专利名称：Rfid和mimo技术的系统集成的制作方法
技术领域：
本发明涉及射频识别(RFID)系统和用于在RFID标签和读取器 之间传送信号的方法。
背景技术：
射频识别(RFID)标签是可被贴附于要检测和/或监视其存在的 物品上的电子装置。通过称为"读取器，，的装置，可检查和监视RFID 标签的存在，并因此可检查和监视贴附了标签的物品的存在。读取器 一般传送RFID标签响应的射频信号。各个RFID标签可存储唯一的 识别号码或其它的可识别信息。RFID标签通过将它们的识别号码或 其它的可识别信息嵌入背射散射信号中来响应读取器，使得标签可被 识别。
在RFID标签和读取器之间传送的信息被数据速率和操作范围限 制。在电信和电子学中，数据速率指的是数据通过数据传输系统的传 输路径中的某一点的聚合率。操作范围指的是可以可靠地发射和接收 信号的发射机和接收机之间的最大距离。新的高速RFID系统需要以 比当前可用的数据速率高的数据速率和比当前可用的范围长的范围传 送信息。
鉴于以上情况，需要用于在RFID标签和读取器之间传送信号的 更有效的方法和结构。这种方法和结构应使得能够得到具有最小的信 号功率需求和最大的操作范围的希望的性能。
发明内容
本发明的实施例提供用于通过集成RFID技术与多输入多输出 (MIMO)技术在RFID标签和读取器之间发射和接收信号的系统和方法。这些技术的集成可提供大大增加的数据速率和操作范围。可以 在维持当前接受的(或甚至更少的)信号功率和信道带宽使用的同时 实现这些改进。
本发明的实施例提供一种包括多个RFID标签和读取器的系统。 每个RFID标签背向散射发射信号。读取器包含多个天线和信号处理 器。多个天线中的每个天线接收与背向散射发射的信号对应的多个信 号。信号处理器组合接收的多个信号以产生输出信号。通过使用多个 RFID标签以发射背向散射信号，根据本实施例的RFID/MIMO系统 可实现相对较长的操作范围。
本发明的另一实施例提供一种包括多个RFID标签、信号处理器 和多个读取器的系统。每个RFID标签背向散射发射信号。多个读取 器中的每个读取器包含天线。多个天线中的每个天线接收与背向散射
发射的信号对应的多个信号。信号处理器组合接收的多个信号以产生 输出信号。通过使用多个读取器，根据本实施例的RFID/MIMO系统 可实现相对较低的信号功率。
本发明的另一实施例提供一种包括以下步骤的方法。多个RFID 标签信号被背向散射发射，与背向散射发射的多个RFID标签信号对 应的多个信号被多个天线接收，其中，多个天线中的每个天线接收与 背向散射发射的多个RFID标签信号对应的多个信号。接收的多个部 分信号被组合以产生输出信号。
通过本发明的以下的详细说明，这些和其它目的、优点和特征将 变得十分明显。注意，发明内容和说明书摘要部分会阐述发明人设想 的本发明的一个或更多个、但不是所有的示例性实施例。
这里被加入并形成说明书的一部分的附图示出本发明，并且，与 说明一起进一步用于解释本发明的原理，并且使得本领域技术人员能 够实现和使用本发明。
图1示出根据本发明的实施例的RFID读取器与RFID标签的示例性集群(population)通信的环境。
图2示出在接收站点上具有空间分集的无线电系统。
图3示出在发射站点和接收站点上均具有空间分集的多输入多输 出(MIMO)无线电系统。
图4A示出根据本发明的实施例的具有包含多个空间分集天线的 单个读取器的RFID/MIMO系统的结构。
图4B示出根据本发明的实施例的多天线读取器。
图5示出根据本发明的实施例的具有分别包含天线的多个空间分 集的读取器的RFID/MIMO系统的结构。
图6示出根据本发明的实施例的基于Alamouti空时组码(STBC ) 的2:2 RFID/MIMO系统。
图7示出解释根据本发明的实施例的发射和接收RFID标签信号 的方法的流程图。
现在将参照
本发明。在附图中，类似的附图标记表示相 同或在功能上类似的元件。另外，附图标记的最左边的数字表示附图 标记首次出现的附图。
具体实施方式
引言
注意，在说明书中提到的"一个实施例"、"实施例"、"示例性实施 例，，等表示说明的实施例可包括特定的特征、结构或特性，但是未必每 一个实施例包括该特定的特征、结构或特性。并且，这种短语未必指 的是同一实施例。并且，当与实施例相关联地说明特定的特性、结构 或特征时，可以认为，不管是否明确说明，与其它的实施例相关联地 实现这种特征、结构或特性是本领域技术人员所知道的。
如这里更详细地说明的那样，本发明的实施例集成RFID和 MIMO技术以提供系统和方法。这种集成的RFID/MIMO系统和/或 方法可提供大大增加的数据速率和操作范围。并且，这种集成的 RFID/MIMO系统可维持可接受电平或者甚至更低的电平的信号功率和信道带宽使用。首先，在说明本发明的实施例之前，说明示例性的
RFID标签环境和示例性的MIMO环境。第二，说明用于集成RFID 和MIMO技术的各种示例性结构。第三，说明集成的RFID/MIMO 系统的示例性操作。最后，说明用于实现RFID/MIMO系统的示例性 方法。
RFID技术的回顾
在详细说明本发明的实施例之前，说明可实现本发明的实施例的 示例性环境是有帮助的。图1示出RFID标签读取器104与RFID标 签102的示例性集群120通信的环境100。如图1所示，标签的集群 120包括七个标签102a 102g。根据本发明的实施例，集群120可包括 任意数量的标签102。
环境100还包括读取器104a 104d。读取器104可独立地操作或 者可被耦合在一起以形成读取器网络。读取器104可被外部应用请求 以对标签的集群120寻址。作为替代方案，读取器104可具有初始化 通信的内部逻辑，或者可具有读取器104的操作员用于初始化通信的 触发器机构。
如图1所示，读取器104向标签的集群120发射具有载波频率的 询问信号110。读取器104以为这种类型的RF通信分配的一个或更 多个频带操作。例如，联邦通讯委员会(FCC)已对于某些RFID应 用规定了 902 928MHz和2400 2483.5MHz的频带。并且，出于规章 或操作考虑，读取器104可在操作频带内在周期性的基础上(例如， 从50到400毫秒)改变载波频率。在这些"频率跳跃"系统中，操作频 带被分成多个信道。例如，根据为各个信道限定的最大带宽， 902 928MHz频带可被分成25~50个信道。用于各个信道的最大可容 许带宽可通过当地或国家规章被设置。例如，根据FCC Part 15，处 于卯2 928MHz频带中的信道的最大容许带宽是500kHz。各个信道 大致以这里称为跳频的特定频率为中心。
在一个实施例中，频率跳跃读取器根据伪随机序列在跳频之间改变频率。各个读取器104—般使用其自身的伪随机序列。因此，在任 何一个时间，第一读取器104a可使用与另一读取器104b不同的载波 频率。
各种类型的标签102以各种各样的方式、包括根据基于时间的式 样或频率交替反射和吸收信号110的多个部分，向询问的读取器104 发射一个或更多个响应信号112。这种交替吸收和反射信号110的技 术这里被称为背向散射调制。标签102也可使用不同类型的编码技术 (诸如FMO和Miller编码)和调制技术(诸如，幅移键控和相移键 控调制)。但是，在本发明的实施例中可以利用其它和更复杂的编码 和调制方法(例如格码(Trellis)和正交调幅(quadrature amplitude modulation))。读取器104接收响应信号112，并从响应信号112 获得诸如响应的标签102的识别号码的数据。
如上所述，本发明的实施例集成RFID技术与MIMO技术。但是， 在说明这种集成的实施例之前，给出MIMO技术的概况。
多输入多输出技术的概况
当前，对于无线系统设计来说，多输入多输出(MIMO)技术是 大有希望的方法。在用于固定宽带无线接入("WiMAX")的IEEE 802.16和用于移动应用的第三代合作伙伴计划(3GPP)中已对MIMO 模型进行了标准化。事实上，在国际电信联盟(ITU)和3GPP标准 委员会中开始了用于第三代无线系统的MIMO方案的标准化。
由于MIMO技术是无线技术的突破，因此它受到来自学术界和电 信行业的关注。如名称暗示的那样，MIMO系统包括处于发射站点上 的多个天线和处于接收站点上的多个天线。可在MIMO系统中实现的 能量增益的理论估计是给人深刻印象的。例如，具有两个发射天线和 两个接收天线的MIMO系统对于具有瑞利衰落的信道提供达12dB的 能量增益；而采用复杂编码技术的典型无线电系统对于具有瑞利衰落 的信道提供3dB的能量增益。另外，对于MIMO系统的信道容量增 益同样是给人深刻印象的。对于MIMO系统，信道容量等于处于发射站点中的天线的数量和处于接收站点中的天线的数量的最小值。结果，
与单天线系统相比，具有四个发射天线和四个接收天线的MIMO系统 容许系统增加四倍数据速率。在维持与单天线系统相同的信号功率和 带宽使用的同时实现该增加的数据速率。
MIMO是从众所周知的空间分集技术开发而来的。空间分集被用 于具有多路传播的无线电系统中已有几十年了。无线电系统中的"空间
分集"指的是位于不同的("空间分集")位置中的多个天线。图2示出 具有空间分集的典型无线电系统200的框图。如图2所示，系统200 包括处于发射站点上的编码映射调制块210和处于接收站点上的多天 线信号处理块220。
无线电系统200这里被称为空间分集系统或1:Nr-系統，这里， 第一数字(即，1 )指的是处于发射站点上的天线的数量，第二数字(即， "NR"-变量数)指的是处于接收站点上的天线的数量。如图2所示， 在发射站点上存在一个天线，并且，在接收站点上存在三个天线(NR =3)。系统200的发射站点与常规的无线电系统(1:1系统)或单天 线系统的典型发射站点类似。在发射站点上，编码映射调制块210对 输入数据进行编码和映射，并且提供适当的载波调制。然后，调制的 信号230被编码映射调制块210的天线发出。
系统200的接收站点包括分别具有相应的高频(HF)前端的NR 个空间分集天线。接收站点还包括提供多天线信号处理的多天线信号 处理块220。处理块220 —般包括用于组合由空间分集天线接收的部 分信号的算法。为了提供发射数据的最大似然估计，组合(例如，以 线性的方式)部分信号。多天线信号的最佳信号处理基于空间分集天 线信号的加权相干或非相干的累积。例如，rake解调器是提供多径信 号分量的相干累积的典型接收机。
在具有空间分集的无线电系统200 ( 1:Nr-系統)中，接收站点上 的信号复制的数量与分集天线的数量Nr相等。众所周知，香农定理 指出，信道容量以信噪比的对数增加。因此，在无线电系统200中增 加接收站点上的天线的数量仅导致信道容量的对数增加。例如，在假定理想条件(即，天线中的不相关的衰落、最佳相干累积和信噪比
(SNR)的理想估计)时，在接收站点上具有四个天线的空间分集系
统(与无线电系统200类似)的信道容量为单天线系统的信道容量的
两倍。在数学上，它可以表示为
<formula>formula see original document page 11</formula>
其中，C(，^)是具有一个发射天线和7V及个接收天线(在本例子中为四个) 的空间分集系统的信道容量，并且，；是单天线系统的信道容量。
与仅在接收站点上具有空间分集的无线电系统200相比，MIMO 系统在发射站点和接收站点上均具有空间分集。因此，MIMO系统一 般被称为Nt:Nr-系統，其中，NT代表发射站点上的天线的数量，NR 代表接收站点上的天线的数量，其中，Nt和Nr均大于1。图3示出 MIMO系统300的框图，其中，接收站点和发射站点均具有空间分集。 一般地说，MIMO系统300在发射站点和接收站点上均提供多天线信 号处理。在图3中分别通过联合编码映射调制块310和多天线信号处 理块320代表这些功能。
在发射站点上，要被发射的数据可在发射之前以多种不同的方式 被联合编码映射调制块310组合。在一个例子中，数据符号被并行发 射。即，通过所有的天线发射相同的数据。在这种情况下，发射站点 上的多个天线仅被用作空间分集的源而不是用于增加、至少不是直接 增加数据速率。在另一例子中，通过不同的天线(时间空间分集)发 射不同的数据符号。例如，数据符号可被组合成用于通过不同的天线 发射的组。作为另一例子，可通过使用不同的天线单独地从冗余的符 号发射编码的数据符号。另外，本领域技术人员容易理解，可以在发 射站点上使用其它的组合方案。
在MIMO系统中使用的特定类型的组合方案被称为空时組码 (space-time block code, STBC ) 。 STBC利用发射的数据的多个复 制中的冗余以增加MIMO系统的数据速率。在MIMO系统中使用的 另一种类型的組合方案是空时格码(space-time trellis code, STTC )。 STTC也利用发射的数据的多个复制中的冗余，但是编码和解码一般比STBC复杂。有效的STBC可提供与空时格码相同或不同的能量增 益，但可基于简单的线性操作被实现。称为Alamouti码的一种最简单 的STBC提供用于2:2 MIMO系统的简单有效的方案。以下参照图6 说明实现Alamouti码的本发明的实施例。
MIMO系统300的接收站点具有含有相应的HF前端的Nr个空 间分集接收天线。MIMO接收机提供与具有空间分集的无线电系统 200相同或类似的多天线信号处理。即，信号处理块320包括用于线 性组合由空间分集天线接收的部分信号的算法。线性组合部分信号以 提供发射的数据的最大似然估计。多天线信号的最佳信号处理基于间 隔天线信号的加权的相干或非相干的累积。根据发射机中的数据组合 方式，接收站点上的信号处理还包括一些特定的线性或非线性过程。 例如，对于格码，可以使用Viterbi软判决解码过程，或者，对于低 密度奇偶校验(LDPC)码，可以使用迭代解码过程。
在MIMO系统300中，在接收站点上接收的信号复制的数量等于
各接收站点上的空间分集天线的数量的积，即，7Vrx7Vw 。因此，在MIMO
系统300中，同时增加接收站点和发射站点上的天线的数量导致信道
容量(香农因子(Shannon factor))的线性增加，而不是如具有空
间分集的常规无线电系统200的情况那样呈对数增加。例如，具有四
个发射天线和四个接收天线的MIMO系统的信道容量为单天线系统
的信道容量的四倍，并且为在接收站点上具有四个空间分集天线的无
线电系统的信道容量的两倍。在数学上，可以表达如下 C一) ~ bg2(Wr x W》C糾~ log2(4x 4)C(M) ~ 4C(W) (2)
其中，C( 是具有iVr个发射天线(在本例子中为四个)和iVfi个接收 天线(在本例子中为四个)的MIMO系统的信道容量，(:(1:1)是单天线
系统的信道容量。表明(:(1:4) = 2<:(1:1)的式(1)与式(2)的组合表明
C(4:4) = 2C(i:4) = 4(7(1:1)。
虽然MIMO系统可实现更高的信道容量，但这种增加的实现伴随 无线电系统特别是接收站点上产生某些复杂化。例如，根据估计，4;4 MIMO接收机比常规的l:l接收机复杂约两倍。示例性结构
如上面和下面所述，本发明的实施例提供集成RFID和MIMO技 术的系统。在实施例中，集成的RFID/MIMO系统包括(1 )多个RFID 标签和(2)具有多个天线的读取器。在另一实施例中，集成的 RFID/MIMO系统包括(1)多个RFID标签和(2 )分别具有天线的 多个读取器。在其它的实施例中，具有单天线的读取器和具有多个天 线的读取器在实现的过程中被组合。
图4A示出根据本发明的实施例的第一集成RFID/MIMO系统 400。 RFID/MIMO系统400包括具有多个空间分集天线470的单个读 取器420和多个RFID标签410。如图4A所示，RFID/MIMO系统 400包括具有第一天线460a的第一 RFID标签410a、具有第二天线 460b的第二 RFID标签410b和具有第三天线460c的第三RFID标签 410c以及包括第一天线470a、第二天线470b和第三天线470c的读取 器420。但应理解，RFID/MIMO系统400的示出仅是出于解释的目 的，而不是出于限制的目的。例如，可以理解，在不背离本发明的精 神和范围的条件下，在RFID/MIMO系统400中包含的RFID标签410 的数量和/或在读取器420上包含的天线的数量可以增加或减少。
多个RFID标签410在RFID/MIMO系统400的发射侧提供多天 线配置。在无源标签的情况下，RFID标签410a、 RFID标签410b和 RFID标签410c分别调制和背向散射发射从读取器420接收的信号 430。读取器420上的多个天线470在RFID/MIMO系统400的接收 侧提供多天线配置。如下所述，天线470是空间分集的。本领域技术 人员可以理解，读取器420的各个空间分集天线470可包含相应的HF 前端。图4B表示包括处理模块440的读取器420。本领域技术人员可 以理解，处理模块440可以为诸如微处理器、模拟信号处理器、数字 信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它的信号处 理器的提供基带多天线信号处理的任意类型的信号处理器。
如图4A所示，天线460背向散射发射由读取器420的天线470接收的信号。例如，天线470a接收沿路径430a由天线460a发射的信 号，天线470b接收沿路径430b由天线460a发射的信号，并且，天 线470c接收沿路径430c由天线460a发射的信号。类似地，天线470a 接收沿路径430d由天线460b发射的信号，天线470b接收沿路径430e 由天线460b发射的信号，以及，天线470c接收沿路径430f由天线 460b发射的信号。类似地，天线470a接收沿路径430g由天线460c 发射的信号，天线470b接收沿路径430h由天线460c发射的信号，以 及，天线470c接收沿路径430i由天线460c发射的信号。通过使用多 个RFID标签410以沿相应的多个路径430背向散射发射信号，与常 规的RFID系统相比，RFID/MIMO系统400可实现更大的操作范围。
原则上，多天线读取器420也可通过一个天线470a或几个天线 470发射连续波(CW)信号(在图4A中未示出)。通过发射CW， RFID/MIMO系统400也可被实现为两个定向系统。
读取器420的处理模块440基于发射的数据的似然估计组合接收 的多个部分信号以产生输出信号。为了保证适当的信号分集，天线4" 彼此间隔例如关注的信号的波长的分数或波长的倍数。例如，可以使 用天线470之间的V^的最小间隔，其中，人是栽波波长(对于lGHz 载波，-0.15m)。本领域技术人员可以理解，处理模块"0可以 以各种方式组合部分信号。例如，本领域技术人员可以理解，对于格 码，可以使用Viterbi软判决解码过程，对于低密度奇偶校验(LDPC) 码，可以使用迭代解码过程，或者，可以使用其它的解码过程。处理 模块440可以硬件、软件、固件或它们的任意组合被实现。
图5示出根据本发明的另 一 实施例的第二 RFID/MIMO系统500 。 RFID/MIMO系统500包括多个RFID标签510和多个空间分集的读 取器550 (多读取器环境)。特别地，如图5所示，RFID/MIMO系 统500包括包含天线540a的第一 RFID标签510a、包含天线540b的 第二RFID标签510b、包含天线540c的第三RFID标签S10c、包含 天线570a的第一读取器550a、包含天线570b的第二读取器550b和 包含天线570c的第三读取器550c。但应理解，RFID/MIMO系统500的示出仅是出于解释的目的，而不是出于限制的目的。例如，可以理
解，在不背离本发明的精神和范围的条件下，在RFID/MIMO系统500 中包含的RFID标签510的数量和/或天线550的数量可以增加或减少。
以与RFID/MIMO系统400的RFID标签410类似的方式，多个 RFID标签510在RFID/MIMO系统500的发射侧提供多天线配置。 与多个读取器550对应的多个天线570在RFID/MIMO系统500的接 收侧提供多天线配置。
如图5所示，天线540背向散射发射由读取器550的天线570接 收的信号。例如，读取器550a的天线570a接收沿路径530a由天线 540a发射的信号，读取器550b的天线570b接收沿路径530b由天线 540a发射的信号，以及，读取器550c的天线570c接收沿路径530c 由天线540a发射的信号。类似地，读取器550a的天线570a接收沿路 径530d由天线540b发射的信号，读取器550b的天线570b接收沿路 径530e由天线540b发射的信号，以及，读取器550c的天线570c接 收沿路径530f由天线540b发射的信号。类似地，读取器550a的天线 570a接收沿路径530g由天线540c发射的信号，读取器550b的天线 570b接收沿路径530h由天线540c发射的信号，并且，读取器550c 的天线570c接收沿路径530i由天线540c发射的信号。
如上面参照RFID/MIMO系统400提到的那样，通过使用多个 RFID标签510以沿相应的多个路径530背向散射发射信号，与常规 的RFID系统相比，RFID/MIMO系统500可实现更大的操作范围。 另外，在RFID/MIMO系统500中，读取器550中的一个，如果希望 的话，可用作用于RFID标签510的CW信号源(未示出)。
读取器550a c与组合信号处理模块520耦合。以与图4B的读取 器420的处理模块440类似的方式，由读取器550接收的多个信号的 处理由组合信号处理模块520提供。组合信号处理模块520可通过有 线或无线连接与读取器550耦合。作为替代方案，組合信号处理模块 520可以为例如读取器550a的多个读取器550中的一个的一部分。通 过利用多个读取器550， RFID/MIMO系统500可在实现较高的数据速率和操作范围的同时实现相对较低的信号功率。
本领域技术人员可以理解，组合信号处理模块520可以以与读取 器420的处理模块440类似的方式以多种方式组合部分信号。例如， 本领域技术人员可以理解，对于格码，可以使用Viterbi软判决解码 过程，对于低密度奇偶校验(LDPC)码，可以使用迭代解码过程， 或者，可以使用其它的解码过程。
如在下面的部分中说明的那样，对于参照图4A和图5说明的示 例性结构，可以以几种方式操作集成的RFID/MIMO系统。
示例性操作
如上所述，集成的RFID/MIMO系统的读取器(诸如，图4A的 读取器420或图5的读取器550)会比常规的RFID系统中的读取器 复杂约两倍。另一方面，集成的RFID/MIMO系统的RFID标签(诸 如，图4A的RFID标签410或图5的RFID标签510 )会或者不会比 常规的RFID系统中的RFID标签复杂。
在实施例中，RFID/MIMO系统400的多个RFID标签410或 RFID/MIMO系统500的多个RFID标签510与常规的RFID标签类 似。在本实施例中，发射侧的多个RFID标签由于它们的分集位置仅 被用作空间分集的源，并且，通过多天线读取器420、通过组合信号 处理块520或通过它们的一些组合，在接收侧执行组合信号处理。
在另 一实施例中，RFID/MIMO系统400的RFID标签410和/或 RFID/MIMO系统500的RFID标签510被{务改为用于增加数据速率 和解码可靠性。例如，根据本发明的实施例的RFID/MIMO系统可基 于空时组码(STBC) 、 AlamoutiSTBC、 STTC或本领域技术人员容 易想到的利用发射的数据的多个复制中的冗余的一些其它码。以下出 于解释而非限制的目的说明基于Alamouti STBC的RFID/MIMO系 统。
图6示出才艮据本发明的实施例的基于Alamouti STBC的2:2 RFID/MIMO系统600。 RFID/MIMO系统600包括第一标签610a、第二标签610b和读取器620。读取器620包括两个空间分集天线，即， 第一天线650a和第二天线650b。虽然RFID/MIMO系统600被示为 具有含有两个空间分集天线的读取器620，但可以理解，也可以用分 别具有天线的两个空间分集的读取器实现基于Alamouti STBC的2:2 RFID/MIMO系统。可以1〖人为，本领域4支术人员在阅读这里包含的"i兌 明时很容易想到这些实现。并且，可以理解，基于Alamouti STBC的 2:2 RFID/MIMO系统的示出仅是出于解释性的目的，而不是出于限制 性的目的。并且，可以理解，在本发明的精神和范围内，还可以设想 基于适当的STBC的NT:NR RFID/MIMO系统，其中，Nt和Nr是大 于1的任意正整数。
根据Alamouti STBC,在RFID/MIMO系统600的发射侧组合与 两个相邻比特对应的一对复数信号波形Si和S2。关于图6所示的系统 600，这意味着RFID标签610a顺序发射波形S!和-(S。S其中，星 号*表示复共扼。与RFID标签610a发射波形Si和-02)*的时间对应， 标签610b分别顺序发射波形S2和(SJ、
现在以数学的方式表达由读取器620的天线650a和650b接收的 部分信号。为此，使/^为从发射天线/到接收天线7的复数传送系数， 其中，分别地，标号Z与RFID标签610a的天线640a和RFID标签 610b的天线640b对应取值1和2，标号与天线650a和天线650b对 应取值1和2。
然后，由读取器620的天线650a接收的一对部分信号及"和及/2
可表示如下
^u-A^i+^A+W"， (3a) WW+ W+l (3b)
其中，和iV72是在与信号Si和S2对应的时间间隔上的天线650a中 的噪声波形。
式(3)可以以矩阵的形式表示如下
其中，& =[及"，及"t， S-[&， A]1, A^-[iV"， iV72T，并且，<formula>formula see original document page 18</formula>类似地，由读取器620的天线650b接收的一对信号R21和R22 可表示如下
其中，及2=及27， iT"r， 5"-&， &T， A^-[A^， W"r，其中N21和 N22是在与信号Sl和S2对应的时间间隔上的天线650a中的噪声波 形，并且，
诸如在与图4B的处理模块440类似的处理模块中，可以在读取 器620中使用基于用于各对发射波形的式(4)和(5)的软判决解码 算法。这种软判决解码算法基于该对发射比特的最大似然估计产生输 出信号。
示例性方法
图7示出根据本发明的实施例的用于在集成的RFID/MIMO系统 中发射和接收信号的方法的流程图700。例如，可以在RFID/MIMO 系统400、 RFID/MIMO系统500、 RFID/MIMO系统600或本领域4支 术人员容易想到的类似或等同的RFID/MIMO系统中实现流程图700 的方法步骤。
流程图700在背向散射发射多个RFID标签信号的步骤710中开 始。在实施例中，RFID标签是空间分集的，并且，RFID标签信号被 并行地背向散射发射。在本实施例中，在背向散射发射之前不以任何 方式组合信号。换句话说，在本实施例中使用的RFID标签与常规的 RFID标签类似。在另一实施例中，RFID标签信号在背向散射发射之 前被组合以用于增加数据速率和解码可靠性。例如，在该实施例中， 可基于STBC、 AlamoutiSTBC、 STTC或本领域技术人员容易想到的 一些其它的组合方案组合背向散射发射的信号。换句话说，在该实施 例中使用的RFID标签是特别修改的RFID标签。在步骤720中，用多个天线接收与发射的多个RFID标签信号对 应的多个部分信号，其中，多个天线中的每个天线接收多个部分信号。 在实施例中，在诸如读取器420的单个读取器上包含多个天线。在另 一实施例中，在诸如图5的读取器550a、读取器550b或读取器550c 的单个读取器上包含多个天线中的各个天线。
在步骤730中，接收的多个部分信号被组合以产生输出信号。例 如，可通过诸如处理模块440的与多天线读取器420相关的模块或通 过图5的组合信号处理块520组合部分信号。本领域技术人员容易想 到，在基于STBC、 AlamoutiSTBC、 STTC或一些其它的组合方案組 合背向散射发射的信号的实施例中，可基于软判决算法组合部分信号。
结论
虽然上面说明了本发明的各种实施例，但应理解，给出它们仅是 作为例子而不是限制。本领域技术人员容易想到，在不背离本发明的 精神和范围的条件下，这里可以提出形式和细节的各种变化。因此， 本发明的宽度和范围不应由上述的示例性实施例限制，而仅应根据以 下的权利要求和它们的等同物被限定。
权利要求
1.一种系统，包括多个射频识别(RFID)标签，其中，每个RFID标签背向散射发射信号；和包含信号处理器和多个天线的读取器，其中，多个天线中的每个天线接收与背向散射发射的信号对应的多个信号，并且其中，信号处理器组合通过多个天线中的每个天线接收的多个信号以产生输出信号。
2. 根据权利要求l所述的系统，其中，多个天线是空间分集的。
3. 根据权利要求2所述的系统，其中，多个天线中的天线之间的 间隔大致等于背向散射发射的信号的载波波长的一半。
4. 根据权利要求l所述的系统，其中，读取器被配置为从多个天 线中的至少一个天线发射连续波。
5. 根据权利要求l所述的系统，其中，RFID标签被配置为基于 空时组码(STBC)或空时格码(STTC)中的一个来背向散射发射信 号。
6. 根据权利要求5所述的系统，其中，信号处理器基于软判决解 码算法组合接收的多个信号以产生输出信号。
7. 根据权利要求1所述的系统，其中， 一对RFID标签被配置为 基于Alamounti空时组码(STBC )来背向散射发射信号。
8. 根据权利要求7所述的系统，其中，信号处理器基于Alamounti STBC组合接收的多个信号以产生输出信号。
9. 一种系统，包括多个射频识别(RFID)标签，其中，每个RFID标签背向散射发 射信号；分别包含天线的多个读取器，其中，每个天线接收与背向散射发 射的信号对应的多个信号；和组合通过每个天线接收的多个信号以产生输出信号的信号处理器。
10. 根据权利要求9所述的系统，其中，多个天线是空间分集的。
11. 根据权利要求10所述的系统，其中，多个天线中的天线之间 的间隔大致等于背向散射发射的信号的栽波波长的一半。
12. 根据权利要求9所述的系统，其中，多个读取器中的至少一 个读取器被配置为发射连续波。
13. 根据权利要求9所述的系统，其中，RFID标签被配置为基 于空时组码(STBC)或空时格码(STTC)中的一个来背向散射发射 信号。
14. 根据权利要求13所述的系统，其中，信号处理器基于软判决 解码算法组合接收的多个信号以产生输出信号。
15. 根据权利要求9所述的系统，其中， 一对RFID标签被配置 为基于Alamouti空时组码(STBC )来背向散射发射信号。
16. 根据权利要求15所述的系统，其中，信号处理器基于Alamouti STBC组合接收的多个信号以产生输出信号。
17. —种方法，包括背向散射发射多个射频识别(RFID)标签信号； 用多个天线中的每个天线接收与背向散射发射的多个RFID信号 对应的多个信号；和组合由每个天线接收的多个信号以产生输出信号。
18. 根据权利要求17所述的方法，其中，接收步骤包含 用多个空间分集的天线中的每个天线接收与背向散射发射的多个RFID信号对应的多个信号。
19. 根据权利要求18所述的方法，其中，在空间分集的天线中的 天线之间的间隔大致等于背向散射发射的信号的载波波长的 一半。
20. 根据权利要求17所述的方法，还包括 从多个天线中的至少 一个天线发射连续波。
21. 根据权利要求17所述的方法，其中，背向散射发射步骤包含 基于空时組码(STBC)或空时格码(STTC)中的一个来背向散射发射多个RFID标签信号。
22. 根据权利要求21所述的方法，其中，组合步骤包含 基于软判决解码算法組合接收的多个信号以产生输出信号。
23. 根据权利要求17所述的方法，其中，背向散射发射步骤包含: 基于Alamouti空时组码(STBC )背向散射来发射多个RFID标签信号。
24. 根据权利要求23所述的方法，其中，组合步骤包含 基于Alamouti STBC组合接收的多个信号以产生输出信号。
全文摘要
本发明涉及RFID和MIMO技术的系统集成。本发明的实施例提供一种包括多个射频识别(RFID)标签和读取器的系统。多个RFID标签中的各个RFID标签背向散射发射信号。在一个实施例中，读取器包含信号处理器和多个天线。在另一实施例中，系统包括信号处理器和分别包含天线的多个读取器。在另一实施例中，各个天线接收与背向散射发射信号对应的多个信号。信号处理器组合接收的多个信号以产生输出信号。
文档编号H04Q7/20GK101322419SQ200680045609
公开日2008年12月10日 申请日期2006年12月1日 优先权日2005年12月6日
发明者K·J·普维尔, M·阿尼森, W·R·班迪, Y·奥库尼夫 申请人:讯宝科技公司