CN100534093C - 在rfid或远程传感器系统中传输数据的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于在一个射频识别系统中传输数据的方法，该系统包括一个阅读装置及至少一个应答器。阅读装置向应答器传送至少由指令数据、所属校验数据和可选的参数及地址数据以及接着用于从应答器向阅读装置的返回连接的返回连接首部数据组成的数据序列。应答器在总是与正确的检验数据一起地接收到未知的指令数据和/或不受支持的参数及地址数据后向阅读装置通知该状态。在此情况下，在阅读装置传送用于指示一个数据序列结束的结束信号和/或可选择的参数及地址数据或返回连接首部数据的时间上进行该通知。以此方式，当系统中的应答器不能执行一个指令时，根据本发明在阅读装置及该开示系统中的其它应答器之间的通信不受干扰。

Description

在RFID或远程传感器系统中传输数据的方法

技术领域

本发明涉及用于在一个射频识别系统(RFID系统)中传输数据的方法，该系统具有一个阅读装置、即一个所谓的阅读器及至少一个应答器或电子标签，该方法或用于在一个阅读装置与一个远程传感器之间传递数据。

背景技术

近年来，自动识别方法-也称为Auto-ID-在许多业务领域中，在购置及配送供应中，在商业及生产与物流系统中得到了很大的传播。在此情况下Auto-ID的目标是广泛地提供关于个人、动物、物体及货物的信息。

作为这种Auto-ID系统的一个例子是现在广为传播的芯片卡，其中通过机械-电接触由一个阅读装置对硅存储芯片供给能量、读出数据及必要时亦重新编程。在此情况下检测装置通常被称为阅读装置，这与仅由它读出数据还是也新写入数据无关。

在RFID系统中数据载体-应答器-的能量供给不仅可通过电接触而且可通过无接触地使用射频范围中的电磁场来实现。

RFID系统总是由两个基本部分组成的，即：应答器，就是具有耦合元件、如作为发送及接收装置的偶极天线以及电子微芯片的一个集成电路；及阅读装置，它典型地具有一个高频模块(发送器-接收器)及也具有一个耦合元件。阅读装置对通常不具有自己的电源的应答器供给能量及时钟脉冲，。数据既可从阅读装置向应答器传送(前向连接，forward link)也可在相反的方向上(返回连接，return link)传送。

这种RFID系统借助UHF及微波范围的电磁波工作，其作用距离明显超过1米。在此情况下主要地采用一种根据其物理工作方式被称为反向散射原理的反射方法，在其过程中由阅读装置到达应答器的能量的一部分被反射(rückgestrahlt；即所谓的Backscattering)及由此可能被调制，以用于数据传输。

尤其在物流系统如所谓供给链系统(Supply-Chain-Systemen)中，大量的应答器一起来到阅读装置的区域内，所有的应答器必需各由相应的阅读装置响应。在此情况下这些应答器在一个由它们分别支持的协议方面相区分。该应用场合可通过使用多协议阅读装置来控制，这种多协议阅读装置顺序地处理可能的协议。同时，应答器也必需能够适配地响应，即当与它的协议不同的协议被执行时，该应答器将不能应答。

但RFID系统或远程传感器系统通常由一个确定的基本协议来限定，该协议可被所有的应答器或传感器“理解”。该基本协议通过地址和/或其它的参数扩展来补充，使得可能在不同的应答器或传感器中实现不同的协议层。当协议的扩展或缩小(例如缩小到最小协议)成为可能时，上述情况也是可预料的。但以此方式在开式系统中存在这样的危险：应答器或传感器基本上能接收由阅读装置传送的指令数据中提取的指令(Kommando)及将其转换成一个二进制数据流，但仅是应答器或传感器的一个(部分)组识别该指令并可执行它，而另一(部分)组则不能。相应地这也适合被传送的指令扩展，即所谓的扩充(Extensions)，如所述的参数或地址数据。

这种兼容性问题的后果是可能对阅读装置与应答器或传感器之间通信形成干扰，因此对于所述的情况无论如何需要一种对错误可控制的处理。

由ISO 18000-6FDIS 2003(E)第7.4.8章公知了一种用于此目的的方法，其中一个应答器在识别出上述类型的错误情况后对阅读装置发送回一个错误代码。该错误代码包括“接收到未知指令”的编码(上述章节，表27)，这在上述情况下可导致：一个应答器执行该指令及向阅读装置传送相应的、肯定的回答，而另一应答器发送所述的错误代码。因此在反射时可能叠加两个数据流，由此使通信不可能进行或至少变难。

此外，所述的ISO标准也允许在指令储备中具有应用专设指令及相应的参数组。如果这种应答器或相应的远程传感器来到一个开式Auto-ID系统中，则必然地会出现上述问题。

另外，由本申请人的一个并列专利申请还公知了用于在RFID系统中传输数据的方法，该方法允许在前向连接中由阅读装置向应答器连续地传输指令数据期间向阅读装置发送回一个解码的数据。以此方式该阅读装置可及早识别：应答器是否已确定出传送错误。但该方法不包括向阅读装置作如下的通知：应答器是否已知指令本身和/或所属的扩展。此外被视为不利的是，所述方法在前向连接(或阅读装置向应答器的连接)期间必需以阅读装置的全双工功能为前提并且应答器必需与阅读装置同步地工作。

发明内容

本发明的任务在于，给出一种用于RFID系统或远程传感器系统的数据传输方法，该方法尤其可在规避上述缺点的情况下避免在开式系统中的通信干扰及阻塞。

该任务通过用于在一个RFID系统中传输数据的方法来解决，其中阅读装置向应答器或传感器传送至少由指令数据、所属的校验数据和可选择的参数及地址数据以及接着用于从应答器或传感器向阅读装置的返回连接的返回连接首部数据(头部数据)组成的数据序列，及其中应答器或传感器在总是与正确的校验数据一起地接收到未知的指令数据和/或不受支持的参数及地址数据后，在阅读装置传送用于指示一个数据序列结束的结束信号和/或可选择的参数及地址数据或返回连接首部数据的时间上，向阅读装置通知该状态。在此情况下，根据本发明的通知不一定必需以“主动”方式通过发送来实现，而也可-如后面还要详细说明的-“被动”地实现，例如通过全双工功能系统的“沉寂(schweigen)”来实现。

以此方式，一个应答器或传感器可以不执行一个(正确传送的)指令，因为该指令对它来说是未知的，或因为所属的参数或地址数据不受支持，它的错误状态通知给阅读装置，而不会干扰阅读装置作用区域中的整个通信。在此情况下，尤其对于相应于ISO 18000-6 Type A的产品提供了根据本发明的、在前向连接结束与反向连接(return link)开始之间的、可为通知所利用的时间间隔。

在根据本发明方法的一个进一步构型中提出，在未知的指令数据及不受支持的参数及地址数据的情况下分别在一个数据序列内的不同时间上通知阅读装置，例如在传送这些结束信号时或在传送这些信头数据形式的返回连接首部数据时。通过所实行的时间划分，阅读装置因此可以在多个确定的错误原因之间作出判断并进行错误强度的估价。

为了将错误情况通知给阅读装置，根据本发明的另一构型，优选地调制对该阅读装置的传送，例如借助副载波。变换地也可以是，为了在前向连接中通知全双工运行中的阅读装置，结束从应答器或传感器向阅读装置的传输。如果相应的应答器或传感器单独在该场中，在该情况下阅读装置以简单的方式记录接收数据流的停止并使显然无效的通信中断。在根据本发明的一个特别优选的进一步构型附加地提出：在由应答器或传感器结束传输后阅读装置本身中断一个进行中的传送并传输一个新的数据序列，其中该新的数据序列优选地包括被所有可能属于该系统的应答器或传感器所已知的指令数据和/或由所有这些应答器或传感器支持的参数及地址数据，例如出自于一个普遍理解的指令子群，它们被该系统的所有成员所已知。以此方式，阅读装置也可“询问”应答器或传感器的类型及其功能。

对阅读装置与该场中其它应答器或传感器的可能的通信干扰附加地可以这样地被避免：在根据本发明的方法的另一构型的范围中，至少一个应答器或传感器在通知阅读装置之后直到接收新的已知的指令数据为止从与阅读装置的通信中退出。

附图说明

由以下借助附图对实施例的描述可得到本发明的其它特征及优点。附图为

图1：一个可在其中使用本发明的方法的RFID系统的概要示图；

图2a：根据本发明的方法的第一指令数据格式；

图2b：根据本发明的方法的第二指令数据格式；

图3：跟随在图2a，b指令数据后面的返回连接首部数据；及

图4：在根据本发明的方法的过程中出现的信号波形。

具体实施方式

图1表示一个RFID系统1，它具有连接有一个适合的发送与接收装置2’如偶极天线的阅读装置2及多个应答器3.1-3.4，后者共同地处于阅读装置2的一个响应范围A中。虽然在以下的描述中通常仅提到应答器，但根据本发明的方法也可用于远程传感器系统或传感器-应答器混合系统中。

在此情况下，由阅读装置2或接收装置2’发送的数据流D被所有的应答器3.1-3.4同时地接收。由阅读装置2向应答器3.1-3.4的数据传输在下面被称为前向连接(forward link)。应答器3.1-3.4通过返回连接(return link)R至少对来自阅读装置2的一个封闭的数据传输作出应答，其中来自阅读装置2、与数据D一起到达应答器3.1-3.4的能量的一部分被反射(rückgestrahlt；即所谓的反向散射)，及在此情况下为了从应答器3.1-3.4向阅读装置2的数据传输，该能量部分必要时被调制。在使用有双工功能的系统1的情况下，在正向连接期间也可已经进行向阅读装置2的数据传输。

图2a，b以一个短指令S(图2a)及一个长指令L(图2b)的形式示范地表示在根据本发明的方法进行过程中，在数据流D内部被传输的数据的一部分。

根据本发明，在图2a中所示的短指令S顺序地包括多个字段(Feldem)即：首部数据K、亦所谓信头(Header)，在其中传输参考值及用于前向连接的参数，接着是真正的指令数据B(长6bit)，一个2bit长的CRC检验总和CRC(cyclic redundancy check)形式的校验数据，及用于指示指令数据序列结束的结束数据EOT(end oftransmission)。CRC检验总和的外形及应用是技术人员熟知的(例如Finkenzeller著的“RFID手册”，第200页，2002年第3版，Hanser出版社)。

在本发明的范围中所传输的结束数据EOT包括两个结束信号(EOF符号EOF1，EOF2；参见图4)，它的基准定时被包括在首部数据K中，由此它们被应答器3.1-3.4识别为结束信号。各个符号通过以一定时间间隔布置的字段间隙或调制下陷(Modulationsdips)、即所谓的“凹口(Notches)”来分界，其中这些凹口的时间间隔总是与所述基准定时相比才具有意义(二进制“0”，二进制“1”，EOT-帧结束)(参见图4)。

根据图2b的长指令除已在图2a中所示的各个字段外，还在CRC检验总和CRC的后面具有用于指令B的参数及地址数据PAD(例如长为8或16bit)及另外的CRC校验数据CRC’。接着也跟有结束数据EOT。

指令数据B及CRC校验数据CRC体现为一个所谓的指令字节，它在由一个应答器3.1-3.4接收后被存储在该应答器中并借助CRC数据以本身公知的方式被校验。

每个短指令S及长指令L的后面在时间上跟随着返回连接(首部)数据RLH(retum link header)，如图3中所示。它们被阅读装置2使用来用于返回连接R的初始化并且通常传送在返回连接中使用的通信参数、如定时信息(如上所述)及调制参考值。返回连接首部数据RLH被划分成四个由相应的凹口所确定的区段或字段(参见图4)。

当来自阅读装置2的数据流D包括指令数据B和/或分配给一个确定的指令B的参数及地址数据PAD，这些参数及地址数据不能被场A中的一个或多个应答器3.1-3.4支持时，这就是说，在CRC数据CRC正确的情况下不能被执行，则可能出现这样的情况，即一个应答器执行该指令B并将一个相应的、肯定的回答传送给阅读装置2，而另一应答器例如发送一个错误代码。因此在反射(Backscattering)中两个数据流相叠加，由此在阅读装置2与应答器3.1-3.4之间的通信不可能进行或至少难以进行。如果一个不能执行一个指令B的应答器不发出错误报告时，这样一个错误状态可能保持不被察觉，但阅读装置2至少得不到关于可能的错误原因的信息。

根据以上所述，对于在一个应答器3.1-3.4中不识别或不支持一个被接收及被检验的指令B的情况，基本上必需以该指令B本身是存在的为出发点。为了不干扰阅读装置2与其它执行该指令的应答器之间随后的通信，因此该应答器对于向阅读装置2发送回一个必要的差错信息仅利用这样的字段：这些不是为真正的有效数据的返回通信所使用的字段。在这里所述的实施例的过程中这些字段为：返回连接首部数据RLH的头两个区段及跟随在由阅读装置2传送的第一EOF符号EOF1后面的第一符号，该符号通常涉及EOF字段EOF的EOF符号EOF2。但对于后者不是绝对必要的，因为阅读装置有时在EOF符号之间还传送其它的(二进制)符号。

图4表示以上所述的情况。该图从上至下各相对时间t表示：

a)一个凹口信号(Notches)的序列；尤其在返回连接首部数据(return link header)RLH的所述每个区段的开始有一个凹口；

b)一个待由应答器向阅读装置发送的逻辑数据流(二进制高/低(HIGH/LOW)信号电平)“Level2send”；在此情况下，在正向连接的符号EOF1，EOF2期间，所示的反向散射信号取决于这里片断地表示的通信的以前情况；

c)一个预给定的调制编码中的“Level2send”信号，这里专用“3phase1”编码，如在无错误情况下向阅读装置所发送的；

d)对于指令的CRC数据为正确的、但指令本身-至少对于相关的应答器-是未知的情况，具有根据本发明的差错信息的“3phase1”信号；及

e)对于指令本身是已知的、但所属地址如该应答器的存储地址不被支持的情况，具有根据本发明的差错信息的“3phase1”信号。该情况与一个长指令L(参见图2)传送相关。(字母已记在图中！)

由图4尤其可得知：根据本发明如何由一个相关的应答器3.1-3.4(参见图1)、即一个不能执行由阅读装置2起动的指令的应答器仅在(还)未用于从应答器向阅读装置返回通信的时间上向阅读装置2进行通知。因此该相应的应答器在接收到未知的指令数据和/或不被支持的参数及地址数据-总是与正确的校验数据一起-之后仅在阅读装置传送用于指示一个数据序列和/或返回连接首部数据结束的结束信号的时间上向阅读装置通知该(错误)状态。为此，如在图4的最下面一行所示的，专门地，返回连接首部数据RLH的第一区段被一个副载波调制。在图4中仅表示出为此所需的、与具体的调制类型无关的数字控制流。当一个包括在参数及地址数据PAD(参见图2b)的地址信息有误时，即该指令不能被相关的应答器支持时，借助该数字控制流接着进行ASK(amplitude shift keying-振幅键控)调制或PSK(phase shift keying-相移键控)调制。为了由应答器向阅读装置发出通知则由前者调制对后者的传输。

类似地，根据图4中倒第二行跟随在符号EOF1后的符号、这里为符号EOF2被调制，以便作为这种未知的指令来指示。此外，当包括在参数及地址数据PAD(参见图2b)的参数信息有误时(图4中未示出)，返回连接首部数据RLH的第二区段相应地可被调制。以此方式，由于实行的错误指示的时间划分，阅读装置可以区分错误原因及必要时也可区分错误的强度，其方式是对于未知的指令数据及不受支持的参数及地址数据总是在一个数据序列的不同时间上向阅读装置进行通知，例如在发送结束信号-专对应于EOF2符号-时或在发送返回连接首部数据RLH时。

在发向阅读装置的错误指示后，相关的应答器从与阅读装置的通信中以及从(对其不可能的)指令处理中退出，这在图4中由最后两行中的虚线表示。以此方式，根据本发明不必担心对随后的信息传输产生任何干扰。一旦接收到新的、适合的指令时该相关的应答器再参加到通信中去。

当然，根据本发明也可采用不同于以上所述的、变换的编码及调制方法。尤其也可使用根据预给定参数调节的调制码、这里为“3phase1”来取代参照图4所述的副载波调制。

因此通过使用本发明的方法，阅读装置2能够识别：在范围A中具有至少一个不能执行一个确定的指令的应答器3.1-3.4，并对此确定出原因。

在图2b中所示长指令L的情况下，存在由应答器向阅读装置通知错误的另一可能性：如果，如上详细地描述的，指令B是已知的并且此外校验数据CRC正确，则在前向连接期间仅中止接收的数据由应答器向阅读装置的继续发送，即该应答器被转换在准静默的状态。为了通知阅读装置，因此根据本发明结束从应答器向阅读装置的传送。因而从现在开始应答器在接收到与正确的校验数据一起的未知的指令数据后，在阅读装置传送随后的参数及地址数据PAD(图2b)的时间上向阅读装置通知该状态。当尤其是相应的应答器单独处于阅读装置2的场A(图1)中时，该阅读装置可记录通常出现的接收数据流的停止及出于该原因也使进行中的通信中断。换句话说，阅读装置在由应答器结束的传送后他那方面中断进行中的传送并接着优选地发送一个普遍可理解的指令子群，即一个新的数据序列，它典型地为系统1的所有可能的成员(应答器)所已知，即该新的数据序列包括被所有可能属于该系统的应答器所已知的指令数据B和/或由所有这些应答器支持的参数及地址数据PAD。以此方式，阅读装置例如也可询问应答器的类型及其功能。

如果由于上述的“静默”差错信息通信没有被结束，则如上所述，在跟随在EOF1符号后面的符号(图4：EOF2)中及必要时在返回连接首部数据RLH中进行另一有效的通知。

如果一个应答器3.1-3.4不能支持由阅读装置起动的指令或与其连接的参数，则在本发明的范围中将完全放弃在一个标准返回连接中、即在其它应答器可能向阅读装置传送重要数据的时间中传送预先已知的错误代码，以便不干扰与其它应答器的通信。

参考标号表

1          RFID-系统           PAD     参数及地址数据

2          阅读装置            R       返回连接

2′        发送及接收装置      RLH     返回连接(首部)数据

3.1-3.4    应答器              S       短指令

A          响应区，场          t       时间

B          指令数据，指令

CRC，CRC′ 校验数据

D          数据流

EOF1，

EOF2       结束信号

EOT        结束数据

K          首部数据

L          长指令

Claims (10)

1.用于在一个具有一个阅读装置及至少一个应答器的射频识别系统中传输数据或用于在一个阅读装置与一个远程传感器之间传输数据的方法，其中该阅读装置向该应答器或传感器传送至少由指令数据、所属的校验数据和可选的参数及地址数据以及接着用于从该应答器或传感器向该阅读装置的返回连接的返回连接首部数据组成的数据序列，及其中该应答器或传感器在总是与正确的检验数据一起地接收到未知的指令数据和/或不受支持的参数及地址数据之后，在该阅读装置传输下列数据的时间上，向该阅读装置通知未知的指令数据和不受支持的参数及地址数据被接受的状态，所述下列数据是用于指示一个数据序列结束的结束信号和/或这些可选择的参数及地址数据，或者这些返回连接首部数据。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于：在未知的指令数据及不受支持的参数及地址数据的情况下分别在一个数据序列内的不同时间上通知该阅读装置。

3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于：为了通知该阅读装置调制对这一阅读装置的传输。

4.根据权利要求3的方法，其特征在于：为了通知该阅读装置，结束从该应答器或传感器向该阅读装置的传输。

5.根据权利要求4的方法，其特征在于：在由该应答器或传感器结束传输后该阅读装置本身中断一个进行中的传输并传输一个新的数据序列。

6.根据权利要求5的方法，其特征在于：该新的数据序列包括被所有属于该系统的应答器或传感器所已知的指令数据和/或由所有这些应答器或传感器支持的参数及地址数据。

7.根据权利要求6的方法，其特征在于：所述至少一个应答器或传感器在通知该阅读装置之后直到接收新的、已知的指令数据为止从与该阅读装置的通信中退出。

8.根据权利要求2的方法，其特征在于：所述不同的时间是在传输这些结束信号时或在传送这些返回连接首部数据时。

9.根据权利要求1的方法，其特征在于：为了通知该阅读装置，结束从该应答器或传感器向该阅读装置的传输。

10.根据权利要求1的方法，其特征在于：所述至少一个应答器或传感器在通知该阅读装置之后直到接收新的、已知的指令数据为止从与该阅读装置的通信中退出。

Images