专利名称：多路数据传输的增强检测的制作方法
背景技术：
本发明涉及识别多个发射机的方法，每个发射机在各时间间隔内发送数据给接收机。本发明也涉及包括多个发射机和一个接收机的识别系统和涉及发射机本身。本发明还涉及用于改进在EP494,114A中特别是在EP585,132A中公开的识别系统的方法和设备。
已知的识别系统，其中多个发射机，典型地是转发器，被询问信号启动，然后，发送通常包括识别数据的应答信号给接收机，它典型地构成询问器的一部分。这些信号可以以多种方式被传送，包括电磁能，例如射频(RF)，红外线(IR)，和相干光线，以及声能，例如超声。例如，传输可通过由发射机实际发射RF能量，或调制发射机天线的反射率，以造成在从发射机天线反射的或后向散射的询问信号中的RF能量的变化量，而被完成。
通常，如果两个发射机的发送重叠或冲突，则传输会丢失，因为接收机不能区分各个单独的发送。这样，系统必须使每个发射机重复地发射，直到其发射发生在“寂静”时间，并且被询问器成功地接收为止。GB2,116,808A公开了一种识别系统，其中各个转发器被编程来以伪随机方式再发送数据。在这种识别系统中转发器的定时信号从晶体振荡器得出，因此，使转发器的制作更昂贵。
EP467,036A描述了另一种识别系统，它在转发器数据发送之间使用了伪随机延时。在该例中，线性回归序列发生器由转发器识别地址来引晶，使伪随机延时尽可能随机。
本发明的一个目的是提供用于增强对这类系统的多路传输进行的检测的替换系统。
EP494,114A和EP585,132A公开了识别系统，其中转发器可用相同的数据被编程。该发明的一个目的是提供改进的识别系统，用于产生在转发器发送之间的伪随机延时。
发明概要按照本发明的第一方面，提供了识别多个发射机的方法，每个发射机在一些时间间隔内发送数据到一个接收机，该方法包括通过在这样一些时间间隔使每个发射机能工作来改变由每个发射机的接连发送之间的间隔持续时间，这些时间间隔被随机地或伪随机地计算，并且和该发射机的相关的本地定时装置的工作频率有关。
时间间隔优选地是在和本地定时装置的预定周期数有关的最大持续时间与最小时间间隔之间进行变动。
在以上方法中，在发送之间的间隔持续时间，可通过周期地生成伪随机数，并把伪随机数与由本地定时装置时钟同步(clocked)的计数器装置的输出进行比较，以及当伪随机数与计数器装置的输出一致时使发射机能工作，而被计算。
按照本发明的第二方面，提供了识别系统，包括其中每个发射机适合于在时间间隔内发送的多个发射机，和至少一个用于接收来自发射机的发送的接收机，每个发射机包括用于产生发送的装置，用于计算接连的发送之间的间隔持续时间的装置，以及用于使发射机能在与本地定时装置的工作频率有关的随机的或伪随机的时间间隔内工作的装置。
按照本发明的第三方面，提供了适合于在时间间隔内发送的发射机，包括用于产生发送的装置，用于计算接连的发送之间的间隔持续时间的装置，以及用于使发射机能在与本地定时装置的工作频率有关的随机的或伪随机的时间间隔内工作的装置。
本地定时装置优选地是具有相对较大公差的未规定的时钟频率的发射机的振荡器，这样不同发射机的振荡器倾向于以不同频率运行。
使能装置可包括用于生成伪随机数的伪随机数发生器，用于以与振荡器频率有关的速率计数的计数器装置，以及用于比较伪随机数发生器与计数器装置的输出和仅当输出一致时用于使发射机能工作的装置。
发射机可以是射频识别(RF/ID)转发器。在体现EP494,114A和EP585,132A描述的“抗冲突协议”的转发器中，不一定需要每个转发器的识别码不同；转发器可以是相同的，允许它们被非常便宜地大量制造。本发明的优点是，当使用这样一种抗冲突协议时，有较好的免除冲突的能力。然而，如果在伪随机数发生器中使用唯一的晶种(seed)，则可更容易地完成判读多个转发器。
本发明扩大到操作发射机和通常用来构制本发明的发射机的集成电路的方法。
附图简述
图1是按照本发明的射频转发器的示意方框图；图2是图1中的发射控制块的示意方框图；以及图3是显示两个转发器或终端(tag)的发送定时的示意图。
实施例描述本发明的目的是提供用于增大识别全都发送数据给一个接收机的多个发射机-典型地是转发器的概率的方法和系统。虽然，下面描述的实施例指的是由所接收的来自询问器的询问信号激励的和供电的无源射频转发器，但本发明也能应用于其它系统。例如，本发明也可用于其中多个自-供电发射机必须由一个接收机识别的系统，或其中多个发射机藉使用随机延时的“补偿和重试”算法进行广播的系统。
本发明通过使发射机或转发器以随机或伪随机时间间隔而不是以规则时间间隔在不同时间发射而达到这个要求。另外，通过从本地定时装置，典型地是每个转发器的振荡器，得出随机或伪随机定时，而增强从每个转发器的接连发射的随机程度。转发器类型可以是在EP494,114A和EP585,132A中所描述的类型，这些文件的整个内容在此引用以供参考。标称相同的转发器的振荡器的工作频率上的相当大的公差增大了它们发送的随机性。
现在参照图1，图上示意地显示了无源RF转发器。转发器具有天线10，它接收由询问器发送的RF询问信号的能量，该能量的一部分被转换，以便对电容器C充电，该电容起到转发器电源的作用。转发器具有一个在电路板上的振荡器12，它工作在和其它标称相同的转发器相同的标称频率上。然而，由于在优选的低成本集成电路转发器中的制造公差，振荡器12的输出频率典型地具有+25％的制造公差。输出频率也受来自电容器C的电源电压VDD的影响，该电源电压VDD由于靠近询问器、天线指向和其它因数，又受所接收的询问信号的能量的强度影响。这样，每个终端(tag)具有的振荡器的频率受到很大的不确定性的影响，它取决于制造公差和电源电压，该电压本身又取决于接收的RF场强。所以每个振荡器的频率在终端运行以前是不定的，未规定的。
粗实线1表示可被集成为单片集成电路的转发器部件。
转发器包括非易失性存储器单元14，典型地是EEPROM，它存储转发器的识别码以及对于不同编码数据传输频率(比特速率)、最大延迟时间(Nmax.T)、和用于伪随机时间延迟电路的晶种而对转发器编程的配置信息。转发器还包括输出驱动器16，它在本描述的实施例中调制被加到天线10的负载，因而，调制了它的反射率，但是它也可以是有源发射机。控制逻辑电路18控制输出驱动器16的运行，并响应于来自发射控制器电路20的信号从存储器单元14读出数据，该发射控制器电路20将被更详细地显示于图2。当电压加到控制逻辑电路18时，复位电路22上的电源使控制逻辑电路18启动为预定的起始状态。
在图2中，更详细地显示了发射控制器电路20。这个电路包括序列发生器24，它接收来自振荡器12的时钟信号，从这个信号得出一个可能较低的频率，以产生“存储器读”信号，它和时钟信号一起加到控制逻辑电路18。“存储器读”信号是以恒定频率的周期为T的连续的脉冲序列。每个这样的脉冲使控制逻辑电路18通过“读出命令”信号下指令给存储器单元14，以便顺序输出存储在其中的识别码到控制逻辑电路中。然而，该识别码并不被控制逻辑电路传送到输出驱动器16用于传输，除非发射控制器20与相应的“存储器读”脉冲同时地也输出“发射使能”信号给控制逻辑电路18。这只是偶尔发生在伪随机时间间隔，如在下面所描述的。
序列发生器电路24的输出也被加到码周期计数器26，因而，它在每次来自存储器单元14的识别码输出序列起始时增加。码周期计数器从不复位，而是计数到它的最大计数值，此后它返回到零，并且再进行计数。伪随机数发生器电路28不时地产生伪随机数，伪随机数发生器电路28的输出和码周期计数器26的当前输出被加到比较器30。无论何时两个数被比较为相等时，比较器30给出一个输出，该输出是以上所说的“发射使能”信号。“发射使能”信号也触发伪随机数发生器，以产生新的伪随机数。当“发射使能”信号和“存储器读”信号同时成为高电平时，已由控制逻辑电路18从存储器单元14读出的代码被输出到输出驱动器16，并被发送。
现在参照图3，比较了两个转发器或终端一Tag1和Tag2的发送。Tag1的振荡器运行比Tag2的振荡器多少快一些。两个振荡器都被编入了相同的Nmax，但在图上所示的特定时刻，Tag1在N1.T的时期内，将保持为无源(无发射)模式，其中N1随每个发送/静止周期而变化，(0＜＝N＜＝Nmax)，而Tag 2在N2.T内保持为无源模式。注意到，Tag1的T和Tag2的T不相同，但二者受到和上述的频率的同样的变化的影响。而且，任何的终端的T1，T2，T3，...，TN由于各特定终端电源电压随时间的变化而并不精确相等。因此，在终端之间以及在同一个终端的不同时间之间都有频率变化。在本发明中使用的抗冲突系统，比起如在某些其它的RF识别系统中从RF载频(例如，由频率划分)得出终端时钟信号的情况，给出好得多的免除冲突的能力，并且相对较便宜地实现。
Nmax值通过把比特数由比较器30比较而被确定。在进行8比特比较的情况下，Nmax＝255。Nmax在转发器编程或制造时被配置。已经实验确定，对于特定的Nmax数，在相同的RF询问字段，能同时被读出的转发器或终端的数目有实际的限制。如果把在相同的询问字段中的转发器的数目和为成功地识别全部转发器而花费的时间进行比较，则由于在转发器发送之间的冲突，该时间大约正比于转发器数目，直到转发器数目达到Nmax/2为止。如果转发器数目增加到超过这一点，则识别终端所花费的时间快速地增加到这一条件，其中转发器全都不能被识别，因为所有发送都导致冲突。
由于上述转发器的设计的各个不同的有利方面，在每个转发器的数据发送中，得到很大的随机程度，尽管转发器用相同的Nmax值被编程，以及基本上是相同的。这意味着，从一个转发器到下一个转发器可能需要进行调整的唯一值是转发器识别码。
本领域的技术人员将会看到，本发明可被用于多种不同系统。在其中本地定时装置的变化不是固有特性的系统中，可把这样的变化包括在系统设计中。例如，可使用以各个不同晶种运行的多个不同的晶体振荡器电路。每个发射机可配备有不同的振荡器电路，虽然，对一组发射机提供唯一的频率并不是重要的。替换地，发射机可通过例如在振荡器电路之间的切换而能动态改变本地定时装置的频率。在相同的精神下，其中频率取决于外部因素(例如，温度、入射光)的本地定时装置可提供必要的频率变化。
权利要求
1.识别多个发射机的方法，每个发射机在一些时间间隔内发送数据到一个接收机，包括通过在这样一些时间间隔使每个发射机能工作来改变来自每个发射机的接连的发射之间的间隔持续时间，这些时间间隔被随机地或伪随机地计算，并且和该发射机的相关的本地定时装置的工作频率有关。
2.权利要求1中所要求保护的方法，其特征在于，其中时间间隔在和本地定时装置的预定周期数有关的最大持续时间与最小时间间隔之间进行变动。
3.权利要求1中所要求保护的方法，其特征在于，其中本地定时装置的工作频率是不定的。
4.权利要求1中所要求保护的方法，其特征在于，其中可通过生成伪随机数，并把伪随机数与由本地定时装置时钟同步的计数器装置的输出进行比较，以及仅当伪随机数与计数器装置的输出一致时才使发射机能工作，而来计算在发送之间的间隔持续时间。
5.权利要求4中所要求保护的方法，其特征在于，其中伪随机数被周期地产生。
6.识别系统，包括多个发射机，每个发射机适合于在一些时间间隔内发送，和至少一个接收机，用于接收来自发射机的发射，每个发射机包括用于产生发送的装置，用于计算接连的发送之间的间隔持续时间的装置，以及用于使发射机能在与本地定时装置的工作频率有关的随机的或伪随机的时间间隔内工作的装置。
7.权利要求6中所要求保护的识别系统，其特征在于，其中计算装置改变在和本地定时装置的预定周期数有关的最大持续时间与最小时间间隔之间的时间间隔。
8.权利要求6中所要求保护的识别系统，其特征在于，其中本地定时装置是振荡器。
9.权利要求8中所要求保护的识别系统，其特征在于，其中每个振荡器的时钟频率具有相对较大的公差。
10.权利要求8中所要求保护的识别系统，其特征在于，其中不同发射机的振荡器倾向于以不同频率运行。
11.权利要求8中所要求保护的识别系统，其特征在于，其中发射机的工作频率是不定的。
12.权利要求6中所要求保护的识别系统，其特征在于，其中计算装置包括用于生成伪随机数的伪随机数发生器，和用于以与本地定时装置的频率有关的速率进行计数的计数器装置。
13.权利要求12中所要求保护的识别系统，其特征在于，其中使能装置把伪随机数发生器的输出与计数器的输出进行比较，以及仅当伪随机数与计数器装置的输出一致时，才使发射机能工作。
14.权利要求13中所要求保护的识别系统，其特征在于，其中伪随机数周期地产生。
15.适合于在一些时间间隔内发送的发射机，包括用于产生发送的装置，用于计算接连的发送之间的间隔持续时间的装置，以及用于使发射机能在与本地定时装置的工作频率有关的随机的或伪随机的时间间隔内工作的装置。
16.权利要求15中所要求保护的发射机，其特征在于，其中计算装置改变在和本地定时装置的预定周期数有关的最大持续时间与最小时间间隔之间的时间间隔。
17.权利要求15中所要求保护的发射机，其特征在于，其中本地定时装置是振荡器。
18.权利要求17中所要求保护的发射机，其特征在于，其中振荡器的时钟频率具有相对较大的公差。
19.权利要求15中所要求保护的发射机，其特征在于，其中计算装置包括用于生成伪随机数的伪随机数发生器，和用于以与本地定时装置的频率有关的速率进行计数的计数器装置。
20.权利要求19中所要求保护的发射机，其特征在于，其中使能装置把伪随机数发生器的输出与计数器的输出进行比较，以及仅当伪随机数与计数器装置的输出一致时，才使发射机能工作。
21.权利要求20中所要求保护的发射机，其特征在于，其中伪随机数周期地产生。
22.在随机的时间间隔内从发射机产生发送的方法，包括通过在这样一些时间间隔使发射机能工作而改变在每个发射机接连的发送之间的间隔持续时间，这些时间间隔被随机地或伪随机地计算，并且和该发射机的相关的本地定时装置的工作频率有关。
23.权利要求22中所要求保护的方法，其特征在于，其中时间间隔在和本地定时装置的预定周期数有关的最大持续时间与最小时间间隔之间进行变动。
24.权利要求22中所要求保护的方法，其特征在于，其中可通过生成伪随机数，并把伪随机数与由本地定时装置时钟同步的计数器装置的输出进行比较，以及仅当伪随机数与计数器装置的输出一致时才使发射机能工作，而来计算在发送之间的间隔持续时间。
25.权利要求24中所要求保护的方法，其特征在于，其中伪随机数被周期地产生。
26.在发射机中使用的集成电路，该发射机包括本地定时装置，用于计算接连的发送之间的间隔持续时间的装置，以及用于使发射机能在与本地定时装置的工作频率有关的随机的或伪随机的时间间隔内工作的装置。
27.权利要求25中所要求保护的集成电路，其特征在于，其中本地定时装置是振荡器。
28.权利要求27中所要求保护的集成电路，其特征在于，其中振荡器的时钟频率具有相对较大的公差。
29.权利要求25中所要求保护的集成电路，其特征在于，其中计算装置包括用于生成伪随机数的伪随机数发生器，和用于以与本地定时装置的频率有关的速率进行计数的计数器装置。
30.权利要求29中所要求保护的集成电路，其特征在于，其中使能装置把伪随机数发生器的输出与计数器的输出进行比较，以及仅当伪随机数与计数器装置的输出一致时，才使发射机能工作。
全文摘要
本发明提供了用于增大识别全都发送数据给一个接收机的多个发射机(1)(典型地,是转发器)的概率的方法和系统。本发明也可用于多个系统,包括无源射频转发器系统,其中多个自—供电发射机必须由一个接收机识别的系统,或其中多个发射机藉使用随机延时的“补偿和重试”算法进行广播的系统。每个发射机(1)适合于在一些时间间隔内发送,并包括用于产生发送的装置,用于计算接连的发送之间的间隔持续时间的装置,以及用于使发射机能在与本地定时装置(21)的工作频率有关的随机的或伪随机的时间间隔内工作的装置(20)。在无源RFID系统中,在发射机工作以前,本地定时装置的频率是不定的,未规定的。
文档编号G06F13/00GK1201540SQ9619815
公开日1998年12月9日 申请日期1996年11月8日 优先权日1995年11月9日
发明者H·L·范埃登, J·P·L·克罗伊特 申请人:英国技术集团有限公司