專利名稱：基于位置信息的射頻識別標(biāo)簽及防沖突方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于射頻識別標(biāo)簽技術(shù)領(lǐng)域，涉及標(biāo)簽防沖突問題。
背景技術(shù)：
RFID在歷史上的首次應(yīng)用可以追溯到第二次世界大戰(zhàn)期間(約1940年)，其當(dāng)時的功能是用于分辨出敵方飛機(jī)與我方飛機(jī)。到了70年代末期，美國政府透過Los Alamos科學(xué)實驗室將RFID技術(shù)轉(zhuǎn)移到民間。RFID技術(shù)最先在商業(yè)上的應(yīng)用是在牲畜身上。80年代，美國與歐洲的幾家公司開始著手生產(chǎn)RFID標(biāo)簽?，F(xiàn)在RFID技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，例如物流、門禁控制、飛機(jī)安全、汽車防盜等等。許多國際公司如微軟、IBM、TI、富士通都已經(jīng)參與到RFID軟硬件技術(shù)研發(fā)中，未來RFID將是一個巨大的市場，同時與國家和社會的發(fā)展密切相關(guān)。
在RFID系統(tǒng)中，出于成本的考慮，標(biāo)簽共享通訊信道，當(dāng)它們同時向讀卡器返回信號時會產(chǎn)生沖突，這大大影響了標(biāo)簽的讀取速度。因此各種協(xié)議中都包含了防沖突機(jī)制，它也是各個協(xié)議中必不可少的一環(huán)?，F(xiàn)行的協(xié)議主要采用ALOHA和二進(jìn)制樹的算法，許多的研究集中在算法的改進(jìn)上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在現(xiàn)行RFID協(xié)議防沖突算法的基礎(chǔ)上提出采用標(biāo)簽物理信息增強(qiáng)系統(tǒng)防沖突能力的方法，即通過了解標(biāo)簽所處的位置信息來區(qū)分它們。同時可以兼容其它防沖突算法一起使用。
本發(fā)明所述的一種基于位置信息的射頻識別標(biāo)簽，其特征在于，含有天線、距離轉(zhuǎn)換返回信號延時電路、第二數(shù)字電路、調(diào)制電路及解調(diào)電路，其中距離轉(zhuǎn)換返回信號延時電路，含有電荷泵、穩(wěn)壓電路、電流處理電路、第一數(shù)字電路、可控延時時鐘提取電路、恒定延時時鐘提取電路以及調(diào)制信號產(chǎn)生電路，其中電荷泵，將從天線接收到的標(biāo)志射頻識別標(biāo)簽相對于讀卡器位置信息的射頻能量轉(zhuǎn)換為電壓信號；穩(wěn)壓電路，將電荷泵輸出的電壓穩(wěn)定在設(shè)定范圍以內(nèi)，同時將此電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號；電流處理電路，將穩(wěn)壓電路輸出的電流信號進(jìn)行開方處理后控制可控延時時鐘提取電路的時鐘延時；可控延時時鐘提取電路，在解調(diào)電路解調(diào)出讀卡器的發(fā)送數(shù)據(jù)后設(shè)定延時產(chǎn)生時鐘，其延時由電流處理電路輸出的反映射頻識別標(biāo)簽相對于讀卡器位置信息的電流信號控制，使得時鐘提取的延時T(d)和射頻識別標(biāo)簽相對于讀卡器的距離d成以下函數(shù)關(guān)系T(d)=CVoutkIVL=C4πdkλVout3AηQ]]>其中Q=4RantRtag(Rant+Rtag)2,]]>A＝PreaderGreaderGtag；Rant和Rtag分別為天線輻射電阻和標(biāo)簽的等效輸入電阻，Preader為讀卡器發(fā)射功率，Greader為讀卡器天線增益，Gtag為標(biāo)簽天線增益，λ為載波波長，Vout為電荷泵輸出電壓，η為電荷泵能量轉(zhuǎn)換效率，C為充放電電容值，k為電流變換的比例關(guān)系，通過調(diào)整k和C將T(d)控制在需要的范圍內(nèi)；如果解調(diào)電路解調(diào)出的讀卡器發(fā)送數(shù)據(jù)的間隔小于所述可控延時，電路不能產(chǎn)生時鐘；第一數(shù)字電路，設(shè)有模式控制信號輸出端、時鐘信號輸出端、與第二數(shù)字電路調(diào)制啟動信號輸出端相連的輸入端、可控延時時鐘輸入端、恒定延時時鐘輸入端、解調(diào)信號輸入端以及調(diào)制啟動信號輸出端；系統(tǒng)啟動后，標(biāo)簽等待正常通信，當(dāng)?shù)谝粩?shù)字電路判斷解調(diào)后的信號為設(shè)定的通信波形類型時，第一數(shù)字電路開始工作，調(diào)制啟動信號輸出端輸出信號，時鐘信號輸出端輸出可控延時時鐘；當(dāng)?shù)谝粩?shù)字電路判斷解調(diào)后的信號是事先約定的一組該類型通信數(shù)據(jù)后，輸出模式控制信號，啟動第二數(shù)字電路，改變調(diào)制信號產(chǎn)生電路的工作模式，第一數(shù)字電路調(diào)制啟動信號輸出端輸出第二數(shù)字電路的調(diào)制啟動信號，時鐘信號輸出端輸出恒定延時時鐘，此時第二數(shù)字電路執(zhí)行正常的RFID協(xié)議通信命令，所述的恒定延時時鐘輸入端的信號頻率高于可控延時時鐘輸入端信號可達(dá)的最大頻率；所述的第一數(shù)字電路以可控延時時鐘為工作時鐘；當(dāng)解調(diào)電路解調(diào)出的讀卡器發(fā)送數(shù)據(jù)間隔小于可控延時時，可控延時時鐘提取電路不產(chǎn)生時鐘，第一數(shù)字電路因沒有工作時鐘將保持原來初始狀態(tài)；恒定延時時鐘提取電路，在解調(diào)電路解調(diào)出的讀卡器發(fā)送數(shù)據(jù)后固定延時產(chǎn)生時鐘，如果解調(diào)電路解調(diào)出的讀卡器發(fā)送數(shù)據(jù)間隔小于所述恒定延時，電路不能產(chǎn)生時鐘；調(diào)制信號產(chǎn)生電路，其有三個輸入端，一個啟動信號輸入端，與第一數(shù)字電路的調(diào)制啟動信號輸出端相連以決定調(diào)制信號產(chǎn)生電路是否啟動；一個時鐘信號輸入端，與第一數(shù)字電路的時鐘信號輸出端相連；還有一個模式控制信號輸入端，與第一數(shù)字電路的模式控制信號輸出端相連；所述電路還有一個與調(diào)制電路相連的調(diào)制信號輸出端；所述電路在有時鐘輸入觸發(fā)和啟動信號輸入端有效的情況下，在標(biāo)簽等待正常通信時，在輸入時鐘固定延時后輸出設(shè)定的調(diào)制信號，在正常通信時，在輸入時鐘固定延時后輸出RFID協(xié)議規(guī)定的調(diào)制信號；調(diào)制電路，設(shè)有一個調(diào)制信號輸入端，所述的調(diào)制信號是標(biāo)簽在正常通信時返回的恒定延時信號，或是標(biāo)簽在等待正常通信時返回的可控延時信號；所述電路還有一個輸出端連接到天線，通過改變芯片的輸入阻抗產(chǎn)生回波信號；第二數(shù)字電路，設(shè)有控制信號輸入端，和第一數(shù)字電路的模式控制信號輸出端相連；時鐘信號輸入端，與第一數(shù)字電路的時鐘信號輸出端相連；解調(diào)信號輸入端，與解調(diào)電路輸出端相連；調(diào)制啟動信號輸出端，與第一數(shù)字電路相連；所述的第二數(shù)字電路在標(biāo)簽等待正常通信階段即使有時鐘信號輸入，但由于控制信號輸入端無效所以不進(jìn)入工作狀態(tài)；當(dāng)?shù)谝粩?shù)字電路判斷解調(diào)后的信號是事先約定的一組設(shè)定通信波形類型的數(shù)據(jù)后，第二數(shù)字電路的控制信號輸入端有效，第一數(shù)字電路的提供的時鐘為恒定延時時鐘，第二數(shù)字電路執(zhí)行正常的RFID協(xié)議通信命令；解調(diào)電路，根據(jù)從天線端接收的射頻信號的強(qiáng)弱判斷讀卡器發(fā)送的數(shù)據(jù)，并輸出給第一數(shù)字電路、第二數(shù)字電路、恒定延時時鐘提取電路以及可控延時時鐘提取電路；所述設(shè)定的通信波形是讀卡器發(fā)送三個空載波代表“1”，兩個空載波代表“0”，一個空載波代表空值，為標(biāo)簽提取時鐘使用，空載波持續(xù)時間為1μS，標(biāo)簽發(fā)出的回波信號在其恢復(fù)的時鐘后1μS產(chǎn)生，讀卡器在接收到標(biāo)簽回波后1μS再次發(fā)送數(shù)據(jù)，標(biāo)簽返回回波信號的寬度為1μS，區(qū)分標(biāo)簽的最小可控延時差為3μS。
本發(fā)明所述的一種基于位置信息的射頻識別標(biāo)簽的防沖突方法，其特征在于包括以下步驟包括以下步驟(1)標(biāo)簽進(jìn)入場區(qū)上電復(fù)位；(2)讀卡器按設(shè)定的通信波形向標(biāo)簽發(fā)送調(diào)制的載波信號，以供標(biāo)簽提取時鐘；(3)標(biāo)簽根據(jù)所處位置即所接收的射頻能量大小等待不同的時間向讀卡器返回信號；(4)當(dāng)讀卡器檢測到標(biāo)簽返回信號后，固定延時后再次發(fā)送數(shù)據(jù)；(5)只有離讀卡器最近的標(biāo)簽才能再次恢復(fù)出正確的時鐘和返回信號，并經(jīng)過正確接收一組事先約定的數(shù)據(jù)后，發(fā)送設(shè)定數(shù)據(jù)告知讀卡器，同時進(jìn)入正常的RFID協(xié)議通信狀態(tài)；(6)讀卡器接收到距離最近的標(biāo)簽返回的設(shè)定數(shù)據(jù)后了解到標(biāo)簽已經(jīng)準(zhǔn)備好進(jìn)入RFID協(xié)議通信狀態(tài)，則按照RFID協(xié)議和標(biāo)簽進(jìn)行通信；(7)RFID協(xié)議通信結(jié)束后，讀卡器使標(biāo)簽進(jìn)入靜默狀態(tài)，同時尋找下一個最近的標(biāo)簽進(jìn)行通信；所述的讀卡器中設(shè)定的通信波形是讀卡器發(fā)送三個空載波代表“1”，兩個空載波代表“0”，一個空載波代表空值，為標(biāo)簽提取時鐘使用，空載波持續(xù)時間為1μS，標(biāo)簽發(fā)出的回波信號在其恢復(fù)的時鐘后1μS產(chǎn)生，讀卡器在接收到標(biāo)簽回波后1μS再次發(fā)送數(shù)據(jù)，標(biāo)簽返回回波信號的寬度為1μS，區(qū)分標(biāo)簽的最小可控延時差為3μS。
仿真結(jié)果說明只有具有最快時鐘的標(biāo)簽才能與讀卡器進(jìn)行通信，其可區(qū)分標(biāo)簽相差的最小延時為4μS(留1μS的冗余)。


圖1系統(tǒng)示意圖；圖2系統(tǒng)通信波形；圖3防沖突方法步驟圖，3.1標(biāo)簽狀態(tài)轉(zhuǎn)換，3.2讀卡器狀態(tài)轉(zhuǎn)換；圖4距離和回波延時關(guān)系圖；圖5標(biāo)簽在不同距離的區(qū)分精度；圖6標(biāo)簽結(jié)構(gòu)示意圖；圖7電荷泵電路圖；圖8解調(diào)電路模塊示意圖；具體實施方式
圖1是系統(tǒng)示意圖，由讀卡器和標(biāo)簽組成，標(biāo)簽連接的天線等效為一個電壓源和輻射電阻。當(dāng)對標(biāo)簽進(jìn)行并聯(lián)電感匹配后，標(biāo)簽接收到的能量為Ptag=AQ(λ4πd)2---(1)]]>其中Q=4RantRtag(Rant+Rtag)2,]]>A＝PreaderGreaderGtag。
Rant和Rtag分別為天線輻射電阻和標(biāo)簽的等效輸入電阻，Preader為讀卡器發(fā)射功率，Greader為讀卡器天線增益，Gtag為標(biāo)簽天線增益，λ為載波波長，d為標(biāo)簽和讀卡器間的距離。
電荷泵輸出功耗為Pout＝Ptagη(2)其中η為電荷泵能量轉(zhuǎn)換效率。由于穩(wěn)壓電路消耗了電荷泵輸出的主要功耗，其值為PVL＝VoutIVL≈Pout(3)Vout為電荷泵的輸出電壓，IVL為流過穩(wěn)壓電路的電流，將(1)和(2)代入(3)，我們可以得出IVL和距離d之間的關(guān)系IVL=ηAQVout(λ4πd)2---(4)]]>因此穩(wěn)壓電路中流過的電流攜帶了距離信息，電流處理模塊將IVL開方處理后控制可控延時時鐘提取電路的時鐘輸出延時T(d)，可用電容充放電實現(xiàn)T(d)=CVoutkIVL=C4πdkλVout3AηQ---(5)]]>其中C為充放電電容值，k為電流變換的比例關(guān)系，通過調(diào)整k和C將T(d)控制在需要的范圍內(nèi)。
隨著標(biāo)簽和讀卡器之間距離d的減小，Vout和η變化很小，電荷泵負(fù)載加大，Rtag下降逐漸接近Ront，從而導(dǎo)致Q緩慢增大，T(d)必然減小，因此T(d)和d成單調(diào)趨近線性關(guān)系。
圖2即一種可行的通信波形，讀卡器發(fā)送的三個空載波代表“1”，兩個空載波代表“0”，一個空載波代表空值，空值為標(biāo)簽提取時鐘使用。標(biāo)簽在接收到最后一個空載波后延時和距離相關(guān)的一段時間，恢復(fù)時鐘，并在此時鐘后1μS產(chǎn)生回波信號。讀卡器在接收到標(biāo)簽回波后1μS再次發(fā)送數(shù)據(jù)?？蛰d波持續(xù)時間為1μS。從圖中可以看出可區(qū)分標(biāo)簽相差的最小延時為3μS，即如果另一標(biāo)簽的時鐘延時大于圖2中恢復(fù)時鐘3μS，它的時鐘在還未到來前會被讀卡器發(fā)送的空載波重新置0。這樣只有擁有最快時鐘的標(biāo)簽才能與讀卡器進(jìn)行通信。
圖4展示了仿真的距離和回波延時的關(guān)系。圖5則顯示了在不同距離上的可區(qū)分標(biāo)簽的最小間距。這里設(shè)定標(biāo)簽在時鐘延時相差4μS的情況下可區(qū)分。仿真是在讀卡器發(fā)射功率為915MHz 4W EIRP，標(biāo)簽天線等效輻射電阻為200Ω，增益為0dB，并在標(biāo)簽芯片輸入端并聯(lián)上電感進(jìn)行匹配的條件下得到的。仿真采用了SMIC EEPROM 0.18μm工藝的晶體管模型。
具體的通信步驟如圖3，標(biāo)簽分為兩種模式模式1，標(biāo)簽按本發(fā)明的防沖突方法和讀卡器進(jìn)行通信，等待正常的RFID協(xié)議通信；模式2，標(biāo)簽按現(xiàn)行的RFID協(xié)議和讀卡器進(jìn)行通信。
首先，讀卡器發(fā)射功率，等待標(biāo)簽的返回信號。此例子中的設(shè)計為無源標(biāo)簽，所以標(biāo)簽必須等電容上電壓達(dá)到工作電壓時才復(fù)位芯片電路，進(jìn)入模式1等待讀卡器的信號，一旦接收到讀卡器發(fā)送的信號后根據(jù)自身位置等待不同的延時產(chǎn)生時鐘，返回信號。離讀卡器最近的標(biāo)簽有優(yōu)先權(quán)，此標(biāo)簽接收到事先約定的一組正確數(shù)據(jù)后，采用另一個恒定的更高時鐘，進(jìn)入模式2，與讀卡器按照現(xiàn)行各種RFID協(xié)議進(jìn)行通信，當(dāng)標(biāo)簽相距太近時，它們都將進(jìn)入模式2并采用RFID協(xié)議中的防沖突算法進(jìn)行區(qū)分。
此時處于模式1的標(biāo)簽不會對處于模式2的標(biāo)簽造成影響。如果協(xié)議采用是原來如圖2的通信方式，此時系統(tǒng)采用更高的時鐘，因此模式1標(biāo)簽不能產(chǎn)生時鐘，不會有回波信號。如果協(xié)議不采用圖2的通信方式，可對標(biāo)簽電路做修改，使其對RFID協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)和圖2的通信波形具備區(qū)分能力，當(dāng)讀卡器發(fā)送RFID協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)信號波形時，處于模式1的標(biāo)簽不會在此時產(chǎn)生回波，使處于模式2工作的標(biāo)簽通信不受影響。
當(dāng)讀卡器與最近區(qū)域的標(biāo)簽通信完畢后，它發(fā)送靜默命令，同時開始下一輪操作，尋找下一個最接近的標(biāo)簽。
圖6是芯片的模塊示意圖，包括距離轉(zhuǎn)換返回信號延時電路、第二數(shù)字電路、調(diào)制和解調(diào)電路。
解調(diào)電路如圖8。包絡(luò)檢波電路的輸入端和天線相連接，將射頻信號轉(zhuǎn)化為幅度變化的電壓信號，峰值檢測電路輸出的電壓波動很小，當(dāng)讀卡器發(fā)送的空載波來臨時，包絡(luò)檢波電路的輸出改變，當(dāng)其小于分壓后的電壓值時，遲滯比較器輸出信號。在這里采用遲滯比較器起到抗噪聲的作用。
調(diào)制電路模塊主要是通過改變天線的輸入阻抗產(chǎn)生返回信號。第二數(shù)字電路執(zhí)行模式2的正常RFID協(xié)議命令。
距離轉(zhuǎn)換返回信號延時模塊包括7個子電路。圖7是能量轉(zhuǎn)換和恢復(fù)的電荷泵電路，采用Dickson電路結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。電路采用二級管連接方式的PMOS晶體管來替代肖特基二級管，可以在普通CMOS工藝上實現(xiàn)，降低了成本，最后一級的電容較大，主要用來儲存能量和減少電源波紋。穩(wěn)壓電路在標(biāo)簽過于接近讀卡器時起到保護(hù)電路的作用，電流處理模塊從穩(wěn)壓電路提取電流，開方處理后控制可控延時時鐘提取電路的輸出時鐘延時。第一數(shù)字電路判斷是否接收到一組事先約定的正確數(shù)據(jù)，如果是，將輸出的時鐘從可控延時時鐘切換到恒定延時時鐘，并啟動第二數(shù)字電路，將調(diào)制信號產(chǎn)生電路的輸出從模式1轉(zhuǎn)變?yōu)槟Ｊ?，同時將輸出到調(diào)制信號產(chǎn)生電路的調(diào)制啟動信號通路切換到第二數(shù)字電路的調(diào)制啟動信號輸出，進(jìn)行模式2的通信。恒定延時時鐘提取電路如果沿用模式1通信物理接口，則無需改變調(diào)制信號產(chǎn)生電路的輸出模式。恒定延時時鐘提取電路也可用片上時鐘替代。
順便指出，應(yīng)當(dāng)在所有方面上將上述實施示例視為示例性而非限制性的，因此將落在權(quán)利要求的同等物的內(nèi)涵和范圍內(nèi)的所有修改都包含在本發(fā)明中，可以在不脫離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下按其它具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.基于位置信息的射頻識別標(biāo)簽，其特征在于，含有天線、距離轉(zhuǎn)換返回信號延時電路、第二數(shù)字電路、調(diào)制電路及解調(diào)電路，其中距離轉(zhuǎn)換返回信號延時電路，含有電荷泵、穩(wěn)壓電路、電流處理電路、第一數(shù)字電路、可控延時時鐘提取電路、恒定延時時鐘提取電路以及調(diào)制信號產(chǎn)生電路，其中電荷泵，將從天線接收到的標(biāo)志射頻識別標(biāo)簽相對于讀卡器位置信息的射頻能量轉(zhuǎn)換為電壓信號；穩(wěn)壓電路，將電荷泵輸出的電壓穩(wěn)定在設(shè)定范圍以內(nèi)，同時將此電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號；電流處理電路，將穩(wěn)壓電路輸出的電流信號進(jìn)行開方處理后控制可控延時時鐘提取電路的時鐘延時；可控延時時鐘提取電路，在解調(diào)電路解調(diào)出讀卡器的發(fā)送數(shù)據(jù)后設(shè)定延時產(chǎn)生時鐘，其延時由電流處理電路輸出的反映射頻識別標(biāo)簽相對于讀卡器位置信息的電流信號控制，使得時鐘提取的延時T(d)和射頻識別標(biāo)簽相對于讀卡器的距離d成以下函數(shù)關(guān)系T(d)=CVoutkIVL=C4πdkλVout3AηQ]]>其中Q=4RantRtag(Rant+Rtag)2,A=PreaderGreaderGtag;]]>Rant和Rtag分別為天線輻射電阻和標(biāo)簽的等效輸入電阻，Preader為讀卡器發(fā)射功率，Greader為讀卡器天線增益，Gtag為標(biāo)簽天線增益，λ為載波波長，Vout為電荷泵輸出電壓，η為電荷泵能量轉(zhuǎn)換效率，C為充放電電容值，k為電流變換的比例關(guān)系，通過調(diào)整k和C將T(d)控制在需要的范圍內(nèi)；如果解調(diào)電路解調(diào)出的讀卡器發(fā)送數(shù)據(jù)的間隔小于所述可控延時，電路不能產(chǎn)生時鐘；第一數(shù)字電路，設(shè)有模式控制信號輸出端、時鐘信號輸出端、與第二數(shù)字電路調(diào)制啟動信號輸出端相連的輸入端、可控延時時鐘輸入端、恒定延時時鐘輸入端、解調(diào)信號輸入端以及調(diào)制啟動信號輸出端；系統(tǒng)啟動后，標(biāo)簽等待正常通信，當(dāng)?shù)谝粩?shù)字電路判斷解調(diào)后的信號為設(shè)定的通信波形類型時，第一數(shù)字電路開始工作，調(diào)制啟動信號輸出端輸出信號，時鐘信號輸出端輸出可控延時時鐘；當(dāng)?shù)谝粩?shù)字電路判斷解調(diào)后的信號是事先約定的一組該類型通信數(shù)據(jù)后，輸出模式控制信號，啟動第二數(shù)字電路，改變調(diào)制信號產(chǎn)生電路的工作模式，第一數(shù)字電路調(diào)制啟動信號輸出端輸出第二數(shù)字電路的調(diào)制啟動信號，時鐘信號輸出端輸出恒定延時時鐘，此時第二數(shù)字電路執(zhí)行正常的RFID協(xié)議通信命令，所述的恒定延時時鐘輸入端的信號頻率高于可控延時時鐘輸入端信號可達(dá)的最大頻率；所述的第一數(shù)字電路以可控延時時鐘為工作時鐘；當(dāng)解調(diào)電路解調(diào)出的讀卡器發(fā)送數(shù)據(jù)間隔小于可控延時時，可控延時時鐘提取電路不產(chǎn)生時鐘，第一數(shù)字電路因沒有工作時鐘將保持原來初始狀態(tài)；恒定延時時鐘提取電路，在解調(diào)電路解調(diào)出的讀卡器發(fā)送數(shù)據(jù)后固定延時產(chǎn)生時鐘，如果解調(diào)電路解調(diào)出的讀卡器發(fā)送數(shù)據(jù)間隔小于所述恒定延時，電路不能產(chǎn)生時鐘；調(diào)制信號產(chǎn)生電路，其有三個輸入端，一個啟動信號輸入端，與第一數(shù)字電路的調(diào)制啟動信號輸出端相連以決定調(diào)制信號產(chǎn)生電路是否啟動；一個時鐘信號輸入端，與第一數(shù)字電路的時鐘信號輸出端相連；還有一個模式控制信號輸入端，與第一數(shù)字電路的模式控制信號輸出端相連；所述電路還有一個與調(diào)制電路相連的調(diào)制信號輸出端；所述電路在有時鐘輸入觸發(fā)和啟動信號輸入端有效的情況下，在標(biāo)簽等待正常通信時，在輸入時鐘固定延時后輸出設(shè)定的調(diào)制信號，在正常通信時，在輸入時鐘固定延時后輸出RFID協(xié)議規(guī)定的調(diào)制信號；調(diào)制電路，設(shè)有一個調(diào)制信號輸入端，所述的調(diào)制信號是標(biāo)簽在正常通信時返回的恒定延時信號，或是標(biāo)簽在等待正常通信時返回的可控延時信號；所述電路還有一個輸出端連接到天線，通過改變芯片的輸入阻抗產(chǎn)生回波信號；第二數(shù)字電路，設(shè)有控制信號輸入端，和第一數(shù)字電路的模式控制信號輸出端相連；時鐘信號輸入端，與第一數(shù)字電路的時鐘信號輸出端相連；解調(diào)信號輸入端，與解調(diào)電路輸出端相連；調(diào)制啟動信號輸出端，與第一數(shù)字電路相連；所述的第二數(shù)字電路在標(biāo)簽等待正常通信階段即使有時鐘信號輸入，但由于控制信號輸入端無效所以不進(jìn)入工作狀態(tài)；當(dāng)?shù)谝粩?shù)字電路判斷解調(diào)后的信號是事先約定的一組設(shè)定通信波形類型的數(shù)據(jù)后，第二數(shù)字電路的控制信號輸入端有效，第一數(shù)字電路的提供的時鐘為恒定延時時鐘，第二數(shù)字電路執(zhí)行正常的RFID協(xié)議通信命令；解調(diào)電路，根據(jù)從天線端接收的射頻信號的強(qiáng)弱判斷讀卡器發(fā)送的數(shù)據(jù)，并輸出給第一數(shù)字電路、第二數(shù)字電路、恒定延時時鐘提取電路以及可控延時時鐘提取電路；所述設(shè)定的通信波形是讀卡器發(fā)送三個空載波代表“1”，兩個空載波代表“0”，一個空載波代表空值，為標(biāo)簽提取時鐘使用，空載波持續(xù)時間為1μS，標(biāo)簽發(fā)出的回波信號在其恢復(fù)的時鐘后1μS產(chǎn)生，讀卡器在接收到標(biāo)簽回波后1μS再次發(fā)送數(shù)據(jù)，標(biāo)簽返回回波信號的寬度為1μS，區(qū)分標(biāo)簽的最小可控延時差為3μS。
2.基于位置信息的射頻識別標(biāo)簽防沖突方法，其特征在于，包括以下步驟(1)標(biāo)簽進(jìn)入場區(qū)上電復(fù)位；(2)讀卡器按設(shè)定的通信波形向標(biāo)簽發(fā)送調(diào)制的載波信號，以供標(biāo)簽提取時鐘；(3)標(biāo)簽根據(jù)所處位置即所接收的射頻能量大小等待不同的時間向讀卡器返回信號；(4)當(dāng)讀卡器檢測到標(biāo)簽返回信號后，固定延時后再次發(fā)送數(shù)據(jù)；(5)只有離讀卡器最近的標(biāo)簽才能再次恢復(fù)出正確的時鐘和返回信號，并經(jīng)過正確接收一組事先約定的數(shù)據(jù)后，發(fā)送設(shè)定數(shù)據(jù)告知讀卡器，同時進(jìn)入正常的RFID協(xié)議通信狀態(tài)；(6)讀卡器接收到距離最近的標(biāo)簽返回的設(shè)定數(shù)據(jù)后了解到標(biāo)簽已經(jīng)準(zhǔn)備好進(jìn)入RFID協(xié)議通信狀態(tài)，則按照RFID協(xié)議和標(biāo)簽進(jìn)行通信；(7)RFID協(xié)議通信結(jié)束后，讀卡器使標(biāo)簽進(jìn)入靜默狀態(tài)，同時尋找下一個最近的標(biāo)簽進(jìn)行通信；所述的讀卡器中設(shè)定的通信波形是讀卡器發(fā)送三個空載波代表“1”，兩個空載波代表“0”，一個空載波代表空值，為標(biāo)簽提取時鐘使用，空載波持續(xù)時間為1μS，標(biāo)簽發(fā)出的回波信號在其恢復(fù)的時鐘后1μS產(chǎn)生，讀卡器在接收到標(biāo)簽回波后1μS再次發(fā)送數(shù)據(jù)，標(biāo)簽返回回波信號的寬度為1μS，區(qū)分標(biāo)簽的最小可控延時差為3μS。
全文摘要
本發(fā)明屬于射頻識別標(biāo)簽防沖突技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于，讀卡器設(shè)定的初始通信速率低于標(biāo)簽與讀卡器進(jìn)行正常協(xié)議通信的速率，其值由從讀卡器發(fā)送信號到接收到標(biāo)簽的返回信號之間的時間差決定。距離最近的標(biāo)簽在接收到讀卡器發(fā)送信號后最快返回信號，所以決定了通信速率，其它標(biāo)簽在此通信速率下無法正常工作和返回信號，從而避免了標(biāo)簽間的沖突。為此提出了一種基于位置信息的射頻識別標(biāo)簽，該標(biāo)簽包括天線、距離轉(zhuǎn)換返回信號延時電路、第二數(shù)字電路、調(diào)制和解調(diào)電路。其中距離轉(zhuǎn)換返回信號延時電路使標(biāo)簽從接收到讀卡器發(fā)送信號到標(biāo)簽返回信號的延時由標(biāo)簽和讀卡器之間的距離決定。
文檔編號G06K7/00GK101051359SQ20071009907
公開日2007年10月10日 申請日期2007年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月11日
發(fā)明者劉忠奇, 孫旭光, 張春, 李永明, 王志華 申請人:清華大學(xué)