Rfid標籤的時鐘同步的製作方法

2023-05-17 05:30:46 1

專利名稱：Rfid標籤的時鐘同步的製作方法
RFID標籤的時鐘同步
背景技術：
射頻標識(RFID)標籤通常從RFID閱讀器接收無線電信號，並以經調製的發送來應答該信號，所述經調製的發送對RFID標籤的標識號進行編碼，並且還可能對其它信息進行編碼。許多RFID標籤是無源設備(即它們本身不具有獨立的電源，而是從所接收的無線電信號中獲得電能，從而向RFID標籤的電路供電)。因此，它們通常使用極低功率的時鐘產生電路，來充當它們的數字電路的時序控制。然而，大多數極低功率時鐘產生電路由於它們的設計本質，在時鐘頻率開始漂移之前不能很長時間的保持時鐘頻率。因此，通常的RFID標籤可以同步於所接收的信號中的前同步碼，以設定時鐘頻率，隨後在整個標籤發送過程中在沒有進一步的同步的情況下，設法保持該頻率。由於在前同步碼結束之後時鐘速度會立即開始漂移，因此就會限制從標籤進行發送的長度，這是因為過大的時鐘漂移會使得比特率發生改變，直到不能由RFID閱讀器可靠地接收數據。這顯著地減少了可以使用RFID技術的應用的數量，因為其限制了 RFID標籤可以發送的數據量。


藉助於參考以下的說明和附圖，可以理解本發明的一些實施例，附圖用於說明本發明的實施例。在附圖中
圖1顯示了根據本發明的實施例，可以合併到RFID閱讀器中的信號的圖示。
圖2顯示了根據本發明的實施例的RFID閱讀器和RFID標籤。圖3顯示了根據本發明的實施例，可以由RFID閱讀器執行的方法的流程圖。
圖4顯示了根據本發明的實施例，可以由RFID標籤執行的方法的流程圖。
具體實施例方式
在以下的說明中，闡明了許多特定細節。然而，可以理解無需這些特 定細節也可以實施本發明的實施例。在其它實例中，沒有詳細示出公知的 電路、結構和技術，以便不會模糊對該說明的理解。
對"一個實施例"、"實施例"、"實例實施例"、"不同實施例"等的引 用表示如所述的本發明的一個(或多個)實施例可以包括特定的特徵、結 構或特性，但並不是每個實施例都必須包括所述特定的特徵、結構或特性。 此外， 一些實施例可以具有針對其它實施例所述的特徵中的一些、全部或 不具有這些特徵。
在以下說明書以及權利要求中，可以使用術語"耦合"和"連接"連 同它們的派生詞。應理解這些術語不是意圖作為彼此的同義詞。而是，在 具體實施例中，"連接"可以用於表示兩個或多個元件彼此直接物理或電氣 接觸。"耦合"可以意味著兩個或多個元件彼此協作或交互作用，但它們可 以是也可以不是直接物理或電氣接觸的。
術語"無線"可以用於描述電路、設備、系統、方法、技術、通信信 道等，其通過使用經調製的電磁輻射穿過非固體介質來傳輸數據。該術語 不是意味著相關的設備不包含任何連線，儘管在一些實施例中它們可以不 包含。術語"移動無線設備"可以用於描述在其通信時可以進行移動的無 線設備。
在本文的上下文中，可以將RFID標籤定義為包括RFID天線(用於接收 輸入的起到激活RFID標籤作用的無線信號，並以經調製的射頻信號的形式 發送無線應答)，以及RFID標籤電路(其可以包括用於存儲RFID標籤的 標識碼的電路、用於通過天線發送該碼的電路、以及在一些實施例中的電 源電路，其收集從輸入的射頻信號中接收的功率並且使用該功率中的一部 分向RFID標籤電路的操作供電)。如同在RFID技術領域中己知的，從RFID 標籤"發送"信號可以包括以下任一個l)向天線提供足夠的功率，以產生 從天線輻射出的信號，或者2)反射所接收到的信號的經調製形式。在本文 的上下文中，RFID閱讀器可以是這樣的設備其採用無線方式向RFID標 籤信號，以使得RFID標籤採用無線方式發送前述的應答，該應答可以被 RFID閱讀器接收以識別該RFID標籤。如在此所用的，除非特別指明，描述普通對象的序數形容詞"第一"、 "第二"、"第三"等的使用僅表明所提及的相似對象的不同實例，並不是 意圖暗示如此描述的對象必須以指定的順序在時間上、空間上排列，或者 以任何其它方式排列。
可以以硬體、固件和軟體的一種或任何組合來實現本發明的各個實施 例。還可以將本發明實現為包含在機器可讀介質之中或之上的指令，其可 以被一個或多個處理器讀取並執行，以實現在此所述的操作的性能。機器 可讀介質包括用於以機器(例如計算機)可讀形式存儲、傳輸和/或接收信息 的任何機構。例如，機器可讀介質可以包括存儲介質，例如但不限於只讀 存儲器(ROM);隨機存取存儲器(RAM);磁碟存儲介質；光存儲介質；快閃 存儲器件等。機器可讀介質還可以包括傳播的信號，其可以被調^J以編碼 所述指令，例如但不限於電磁信號、光信號或聲載波信號。
本發明的各個實施例可以將時鐘信號調製到由RFID閱讀器進^1的發 送上，並且將該時鐘信號保持於大部分或全部的由RFID閱讀器進fi^的發送 上。RFID標籤可以接收來自RFID閱讀器的發送，將其內部時鐘與所接收 的時鐘信號進行同步，並且即使是在RFID標籤發送其應答時，也使其內部 時鐘持續地同步於所接收的時鐘信號。因為該內部時鐘的穩定性ia在取決 於外部源，因此可以非常簡單地構成該RFID標籤的時鐘電路，其具有相應 的低功耗，且仍保持通常與更複雜、更昂貴且耗費更多功率的時鐘電路相 關聯的類型的頻率穩定性。進而，與使用僅在來自RFID閱讀器的發送開始 時進行初始同步的自由運行的時鐘的可實現情況相比，頻率的更大穩定性 會使RFID標籤可靠地發送更長的應答。
圖l顯示了根據本發明實施例的信號曲線圖，該信號可以合併到RFID 閱讀器中。圖1的線a)顯示了可以在RFID閱讀器中產生的二進位數據流， 表示一系列的1和0。在不同實施例中，數據流可以服從任一不同標準，例 如但不限於l)直接二進位(例如，"高"代表1，"低"代表0，或反之亦然)， 2)歸0(RZ)， 3)不歸0(NRZ), 4)其它的。該數據流中的不同部分可以用於任 何可行的目的，例如但不限於l)用於與接收器同步的前同步碼，2)消息內 容，3)—個(或多個)地址，4)用於解釋數據中其它部分的信息，5)其它的。 在一些實施例中，數據速率可以在每秒40千比特(KBS)與640KBS之間，但其它實施例可以使用在該範圍之外的數據率。
圖1的線b)顯示了時鐘信號。儘管將所示的實施例顯示為正弦波，但 在不同實施例中，時鐘信號可以採用其它形式，例如方波、鋸齒波等。圖l
的線c)顯示了線a)的數據流與線b)的時鐘信號的組合，表示了在單一信號 中的數據流和時鐘信號兩者。為了易於說明，圖1顯示的時鐘信號具有的 頻率僅比該數據的有效比特率大幾倍，但可以使用時鐘頻率與比特率之間 的任何可行的比值。在一些實施例中，時鐘頻率與比特率之間的比值使得 可以使用接收器中的濾波器電路將時鐘頻率與數據信號分離為兩個單獨的 信號。在一些實施例中，時鐘頻率可以約為1千赫茲(KHz)，但其它實施例 可以使用其它時鐘頻率。在一些實施例中，不同時鐘頻率可以用於不同的 發送。
時鐘信號的強度可以是數據信號強度的任何可行的分數部分。 一個實 施例可以使用低於數據信號強度約-9dBc的時鐘信號，但其它實施例可以使 用其它相對的信號強度。
對於無線傳輸，可以將線c)的信號調製到射頻(RF)載波上。為了說明 的清楚，沒有在圖1中顯示該載波，因為用於調製載波的技術是公知的。 可以使用各種調製方法，例如但不限於l)幅移鍵控(ASK)調製，2)相移鍵 控(PSK)調製，3)二進位相移鍵控(BPSK)調製，4)其它的。可以以任何順序 將數據和時鐘信號調製到RF信號上，例如1)將合併的數據/時鐘信號調製 到RF載波上，2)將數據信號調製到RF載波上，隨後將時鐘信號調製到該 經調製的載波上，3)將時鐘信號調製到載波上，隨後將數據信號調製到該經 調製的載波上。在一些實施例中，RF載波頻率可以約為900兆赫茲(MHz)， 但其它實施例可以使用其它的頻率。
圖2顯示了根據本發明實施例的RFID閱讀器和RFID標籤。RFID閱 讀器210可以通過其天線245發送無線信號，這些無線信號包括以數據信 號和時鐘信號調製的RF信號。RFID標籤250可以通過其天線295接收這 些信號，提取時鐘信號，並用於為RFID標籤250的應答提供時鐘，其中使 應答時序與提取的時鐘信號同步。RFID閱讀器210可以通過其天線245接 收這些應答。所述應答可以包含被調製到該應答中的RFID標籤的標識號。 按照RFID技術中常見的，可以將RFID標籤附在對象(未示出)上，並該標籤的標識號可以與該對象相關聯。
RFID閱讀器210可以包括處理邏輯電路220，在一些實施例中其可以 包括處理器。處理邏輯電路220可以執行各種操作，例如但不限於數據操 作、數據分析、通信控制、到其它設備的有線或無線接口等。RFID閱讀器 210還可以包括組合電路230，用於合併數據信號與時鐘信號；調製電路 235，用於以數據和/或時鐘信號調製RF載波；以及功率放大器240，用於 將經調製的載波放大到能夠通過天線245發射的足夠的功率級。
RFID標籤250可以包括功率獲取電路260，用於收集來自所接收的RF 信號中的電能的一部分，並提供該電能以向RFID標籤的其它部分供電。 RFID標籤250還可以包括低通濾波器270，用於從所接收的RF信號中 提取數據信號；以及標籤邏輯電路290，用於接收該數據並控制RFID標籤 的應答。RFID標籤250還可以包括高通或帶通濾波器275，用於從所接 收的RF信號中提取時鐘信號；以及標籤時鐘電路280，用於從該時鐘信號 得到內部時鐘信號，以操作標籤邏輯電路290。在一個實施例中，所提取的 時鐘信號可以通過簡單的緩衝器和/或時鐘分割電路相對直接地產生內部時 鍾。在其它實施例中，鎖相環(PLL)、振蕩器或其它類似類型的電路可以產 生內部時鐘，並將所提取的時鐘信號用作頻率同步的參考。後一技術具有 在所提取的時鐘信號缺失(例如由於RF幹擾或弱RF信號的原因)時短時間 內持續準確運行的優勢，但會需要比第一技術更複雜的電路。
圖3顯示了根據本發明實施例，可以由RFID閱讀器執行的方法的流程 圖。在流程圖300中，可以在310中開始通信交換。在發送準備中，可以 在320中以數據信號調製RF載波，在330中以時鐘信號調製RF載波。可 以並行地(如圖3中的分流程所暗示的)或串行地處理這兩個操作，但結果可 以是以時鐘信號和此時可操作的任何數據信號調製的RF載波。在一些時間 期間中可能會沒有數據要發送，在這些時間期間中，可以僅以時鐘信號， 或者以時鐘信號和不變的數據電平來調製RF載波。在一些實施例中，可以 不曾發送數據(例如，想要該載波為在範圍內的全部RFID標籤提供功率， 而沒有單個或標籤清單處理，且沒有到標籤的數據傳遞)，在這些實施例中 可以僅以時鐘信號調製RF載波。
隨後在340中可以發送經調製的載波，並由RFID標籤接收。(其可以由多個RFID標籤接收，但為了解釋的簡明，僅說明了一個標籤)。在350 中，可以從RFID標籤接收應答。在350中從RFID標籤接收應答的同時， 可以繼續在340中的由RFID閱讀器進行的發送。一旦在360中接收到應答， RFID閱讀器就可以處理該應答中所包含的數據。在一些交換中，RFID閱 讀器可以向RFID標籤發送更多的數據(例如地址、命令、指令等)，作為同 一通信交換的一部分，在該情況下，流程圖300的操作可以返回到操作 320/330，而不停止在340中的發送。但是如果該交換完成，則可以在380 中停止流程圖的操作。
圖4顯示了根據本發明實施例，可以由RFID標籤執行的方法的流程圖。 在流程圖400中，可以在410中接收激活信號，在此"激活"表示以某種 方式促使RFID標籤做出應答。在一些實施例中，這可以簡單的是接收到具 有適當頻率、強度和持續期間的載波信號，以便向RFID標籤提供足以做出 應答的功率，例如，按照在標籤首先通話(tag-talk-first)協議中所述。在其它 實施例中，"激活"可能要求以地址或其它信息來調製信號，所述地址或其 它信息指示了該被促使做出應答的特定RFID標籤，例如按照在標籤首先通 話(tag-talk-first)協議中所述。 一旦由輸入信號激活，在RFID標籤中的電路 就可以處理所接收的RF信號，以在420中提取時鐘信號，並在430中提取 數據信號，在此，此類信號包含在輸入的RF信號中。RFID標籤可以使用 任何可行的手段來提取這些信號，例如但不限於解調、低通濾波、高通濾 波、和/或帶通濾波的任何組合。
當提取了可用的時鐘信號時，RFID標籤可以在440中使用該提取的時 鍾信號來產生內部時鐘，所述內部時鐘與所提取的時鐘信號之間具有某種 規定的頻率關係。在不同實施例中，與所提取的時鐘信號相比，內部時鐘 可以具有相同的頻率、更低的頻率、或更高的頻率。在不同實施例中，內 部時鐘的相位可以與所提取的時鐘信號的相位之間具有 或不具有某種規定 的關係。該內部時鐘可以用作RFID標籤中的部分或全部數字邏輯電路的時 鍾控制信號。該內部時鐘還可以用於在460中產生發送時鐘，用於控制從 RFID標籤進行發送的數據速率。在一些實施例中，發送時鐘會具有與內部 時鐘相同的頻率(實際上可以是內部時鐘)，但其它實施例可以使用其它技 術，例如使內部時鐘頻率是發送時鐘頻率的某個規定倍數。如果已經在430中從輸入的RF信號中提取了數據，則就可以在450中 由RFID標籤處理該數據，RFID標籤的隨後動作可以取決於該處理的結果。 例如，如果該數據的第一部分包括用於同步的前同步碼，則RFID標籤就可 以在該前同步碼上同步，以確定在該前同步碼之後可能的後續的比特、字 節、地址、命令、信息等的邊界。如果該數據包括目的地址，則RFID標籤 就可以解碼該地址，以確定是否應完全應答。其它類型的數據會導致RFID 標籤的其它類型的動作。
如果要求了由RFID標籤進行應答，則在470中RFID標籤可以通過發 送做出應答。可以由前述的發送時鐘來控制該發送，在480中，如果繼續 接收到來自RFID閱讀器的輸入的RF信號，並且其繼續包含時鐘信號(如由 環路420-440-460-470-480所示的)，就可以繼續由輸入的時鐘信號的頻率來 控制生成的發送時鐘的頻率。在一些操作中，當不再接收到來自RFID閱讀 器的時鐘時，可以如在4卯中所示，停止該處理。在可替換操作中，RFID 標籤可以在一段時間內持續發送，使用其在自由運行模式中的時鐘電路來 提供發送時鐘。當由於諸如幹擾或弱輸入信號之類的因素而沒有可靠地接 收到輸入的時鐘信號的較短期間內使發送持續進行時，這種操作是尤其有 價值的。
前述的說明關注於使用由RFID閱讀器發送的時鐘來控制由RFID標籤 所發送的應答的時鐘速度。然而，其它實施例也可以使用由RFID閱讀器發 送的時鐘來同步RFID標籤的接收電路，以使其不會過於漂移。
前述說明意圖是說明性的，而不是限制性的。本領域技術人員易於想 到各種變化。意圖將這些變化包括在本發明的各個實施例中，本發明僅由 附帶的權利要求的精神和範圍來限定。
權利要求
1、一種設備，用於發送並接收射頻標識(RFID)信號，包括RFID閱讀器裝置，用於產生射頻載波信號；以及以被RFID標籤用作時鐘參考的時鐘信號來調製所述載波信號。
2、 如權利要求l所述的設備，其中，所述閱讀器裝置還用於產生以所述時鐘信號以及數據信號同時調製的載波信號。
3、 如權利要求l所述的設備，其中，將所述數據信號中的至少一部分配置為前同步碼，用於到RFID標籤的無線傳輸。
4、 如權利要求3所述的設備，其中，將所述時鐘信號用作參考時鐘，以控制所述RFID標籤的無線傳輸的數據速率。
5、 如權利要求4所述的設備，其中，在所述RFID標籤的所述無線傳輸的基本上全部期間內，以所述時鐘信號來調製所述載波信號。
6、 如權利要求3所述的設備，還包括偶極天線，耦合到所述RFID閱讀器裝置。
7、 一種設備，用於接收並發送射頻標識(RFID)信號，包括RFID標籤，用於接收以時鐘信號調製的射頻載波信號；解調所述射頻載波信號，以獲得所述時鐘信號；以及用所述時鐘信號控制從所述RFID標籤進行發送時的數據速率。
8、 如權利要求7所述的設備，其中，所述RFID標籤還用於從所述射頻載波信號中解調出數據信號。
9、 如權利要求7所述的設備，其中，所述RFID標籤還用於以所述RFID標籤的標識號來調製由所述RFID標籤進行的發送。
10、 如權利要求9所述的設備，還包括對象，耦合到所述RFID標籤，所述對象與所述標識號相關聯。
11、 一種方法，用於由射頻標識(RFID)閱讀器裝置發送無線信號，包括以時鐘信號調製載波信號；將所述經調製的載波信號發送到RFID標籤；以及從所述RFID標籤接收應答，所述應答的數據速率是在所述RFID標籤中與所述時鐘信號進行同步的。
12、 如權利要求11所述的方法，還包括在所述RFID裝置中以數據信號調製所述載波信號。
13、 如權利要求ll所述的方法，其中，所述調製所述載波信號的步驟包括在所述的接收應答的步驟的至少一部分期間內，調製所述載波。
14、 一種方法，用於在射頻標識(RFID)標籤中接收無線信號，包括從RFID閱讀器裝置接收射頻信號，所述射頻信號以時鐘信號進行了調製。
15、 如權利要求14所述的方法，還包括解調所述射頻信號，以獲得所述時鐘信號；以及在持續接收所述經調製的時鐘信號的同時，將發送的比特率與所述時鐘信號進行同步。
16、 如權利要求15所述的方法，還包括將所述時鐘信號用作參考，以控制內部時鐘電路的頻率。
17、 一種產品，包括實體的機器可讀介質，其包含指令，所述指令當被一個或多個處理器執行時，導致執行操作，所述操作包括實現以時鐘信號調製載波信號；實現發送所述經調製的載波信號；以及實現在發送所述經調製的載波信號的同時，接收來自RFID標籤的發送。
18、 如權利要求17所述的產品，其中，所述的實現接收的操作包括實現以受所述時鐘信號的頻率控制的比特率進行接收。
19、 如權利要求17所述的產品，其中，所述的實現載波的操作還包括:實現以數據信號調製所述載波。
全文摘要
一種射頻標識(RFID)閱讀器可以將時鐘信號調製到載波上，其傳輸一個或多個RFID標籤，並在貫穿其全部或大部分傳輸期間保持該時鐘信號(在一些實施例中也可以為數據的傳輸來額外的調製它)。接收該信號的RFID標籤可以將其自身的內部時鐘與接收的時鐘信號同步，並將其自身的內部時鐘用作參考時鐘，用於其自身的發射。藉助於持續的同步於來自RFID閱讀器的時鐘信號，可以避免RFID標籤的發射數據率的過度偏移。
文檔編號G01V15/00GK101558328SQ200780004104
公開日2009年10月14日 申請日期2007年2月22日 優先權日2006年3月1日
發明者J·波薩門蒂爾 申請人:英特爾公司