperativa puede
tener efecto en la consulta basada en el tiempo sobre el uso del
canal, en una secuencia sincronizada de uso en sistemas multicanal o
en la regulación de prioridad. La modulación adicional no produce
complejidad adicional del hardware en el propio dispositivo de
lectura puesto que estas señales pueden ser generadas de modo
puramente aritmético dentro de la arquitectura de radio definida
por software (SDR) y pueden ser desmoduladas por medio de software.
Además de información, también es posible transmitir órdenes de
estatus en modo de radiodifusión o en modo diseccionado, tales como
marcadores de tiempo, reserva de tiempo o recursos de canal o
reivindicaciones de prioridad (accionamiento de un disparador
externo). En particular, una red de dispositivos de lectura puede
ser puesta en estado sincrónico cuando una estación es distinguida
como una estación maestra y, como una forma especial de señal de
servicio de lector, modula el tiempo de referencia en la señal de
portadora. Todos los dispositivos de lectura dentro de un alcance
de recepción (que por tanto son fuentes potenciales de
interferencia) disponen entonces su reloj interno. De este modo, el
salto de frecuencia u otros métodos pueden ser manejados
sincrónicamente y, por consiguiente, pueden ser hechos funcionar
sin colisión; nuevamente, esto tampoco requiere hardware adicional
en la red. En instalaciones con una pluralidad de dispositivos de
lectura que están destinados a procesar el mismo grupo de etiquetas
(por ejemplo, pila de paleta), la información sobre etiquetas que ya
ha sido procesada satisfactoriamente también puede ser
intercambiada entre los dispositivos de lectura para optimizar la
complejidad del trabajo y los casos de lectura doble "in
situ".
Si hay anchura de banda suficiente disponible,
la señal de servicio de lector es aplicada ventajosamente por
encima del alcance útil para la operación de lectura real.
Alternativamente, la señal de servicio de lector también puede ser
enviada al mismo tiempo solo durante el tiempo durante el que las
etiquetas están siendo llamadas, y puede ser silenciada mientras
los datos reflejados procedentes de las etiquetas están siendo
recibidos, para reducir el deterioro durante la lectura. En otra
realización, el medio auxiliar puede ser modulado con una secuencia
seudoaleatoria (PN) y de este modo puede ser descorrelacionado de la
señal de respuesta de etiquetas, es decir separado mediante la
correlación con una copia de la secuencia seudoaleatoria PN en un
receptor de segundo dispositivo de lectura. En este caso, la banda
de frecuencias puede coincidir total o parcialmente con la banda de
la señal de respuesta de etiqueta. La recuperación de la secuencia
original no es un problema en el dispositivo de lectura debido a la
potencia de computación disponible que, en línea con la invención,
es inherente en una parte de banda base de radio definida por
software (SDR: Software Defined Radio). Si cada dispositivo de
lectura usa secuencias seudoaleatorias PN descorrelacionadas
diferentes que son conocidas para los dispositivos de lectura
entonces, aunque una pluralidad de dispositivos de lectura estén
transmitiendo simultáneamente, es posible detectar una colisión
para identificar la fuente de interferencia y, por tanto, tomar
medidas cooperativas.
Si un sistema RFID que comprende un número de
dispositivos de lectura está equipado con la nueva tecnología de
señal de servicio de lector, entonces es posible cambiar una red
desde el funcionamiento descoordinado a un estado operativo
cooperativo con objeto de malgastar el menor tiempo de lectura
posible y de identificar cantidades aún mayores de etiquetas con la
mayor certeza posible. Una pluralidad de lectores pueden ser
incluidos en un espacio estrecho (por ejemplo, un canal de puerta
electrónica) sin interferencia recíproca por las altas potencias de
señales de portadoras que ocurren después de que una fase de
cooperación ha tenido lugar.
Cuando aumenta la potencia de integración,
también es posible aumentar el rendimiento funcional de sistemas
que usan los métodos conocidos de procesamiento en
espacio-tiempo. Tales dispositivos de lectura
equipados con antenas múltiples adaptables pueden permitir
operaciones de lectura cooperativas totalmente nuevas, tal como la
exploración bidimensional de un área por dos dispositivos de lectura
con polarización de antenas o antenas múltiples desviadas en 90
grados, como un resultado del control electrónico del diagrama
direccional en el procesador de señales o en antenas de transmisión
o antenas de recepción, y también la sincronización basada en el
tiempo de los procesos de lectura. El intercambio de información
necesario para esto es efectuado de modo inalámbrico y sin ningún
retardo de tiempo fundamental usando la señal de servicio de lector.
El método puede ser ampliado a cualesquier superficies con más de
dos lectores de una manera que es fácil de comprender.
La invención es explicada a continuación por
medio de un ejemplo con referencia a las figuras. Los elementos que
son iguales han sido identificados básicamente usando los mismos
símbolos de referencia en las figuras en las que, de forma
puramente esquemática,
la Figura 1 muestra un aparato para llevar a
cabo un método para hacer funcionar dispositivos de
lectura/escritura RFID basados en la técnica anterior,
la Figura 2 muestra un aparato para llevar a
cabo un método inventivo para hacer funcionar dispositivos de
lectura/escritura RFID, y
la Figura 3 muestra un espectro ejemplar en el
margen de radiofrecuencia (margen de RF) con una señal de
transmisión procedente del dispositivo de lectura/escritura RFID,
una señal de respuesta procedente de una etiqueta y una señal
ejemplar de servicio de lector basadas en la invención.
La Figura 2 muestra un primer y un segundo
dispositivo 10a, 10b de lectura/escritura RFID (dispositivo de
lectura subsiguientemente para abreviar) que están dispuestos
próximos entre si a una distancia de transmisión. Esencialmente,
estos dispositivos de lectura 10a, 10b comprenden una parte 11a, 11b
de banda base de radio definida por software (SDR) y una parte 12a,
12b de radiofrecuencia (parte de RF). En la parte 11a, 11b de banda
base de radio definida por software (SDR), un procesador respectivo
13a, 13b de señales digitales (DSP: digital signal processor) está
conectado a un convertidor analógico/digital (A/D) 14a, 14b y a un
convertidor digital/analógico (D/A) 15a, 15b. Además, el procesador
13a, 13b de señales digitales (DSP: digital signal processor) tiene
una conexión con un convertidor 16a, 16b de recepción y con un
convertidor 17a, 17b de transmisión en la parte 12a, 12b de
radiofrecuencia (RF). Los convertidores 16a, 16b de recepción están
acoplados respectivamente a las antenas 18a, 18b de recepción y los
convertidores 17a, 17b de transmisión están acoplados
respectivamente a las antenas 19a, 19b de transmisión. Entre los
dispositivos 10a, 10b de lectura son mostradas dos etiquetas
electrónicas E1, E2. Las flechas curvas procedentes respectivamente
de las antenas 19a, 19b de transmisión significan que estas antenas
de transmisión radian respectivamente señales a los dispositivos de
lectura adyacentes y a las etiquetas E1, E2.
La Figura 3 muestra, a modo de ejemplo, un
espectro en el margen de radiofrecuencia (margen de RF) con una
señal de transmisión que comprende una señal 31 de portadora y una
señal 33 de interrogación procedentes de los dispositivos 10a, 10b
de lectura. Además, este espectro muestra una señal 34 de respuesta
procedente de una etiqueta E1, E2 y una señal ejemplar 32 de
servicio de lector basadas en la invención.
Con el fin de intercambiar información y datos
entre los dispositivos 10a, 10b de lectura, es usada la presente
señal 31 de portadora de alta potencia que es necesaria para
alimentar las etiquetas electrónicas E1, E2. Esta señal 31 de
portadora ya está siendo modulada con la señal 33 de interrogación
con el fin de la transmisión de datos relacionados con el sistema
entre los dispositivos 10a, 10b de lectura y las etiquetas E1, E2. A
modo de ejemplo, esta señal 31 de portadora tiene su amplitud
modulada, específicamente tal que la desmodulación en una etiqueta
E1, E2 puede ser mantenida sencilla. En este caso, el índice de
modulación es del orden de magnitud de varias decenas de porcentaje
con una velocidad de datos de 100 kbits/s, por ejemplo, por la misma
razón de sencillez.
Naturalmente, también sería concebible
adicionalmente que la señal 31 de portadora sea modulada
digitalmente en frecuencia usando FSK (Frequency Shift Keying =
modulación por desplazamiento de frecuencia) o en fase usando PSK
(Phase Shift Keying = modulación por desplazamiento de fase). Por
supuesto, combinaciones de estas también pueden ser usadas
dependiendo de las especificaciones de radio, particularmente cuando
un método de subportadora está siendo usada para modulación.
Mientras las etiquetas E1, E2 envían sus datos al dispositivo 10a,
10b de lectura (etiqueta 34 de modulación), el transmisor
(convertidor 17a, 17b de transmisión) en el dispositivo 10a, 10b de
lectura necesita continuar transmitiendo la señal 31 de portadora
incluso sin una señal 33 de interrogación para las etiquetas E1,
E2, para continuar alimentando las etiquetas. Así, una señal de
portadora adecuada está disponible durante todo el tiempo de
transacción con la etiqueta E1, E2.
Para la comunicación entre los dispositivos 10a,
10b de lectura, la invención implica que cada dispositivo de
lectura genere una señal adicional, la señal 32 de servicio de
lector, en su forma de banda base en un procesador 20a, 20b de
señales digitales y la combine lógicamente con la señal RFID (en su
forma de banda base) - comprendiendo la señal 31 de portadora y la
señal 33 de interrogación para las etiquetas E1, E2 - en el
elemento combinatorio 22a, 22b, específicamente tal que la señal 31
de portadora en su forma de banda base tiene la señal 32 de
servicio de lector modulada por ASK, FSK o PSK añadida a ella en
amplitud, frecuencia o fase y después es desplazada a la banda de
radiofrecuencias en la parte 12a, 12b de RF.
Además de la información de servicio, los
dispositivos 10a, 10b de lectura también transmiten una secuencia
de identificación (también denominada una dirección). Usando una
dirección recibida desde un dispositivo 10b de lectura adyacente,
un primer dispositivo 10a de lectura establece que otro dispositivo
de lectura está interfiriendo con las transacciones hacia y desde
sus etiquetas E1, E2 por cualquier razón, y el primer dispositivo
10a de lectura pide entonces al dispositivo 10b de lectura que
interfiere que responda cooperativamente. A modo de ejemplo, una
respuesta cooperativa puede tener efecto en la consulta basada en el
tiempo sobre el uso de canal, en una secuencia sincronizada de uso
en sistemas multicanal, incluyendo métodos de salto de frecuencia,
o en regulación de prioridad.
Además de información, también es posible
transmitir órdenes de estatus en modo de radiodifusión o en modo
diseccionado, tales como marcadores de tiempo, reserva de tiempo o
recursos de canal o reivindicaciones de prioridad (accionamiento de
un disparador externo). En particular, una red de dispositivos de
lectura puede ser puesta en un estado sincrónico cuando una
estación es distinguida como una estación maestra y, como una forma
especial de señal 32 de servicio de lector, modula un tiempo de
referencia en la señal 31 de portadora. Todos los dispositivos 10a,
10b de lectura en el alcance de recepción (que por tanto son fuentes
potenciales de interferencia) disponen entonces su reloj interno.
De este modo, el salto de frecuencia u otros métodos pueden ser
manejados sincrónicamente y, por consiguiente, pueden ser hechos
funcionar sin colisión.
En instalaciones con una pluralidad de
dispositivos de lectura que están destinados a procesar el mismo
grupo de etiquetas (por ejemplo, pila de paleta), la información
sobre las etiquetas que ya han sido procesados satisfactoriamente
también puede ser intercambiada entre los dispositivos de lectura
para evitar la complejidad del trabajo y casos de lectura doble
"in situ".
Si hay suficiente anchura de banda disponible,
la Señal 32 de Servicio de Lector es aplicada ventajosamente por
encima del margen útil para la operación real de lectura, o sea por
encima de la señal 33 de interrogación y la etiqueta 34 de
modulación. Alternativamente, la señal 32 de servicio de lector
también puede ser enviada al mismo tiempo solo durante el tiempo en
el que las etiquetas E1, E2 están siendo llamadas, y puede ser
silenciada mientras los datos reflejados 34 procedentes de las
etiquetas E1, E2 están siendo recibidos, para reducir el deterioro
durante la lectura.
En otra realización del método inventivo, la
señal 32 de servicio de lector es modulada con un secuencia
seudoaleatoria (PN) y de este modo es descorrelacionada de la señal
de respuesta procedente de las etiquetas E1, E2, es decir separada
mediante la correlación con una copia de la secuencia seudoaleatoria
PN en el receptor del dispositivo de lectura. En este caso, la
banda de frecuencias puede coincidir total o parcialmente con la
banda de la señal 34 de respuesta de etiqueta. Si cada dispositivo
de lectura usa secuencias seudoaleatorias PN descorrelacionadas
diferentes que son conocidas para los dispositivos de lectura
entonces, aunque una pluralidad de dispositivos de lectura, estén
transmitiendo simultáneamente, es posible detectar una colisión,
identificar la fuente de interferencia y, por tanto, tomar medidas
cooperativas.
Cuando la potencia de integración aumenta,
también es posible aumentar el rendimiento funcional de sistemas
usando los métodos conocidos de procesamiento en
espacio-tiempo. Si los dispositivos 10a, 10b de
lectura están equipados con antenas múltiples adaptables, entonces
nuevas operaciones de lectura cooperativas, tal como exploración
bidimensional de un área por dos dispositivos de lectura con
polarización de antenas o antenas múltiples desviadas en 90 grados,
pueden ser hechas posibles como un resultado del control electrónico
del diagrama direccional en el procesador 13a, 13b de señales o en
las antenas 19a, 19b de transmisión, o las antenas 18a, 18b de
recepción, y también la sincronización basada en el tiempo de los
procesos de lectura. El intercambio de información necesario para
esto es efectuado de modo inalámbrico y sin ningún retardo de
tiempo fundamental usando igualmente la señal 32 de servicio de
lector. El método puede ser ampliado a cualesquier superficies con
más de dos dispositivos 10a, 10b de lectura de una manera que es
fácil de comprender.
Las realizaciones mostradas en las figuras son
usadas para proporcionar una explicación clara de la invención con
la ayuda de ejemplo. Para una persona experta en la técnica está
claro que hay opciones adicionales para refinar la invención que no
pueden ser descritas aquí por razones de espacio.
- 10, 10a, 10b
- Dispositivo de lectura/escritura RFID
- 11, 11a, 11b
- Parte de banda base de radio definida por software (SDR)
- 12, 12a, 12b
- Parte de radiofrecuencia (parte de RF)
- 13, 13a, 13b
- Procesador de señales digitales (DSP)
- 14, 14a, 14b
- Convertidor analógico/digital (A/D)
- 15, 15a, 15b
- Convertidor digital/analógico (D/A)
- 16, 16a, 16b
- Convertidor de recepción
- 17, 17a, 17b
- Convertidor de transmisión
- 18, 18a, 18b
- Antena de recepción
- 19, 19a, 19b
- Antena de transmisión
- 20, 20a, 20b
- Señal RFID
- 21
- Unidad de comunicación
- 22, 22a, 22b
- Elemento combinatorio
- 31
- Señal de portadora
- 32
- Señal de servicio de lector
- 33
- Señal de interrogación procedente del dispositivo de lectura/escritura RFID
- 34
- Etiqueta de modulación
- E1, E2
- Etiquetas electrónicas
Claims (13)
1. Un método para el funcionamiento de un primer
dispositivo (10a) de lectura/escritura RFID y al menos un segundo
dispositivo (10b) de lectura/escritura RFID, donde los dispositivos
primero y segundo (10a, 10b) de lectura/escritura RFID comprenden
respectivamente una parte de RF (12a, 12b) y una parte de banda base
(11a, 11b), basado en el procesamiento de señales digitales con un
procesador (13a, 13b) de señales, y donde los dispositivos primero
y segundo (10a, 10b) de lectura/escritura RFID están dispuestos a
una distancia de transmisión inalámbrica entre sí,
caracterizado
- porque una la señal (32) de servicio de
lector, en su forma de banda base, es generada en el procesador
(13a, 13b) de señales y es combinada lógicamente con una señal RFID
(20) en su forma de banda base, comprendiendo la señal (31) de
portadora y opcionalmente la señal (33) de interrogación, de modo
que la señal RFID (20) tiene la señal (32) de servicio de lector
añadida a ella en amplitud, frecuencia o fase,
- porque la señal RFID (20) con la señal (32) de
servicio de lector añadida es desplazada a una banda de RF y es
transmitida de modo inalámbrico como una señal de transmisión por
los dispositivos (10a, 10b) de lectura/escritura RFID,
- donde al menos la señal una de transmisión
procedente del primer dispositivo (10a) de lectura/escritura RFID
es recibida por un número de etiquetas electrónicas (E1, E2) con el
fin de comunicar con este primer dispositivo (10a) de
lectura/escritura RFID, y
- donde esta señal una de transmisión procedente
del primer dispositivo (10a) de lectura/escritura RFID es recibida
simultáneamente al menos por el segundo dispositivo (10b) de
lectura/escritura RFID, con el fin de comunicar con este primer
dispositivo (10a) de lectura/escritura RFID.
2. El método según la reivindicación 1,
caracterizado
- porque la señal de transmisión adicional
procedente del segundo dispositivo (10b) de lectura/escritura RFID
es recibida por un número de etiquetas electrónicas (E1, E2) con el
fin de comunicar con este segundo dispositivo (10b) de
lectura/escritura RFID, y
- porque esta señal de transmisión adicional
procedente del segundo dispositivo (10b) de lectura/escritura RFID
es recibida simultáneamente al menos por el primer dispositivo (10a)
de lectura/escritura RFID con el fin de comunicar con este segundo
dispositivo (10b) de lectura/escritura RFID.
3. El método según una de las reivindicaciones 1
y 2 precedentes, caracterizado porque la señal (32) de
servicio de lector es producida en el espectro como bandas
laterales para modulación de amplitud o modulación de banda lateral
única de la señal (31) de portadora.
4. El método según la reivindicación 3,
caracterizado porque la señal (32) de servicio de lector
contiene exclusivamente componentes de corriente alterna en el
espectro en la forma de modulación de amplitud de la señal (31) de
portadora.
5. El método según cualquiera de las
reivindicaciones 3 y 4 precedentes, caracterizado porque la
señal RFID (20) procedente del primer o del segundo dispositivo
(10a, 10b) de lectura/escritura RFID es modulada en amplitud con
una oscilación pequeña o es combinada lógicamente con una señal de
banda lateral única, de modo que la señal (32) de servicio de
lector es producida en la señal de transmisión en un intervalo fd de
frecuencia a partir de la señal (31) de portadora, siendo esta
señal de transmisión producida en los dispositivos primero y
segundo (10a, 10b) de lectura/escritura RFID como una señal de
corriente alterna a la frecuencia fd aproximadamente con una gran
relación señal/ruido, y siendo esta señal (32) de servicio de lector
ignorada por los detectores de las etiquetas electrónicas.
6. El método según una de las reivindicaciones 1
a 5 precedentes, caracterizado porque la señal (32) de
servicio de lector es producida en la parte (11a, 11b) de banda
base usando procesamiento de señales digitales y después es
desplazada al margen de RF usando la parte (17a, 17b) de transmisión
de la parte (12a, 12b) de RF, cuya parte de transmisión comprende
un número de bloques básicos lineales y también, en el caso de
recepción, es extraída del margen de RF usando la parte de (16a,
16b) de recepción de la parte (12a, 12b) de RF, cuya parte de
recepción comprende un número de bloques básicos lineales, y es
evaluada en la parte (11a, 11b) de banda base usando procesamiento
de señales digitales.
7. El método según una de las reivindicaciones 1
a 6 precedentes, caracterizado porque, para dispositivos de
lectura/escritura RFID que funcionan sobre la base de un método de
salto de frecuencia, un número de marcadores de tiempo de señal
(32) de servicio de lector son usados para conseguir una secuencia
de uso de canal sincrónico que es adecuada para un número de
dispositivos de lectura/escritura RFID.
8. El método según una de las reivindicaciones 1
a 7 precedentes, caracterizado porque la señal (32) de
servicio de lector es modulada adicionalmente con una secuencia
seudoaleatoria de modo que las señales (32) de servicio de lectores
procedentes de una pluralidad de dispositivos de lectura/escritura
RFID transmitiendo simultáneamente pueden ser separadas mediante
correlación sobre la base de propiedades de correlación específicas
de cada secuencia.
9. El método según la reivindicación 8,
caracterizado porque la señal (32) de servicio de lector con
la secuencia seudoaleatoria, procedente de los dispositivos primero
y segundo (10a, 10b) de lectura/escritura RFID para una etiqueta
electrónica (E1, E2), aparece como un señal de ruido y puede ser
detectada solo por el segundo o el primer dispositivo (10a, 10b) de
lectura/escritura RFID que conoce la secuencia seudoaleatoria.
10. El método según una de las reivindicaciones
1 a 9 precedentes, caracterizado porque el primer dispositivo
(10a) de lectura/escritura RFID realiza la función de una estación
maestra en una red de dispositivos de lectura/escritura RFID, y los
otros dispositivos de lectura/escritura RFID en la red se orientan
según este primer dispositivo (10a) de lectura/escritura RFID de
categoría superior, y/o porque una red que comprende el primer
dispositivo (10a) de lectura/escritura RFID y los dispositivos
(10b) adicionales de lectura/escritura RFID es formada
automáticamente.
11. El método según la reivindicación 10,
caracterizado porque cada dispositivo (10a, 10b) de
lectura/escritura RFID produce una plan de red, con el fin de
controlar los dispositivos (10a, 10b) adyacentes de
lectura/escritura RFID o con el fin de formar subgrupos de
dispositivos de lectura/escritura RFID para optimizar la red en
entornos no fijos cuando interroga a etiquetas electrónicas (E1,
E2).
12. El método según cualquiera de las
reivindicaciones 10 y 11, caracterizado porque la señal
respectiva (32) de servicio de lector comprende lo siguiente:
- una dirección para el primer o el segundo
dispositivo (10a, 10b) de lectura/escritura RFID, y
- al menos un marcador de tiempo para
sincronizar un número de segmentos de tiempo operativos o un número
de canales de frecuencias operativas para la señal de transmisión
respectiva procedente del primero o del segundo dispositivo (10a,
10b) de lectura/escritura RFID, con el fin de funcionamiento
cooperativo en una red.
13. El método según una de las reivindicaciones
1 a 12 precedentes, caracterizado porque los dispositivos
primero y segundo (10a, 10b) de lectura/escritura RFID usan sus
partes (11a, 11b) de banda base y una antena (18a, 18b) de
recepción y una antena (19a, 19b) de transmisión para transmitir un
número de parámetros para selección de antena, configuración de
antena y control de radiación de antena y también para la
sincronización basada en el tiempo de los procedimientos que usan
la señal (32) de servicio de lector, con el fin de una operación de
exploración cooperativa, comprendida en el sentido geométrico, en un
área, una superficie o un volumen.
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