专利名称:随机数产生器及其种子计数值产生单元的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种射频识别(Radio Frequency IDentification，RFID)技术，特别是关于一种射频识别标签的随机数产生器及其种子计数值产生单元。
背景技术：
随着电子技术的突飞猛进，射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)技术日趋成熟，因此，射频识别技术的应用范围也越来越广泛。在物流、零售、仓储、交通、防伪、国防、医疗以及军事等各种不同的领域，都可以看到射频识别技术的踪影。
图1是现有射频识别系统10的功能示意图。射频识别系统10包括射频识别标签(RFID Tag，或称transponder)12、设置在射频识别卷标12上的螺旋天线(coiled antenna)14以及射频识别读取器(RFIDreader)16。射频识别读取器16以不断地发射载波指令(carrierinstruction)CI的方式，经由螺旋天线14读取射频识别卷标12存储器18内存储的识别数据ID。其中，识别数据ID符合电子商品代码(Electronic Product Code，EPC)标准。
除了存储器18外，射频识别卷标12还包括模拟模块20及数字模块22。模拟模块20解调(demodulate)载波指令CI，并将解调后的载波指令CI由输入端Data IN传送到数字模块22；数字模块22解析载波指令CI后(假设载波指令CI读取射频识别卷标12的存储器18内存储的识别数据ID)，将存储器18存储的识别数据ID(ID Data)由传送端TXD回传到模拟模块20；模拟模块20接着将识别数据ID调制(modulate)，并将调制后的识别数据ID以无线的方式，由螺旋天线14传送到射频识别读取器16。到此，射频识别读取器16可对其接收到的识别数据ID译码(decode)，并识别射频识别标签12的物品名称及售价等相关信息。
在射频识别系统10中，当一次只有一个射频识别标签12通过射频识别读取器16时，射频识别读取器16可以顺利接收并译码射频识别卷标12的识别数据ID，并识别射频识别标签12的物品名称及售价等相关信息。但是，当同时有大量的射频识别标签12通过射频识别读取器16时，也就是说当有标签碰撞(Tag collision)发生时，射频识别读取器16必须同时解码这些射频识别标签12存储的识别数据ID，这样，很可能发生碰撞错误，从而错误地识别射频识别标签12的物品名称及售价。
请再参阅图1。为了解决上述问题，射频识别系统10的射频识别标签12中还包括随机数产生单元24，随机数产生单元24设置在数字模块22内。随机数产生单元24产生不同的随机数RN，射频识别标签12根据这些不同的随机数RN，将其存储的识别数据ID分别对应到时间槽(time slot)TL，依次传送到射频识别读取器16。这样，射频识别读取器16可逐一地解码这些射频识别标签12传来的识别数据ID，避免碰撞错误的发生。
但是，事实上随机数产生单元24产生的“随机数”并非真正意义上的随机数。具体而言，一旦随机数产生单元24采用的分布(distribution)及种子计数值(seed number)SN是一确定值，也就是说，种子计数值SN固定不变，随机数产生单元24产生的“随机数”具有规则性及可预测性。虽然这些射频识别标签12根据其对应的时间槽TL分别到达射频识别读取器16，但这些时间槽TL对应的“随机数”具有规则性及可预测性，所以，射频识别读取器16在解码这些射频识别标签12存储的识别数据ID时，很可能发生碰撞错误。
发明内容为克服上述现有技术的问题，本发明的主要目的在于提供一种用于射频识别标签的随机数产生器及相关种子计数值产生单元，解决了现有的标签碰撞问题。
为实现上述目的，本发明提供一种随机数产生器(Random NumberGenerator，RNG)，应用在可接收射频识别读取器(Radio FrequencyIdentification，RFID reader)发射载波的射频识别标签(RFID Tag)中，该射频识别标签根据该载波产生增压电压，该随机数产生器包括振荡器，根据该增压电压产生计数频率，该计数频率的频率是与该增压电压的电压值相关；闩锁控制单元，根据该增压电压产生闩锁信号；计数器，连接在该振荡器与该闩锁控制单元，根据该计数频率从起始计数值开始计数，并根据该闩锁信号产生种子计数值；以及随机数产生单元，连接在该计数器，根据该种子计数值产生随机数。
其中，该振荡器是环式振荡器(ring oscillator)。该射频识别标签包括产生该增压电压的增压电路，该环式振荡器设置在该增压电路内。该闩锁控制单元包括根据该增压电压产生稳压电压的稳压器以及连接在该稳压器且在该稳压器产生的稳压电压高过预定电压时产生该闩锁信号的闩锁控制器。该随机数产生器还包括根据该增压电压产生该起始计数值的起始计数值产生单元。该起始计数值产生单元包括晶体管，该晶体管根据该增压电压，以输出逻辑高电压或逻辑低电压的方式，产生该起始计数值。
本发明还涉及一种随机数产生器，应用在可接收射频识别读取器发射载波的射频识别标签，该射频识别标签根据该载波产生增压电压，该随机数产生器包括振荡器，产生计数频率；稳压器，根据该增压电压产生稳压电压；闩锁控制器，连接在该稳压器，在该稳压器产生的稳压电压高过预定电压时，产生闩锁信号；计数器，连接在该振荡器与该闩锁控制器，根据该计数频率从起始计数值开始计数，并根据该闩锁信号产生种子计数值；以及随机数产生单元，连接在该计数器，根据该种子计数值产生随机数。
本发明又涉及一种随机数产生器，应用在可接收射频识别读取器发射载波的射频识别标签，该射频识别标签根据该载波产生增压电压，该随机数产生器包括振荡器，产生计数频率；闩锁控制单元，根据该增压电压产生闩锁信号；起始计数值产生单元，根据该增压电压产生起始计数值；计数器，连接在该振荡器、闩锁控制单元以及该起始计数值产生单元，根据该计数频率从该起始计数值开始计数，并根据该闩锁信号产生种子计数值；以及随机数产生单元，连接在该计数器，根据该种子计数值产生随机数。
本发明也提供一种种子计数值产生单元，产生随机数产生器在运行时所需的种子计数值，该随机数产生器应用在可接收射频识别读取器所发射的载波的射频识别标签，且该射频识别标签依据该载波产生增压电压，该随机数产生器系依据该种子计数值产生随机数，该种子计数值产生单元包括振荡器，根据该增压电压产生计数频率，该计数频率的频率是与该增压电压的电压值相关的；稳压器，根据该增压电压产生稳压电压；闩锁控制器，连接在该稳压器，在该稳压器产生的稳压电压高过预定电压时，产生闩锁信号；起始计数值产生单元，根据该增压电压产生起始计数值；以及计数器，连接在该振荡器、闩锁控制器以及该起始计数值产生单元，根据该计数频率从该起始计数值开始计数，并根据该闩锁信号产生该种子计数值。
与现有技术相比，本发明的射频识别标签的随机数产生器，除了包括随机数产生单元外，还包括种子计数值产生单元、产生该随机数产生单元的种子计数值。因为该种子计数值产生单元的振荡器产生的计数频率不固定、起始计数值产生单元产生的起始计数值不确定以及闩锁控制单元何时产生闩锁信号也不确定，所以，该计数器产生的种子计数值也就不固定了，这样，该随机数产生单元产生的“随机数”也就不具规则性及可预测性，成为真正意义上的“随机数”了。
图1是现有射频识别系统的功能示意图。
图2是本发明的随机数产生器包括种子计数值产生单元的射频识别系统的功能示意图。
具体实施方式实施例图2是本发明的随机数产生器包括种子计数值产生单元56的射频识别系统50的功能示意图，种子计数值产生单元56提供射频识别系统50中随机数产生单元24的种子计数值SN。除了射频识别读取器16及螺旋天线14外，射频识别系统50还包括射频识别标签52。螺旋天线14设置在射频识别标签52上，将射频识别卷标52中的存储器58存储的识别数据ID，以无线方式传送到射频识别读取器16。
除了存储器58外，射频识别卷标52还包括模拟模块60及数字模块22。模拟模块60解调射频识别读取器16发射的载波指令CI，并将解调后的载波指令CI传送到数字模块22。
模拟模块60包括增压电路54(其内包括环式振荡器(ringoscillator)62)、起始计数值产生单元64、闩锁控制单元(latch controllingunit)66及计数器68。其中，增压电路54根据射频识别读取器16发射的载波产生增压电压CPV。具体而言，增压电压CPV的电压值会随着射频识别读取器16发射载波的时间而逐渐升高；环式振荡器62根据增压电压CPV产生计数频率CLK，计数频率CLK的频率是关于增压电压CPV的电压值。具体而言，计数频率CLK的频率会随着增压电压CPV的电压值升高而增加，换言之，计数频率CLK的频率F是不固定的；起始计数值产生单元64根据增压电压CPV产生起始计数值INN；闩锁控制单元66根据增压电压CPV产生闩锁信号LS。具体而言，当增压电压CPV高过预定电压PV时，闩锁控制单元66产生闩锁信号LS；计数器68根据计数频率CLK从起始计数值INN开始计数，并根据闩锁信号LS产生种子计数值SN。具体而言，当增压电压CPV高过预定电压PV时，计数器68正在计数的计数值CN便是种子计数值SN。在本发明的实施例中，环式振荡器62、起始计数值产生单元64、闩锁控制单元66及计数器68共同组合成种子计数值产生单元56。
不同于现有射频识别系统10输入到随机数产生单元24的种子计数值SN是可预测的，本发明的射频识别系统50输入到随机数产生单元24的种子计数值SN由种子计数值产生单元56产生。
由于射频识别标签52接收的载波电压值高低，会随着射频识别标签52距离射频识别读取器16远近而有所不同，具体而言，当射频识别标签52距离射频识别读取器16越远，射频识别标签52接收的载波电压值会越低，反之，射频识别标签52接收的载波电压值会越高，另外，即便两个射频识别标签52与射频识别读取器16之间的位置完全相同，到达这两个射频识别标签52上的载波电压值，仍会因为这两个射频识别标签52的制程不同而有所差异，因此，射频识别标签52接收的载波电压值是不固定的，换言之，增压电路54产生的增压电压CPV的电压值上升速率也是不固定的，相应地，环式振荡器62(根据增压电压CPV产生计数频率CLK)产生的计数频率CLK的频率增加速率及大小是不固定的、计数器56正在计数的计数值CN的增加速率是不固定的、增压电压CPV何时会高过预定电压PV是不确定的、闩锁控制单元66何时会产生闩锁信号LS是不确定的、计数值56产生的种子计数值SN也是不可预测的。因为随机数产生单元24产生随机数RN的种子计数值SN是不固定的，所以随机数产生单元24产生的“随机数”便不具有规则性及可预测性，成为真正的随机数了。
在本发明的实施例中，闩锁控制单元66包括稳压器(regulator)70及闩锁控制器(latch controller)72，其中，稳压器70根据增压电压CPV产生稳压电压RV。具体而言，稳压器70将逐渐升高的增压电压CPV稳定在稳压电压RV，闩锁控制器72连接在稳压器72，在稳压器72产生的稳压电压RV高过预定电压PV时，产生闩锁信号LS。
在本发明的实施例中，环式振荡器62设置在增压电路54中，本发明的射频识别系统的环式振荡器也可独立设置在增压电路54外，或本发明的射频识别系统也可包括其它种类振荡器，不限于环式振荡器62。另外，计数器68可以是升序计数器、降序计数器或任何其它种类的计数器。再者，本发明的射频识别系统也可采用其它类型的天线，不限于本发明实施例中射频识别系统50采用的螺旋天线14。最后，起始计数值产生单元64包括晶体管，该晶体管可设置在增压电路54内，也可独立设置在增压电路54外，该晶体管根据增压电压CPV，以输出逻辑高电压(Logic high)LH或逻辑低电压(Logic low)LL的方式，产生起始计数值INN，换言之，该晶体管产生的起始计数值INN也是不确定的。具体而言，当对应于增压电压CPV的工作电压WV恰好能启动计数器68开始计数时，工作电压WV仍会位于该晶体管的不确定区(undefined region)，也就是说，工作电压WV介于该晶体管发生转态(state transition)的上临限电压及下临限电压之间，所以，该晶体管是产生逻辑高电压LH或产生逻辑低电压LL也是不确定，相应地，起始计数值产生单元64产生的起始计数值INN也就不确定了。
与现有技术相比，本发明的射频识别标签的随机数产生器，除了包括随机数产生单元外，还包括种子计数值产生单元，产生该随机数产生单元的种子计数值。因为该种子计数值产生单元的振荡器产生的计数频率不固定、起始计数值产生单元产生的起始计数值不确定、以及闩锁控制单元何时会产生闩锁信号也不确定，所以根据该计数器产生的种子计数值也就不固定，这样，该随机数产生单元产生的“随机数”就不具有规则性及可预测性，成为真正的“随机数”了。
权利要求
1.一种随机数产生器，应用在可接收射频识别读取器发射载波的射频识别标签，该射频识别标签根据该载波产生增压电压，其特征在于，该随机数产生器包括振荡器，根据该增压电压产生计数频率，该计数频率的频率是与该增压电压的电压值相关；闩锁控制单元，根据该增压电压产生闩锁信号；计数器，连接在该振荡器与该闩锁控制单元，根据该计数频率从起始计数值开始计数，并根据该闩锁信号产生种子计数值；以及随机数产生单元，连接在该计数器，根据该种子计数值产生随机数。
2.如权利要求
1所述的随机数产生器，其特征在于，该振荡器是环式振荡器。
3.如权利要求
2所述的随机数产生器，其特征在于，该射频识别标签包括产生该增压电压的增压电路，该环式振荡器设置在该增压电路内。
4.如权利要求
1所述的随机数产生器，其特征在于，该闩锁控制单元包括根据该增压电压产生稳压电压的稳压器以及连接在该稳压器上且在该稳压器产生的稳压电压高过预定电压时产生该闩锁信号的闩锁控制器。
5.如权利要求
1所述的随机数产生器，其特征在于，该随机数产生器还包括根据该增压电压产生该起始计数值的起始计数值产生单元。
6.如权利要求
5所述的随机数产生器，其特征在于，该起始计数值产生单元包括晶体管，该晶体管根据该增压电压，以输出逻辑高电压或逻辑低电压的方式，产生该起始计数值。
7.如权利要求
6所述的随机数产生器，其特征在于，该射频识别标签包括产生该增压电压的增压电路，该晶体管设置在该增压电路内。
8.一种随机数产生器，应用在可接收射频识别读取器发射载波的射频识别标签，该射频识别标签根据该载波产生增压电压，其特征在于，该随机数产生器包括振荡器，产生计数频率；稳压器，根据该增压电压产生稳压电压；闩锁控制器，连接在该稳压器，在该稳压器产生的稳压电压高过预定电压时，产生闩锁信号；计数器，连接在该振荡器与该闩锁控制器，根据该计数频率从起始计数值开始计数，并根据该闩锁信号产生种子计数值；以及随机数产生单元，连接在该计数器，根据该种子计数值产生随机数。
9.如权利要求
8所述的随机数产生器，其特征在于，该振荡器是环式振荡器。
10.如权利要求
9所述的随机数产生器，其特征在于，该射频识别标签包括产生该增压电压的增压电路，该环式振荡器设置在该增压电路内。
11.如权利要求
8所述的随机数产生器，其特征在于，该振荡器根据该增压电压产生该计数频率，该计数频率的频率是与该增压电压的电压值相关。
12.如权利要求
8所述的随机数产生器，其特征在于，该随机数产生器还包括根据该增压电压产生该起始计数值的起始计数值产生单元。
13.如权利要求
12所述的随机数产生器，其特征在于，该起始计数值产生单元包括晶体管，该晶体管根据该增压电压，以输出逻辑高电压或逻辑低电压的方式，产生该起始计数值。
14.如权利要求
13所述的随机数产生器，其特征在于，该射频识别标签包括产生该增压电压的增压电路，该晶体管设置在该增压电路内。
15.一种随机数产生器，应用在可接收射频识别读取器发射载波的射频识别标签，该射频识别标签根据该载波产生增压电压，其特征在于，该随机数产生器包括振荡器，产生计数频率；闩锁控制单元，根据该增压电压产生闩锁信号；起始计数值产生单元，根据该增压电压产生起始计数值；计数器，连接在该振荡器、闩锁控制单元以及该起始计数值产生单元，根据该计数频率从该起始计数值开始计数，并根据该闩锁信号产生种子计数值；以及随机数产生单元，连接在该计数器，根据该种子计数值产生随机数。
16.如权利要求
15所述的随机数产生器，其特征在于，该振荡器是环式振荡器。
17.如权利要求
16所述的随机数产生器，其特征在于，该射频识别标签包括产生该增压电压的增压电路，该环式振荡器设置在该增压电路内。
18.如权利要求
15所述的随机数产生器，其特征在于，该振荡器根据该增压电压产生该计数频率，该计数频率的频率是关于该增压电压的电压值。
19.如权利要求
15所述的随机数产生器，其特征在于，该起始计数值产生单元包括晶体管，该晶体管根据该增压电压，以输出逻辑高电压或逻辑低电压的方式，产生该起始计数值。
20.如权利要求
19所述的随机数产生器，其特征在于，该射频识别标签包括产生该增压电压的增压电路，该晶体管设置在该增压电路内。
21.如权利要求
15所述的随机数产生器，其特征在于，该闩锁控制单元包括根据该增压电压产生稳压电压的稳压器以及连接在该稳压器且在该稳压器产生的稳压电压高过预定电压时产生该闩锁信号的闩锁控制器。
22.一种种子计数值产生单元，产生随机数产生器在运行时所需的种子计数值，该随机数产生器应用在可接收射频识别读取器发射载波的射频识别标签，该射频识别标签根据该载波产生增压电压，该随机数产生器根据该种子计数值产生随机数，其特征在于，该种子计数值产生单元包括振荡器，根据该增压电压产生计数频率，该计数频率的频率是与该增压电压的电压值相关的；稳压器，根据该增压电压产生稳压电压；闩锁控制器，连接在该稳压器，在该稳压器产生的稳压电压高过预定电压时，产生闩锁信号；起始计数值产生单元，根据该增压电压产生起始计数值；以及计数器，连接在该振荡器、闩锁控制器以及该起始计数值产生单元，根据该计数频率从该起始计数值开始计数，并根据该闩锁信号产生该种子计数值。
23.如权利要求
22所述的种子计数值产生单元，其特征在于，该振荡器是环式振荡器。
24.如权利要求
23所述的种子计数值产生单元，其特征在于，该射频识别标签包括产生该增压电压的增压电路，该环式振荡器设置在该增压电路内。
25.如权利要求
22所述的种子计数值产生单元，其特征在于，该起始计数值产生单元包括晶体管，该晶体管根据该增压电压，以输出逻辑高电压或逻辑低电压的方式，产生该起始计数值。
26.如权利要求
25所述的种子计数值产生单元，其特征在于，该射频识别标签包括产生该增压电压的增压电路，该晶体管设置在该增压电路内。
专利摘要
本发明提供一种随机数产生器，该随机数产生器应用在可接收射频识别读取器发射载波的射频识别标签，该随机数产生器包括振荡器，根据该增压电压产生计数频率，该计数频率的频率是与该增压电压的电压值相关；闩锁控制单元，根据该增压电压产生闩锁信号；计数器，连接在该振荡器与该闩锁控制单元，根据该计数频率从起始计数值开始计数，并根据该闩锁信号产生种子计数值；以及随机数产生单元，连接在该计数器，根据该种子计数值产生随机数。本发明的射频识别标签的随机数产生器，除了包括随机数产生单元外，还包括种子计数值产生单元、产生该随机数产生单元的种子计数值，使其产生的“随机数”不具有规则性及可预测性，成为真正意义上的“随机数”。
文档编号G06F7/58GK1991859SQ200510097571
公开日2007年7月4日 申请日期2005年12月30日
发明者张劭彰, 庄凯翔, 刘文渊 申请人:财团法人工业技术研究院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan