专利名称：射频识别中的发射和响应方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及射频识别技术，特别是涉及射频识别中的发射和响应方法及装置。
背景技术：
近年来，RFID(射频识别)作为一项关键技术由于其众多便利的特点和多领域广泛的应用越来越受到人们的普遍关注。它有着十分广泛的应用前景，RFID不但可以替换目前的条形码，还可以应用于物流仓储中的仓库管理、身份识别、交通运输、食品医疗、动物管理、门禁防盗以及工业军事等多种应用场景，而且RFID可以适用于环境条件特别恶劣的应用场景，所以给人们的生活带来更多的便利。
典型的RFID系统一般由两部分组成，即电子标签(应答器，Tag)和询问机(Interrogator)。电子标签是RFID系统的数据载体，每个电子标签具有唯一的标识信息，电子标签可以附着在目标对象上，以标识目标对象。询问机的主要任务是向电子标签发射读取命令信号，以及接收电子标签返回的应答并解码，然后将解码后的信息传输至后台主机，以供后台主机进行处理。
在一个询问机需要阅读多个Tag的模式下，由于Tag是在询问机控制下被动工作，且所有Tag工作在同一频段，因此在对Tag识别的过程中，如何既避免数据碰撞，又快速识别所有Tag，成为了RFID系统的关键技术。
现有的用于防碰撞的算法主要有ALOHA算法、BTree算法、Query tree算法，以及基于这些算法的改进方案。现有防碰撞算法中的碰撞仲裁使用的是将传输过程分为轮询和时隙的机制。每个轮询由多个时隙组成，每个时隙都为询问机接收一个电子标签的响应提供了足够的时间。电子标签接收到读取命令后，随机地选择一个时隙进行响应。由于各电子标签随机选择时隙进行响应，所以可能出现在一个时隙中存在一个正确响应的情况，在一个时隙中存在不止一个正确响应的情况(即发生数据碰撞)，以及在一个时隙中不存在正确响应的情况(即空时隙)。询问机每一轮都读取其中只有一个正确响应的时隙，从而实现对电子标签的识别。
例如假设电子标签数n为2，时隙总数m为10，在10个时隙中，两个电子标签分别独立地选择一个时隙进行响应，每个电子标签选择一个时隙的情况都是 种 (1) 这样根据乘法原理，两个电子标签在10个时隙中分别独立地选择一个时隙的情况的可能性总数是 种 (2) 在这些情况当中，两个电子标签选择了同一个时隙的情况(即发生了碰撞)总共有 种 (3) 而两个电子标签选择了不同时隙的情况(即没有发生碰撞)总共有 种 (4) 也就是说，该例子中两个电子标签在10个时隙中分别独立地选择一个时隙的情况总共是100种，其中有10种是发生碰撞的情况，90种是没有发生碰撞的情况，识别效率为 种 (5) 时隙利用率为(定义为其中可以正确识别的时隙与总时隙的比) 种 (6) 发明人在发明过程中发现，当时隙总数大于电子标签数时，将存在没有电子标签响应的空时隙，影响了整个系统的识别效率，并且造成资源严重浪费。
发明内容
本发明实施例提供了射频识别中的发射和响应方法及装置，以提高对电子标签的识别效率或时隙的利用率。
本发明实施例的一种射频识别中的发射方法，包括下列步骤获得时隙状态情况；根据获得的所述时隙状态情况获得电子标签数与时隙总数的比值；以及将该比值发射。
本发明实施例的一种射频识别中的响应方法，包括下列步骤接收电子标签数与时隙总数的比值；将该比值与预设阈值范围进行匹配，得到应响应的时隙数量；选择所述数量的时隙，并在选定的每一时隙上进行响应。
本发明实施例的一种询问机，包括获得单元，用于获得时隙状态情况；计算单元，用于根据获得单元获得的时隙状态情况，获得电子标签数与时隙总数的比值；发射单元，用于将该比值发射。
本发明实施例的一种应答器，包括接收单元，用于接收电子标签数与时隙总数的比值；保存单元，用于保存预设的阈值范围；匹配单元，用于将该比值与所述预设阈值范围进行匹配，得到应响应的时隙数量；响应单元，用于选择所述数量的时隙，并在选定的每一时隙上进行响应。
本发明实施例的另一种射频识别中的发射方法，包括下列步骤获得时隙状态情况；根据获得的所述时隙状态情况获得电子标签数与时隙总数；以及将所述电子标签数与时隙总数发射。
本发明实施例的另一种射频识别中的响应方法，包括下列步骤接收电子标签数与时隙总数；获得所述电子标签数与时隙总数的比值；将该比值与预设阈值范围进行匹配，得到应响应的时隙数量；选择所述数量的时隙，并在选定的每一时隙上进行响应。
本发明实施例的另一种询问机，包括获得单元，用于获得时隙状态情况，并根据获得的所述时隙状态情况获得电子标签数与时隙总数；发射单元，用于将所述电子标签数与时隙总数发射。
本发明实施例的另一种应答器，包括接收单元，用于接收电子标签数与时隙总数；计算单元，用于获得电子标签数与时隙总数的比值；保存单元，用于保存预设的阈值范围；匹配单元，用于将该比值与所述预设阈值范围进行匹配，得到应响应的时隙数量；响应单元，用于选择所述数量的时隙，并在选定的每一时隙上进行响应。
本发明实施例提供的射频识别中的发射和响应方法及装置中，发射一侧发出电子标签数与时隙总数的比值或发出电子标签数与时隙总数；响应一侧根据收到的比值或根据收到的电子标签数与时隙总数得到的比值，确定应响应的时隙数量，并选择所述数量的时隙，并在选定的每一时隙上进行响应。所以提高了对电子标签的识别效率或时隙的利用率。
图1为本发明实施例的一种射频识别中的发射方法步骤流程图； 图2为本发明实施例的一种射频识别中的响应方法步骤流程图； 图3为本发明实施例的一种询问机的结构示意图； 图4为本发明实施例的一种应答器的结构示意图； 图5为本发明实施例的另一种射频识别中的发射方法步骤流程图； 图6为本发明实施例的另一种射频识别中的响应方法步骤流程图； 图7为本发明实施例的另一种询问机的结构示意图； 图8为本发明实施例的另一种应答器的结构示意图； 图9为本发明实施例的电子标签分别选择1-3个时隙时的时隙利用率对比图； 图10为本发明实施例的电子标签分别选择1-3个时隙时的识别效率对比图； 图11为本发明实施例的电子标签分别选择1-5个时隙时的时隙利用率对比图； 图12为本发明实施例的电子标签分别选择1-5个时隙时的识别效率对比图； 图13为本发明实施例的时隙利用率仿真结果； 图14为本发明实施例的识别效率仿真结果。
具体实施例方式 为了提高对电子标签的识别效率或时隙的利用率，本发明实施例提供了一种射频识别中的发射方法，参见图1所示，包括下列主要步骤 S11、获得时隙状态情况。
其中，每一轮获得一次时隙状态情况；或者，间隔预设的轮次获得一次时隙状态情况。所述隙状态中包括空时隙数c0，成功识别时隙数c1和碰撞时隙数c2。
S12、根据获得的所述时隙状态情况获得电子标签数与时隙总数的比值。
获得所述比值的具体步骤为得出时隙总数m＝c0+c1+c2，得出电子标签数n≥c1+2c2(可以取最小值)；得出n与m的比值。
也可采用其他方式获得电子标签数与时隙总数的比值，例如估计得出电子标签数和时隙总数，再将二者相除。
S13、将该比值发射。
具体可将所述比值随发向每一电子标签的读取命令发出(不限于读取命令)。或者， 考虑到某些特殊需求，比如有针对性的保证某些电子标签的读取正确率，可以将所述比值随发向指定电子标签的读取命令发出(不限于读取命令)。
本发明实施例还提供了一种射频识别中的响应方法(可与本发明实施例提供的上述射频识别中的发射方法衔接)，参见图2所示，包括下列主要步骤 S21、接收电子标签数与时隙总数的比值。
S22、将该比值与预设阈值范围进行匹配，得到应响应的时隙数量。
所述预设阈值范围如下，其中区间的节点为仿真所得的经验值 假设电子标签数为n，时隙总数m， 若n/m≥0.7，则每个电子标签选择1个时隙进行响应； 若0.4≤n/m≤0.7，则每个电子标签选择2个时隙进行响应； 若0.28≤n/m≤0.4，则每个电子标签选择3个时隙进行响应； 若0.2≤n/m≤0.28，则每个电子标签选择4个时隙进行响应； 若n/m≤0.20，则每个电子标签选择5个时隙进行响应。
S23、选择所述数量的时隙，并在选定的每一时隙上进行响应。其中可随机选择所述数量的时隙，并在下次收到电子标签数与时隙总数的比值时，更新应响应的时隙数量。
本发明实施例还提供了一种询问机，参见图3所示，其包括获得单元、计算单元和发射单元。
获得单元，用于获得时隙状态情况； 计算单元，用于根据获得单元获得的时隙状态情况，获得电子标签数与时隙总数的比值； 发射单元，用于将该比值发射。
进一步，所述询问机中还可包括第一指示单元，用于指示发射单元将所述比值发向每一电子标签；或者，第二指示单元，用于指示发射单元将所述比值发向指定电子标签。
进一步，所述询问机中还可包括第一触发单元，用于每一轮均触发获得单元获得一次时隙状态情况；或者，第二触发单元，用于间隔预设的轮次触发获得单元获得一次时隙状态情况。
本发明实施例还提供了一种应答器(可与本发明实施例提供的上述询问机相连)，参见图4所示，其包括接收单元、保存单元、匹配单元和响应单元。
接收单元，用于接收电子标签数与时隙总数的比值。
保存单元，用于保存预设的阈值范围。
其中保存的预设阈值范围如下，区间的节点为仿真所得的经验值 假设电子标签数为n，时隙总数m， 若n/m≥0.7，则每个电子标签选择1个时隙进行响应； 若0.4≤n/m≤0.7，则每个电子标签选择2个时隙进行响应； 若0.28≤n/m≤0.4，则每个电子标签选择3个时隙进行响应； 若0.2≤n/m≤0.28，则每个电子标签选择4个时隙进行响应； 若n/m≤0.20，则每个电子标签选择5个时隙进行响应。
匹配单元，用于将该比值与所述预设阈值范围进行匹配，得到应响应的时隙数量。
响应单元，用于选择所述数量的时隙，并在选定的每一时隙上进行响应。
本发明实施例还提供了另一种射频识别中的发射方法，参见图5所示，包括下列主要步骤 S31、获得时隙状态情况。
其中，每一轮获得一次时隙状态情况；或者，间隔预设的轮次获得一次时隙状态情况。所述隙状态中包括空时隙数c0，成功识别时隙数c1和碰撞时隙数c2。
S32、根据获得的所述时隙状态情况获得电子标签数与时隙总数。
S33、将所述电子标签数与时隙总数发射。
具体可将所述电子标签数与时隙总数随发向每一电子标签的读取命令发出(不限于读取命令)。或者， 考虑到某些特殊需求，比如有针对性的保证某些电子标签的读取正确率，可以将所述电子标签数与时隙总数随发向指定电子标签的读取命令发出(不限于读取命令)。
本发明实施例还提供了另一种射频识别中的响应方法，参见图6所示，包括下列主要步骤 S41、接收电子标签数与时隙总数。
S42、获得所述电子标签数与时隙总数的比值。
S43、将该比值与预设阈值范围进行匹配，得到应响应的时隙数量。
所述预设阈值范围如下，其中区间的节点为仿真所得的经验值 假设电子标签数为n，时隙总数m， 若n/m≥0.7，则每个电子标签选择1个时隙进行响应； 若0.4≤n/m≤0.7，则每个电子标签选择2个时隙进行响应； 若0.28≤n/m≤0.4，则每个电子标签选择3个时隙进行响应； 若0.2≤n/m≤0.28，则每个电子标签选择4个时隙进行响应； 若n/m≤0.20，则每个电子标签选择5个时隙进行响应。
S44、选择所述数量的时隙，并在选定的每一时隙上进行响应。其中可随机选择所述数量的时隙，并在下次收到电子标签数与时隙总数时，从新计算电子标签数与时隙总数的比值，以及更新应响应的时隙数量。
本发明实施例还提供了另一种询问机，参见图7所示，其包括获得单元和发射单元。
获得单元，用于获得时隙状态情况，并根据获得的所述时隙状态情况获得电子标签数与时隙总数。
发射单元，用于将所述电子标签数与时隙总数发射。
本发明实施例还提供了另一种应答器，参见图8所示，其包括接收单元、计算单元、保存单元、匹配单元和响应单元。
接收单元，用于接收电子标签数与时隙总数。
计算单元，用于获得电子标签数与时隙总数的比值。
保存单元，用于保存预设的阈值范围。
其中保存的预设阈值范围如下，区间的节点为仿真所得的经验值 假设电子标签数为n，时隙总数m， 若n/m≥0.7，则每个电子标签选择1个时隙进行响应； 若0.4≤n/m≤0.7，则每个电子标签选择2个时隙进行响应； 若0.28≤n/m≤0.4，则每个电子标签选择3个时隙进行响应； 若0.2≤n/m≤0.28，则每个电子标签选择4个时隙进行响应； 若n/m≤0.20，则每个电子标签选择5个时隙进行响应。
匹配单元，用于将该比值与所述预设阈值范围进行匹配，得到应响应的时隙数量 响应单元，用于选择所述数量的时隙，并在选定的每一时隙上进行响应。
以下通过两个实施例进一步详述。
实施例一、为了与背景技术中的例子进行对比，所以假设的前提与背景技术中例子的前提相同，即假设电子标签数n为2，时隙总数m为10，但是每一个电子标签分别独立地选择两个时隙。
每个电子标签选择两个时隙的情况都是 种 (7) 这样根据乘法原理，两个电子标签在10个时隙中分别独立地选择两个时隙的情况的可能性总数是 种 (8) 在这些情况当中，两个电子标签选择了两个相同时隙的情况(即全部发生碰撞)总共有 种 (9) 而两个电子标签选择了完全不同时隙的情况(即没有发生碰撞)总共有 种 (10) 而两个电子标签选择时隙中有一个发生碰撞的情况(即部分发生碰撞)总共有 种 (11) 在上述公式(9)-(11)的三种情况中，只有公式(9)中的45情况是无法正确识别的，而剩下的1980种情况都是可以得到正确的电子标签ID的，因而识别效率为 时隙利用率为 比较公式(5)至(6)和公式(12)至(13)可以看到，本实施例相对于背景技术中的例子不管是识别效率还是时隙利用率都比有较大幅度的提高。
实施例二、为了与背景技术中的例子进行对比，所以假设的前提与背景技术中例子的前提相同，即假设电子标签数n为2，时隙总数m为10，但其中一个电子标签A选择a＝1个时隙，另一个电子标签B选择b＝2个时隙。
电子标签A选择一个时隙的情况是 种 (14) 电子标签B选择两个时隙的情况是 种 (15) 根据乘法原理，两个电子标签在10个时隙中分别独立地选择一个和两个时隙，可能性总数是 种 (16) 在这些情况当中，电子标签A选择的时隙与电子标签B选择的两个时隙中的一个发生碰撞的情况总共有
而电子标签A选择的时隙与电子标签B选择的两个时隙都不相同的情况总共有 种 (18) 在上述公式(17)的情况中，电子标签A无法正确识别，而电子标签B则能够被正确识别。而在公式(18)的情况中，电子标签A和B都能够被正确识别。因而， 总的识别效率为 时隙利用率为 比较公式(5)至(6)和公式(19)至(20)可以看到，部分电子标签调整选择的时隙数，虽然识别效率保持不变，但是保证了电子标签B在任何时候都可以正确识别。同时时隙利用率较现有技术有较大幅度的提高。
综上所述，本发明实施例提供的发射和响应读取命令的方法及装置中，发射一侧随读取命令发出电子标签数与时隙总数的比值；响应一侧根据该比值确定应响应的时隙数量，并从当前一轮的时隙中随机选择所述数量的时隙，并在选定的每一时隙上进行响应。所以提高了对电子标签的识别效率或时隙的利用率。
进一步，采用本发明实施例一所记载的方案，可提高对每一电子标签的识别效率，并可提高时隙的利用率。
进一步，采用本发明实施例二所记载的方案，可提高甚至保证部分电子标签被识别，适用于各电子标签之间存在重要性差别的情况，并可提高时隙的利用率。
以下通过提供6幅仿真效果图 图9为电子标签分别选择1-3个时隙时的时隙利用率对比图，其中以“圆点”为节点的仿真线对应一个电子标签选择一个时隙的情况；以“x”为节点的仿真线对应一个电子标签选择两个时隙的情况；以“*”为节点的仿真线对应一个电子标签选择三个时隙的情况。
图10为电子标签分别选择1-3个时隙时的识别效率对比图，其中以“圆点”为节点的仿真线对应一个电子标签选择一个时隙的情况；以“x”为节点的仿真线对应一个电子标签选择两个时隙的情况；以“*”为节点的仿真线对应一个电子标签选择三个时隙的情况。
图11为电子标签分别选择1-5个时隙时的时隙利用率对比图，其中以“圆点”为节点的仿真线对应一个电子标签选择一个时隙的情况；以“x”为节点的仿真线对应一个电子标签选择两个时隙的情况；以“圆环”为节点的仿真线对应一个电子标签选择三个时隙的情况；以“方环”为节点的仿真线对应一个电子标签选择四个时隙的情况；以“*”为节点的仿真线对应一个电子标签选择五个时隙的情况。
图12为电子标签分别选择1-5个时隙时的识别效率对比图，其中以“*”为节点的仿真线对应一个电子标签选择一个时隙的情况；以“方环”为节点的仿真线对应一个电子标签选择两个时隙的情况；以“圆环”为节点的仿真线对应一个电子标签选择三个时隙的情况；以“圆点”为节点的仿真线对应一个电子标签选择四个时隙的情况；以“三角”为节点的仿真线对应一个电子标签选择五个时隙的情况。
图13为本发明实施例提供的解决方案时隙利用率仿真结果，其中以“*”为节点的仿真线对应一个电子标签选择一个时隙的情况；以“方环”为节点的仿真线对应一个电子标签选择两个时隙的情况；以“圆环”为节点的仿真线对应一个电子标签选择三个时隙的情况；以“圆点”为节点的仿真线对应一个电子标签选择四个时隙的情况；以“三角”为节点的仿真线对应一个电子标签选择五个时隙的情况；以“菱形”为节点的仿真线对应一个电子标签自适应选择时隙数量的情况(即根据询问机发来的读取命令中携带的所述比值，自适应更新所选的时隙数量)。
图14为本发明实施例提供的解决方案识别效率仿真结果，其中以“*”为节点的仿真线对应一个电子标签选择一个时隙的情况；以“方环”为节点的仿真线对应一个电子标签选择两个时隙的情况；以“圆环”为节点的仿真线对应一个电子标签选择三个时隙的情况；以“圆点”为节点的仿真线对应一个电子标签选择四个时隙的情况；以“三角”为节点的仿真线对应一个电子标签选择五个时隙的情况；以“菱形”为节点的仿真线对应一个电子标签自适应选择时隙数量的情况(即根据询问机发来的读取命令中携带的所述比值，自适应更新所选的时隙数量)。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1、一种射频识别中的发射方法，其特征在于，包括下列步骤
获得时隙状态情况；
根据获得的所述时隙状态情况获得电子标签数与时隙总数的比值；以及
将该比值发射。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述比值发向每一电子标签；或者，将所述比值发向指定电子标签。
3、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述时隙归属于同一轮，
每一轮获得一次时隙状态情况；或者，间隔预设的轮次获得一次时隙状态情况。
4、一种射频识别中的响应方法，其特征在于，包括下列步骤
接收电子标签数与时隙总数的比值；
将该比值与预设阈值范围进行匹配，得到应响应的时隙数量；
选择所述数量的时隙，并在选定的每一时隙上进行响应。
5、如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述电子标签数为n，时隙总数m，则所述预设阈值范围包括
n/m≥0.7，则应响应的时隙数量为1；
4≤n/m≤0.7，则应响应的时隙数量为2；
28≤n/m≤0.4，则应响应的时隙数量为3；
2≤n/m≤0.28，则应响应的时隙数量为4；
n/m≤0.20，则应响应的时隙数量为5。
6、一种询问机，其特征在于，包括
获得单元，用于获得时隙状态情况；
计算单元，用于根据获得单元获得的时隙状态情况，获得电子标签数与时隙总数的比值；
发射单元，用于将该比值发射。
7、如权利要求6所述的询问机，其特征在于，还包括
第一指示单元，用于指示发射单元将所述比值发向每一电子标签；或者，
第二指示单元，用于指示发射单元将所述比值发向指定电子标签。
8、如权利要求6或7所述的询问机，其特征在于，还包括
第一触发单元，用于每一轮均触发获得单元获得一次时隙状态情况；或者，
第二触发单元，用于间隔预设的轮次触发获得单元获得一次时隙状态情况。
9、一种应答器，其特征在于，包括
接收单元，用于接收电子标签数与时隙总数的比值；
保存单元，用于保存预设的阈值范围；
匹配单元，用于将该比值与所述预设阈值范围进行匹配，得到应响应的时隙数量；
响应单元，用于选择所述数量的时隙，并在选定的每一时隙上进行响应。
10、一种射频识别中的发射方法，其特征在于，包括下列步骤
获得时隙状态情况；
根据获得的所述时隙状态情况获得电子标签数与时隙总数；以及
将所述电子标签数与时隙总数发射。
11、如权利要求10所述的方法，其特征在于，将所述电子标签数与时隙总数发向每一电子标签；或者，将所述电子标签数与时隙总数发向指定电子标签。
12、一种射频识别中的响应方法，其特征在于，包括下列步骤
接收电子标签数与时隙总数；
获得所述电子标签数与时隙总数的比值；
将该比值与预设阈值范围进行匹配，得到应响应的时隙数量；
选择所述数量的时隙，并在选定的每一时隙上进行响应。
13、如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述电子标签数为n，时隙总数m，则所述预设阈值范围包括
n/m≥0.7，则应响应的时隙数量为1；
4≤n/m≤0.7，则应响应的时隙数量为2；
28≤n/m≤0.4，则应响应的时隙数量为3；
2≤n/m≤0.28，则应响应的时隙数量为4；
n/m≤0.20，则应响应的时隙数量为5。
14、一种询问机，其特征在于，包括
获得单元，用于获得时隙状态情况，并根据获得的所述时隙状态情况获得电子标签数与时隙总数；
发射单元，用于将所述电子标签数与时隙总数发射。
15、一种应答器，其特征在于，包括
接收单元，用于接收电子标签数与时隙总数；
计算单元，用于获得电子标签数与时隙总数的比值；
保存单元，用于保存预设的阈值范围；
匹配单元，用于将该比值与所述预设阈值范围进行匹配，得到应响应的时隙数量；
响应单元，用于选择所述数量的时隙，并在选定的每一时隙上进行响应。
全文摘要
本发明公开了射频识别中的发射和响应方法及装置，以提高对电子标签的识别效率或时隙的利用率。一种射频识别中的发射方法，包括下列步骤获得时隙状态情况；根据获得的所述时隙状态情况获得电子标签数与时隙总数的比值；以及将该比值发射。一种射频识别中的响应方法，包括下列步骤接收电子标签数与时隙总数的比值；将该比值与预设阈值范围进行匹配，得到应响应的时隙数量；选择所述数量的时隙，并在选定的每一时隙上进行响应。
文档编号G06K7/00GK101393592SQ20071015463
公开日2009年3月25日 申请日期2007年9月17日 优先权日2007年9月17日
发明者张兴炜 申请人:华为技术有限公司