分配来自于应答器的数字数据的方法及其读取器

摘要

在一种用于分配来自于应答器的数字数据(55a、55b)的方法中，在读取器(1)处接收第一信号(13)，第一信号(13)包括来自于第一应答器(2)的第一信号分量(7)、以及来自于第二应答器(3)的第二信号分量(8)。在第一信号分量(7)中编码了来自于第一应答器(2)的数字数据(55a)，在第二信号分量(8)中编码了来自于第二应答器(3)的数字数据(55b)。通过对第一信号(13)进行同相和正交解调来产生第二和第三信号(10、11)。在第二和第三信号(10、11)中编码了第一和第二应答器(2、3)的数字数据(55a、55b)。向第一和第二应答器(2、3)分配与星座图相关联的数字数据(55a、55b)的簇(51-54)，星座图与第二和第三信号(10、11)有关。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于分配来自于应答器的数字数据的方法及其读取器。

背景技术

应答器，也被称作标签或标记，是本领域公知的并被设计为与读取器进行通信，读取器也被称作基站。通常，读取器向应答器发送信号。如果应答器离读取器足够近，则应答器接收该信号并向读取器发送响应信号。

国际专利申请No.99/60510公开了一种系统，用于对位于由来自于读取器的电磁场限定的通信范围中的多个应答器进行非接触识别。当读取器想要检查在其范围中是否有应答器以及哪些应答器在其范围中时，读取器发送查询信号，该查询信号通常被称作库存(inventory)命令。库存命令包括与多个答复窗(时隙)有关的信息，认为在这多个答复窗中，应答器答复库存命令。响应于库存命令，每个应答器选择答复窗(时隙)，在该答复窗期间应答器发送其答复信号。应答器随机选择它们的答复信号的时隙之一。因此，如果在相同时隙期间至少两个应答器答复，则会发生冲突。因此，传统的读取器丢弃答复信号，并发送新库存命令，直到接收到来自于应答器的无混淆的答复信号为止。然而，该过程相对耗时。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于分配同时来自于应答器的数字数据的方法。

本发明的另一目的是提供一种读取器，该读取器能够分配同时来自于一个以上应答器的数字数据。

根据本发明，通过一种用于分配来自于应答器的数字数据的方法来实现上述目的，该方法包括步骤：

在读取器处接收第一信号，该第一信号包括来自于第一应答器的第一信号分量、以及来自于第二应答器的第二信号分量，其中，在第一信号分量中编码了来自于第一应答器的数字数据，在第二信号分量中编码了来自于第二应答器的数字数据；

通过对第一信号进行同相和正交解调来产生第二和第三信号，在第二和第三信号中编码了第一和第二应答器的数字数据；以及

向第一和第二应答器分配与星座图相关联的数字数据的簇，星座图与第二和第三信号有关。

根据本发明，也可以通过一种被配置为与多个应答器进行通信的读取器来实现上述目的，该读取器包括：

接收器，被配置为接收第一信号，该第一信号包括来自于第一应答器的第一信号分量、以及来自于第二应答器的第二信号分量，其中，在第一信号分量中编码了来自于第一应答器的数字数据，在第二信号分量中编码了来自于第二应答器的数字数据；以及

IQ-解调器，被配置为通过对第一信号进行同相和正交解调来产生第二和第三信号，在第二和第三信号中编码了第一和第二应答器的数字数据。

其中，读取器被配置为向第一和第二应答器分配与星座图相关联的数字数据的簇，该星座图与第二和第三信号有关。

因此，读取器被配置为执行本发明的方法。

通常，当读取器发起与应答器的通信时，该读取器发送被称作库存命令的查询命令。在接收到该命令时，正在读取器无线电范围内的应答器通过产生和发送答复信号来对查询进行响应，该答复信号包括编码数字数据。为了可靠通信，应答器在不同时隙期间进行响应。然而，如果两个应答器在相同时隙期间进行响应，则读取器接收到单个信号，即第一信号，该第一信号包括与两个应答器的答复信号有关的信息。于是，第一信号包括第一和第二信号分量，即，冲突信号包括来自于两个应答器的数字数据。

为了将接收到的数字数据分配到相应的应答器，对第一信号(读取器接收到的信号)进行IQ-解调(同相和正交解调)。IQ解调本身是本领域公知的。由于IQ解调，从第一信号中产生第二和第三信号。因此，在第二和第三信号中编码了两个应答器的数字数据。

由于IQ解调，第二和第三信号彼此正交。可以通过将第一信号与正弦和余弦信号相关，来实现IQ解调。例如，将第一信号与余弦信号相关可以产生第二信号，将第一信号与正弦信号相关可以产生第三信号。通过将第一信号与余弦信号相关而产生的信号也被称作是同相的，通过将第一信号与正弦信号相关而产生的信号也被称作是正交的。

可以通过星座图来使第一和第三信号中编码的数据可视化。星座图本身也是本领域公知的。通常，星座图表示通过数字调制方案而调制的信号。星座图将信号显示为在符号(数据)采样时刻，在复平面中的二维散点图。因此，星座图将通过给定的调制方案选择的可能符号(数据)表示为复平面内的点(星座点)。

由于符号(数据)被表示为复数，因此能够将这些符号(数据)可视化为复平面上的星座点。实轴和虚轴也被称作同相或I轴、以及正交或Q轴。在散点图中绘制若干符号产生了星座图。

由于噪声和可能的失真，在实际系统中无法精确地将数字数据映射到理想的星座点，而是数字数据围绕理想的星座点聚集。因此，星座图中属于簇的数字数据与应答器之一有关。然而，如果读取器处的第一和第二信号分量的幅度和/或特别是相位不同(这是很可能的)，则与第一应答器有关的数字数据的簇和与第二应答器有关的簇不交叠。因此，能够将簇并因此将它们的数据与相应的应答器相关联。

采用数字调制方案将数字数据编码在第一和第二信号分量中。在一个实施例中，该数字调制方案是幅移键控(ASK)调制。其他可能的调制方案可以包括PSK(相移键控)、BPSK(二相移键控)、或QAM(正交调幅)。如果利用QAM调制，则第一和第二信号分量分别具有彼此正交的两个分量，其中，利用ASK调制方案对每个分量进行调制。密勒子载波编码也是适用的。

例如，如果幅移键控用于在第一和第二信号分量中对数字数据进行编码，则相应的应答器的数字数据是逻辑“0”或逻辑“1”。于是，每个应答器与一对簇有关，其中一个簇与具有逻辑“0”的数字数据有关，而另一个簇与逻辑“1”有关。此外，由于IQ解调，一对簇的簇或它们的重心相对于星座图的原点而对称，方便了将相应的簇分配到相应的应答器。

例如，如果读取器处的第一和第二信号分量的相位不同，则第一条线连接与第一应答器有关的簇的重心，第二条线连接与第二应答器有关的簇的重心。两条线穿过星座平面的原点，并以一定角度彼此交叉，该角度与第一和第二信号分量相位的相移相对应。相应地，不同的簇不交叠。

如果第一和第二信号分量的幅度明显不同，则与应答器之一有关的簇比与另一应答器有关的簇更加远离星座图原点。相应地，不同的簇也不交叠。

在本发明的方法或本发明的读取器的一个实施例中，将第一对簇的数字数据映射到星座图内的第一对星座点，将第二对簇的数字数据映射到第二对星座点，其中，第一对星座点的星座点相对于星座图的原点对称，第二对星座点的星座点相对于星座图的原点对称。特别地，能够执行该映射，使得第一对星座点的星座点的坐标是(1，j)和(-1，-j)，第二对星座点的星座点的坐标是(-1，j)和(1，-j)。这样的重新布置(映射)也执行分离和均衡。

附图说明

参照附图中所示的实施例，通过非限制示例，下文中更详细描述本发明。

图1是RFID读取器和两个应答器，

图2A、2D是应答器发送的信号，

图3A、3B是从读取器接收到的信号中产生的信号，

图4是读取器的IQ解调器，

图5和6是星座图，以及

图7A和7B是读取器处的均衡信号。

具体实施方式

图1示出了RFID读取器1、第一应答器2、以及第二应答器3。读取器1包括发送器4和接收器5。当发起与应答器2和3的通信时，读取器1通过其发送器4发送库存命令6。根据示例实施例，如本领域公知的，利用UHF电磁场来发送读取器1的库存命令6。库存命令6还可以包括与应答器2和3在响应时可以选择的时隙有关的信息。

如果应答器2和3在读取器1的无线电范围内，则它们接收库存命令6。响应于接收到的库存命令6，第一应答器2产生并发送第一答复信号7，第二应答器3产生并发送第二答复信号8。根据示例实施例，利用ASK(幅移键控)调制方案，来对应答器2和3利用答复信号7和8发送的数字数据55进行编码。图2A示出了到达读取器1的第一答复信号7的示例，图2B示出了到达读取器1的第二答复信号8的示例。图2A和2B的答复信号7和8包括前同步码、16比特随机数以及随机噪声。答复信号7和8的产生是本领域公知的，并且例如基于反向散射。因此，不详细说明所述产生。

如果应答器2和3在相同时隙期间发送它们的答复信号7和8，则答复信号7和8冲突，读取器1接收到包括了两个答复信号7和8的信号13。

根据示例实施例，读取器1的接收器5包括IQ解调器9。解调器9被配置为，根据接收到的信号13，产生彼此正交的第一信号10和第二信号11。两个信号中的一个，例如，第一信号10，通常被称作同相的，而另一信号(第二信号11)通常被称作正交的。图3A示出了根据由读取器1接收到的冲突的答复信号7和8而产生的第一信号10，图3B示出了根据由读取器1接收到的冲突的答复信号7和8而产生的第二信号11。

图4示出了如何实现解调器9的示例。解调器9包括：分裂器31、第一和第二混频器32、33、第一和第二象频干扰抑制滤波器34、35、相移器36(这里为90°相移器)、以及余弦波信号发生器37，该发生器37产生具有例如915MHz等频率f的信号。频f与第一和第二答复信号7、8的载波频率相对应。

分裂器31基本上将包括冲突的接收信号7和8在内的接收信号13分裂成两个相同的接收信号。将分裂信号之一馈送至第一混频器32，将另一分裂信号馈送至第二混频器33。第一混频器32连接至信号发生器37。第二混频器33连接至相移器36，相移器36连接至信号发生器37。因此，第一混频器32的输入信号是读取器1接收到的信号、以及具有频率f的余弦信号，第二混频器33的输入信号是读取器1接收到的信号、以及具有频率f的正弦信号。因此混频器32、33的输出信号彼此正交，并通过象频干扰抑制滤波器34、35。第一象频干扰抑制滤波器34的输出信号是第一信号10，第二象频干扰抑制滤波器35的输出信号是第二信号11。将第一和第二信号10、11馈送至读取器1的微处理器12，并存储在读取器1的存储器14中。根据示例实施例，由于应答器2和3在相同时隙(即，在相同时间)答复库存命令6，因此，第一和第二信号10、11分别具有与第一应答器2的第一答复信号7有关的分量以及与第二应答器3的第二答复信号8有关的分量。

能够利用图5所示的星座图来可视化信号10、11。星座图本身是本领域公知的。通常，星座图是由数字调制方案(例如，正交调幅或相移键控)所调制的信号的表示。星座图将信号显示为在符号采样时刻，在复平面中的二维散点图。因此，星座图将通过给定的调制方案选择的可能符号(数据)表示为复平面中的点。

由于符号(数据)表示为复数，因此能够将这些符号(数据)可视化为复平面上的星座点。实轴和虚轴也被称作同相或I轴、和正交或Q轴。在散点图中绘制若干符号，这产生了星座图。星座图上的点通常被称作“星座点”。

如上所述，应答器2和3将它们的数字数据55调制到载波信号上，以产生信号7和8。因此，来自于第一应答器2的数字数据55聚集成两个簇，这两个簇的重心相对于星座图的原点对称，来自于应答器3的数字数据55聚集成两个簇，这两个簇的重心也相对于星座图的原点对称。根据示例实施例，来自于第一应答器2的数字数据55在一对簇51、53内聚集，这对簇51、53的重心由附图标记51a和53a表示。重心51a、53a相对于星座图的原点对称，从而位于与星座图的原点相交的线56上。该对簇51、53中的一个簇的数据55a与逻辑“1”有关，该对簇51、53中的另一个簇的数据55a与逻辑“0”有关。来自于第二应答器3的数字数据55b在一对簇52、54内聚集，根据示例实施例，这对簇52、54的重心由附图标记52a和54a表示。重心52a、54a相对于星座图的原点对称，并从而位于与星座图的原点相交的线57上。该对簇52、54中的一个簇的数据55b与逻辑“1”有关，该对簇52、54中的另一个簇的数据55b与逻辑“0”有关。

根据示例实施例，即使应答器2和3在相同时隙期间进行响应，它们也不大可能“精确地”在相同时间开始发送它们的答复信号、和/或它们也不大可能与读取器相隔相同距离。因此，载波信号的幅度和/或特别是相位很可能不同，从而到达读取器的信号7、8的幅度和/或特别是相位很可能不同。因此，与第一应答器2相关联的簇对51、53和与第二应答器3相关联的簇对52、54可能位于星座图内的不同位置，从而允许对数字数据55a、55b进解码，并且将数字数据55a、55b分配到相应的应答器2、3。具体地，基于每个簇51-54的重心51a-54a之间的欧式距离来执行这种分配。

为改进进一步处理，根据示例实施例由微处理器12执行以下簇51-54的映射：

如图6所示，在星座图内，将簇51-54的各个单独数字数据55a、55b映射到坐标为(1；j)的星座点61、坐标为(-1；j)的星座点62、坐标为(-1，-j)的星座点63、以及坐标为(1，-j)的星座点64。具体地，将与第一应答器2相关联的簇对51、53的数字数据55a映射到星座点61、63，将与第二应答器3相关联的簇对52、54的数字数据55b映射到星座点62、64。更具体地，将簇51的数字数据55a映射到坐标为(1；j)的星座点61，将簇53的数字数据55a映射到坐标为(-1，-j)的星座点63，将簇52的数字数据55b映射到坐标为(-1；j)的星座点62，以及将簇54的数字数据55b映射到坐标为(1，-j)的星座点64。这种布置实现了接收到的数字数据55a、55b的分离和均衡。

因此，将由读取器1接收的并与第一应答器2相关联的信号移至与星座图相关联的I通道，将读取器1接收并与第二应答器3相关联的信号移至与星座图相关联的Q通道。在读取器1处的分离且均衡的信号由附图标记71、72表示，并如图7A和7B所示，其中图7A示出了均衡信号71，该信号包括来自于第一应答器2的编码信息，图7B示出了均衡信号72，该信号包括来自于第二应答器3的编码信息。

最后，应注意，上述实施例是示意性的并非限制本发明，在不背离所附权利要求限定的本发明的范围的前提下，本领域技术人员能够设计许多备选实施例。在权利要求中，置于圆括号中的任何附图标记不应视为限制权利要求。词语“包括”及其变化形式不排除除了作为整体的任何权利要求或说明书中所列那些元件或步骤以外的元件或步骤的存在。元件的单数形式不排除这种元件的多数形式，反之亦然。在列举了若干装置的设备权利要求中，这些装置中的若干可以由同一个软件或硬件来实现。事实仅在于，彼此不同的从属权利要求中引述的特定手段并不指示这些手段的组合不是有利的。