专利名称：通过有噪声空中信道有效读取具有唯一标识号的一组射频标识标签的方法
技术领域：
本发明涉及在射频标识(RFID)标签与RFID读取器之间进行通信的方法。
背景技术：
在RFID系统中，在给定的通信范围内，可以要求RFID读取器区别大量不同RFID标签并与大量不同RFID标签通信。如果利用唯一标识号分别识别每个不同RFID标签，则RFID读取器必须能够迅速、准确读取与每个标签关联的标识号。然而，当RFID读取器与标签之间的通信信道被噪声破坏时，可能降低RFID迅速、准确识别RFID标签的能力。
先前的RFID读取器通常使用用于读取一组RFID标签的算法的某种变型。该算法试图顺序读取从最强到最弱返回信号排序的标签。在分别读取了每个RFID标签后，它被关闭。从一次标签读取到另一次标签读取，不传送信息。尽管该技术容易在RFID读取器内实现，但是在存在噪声时，它却非常脆弱。
RFID系统的一个主要应用是电子库存。在当今的商业中，维持精确的商品库存非常重要。过去，完全利用人工方法获得库存，因此，速度慢，而且昂贵。在RFID电子库存系统中，RFID标签附加在要编入库存的每个项目(item)上。分别对每个RFID标签分配唯一的标签标识号。
在典型应用中，许多有标签的项目堆垛在货架上。读取器位于分配链上的各点上，以读取有标签的项目并将它们编入库存。例如，一个或者多个读取器可以位于装料场门口。当货架通过该装料场门口时，该读取器询问位于货架上的一组标签。位于该堆垛内部的项目上的标签的信号比外部标签的信号弱，因为其信号必须通过的该货架上的项目比外部标签要通过的该货架上的项目多。因此，可能难以读取内部标签的信号。此外，许多RFID库存应用在噪声RF环境下工作。
因此，需要一种以在读取过程中或者在读取过程之前，对噪声鲁棒而且优化使用该RFID读取器或者其它RFID读取器或者用于编译RFID读取器的信息的其它系统获得的过去信息的方式，使RFID读取器有效读取一组RFID标签的替换技术。
还需要一种在RFID读取器与一组RFID标签进行通信、将读取速度和弱响应RFID标签的精度提高到最高的方法。
发明内容
本发明涉及一种通过有噪声信道利用唯一标识号读取一组射频标识(RFID)标签的系统和方法。根据本发明的各方面，RFID系统包括一个或者多个读取器，每个读取器分别具有处理模块和存储器。存储器存储一组关于二叉树数据结构(二叉树)上的每个节点的信息。该组信息包括活动寄存器、“0”位计数器和“1”位计数器。还可以存储该节点的其它特性，例如，该节点的路径长度。
根据又一个方面中，处理模块包括逻辑。该逻辑使RFID读取器有效读取二叉树，该二叉树特性化在该读取器的通信范围内选择具有唯一标识号的RFID标签。根据本发明的一个方面，当读取器从一组标签接收一个或者多个响应信号时，该读取器调整对正遍历的当前节点存储的信息。如果仅收到“0”，则该读取器使活动寄存器的值递增、使“0”计数器递增而使“1”计数器递减。如果仅收到“1”，则该读取器使活动寄存器的值递增、使“1”计数器递增而使“0”计数器递减。如果两个均收到，则该读取器使两个计数器以及活动寄存器递增。此外，为了优化读取周期的效率，该读取器还评估存储的节点信息，以确定要遍历二叉树上的哪个分支。
本发明还涉及一种在存在在利用检错码处理进行二叉树遍历期间产生的错误时，用于识别有效标签的系统和方法。根据本发明实施例的一个方面，在二叉树遍历期间，读取器确定标签标识号上的一个或者多个位位置可能被破坏。利用该信息，读取器确定一组可能有效标识号。关于每个可能标识号，读取器计算检错码值。然后，读取器确定计算的检错码值是否与从被读取的标签接收的检错码值匹配。如果计算的值匹配，则关联标识号是有效标签标识号。
根据下面对本发明所做的详细说明，本发明的这些以及其它目的、优点和特征将变得更加容易理解。
在此，附图引入本说明书并作为本说明书的一部分，它示出本发明，而且与描述一起进一步说明本发明原理，从而使相关技术领域内的技术人员实现和使用本发明。
图1是根据本发明实施例其中一个或者多个标签读取器与一个或者多个标签通信的环境的方框图。
图2A是根据本发明实施例在一个或者多个读取器与一个或者多个标签进行通信的体系结构概况的方框图。
图2B是根据本发明实施例的说明性读取器的方框图。
图3是根据本发明实施例具有与每个节点关联的信息的示例二叉树的示意图。
图4是根据本发明实施例使用从读取器的观点出发加权的遍历路径的读取询问操作的流程图。
图5A是示出根据本发明实施例确定下一个读取器位的方法的流程图；图5B是示出根据本发明实施例确定下一个读取器位的替换方法的流程图。
图6是具有被噪声破坏的位位置的示例标签的示意图；图7是示出根据本发明实施例利用检错码处理识别标签的方法的流程图。
图8是示出根据本发明实施例利用多个检错码过程识别标签的方法的流程图。
现在，将参考
本发明。在各图中，同样的参考编号可以表示同样或者功能类似的单元。此外，参考编号最左侧(各)数字可以识别参考编号首先出现的附图。
具体实施例方式
1.前言1.1标签询问环境在详细说明本发明之前，对可以实现本发明的示例环境进行说明是有帮助的。本发明尤其可以用于在噪声环境下操作的射频标识(RFID)应用。图1示出根据本发明其中一个或者多个RFID标签读取器104与一组示例(a population of)RFID标签120通信的环境100。如图1所示，一组标签120包括7个标签102a-102g。根据本发明实施例，一组标签120可以包括任何数量的标签102。在某些实施例中，在一组标签120中可以包括非常多的标签102，包括几百、几千甚或更多。
示例环境100还包括一个或者多个读取器104，这些读取器104可以单独操作，或者可以连接在一起，形成读取器网络，如图2所示。外部应用可以请求读取器104，以寻址一组标签120。作为一种选择，读取器可以具有用于启动通信的内部逻辑。在读取器不与一组标签通信时，读取器104通常不发出RF能量。这样允许其它读取器从不同的方向对同样的一组标签起作用，从而尽可能被进入整个一组标签的RF信号完全覆盖。此外，利用不同的频率，同一个读取器还可以对同样的一组标签起作用，以增大标签覆盖面。
根据本发明，根据一个或者多个询问(interrogation)协议，在读取器104与标签102之间交换信号110和112。示例询问协议是下面描述的二叉树(binary tree)遍历协议。信号110和112是无线信号，例如，射频(RF)发射。在收到信号110时，根据基于时间的图形或者频率，利用信号110的交替反射和吸收部分，标签102可以产生响应信号112。在此，将交替吸收和反射信号110的技术称为反向散射调制。本发明还可以应用于以其它方式通信的RFID标签。
图2A是根据本发明实施例提供一个或者多个读取器104与标签102进行通信的示例RFID系统200的方框图。RFID系统200包括用户应用域290、读取器104a-n的网络以及一个或者多个标签102。请注意，本发明可以应用于单个读取器，而且可以应用于多个通过网络连接的读取器，如图2所示。因此，尽管在此通常称为“读取器”，但是应该明白，根据特定应用的需要，本发明可以应用于任何配置的任何数量的读取器。
通过一个或者多个天线210，每个读取器104分别与标签102进行通信。可以使用各种天线配置。例如，在实施例中，读取器104a可以直接连接到至多4个天线(例如，天线210a-210d)。在另一个示例实施例中，读取器104b连接到复用器，并控制该复用器。复用器可以使更多的天线转换到读取器的多个天线端口。这样，读取器104b可以容纳更多的天线。
用户应用域290可以包括一个或者多个用户应用。通过通信网或者数据链路，用户应用可以与一个或者多个读取器104通信。在高电平，读取器可以从用户应用域290接收关于一个或者多个标签102的请求。例如，应用可以请求读取器询问一组标签。
读取器104a-n分别包括处理模块240和存储器250。图2B是根据本发明实施例的说明性RFID读取器104的方框图。如图2B的示例实施例所示，处理模块240可以包括逻辑270以根据存储在存储器250内的节点信息确定遍历路径。逻辑270使RFID读取器有效读取二叉树，该二叉树特性化在读取器的通信范围内采集的具有唯一标识号的RFID标签。在读取周期，读取标签组内的所有标签导致重复通过多个标签公用的位序列。此外，读取器通常对一组标签执行多个读取周期。因此，甚至标签的唯一标识号也被读取多次。本发明的处理逻辑不删除重复通过二叉树期间采集的信息。相反，读取器编译表示占用二叉树上的每个节点的信息。因为特定节点对许多采样的随机噪声的平均值为0，而系统信号的平均值不为0，所以通过对许多试验计算平均值，可以提高该二叉树上的任何位的信噪比。在位速率非常高时，该读取器逻辑可以将标签读取速度提高高达一个数量级。
此外，处理模块240还可以包括逻辑280，以根据检错处理识别标签标识号。
存储器250存储与一组标签120关联的数据。在实施例中，配置存储器250，以存储两个用于二叉遍历树上的各节点的寄存器/计数器。第一计数器260存储“1”符号的权重，而第二计数器265存储位于该节点的“0”符号的权重。此外，配置存储器250，以存储二叉遍历树的每个节点的活动(activity)寄存器230。
在实施例中，配置存储器250，以仅存储所使用的二叉树上的各节点的信息。例如，对于取用路径(populated path)上的每一节点，配置存储器250，以存储一个或者多个计数器。相关技术领域内的技术人员明白，还存在用于将标签组数据存储到存储器250内的其它选择。
可以根据读取器104的实现和体系结构，改变用于存储节点专用信息的方法。实现存储的例子包括一个或者多个数据阵列或者链接表。相关技术领域内的技术人员明白，存在用于存储的其它选择。
此外，请注意，术语“计数器”并不意味着特定实现。可以利用寄存器，或者以包括硬件、软件、固件或者其任何组合的另一种方式，分别实现每个计数器。
与其它读取器104或者与其它应用共享与存储在存储器250内的一组标签120有关的数据。例如，读取器104a可以与读取器104b共享其与一组标签120有关的编译数据(例如，加权树信息)。还可以将编译数据存储到位于用户域290或者其它位置的数据库内。在实施例中，将与一组标签120关联的编译知识或者指向含有该知识的地址的索引存储到诸如标签102或者条形码的单独装置上。例如，条形码可以含有指向一组标签数据的存储地址的索引。在实施例中，读取器104(或者应用)可以将与存储在另一个读取器104内的一组标签120有关的数据预先装载到其存储器250上的数据库或者其它装置上。
图3示出存储在存储器250上的一组示例节点数据的逻辑表示。图3示出在根层之下具有3层的二叉遍历树300的示意图，其中每层分别对应于标签标识号的位位置。请注意，为了说明问题，示出3层，但是本发明可以应用于任意大小的节点数据集。该二叉树具有14个节点310a-o。每个节点分别具有关联“0”计数器265和“1”计数器260，如上所述。每个节点还可以含有活动寄存器。此外，可以存储特性化节点的其它参数，例如，该节点的遍历路径的长度。除了位于该树最低层的节点(节点310h-310o)，从每个节点伸出两个分支。对于每对分支，“0”分支向左递减，而“1”分支向右递减。
在实施例中，在遍历一个节点时，在读取器每次接收“0”符号时，使该节点上的“0”计数器265的值递增。在遍历一个节点时，在读取器每次不接收“0”符号时，使位于该节点的“0”计数器265的值递减。同样，在遍历一个节点时，在读取器每次接收“1”符号时，使该节点上的“1”计数器260的值递增。在遍历一个节点时，在读取器每次不接收“1”符号时，使位于该节点的“1”计数器260的值递减。相关技术领域内的技术人员明白，在变换实施例中，可以以其它方式递增或者递减该计数器，以跟踪接收的符号。
在实施例中，如果存在，则活动寄存器可以用于检测二叉树的未使用部分或者待使用部分。例如，在实施例中，在一组标签的读取周期期间，在每次遍历节点时，使活动寄存器递增。在二叉树协商之外，在对该应用设置的预定间隔，时该树上的所有活动寄存器递减。其活动寄存器降低到低于最小阈值的各节点被标记为死，而且现在可以被重新分配到该树的新分支或者其它分支。这样，利用一组RFID，二叉树和该树上的信息以连续方式生长和演变。
相关技术领域内的技术人员明白，可以在各种读取器平台和读取器网络配置上实现本发明。
1.2询问协议根据本发明实施例，为了在读取器104与位于该读取器的通信范围内的一组标签120之一进行通信，采用二叉树遍历分类。根据这种实施例，利用唯一标识号分别识别每个标签102。下面示出示例唯一标签标识号的布局。
每个唯一标签标识号分别嵌入标签标识位和检错码位。例如，每个唯一标签标识号可以分别具有九十六(96)位的标识号和16位的检错码值。然而，本发明可以应用于其它标签标识号长度和检错码长度。在该文献中，嵌入的标签标识号(例如，96位数字)被称为标签标识号。
在实施例中，通过要求以频率分离方式从每个标签102到读取器104的传输是唯一的，可以避免标签102之间的争用，但是也可以以其它方式避免标签102之间的争用。通过以破坏性干扰互相的试传输的同样频率、时间和/或相位进行多次传输，可以将争用定义为通信。因此，在示例二叉遍历算法中，在读取器104与该读取器寻址的当前一组标签102之间，在某个时间，协商一位信息。利用一个频率表示0，另一个频率表示1的两个频率分别确定每个标签响应。这样，许多标签可以同时、非破坏性地传送数据0。读取器不能将单个数据0与多个数据0区别开并不重要，只要存在数据0。作为一种选择，例如，利用一个时间周期用于“0”，另一个时间周期用于“1”的两个时间周期，可以确定标签响应。
在实施例中，二叉树遍历过程从通信中删除标签，直到仅隔离和验证具有唯一数的一个标签。如上所述，二叉树上的每层分别表示标签标识号上的位位置。由于读取器继续通过二叉树上的节点(和层)，所以它使一个子集的一组标签的保持活动，使一个子集的一组标签不活动。例如，最后发送匹配位(matching bit)的标签保持活动，而最后未发送匹配位的标签保持不活动。根据统计，在每次进行位交换时，一组标签的一半是不活动的。该过程继续，直到读取器到达二叉树上的最后一层上的节点，导致唯一标签隔离和删除。重复该过程，直到一组标签内的每个标签被隔离。
关于二叉树遍历分类的更多信息，请参考下面的美国未决专利申请2002年2月12日提交的、标题为“Method，System and Apparatusfor Binary Traversal of a Tag Population”、律师案号为第1689.0210001号、系列号为第10/072,885号专利申请；以及2002年2月12日提交的、标题为“Method，System and Apparatus forCommunication with a RFID Tag Population”、律师案号为第1689.0260000号、系列号为第10/073,000号专利申请。关于RFID读取器与一组RFID标签之间的通信的更多信息，请参考标题为“Systemand Method for Electronic Inventory”的美国专利以及1999年6月1日提交的、标题为“System and Method for Electronic Inventory”、律师案号为第1689.0010001号、系列号为第09/323,206号专利申请。
2.采用遍历路径加权的二叉树遍历图4是示出根据示例实施例的本发明的操作过程的流程图400。该流程图示出为了提高询问一组标签的效率，本发明采用的遍历路径。本发明与读取器使用的二叉树遍历协议一起工作。上面说明了二叉树遍历协议的例子。继续参考上述图2所示的示例环境说明流程图400。然而，本发明并不局限于该环境。请注意，流程图400所示的某些步骤不必以所示的顺序执行。
当读取器104开始二叉树遍历一组标签120时，流程图400以步骤410开始。本发明可以与任何二叉树遍历询问技术一起使用。示例的询问技术包括通用读取技术(还称为全场读取)、专用读取技术以及成组读取技术。通用读取技术包括读取可以检测到的一组标签内的每个标签。利用特定位图形，专用读取技术遍历一组标签。成组读取技术是专用读取技术和通用读取技术的混合技术。
在开始二叉树遍历后，在步骤415，读取器进入二叉树上的节点(例如，图3所示的节点310a-o之一)。作为二叉遍历协议的一部分，在该二叉树上的每个节点，读取器发送信号以启动一组标签发出响应。在示例的二叉树遍历协议中，该响应含有表示至少一个标签的标识号内的位的符号。
在步骤420，读取器确定是否从一组标签收到响应。如果未收到响应，则操作进入步骤490。如果已经收到响应，则操作进入步骤430。
在步骤430，读取器确定遍历哪个分支(即，收集哪个位作为读取的标签标识号的下一位)。作为步骤430的示例实施例，图5A示出用于确定要遍历哪个分支的流程图530A。例如，在确定读取过程可能受到噪声影响时，读取器可以使用流程图530A所示的方法。在存在噪声时，流程图530A利用遍历路径加权隔离标签响应。
在步骤541，读取器确定当前节点是否是分支节点。分支节点是已经收到“0”响应值和“1”响应值，而且读取器必须判定遍历哪个分支的节点。如果该节点不是分支节点(即，仅收到一个响应值)，则操作进入步骤542。如果该节点是分支节点(即，收到两个响应值)，则操作进入步骤545。
在步骤542，读取器选择对应于收到的信号值的分支，然后，操作进入步骤452。
在步骤543，读取器确定接收信号之一或者二者是否可能或者有可能由噪声或者某个其它问题引起。读取器根据存储在存储器250内的节点信息的评估进行该确定。例如，因为，在读取周期，读取器可以多次通过特定节点，与标签取用路径上的各分支关联的计数器260和265始终具有高值，而未取用分支使计数器260和265始终具有较低的值。因此，在确定步骤，计数器260和265可以用作加权因数。例如，如果“1”计数器260非常正，而“0”计数器265非常负，或者是0，则读取器104确定“0”符号可能由噪声引起，因此，选择正加权“1”分支遍历。读取器还可以将该节点的遍历路径的长度(即，该节点之前遍历的节点数)看作错误路径的可能指示。
在步骤549，如果读取器确定在步骤543两个信号均不可能或者没有可能由噪声引起，则读取器应用缺省首选技术，选择分支进行遍历。例如，读取器可以具有最强信号的缺省首选。作为一种选择，读取器可以具有特定位(bit)值，例如，位“0”或者位“1”的缺省首选。
在步骤544，如果读取器确定一个接收符号在步骤543可能或者有可能由噪声引起，则读取器选择对应于其它接收信号值的分支。该技术可以提高在该路径上发现有效标签的可能性。因为噪声的瞬变性质，所以在后续遍历期间，在同一个节点上存在噪声的可能性非常小。因此，如果在后面的遍历期间，读取器到达同一个节点，则在该节点不太可能存在噪声信号。因此，因为有噪声，所以通过不错误遍历未取用的路径，读取器可以提高效率。
如果读取器确定接收的符号二者均可能或者有可能由噪声引起，则该读取器可以选择终止遍历该路径，而开始遍历另一个路径。作为一种选择，读取器可以选择一个分支进行遍历(与步骤544相似)，然后，控制进入步骤452。如果两个信号均是噪声，则在下一个节点，标签响应将“丢失(drop out)”。
图5B是示出对于步骤430在本发明的变换实施例中用于确定下一个读取器位值的流程图530B。例如，在确定读取过程受到噪声影响的可能性小，或者没有可能时，读取器可以使用流程图530B的方法。流程图530B利用遍历路径加权隔离和读取弱标签或者未读取的标签。弱标签可能是其信号难以读取的标签。
步骤541和542与上面参考流程图530A描述的步骤541和542相同。在步骤541，读取器确定当前节点是否是分支节点。如果该节点不是分支节点(即，仅收到一个响应值)，则操作进入步骤542。如果该节点是分支节点(即，两个响应值均收到)，则操作进入步骤547。
在步骤542，读取器选择对应于收到的信号值的分支，然后，操作进入步骤452。
在步骤547，读取器确定是否可能或者有可能接收信号之一或者二者来自弱标签或者未读取标签。读取器根据存储在存储器250内的节点信息的评估进行该确定。例如，如果“1”计数器260非常正，而“0”计数器非常负，或者是0，则该读取器确定收到的“0”信号可能是弱标签发出的，因此，选择“0”分支进行遍历。
如果在步骤547，读取器确定可能或者有可能一个接收符号可能来自弱标签，则操作进入步骤548。在步骤548，读取器选择对应于弱标签的接收信号值的分支。
如果在步骤547，读取器确定两个信号可能或者有可能均不是来自弱标签，则操作进入步骤549。
在步骤549，读取器利用缺省首选技术选择分支进行遍历。例如，读取器可以具有最强信号的缺省首选。作为一种选择，该读取器可以具有诸如位“0”或者位“1”的特定位值的缺省首选。
在完成流程图530A或者530B后，操作进入步骤452。在步骤452，读取器使活动寄存器递增(如果在步骤420，收到“0”符号或者“1”符号)。
在步骤453，如果收到的位等于0，则操作进入步骤454。在步骤454，读取器网络使该节点的“0”计数器265递增，然后，操作进入步骤456。在步骤453，如果收到的位不等于0，则操作进入步骤455。在步骤455，读取器网络使“0”计数器265递减。然后，操作进入步骤456。
在步骤456，如果收到的位等于1，则操作进入步骤457。在步骤457，读取器网络使该节点的“1”计数器260递减，然后，操作进入步骤460。在步骤456，如果收到的位不等于1，则操作进入步骤458。在步骤458，读取器网络使该节点的“1”计数器260递减，而且操作进入步骤460。
在本发明的实施例中，“1”计数器260和“0”计数器265可以反应负值。在变换实施例中，在递减步骤可能使地址计数器具有负值时，“1”计数器260和“0”计数器265保持0。请注意，尽管在步骤452至458说明，首先校验0位，然后，校验1位，但是，在不脱离本发明实质范围的情况下，读取器可以以任何顺序，或者并行执行这些步骤。在本发明的变换实施例中，可以在读取器确定要遍历哪个分支之前(步骤430)，调整节点信息(步骤450至458)。
在步骤460，读取器104收集(accumulate)读取器位，作为标签标识流的下一位。在成功执行步骤460期间，读取器104建立当前标签标识号位流。
在步骤465，读取器确定是否收集了完整标签标识号。如果标签标识号未完，则操作进入步骤498，然后，读取器继续进行二叉树遍历。
如果收集了完整标识号，则操作进入步骤470。在步骤470，读取器进行检错处理，以确定是否读取了有效标签。在本发明的实施例中，检错处理是循环冗余校验(CRC)处理。CRC是数据通信应用中使用的常规检错协议。相关技术领域内的技术人员明白，可以使用其它检错协议。
在步骤472，如果标签标识号有效，则操作进入步骤498。在步骤472，如果标签标识号无效，则收集无效标签标识号，然后，操作进入步骤474。尽管步骤470和472被表示为不同的步骤，但是读取器可以同时执行它们。
在步骤474，读取器使当前遍历路径上的所有先前节点的正确计数器递减。然后，操作进入步骤498。
在二叉树遍历期间，当没有要读取的剩余标签时，或者如果噪声主要使二叉树数据结构的未取用分支表现被取用，则读取器可以不从一组标签接收响应。在步骤490，当不从一组标签接收响应时，在当前遍历期间，读取器确定是否收集了任何标签标识位。如果未收集标签标识位，则操作进入步骤498。
如果在步骤490，读取器确定收集了标签标识位，则读取器认为读取器进入二叉树上的错误路径。由于错误路径的标签响应的这样“丢失”最有可能直接发生在取第一错误分支上的节点之后。因此，在本发明的实施例中，在步骤495，读取器使对应于在紧接丢失之前的节点的错误路径上的计数器的权重递减。在变换实施例中，读取器可以使遍历路径上的附加节点，例如，取错误分支之前的节点上的计数器递减。在调节计数器后，操作进入步骤498。
在步骤498，读取器104继续进行二叉树遍历。在二叉树遍历协议中，可以在各点，继续进行二叉树遍历。例如，在收到完全有效标签标识号时，读取器104可以在命令处理点继续进行二叉树遍历。作为一种选择，当收到无效标签标识号，或者收到部分标签标识号时，读取器可以在开始/根节点重新开始二叉遍历。当标签标识号上的附加位仍待收集时，读取器104还可以进入二叉树上的下一个节点。
在完成询问一组标签时(例如，二叉树遍历完成)，读取器104可以在每个节点清除位计数器。作为一种选择，读取器104可以继续存储计数器值预定时间，或者固定数量的读取周期。例如，如果读取器104在第二次读同样的一组标签，则读取器104可以使用第一读取周期的的计数器值，递增或递减这些值。在实施例中，读取器104还可以在处理之前将与一组标签120关联的信息装载到存储器250上。可以从另一个读取器104，或者从用户域290内的数据库获得该组标签信息。
相关技术领域内的技术人员容易明白，可以使根据本发明实施例读取并跟踪RFID标签的上述方法适于请求并接受RFID读取器场(field)内的所有标签的唯一ID号(轮询)的系统，或者试图确定RFID标签何时进入RFID读取器场，何时从RFID读取器场出来的系统(事件报告)。
有效读取各标签的另一种技术识别并存储在堆垛上的各标签的标识号之间公用的位序列，将各标签顺序拉离(pull off)堆垛并读出它。例如，读取器104可以收集标签标识号的头n位。在协商下一个位位置时，读取器可以从一组标签接收两个符号。读取器可以选择与一个符号关联的分支进行遍历。然后，读取器存储与堆垛上的其它符号关联的位序列。在读取器每次到达分支节点时，进行这种堆垛(stacking)。因为从堆垛拉离的位序列被强制进行(force out)，所以这些位对误码不敏感。该技术复杂，但是对噪声鲁棒。然而，在读取一组RFID标签的过程中，该“堆垛”技术未优化使用RFID读取器获得的所有信息。
有效读取标签的另一种技术是，在二叉树遍历期间，在发生标签响应“丢失”后，使用存储的遍历路径。在该技术中，在响应“丢失”后，读取器检索二叉树遍历期间收集的被存储的遍历路径。然后，在新“修改的”二叉树遍历期间，读取器将存储的遍历路径的每位传送到各读取器。在协商存储的遍历路径上的各位时，读取器忽略来自各标签的响应，并通过存储的遍历路径。这继续进行，直到读取器遍历了与存储的路径上的所有位关联的各节点，或者遍历了与位子集关联的各节点。然后，读取器继续对要收集的剩余位进行标准二叉树遍历。
3.采用检错处理的标签识别在有噪声的工作环境下，在读取过程期间，噪声可能破坏标签的收集标签标识号。因此，从标签接收的检错码值与读取器利用收集的标签标识号计算的检错码值不匹配。在公用标签询问协议中，读取器现在不知道标识号内的哪位或者哪些位被破坏。在这些协议中，为了识别该标签，读取器丢弃整个标识号，而且必须附加进行一次或者多次标签读取处理。
在本发明中，读取器可以确定哪位或者哪些位可能被噪声破坏。读取器可以利用该知识，正确识别单个标签，而不执行另一个读取过程。图6示出具有10位标识号692和检错码值693的示例标签。在读取过程中，读取器已经识别了两个可能被噪声破坏的位位置695和696(如图6所示，具有0值和1值)。因此，读取器可以确定有效标签具有4个可能的10位标识号677a-d之一，因为两个未知位的4种可能组合。4个可能的10位标识号677a-d分别具有关联检错码值678a-d。读取器104计算检错码值678a-d。然后，通过使作为读取过程的一部分从标签接收的检错码值693与检错码值678a-d匹配，可以识别有效标签标识号。读取器指出与该匹配检错码值关联的标识号677a-d，作为有效标识号。
图7示出根据本发明实施例，在存在在标签102与读取器104进行通信期间产生的错误时，利用检错码处理过程识别标签的流程图700。在本发明的实施例中，检错码处理是循环冗余校验(CRC)处理。相关技术领域内的技术人员明白，利用在此所述的遍历路径加权，可以结合一组标签询问使用流程图700。
当读取器开始与步骤102或者一组标签120通信时，流程图700以步骤710开始，在实施例中，通信可以包括读取过程或者另一个过程，其中在标签与读取器通信期间，标签102或者多个标签不处于净音状态。在步骤720，读取器识别可能被噪声破坏的位位置。例如，在读取器接收“0”符号和“1”符号时，读取器可以识别可能被破坏的关联位位置。读取器还可以利用其它可用信息，例如，该节点的遍历路径的长度或者位计数器和活动节点寄存器的值确定该位位置是否被噪声破坏。
在通信期间，读取器收集它认为有效的标识号。因此，在步骤720之后，读取器具有一个被认为正确的标识号，而且它还可以识别一个或者多个可能有效的标识号。在该说明中，被认为正确的标识号被称为读取标识号。
在步骤730，读取器计算读取标识号和可能有效标识号的检错码值。
然后，在步骤740，读取器确定从标签接收的检错码值是否与计算的检错码值匹配。
在步骤745，如果发现匹配，则操作进入步骤750。在步骤750，关联标签标识号是有效标识号。在步骤745，如果发现不匹配，则操作进入步骤760。在步骤760，有效标识号未被识别，而且如果需要，可以执行后续读取过程。
相关技术领域内的技术人员明白，在不脱离本发明实质范围的情况下，可以采用方法700的各种实现。图8示出根据本发明实施例采用多个过程的流程图700的一种可能实现的流程图800。
在读取器开始与标签102或者一组标签120进行通信时，流程图800以步骤810开始。在步骤820，读取器从一组标签接收一个或者多个响应。
在步骤825，读取器确定是否收到“0”符号和“1”符号。如果二者均被收到，则读取器认为当前位位置可能被噪声破坏。在本发明的变换实施例中，读取器还可以利用存储在存储器内的附加节点信息确定位位置是否被破坏。在两种实施例之任一中，当读取器确定位位置可能被噪声破坏时，操作进入步骤840。
如果仅收到一个符号(或者读取器确定该位位置未被破坏)，则操作进入步骤830。在步骤830，读取器收集位于当前位位置的读取标识号位流内的接收符号。
在步骤832，读取器确定是否存在检错码过程。检错码过程是对单个可能标识号执行检错码算法的逻辑。因此，对于每个可能标识号存在一个过程。如果一个或者多个过程确实存在，则操作进入步骤834。
在步骤834，读取器收集读取符号作为正被每个过程使用的标识号中的下一位。请注意，每个检错码过程分别使用唯一标识号。如果检错码过程不存在，则操作进入步骤850。
在步骤840，读取器确定哪个接收位有效。在步骤840，一旦进行了确定，则在当前位位置的读取标识号位流上收集选择位。
在步骤842，利用其先前位与读取标识号位相同和具有当前位位置的其它符号的可能标识号，读取器启动新检错码过程。
在步骤844，读取器确定是否存在检错码过程。如果一个或者多个过程确实存在，则操作进入步骤846。在步骤846，读取器收集一个符号作为每个现有过程中使用的标识号中的下一位。在步骤844，如果不存在过程，则操作进入步骤850。
在步骤848，读取器启动由每个现有过程获得的新过程。每个新过程的标识号具有与母过程的标识号相同的先前位和位于当前位位置的其它符号。
在步骤850，读取器确定完整标签标识号是否被收集(在此被称为读取标识号)。如果读取标识号未完成，则操作进入步骤852。在步骤852，读取器继续进行通信。如果读取标识号位流完成，则操作进入步骤854。
在步骤854，读取器计算已经被收集的当前标签标识号的检错码值。在变换实施例中，与标签与读取器的通信并行，对读取标签标识号进行检错码计算。
在步骤855，读取器试图使从标签接收的检错码值与计算的读取检错码值以及(各)检错码过程的结果匹配。在步骤860，如果发现匹配，则操作进入步骤862。在步骤862，与计算的检错码值关联的标识号被识别为有效标签标识号。在步骤860，如果发现不匹配，则操作进入步骤864。然后，在步骤864，未发现有效标识号。尽管利用不同的步骤描述了步骤855和860，但是可以同时实现它们。步骤862和864之后，读取器可以继续进行通信。
在流程图700的变换实施例中，读取器可以将可能被破坏的每个位位置存储到存储器中。在读取器已经收集了完整标签标识号时，读取器可以计算读取标识号和对应于被破坏的位位置的每个可能标识号的检错码值。然后，读取器可以将接收的检错码值与计算的检错码值进行比较，以识别有效标签标识号。
4.结论尽管上面描述了本发明的各种实施例，但是应该明白，仅作为例子而非作为限制说明它们。相关技术领域内的技术人员明白，在不脱离本发明实质范围的情况下，在此可以在形式和细节方面进行各种修改。因此，上述示例实施例不限制本发明的广度和范围，但是应该仅根据下面的权利要求及其等同限定本发明的广度和范围。
权利要求
1.一种与多个射频标识(RFID)标签通信的方法，包括(a)从多个RFID标签接收一系列位，并将所述一系列位存储到二叉树的相应节点上，其中所述二叉树上的每个节点与计数器关联；(b)在从所述多个RFID标签接收的位与存储在所述节点上的位匹配时，使与所述二叉树上的节点关联的计数器递增；(c)在从所述多个RFID标签接收的位与存储在所述节点上的位不匹配时，使与所述二叉树上的节点关联的计数器递减；以及(d)根据与所述二叉树上的节点关联的计数器的值，对从所述多个RFID标签接收的位分配值。
2.一种在射频标识(RFID)读取器上利用二叉树遍历协议询问一组标签的方法，包括步骤(a)进入二叉树上的逻辑节点；(b)将符号传送到一组标签；(c)确定是否从一组标签接收了至少一个符号；(d)如果在步骤(c)确定收到至少一个符号，则确定从一组标签接收的一个符号是否与第一逻辑值对应；(e)如果在步骤(d)确定收到的一个符号与第一逻辑值对应，则使与第一逻辑值关联的节点计数器的值递增；(f)如果在步骤(d)确定收到的一个符号与第一逻辑值不对应，则使与第一逻辑值关联的节点计数器的值递减；(g)如果在步骤(c)确定收到至少一个符号，则确定从一组标签接收的一个符号是否与第二逻辑值对应；(h)如果在步骤(g)确定收到的一个符号与第二逻辑值对应，则使与第二逻辑值关联的节点计数器的值递增；(i)如果在步骤(g)确定收到的一个符号与第二逻辑值不对应，则使与第一逻辑值关联的节点计数器的值递减；(j)选择逻辑值进行存储，作为标签位图形的位；(k)存储选择的逻辑值，作为标签位图形的位；(l)确定位图形是否完成；以及(m)如果位图形未完成，则进入步骤(a)。
3.根据权利要求2所述的方法，其中步骤(j)包括步骤确定从一组标签接收的一个符号是否与第一逻辑值对应，而从一组标签接收的第二个符号是否与第二逻辑值对应；确定任何一个符号是否有可能由噪声引起；以及如果确定一个接收符号可能由噪声引起，则选择与另一个接收符号关联的逻辑值作为标签位图形的位。
4.根据权利要求3所述的方法，其中确定任何一个接收符号由噪声引起的可能性的步骤包括评估与第一逻辑值关联的计数器值和与第二逻辑值关联的计数器值。
5.根据权利要求4所述的方法，该方法进一步包括步骤如果在步骤(c)确定从一组标签收到至少一个符号，则使节点活动寄存器的值递增。
6.根据权利要求5所述的方法，其中确定任何一个接收符号由噪声引起的可能性的步骤进一步包括检索活动寄存器；以及评估活动寄存器的值。
7.根据权利要求2所述的方法，其中步骤(j)包括步骤确定从一组标签接收的一个符号是否与第一逻辑值对应，以及从一组标签接收的第二个符号是否与第二逻辑值对应；确定任何一个接收符号是否有可能是由弱标签产生的；以及如果确定一个接收符号是由弱标签产生的，则选择与所述一个接收符号关联的逻辑值作为标签位图形的位。
8.根据权利要求7所述的方法，其中确定任何一个接收符号由噪声引起的可能性的步骤包括评估与第一逻辑值关联的计数器的值和与第二逻辑值关联的计数器的值。
9.根据权利要求8所述的方法，该方法进一步包括步骤如果在步骤(c)确定从一组标签收到至少一个符号，则使节点活动寄存器的值递增。
10.根据权利要求9所述的方法，其中确定任何一个接收符号由噪声引起的可能性的步骤进一步包括检索活动寄存器；以及评估活动寄存器的值
11.根据权利要求2所述的方法，其中标签位图形含有标签标识号。
12.根据权利要求11所述的方法，该方法进一步包括如果在步骤(i)确定标签位图形完成，则确定存储的位图形是否含有有效标签标识号。
13.根据权利要求12所述的方法，其中标签位图形内的每位对应于二叉树上的逻辑节点。
14.根据权利要求13所述的方法，该方法进一步包括如果该位图形不含有有效标签标识号，则使对应于标签位图形上的每位的逻辑节点的节点计数器递减。
15.根据权利要求2所述的方法，该方法进一步包括如果在步骤(c)确定未收到至少一个符号，则使对应于位图形上的最后存储的位的节点计数器递减。
16.根据权利要求2所述的方法，其中第一逻辑值是数据“0”，而第二逻辑值是数据“1”。
17.一种在射频标识(RFID)读取器上利用二叉树遍历协议询问一组标签的方法，包括步骤(a)进入二叉树上的逻辑节点；(b)将符号传送到一组标签；(c)确定是否从一组标签接收了至少一个符号；(d)如果在步骤(c)确定收到至少一个符号，则调整对该逻辑节点存储的信息；(e)选择逻辑值存储为标签位图形的位；(f)存储选择的逻辑值作为标签位图形的位；(g)确定位图形是否完成；以及(h)如果位图形未完成，则进入步骤(a)。
18.根据权利要求17所述的方法，其中步骤(d)包括步骤如果在步骤(c)确定收到至少一个符号，则确定从一组标签收到的一个符号是否与第一逻辑值对应；如果在该步骤确定收到的一个符号与第一逻辑值对应，则使与第一逻辑值关联的节点计数器的值递增；如果在该步骤确定收到的一个符号与第一逻辑值不对应，则使与第一逻辑值关联的节点计数器的值递减；如果在步骤(c)确定收到至少一个符号，则确定从一组标签收到的一个符号是否与第二逻辑值对应；如果在该步骤确定收到的一个符号与第二逻辑值对应，则使与第二逻辑值关联的节点计数器的值递增；以及如果在该步骤确定收到的一个符号与第一逻辑值不对应，则使与第二逻辑值关联的节点计数器的值递减。
19.根据权利要求18所述的方法，其中步骤(d)进一步包括步骤如果在步骤(c)确定从一组标签收到至少一个符号，则使节点活动寄存器的值递增。
20.一种在射频标识(RFID)读取器上利用二叉树遍历协议询问一组标签的方法，包括步骤通过二叉树遍历询问一组标签上的标签，读取标签标识位图形；从标签接收检错码；识别读取的标签标识位图形上的可能被噪声破坏的一个或者多个位位置；识别在一个或者多个识别的位位置上具有交替位值的可能位图形；计算收集的标签标识位图形的检错码值；计算每个识别的可能位图形的检错码值；以及确定任何计算的检错码值是否与接收的检错码匹配。
21.根据权利要求14所述的方法，其中检错码值是循环冗余码值。
22.一种在射频标识(RFID)读取器上利用二叉树遍历协议询问一组标签的方法，包括步骤存储与标签组有关的数据，其中该标签组数据包括与二叉树上的每个取用节点关联的信息；在二叉树遍历期间，根据所述标签组数据，确定遍历路径。
23.根据权利要求22所述的方法，其中与二叉树上的每个取用节点关联的信息包括节点加权信息，其中存储步骤包括(l)存储每个取用节点的节点加权信息。
24.根据权利要求23所述的方法，其中节点加权信息包括与第一逻辑位值关联的第一存储计数器值；以及与第二逻辑位值关联的第二存储计数器值；其中步骤(l)包括存储每个取用节点的第一存储计数器值和第二存储计数器值。
25.根据权利要求22所述的方法，该方法进一步包括从读取器的外部获得标签组数据的至少一部分。
26.根据权利要求25所述的方法，其中从第二读取器获得所述标签组数据的至少一部分。
27.根据权利要求26所述的方法，其中从数据库获得所述标签组数据的至少一部分。
全文摘要
本发明提供了一种在存在有噪声空中信道时用于读取并跟踪射频标识(RFID)标签的方法。根据该方法，二叉树数据结构用于特性化多个RFID标签，每个RFID标签与唯一标识(ID)号关联。在标签读取器与一个或者多个RFID标签进行通信期间，标签读取器遍历二叉树，从通信中删除标签，直到具有唯一ID号的一个标签被隔离或者被验证。在遍历二叉树时，根据标签匹配，使与每个节点关联的计数器递增，以致与标签组装分支上的各节点关联的计数器始终趋向于具有高值，而与未组装树分支上的各节点关联的计数器趋向于具有低值。如果读取过程受到噪声影响，而且迫使标签读取器在分支节点进行判定，根据与每个可能替换分支关联的节点计数器的当前值，标签读取器进行分支预测。
文档编号G06K7/00GK1706206SQ200380101629
公开日2005年12月7日 申请日期2003年10月20日 优先权日2002年10月18日
发明者韦恩·E·尚克斯, 简·阿诺德 申请人:赛宝技术公司