多路數據傳輸的增強檢測的製作方法
2023-09-21 20:19:10 2
專利名稱：多路數據傳輸的增強檢測的製作方法
背景技術：
本發明涉及識別多個發射機的方法，每個發射機在各時間間隔內發送數據給接收機。本發明也涉及包括多個發射機和一個接收機的識別系統和涉及發射機本身。本發明還涉及用於改進在EP494,114A中特別是在EP585,132A中公開的識別系統的方法和設備。
已知的識別系統，其中多個發射機，典型地是轉發器，被詢問信號啟動，然後，發送通常包括識別數據的應答信號給接收機，它典型地構成詢問器的一部分。這些信號可以以多種方式被傳送，包括電磁能，例如射頻(RF)，紅外線(IR)，和相干光線，以及聲能，例如超聲。例如，傳輸可通過由發射機實際發射RF能量，或調製發射機天線的反射率，以造成在從發射機天線反射的或後向散射的詢問信號中的RF能量的變化量，而被完成。
通常，如果兩個發射機的發送重疊或衝突，則傳輸會丟失，因為接收機不能區分各個單獨的發送。這樣，系統必須使每個發射機重複地發射，直到其發射發生在「寂靜」時間，並且被詢問器成功地接收為止。GB2,116,808A公開了一種識別系統，其中各個轉發器被編程來以偽隨機方式再發送數據。在這種識別系統中轉發器的定時信號從晶體振蕩器得出，因此，使轉發器的製作更昂貴。
EP467,036A描述了另一種識別系統，它在轉發器數據發送之間使用了偽隨機延時。在該例中，線性回歸序列發生器由轉發器識別地址來引晶，使偽隨機延時儘可能隨機。
本發明的一個目的是提供用於增強對這類系統的多路傳輸進行的檢測的替換系統。
EP494,114A和EP585,132A公開了識別系統，其中轉發器可用相同的數據被編程。該發明的一個目的是提供改進的識別系統，用於產生在轉發器發送之間的偽隨機延時。
發明概要按照本發明的第一方面，提供了識別多個發射機的方法，每個發射機在一些時間間隔內發送數據到一個接收機，該方法包括通過在這樣一些時間間隔使每個發射機能工作來改變由每個發射機的接連發送之間的間隔持續時間，這些時間間隔被隨機地或偽隨機地計算，並且和該發射機的相關的本地定時裝置的工作頻率有關。
時間間隔優選地是在和本地定時裝置的預定周期數有關的最大持續時間與最小時間間隔之間進行變動。
在以上方法中，在發送之間的間隔持續時間，可通過周期地生成偽隨機數，並把偽隨機數與由本地定時裝置時鐘同步(clocked)的計數器裝置的輸出進行比較，以及當偽隨機數與計數器裝置的輸出一致時使發射機能工作，而被計算。
按照本發明的第二方面，提供了識別系統，包括其中每個發射機適合於在時間間隔內發送的多個發射機，和至少一個用於接收來自發射機的發送的接收機，每個發射機包括用於產生發送的裝置，用於計算接連的發送之間的間隔持續時間的裝置，以及用於使發射機能在與本地定時裝置的工作頻率有關的隨機的或偽隨機的時間間隔內工作的裝置。
按照本發明的第三方面，提供了適合於在時間間隔內發送的發射機，包括用於產生發送的裝置，用於計算接連的發送之間的間隔持續時間的裝置，以及用於使發射機能在與本地定時裝置的工作頻率有關的隨機的或偽隨機的時間間隔內工作的裝置。
本地定時裝置優選地是具有相對較大公差的未規定的時鐘頻率的發射機的振蕩器，這樣不同發射機的振蕩器傾向於以不同頻率運行。
使能裝置可包括用於生成偽隨機數的偽隨機數發生器，用於以與振蕩器頻率有關的速率計數的計數器裝置，以及用於比較偽隨機數發生器與計數器裝置的輸出和僅當輸出一致時用於使發射機能工作的裝置。
發射機可以是射頻識別(RF/ID)轉發器。在體現EP494,114A和EP585,132A描述的「抗衝突協議」的轉發器中，不一定需要每個轉發器的識別碼不同；轉發器可以是相同的，允許它們被非常便宜地大量製造。本發明的優點是，當使用這樣一種抗衝突協議時，有較好的免除衝突的能力。然而，如果在偽隨機數發生器中使用唯一的晶種(seed)，則可更容易地完成判讀多個轉發器。
本發明擴大到操作發射機和通常用來構制本發明的發射機的集成電路的方法。
附圖簡述
圖1是按照本發明的射頻轉發器的示意方框圖；圖2是圖1中的發射控制塊的示意方框圖；以及圖3是顯示兩個轉發器或終端(tag)的發送定時的示意圖。
實施例描述本發明的目的是提供用於增大識別全都發送數據給一個接收機的多個發射機-典型地是轉發器的概率的方法和系統。雖然，下面描述的實施例指的是由所接收的來自詢問器的詢問信號激勵的和供電的無源射頻轉發器，但本發明也能應用於其它系統。例如，本發明也可用於其中多個自-供電發射機必須由一個接收機識別的系統，或其中多個發射機藉使用隨機延時的「補償和重試」算法進行廣播的系統。
本發明通過使發射機或轉發器以隨機或偽隨機時間間隔而不是以規則時間間隔在不同時間發射而達到這個要求。另外，通過從本地定時裝置，典型地是每個轉發器的振蕩器，得出隨機或偽隨機定時，而增強從每個轉發器的接連發射的隨機程度。轉發器類型可以是在EP494,114A和EP585,132A中所描述的類型，這些文件的整個內容在此引用以供參考。標稱相同的轉發器的振蕩器的工作頻率上的相當大的公差增大了它們發送的隨機性。
現在參照圖1，圖上示意地顯示了無源RF轉發器。轉發器具有天線10，它接收由詢問器發送的RF詢問信號的能量，該能量的一部分被轉換，以便對電容器C充電，該電容起到轉發器電源的作用。轉發器具有一個在電路板上的振蕩器12，它工作在和其它標稱相同的轉發器相同的標稱頻率上。然而，由於在優選的低成本集成電路轉發器中的製造公差，振蕩器12的輸出頻率典型地具有+25％的製造公差。輸出頻率也受來自電容器C的電源電壓VDD的影響，該電源電壓VDD由於靠近詢問器、天線指向和其它因數，又受所接收的詢問信號的能量的強度影響。這樣，每個終端(tag)具有的振蕩器的頻率受到很大的不確定性的影響，它取決於製造公差和電源電壓，該電壓本身又取決於接收的RF場強。所以每個振蕩器的頻率在終端運行以前是不定的，未規定的。
粗實線1表示可被集成為單片集成電路的轉發器部件。
轉發器包括非易失性存儲器單元14，典型地是EEPROM，它存儲轉發器的識別碼以及對於不同編碼數據傳輸頻率(比特速率)、最大延遲時間(Nmax.T)、和用於偽隨機時間延遲電路的晶種而對轉發器編程的配置信息。轉發器還包括輸出驅動器16，它在本描述的實施例中調製被加到天線10的負載，因而，調製了它的反射率，但是它也可以是有源發射機。控制邏輯電路18控制輸出驅動器16的運行，並響應於來自發射控制器電路20的信號從存儲器單元14讀出數據，該發射控制器電路20將被更詳細地顯示於圖2。當電壓加到控制邏輯電路18時，復位電路22上的電源使控制邏輯電路18啟動為預定的起始狀態。
在圖2中，更詳細地顯示了發射控制器電路20。這個電路包括序列發生器24，它接收來自振蕩器12的時鐘信號，從這個信號得出一個可能較低的頻率，以產生「存儲器讀」信號，它和時鐘信號一起加到控制邏輯電路18。「存儲器讀」信號是以恆定頻率的周期為T的連續的脈衝序列。每個這樣的脈衝使控制邏輯電路18通過「讀出命令」信號下指令給存儲器單元14，以便順序輸出存儲在其中的識別碼到控制邏輯電路中。然而，該識別碼並不被控制邏輯電路傳送到輸出驅動器16用於傳輸，除非發射控制器20與相應的「存儲器讀」脈衝同時地也輸出「發射使能」信號給控制邏輯電路18。這只是偶爾發生在偽隨機時間間隔，如在下面所描述的。
序列發生器電路24的輸出也被加到碼周期計數器26，因而，它在每次來自存儲器單元14的識別碼輸出序列起始時增加。碼周期計數器從不復位，而是計數到它的最大計數值，此後它返回到零，並且再進行計數。偽隨機數發生器電路28不時地產生偽隨機數，偽隨機數發生器電路28的輸出和碼周期計數器26的當前輸出被加到比較器30。無論何時兩個數被比較為相等時，比較器30給出一個輸出，該輸出是以上所說的「發射使能」信號。「發射使能」信號也觸發偽隨機數發生器，以產生新的偽隨機數。當「發射使能」信號和「存儲器讀」信號同時成為高電平時，已由控制邏輯電路18從存儲器單元14讀出的代碼被輸出到輸出驅動器16，並被發送。
現在參照圖3，比較了兩個轉發器或終端一Tag1和Tag2的發送。Tag1的振蕩器運行比Tag2的振蕩器多少快一些。兩個振蕩器都被編入了相同的Nmax，但在圖上所示的特定時刻，Tag1在N1.T的時期內，將保持為無源(無發射)模式，其中N1隨每個發送/靜止周期而變化，(0＜＝N＜＝Nmax)，而Tag 2在N2.T內保持為無源模式。注意到，Tag1的T和Tag2的T不相同，但二者受到和上述的頻率的同樣的變化的影響。而且，任何的終端的T1，T2，T3，...，TN由於各特定終端電源電壓隨時間的變化而並不精確相等。因此，在終端之間以及在同一個終端的不同時間之間都有頻率變化。在本發明中使用的抗衝突系統，比起如在某些其它的RF識別系統中從RF載頻(例如，由頻率劃分)得出終端時鐘信號的情況，給出好得多的免除衝突的能力，並且相對較便宜地實現。
Nmax值通過把比特數由比較器30比較而被確定。在進行8比特比較的情況下，Nmax＝255。Nmax在轉發器編程或製造時被配置。已經實驗確定，對於特定的Nmax數，在相同的RF詢問欄位，能同時被讀出的轉發器或終端的數目有實際的限制。如果把在相同的詢問欄位中的轉發器的數目和為成功地識別全部轉發器而花費的時間進行比較，則由於在轉發器發送之間的衝突，該時間大約正比於轉發器數目，直到轉發器數目達到Nmax/2為止。如果轉發器數目增加到超過這一點，則識別終端所花費的時間快速地增加到這一條件，其中轉發器全都不能被識別，因為所有發送都導致衝突。
由於上述轉發器的設計的各個不同的有利方面，在每個轉發器的數據發送中，得到很大的隨機程度，儘管轉發器用相同的Nmax值被編程，以及基本上是相同的。這意味著，從一個轉發器到下一個轉發器可能需要進行調整的唯一值是轉發器識別碼。
本領域的技術人員將會看到，本發明可被用於多種不同系統。在其中本地定時裝置的變化不是固有特性的系統中，可把這樣的變化包括在系統設計中。例如，可使用以各個不同晶種運行的多個不同的晶體振蕩器電路。每個發射機可配備有不同的振蕩器電路，雖然，對一組發射機提供唯一的頻率並不是重要的。替換地，發射機可通過例如在振蕩器電路之間的切換而能動態改變本地定時裝置的頻率。在相同的精神下，其中頻率取決於外部因素(例如，溫度、入射光)的本地定時裝置可提供必要的頻率變化。
權利要求
1.識別多個發射機的方法，每個發射機在一些時間間隔內發送數據到一個接收機，包括通過在這樣一些時間間隔使每個發射機能工作來改變來自每個發射機的接連的發射之間的間隔持續時間，這些時間間隔被隨機地或偽隨機地計算，並且和該發射機的相關的本地定時裝置的工作頻率有關。
2.權利要求1中所要求保護的方法，其特徵在於，其中時間間隔在和本地定時裝置的預定周期數有關的最大持續時間與最小時間間隔之間進行變動。
3.權利要求1中所要求保護的方法，其特徵在於，其中本地定時裝置的工作頻率是不定的。
4.權利要求1中所要求保護的方法，其特徵在於，其中可通過生成偽隨機數，並把偽隨機數與由本地定時裝置時鐘同步的計數器裝置的輸出進行比較，以及僅當偽隨機數與計數器裝置的輸出一致時才使發射機能工作，而來計算在發送之間的間隔持續時間。
5.權利要求4中所要求保護的方法，其特徵在於，其中偽隨機數被周期地產生。
6.識別系統，包括多個發射機，每個發射機適合於在一些時間間隔內發送，和至少一個接收機，用於接收來自發射機的發射，每個發射機包括用於產生發送的裝置，用於計算接連的發送之間的間隔持續時間的裝置，以及用於使發射機能在與本地定時裝置的工作頻率有關的隨機的或偽隨機的時間間隔內工作的裝置。
7.權利要求6中所要求保護的識別系統，其特徵在於，其中計算裝置改變在和本地定時裝置的預定周期數有關的最大持續時間與最小時間間隔之間的時間間隔。
8.權利要求6中所要求保護的識別系統，其特徵在於，其中本地定時裝置是振蕩器。
9.權利要求8中所要求保護的識別系統，其特徵在於，其中每個振蕩器的時鐘頻率具有相對較大的公差。
10.權利要求8中所要求保護的識別系統，其特徵在於，其中不同發射機的振蕩器傾向於以不同頻率運行。
11.權利要求8中所要求保護的識別系統，其特徵在於，其中發射機的工作頻率是不定的。
12.權利要求6中所要求保護的識別系統，其特徵在於，其中計算裝置包括用於生成偽隨機數的偽隨機數發生器，和用於以與本地定時裝置的頻率有關的速率進行計數的計數器裝置。
13.權利要求12中所要求保護的識別系統，其特徵在於，其中使能裝置把偽隨機數發生器的輸出與計數器的輸出進行比較，以及僅當偽隨機數與計數器裝置的輸出一致時，才使發射機能工作。
14.權利要求13中所要求保護的識別系統，其特徵在於，其中偽隨機數周期地產生。
15.適合於在一些時間間隔內發送的發射機，包括用於產生發送的裝置，用於計算接連的發送之間的間隔持續時間的裝置，以及用於使發射機能在與本地定時裝置的工作頻率有關的隨機的或偽隨機的時間間隔內工作的裝置。
16.權利要求15中所要求保護的發射機，其特徵在於，其中計算裝置改變在和本地定時裝置的預定周期數有關的最大持續時間與最小時間間隔之間的時間間隔。
17.權利要求15中所要求保護的發射機，其特徵在於，其中本地定時裝置是振蕩器。
18.權利要求17中所要求保護的發射機，其特徵在於，其中振蕩器的時鐘頻率具有相對較大的公差。
19.權利要求15中所要求保護的發射機，其特徵在於，其中計算裝置包括用於生成偽隨機數的偽隨機數發生器，和用於以與本地定時裝置的頻率有關的速率進行計數的計數器裝置。
20.權利要求19中所要求保護的發射機，其特徵在於，其中使能裝置把偽隨機數發生器的輸出與計數器的輸出進行比較，以及僅當偽隨機數與計數器裝置的輸出一致時，才使發射機能工作。
21.權利要求20中所要求保護的發射機，其特徵在於，其中偽隨機數周期地產生。
22.在隨機的時間間隔內從發射機產生發送的方法，包括通過在這樣一些時間間隔使發射機能工作而改變在每個發射機接連的發送之間的間隔持續時間，這些時間間隔被隨機地或偽隨機地計算，並且和該發射機的相關的本地定時裝置的工作頻率有關。
23.權利要求22中所要求保護的方法，其特徵在於，其中時間間隔在和本地定時裝置的預定周期數有關的最大持續時間與最小時間間隔之間進行變動。
24.權利要求22中所要求保護的方法，其特徵在於，其中可通過生成偽隨機數，並把偽隨機數與由本地定時裝置時鐘同步的計數器裝置的輸出進行比較，以及僅當偽隨機數與計數器裝置的輸出一致時才使發射機能工作，而來計算在發送之間的間隔持續時間。
25.權利要求24中所要求保護的方法，其特徵在於，其中偽隨機數被周期地產生。
26.在發射機中使用的集成電路，該發射機包括本地定時裝置，用於計算接連的發送之間的間隔持續時間的裝置，以及用於使發射機能在與本地定時裝置的工作頻率有關的隨機的或偽隨機的時間間隔內工作的裝置。
27.權利要求25中所要求保護的集成電路，其特徵在於，其中本地定時裝置是振蕩器。
28.權利要求27中所要求保護的集成電路，其特徵在於，其中振蕩器的時鐘頻率具有相對較大的公差。
29.權利要求25中所要求保護的集成電路，其特徵在於，其中計算裝置包括用於生成偽隨機數的偽隨機數發生器，和用於以與本地定時裝置的頻率有關的速率進行計數的計數器裝置。
30.權利要求29中所要求保護的集成電路，其特徵在於，其中使能裝置把偽隨機數發生器的輸出與計數器的輸出進行比較，以及僅當偽隨機數與計數器裝置的輸出一致時，才使發射機能工作。
全文摘要
本發明提供了用於增大識別全都發送數據給一個接收機的多個發射機(1)(典型地,是轉發器)的概率的方法和系統。本發明也可用於多個系統,包括無源射頻轉發器系統,其中多個自—供電發射機必須由一個接收機識別的系統,或其中多個發射機藉使用隨機延時的「補償和重試」算法進行廣播的系統。每個發射機(1)適合於在一些時間間隔內發送,並包括用於產生發送的裝置,用於計算接連的發送之間的間隔持續時間的裝置,以及用於使發射機能在與本地定時裝置(21)的工作頻率有關的隨機的或偽隨機的時間間隔內工作的裝置(20)。在無源RFID系統中,在發射機工作以前,本地定時裝置的頻率是不定的,未規定的。
文檔編號G06F13/00GK1201540SQ9619815
公開日1998年12月9日 申請日期1996年11月8日 優先權日1995年11月9日
發明者H·L·范埃登, J·P·L·克羅伊特 申請人:英國技術集團有限公司