一種增強的RFID通信方法:專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖

基本介紹

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專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,操作內容,實施案例,榮譽表彰,

專利背景

（2）RTF通信協定很難有效識別快速運動物體，物體運動速度受限於閱讀器的盤點周期（“詢問速率”）。而且，頻譜限制以及信道頻寬還會限制前向鏈路的通信速率，從而進一步降低RTF閱讀器對運動物體的識別速度。

TTO通信協定則沒有上述缺陷。由於沒有閱讀器信號調製，閱讀器干擾非常小。大量閱讀器可以近距離範圍內在同一信道工作。由於電子標籤進入閱讀器能量場後，點子標籤會自動傳送ID和數據，而無需閱讀器傳送查詢信號。此外，由於無需閱讀器調製，也不存在由於頻譜規則導致的波特率限制問題，和RTF相比，TTO協定可以更有效的識別快速運動的目標。

發明內容

專利目的

為了消除或減弱RTF通信協定存在的各種上述問題，該發明提供了一種增強的RFID通信方法。

技術方案

《一種增強的RFID通信方法》包括以下步驟：

a、電子標籤進入閱讀器波束並獲取能量後，RTF空口通信中，電子標籤上電後進入TTO狀態（1），在等待閱讀器傳送命令的過程中，傳送ID或者ID+數據；

b、從當前狀態開始閱讀器可以進入通常的RTF抗衝突過程（2）；

c、閱讀器一旦收到電子標籤以TTO方式傳送的ID，則可以傳送一個新的特殊命令，並使用ID或ID的一部分以作為命令參數以指定該標籤，從而獲取當前標籤的應答信號，進入確認狀態（3）；

d、閱讀器直接從TTO抗衝突模式獲取應答信號，以開放方式（5）或者通過加密方式（4）訪問標籤。

所述電子標籤以隨機時間間隔傳送ID或ID及數據，時間間隔為固定或不固定形式，平均時間間隔可變，可隨著時間增大或減小。所述的ID或ID及數據以較低的占空比傳送，通常小於4%。所述對於新的特殊命令的應答信號為句柄、或者用於後續命令的隨機數、或者句柄以及用於後續命令的隨機數。

所述RTF空口通信協定為ISO/IEC18000-63、EPCC1G2協定或後續版本、或射頻識別800/900兆赫空中接口協定。所述TTO是ISO/IEC18000-64協定或IP-X協定。TTO配置命令在RTF抗衝突完成之後通過RTF通信參數來完成或者在“開放”或者“安全”狀態進行或者在TTO抗衝突完成後，採用預先設定的TTO通信參數實現。

改善效果

《一種增強的RFID通信方法》將RTF空口協定的所有原有功能都保留，同時增加了TTO功能，這就可以實現對快速運動物體的識別，並降低干擾，多個閱讀器可近距離同時工作。

附圖說明

圖1是典型的RTF空口協定流程圖。

圖2是該發明增強的RFID通信方法流程圖。

圖3是通過該發明的方法對ISO/IEC18000-63進行修改以增加TTO功能的流程圖。

圖4是通過該發明的方法對中國UHF空口協定增加TTO功能的流程圖。

權利要求

1.《一種增強的RFID通信方法》其特徵在於：包括以下步驟：

a、電子標籤進入閱讀器波束並獲取能量後，RTF空口通信中，電子標籤上電後進入TTO狀態（1），在等待閱讀器傳送命令的過程中，傳送ID或者ID+數據；

b、從當前狀態開始閱讀器可以進入通常的RTF抗衝突過程（2）；

d、閱讀器直接從TTO抗衝突模式獲取應答信號，以開放方式（5）或者通過加密方式（4）訪問標籤。

2.根據權利要求1所述的一種增強的RFID通信方法，其特徵在於：所述電子標籤以隨機時間間隔傳送ID或ID及數據，時間間隔為固定或不固定形式根據權利要求2所述的一種增強的RFID通信方法，其特徵在於：平均時間間隔可變，可隨著時間增大或減小。

3.根據權利要求2所述的一種增強的RFID通信方法，其特徵在於：所述的ID或ID及數據以較低的占空比傳送，通常小於4%。

4.根據權利要求1所述的一種增強的RFID通信方法，其特徵在於：所述對於新的特殊命令的應答信號為句柄、或者用於後續命令的隨機數、或者句柄以及用於後續命令的隨機數。

5.根據權利要求1所述的一種增強的RFID通信方法，其特徵在於：所述RTF空口通信協定為ISO/IEC18000-63、EPCC1G2協定或後續版本、或射頻識別800/900兆赫空中接口協定。

6.根據權利要求1所述的一種增強的RFID通信方法，其特徵在於：所述TTO是ISO/IEC18000-64協定或IP-X協定。

7.根據權利要求1所述的一種增強的RFID通信方法，其特徵在於：TTO配置命令在RTF抗衝突完成之後通過RTF通信參數來完成或者在“開放”或者“安全”狀態進行或者在TTO抗衝突完成後，採用預先設定的TTO通信參數實現。

實施方式

操作內容

圖1為無源RTF通信協定方法的流程示意圖。當電子標籤進入閱讀器波束並獲取能量後，電子標籤上電後進入等待狀態1，在該狀態下電子標籤等待閱讀器發出的命令。閱讀器主導整個抗衝突過程2，首先傳送命令選擇電子標籤中的一部分，然後進入盤點周期，閱讀器通過傳送一系列命令，通過指定大量不同類型的參數，以完成整個抗衝突過程，直到僅有一個標籤發出的正確回答，這時，閱讀器可以確認該唯一標籤，電子標籤返回句柄，並進入“確認”狀態。這樣就在閱讀器和電子標籤就建立了一對一的通信信道，通過使用該句柄，閱讀器可以訪問標籤，可根據需要從電子標籤讀取或寫入數據（訪問狀態5）。如果需要進行安全識別，閱讀器和電子標籤可以先核對口令或其它安全參數（狀態4）。

圖2為該發明增強的RFID通信方法流程圖，描述了如何通過該發明的方法對RTF狀態進行修改，以在RTF空口協定中增加TTO功能。在改進的狀態圖中，當電子標籤從閱讀器能量場獲取能量後，上電並進入TTO狀態1。除僅僅等待閱讀器命令外，電子標籤會以事先設定的占空比，在隨機或偽隨機的時間間隔傳送ID或者ID及附屬數據。占空比一般設的很低，使TTO傳送不會對RTF通信過程造成影響。

這時，閱讀器在傳送命令之前，就已獲取了電子標籤的ID及數據，這個過程非常快，不會造成任何干擾。從當前狀態開始閱讀器可以進入通常的RTF抗衝突過程2。而且，閱讀器一旦收到電子標籤以TTO方式傳送的ID，則可以傳送一個新的特殊命令，並使用ID或ID的一部分以作為命令參數以指定該標籤，從而獲取當前標籤的應答信號，對於新的特殊命令的應答信號為句柄、或者用於後續命令的隨機數、或者句柄以及用於後續命令的隨機數。和增加TTO之前處理方式相同，閱讀器可使用這個應答信號，以開放方式5或者通過加密方式4訪問這個標籤。唯一的不同是該句柄直接從TTO抗衝突方式獲取，而不是通過RTF抗衝突方式獲取。

所述電子標籤以隨機時間間隔傳送ID或ID及數據，時間間隔為固定或不固定形式，平均時間間隔可變，可隨著時間增大或減小，ID或ID及數據以較低的占空比傳送，通常小於4%。RTF空口通信協定為ISO/IEC18000-63、EPCC1G2協定或後續版本、或射頻識別800/900兆赫空中接口協定。TTO是ISO/IEC18000-64協定或IP-X協定。TTO配置命令在RTF抗衝突完成之後通過RTF通信參數來完成或者在“開放”或者“安全”狀態進行或者在TTO抗衝突完成後，採用預先設定的TTO通信參數實現。TTO通信參數可以在晶片生產或晶片測試環節預先設定，也可以通過客戶自定義命令來設定或重新設定或者可以在RTF抗衝突完成之後通過RTF通信參數來完成。

實施案例

實施例一

如圖3所示，通過修改ISO/IEC18000-63空口協定以增加TTO功能。改進前的RTF空口協定具有如下缺點：（1）閱讀器干擾：在抗衝突過程中過量的調製信號會對其它閱讀器和電子標籤造成干擾。（2）低速度：由於需要不斷查詢以及由於前向鏈路波特率的限制，使得該協定下對運動物體識別速度較慢；（3）不能大規模套用：閱讀器需要工作在單獨信道，在頻譜資源受限時必須採用時分復用方式。在近距離範圍內只有少數閱讀器可同時工作；（4）由於前向鏈路信號調製，造成電子標籤靈敏度降低。

可以通過增加額外的TTO功能以增強該協定，並帶來如下好處：（1）大量閱讀器可在小範圍內同時工作；(2)降低閱讀器干擾，相鄰RFID系統之間以及與其它電子設備之間減小干擾。（3）高速度：這是由於無需閱讀器傳送查詢命令，反向鏈路波特率也不受頻譜規定影響；（4）由於前向鏈路調製被取消，TTO模式下可獲得高靈敏度。

參考ISO/IEC18000-63協定相關具體內容，以更好理解如下內容：ISO/IEC18000-63中，電子標籤存儲區分為保留，UII，TID和用戶區四部分。TID部分包括晶片的唯一序列號，可以在TTO模式傳送該TID，以對該標籤進行唯一識別。通過對原狀態圖進行修改並增加2個新命令，即可實現TTO增強模式。

Req_TTO_RN命令與Req_RN命令等效。標籤經過TTO抗衝突並傳送TID+數據後，如果在規定的時間內收到該命令，將根據是否需要進行鑑別，直接從“準備狀態”轉入“鑑別”或“開放”狀態。這和RTF抗衝突中收到應答和確認命令後的處理方式相同。和通常RTF抗衝突處理後相同，所有命令都可從這兩種狀態下執行。Req_TTO_RN命令用收到的TID或部分TID作為指定該標籤的參數，當電子標籤收到Req_TTO_RN命令後，則傳送16位隨機數，用於後續命令的句柄，這和RTF抗衝突處理過程中Req_RN類似。

Config_TTO命令用來對用戶配置區進行寫入操作。該命令用於設定在TTO抗衝突過程中與TID一起傳送的數據信息、標籤傳送占空比等參數。Config_TTO命令實際上可以看作一個特殊的寫命令，標籤應答方式和寫命令也相同，如應答寫入成功或失敗標誌。

如圖3所示，對“準備”狀態1進行修改，在該狀態下，標籤在等待閱讀器“Select”和“Qurey”命令期間，可在隨機或偽隨機時隙傳送TID或者TID+數據（如，傳送UII區或用戶區的數據）。

從“準備”狀態，可出現如下情況：

（1）收到“Select”命令，處理方式不變，電子標籤停留在“準備”狀態。

（2）收到“Qurey”命令，標籤轉換到“仲裁”狀態2。

（3）在傳送TID+數據後，在規定T2時間內收到Req_TTO_RN命令，根據標籤保留區存儲的訪問口令不同，分別進入“開放”狀態3或“安全”狀態4。此後，標籤工作和正常工作模式類似，支持所有的獲取和滅活等命令。

唯讀標籤可以僅支持“準備”狀態。讀寫標籤可支持RTF或TTO抗衝突機制，並保留所有該標準中的所有其它特徵。

實施例二

如圖4所示，通過將該發明對《信息技術射頻識別800/900兆赫空中接口協定》國家標準徵求意見稿V06進行改進，該空口協定也採用了RTF方式，和ISO/IEC18000-63相似，具有ISO/IEC18000-63的上述缺點，同樣可通過在標準中增加TTO功能，以解決RTF的上述缺陷。

參考公開的《信息技術射頻識別800/900兆赫空中接口協定》國家標準徵求意見稿V06，以更好的理解如下內容：在該標準中，標籤存儲區劃分為四個區，其中一個是TID區，具有一個唯一序列號，可以在TTO模式下作為唯一識別標識。

通過修改狀態圖並增加2個新命令，即可實現TTO增強模式。新命令為：

Get_TTO_RN命令，與Get_RN命令等效。標籤經過TTO抗衝突並傳送TID+數據後，如果在規定的時間內收到該命令，將根據需要直接從“準備”狀態轉入“鑑別”或“開放”狀態，這和RTF抗衝突中收到編碼信息和確認命令後方式相同。和通常RTF抗衝突處理後相同，所有命令都可從這兩種狀態下執行。Config_TTO命令用收到的TID或部分TID作為指定該標籤的參數，當電子標籤收到Get_TTO_RN命令後，傳送該標籤的句柄和16位隨機數，用於後續命令，和RTF抗衝突處理過程類似。

Config_TTO命令用來對用戶配置區進行寫入操作。該命令用於設定在TTO抗衝突過程中與標籤TID共同傳送的數據信息和標籤傳送的占空比。Config_TTO命令實際上可以看作一個特殊的寫命令，標籤應答方式與寫命令應答方式也相同，如應答寫入成功或失敗標誌。

修改的狀態圖如圖4所示。對“準備”狀態（1）進行修改，在該狀態下，標籤在等待閱讀器“Select”和“Query”命令期間，可在隨機時隙傳送TID+數據（如，編碼區或用戶區的數據）。

從“準備”狀態，可出現如下情況：（1）收到“Sort”命令，處理方式不變，電子標籤停在“準備”狀態；（2）收到“Query”命令，轉換到“應答”狀態（2）。（3）在傳送TID+數據後，在規定T2時間內收到Get_TTO_RN命令，根據標籤是否需要安全鑑別，分別進入“鑑別”狀態（3）或“開放”狀態（4）。此後，和正常工作模式類似，支持所有的獲取和滅活等命令。

雖然該發明後續討論均以UHF無源空口協定為例，但RTF、TTF或TTO的劃分方式不僅局限於UHF，該發明同樣適用於低頻（LF）、高頻（HF）或等其它頻段。該發明不僅適於無源RFID系統，對半有源、電池輔助和有源標籤系統同樣適用。

通過該發明，RTF空口協定的所有原有功能都將保留，同時增加了TTO功能，這就可以實現對快速運動物體的識別，並降低干擾，多個閱讀器可近距離同時工作。RTF空口協定中，反向鏈路的波特率和編碼方式等參數，一般是通過盤點過程進行設定。但是在TTO抗衝突過程中，沒有此過程，和ISO/IEC18000-64中相似，這些參數必須事先設定。這可在晶片生產、晶圓測試或標籤初始化環節進行配置，這些配置也可以通過用戶自定義命令進行設定或重設。

在編號為US8154387的美國發明中，描述了一種支持TTO協定電子標籤，該標籤可以檢測RTF協定的信號，並在檢測後，暫停TTO傳送功能，這主要是為了防止對RTF系統的干擾。和該發明不同，US8154387中描述的電子標籤不能工作在RTF模式。

在編號為20090045923的美國專利申請中，描述了一種即可工作在RTF空口協定，也可工作在TTO空口協定的標籤。然而，和該發明不同，該發明並不對RTF或者TTO空口協定進行任何修改，該標籤僅僅是根據套用需要，在兩種通信協定之間進行簡單切換。

榮譽表彰

2017年12月11日，《一種增強的RFID通信方法》獲得第十九屆中國專利優秀獎。

一種增強的RFID通信方法