专利名称：用于提高rfid读写距离的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明属于射频自动识别(RFID)技术领域，具体设计一种提高RFID读写距离的 方法和装置。
背景技术：
RFID(Ratio Frequency Identification)技术是一种重要的非接触式自动识别 技术。它利用无线射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现非接触双向数据通信， 并通过所传递的信息达到识别目的。相比传统的自动识别技术，RFID技术具有很多有点， 比如非接触、远距离、可读写、信息量大、无需人工干扰等，在供应链管理、防盗系统、停车场 控制、自动生产线、图书管理、动物跟踪等领域有着广泛的应用。如附图l，RFID系统一般由 读写器、天线和标签组成。 纠错码，或称信道编码技术或差错控制编码(Error Control Coding)，是一种当 信息在传输过程中发生错误后能在接收端自行发现或纠正的技术。其研究对象是信源编码 器所输出的数字序列M(信息序列)，这些序列一般由0/1组成。纠错码就是按照一定的规 则给信息序列增加一些冗余的码元，使之变成数字序列C (码字)。码字中的冗余码元和信 息序列之间有着特定的关系，而这一点就是在接收端进行检错纠错的根据。在接收端，信道 译码器通过这种关系进行译码，即检测收到的数字序列R是否符合编码所采用的规则，从 而达到纠错检错的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够提高RFID读写距离的方法与装置。本发明提供的能够提高RFID读写距离的方法是一种基于纠错码的RFID通信方
法，该方法利用纠错码和RFID的特点，最后达到相同读写距离时对环境SNR(信噪比)水平
要求更低，或者说在同等SNR(信噪比)水平下读写距离更远的目的。并且该通信方法会根
据通信过程中CRC校验码的错误情况，比如错误位数的多少，而判断是否使用纠错码以及
选择何种纠错码。这种智能化的操作给纠错码的使用予以极大的灵活性，从而能够有效的
节省不必要的编解码带来的功耗和时间开销。 按照本发明第一个方面，提供一种控制RFID标签接收和发送信息的方法，该RFID
标签和RFID读写器通信。该方法在RFID标签中执行，包括以下步骤 接收读写类指令； 执行指令，然后返回数据； 接收指令，该指令指定是否使用纠错码以及使用何种纠错码；
返回RN16后继续接收读写类指令；
解码并执行指令，将数据编码后返回。 根据以上提供的方法，在执行指令返回后会接收到指定是否使用纠错码以及使用 何种纠错码的指令，该指令为用户扩展指令，类似写指令。事先在EEPR0M中选定一个地址作为存放纠错码相关的标志位。该指令即对它进行写操作。而且在以上第二步执行指令 返回数据后，读写器是否发送第三步中的扩展指令以及指令内容取决于读写器接收到的返
回中CRC16校验码的错误情况。CRC16没有错误则继续通信不必发送该扩展指令。
编码使用的备选码类可以根据具体应用情况——比如考虑到RFID对硬件功耗开 销的限制、对编解码延时的限制——来选择，通信数据经过编码，改变数据长度添加冗余比 特，用于后面的解码。 还提供一种RFID标签，包含按照以上第一个方面的方法工作的装置。见图2所示。 它包括一个主控模块17， FMO/Miller编解码器15， RF前端18，纠错码的编码器13和纠错 码的解码器14，以及在EEPROMll中的纠错码标志位12。 EEPROMll通过接口 16与主控模块 17连接，在EEPR0M11中选定某地址作为纠错码标志位12，以控制在接收发送信息时是否使 用编解码以及使用何种编解码。内嵌备用纠错码的编码器13和解码器14，接收和发送数 据在纠错码标志位控制下可以选择在FMO/Miller编解码器15和主控模块17间的数据流 是否通过纠错的码编码器13和解码器14。标签01在和读写器通信过程中可以接受扩展 指令，改写纠错码标志位12，这样可以在后面的通信过程中启用纠错码编码器13和纠错码 解码器14，在接收到的数据经过FMO/Miller编解码器15解码后，需经过纠错码解码器14。 标签01返回给读写器的数据需经过纠错码编码器13编码后再通过FMO/Miller编解码器 15编码，然后经由射频前端18通过发射天线19发射出去。 按照本发明第二个方面，提供一种RFID读写器处理读取信息和发送信息的方法，
该RFID读写器与RFID标签通信。该方法在RFID读写器中执行，包括以下步骤 发送读写指令； 接收返回并判断CRC16错误情况； 发送扩展指令，接收返回数据； 编码发送读写指令； 接收返回并对之进行解码。 在以上提供方法中，接收返回并判断CRC16错误情况以后，不一定发送扩展指令， 若不发送则按照正常协议规定流程进行读写。这里为了说明发明所提供方法而着重发送扩 展指令的情况。当然，在CRC16发送错误的环境中，可能需要多次发送扩展指令才可改写标 签端纠错码的标志位。 还提供一种RFID读写器，包含按照第二个方面方法工作的装置。见图3所示。它 包括一个主控模块25， FMO/Miller编解码器24， RF前端26，实现纠错码的编码器22和解 码器23，CRC16错误判决器21。 CRC16错误判决器21，对CRC16的错误情况予以判断，判断 结果送给主控模块25以最终决定是否开启纠错码功能，即启动读写器中实现纠错码的编 码器22及解码器23。读写器02通过接收天线27在接收标签01返回数据，经过射频前端 26送入FMO/Miller编解码器24进行解码，由CRC16错误判决器根据对数据错误情况进行 判断，通过主控模块25决定是否使用纠错码以及使用何种编解码，若需使用，则可以通过 纠错码的编码器22和解码器23，对接收和要发送的数据分别进行编码和解码。
按照本发明的第三个方面，提供一种包含RFID标签和RFID读写器的RFID系统的
通信方法，该方法包括以下步骤
读写器发送读写指令；
标签接收执行指令并返回数据； 读写器接收返回数据并根据CRC16的错误情况判断是否发送扩展指令并决定该 指令内容； 读写器发送扩展指令； 标签接收，执行该扩展指令后返回RN16 ; 读写器接收返回数据，然后编码发送后面的读写指令； 标签接收解码执行指令并将数据编码后返回数据； 读写器对接收返回数据，并进行数据解码，继续编码发送指令或者停止读写。
按照本发明的第三个方面中的方法，和前面两个方面一样是否发送扩展指令都依 赖与CRC16的错误情况，在不需要发送该指令的情况下读写器可以继续发送读写指令或者 其他协议支持的指令或停止读写。 还提供实现第三个方面所述的通信方法的RFID系统，包含上述的RFID读写器和 RFID标签，按照第三个方面提到的方法进行通信。见图5所示。标签01返回数据给读写器 02，读写器02接收数据，并通过CRC16错误判决器21作出错误情况判断，并将结果发送给 读写器主控模块25决定是否发送扩展指令并决定该指令内容。
如果需要启用纠错码则读写器02发送扩展指令通知标签01启用纠错码，
标签01接收执行该扩展指令后返回handle, 读写器02接收返回后，后面发送的指令都经过编码器22编码，接收到的数据都经 过23解码， 标签01接收到的数据都经过解码器14解码，发送的数据都经过编码器13编码。 在每次涉及到数据错误情况判决的通信后，读写器02都可以发送扩展指令决定
是否开启或关闭纠错码功能，和开启的话使用何种纠错码。 本发明的效果通过直接测量RFID读写距离可以明显衡量出来。
图1 :一般RFID系统构成。 图2 :按照本发明第一方面的RFID标签的示意框图。
图3 :按照本发明第二方面的RFID读写器的示意框图。
图4 :按照本发明第三方面的中RFID系统通信流程图。
图5 :RFID系统示意框图。 图中标号01为RFID标签，02为RFID读写器，11为EEPROM模土央，12为纠错码标 志位，13为编码器，14为解码器，15为FMO/Miller编解码器，16为接口， 17为主控模块，18 为RF前端，19为天线，21为CRC16错误判决器，22为编码器，23为解码器，24为FMO/Miller 编解码器，25为主控模块，26为RF前端，27为天线。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细阐述。
实施例 本实施例采用线性分组码中常用的BCH码和巻积码作为RFID通信中信道编解码所备用的码类。BCH码的编码器采用带反馈的移位寄存器结构，其硬件开销相当小，而且 可以做到无编码延时，解码算法使用Berlekamp-Massey算法，该算法有成熟的硬件结构支 持。综合编解码的开销及性能，BCH码是一种很好的选择。巻积码同样通过带反馈的移位 寄存器编码，解码使用经典的Viterbi算法，纠错性能优越，硬件开销小，同样是非常适合 RFID通信应用的纠错码s。 如附图4所示流程，在一次传统的基于EPC C1G2协议的RFID通信过程中，读写 器希望读取标签端EEPR0M中的内容。读写器发送一条Query/QueryAdjust指令，开始一 次Inventory。不断发送Inventory类指令，直到Slot counter减为0，标签返回一个新的 RN16，读写器接收返回后，发送一条以该RN16为参数的ACK指令，标签接收以后如果参数 正确，则标签将把{PC， EPC}信息返回给读写器。读写器接收数据，发送一条Req—RN(含和 ACK相同的RN16作为参数)，标签对有效的Req—RN指令返回handle,读写器则以该handle 为指令参数发送Read指令，标签随后对handle有效的指令返回EEPR0M内容，读写器接收 该内容后进行CRC错误情况检查，若有错误则在下一条指令中提示标签使用纠错码，在本 实施例中约定错误比特数大于3时选用巻积码。所以在检测到CRC16错误比特数大于3之 后，读写器发送一条提示标签在后面通信中使用巻积码编解码的扩展指令，标签成功接收
该指令后返回handle,然后在后面的通信中读写器发送指令和标签返回数据都经过巻积码 编码，而标签接收到指令和读写器接收到标签返回数据后都进行巻积码解码操作。巻积码 优越的纠错性能大大提高了通信质量。 这里只是以读写器读标签的Memory为例进行说明该方法的应用，而并非限制其 应用范围。其它使标签端返回带CRC16的指令比如write, Req_RN之后都可以插入扩展指 令，启用编解码功能。 另外值得一提的是在后面的通信过程中是否使用编解码以及使用何种编解码仍
然可以改变，这样有利于减少系统功耗，能更灵活的使RFID应用适应环境。 附图2为按照本发明第一方面的RFID标签的实施例的示意框图。所有标签发出
的数据在进行FM0或者Mi 1 ler编码前，首先根据纠错码标志位内容决定是否编码以及采用
何种编码，若需要则经过纠错码编码器进行所选码类的编码，而所有接收到的数据也同样
要在FM0或Miller解码后按照纠错码标志位内容进行所选码类的纠错码解码或不进行解码。 附图3为按照本发明第二方面方法执行的RFID读写器的实施例的示意框图，在收 到包含CRC16的标签返回后，读写器端通过CRC错误判决器对所返回的数据进行检查，根据 CRC16的错误情况决定是否发送指令启用纠错码编解码通信以及使用何种纠错码，若启用， 在发送扩展指令就收标签返回handle后的所有发送或接收的数据都相应经过编码器或者 解码器。 本发明通过很小的硬件和功耗开销在RFID通信过程中添加纠错码功能，可以有 效提高RFID系统的读写距离。
权利要求
一种控制RFID标签接收和发送信息的方法，该RFID标签和RFID读写器通信；该方法在RFID标签中执行，其特征在于包括以下步骤接收读写类指令；执行指令，然后返回数据；接收指令，该指令指定是否使用纠错码以及使用何种纠错码；返回RN16后继续接收读写类指令；解码并执行指令，将数据编码后返回；根据以上的方法，在执行指令返回后接收到指定是否使用纠错码以及使用何种纠错码的指令，该指令为用户扩展指令，类似写指令；事先在EEPROM中选定一个地址作为存放纠错码相关的标志位；该指令即对它进行写操作；而且在以上第二步执行指令返回数据后，读写器是否发送第三步中的扩展指令以及指令内容取决于读写器接收到的返回中CRC16校验码的错误情况；CRC16没有错误则继续通信不必发送该扩展指令。
2. —种实现如权利要求1所述方法的RFID标签，其特征在于它包括一个主控模块 (17)， FMO/Miller编解码器(15)， RF前端(18)，纠错码的编码器(13)和纠错码的解码器 (14)，以及在EEPROM(l)l中的纠错码标志位(12) ;EEPROM(ll)通过接口 (16)与主控模块 (17)连接，在EEPROM(ll)中选定某地址作为纠错码标志位(12)，以控制在接收发送信息时 是否使用编解码以及使用何种编解码；内嵌备用纠错码的编码器(13)和解码器(14)，接收 和发送数据在纠错码标志位控制下选择在FMO/Miller编解码器(15)和主控模块(17)间 的数据流是否通过纠错的码编码器(13)和解码器(14);标签(01)在和读写器通信过程中 接受扩展指令，改写纠错码标志位(12)，在后面的通信过程中启用纠错码编码器(13)和纠 错码解码器(14)，在接收到的数据经过FMO/Miller编解码器(15)解码后，经过纠错码解码 (器14);标签(01)返回给读写器的数据经过纠错码编码器(13)编码后再通过FMO/Miller 编解码器(15)编码，然后经由射频前端(18)通过发射天线(19)发射出去。
3. —种RFID读写器处理读取信息和发送信息的方法，该RFID读写器与RFID标签通 信；该方法在RFID读写器中执行，其特征在于包括以下步骤发送读写指令；接收返回并判断CRC16错误情况； 发送扩展指令，接收返回数据； 编码发送读写指令； 接收返回并对之进行解码。
4. 一种实现如权利要求3所述方法的RFID读写器，其特征在于它包括一个主控模块 (25)，FM0/Miller编解码器(24)，RF前端(26)，实现纠错码的编码器(22)和解码器(23)， CRC16错误判决器(21);读写器(02)通过接收天线(27)在接收标签(01)返回数据，经过 射频前端(26)送入FMO/Miller编解码器(24)进行解码，由CRC16错误判决器(21)对数 据错误情况进行判断，通过主控模块(25)决定是否使用纠错码以及使用何种编解码，若需 使用，则通过纠错码的编码器(22)和解码器(23)，对接收和要发送的数据分别进行编码和 解码。
5. —种包含RFID标签和RFID读写器的RFID系统的通信方法，该方法包括以下步骤 读写器发送读写指令；标签接收执行指令并返回数据；读写器接收返回数据并根据CRC16的错误情况判断是否发送扩展指令并决定该指令 内容；读写器发送扩展指令； 标签接收，执行该扩展指令后返回RN16 ; 读写器接收返回数据，然后编码发送后面的读写指令；标签接收解码执行指令并将数据编码后返回数据；读写器对接收返回数据，并进行数据解码，继续编码发送指令或者停止读写。
6. —种实现如权利要求5所述方法的RFID系统，其特征在于由权利要求2所述的RFID 标签和权利要求4所述的RFID读写器组成，标签(01)返回数据给读写器(02)，读写器(02) 接收数据，并通过CRC16错误判决器(21)作出错误情况判断，并将结果发送给读写器主控 模块(25)决定是否发送扩展指令并决定该指令内容；如果需要启用纠错码则读写器(02)发送扩展指令通知标签(01)启用纠错码，标签(01)接收执行该扩展指令后返回handle,读写器(02)接收返回后，后面发送的指令都经过编码器(22)编码，接收到的数据都经过解码器(23)解码，标签(01)接收到的数据都经解码器(14)解码，发送的数据经编码器(13)编码； 在每次涉及到数据错误情况判决的通信后，读写器(02)发送扩展指令决定是否开启或关闭纠错码功能，和开启的话使用何种纠错码。
全文摘要
本发明属于射频自动识别(RFID)技术领域，具体为一种提高RFID读写距离的方法和装置。系统由一个RFID标签和一个RFID读写器组成，读写器读写标签中的存储器时，通过对标签返回信息中CRC16的错误情况的判断，决定是否启用以及启用何种纠错码。该纠错码功能可以配置，使用上有相当大的灵活性。如果读写器决定启用纠错码，则通过指令通知标签，这样在后面的通信中读写器和标签对发送数据进行编码并对接收到的数据进行解码。读写器可以通过指令关闭编解码或者改变使用的纠错码种类。本发明能够有效的节省不必要的编解码带来的功耗和时间开销。
文档编号G06K7/00GK101694699SQ20091019720
公开日2010年4月14日 申请日期2009年10月15日 优先权日2009年10月15日
发明者常学贵, 杨玉庆, 车文毅, 闫娜, 闵昊 申请人:复旦大学;