CN100433052C - 用于识别的方法和设备 - Google Patents

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CN100433052C CNB028200829A CN02820082A CN100433052C CN 100433052 C CN100433052 C CN 100433052C CN B028200829 A CNB028200829 A CN B028200829A CN 02820082 A CN02820082 A CN 02820082A CN 100433052 C CN100433052 C CN 100433052C
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Abstract

一种识别系统包括阅读器和一个或多个标签。阅读器识别标签，如射频(RF)标签。该系统将编号空间分为n个二进制，其中每个二进制与编号空间的m个唯一的比特相关联，并且编号空间包括标签的识别码。发送指令以检验编号空间的v个比特。从标签接收一个响应，其中该响应当标签识别码的第一部分与编号空间的v个比特匹配时产生，响应的定时对应于特定的二进制，并且与特定的二进制关联的m个唯一比特对应于识别码的第二部分。

Description

用于识别的方法和设备
相关申请的交叉参考
本申请是基于2001年10月9日提交的题为“Method and Apparatuses forIdentification(用于识别的方法和设备)”的共同待审美国临时专利申请第60/328,360号，并根据35 U.S.C§119(e)享有该申请日的优先权。
技术领域
本发明涉及识别领域，并尤其涉及识别标签的方法和设备。
背景技术
人们希望通过从询问发射机发送代码并接收标签发送的作为响应的信息以询问多个无线标签。这通常通过使标签监听询问消息并以一个唯一的序列号和/或其他信息对其进行响应来实现。但是，希望扩展无线标签的范围以便不需要将每个标签都靠近阅读器来读取。当扩展读取系统的范围时通常发生两个问题。一个问题是，可用于无线标签传输的能量有限，如果范围过大，有可能有许多标签将会位于询问系统的范围内并且它们的应答将会互相干扰。目前实施的射频(RF)标签需要处理接口协议和防止冲突问题的大量逻辑，这些问题当多个标签位于一个阅读器的范围内并都试图应答一个询问消息时发生。例如，目前在RF标签中使用的集成电路，需要大约3000个逻辑门来处理接口协议以及处理防止冲突的协议。该集成电路所需的如此大量的逻辑增加了RF标签的成本并因此使得这种标签不可能被更广泛地使用。美国专利第5266925和5883582以及6072801号中描述了现有技术，该技术试图在读取多个RF标签时避免冲突。然而，这些现有技术的方法不能够提供在读取多个RF标签时避免冲突的有效解决方案。
发明内容
根据本发明的方面，提供了一种阅读器执行识别标签的方法，其中该标签包括一个识别码。该方法包括发送数据到标签，并接收发送该数据的至少一个响应，其中响应的定时位置对应于标签识别码的第一部分。该响应包括标签识别码的第一部分。
另一方面，提供了一种标签所执行的方法，包括从阅读器接收第一数据，将第一数据与标签识别码的第一部分相关联并且如果第一数据匹配标签识别码的第一部分则发送一个响应到阅读器。与发送相关联的定时位置对应于标签识别码的第一部分。发送到阅读器的响应包括标签识别码的第一部分。
附图说明
通过实例的方式说明了本发明，但其并不限于附图中的图示，其中相同的参考符号表示相同的元件。
图1示出了包括一个阅读器，多个射频(RF)标签的识别系统的一个实例。
图2A示出了本发明可以使用的RF标签实施例的一个实例。
图2B示出了可以在根据本发明的特定RF标签实施例中使用的相关电路。
图3是表示根据本发明阅读器的示意性方法的流程图。
图4示例了划分标签总体的响应为n个二进制。
图5示例了基本的指令结构。
图6示例了标签(总共80个比特)的滚动应答。
图7示例了Ping应答响应周期，阅读器调制确定响应二进制。
图8示例了用于标签3的标签Ping应答(表5)。
图9示出了用二叉树表示的首先的三个最低有效位(LSB)。
图10示出了在来自示例Ping(查询1)的应答间隔中的反向散射调制。
图11示出了两个Ping指令的查询树。
图12示出了在来自示例Ping(查询2)的应答间隔中的反向散射调制。
图13示出了阅读器到标签的调制。
图14示出了基本周期和时钟定时间隔，数据“0”和数据“1”。
图15示出了标签到阅读器的比特单元编码以及8-比特单元标签到阅读器传输(反向)。
图16示出了具有相同的时钟频率(1比特差别)的两个标签的竞争和具有50％时钟频率差、1比特差别的两个标签的竞争。
图17示例了阅读器防止冲突，无冲突。
图18示例了阅读器防止冲突，有冲突。
图19描述了静默时间间隔。
图20A和20B示例了用于标签存储器的存储器映射的实施例。
具体实施方式
在下文详细地描述本发明的实施例中，将参考附图，其中相同的参考符号表示相同的元件，并通过示例的方式示出了本发明可以实施的特定实施例。描述的这些实施例以足够的细节使得本领域的普通技术人员能够实践本发明。所以，下文的详细描述不是限制性的，并且本发明的范围仅仅由附属权利要求书进行定义。
图1示例了包括一个阅读器12，以及多个标签18，19，和20的识别系统10的一个实例。该系统为典型的使用无源或半无源的反向散射应答器作为标签的阅读器首先通话的RF ID系统。在标签中包括电池和/或存储器是扩展的特征，以促进更长距离的读取范围；但是，使用电池需要一定的折衷，诸如更高的成本，有限的寿命，更大的波形因数，更重的重量，以及废弃处理。因此标签18，19，和20可能包括存储器和/或电池或可能不包括这些元件中的任何一个。应该理解不同类型的标签可以在一个系统中混合，其中阅读器询问带有电池的标签和不带电池的标签。
至少有四种类型的标签可以用于本发明中：(1)标签上无电源，除了从标签的天线获得电能，但标签包括具有标签识别码的只读存储器；(2)无内部电源的标签，但是从阅读器供电时，可以在标签中的非易失性存储器中写入数据；这种类型的标签还包括存储识别码的存储器；(3)利用小电池为标签中电路供电的标签(这种标签还包括非易失性存储器以及存储标签识别码的存储器)；以及(4)能够与其他设备或其他标签通信的标签。
图1示出了阅读器的一个实施例。阅读器12将典型包括接收机14和发送机6，它们中的每个都与I/O(输入/输出)控制器21耦合。接收机14可以具有其自己的天线14a，以及发送机16可以具有其自己的天线16a。根据本发明公开内容，本领域的普通技术人员将会明白，如果有一个接收/发送开关来控制天线上所提供的信号并将接收机和发送机相互隔离，那么发送机16和接收机14就可以共享同一个天线。接收机14和发送机16与当前阅读器中的常规接收机和发送机单元相似。在一个实施例中，在北美，接收机和发送机典型地工作在大约900兆赫的频率范围上。
接收机和发送机耦合到I/O控制器21，该控制器控制从接收机接收数据以及从发送机16发送诸如指令等的数据。I/O控制器耦合到总线22，该总线依次耦合到微处理器23和存储器24。有各个不同的可能实施方式可以用于阅读器12中元件21，22，23，和24所表示的处理系统。在一种实施中，微处理器23是可编程微控制器，诸如8051微控制器或其他熟知的微控制器或微处理器(例如PowerPC微处理器)。在一个实施中，存储器24包括动态随机访问存储器和控制存储器操作的存储器控制器。存储器24还包括一个非易失性只读存储器用于存储数据和软件程序。
存储器24典型包括控制微处理器23工作的程序，并包括标签处理过程
(如询问标签)中使用的数据。在一个下面进一步描述的实施例中，存储器24将典型包括一个计算机程序，该程序用于使微处理器23通过I/O控制器21发送搜索指令到发送机并通过接收机14和I/O控制器21从标签接收响应。存储器24将进一步包括数据结构如二叉树(例如，图4，9，和11中所示的二叉树)，其中由特定的搜索算法产生该树或其一部分。以下将进一步描述一种特定的算法。阅读器12还可以包括网络接口，如以太网接口，以允许阅读器通过一个网络与其他处理系统通信。网络接口典型的可以耦合到总线22上以便能够从微处理器23或存储器24接收数据，例如在询问中识别的标签列表。
图2A示出了使用本发明的标签的一种实施实例。标签30包括耦合到发送/接收(TR)开关33的天线31。该开关耦合到接收机和解调器35以及发送机39上。相关器和控制器单元37耦合到接收机和解调器35以及发送机39上。图2A中所示标签的特定实例可以用于各种实施例中，其中标签设有用于保存指令之间数据的存储器并且其中标签中产生比特接比特的相关。这种相关可以用于响应于标签所执行的指令而执行下文所述的“匹配”。
接收机和解调器35通过天线31和开关33接收信号以解调这些信号，并将这些信号提供给相关器和控制器单元37。接收机35所接收的指令被传送到控制器单元37以控制标签的操作。接收机35所接收的数据也被传送到控制器单元37，并且在以下所述实施例中可以将该数据与标签识别码进行相关。发送机39根据控制器单元37的控制，通过开关33和天线31发送响应或其他数据到阅读器。根据本发明，本领域的普通技术人员将会明白，发送机可以仅为一个开关或其他装置，它调制来自天线(如天线31)的反射。
图2B示例了相关系统50的一个实施例以便能够用于标签中(如图2A中所述的标签)。相关系统利用移位寄存器来接收指向标签存储器的指针，利用寄存器/递减计数器以接收对于标签存储器的待比较的比特数目，以及利用寄存器来捕获对于标签的待比较的比特值。当从阅读器接收比特时，该标签然后逐比特地比较从阅读器接收的比特值与标签识别存储器中的比特。如果全部的比特都匹配，那么标签对该阅读器作出响应。如果比特并不全部匹配，标签将不对该阅读器作出响应。
参考图2B，从阅读器接收串行数据52。串行数据52在串行数据控制块54中被确认并被解码为指令。当串行数据控制块54接收每个比特时，PING指令被发送到PTR寄存器56、LEN寄存器/计数器58、VAL寄存器60。，存储器控制器62按LEN寄存器/计数器58中指定的比特数访问标签识别码存储器68。对于每次存储器访问，在XOR逻辑63中比较位于VAL寄存器60中的从阅读器接收的比特值与从存储器访问的比特值。在XOR逻辑63执行比较的输出被传送到匹配控制逻辑64。匹配控制逻辑64验证VAL寄存器中从阅读器接收的全部v个比特匹配于标签识别存储器68中存储的标签识别码的对应比特。递减位于LEN寄存器/计数器58中的LEN计数器并且处理一直持续到全部的v个比特被检验完，此时LEN计数器到达0。
如果全部v个比特匹配，那么调制控制70根据标签识别码接下来的m个最低有效比特(LSB)选择响应的二进制。接下来的z个LSB(z个LSB可以包括上述的m个LSB)作为数据72被调制控制70和发送/接收开关33(图2)调制并发送到阅读器。
根据本发明公开内容，本领域的普通技术人员将会明白，阅读器所发送的比特数量，v，是总数并且至少为标签识别码的一部分。同样，m和z表示比特的总数目。在以下段落中描述的一个实施例，其实施使得m＝3和z＝8，但是本发明并不是限定于此。而且，z个比特可以如下述实例包括m个比特，但这并不限制本发明。在另一个实施例中，被调制并发送到阅读器的z个比特可以跟随用于选择响应二进制的m个比特之后。
在本发明的一个实施例中，可以通过流体自装配过程来制造标签。例如，一个集成电路可以在半导体晶片中与多个其他集成电路一起制造。如果可能，集成电路可以包括特定RF标签中除了天线31以外的全部必要逻辑(图2A)。因此，标签30中所示的全部逻辑(图2A)将被包括在一个单独的集成电路中并且在单独一块半导体晶片上与相似集成电路一起制造。每个电路将以唯一识别码编程，然后处理晶片以将每个集成电路从晶片取出而产生块，这些块悬浮在流体中。该液体然后在基片(如柔性基片)上分散以产生分离的RF标签。基片中的受体区域将接受至少一个集成电路，该集成电路然后与基片上的天线连接以形成一个RF标签。在美国专利第5545291中描述了流体自装配的一个实例。在其他实施例中，识别码和其他数据可以在通过RF能量或与集成电路直接接触而被封装到RF标签中之后被编程到集成电路中。
图3示出了根据本发明操作阅读器的方法的一个实例。方法101在操作103开始，其中阅读器确定开放信道的可用性。在一个实施例中，阅读器会在一段时间内监听是否有标签反向散射调制，，如果没有这种反向散射调制，则信道可用。在另一个实施例中，阅读器能够监听是否有其他阅读器发送的信号以确定信道是否可用。此时，阅读器试图探测任何标签。例如，它可以广播一个信号以确定是否有任何标签存在。如果不存在任何标签，那么阅读器可以变为静默并在以后的时间内继续操作103。另一方面，如果存在标签，那么在操作105阅读器可以执行一个可选择的检验以选择将读取哪个标签(如果存在)。阅读器例如可以以一个或多个功率电平广播一个检验码，由于该检验的结果，不能成功接收完整和有效检验码的标签可以被静默。然后在操作107中搜索由于可选择检验码的结果而没有被静默的标签。
可替换地，可以利用验证阅读器和标签之间通信链路完整性的其他方法，这些方法可以与上述的检验码方法独立或者结合使用。例如，阅读器可以在其到标签的传输中包括错误校验信息，如奇偶位或循环冗余校验(CRC)位。在这种情况下，标签将评定错误校验信息的完整性以确定是否进行随后的响应。因此，不能成功通过错误校验检验的标签将不会破坏来自其他标签的有效响应。
典型地，通过从阅读器接收指令，即搜索指令，并在匹配发生时以阅读器指定的方式响应这些搜索指令，从而搜索标签识别。阅读器发送的指令序列典型地将指定标签存储器的一个部分以与阅读器发送的数据相比较。通常，在本发明的典型实施例中，只有标签中数据匹配才使该标签响应一个搜索指令。当标签中发生数据匹配时，那么指定的标签响应由在阅读器指令序列中发送到标签的协议和参数来定义。
典型地，阅读器将通过一系列的阅读器指令和标签响应来识别一个唯一的标签。当在标签中发现一个特定识别码之后，阅读器可以可选择地确认该识别码。该确认可以包括在阅读器中对识别码执行校验求和然后发送该校验和到该标签以及让该标签执行类似的校验求和操作并确认得到相同的校验和。在标签上不能达到相同的检验和将产生一个错误信号，该信号使得标签本身静默且不作响应，并使阅读器从它的已识别的标签列表中移除该标签的识别码。其他确认码的方法可以被替代地使用。操作111包括执行可选择的操作如从标签读取其他数据或将数据写入到标签，等等。本发明提供的识别系统能够识别在阅读器场中的一个单独的标签。本发明提供了防止冲突的功能来管理在阅读器的场中阅读多个标签。在系统中管理来自RF干扰源和边缘标签的错误。且保持了对涵盖各类标签的读写系统的兼容性。
通信层
协议概述
系统通信遵从两级指令-应答模式，其中阅读器初始化处理(阅读器首先通话，RTF)。在第一阶段，阅读器利用连续波(CW)射频(RF)能量为一个或多个无源或半无源标签提供电能。加电的标签进入唤醒状态而准备处理指令。阅读器将利用下述的阅读器到标签编码方案而进行幅度调制的信息发送到标签的场中。当完成发送时，阅读器停止调制并在应答阶段保持发送CW RF能量以为标签供能。标签在此期间通过感应耦合或反向散射调制(取决于阅读器中发送机所采用的频率)，使用下面描述的(结合图15和图16)比特编码与阅读器进行通信。
基本指令格式
“基本指令格式”是灵活的并且至少可以用于上述的四类标签中。在一个实施例中，极低成本(VLC)的，单-芯片标签可以具有有限的振荡器稳定性。根据基本指令格式，阅读器在每次发送开始时提供一系列脉冲来同步标签内部的振荡器。标签的应答被结构化以便阅读器可以在不论标签能够提供何种时钟频率时都能够解释标签所发送的信息。阅读器在处理中可以容纳至少80个比特的基极调制速率误差和调制速率中的单调漂移。
在一个实施例中，基本指令被设计用于限制在处理间标签必须存储的状态信息量。无源标签可用的功率为发送功率、标签/阅读器的天线方向、当地环境和外部干扰源的复杂函数。因此，RF场边缘的标签可能不能被可靠地供电，从而不能保持与阅读器的先前处理的存储器。因此，基本指令格式可以被构造为与标签的“原子”处理。也就是说，在每个指令中嵌入了大量信息以使标签正确进行响应而不用参照先前的处理。
指令可以被用于“读取”标签地址或识别码。地址和识别码可以被互换以指示唯一的标签，使用一个术语代替另一个术语没有隐含任何的限制。根据本发明的所需实施可以增加或减少标签地址中的位数。本发明并不限制于所选择的用于标签地址的位数。在一个实施例中，能够使用64位的地址编号。在另一个实施例中希望应用96位的地址编号。本发明不限制于此。
基本指令
在一个实施例中，这里简单以及在下面更详细描述的四个基本指令用于读取标签地址编号。在下文描述的本发明的一个实施例中，地址编号将由64位组成。
滚动-与阅读器发送数据匹配的标签通过发送回其完整地址(首先的LSB)加上用于错误校验的16位循环冗余校验(CRC)进行应答。阅读器发送的数据可以具有可变长度。在一个可替代的实施例中，滚动指令可以包括附加于该滚动指令的其他指令(例如，休眠指令)。该附加指令由标签在完成了滚动指令所调用的滚动操作之后执行。
休眠-与阅读器所发送数据匹配的标签进入一个非激活状态，在该状态中标签不再响应阅读器指令。这种“状态”只要标签保持供电就会一直保持。标签加电默认进入“唤醒”状态并响应阅读器。阅读器所发送的数据可以具有可变长度。
删除-与整个64位地址，16位CRC和阅读器所发送的专门破坏码匹配的标签被永远地去激活并将不再响应于阅读器查询。在一个实施例中这种“破坏”指令使标签永远不能激活。在一个实施例中，该取消指令需要来自阅读器的更高的场强度，因此为短距(例如阅读器到标签的距离为30cm)操作。其他实施例可以允许更长或更短的地址、不同的CRC或其他错误校验编码以及不同的破坏码进行组合。破坏码的有效距离是根据所需的范围而可变的。
Ping-该指令用作下文详细描述的多标签防止冲突算法的一部分。与阅读器发送数据匹配的标签以n个时间二进制的一个二进制进行响应，该n个时间二进制由阅读器发送的时钟标记所描述。在阅读器指定点开始的标签地址的m个最低有效位(LSB)确定了响应的二进制。在一个实施例中，响应本身以n个时间二进制中的一个发送8位信息。可以使用其他实施例改变时间二进制数量和/或比特的数目或位置，这些决定了标签用以响应的时间二进制。在其他实施例中，可以改变在响应中发送的标签识别码的位数。仅仅为了示例目的而给出了这里描述的其中标签在响应中发送8位信息的实例，而没有隐含任何的限制。
阅读器产生的描述n个时间二进制的时钟标记的周期可以取决于本发明的特定实施而或小或大。一般而言，时钟标记必须足够长以容纳接收机的稳定时间或标签振荡器的漂移。
Ping指令可以根据本发明的不同实施例而灵活使用。图4示例了n个时间二进制与标签地址的m个最低有效位之间的一种关系。参考图4，二叉树400包括行402，该行包括两个二进制404和406。在二进制404内部是表示标签最低有效位(LSB)的m＝0的值，该值将以对应于二进制404的时间二进制进行响应。类似地，表示标签LSB的m＝1的值将以对应于二进制406的时间二进制进行响应。
第二行410包括四个时间二进制412，414，416，和418，这些时间二进制包括分别对应于412，414，416，和418的时间二进制响应的标签地址的两个最低有效位。第三行30包括8个二进制432，436，438，440，442，444，和446，这些二进制包括相应的时间二进制响应的标签地址的三个LSB。随着行增加到450，470，和480，二进制的数量也分别增加到n＝16，n＝32，和n＝64并且标签地址中的已知LSB的最大数量也增加。结果，当行数量n增加时，以二进制进行响应的标签数量更少。
编程指令
用于在生产时将信息编程在标签中的指令符合基本指令格式。在一个实施例中，如下所述，将使用四个编程指令来对标签进行编程。
擦除-该擦除指令设置标签的全部位是值“0”。该指令是成批地擦除整个存储器阵列。一般而言，在编程指令之前执行擦除操作以初始化清空存储器。对已被锁定(参见锁定指令)的标签不执行擦除指令。
编程-编程指令附加有存储器地址信息和被编程到标签中的数据。为了时间效率，典型地可以同时编程多个位(例如16)。各种存储器结构可以规定最优效率的编程数据长度。在该编程周期前可以加上擦除指令周期以保证全部数据被编程为正确状态。编程仅在标签没有被事先锁定时被允许。
验证-验证指令作为编程周期的一部分用于检查存储器的内容，以使编程设备验证全部标签存储器已被正确地编程。验证指令可以在编程或擦除指令后执行。指令将寻址存储器的全部位并发送该内容到编程设备。对已被锁定的标签不可以执行验证指令。
锁定-锁定指令一旦被执行，会禁止将来使用擦除，编程和验证指令，并典型地在成功编程标签存储器之后执行。由于执行锁定指令全部的编程指令变得不可操作。
  基本指令域   位数   域描述
[SPINUP] 20   每个基本指令前被加有一系列用于标签定时的逻辑零(0)。标签的同步电路使用消息的该部分建立读取/解码消息的板载定时和随后对阅读器应答的定时。
  [SOF]   1   帧开始标识符。逻辑一(1)
[CMD] 8   8位域指定了发送到标签的指令。(参考以下指令数据表)。8位最多产生256种指令。其中的四个用于类型I标签并且预留剩余地址空间用于多个改进的类别II及更高的标签。
  [P<sub>1</sub>]   1   [CMD]域数据的奇数奇偶校验
[PTR] 7   7位-标签地址位置的指针。值在LSB开始并逐步建立。在试图与[VALUE]域中规定的数据相匹配时，[PTR]是标签的开始点。
  [P<sub>2</sub>]   1   [PTR]域数据的奇数奇偶校验
  [LEN]   7   7位-等于[VALUE]域中发送数据的长度。
  [P<sub>3</sub>]   1   [LEN]域数据的奇数奇偶校验
[VALUE]   可变(1-96)   对于类别I标签为1到96位数据。根据Ping，滚动，休眠，或删除指令，这是标签试图与其自身地址相匹配的数据。(LSB首先)
  [P<sub>4</sub>]   1   [VALUE]域数据的奇数奇偶校验
  [P<sub>5</sub>]   1   全部奇偶校验域的奇数奇偶校验
  [EOF]   1   帧结束标识符。逻辑一(1)
表1.基本指令域描述
阅读器指令结构-(阅读器到标签的通信)
从阅读器到标签的基本指令格式由七个域和五个奇偶信息组成。图5中示出了基本指令结构。参考图5，在上述表1中列表并规定了用于一个实施例的基本指令域。其他实施例可以变化域的长度和编码和/或奇偶类型，以获得数据大小或添加其他指令。
表2中列出了用于本发明一个实施例的基本指令的位型。表2中还示出了响应于基本指令的来自标签的应答。
基本指令[CMD] 8位位型MSB＜-LSB   标签应答(参见下文响应间隔)
  滚动 0000  0001   “滚动应答”
  休眠 0000  0010   无
  删除 0000  0100   无
  PING 0000  1000   “Ping”应答
  高半字节(4位)被保留用于编程和类别III-IV指令 ****
表2基本指令位型和标签应答
  编程指令[CMD] 8位位型MSB＜-LSB   注释
  编程 0011  0001
  擦除 0011  0010
  锁定 0011  0100
  验证 0011  1000
表3编程指令位型
响应间隔(标签到阅读器的通信)
在一个实施例中，滚动和Ping指令为仅有的会产生标签响应的基本指令。根据这些指令，如果阅读器发送的[VALUE]域中的数据与在[PTR]域指定位置开始的标签内部地址匹配并且全部奇偶域评定正确的话，标签则进行响应。从最低有效位(LSB)开始并向上移位来比较数据。匹配的标签以两种方式之一应答：(1)“滚动应答”；或(2)“Ping”应答。不能匹配的标签不进行调制。尽管对于滚动和Ping指令，标签是否响应该指令的原则是相同的，但是标签发送的响应位型不同。以下列出了这些差别。其他实施例可以用于改变编程到标签存储器中位的顺序并籍此改变从LSB到最高有效位(MSB)和从MSB到LSB搜索的顺序。在本发明所述的范围内的多种数据表示都是可能的。
滚动应答
响应滚动指令的标签通过使用结合图15和16下述的调制方法，发送其全部64位地址和16位CRC(总计80位)给阅读器以作出响应。在一个实施例中，标签通过如图6所示从LSB向上至MSB进行调制而开始，其中位502对应于标签地址的LSB以及位504对应于标签地址的MSB。
滚动指令可以通过以下使用三个标签对应一个阅读器的实例示出。如果阅读器发送包含以下数据的指令：即
[CMD]＝00000001(滚动)；
[PTR]＝0000111(7)；
[LEN]＝0001001(9)；
[VALUE]＝000101101。
标签将试图以从位置七(7)开始的其地址数据的九(9)个位与值域([VALUE])中指定的数据相匹配，该匹配从LSB开始并向上逐位增加。
在以下表4中，标签1和3将响应滚动指令但标签2不响应。
Figure C0282008200261
表4滚动指令实例
Ping应答
Ping指令被广泛应用于以下描述的防止冲突算法中。在一个实施例中，图4对应于行430的实例将被描述，其中n＝8和m＝3。在该实施例中，Ping指令要求标签通过在一个由阅读器调制(或“标记”)所描述的8个时间二进制中调制8位的数据，将其编码为位单元来进行应答。特定标签响应的该二进制紧跟在Ping指令中所值定的[PTR]，[LEN]和[VALUE]域所表示的其地址部分之后，由标签地址的三个LSB确定。具有LSB“000”的标签，(图7中的702)以第一个二进制响应，具有LSB“001”的标签以第二个二进制响应，依次类推具有LSB“111”的标签以第八个二进制响应(图7中的716)。
在图7中由702到716示例了8个时间二进制。二进制702到716的时间先后顺序能够以任何顺序排列。图7所示的顺序是根据本发明实施例的一个实例。本发明并不限制于这样排列的二进制的顺序或数量。还应该注意到两个或多个二进制中的位数可以不同。
通过用于指令域的下列值可以示例Ping指令的一个实例。如果阅读器发送一个包括下列数据的指令：即
[CMD]＝00001000(Ping)；
[PTR]＝0000111(7)；
[LEN]＝0001001(9)；
[VALUE]＝000101101。
接收该指令的标签将试图以从位置七(7)开始的其地址数据的9个位与值域([VALUE])中指定的数据相匹配，该匹配从LSB开始并向上增加到MSB。这些获得匹配的标签将以8个二进制中的一个进行响应，该二进制由紧跟在标签的地址数据匹配部分之后的三个LSB来确定。
在以下表5中，三个标签将以标签地址的三个LSB所确定的三种不同二进制响应Ping指令。在表5中，比较下划线的位并且将斜体位发送到阅读器。因此，标签1以对应于图7中710的二进制5(LSB＝100)响应；标签3以对应于图7中712的二进制6(LSB＝101)响应；标签4以对应于图7中702的二进制1(LSB＝000)响应。标签2不响应，因为标签地址(0)的位10不匹配[VALUE](1)中的相应位。标签发送的顺序如图8所示为从最低有效位到最高有效位。
Figure C0282008200271
表5Ping指令响应实例
在可替代的实施例中，标签可以通过调制音频信号代替在单一频率上调制数据而响应一个Ping指令。例如，每个标签可以具有一个唯一音频。因此，响应于Ping指令，标签可以发送它的音调，这将达到通知该标签存在的效果。在另一个实施例中，一种音频可用于表示“1”而另一种音频可用于表示“0”。因此，标签可以通过调制两个音频来表示其地址的下一位而以合适的二进制响应Ping指令。在又一个实施例中，标签可以使用多个音频，这些音频可以用于编码其地址的多个后续位。由于该音频位于阅读器到标签通信所用信道之外，所以这种方法使得阅读器很容易检测到Ping指令响应。在一个实施例中，阅读器可以包括用于检测该音频信号而构建的数字信号处理(DSP)芯片。
防止冲突算法
在以下讨论的实施例中，Ping指令通过将标签响应封装入八个独立的时间片而在标签地址基础上把全体标签划分为八个子群。这种封装用于探测编号空间或二进制地址树每次最大m位的防止冲突算法中。通过发送多个Ping指令到场中、分析响应并最终发送合适的滚动指令，可以将阅读器场中的单个标签与标签总体分离开来。
在防止冲突算法的一个实施例中，m＝3。图9示例了在900二叉树所表示的标签地址空间的首先的三个LSB。所示的二叉树延续到整个64位标签识别码，但这里仅仅示出了其最前面的三级。
[PTR]＝0，[LEN]＝和[VALUE]＝0的Ping指令从该树的顶部通过首先的三位向下进行探测(对使用m＝3的结构来说)。具有LSB为000的标签在902以二进制1响应，具有LSB为001的标签在904以二进制2响应，直到LSB为111的标签在916以二进制8响应。阅读器可以在这些二进制的每一个中查找标签的反向散射调制从而得知标签数量，即使冲突使得读取标签发送的八位数据产生困难。唯有在给定二进制中反向散射的存在可以表示一个或多个标签匹配该查询。二进制编号告知阅读器标签地址接下来的三个MSB是什么。
防止冲突实例
以下非限制性实例示例了利用Ping指令将两个标签响应分离为不同的二进制。这两个标签具有LSB为011和101的地址。
查询1
[CMD]＝00001000(Ping)
[PTR]＝0000000；
[LEN]＝000000；
[VALUE]＝0。
参看图10，在应答过程中，在二进制4(图10的1004)和6(图10的1006)中观测到反向散射调制。由于在所述各个二进制中多个标签进行调制，因此可以发现竞争，但阅读器此时知道存在有标签，以及存在两个首先三个LSB分别为011和101的不同群体。使用该信息，阅读器可以发送第二个Ping指令(查询2)以探测二进制4中标签的数量，并保留二进制6中观测到的标签用于以后的分析。
查询2：
[CMD]＝00001000(Ping)
[PTR]＝0000000；
[LEN]＝0000011(3)；
[VALUE]＝011。
该指令的作用如图11所示是从011位置深入树中探测三个比特。
参考图11，着重显示的分支包括匹配查询2的多组标签。这些是以二进制4响应第一查询的相同标签。在该新查询中，在应答间隔过程中的标签调制在二进制2，7，8(图12中的二进制1102，1107，和1108)中出现。阅读器现在知道这些标签的6位地址信息以及查询1中未追踪下去的分支上的标签的3位地址信息。阅读器可以反复进行，并使用Ping指令跟踪分支贯通整个标签地址空间，直到它探测到标签的全部64位地址和16位CRC。
Ping指令的“8划分”特性使得以各个二进制进行应答的标签数量迅速减少。对100个具有随机地址的标签总体的仿真模拟显示，分离一个单独的标签平均需要少于四个的Ping指令。如果只有一个单独标签以给定的二进制响应，那么阅读器可以解码标签发送的8位信息并发送一个滚动指令该标签，使用[PTR][LEN]和[VALUE]数据以成功分离该标签。
在本发明的一个实施例中，每个与标签数量的交换都是独立操作。一个指令-响应对是基本处理，这种处理不需要该标签过去参与产生的信息。这种“无记忆”特性可以大大增强噪声环境中或在边缘RF功率级下无源标签的性能。阅读器保留有关通过二叉树前进的信息从而可以表示标签识别码。显示标签信号，但不立即探测的分支可以驻留在存储器中并在以后被检查以提高总处理量。各种性能迥异的阅读器可以使用相同的协议。
可以在二进制中执行竞争检测的复杂阅读器能够非常快速地执行标签分组。标签可以通过使用一系列Ping指令而迅速分离并通过使用滚动指令而被读取。简单的不具备检测竞争能力的阅读器(例如，只用一个模拟滤波器来搜寻“类似标签”调制的阅读器)仍然能够仅仅使用该Ping指令来分类和识别这些标签。
上述这些指令可以用于识别不同情形下的标签地址。以下是如何使用这些指令的大量实例。
情形1-单个标签位于场中
在该实例中，其应用的特性要求确保只有单独的标签在阅读器的场中出现。这种一种非常普遍的应用，存在于收费亭，仓库的送货道，以及在传送带等处。不需要防止冲突功能，并且阅读器可以简单地重复发送一个滚动指令来使该场中的任何标签发送它们的地址和CRC到该阅读器，该指令具有[PTR]＝0，[LEN]＝0和[VALUE]＝0。这是一种滚动指令的特别例子，其中对发送到标签的[VAL]域中的位不进行比较。当[LEN]域是非零时，包括在[VAL]域中的比特才必须与标签值匹配以使标签响应，如前所述。
指令1：滚动，[PTR]＝0，[LEN]＝0，[VALUE]＝0
应答1：[64位标签ID码]+[16位CRC]
情形2-多个标签，随机地址
在本非限制性实例中，四个标签被提供给阅读器。在图6中示出了这些标签的标签ID码，Ping指令用于分离这些标签。滚动指令用于读取和验证标签地址。该指令由阅读器发出。
指令1：Ping，[PTR]＝0，[LEN]＝0，[VALUE]＝0。
在响应中，每个标签发送斜体书写的比特(表6的)到阅读器。表7示例了标签用以发送其响应的二进制。在表7中阅读器分离二进制1和二进制6中的标签，由于多个标签(标签3和标签4)以相同的二进制进行响应，使得二进制4中产生竞争。
Figure C0282008200311
表6.标签地址
应答1：
  应答二进制   1   2   3   4   5   6   7   8
  二进制值   000   001   010   011   100   101   110   111
  观察竞争   否   -   -   是   -   否   -   -
  标签1响应   01110101
  标签2响应   01001000
  标签3响应   01111011
  标签4响应   01101011
表7.阅读器所读取的标签信号
阅读器发送第二指令：
指令2：滚动，[PTR]＝0，[LEN]＝3，[VALUE]＝000。
应答2：标签2匹配滚动标准。标签2发送[64位标签ID码]+[16位CRC]供阅读器接收。
阅读器发送第三指令：
指令3：滚动，[PTR]＝0，[LEN]＝3，[VALUE]＝101。
应答3：标签1匹配滚动标准。标签1发送[64位标签ID码]+[16位CRC]供阅读器接收。
阅读器发送第四指令：
指令4：Ping，[PTR]＝0，[LEN]＝3，[VALUE]＝011。
对划下划线的位进行比较。斜体书写的位被发送到阅读器，如下面表8中所示。现在解决了竞争并且阅读器定位分离了二进制6和8中的标签，如表9中所示。
Figure C0282008200331
表8.标签3和标签4的地址数据被发送
应答4：
  应答二进制   1   2   3   4   5   6   7   8
  二进制值   000   001   010   011   100   101   110   111
  观察竞争   -   -   -   -   -   否   -   否
  标签1响应
  标签2响应
  标签3响应   00101111
  标签4响应   01101101
表9.阅读器分离二进制6和二进制8中的标签
现在阅读器发送滚动指令以获得标签3和标签4的完整地址。
指令5：滚动，[PTR]＝0，[LEN]＝6，[VALUE]＝101011。
应答5：标签4匹配滚动标准。标签4发送[64位标签ID码]+[16位CRC]供阅读器接收。
指令6：滚动，[PTR]＝0，[LEN]＝6，[VALUE]＝111011。
应答6：标签3匹配滚动标准。标签3发送[64位标签ID码]+[16位CRC]供阅读器接收。
这样就完成了防止冲突算法，所有的标签都被识别。应该注意到通过使用本发明所述协议所提供的基本指令，其他实施例可以被用于实现各种应用，数据处理和分组方法，标签编程次序，标签检测几何，以及各种阅读器实施。本发明并不局限于此。
RF传输层
本发明可以被用于宽频谱范围上。在一个该段中考虑的实施例中，利用超高频(UHF)操作指定的参数描述RF传输层。但是，本领域的普通技术人员将会理解，本发明并不限制于UHF频谱。
RF功率管理
阅读器射频(RF)功率管理应该与当地规定相一致。在美国未批准使用的超高频(UHF)频带需要阅读器保持与联邦通信委员会(FCC)15.247部分的限制和电磁辐射(EME)限制相一致的RE发射。根据这些规定，阅读器在天线输入端测量的输出功率不应该超过1瓦特。而且，阅读器发射天线增益在利用线性天线测量时不能超过6分贝(dB)，这是以自由空间中的均匀辐射体的增益为0dB作为参考的(dBi)。阅读器RF输出功率可以以受控方式改变用于：
○改变阅读器的观测场；
○改善对各种应用、安装和条件的适应性；
○节约功率消耗(即，电池供电系统，等等)；
○管理在多个阅读器的公共RE场空间中的标签读取(即，信道控制，跳频，等等)；和/或
○如果有用，测试对一个或多个标签的下行链路和上行链路方保真度。
半双工操作
在本实施例中，标签-阅读器和阅读器-标签链路被规定为半双工的。没有标签-阅读器数据链路是可用的除非阅读器正在发射，而在该部分链路中阅读器仅仅给标签提供能量，而不发送数据。在阅读器-标签的链接期间标签不能发送数据。
频率
在一个实施例中，在北美，RF传输层使用902-928MHz(UHF)频带。本发明的其他实施例可以使用13.56MHz，2450MHz，以及其他频带。每个特定频带和国家可以具有特定的带宽、功率、调制和控制认证差别。根据本发明公开内容，本领域的普通技术人员应该注意到，本发明并不限制于用于RF传输层的频率。
在一个实施例中，使用接近915Mhz的UHF频带提供了以下的系统性能。对于在美国的操作来说，可以获得例如64000比特每秒(即64kbps)的告诉。阅读器-标签系统数据速率。128kbps或更高的标签-阅读器系统数据速率也是可能的，从而在1米或更大范围内提供与高“命中率”一致的操作。因此，从标签到阅读器的“上行链路”数据速率快于(例如，在某些情形下为大约2倍或超过4倍)阅读器到标签的“下行链路”。希望将标签的响应速率(数据上行链路速率)设置为相对于下行链路数据速率而非一致的速率。且需要相对较小的标签和阅读器天线。由于要求低Q值且廉价，可印刷的天线可以由本领域的熟知技术来制造。人体辐射于915MHz信号在美国已是普遍的并且被接受。美国的频宽足以允许该频带内的大量跳频。
在用于北美UHF操作的一个实施例中，阅读器作为902到928MHz频带内的跳频系统而工作。这些系统应该具有至少50个跳频频率。跳频频率应该以与FCC的15.247部分相一致的伪随机方式进行访问。在10秒时间周期中，任何一个频率信道上的时间不应该大于400毫秒(ms)。所占用频率信道的允许的最大20dB带宽应该为每秒500,000个周期(即，500KHz)。
在另一个实施例中，对于在北美以外的区域中的UHF操作，阅读器可以被修改以与本地区的规定环境相一致从而优化性能。在用于欧洲市场的一个实施例中，希望标签(但不必是USA阅读器)在那里可使用的868MHz频带中或可使用的其他可能的频带中工作。
阅读器-标签调制
在一个实施例中，阅读器是三种可用状态之一：(1)关闭，(不发射RF能量)；(2)CW(以一定功率电平而不利用幅度调制来发射RF能量)；以及(3)激活(利用幅度调制发射RF能量)。在激活状态，阅读器使用幅度调制(AM)来发送数据到全体标签。在一个实施例中，阅读器到标签链路是OOK(启闭键控)，它具有最小值为90％的调制深度(图13)。调制升降时间典型地为边带发射所限制的300纳秒(ns)。调制速率是可变化的并且数据速率将取决于当地的规定环境。在适合用于美国操作的一个实施例中，可以应用64kHz的额定最大调制速率。因此，在该实施例中标签全体将容许并按比例响应范围从16KHz到64KHz的阅读器调制速率。在下文将结合图13到图16描述该实施例。
编码
在调制过程中，激活状态的阅读器为邻近标签提供额定62.5KHz时钟信号。这些标签在图13中的RF包络(即，阅读器传输的中止期)1302的负跳变边沿与激活状态的阅读器同步。每个62.5KHz时钟间隔包括子时钟的一个基本循环周期并且如如图14中1432所示额定为16微秒(μs)。从阅读器到标签的二进制数据被编码为位于额定限制2μs和6μs之间的低电平脉宽调制。优选地，阅读器时钟在任何指令帧内必须稳定在1％范围内。负脉冲宽度最小值可以变化+1％或-1％。因此，建立一个范围，即为与62.4KHz时钟相应的2_s最小值以及与63.36KHz时钟相对应的1.972_s。负脉冲宽度与在欧洲工作所需的调制频率成比例。优选地，全部的其他“基本时钟循环”定时必须与调制时钟频率+1％或-1％成比例。
调制定时
表10包括用于传输数据到标签的负脉冲宽度(RF中断周期)调制的额定值。
Figure C0282008200371
表10.调制定时
如图14在1462所示，当数据＝“0”时计时的从阅读器到标签的时钟定时，通过62.5KHz时钟的“窄”2μs脉宽调制进行编码。如图14在1402所示，当数据＝“1”时计时的从阅读器到标签的时钟定时，通过62.5KHz时钟的“宽”6s脉宽调制进行编码。
标签-阅读器调制
在以下讨论的实施例中，标签利用反向散射调制应答阅读器指令，该调制符合图15中在1500所示例的4间隔比特单元编码方案。可以看到在一个比特单元中在1502对于零(0)有两(2)次转换以及在1504对于一(1)有四(4)次转变。用于标签-阅读器通信的额定数据速率时128000比特每秒(即，128kbps)，但是由于标签中可能的振荡器漂移而在一个80位响应窗上最大变化25％。标签-阅读器比特单元时间大约8μs。
根据该编码方案在一个位的中间总是存在转换而不像曼彻斯特编码，当编码反转时，如图15所示，能保持0和1被读出。参考图15，8位数据序列由1530表示以及反转的8位数据序列由1540表示。
竞争检测
典型地，竞争检测对于大多防止冲突算法来说都是重要的。当两个标签具有相同的时钟频率且该二者的反向散射调制波形仅相差一个比特时，反响散射调制波形产生了由阅读器应该很容易检测到的差别。图16在1600示例了这种情形。在多于两个连续比特处于相同的逻辑状态(例如1)的图16的实例中，所述一个比特差别在1602处识别。如果两个标签不具有相同的时钟频率，检测多个标签的竞争变得更容易了。图16在1630示例了在调制中存在一比特差的时钟频率相差50％的两个标签之间的信号差。标签响应之间的竞争产生了偏离比特单元1502和1504合成的调制波形(图15)。
用于密集阅读器环境中的阅读器-阅读器防止冲突方法
在一般目的供应链或零售环境中管理大量阅读器和标签之间的相互作用比在其他封闭系统中更复杂。在包括其他阅读器调制的环境中，低功率反向散射调制信号能够被各种干扰源所淹没。
一种最小化阅读器-阅读器之间干扰方法的实施例在本地邻近区域中执行协同的时间共享。当多个阅读器在相同的紧靠空间中工作时，只有一个“邻近”的“激活”阅读器可以以全功率工作并与其标签进行双向对话，如图17中在1702a和1704a所示。其他阅读器处于减激活模式，在该紧靠区域中称为“静默”阅读器，或者处于“关闭”模式或以减少的功率级(典型低于最大允许RF功率的10％)运行连续波(CW)，如1704，1706，1708和1710所示。以静默模式工作的全部阅读器可以有能力检测在全功率激活阅读器和位于其天线场型内的标签之间发起的通信。静默阅读器尽管处于低功率静默模式中还可以保持其跳频模式但不能调制其RF输出。
当激活阅读器与位于其范围内的标签完成一个通信周期时，它可以停止调制最少20ms(因而变为静默阅读器)以保证另一个静默阅读器有足够时间变为激活。图17在1720示例了该20ms周期。
当静默阅读器在1730检测到“开放邻近间隔(open neighborhoodinterval)”时，其中一个阅读器可以变为激活，达到最大允许的输出功率，并开始与邻近标签进行通信。该开放间隔的条件由在最小1ms的时间周期内没有检测到激活阅读器传输而确定。
等待激活的全部静默阅读器可以在检测到“开放邻近间隔”后紧跟一个0到19ms之间的伪随机延迟周期之后而变为激活，如上所述。伪随机延迟周期在图17中由1740表示。
参考图18，如果相同邻区中的两个或多个静默阅读器，例如阅读器1808和1810，同时转变为激活模式时，并且它们在1820检测到该情况时，它们可以迅速返回到静默模式。然后在试图再次变为激活之前它们必须在第二个伪随机延迟时间内保持静默模式。该伪随机延迟时间如1812的Rd2所注应该在1-20ms之间。
在延迟1812有效时，阅读器1810应该监听其他变为激活的阅读器，如果在1830检测到，应该放弃变为激活的企图。阅读器1810应保持静默模式一直到下一个空闲信道间隔。阅读器不应该在1720指定的20ms间隔以外转换为激活模式。
尽管这些阅读器重复该伪随机延迟循环周期，所有其他邻近的阅读器必须保持静默并且不能试图变为激活，直到检测到下一个邻近间隔为止。任何阅读器不得在开放检测时间间隔之外从静默转换到激活模式。如果在1740的Rd1、1812的Rd2和1730的1ms开放信道检测周期的总和使得阅读器超过在1720指定的20ms间隔而变为激活的情况下，阅读器可以保持静默或关闭状态直到检测到下一个开放间隔。
在全部例子中，每个阅读器所使用的间隔周期规则可以软件配置。但是在全部例子中，静默阅读器在转换到激活模式时检验邻近间隔的可用性。
阅读器还可以装备有选择的多普勒启动。在这种情况下，阅读器具备了检测多普勒信号的能力，该信号诸如由在低功率静默模式的阅读器发射的RF场中的运动引起。如果没有观测到多普勒信号，那么阅读器可以假定在阅读器场中的标签总体没有发生变化。因此，不需要更高的功率总量并且阅读器可以无限地保持在该低功率模式。在一些情况下，周期准则可以使得静默阅读器变为激活。在其他情况下，多普勒启动和周期(或随机)启动的组合可用于使得静默阅读器变为激活。目的是最小化功率传输，功率消耗，和带宽使用。
所有阅读器可以周期的并同时的中断所有AM调制(载波关闭或运行CWRF)，该中断如图19所示可以是对至少1662.5KHz的时钟周期(256_s)以精确的409662.5KHz的间隔进行。“宏时钟周期”的开启点可以由“主阅读器”或其他控制单元(如果存在)来控制；否则该宏时钟周期将由第一阅读器开启并控制以在可达300米范围的“存储区域”中进入激活。这些静默时间可以在16(256_s)和4096(65ms)个时钟周期之间变化。该“静默时间”准则优先于任何其他的周期性或开启准则。任何静默阅读器都不应该在静默时间内试图变为激活。“静默时间”准则的目的是提高其他FCC设备通信的机会并有利于类别-III标签和类别-IV标签以及其他远范围设备的运行。而且，“静默时间”准则促进了阅读器-阅读器和阅读器-主机交互作用并提供了跳频的优选窗。
在第一次变为激活之前，任何阅读器将首先通过至少一个完整宏时钟周期进行监听并检测来自任何一个主阅读器，其他阅读器，或位于300米范围内的其他控制单元的62.5KHz调制。然后每个阅读器将同步其62.5KHz调制到该公共时间基准，并且可以在下一个宏时钟周期开始时变为激活。
所有阅读器跳频必须在宏时钟周期的静默间隔中发生，并在从静默时间开始或结束的至少1μs内保持嵌套。
应用层
如前所述，为了这里使用而描述的标签将包括称作地址，或识别码的标识符。地址或码的术语可以交换使用；在本发明的上下文中使用一个术语或另一个术语没有隐含任何限制。在一个实施例中，标签地址的长度为64位，但是在其他实施例中长度可长可短。
标签中存储数据可以跟在该码的后面。数据还可以存储在网络或因特网上并且可以使用从标签获取的码从网络或因特网进行访问。跟随该码的数据可以通过多种方式访问和解释。例如，该码可以包括一个或多个具有特定意义的数据域，这些数据域可以被与阅读器对接的主机系统理解。
另外，在编程过程中可以使用数据压缩技术以最小化标签所要求的存储器大小。阅读器，主机系统或网络(包括因特网)中存在的算法，可用于将标签数据解压缩为一种对于应用具有更直接意义的格式。尽管各种实施可以变化，但是目的都是为了自动链接信息与物理对象。
标签存储器结构
以下描述了存储组织的一个实施例，尽管还可以实施其他组织。尽管制造具有不同存储器容量的标签，但是对于至少部分存储器而言，它们可以使用相同的组织以利于公共识别方案和搜索方法(如果这是设计约束所需时)。在一个实施例中，在图20A和20B中示例了96位存储器组织。
标签存储器可以为只读存储器和非易失性存储或两者兼有。例如，码可以由标签制造者写入到标签中。如果标签码由用户写入，那么标签将需要具有非易失性存储器(EEPROM)或一次性可编程存储器(OPT)。一种混合的解决途径可以由存储信息头、制造者和产品域的只读存储器和存储序列号的EEPROM组成。标签的存储器要求至少与其中存储的识别码一样长。
先前所述的各种实施例并不限制本发明。可以设计不同类的标签以满足不同的应用和成本要求。在一些实施例中，不同类的标签能够一起工作。标签还可以包括连接传感器、时钟、显示屏和其他设备的标准化的有线输入/输出(I/O)接口。
标签数据和使用
这里描述的标签使用覆盖了多种多样的应用。例如，标签可以在产品制造中应用于编码和验证。标签可以被记录到电子标签数据库中。在生产设备中可以跟踪工作过程。利用标签可以管理并控制库存，利用标签还可以执行审计。标签还可以用于分发和仓库应用中，包括货运，接收，跟踪，和发送。交通应用也同样存在，诸如监测驶入和驶出的车辆。
由于标签中包含的唯一标识符所以存在防止假冒的应用。
零售应用包括接收，库存管理，跟踪商店中的物品以及防盗，前后门盗窃检测和盗窃预警。
标签还能够被停用(失效)以及不停用(可再生)。标签可以以一段破坏程序编程而可以用于用户隐私。
标签可以被应用于用户购物车中，自动结帐并可以在商店显示屏上与用户通过交互的方式使用。特定功能可以包括用户信用功能，产品返回，所有者证明，担保等等。
阅读器可以用于家庭，邮局零售中，以及可以嵌入设备或家具诸如微波炉，冰箱，厨房的工作台面，橱柜，洗衣机，音频视频设备，以及计算机设备中。
标签和阅读器可以用于废物处理(终止使用)分类，废弃物信息，回收物信息，有害物识别，以及处理信息。
标签和阅读器可以用于飞机行李处理，检票，通过，和许可。
可以预见一个或多个标签可以设置到在各种不同类型的物体，例如商业物流中的产品，并且这种标签可以利用上述各种实施例中的任意一种进行使用。例如，唯一标签可以设置在杂货店或超市中的产品(例如谷物盒，菱形花纹包装，汤罐，等等)上。典型地，制造者(例如，CAMBELL’soup或KELLOGGS)将在产品的每个包装上放一个唯一标签，然后该标签可以用于保存仓库或卡车(或其他货运实体)或商店中(例如，杂货店或超市或洗衣店，等等)的存货记录。
进一步，标签可以用于对商店中的物品进行“结帐”(通过类似于在产品上方便使用打印条形码的方式，该条形码在销售点诸如超市收银台被扫描)。无论是保存存货记录还是对物品进行结帐，标签都由阅读器阅读以获得标签的唯一代码。该唯一代码可以通过在数据库中的查询操作来识别产品，其中该数据库与包括其他信息如产品名称，产品规格，零售价，等等的代码相关联。用于产品(例如，FROSTED FLAKES谷物的每个盒)每个样本的每个标签可以包括一个唯一的识别码，或可替换地，旨在用于相同产品(例如，FROSTED FLAKES谷物的每个16盎斯盒)的标签包括相同的识别码。
标签可以放在家用电器上，如烤面包器，煮咖啡器，电视，DVD播放器，等等，当这些具有标签的电器被带入家中时，阅读器可以询问该标签，然后该电器可被构造成与家中(特别是存在局域网(LAN)或局域工作网(LON)的家)的其他电器一起工作。
与标签通信(例如在标签与阅读器之间)不只需要为无线的。通信介质可以是无线的或是有线的。例如，可以使用家庭电源线或总线的有线连接而不仅仅是无线连接。
为了搜索标签，上述一些算法二等分编号空间。应该理解，其他编号空间的划分可以更有效。因此除了二等分(除以2)编号空间以外(当该初始空间非常巨大时，如264个可能的标签识别码，将产生大量二等分空间以进行搜索)，本发明的算法可以将该空间分离为更小的部分(例如，编号空间的50分之一或100分之一并搜索这些更小的部分)。
根据本发明的教导，应该理解结合附图描述的方法可以通过机器可读指令例如软件来实施。这些指令可以用于使得一般目的或用指令编程的专门目的的处理器执行所述操作。可替换地，这些操作可以由专门硬件组件来执行，这些硬件组件包括执行操作的硬布线逻辑，或通过可编程计算机组件和定制的硬件组件的任何组合来执行。这些方法可以作为计算机程序产品来提供，该产品可以包括其上存储有指令的机器可读介质，其中这些指令用于编程计算机(或其他电子设备)来执行上述方法。
为了本说明书的目的，采用的术语“机器可读介质”应该包括任何能够存储或编码机器所执行指令序列的介质，以及使机器可以执行本发明任何一种方法的指令序列的介质。因此采用的术语“机器可读介质”应该包括但不限于，固体存储器，光和磁存储器，以及载波信号。
而且，在本领域采取一种动作或产生一种结果时，通常通过一种方式或其他方式(例如，程序，过程，处理，应用，模块，逻辑)说到软件。这些表述仅仅是说通过一个计算机使得计算机的处理器能够执行一个动作或产生一个结果来执行软件的一种简写方式。
可能的修改
在“ping”或“滚动”标签响应中数据的数量和类型都可以变化。例如标签“ping”可以包括单个比特，一组16个比特，多于16个比特，或无ID信息(类似于伪随机安全码，错误校验码，存储数据，传感器数据，等等)以及在一个实施例中所描述的一组8比特的识别码信息。同样，“滚动”可以包括从2到几百比特的任何数，可以包括CRC错误检验码信息，安全码，存储数据，传感器数据，等等。
该协议的所有参数可以被修改以适应各种应用，包括：比特数量，下载指令的类型和长度，反向散射数据速率，而不论阅读器从标签响应提取全部数据还是其中的一部分(通常取决于环境噪声的多少)。反向散射数据速率可以在从小于欧洲的16KHz典型下行链路速率到美国的64-80KHz，到一个实施例中的128KHz，到一定实施例中的256KHz或更高之间的范围内进行变化。反向散射数据速率还可以为下行链路数据/时钟速率的非整数倍-在一个实施例中下行链路可以为80KHz以及反向散射数据速率可以为130KHz。
一些实施例可以使用“快滚动”操作模式，其中使用“比特时钟”(例如，可以称作“二进制-0”和“二进制-1”)中的两个或更多变化。“二进制-0”时钟的工作于现有二进制时钟的工作正好相似。但是，如果阅读器确定最后的Ping来自单个标签，那么它可以立即发送到那个标签一个“二进制-1”时钟，使得已刚刚发送最后“ping”的该标签立即恢复反向散射所有它的剩余ID和CRC信息-有效进入快的局部“滚动”模式。所有其他标签(除了刚完成“ping”响应的标签以外)将忽略来自阅读器的“二进制-1”信号。当该“局部滚动”完成时，阅读器然后将向下发送“二进制-0”以允许任何标签以下一个二进制进行响应。通过这种方式，至少一个或和8-16个一样多的标签可以完全利用单个阅读器指令进行识别，该指令能够动态加快标签识别搜索速率。
而且，一些实施例可以使用短(典型4比特，但是范围可以从1比特到80比特)“后缀”指令，这些指令仅在刚刚完成一个滚动回阅读器的标签上操作。这些指令可以包括休眠指令或码匹配条件下的休眠指令，如16位CRC码。其他后缀指令可以包括读，写等等。这些后缀指令的关键好处在于它们可以比直接从阅读器向下发送全部131位标签专门指令工作快很多倍。
这样，描述了用于识别的新颖方法和设备。尽管参考特定的优选实施例在这里描述了本发明，其中对于本领域的普通技术人员来说可以很容易地产生许多修改。因此，全部的这些变型和修改都包括在如附属权利要求书所定义的本发明的意图范围之内。因此，说明书和附图应该认为是示例性的而不是限制性的。

Claims (53)

1、一种识别多个标签中的一个标签的方法，每个标签具有存储在存储器中的识别码，所述方法包括：
广播具有第一数据的指令，所述第一数据包括指针值、长度值和数据值；以及
从标签中接收所述指令的一个响应，所述响应包括存储在所述标签中的信息的一组选择比特，
其中该组选择比特从对应于所述指针值的所述识别码的开始位置开始具有对应于所述长度值的识别码的比特个数的对应于所述数据值的值，其中所述响应与多个二进制中的一个二进制相关联，所述二进制对应于紧跟在所述存储在所述标签中的信息的该组选择比特之后的一个或多个最低有效位。
2、根据权利要求1所述的方法，其中所述响应包含所述信息的另一比特组的值。
3、根据权利要求1所述的方法，其中所述响应包含来自与所述信息不同的第二信息的数据。
4、根据权利要求1所述的方法，其中所述信息是所述标签的所述识别码。
5、根据权利要求1所述的方法，其中所述信息是所述标签的存储器状态。
6、根据权利要求1所述的方法，其中所述信息是所述标签的选择输入/输出数据。
7、根据权利要求1所述的方法，其中多个二进制中的每个二进制与所述响应的相应预定时间延迟相关联。
8、根据权利要求1所述的方法，其中多个二进制中的每个二进制与来自阅读器的相应预定信号相关联。
9、根据权利要求1所述的方法，其中多个二进制中的每个二进制与时间延迟相关联，该时间延迟不同于多个二进制中的另一个二进制的时间延迟。
10、根据权利要求1所述的方法，其中多个二进制的数量能够变化。
11、根据权利要求1所述的方法，其中通过多个音调信号接收所述响应。
12、根据权利要求11所述的方法，其中所述多个音调信号包括用于表示逻辑0的第一音调和用于表示逻辑1的第二音调。
13、根据权利要求1所述的方法，其中所述多个二进制包括n个二进制，所述方法包括：
将编号空间分为所述n个二进制，其中所述n个二进制的每个二进制与所述编号空间的m个比特所规定的不同的值相关联，所述m个比特包括紧跟在由编号空间的v个比特所规定的值之后的一个或多个最低有效位，并且所述编号空间与所述多个标签的存储器中存储的信息相关联，n为大于2的整数；
发送一个指令以检验所述编号空间的v个比特所规定的值；以及
从多个标签中的一个标签接收一个响应，其中所述响应当在所述标签中存储的所述信息的一组v个比特匹配所述指令的v个比特的所述值时才产生，所述响应的定时对应于所述n个二进制中的一个二进制，与所述二进制关联的m个比特的值匹配所述选择信息的m个选择比特的值。
14、根据权利要求13所述的方法，其中所述响应除了包括匹配所述指令中的所述v个比特和与所述二进制关联的所述m个比特以外，还包括表示所述信息的一部分的数据。
15、根据权利要求13所述的方法，其中所述信息包括所述标签的所述识别码。
16、根据权利要求13所述的方法，其中所述响应的所述定时与所述指令的定时有关。
17、根据权利要求13所述的方法，其中还包括当没有接收到来自多个标签的响应时，发送一个第二指令到多个标签中的一个或多个标签。
18、根据权利要求13所述的方法，其中还包括当没有接收到来自多个标签的响应时，发送一个第二指令以检验所述编号空间的一组比特所规定的另一个值。
19、根据权利要求13所述的方法，还包括：
从以一个二进制响应的两个或多个标签接收响应；并根据所述响应发送另一个指令。
20、一种由多个标签中的一个标签所执行的方法，多个标签中的每个标签具有存储在所述标签的存储器中的识别码，所述方法包括：
从阅读器接收第一数据，所述第一数据包括指针值、长度值和数据值；
将所述第一数据与存储在所述标签的存储器中的信息的一组选择比特相关联，其中该组选择比特从对应于所述指针值的所述识别码的开始位置开始具有对应于所述长度值的识别码的比特个数的对应于所述数据值的值；以及
如果所述第一数据与所述比特组相关联则发送一个响应到所述阅读器，所述响应与多个二进制中的一个二进制相关联，其中所述响应的二进制对应于紧跟在该组选择比特之后的一个或多个最低有效位。
21、根据权利要求20所述的方法，其中所述响应包括所述信息的另一组比特的值。
22、根据权利要求20所述的方法，其中所述信息是所述标签的所述识别码。
23、根据权利要求20所述的方法，其中所述信息是所述标签的存储器状态。
24、根据权利要求20所述的方法，其中所述信息是所述标签的选择输入/输出数据。
25、根据权利要求20所述的方法，其中多个二进制中的每个二进制与所述响应的相应预定时间延迟相关联。
26、根据权利要求20所述的方法，其中多个二进制中的每个二进制与来自阅读器的相应预定信号相关联。
27、根据权利要求20所述的方法，其中通过多个音调信号发送所述响应。
28、根据权利要求27所述的方法，其中所述多个音调信号包括用于表示逻辑0的第一音调和用于表示逻辑1的第二音调。
29、一种识别标签的设备，每个标签具有识别码，所述设备包括：
提供第一数据的处理器，所述第一数据包括指针值、长度值和数据值；
发送所述第一数据到多个标签的发送机；以及
接收所述第一数据的响应并将接收的数据提供给所述处理器的接收机，所述响应发自一个标签，其中所述响应包括存储在所述标签中的信息的一组选择比特，其中该组选择比特从对应于所述指针值的所述识别码的开始位置开始具有对应于所述长度值的识别码的比特个数的对应于所述数据值的值，其中所述响应与多个二进制中的一个二进制相关联，所述二进制对应于紧跟在该组选择比特之后的一个或多个最低有效位。
30、根据权利要求29所述的设备，其中所述响应包括所述信息的另一组比特的值。
31、根据权利要求29所述的设备，其中所述响应包括来自不同于所述信息的第二信息的数据。
32、根据权利要求29所述的设备，其中多个二进制中的每个二进制与所述响应的相应的预定时间延迟相关联。
33、根据权利要求29所述的设备，其中多个二进制中的每个二进制与阅读器的相应的预定信号相关联。
34、根据权利要求29所述的设备，其中多个二进制中的每个二进制与时间延迟相关联，该时间延迟不同于多个二进制中的另一个二进制的时间延迟。
35、根据权利要求29所述的设备，其中所述第一数据包括至少一个指令，其中所述多个二进制包括n个二进制，其中编号空间被分为所述n个二进制，其中所述n个二进制的每个二进制与所述编号空间的m个比特相关联，所述m个比特包括紧跟在由编号空间的v个比特所规定的值之后的一个或多个最低有效位，并且所述编号空间包括所述标签的所述识别码；
所述发送机发送所述至少一个指令以检验所述编号空间的v个比特；以及
所述接收机将来自所述响应的数据提供给所述处理器，其中所述响应当所述标签的识别码的第一部分匹配所述v个比特的值时才产生，所述响应的定时对应于一个特定的二进制，所述特定的二进制与所述识别码的第二部分的m个比特的特定值相关联。
36、根据权利要求35所述的设备，其中所述响应的所述定时与所述指令的定时相关。
37、根据权利要求35所述的设备，其中当没有接收到来自多个标签的响应时，所述设备发送第二指令到许多标签中的一个或多个标签。
38、根据权利要求35所述的设备，其中当所述设备接收到来自一个二进制中的两个或多个标签的响应时，所述设备根据所述响应发送另一个指令。
39、根据权利要求35所述的设备，其中所述响应通过观察处于一个逻辑状态或小于1比特宽度的一个逻辑状态中的两个以上的连续比特来识别。
40、一种标签，包括：
从阅读器接收第一数据的接收机，所述第一数据包括指针值、长度值和数据值；
将所述第一数据与所述标签中存储的信息的一部分相关联的控制单元；以及
当所述第一数据匹配所述信息的所述部分时从所述控制单元发送响应到所述阅读器的发送机，所述响应包括存储在所述标签中的信息的一组选择比特，其中该组选择比特从对应于所述指针值的所述识别码的开始位置开始具有对应于所述长度值的识别码的比特个数的对应于所述数据值的值，所述响应与多个二进制中的一个二进制相关联，其中所述响应的二进制对应于紧跟在该组选择比特之后的一个或多个最低有效位。
41、根据权利要求40所述的标签，还包括：
从所述阅读器接收信号的天线，所述信号包括来自所述阅读器的第一数据；以及
允许天线被选择用于发送或接收信号的接收/发送开关。
42、根据权利要求40所述的标签，其中所述响应包括所述标签的识别码。
43、根据权利要求40所述的标签，其中所述信息为所述标签的识别码。
44、根据权利要求40所述的标签，其中多个二进制中的每个二进制与所述响应的相应的预定时间延迟相关联。
45、一种识别多个标签中的一个标签的阅读器，其中每个标签具有存储在存储器中的识别码，所述阅读器包括：
用于广播包含第一数据的指令的装置，所述第一数据包括指针值、长度值和数据值；以及
用于从标签接收所述指令的响应的装置，所述响应包括存储在所述标签中的信息的一组选择比特，其中该组选择比特从对应于所述指针值的所述识别码的开始位置开始具有对应于所述长度值的识别码的比特个数的及对应于所述数据值的值，其中所述响应与多个二进制中的一个二进制相关联，所述二进制对应于紧跟在该组选择比特之后的一个或多个最低有效位。
46、根据权利要求45所述的阅读器，其中所述响应包括所述信息的另一组比特的值。
47、根据权利要求45所述的阅读器，其中所述响应包括来自不同于所述信息的第二信息的数据。
48、根据权利要求45所述的阅读器，其中所述信息是所述标签的所述识别码。
49、根据权利要求45所述的阅读器，其中多个二进制中的每个二进制与所述响应的相应的预定时间延迟相关联。
50、一种多个标签中的每个都包括识别码的标签，所述标签包括：
用于从阅读器接收第一数据的装置，所述第一数据包括指针值、长度值和数据值；
用于将所述第一数据与所述标签中的存储的信息的一组选择比特相关联的装置，所述响应包括存储在所述标签中的信息的一组选择比特，其中该组选择比特从对应于所述指针值的所述识别码的开始位置开始具有对应于所述长度值的识别码的比特个数的对应于所述数据值的值；以及
用于如果所述第一数据与所述比特组相关联则发送一个响应到所述阅读器的装置，该响应与多个二进制中的一个二进制相关联，其中所述响应的二进制对应于紧跟在该组选择比特之后的一个或多个最低有效位。
51、根据权利要求50所述的标签，其中所述响应包括所述信息的另一组比特的值。
52、根据权利要求50所述的标签，其中所述信息是所述标签的所述识别码。
53、根据权利要求50所述的标签，其中多个二进制中的每个二进制与所述响应的相应的预定时间延迟相关联。
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