專利名稱：具有可選擇的反向散射參數的rfid系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及射頻識別領域，尤其涉及具有可選擇的反向散射參數的RFID系統。
背景技術：
在當今高度競爭的市場中，管理和跟蹤存貨(inventory)的能力極為重要。對于消費者零售店和處理大量存貨的其他商業的主要成本是商品在整個供應鏈中移動時跟蹤存貨中的各個產品的成本。
傳統上，已經采用條碼和條碼掃描器來跟蹤存貨。條碼掃描系統通過為產品標注編碼了產品識別號的條碼來工作。當需要時，利用條碼閱讀器讀出條碼。雖然這種系統對于一些應用有用，但條碼有多種缺陷。首先，條碼在能被編碼的信息量上受限。而且，一旦打印上了條碼，就不可能改變該條碼，因而不可能改變所編碼的信息。另外，條碼必須處于條碼閱讀器要閱讀的視線內。
為了減少條碼系統的一些缺陷，已經提出了各種射頻識別(RFID)系統。在典型的資產跟蹤實施例中，RFID系統包括至少一個RFID閱讀器和至少一個RFID標簽。RFID標簽置于要跟蹤的資產上。RFID標簽典型地屬于以下兩種類型中的一種包括自帶電源(如電池)的有源RFID標簽，或由從RFID閱讀器發送的射頻載波激勵的無源RFID標簽。有源RFID標簽典型地能由RFID閱讀器在比無源RFID標簽更遠的距離處閱讀，而無源RFID標簽典型地必須靠近標簽閱讀器，以便從RFID閱讀器接收載波來激勵RFID標簽。
無源RFID標簽典型地將數據存儲在非易失存儲器中。為了讀取所存儲的數據，RFID閱讀器發射一個時變射頻載波，該載波通過跨越無源標簽的天線產生AC電壓來激勵無源RFID標簽。AC電壓典型地被整流為DC電壓，激活RFID標簽。RFID標簽一旦被激活，就能發送存儲在RFID標簽存儲器中的數據。這典型地是通過從RFID閱讀器接收的載波的經調制的反向散射實現的。RFID標簽通過引起RFID閱讀器的載頻的幅度和/或相位變化進行反向散射。RFID標簽通過改變RFID標簽的天線210的負載阻抗執行RF載波的調制。
RFID系統典型地利用處于多個頻率范圍之一內的頻率，這些頻率范圍包括低頻范圍125KHz，高頻范圍13.56MHz，和超高頻范圍800-900MHz和2.45GHz(微波)。上述這些頻率范圍只是可用的頻率范圍的例子。可用于RFID系統的確切的頻率范圍隨國家而不同。所分配的頻率范圍經常被信道化(分割為多個信道)，以便允許多個RFID閱讀器同時工作。使信道靠近在一起產生了這樣一種可能，即，非常接近RFID標簽的RFID閱讀器能壓倒來自RFID標簽的反向散射調制。在許多情況下，制定規章的地方委員會預先確定信道間隔，并且使用具有固定反向散射調制率的標簽可能導致調制邊帶靠近相鄰信道的載頻。由落入標簽的反向散射調制邊帶的相同頻率范圍內的閱讀器振蕩器的相位噪聲產生干擾的一個成分。
另外，有時，RFID標簽被設計用來反向散射的頻率有噪聲和/或擁擠。這可能導致一個弱信號被反向散射回RFID閱讀器，這可能降低系統的作用距離以及導致可能丟失數據。RFID標簽無法避免這種頻率干擾是因為RFID標簽無法切換RFID標簽反向散射調制RFID閱讀器的載波的頻率，導致RFID標簽和RFID閱讀器之間的接收很差。
因此，需要提供在接收到特定命令時能改變反向散射參數的RFID標簽。在一個實施例中，反向散射參數是RFID標簽反向散射調制載波的頻率。反向散射參數還可能包括調制方案和RFID標簽的數據率。
發明內容
在本發明的一個實施例中，公開了一種用于RFID系統的RFID標簽。該RFID標簽包括能夠從RFID閱讀器接收載波的天線。一種狀態機與該天線耦合并接收反向散射命令，該反向散射命令包括RFID標簽用于反向散射所述載波的反向散射參數。在該天線和該狀態機之間耦合一個調制器。該調制器至少部分地基于該反向散射命令產生一個經調制的反向散射信號。
在本發明的一個方面，該反向散射命令確定反向散射信號的頻率。在本發明的另一個方面，該反向散射命令確定該反向散射信號的調制方案。在本發明的另一個方面，一個非易失存儲器存儲與產品有關的代碼。
在本發明的另一個實施例中，公開了一種用于操作RFID標簽的方法。在第一步驟，基于從RFID閱讀器接收的命令確定反向散射調制信號設置。接著，至少部分基于該反向散射信號設置產生一個反向散射調制信號。在本發明的一個方面，反向散射調制信號設置設定狀態機的狀態，使得該反向散射調制信號被設定到特定頻率。在本發明的另一個方面，反向散射調制信號設置設定狀態機的狀態使得調制方案被設定。
下面結合附圖描述本發明，其中相同的附圖標記表示相同的部分，且圖1是根據本發明的教導的RFID系統的框圖；圖2是根據本發明的教導的RFID閱讀器和RFID標簽的框圖；和圖3是根據本發明的教導的改變反向散射參數的方法的流程圖。
具體實施例方式
下面的詳細說明在本質上僅僅用于舉例，而不想限制本發明或本發明的應用和用途。此外，也不想受在前面的技術領域、背景技術、發明內容或在下面的詳細說明中所提出的任何明示或暗含的理論的限制。雖然下面討論了無源RFID標簽，但這只是用于舉例目的，本發明可以使用無源、半無源或有源的RFID標簽。
圖1-2示意了根據本發明的教導的RFID系統100。RFID系統100，在一個實施例中，包括RFID閱讀器102，它與至少一個RFID標簽104配合。RFID系統100還任選地包括與RFID閱讀器102耦合的計算機系統106。在本發明的一個實施例中，RFID閱讀器102能確定由RFID系統100使用的頻譜的質量，并且能向RFID標簽104發送包含命令的詢問信號107，指示RFID標簽104應反向散射經調制的反向散射信號108的頻率。注意，改變RFID標簽104反向散射調制該載波的頻率可能改變RFID標簽的數據率。
在一個實施例中，RFID閱讀器102包括與處理器204和信號質量指示器電路206耦合的收發信機202。收發信機202與RFID閱讀器天線207耦合。信號質量指示器電路206與信號強度天線209耦合。
信號質量指示器電路206可以是能確定和能掃描RFID系統100所使用的頻率范圍，以確定所述頻率范圍內的各個頻道的質量的任何裝置。在一個實施例中，整個頻率范圍都能被掃描。在另一個實施例中，只檢查對應于能被RFID標簽104使用的頻率的頻率范圍內的一個預定頻率子集以確定信號質量。例如，能檢查每個頻率的信噪比。信噪比測量以及其他信號質量測量在本領域是眾所周知的，而且各種信號強度測量技術都能夠用于本發明。信號質量指示器電路206能利用信號強度天線209，或者作為選擇，能被耦合到RFID閱讀器天線207，從而無需信號質量指示器電路206和信號強度天線209。在一個可選實施例中，RFID收發信機202可用于確定該頻率范圍內的各個頻道的質量。
在一個實施例中，處理器204從信號強度指示器電路206，或者作為選擇，從收發信機202，接收信號質量測量。處理器204為該頻率范圍內的頻率分析信號質量測量，并確定應被RFID標簽104用于反向散射的一個或多個頻率。而且，在一個實施例中，處理器204能確定RFID標簽104基于期望的數據率應反向散射調制載波的頻率。處理器204另外能提供給收發信機202適當的命令以發送到RFID標簽104。處理器204可以是任何處理器，如通常用于RFID閱讀器或其他類似應用中的那些處理器。
收發信機202可以是能夠發送信號，包括發送載波信號到RFID標簽104，以及能夠接收信號，包括從RFID標簽104接收反向散射的信號的任何裝置。收發信機202包括發送和接收數據所需的任何必要電路，如任何需要的調制/解調電路和任何編碼/譯碼電路。
輸出203可以是RFID閱讀器顯示、存儲和/或發送從RFID標簽104中取出的數據中取出或導出的數據所使用的任何輸出裝置。這可以包括RFID閱讀器顯示器，存儲器，與無線局域網通信的無線收發信機等等。例如，輸出端203可經由通往輸出端203的連接105連接到計算機系統106，。在此實施例中，連接105可以是有線或無線連接。
在本發明的一個實施例中，RFID標簽104包括與電壓整流器212耦合的天線210，電壓整流器212又耦合到解調器214和調制器216。解調器214與狀態機218耦合，狀態機218又與存儲器220耦合。調制器216與狀態機218，存儲器220或者任選地與振蕩器215耦合。
天線210在一個實施例中可以是線圈天線，偶極子天線或任何設計成使RF發射，如RFID閱讀器102發送的載波，將感應AC電壓的天線。天線210的設計取決于RFID標簽104的應用以及RFID標簽104工作的頻率。
電壓整流器212在一個實施例中將感應的AC電壓轉換為可用的DC電壓。該DC電壓激勵RFID標簽104的操作。當天線210被暴露于來自RFID閱讀器102的載波時，所感應的AC電壓在通過電壓整流器整流時，將被轉換為DC電壓。DC電壓將增大，直到達到臨界電壓，從而激活RFID標簽104。
解調器214解調從RFID閱讀器102接收的任何輸入的調制信號。雖然來自RFID閱讀器102的初始RF載波被設計用于激活和激勵RFID標簽104，如前所述，調制數據也能由RFID閱讀器102發送，如用于設定RFID標簽104的狀態的數據。
狀態機218可以是能夠在接收到來自RFID閱讀器102的適當請求或命令時設定RFID標簽104的狀態的任何裝置。RFID標簽的狀態可包括讀狀態，寫狀態，校準狀態或命令狀態。在本發明中，對于反向散射調制載波的不同頻率設置可以存在不同狀態。另外，可能存在對應于引起載波的反向散射的其他參數中的變化的狀態，如調制方案。
在本發明的一個實施例中，RFID標簽104可以接收來自RFID閱讀器102的命令。在一個實施例中，存在多種狀態，每個不同狀態表示將被RFID標簽104用于反向散射RFID閱讀器102的載波的一個或多個頻率。由RFID閱讀器102發送的命令可以將RFID標簽104設定為其中一種狀態，所選定的狀態表示由RFID閱讀器102所確定的頻率作為RFID標簽104應用于反向散射調制的頻率。作為選擇，一種或多種狀態可表示在另一反向散射參數中的變化，如表示不同調制方案的不同狀態。一個命令可以由RFID標簽104接收，該命令選擇其中一種狀態。而且，通過改變狀態機218的狀態也可設定數據率。用于RFID標簽104的狀態機的設計在本領域是眾所周知的。例如，可以利用諸如可編程邏輯裝置的邏輯電路實現狀態機。在本發明的一個實施例中，狀態機218可以是處理器，能實現狀態機的功能或以類似方式工作。例如，狀態機能作為運行于處理器上的軟件實現。
存儲器220存儲數據，根據RFID標簽104的使用，包括產品識別號，產品說明等。存儲器220優選為非易失存儲器。根據具體應用，存儲器220可以是只讀存儲器或讀/寫存儲器。在一個實施例中，存儲在存儲器220中的產品識別碼可以從存儲器220中取出，并提供給調制器用于傳送到RFID閱讀器102。
振蕩器215提供對RFID標簽104的時鐘控制信號。振蕩器215可以被設定為某個頻率，利用分頻電路該頻率然后能被下分為其他頻率。振蕩器215所設定的頻率可用于設定載波的調制頻率。在本發明的一個可選實施例中，來自RFID閱讀器102的載波可用于調整振蕩器215的精度。而在另一個可選實施例中，RFID標簽104不使用振蕩器215，而且所有定時信息可從RFID閱讀器102的載波中提取出來。
調制器216調制由RFID閱讀器102發送的載波以發送數據給RFID閱讀器102。調制器216可采用各種調制手段，如頻移鍵控(FSK)，相移鍵控(PSK)和幅移鍵控(ASK)。來自RFID閱讀器102的載波被調制和反向散射到RFID閱讀器102。在本發明的一個實施例中，調制類型為能為RFID標簽104改變的一種反向散射特性。
如前所述，在一個典型的實施例中，RFID標簽104通過負載調制，即，通過改變RFID標簽天線的負載阻抗反向散射。典型地，負載調制是通過RFID標簽的天線210上的負載阻抗實現的。對此的一種方式是利用數據流的傳送隨時開通和關閉電阻性負載。可使用電容器以取代電阻器。負載阻抗改變的速率(循環開關電阻性或電容性元件)確定反向散射出現的頻率。RFID標簽的天線210的負載阻抗的改變率受振蕩器215的輸出或某一其他定時信號的控制。例如，在一個實施例中，取決于狀態機218設定的狀態，調制器216能選擇RFID標簽104的負載阻抗關閉正在改變的幾種速率中的一種，將經反向散射調制的信號從一個頻率移動到第二頻率。
例如，對于FSK調制，以分離的頻率發送邏輯1和0。在一個實施例中，可以以振蕩器的基頻除以8(或振蕩器的基頻的1/8)反向散射邏輯1，而可以以振蕩器的基頻除以10(或振蕩器的基頻的1/10)反向散射邏輯0。通過改變振蕩器215的輸出，可以選擇不同的頻率集合以調制1和0。
任選的計算機系統106可以是能從RFID閱讀器102接收數據并對該數據執行某個動作的任何計算機。在RFID系統100為銷售點系統的環境下，一旦RFID閱讀器102從附著在產品上的RFID標簽104接收到所請求的產品代碼，該信息可以被發送到計算機系統106。計算機系統106可執行價格查詢和生成一個輸入項到銷售收據中。在存貨控制系統中，由RFID閱讀器102采集的信息可以被發送到運行存貨跟蹤軟件的計算機系統106中。運行它們所需的各種有用的計算機系統和軟件在本領域是已知的。
圖3是根據本發明的教導改變反向散射參數的方法的流程圖。在第一步驟，步驟302，RFID閱讀器102掃描頻譜以確定RFID標簽在反向散射時使用的最佳頻率。選擇用于反向散射的最佳頻率可基于所測量的各個頻率的信號質量，在一個實施例中，通過每個頻率的信噪比。在另一個實施例中，使RFID標簽104反向散射載波的頻率可以基于期望的數據率。在一些調制方案中，經反向散射調制的頻率的數據率和頻率被相關。另外，使用的最佳頻率的選擇可以至少部分基于其他反向散射參數，如調制方案。
接下來，在步驟304，RFID閱讀器102發送一個載波以激勵RFID標簽104。如前所述，在一個典型的實施例中，在天線中載波感應一個AC電壓，該電壓通過電壓整流器212被轉換為DC電壓。在DC電壓達到足夠電平后，RFID標簽104被激活。
在步驟306，RFID閱讀器102發送一個指示要設定反向散射參數的信號。在本發明的一個實施例中，該信號可以用于設定狀態機218的狀態，所選擇的狀態具有一個或多個反向散射參數。在一個示例性實施例中，反向散射參數可以是應用來反向散射的頻率。該信號，在一個實施例中，可以作為代碼與發送給RFID標簽104的任何其他命令或數據一起發送。在一個可選實施例中，RFID閱讀器102可發送一個指示要改變的另一反向散射參數的信號。例如，RFID閱讀器102發送一個信號以改變調制方案。
接下來，在步驟308，由RFID閱讀器102發送的命令，在一個實施例中，可以切換狀態機的狀態以改變反向散射參數。例如，可以存在多個狀態，每個狀態包括一個不同的反向散射頻率。
接下來，在步驟310，RFID標簽104通過反向散射RFID閱讀器102的載波應答RFID閱讀器102。在本發明中，該反向散射將至少部分利用由RFID閱讀器102發送的反向散射參數實現。例如，該反向散射可以在由RFID閱讀器102所設定的頻率出現。這可通過以振蕩器215控制的速率改變RFID天線的阻抗實現，這將產生由RFID閱讀器102確定的必要頻率。在另一個實施例中，可以利用由RFID閱讀器102設置的調制方案調制反向散射。
雖然在前面的詳細說明中已經提出了至少一個示例性實施例，但應理解的是，存在大量變化。還應理解的是，上述一個或多個示例性的實施例僅僅是例子，并不打算限制本發明的范圍，適用性或配置。相反，前面的詳細說明將給本領域的技術人員提供用于實現上述示例性實施例的方便的路線圖。應理解的是，可以對各部分的功能和配置進行各種變化，而不偏離在所附權利要求書及其法律等同物中陳述的本發明的范圍。
權利要求
1.一種RFID標簽，包括可操作地從RFID閱讀器接收載波的天線；與所述天線耦合的狀態機，所述狀態機可操作地接收反向散射命令，所述命令包括所述RFID標簽用于反向散射所述載波的反向散射參數；以及在所述天線和所述狀態機之間耦合的調制器，所述調制器至少部分地基于所述反向散射參數，可操作地產生調制后的反向散射信號。
2.根據權利要求1的RFID標簽，其中所述反向散射命令確定所述調制后的反向散射信號的頻率。
3.根據權利要求1的RFID標簽，其中所述反向散射命令確定所述調制后的反向散射信號的調制方案。
4.根據權利要求1的RFID標簽，進一步包括非易失存儲器，用于存儲與產品有關的代碼。
5.根據權利要求4的RFID標簽，其中所述存儲器為讀/寫存儲器。
6.根據權利要求1的RFID標簽，其中所述天線可操作地接收超高頻率范圍內的頻率。
7.根據權利要求1的RFID標簽，進一步包括電壓整流器，所述電壓整流器可操作地將由所述載波感應的AC電壓轉換為DC電壓。
8.根據權利要求1的RFID標簽，進一步包括振蕩器，所述振蕩器的頻率用于確定所述調制后的反向散射信號的頻率。
9.根據權利要求8的RFID標簽，其中通過由所述反向散射命令所設定的所述狀態機的狀態確定所述振蕩器輸出的頻率。
10.根據權利要求9的RFID標簽，其中，與所述載波一起發送的定時信號被用于確定所述經調制的反向散射信號的頻率。
11.根據權利要求10的RFID標簽，其中通過由所述反向散射命令所設定的所述狀態機的狀態確定由所述定時信號產生的頻率。
12.一種用于RFID系統的RFID閱讀器，包括信號強度質量指示器裝置，用于確定在頻率范圍內的一個或多個頻率的信號強度；處理器裝置，用于基于所述信號強度電路的輸出產生命令；以及收發信機裝置，用于產生包含所述命令的信號。
13.根據權利要求12的RFID閱讀器，其中所述命令確定RFID標簽應該用于反向散射信號的頻率。
14.根據權利要求12的RFID閱讀器，其中所述命令確定RFID標簽應該用于反向散射信號的調制方案。
15.根據權利要求12的RFID閱讀器，其中所述RFID閱讀器與銷售點系統相耦合。
16.一種用于操作RFID標簽的方法，包括基于從RFID閱讀器接收的命令，確定反向散射調制信號設置；以及至少部分基于所述反向散射調制信號設置，產生反向散射調制信號。
17.根據權利要求16的方法，其中所述基于從RFID閱讀器接收的命令確定反向散射信號設置的步驟進一步包括設定狀態機的狀態，使得所述反向散射調制信號被設定為特定頻率。
18.根據權利要求16的方法，其中所述基于從RFID閱讀器接收的命令確定反向散射信號設置的步驟進一步包括設定狀態機的狀態，使得所選擇的調制方案被用于調制所述反向散射調制信號。
19.根據權利要求16的方法，進一步包括步驟從接收的載波中感應AC電壓；整流所述AC電壓以產生DC電壓；以及至少部分地利用所述DC電壓激勵所述RFID標簽。
20.根據權利要求16的方法，進一步包括在所述反向散射調制信號中發送產品識別號。
全文摘要
本發明公開了一種用于RFID系統的RFID標簽。該RFID標簽包括可操作地從RFID閱讀器接收載波的天線。一種狀態機與該天線耦合并接收反向散射命令，該命令包括RFID標簽用于反向散射該載波的反向散射參數。在該天線和該狀態機之間耦合調制器。該調制器至少部分地基于該反向散射命令，產生經調制的反向散射信號。
文檔編號G06K19/07GK1701342SQ200480001172
公開日2005年11月23日 申請日期2004年8月27日 優先權日2003年8月29日
發明者拉賈·布里齊拉爾 申請人:賽寶技術公司