專利名稱：對應答器和/或源自應答器和讀出器的信號分類的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對應答器和/或源自應答器并且至讀出器的信號進行分類的方法。
背景技術(shù)：
應答器(也稱作標簽或標記)是本領(lǐng)域公知的，并且被設計為與讀出器(也稱作 基站)進行通信。通常，讀出器向應答器發(fā)送信號。如果應答器與讀出器足夠接近，則應答 器接收該信號并且可以響應于接收到該信號而向讀出器發(fā)送響應信號。在一些應用中，承載應答器的多個貨物是作為整體而運輸?shù)模?，在貨盤上運 輸。當經(jīng)過特定點(例如，門或大門)時，讀出器可以檢測應答器。在這種情況下，希望讀 出器或另一設備僅對從多個貨物的應答器接收到的信號進行處理。具體地，如果讀出器可 以與應答器通信的范圍較寬，則可能發(fā)生讀出器接收來自不與這多個貨物相關(guān)聯(lián)的應答器 的響應。這樣的應答器讀出器系統(tǒng)是例如超高頻(UHF) RFID應答器讀出器系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種方法，該方法允許區(qū)分源自與多個貨物相關(guān)聯(lián)的應 答器的信號和源自其他應答器的信號。本發(fā)明的另一目的是提供一種讀出器，該讀出器能夠區(qū)分源自與多個貨物相關(guān)聯(lián) 的應答器的信號和源自其他應答器的信號。根據(jù)本發(fā)明利用對應答器和/或源自應答器的信號進行分類的方法實現(xiàn)了該目 的，所述方法包括以下步驟接收來自應答器的信號；確定應答器移動的速度；以及基于所確定的速度，將應答器和/或源自應答器的信號分類為有效的或無效的。當在相對短的時間內(nèi)(具體地，利用具有長無線電范圍的超高頻(UHF)應答器讀 出器系統(tǒng))區(qū)分隨著多個貨物一起移動的應答器與其他應答器時，本發(fā)明的方法是尤其有 利的。由于與移動的(例如，貨盤上的)貨物相關(guān)聯(lián)的應答器都具有相同的速度，所以可以 通過確定應答器速度來識別與貨物一起移動的應答器。響應于基于所確定的速度的識別， 可以將相關(guān)的應答器和/或源自該應答器的信號分類為有效的或無效的。然后，例如僅源 自有效應答器的信號可以用于進一步處理。從而，所確定的速度可以用于將具有相同速度 的所有應答器分類為一組并將該組指定為有效的檢測貨物組。可以將來自具有不同速度的 應答器(例如，來自從相鄰的門或附近的貨盤進行的不期望的讀取)的信號分類為另一組， 并例如在登記(列清單)過程中將該組指定為無效的貨物組。在另一實施例中，本發(fā)明的方法還包括如果所確定的速度在第一基準速度以上 和/或在第二基準速度以下，則將應答器和/或源自應答器的信號分類為有效的，其中所述 第二基準速度大于所述第一基準速度。要檢測的應答器正以特定速度移動。在應答器移動速度在第一基準速度以上的情況下將應答器和/或源自應答器的信號分類為有效的具體地使得可以拒絕不移動的應答器，即，具體地使得可以將不移動的應答器和/或其信號分 類為無效的。優(yōu)選地選擇第一基準速度，以便可靠地檢測以特定速度移動的應答器。通常，可以利用任意方式來確定應答器的速度。優(yōu)選地，使用應答器所發(fā)送的信號 來確定該速度。在本發(fā)明的方法的一個實施例中，確定應答器的速度的步驟包括從讀出器向應答器發(fā)送第一信號；在讀出器處接收由應答器響應于第一信號而發(fā)出的第一響應信號；響應于第一響應信號，從讀出器向應答器發(fā)送第二信號；在讀出器處接收由應答器響應于第二信號而發(fā)出的第二響應信號；以及基于接收到的第一響應信號和第二響應信號之間的時間間隔，來確定應答器的速度。因此，在本發(fā)明的另一方面，一種讀出器包括發(fā)送器，配置用于產(chǎn)生第一信號和 第二信號并發(fā)送至應答器；以及接收器，配置用于接收響應于第一信號的來自應答器的第 一響應信號以及接收響應于第二信號的來自應答器的第二響應信號，其中，所述讀出器配 置用于基于接收第一響應信號和第二響應信號之間的時間間隔以及基于接收到的第一響 應信號和第二響應信號，來確定應答器的速度。具體地，來自讀出器的第一信號是用于搜索應答器的詢問信號。如果應答器在讀 出器的無線電范圍內(nèi)，則應答器接收第一信號并產(chǎn)生第一響應信號。第一響應信號可以包 括由應答器產(chǎn)生并分派給應答器的隨機數(shù)。響應于接收到的第一響應信號，讀出器產(chǎn)生并 發(fā)送第二信號，所述第二信號可以是確認信號。響應于第二信號，應答器產(chǎn)生并發(fā)送第二響 應信號，所述第二響應信號可以例如包括其相關(guān)產(chǎn)品的電子產(chǎn)品碼(EPC)并且還包括可以 與所述隨機數(shù)相關(guān)的循環(huán)冗余校驗和。接收這兩個響應信號和分析這兩個響應信號之間的 時間間隔可以用于確定應答器的速度?？梢允褂谜环日{(diào)制方案在讀出器處對第一響應 信號和第二響應信號進行解調(diào)，使得解調(diào)后的第一響應信號和第二響應信號各自包括彼此 正交的第一分量和第二分量。然后確定速度可以包括估計兩個響應信號之間的相移以及接 收第一響應信號和第二響應信號之間的時間間隔。第一響應信號和第二響應信號可以是正交幅度調(diào)制信號，各自具有彼此正交的第 一分量和第二分量。然而，這不是必要的。應答器也可以使用例如ASK或PSK/BPSK調(diào)制方 案來發(fā)送接收信號。例如，可以根據(jù)以下等式來估計兩個響應信號之間的相移或角度φ:
<formula>formula see original document page 5</formula>其中，S1U1)是第一響應信號的第一分量，SqU1)是第一響應信號的第二分量， S1U2)是第二響應信號的第一分量，Sq(t2)是第二響應信號的第二分量，arctan2是S1 的元素的一部分的四象限反正切函數(shù)。那么，可以根據(jù)以下等式來估計應答器的速度ν <formula>formula see original document page 6</formula>其中，co是針對第一響應信號和第二響應信號的載波信號的角載頻， 是載波信 號的傳播速度，t2-、是接收第一響應信號和第二響應信號之間的時間間隔。為了改進速度的估計，可以對第一響應信號或第二響應信號的第一分量或第二分 量中的至少一個在時間上求平均。正交幅度調(diào)制(一般縮寫為QAM)是本領(lǐng)域已知的，并且是一種通過對兩個載波的 幅度進行調(diào)制來運送數(shù)據(jù)的調(diào)制方案。兩個載波相對于彼此相移90°，并且具有相同的角 載頻《。通常，將要傳輸?shù)谋忍亓鞣致烦蓛刹糠郑瑥亩a(chǎn)生要傳輸?shù)膬蓚€獨立的信號(信 道)。例如，使用幅度移位鍵控(ASK)或相移監(jiān)控(PSK)調(diào)制來單獨地對這兩個獨立的信號 進行編碼。通過余弦來對編碼信號之一進行調(diào)制(“同相信道”或“I信道”)，通過正弦來 調(diào)制其他編碼信號(“正交信道”或“Q信道”)。然后，將這兩個信號彼此相加并通過實際 信道來發(fā)送。當使用零中頻解調(diào)方案時，具體地當使用零中值正交幅度調(diào)制方案時，如果第一 分量是“同相的”并且第二分量是“正交的”，則可以使用以下等式來描述第一分量和第二分 量
<formula>formula see original document page 6</formula>其中，d是從讀出器到應答器的距離，是基波(鏈路)的角調(diào)制頻率，牝是相 對于載波信號的未知相移，vp是相關(guān)介質(zhì)中的傳播速度。相關(guān)介質(zhì)一般是空氣。兩個分量
的第一項是時間無關(guān)的，并且可以被看作是依賴于距離和波長的附加幅度調(diào)制。正交 IQ信道的正交特性防止在所有距離和波長條件下基帶信息的丟失。附加的幅度調(diào)制對于目標跟蹤和目標速度估計而言可以是有用的，并且可以有助 于估計材料特性，這是因為介質(zhì)傳播所用的不同材料導致不同的傳播速度。此外，具有特殊 分布的接收天線的兩個或更多個同步讀出器或一個讀出器可以用于三角測量，以便實現(xiàn)更 好的定位條件。由于讀出器知道該讀出器接收兩個響應信號時的時刻，所以應答器的速度v可以 被估計為
arctan- arctan <formula>formula see original document page 6</formula>Ad是應答器在接收這兩個響應信號之間已經(jīng)移動的距離?？梢詫π盘?amp;和SQ求平均以消除時間相關(guān)分量。由于<formula>formula see original document page 6</formula>為周期循環(huán)，所以可以計算出應答器的最大允許速度。例如，如果使用根據(jù)EPCglobal UHF協(xié)議標準來工作的超高頻(UHF)讀出器應答器系統(tǒng)，則該 系統(tǒng)目前可以在1GHz范圍內(nèi)工作。在分派給應答器隨機數(shù)的情況下，接收兩個響應信號之 間的時間目前在2ms范圍內(nèi)。因此，在假定傳播介質(zhì)是空氣的情況下應答器的最大速度vmax 是大約
<formula>formula see original document page 7</formula>具體地，通過利用標簽或應答器的運輸速度作為對屬于以相同速度移動的組的標 簽進行分類和檢測的區(qū)別特征，可以使用本發(fā)明的方法和本發(fā)明的讀出器。此外，可以使用 分類來區(qū)分應答器的有效讀出和無效(不期望的)讀出。


以下將參考附圖所示的實施例以非限制性方式來更詳細地描述本發(fā)明，附圖中圖1是RFID讀出器應答器系統(tǒng)，圖2是圖1的讀出器的一部分的電路圖，以及圖3示出了讀出器接收到的信號。
具體實施例方式圖1示出了 RFID應答器讀出器系統(tǒng)。對于本示例實施例，應答器讀出器系統(tǒng)根據(jù) EPCglobal UHF協(xié)議標準進行操作，并且可以基于零中頻和正交幅度解調(diào)(QAM)彼此通信。對于本示例實施例，應答器1被置于與讀出器20相距距離d處，附著在圖中未明 確示出的產(chǎn)品上，并且隨著產(chǎn)品一起以速度v移動。應答器1包括底座2、電路(對于本示 例實施例是集成電路3)以及天線4。集成電路3和天線4附著到底座2。應答器1被配置為接收由讀出器20發(fā)送的信號以及響應于讀出器20的信號而產(chǎn) 生并發(fā)送響應信號。響應信號在本實施例中是ASK、PSK、BPSK或QAM信號，并且可以在QAM 中具有彼此正交的兩個分量以及在ASK、PSK和BPSK中具有一個分量。使用ASK調(diào)制方案 來調(diào)制每個分量。響應信號的產(chǎn)生是現(xiàn)有技術(shù)中已知的，因此不再對其詳細說明。為了產(chǎn) 生響應信號，應答器1的集成電路3可以例如包括存儲器6，存儲響應信號的內(nèi)容；以及微 控制器5，連接至存儲器6以產(chǎn)生響應信號。對于本示例實施例，如現(xiàn)有技術(shù)已知的，使用UHF電磁場來傳輸讀出器20的信號。 集成電路3還包括與微控制器5和天線4相連的解碼器/編碼器級7。解碼器/編碼器級 7被配置為對天線4的輸出信號進行處理以對來自電磁場的讀出器信號進行解碼。然后將 解碼后的信號傳遞至微控制器5以進行進一步處理。從電磁場得到處理解碼后的信號所需 的時鐘信號。對于本示例實施例，應答器1是無源應答器，該無源應答器的集成電路3由讀出器 20所發(fā)出的電磁場來供電。然而，應答器1也可以是有源應答器。在本實施例中，讀出器20包括天線22 ；電路21，包括發(fā)送器23和接收器24 ；以 及多路選擇器29，用于在發(fā)送或接收模式下在天線22中選擇合適的天線。發(fā)送器23被配 置為產(chǎn)生發(fā)往應答器1的信號，具體地，第一和第二信號25、26。圖2更詳細地示出了讀出器20的電路21。
對于本示例實施例，電路21除了發(fā)送器23和接收器24以外還包括余弦波信號 發(fā)生器43，用于產(chǎn)生被用作電磁波的電力載波并且具有915MHz的載頻f的信號；以及環(huán)形 器44。環(huán)形器44是定向隔離器和定向路由器，其依賴于其獨立端口處的輸出和輸入信號的 方向。信號發(fā)生器43可以是可調(diào)諧的并且連接至發(fā)送器23和接收器24。環(huán)形器44連接 至發(fā)送器23和接收器24的輸出，并且還連接至多路選擇器29。多路選擇器29是在發(fā)送器 23和接收器24之間交替地切換天線22的器件。載頻f可以是固定的或可變的，并且不限 于 915MHz。在本實施例中，發(fā)送器23包括緩沖器42、混頻器40和功率放大器41。緩沖器42 連接至信號發(fā)生器43和混頻器40?；祛l器40對信號發(fā)生器43產(chǎn)生的載波信號上的數(shù)據(jù) 進行調(diào)制。將調(diào)制后的信號傳送至與環(huán)形器44相連的功率放大器41。通過天線22將功率 放大器41的輸出信號發(fā)送至應答器1。對于本示例實施例，用于發(fā)送器23的調(diào)制方案是 ASK 或 PR-ASK。
對于本示例實施例，接收器24包括分路器31、第一和第二混頻器32、33、第一和第 二鏡像抑制濾波器34、35、緩沖器39、移相器38、微處理器36、以及與微處理器36相連的 存儲器37。鏡像抑制濾波器34、35實質(zhì)上相同，并且分別包括電磁干擾(EMI)低通濾波器 34c、35c、高通濾波器34b、35b以及可編程五階低通濾波器34a、35a。緩沖器39連接至信號 發(fā)生器43，移相器38將輸入信號相移90°。當讀出器20接收ASK、PSK、BPSK或QAM信號時，該信號被天線22捕獲并經(jīng)由環(huán)形 器44被饋送至分路器31。分路器31基本上將該信號分路成兩個相同的信號。將分路信號 之一饋送至第一混頻器32，將另一個分路信號饋送至第二混頻器33。第一混頻器32經(jīng)由 緩沖器39連接至信號發(fā)生器43。第二混頻器33連接至移相器38，所述移相器38經(jīng)由緩 沖器39連接至信號發(fā)生器43。因此，第一混頻器32的輸入信號是讀出器20接收到的信號 以及具有角載頻ω的余弦信號，至第二混頻器33的輸入信號是由讀出器20接收到的信號 以及具有角載頻ω的正弦信號。從而混頻器32、33的輸出信號彼此正交，經(jīng)過鏡像抑制濾 波器34、35，并由微處理器36來處理。對于本示例實施例，接收器24不使用任何中頻。當發(fā)起通信時，讀出器20產(chǎn)生并發(fā)送第一信號25，對于本示例實施例，第一信號 25是詢問信號。響應于第一信號25，應答器1使用本領(lǐng)域已知的后向散射來產(chǎn)生第一響應 信號27，并將該第一響應信號27發(fā)送至讀出器20。第一響應信號27是基于零中頻的ASK、 PSK、BPSK或QAM信號。第一響應信號27可以包括由應答器1產(chǎn)生并分派給應答器1的隨 機數(shù)。當讀出器20接收第一響應信號27時，讀出器27記錄當前時間t1;使用其混頻器 32,33對該第一響應信號進行解調(diào)，以及產(chǎn)生并發(fā)送第二信號26，對于本示例實施例，所述 第二信號26是確認信號。當接收到第二信號26時，應答器1對第二信號26進行解調(diào)和處理，以及產(chǎn)生并發(fā) 送第二響應信號28。對于本示例實施例，第二響應信號28包括其相關(guān)產(chǎn)品的電子產(chǎn)品碼 (EPC)，并且還包括與隨機數(shù)相關(guān)的循環(huán)冗余校驗和。當讀出器20接收第二響應信號28時，讀出器20記錄當前時間t2，使用其混頻器 32,33對第二響應信號進行解調(diào)，并對第二響應信號28的信息進行處理。由于對于本示例實施例使用零中頻正交幅度解調(diào)方案，所以解調(diào)后的第一和第二<formula>formula see original document page 9</formula>其中，d是從讀出器20到應答器1的距離，ωω是基波(鏈路)的調(diào)制角頻率，(^1 是相對于具有角頻率ω的載波信號的未知相移，Vp是相關(guān)介質(zhì)(對于本示例實施例，是空 氣)中的傳播速度。由于應答器1正以速度ν移動，所以第一和第二響應信號27、28相對于載波信號 的相移是不同的。為了確定應答器1的速度V，根據(jù)以下等式來估計應答器1的速度ν
<formula>formula see original document page 9</formula>圖3示出了 IQ平面中的兩個響應信號27、28。通過對信號求平均，可以減小響應 信號27、28的幅度變化的效應，以便估計應答器1的速度ν。利用角度(相移)φ示出了第 一和第二響應信號27、28相對于載波信號的相移的差異。角度φ可以被估計為
<formula>formula see original document page 9</formula>對于本示例實施例，微處理器36把應答器1的所確定的速度ν與基準速度進行比 較，如果應答器1的估計速度ν大于基準速度，則僅將第二響應信號28分類為有效的。否 貝U，微處理器36將第二響應信號28分類為無效的。對于本示例實施例，例如將讀出器20接收兩個響應信號27、28的時刻、、t2存儲 在存儲器37中。備選地，可以通過例如在時刻^啟動計數(shù)器來僅確定這兩個時刻之間的差異。最后，應注意，前述實施例說明而非限制本發(fā)明，在不脫離所附權(quán)利要求所限定的 本發(fā)明的范圍的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠設計出許多備選實施例。在權(quán)利要求中，置 于括號中的任何參考標記不應被解釋為限制權(quán)利要求。在任何權(quán)利要求中或在整個說明書 中，詞語“包括”及其動詞變化并不排除除了所列元件或步驟以外還存在其他元件或步驟。 元件的單數(shù)引用并不排除這樣的元件的多個引用，反之亦然。在列舉了若干裝置的設備權(quán) 利要求中，可以利用同一項軟件或硬件來實現(xiàn)這些裝置中的若干裝置。在互不相同的從屬 權(quán)利要求中陳述特定措施并不表明不能有利地使用這些措施的組合。
權(quán)利要求
一種對應答器和/或源自應答器的信號進行分類的方法，包括以下步驟在讀出器(20)處接收來自應答器(1)的信號(27、28)；確定應答器(1)移動的速度(v)；以及基于所確定的速度(v)，將應答器(1)和/或源自應答器(1)的信號(28)分類為有效的或無效的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括如果應答器(1)的速度(ν)在第一基準速度以 上和/或在第二基準速度以下，則將應答器(1)和/或源自應答器(1)的信號(28)分類為 有效的，其中所述第二基準速度大于所述第一基準速度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定應答器⑴的速度(ν)的步驟包括 從讀出器(20)向應答器(1)發(fā)送第一信號(25)；在讀出器(20)處接收由應答器(1)響應于第一信號(25)而發(fā)出的第一響應信號(27)；響應于第一響應信號(27)，從讀出器(20)向應答器(1)發(fā)送第二信號(26)； 在讀出器(20)處接收由應答器(1)響應于第二信號(26)而發(fā)出的第二響應信號(28)；以及基于接收到的第一響應信號和第二響應信號(27，28)之間的時間間隔，來確定應答器 (1)的速度(ν)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，包括采用正交幅度調(diào)制方案在讀出器(20)處對第 一響應信號和第二響應信號(27，28)進行解調(diào)，使得解調(diào)后的第一響應信號和第二響應信 號各自包括彼此正交的第一分量和第二分量，其中，確定速度(ν)包括估計兩個響應信號 (27,28)之間的相移(φ)和接收第一響應信號和第二響應信號(27，28)之間的時間間隔。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，包括根據(jù)以下等式來確定應答器(1)的速度(ν)<formula>formula see original document page 2</formula>其中，ν是應答器(1)的速度(ν)，ω是針對第一響應信號和第二響應信號(27，28)的 載波信號的角載頻，Vp是載波信號的傳播速度，t2-tl是接收第一響應信號和第二響應信號 (27,28)之間的時間間隔，S1U1)是第一響應信號(27)的第一分量，SqU1)是第一響應信號 (27)的第二分量，SJt2)是第二響應信號(28)的第一分量，Sq (t2)是第二響應信號(28)的第二分量。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，對第一響應信號或第二響應信號(27，28)的第一 分量或第二分量中的至少一個在時間上求平均，并且/或者第一響應信號和第二響應信號 (27，28)的調(diào)制基于零中頻。
7.一種讀出器，包括發(fā)送器(23)，配置用于產(chǎn)生第一信號和第二信號(25，26)并發(fā)送第一信號和第二信號 (25,26)至應答器(1)；以及接收器(24)，配置用于接收響應于第一信號(25)的來自應答 器(1)的第一響應信號(27)以及接收響應于第二信號(26)的來自自應答器(1)的第二響 應信號(28)，其中，所述讀出器(20)配置用于基于接收第一響應信號和第二響應信號(27， 28)之間的時間間隔來確定應答器(1)的速度(ν)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的讀出器，其中，讀出器(20)配置用于采用正交幅度調(diào)制方案 來對第一響應信號和第二響應信號(27，28)進行解調(diào)，使得解調(diào)后的第一響應信號和第二 響應信號各自包括彼此正交的第一分量和第二分量，并且所述讀出器(20)配置用于通過 估計兩個響應信號(27，28)之間的相移(ψ)以及接收到第一響應信號和第二響應信號 (27，28)之間的時間間隔來確定速度(ν)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的讀出器，還配置用于通過根據(jù)以下等式進行計算來確定應答 器(1)的速度(ν)<formula>formula see original document page 3</formula>其中，V是應答器(1)的速度(V)，ω是針對第一響應信號和第二響應信號(27，28)的 載波信號的角載頻，Vp是載波信號的傳播速度，t2-tl是接收第一響應信號和第二響應信號 (27,28)之間的時間間隔，S1U1)是第一響應信號(27)的第一分量，SqU1)是第一響應信號 (27)的第二分量，S1U2)是第二響應信號(28)的第一分量，Sq (t2)是第二響應信號(28)的第二分量。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的讀出器，還配置用于對第一響應信號或第二響應信號(27， 28)的第一分量或第二分量中的至少一個求平均，并且/或者其中基于零中頻在載波信號 上調(diào)制第一響應信號和第二響應信號(27，28)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種對應答器(1)和/或源自應答器(1)的信號進行分類的方法，以及針對本發(fā)明的方法的讀出器(20)。根據(jù)本發(fā)明，讀出器(20)接收來自應答器(1)的信號(27，28)，并確定應答器(1)移動的速度(v)。最終，基于所確定的速度(v)，將應答器(1)和/或源自應答器(1)的信號(28)分類為有效的或無效的。
文檔編號G01S13/74GK101809587SQ200880108613
公開日2010年8月18日 申請日期2008年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月26日
發(fā)明者尤里科·穆赫曼 申請人:Nxp股份有限公司