專利名稱：Rfid詢問器及其數(shù)據(jù)通信方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種通過無線通信向無線標簽發(fā)送信號并從無線標簽接收信號的RFID詢問器，并涉及一種與該無線標簽的數(shù)據(jù)通信方法。
背景技術：
存在一種RFID(射頻識別)技術，作為用于通過無線通信向存儲有識別信息等的IC標簽傳送信息并從該IC標簽接收信息的技術。
通過詢問器和應答器來構成利用該RFID技術的系統(tǒng)。該詢問器訪問被定義為應答器的IC芯片，并讀取寫入該IC芯片的信息(例如，ID信息)。此外，詢問器經(jīng)常將信息寫入該芯片中。而且，應答機是被寫入了唯一的一條ID信息的IC芯片，并被賦予了各種名稱，如IC標簽、無線IC標簽、RFID標簽、電子標簽以及無線標簽。在以下討論中，將應答器稱為“無線標簽”。
由此，在使用RFID技術的系統(tǒng)中，RFID詢問器(以下簡稱為詢問器)在非接觸狀態(tài)下從無線標簽內(nèi)讀取信息并向無線標簽寫入信息。將無線標簽例示為例如通過使用從詢問器發(fā)送的無線電波作為能源并按在該無線電波的反射波上攜帶自存儲信息的方式進行響應來進行操作。
圖7例示了該類型的常規(guī)RFID系統(tǒng)的結構的示例。圖7示出了其中相鄰地安裝兩個詢問器1001和1002的結構的示例。由此，該多個詢問器被相鄰地安裝并分別通過無線電波與無線標簽進行通信，在此情況下，由各詢問器發(fā)送的無線電波在這些單獨的詢問器之間相互干擾。例如，在圖7中的詢問器1001中產(chǎn)生了從詢問器1002發(fā)出的無線電波的干擾(詢問器對詢問器干擾)。此外，各無線標簽由于同時從所述多個相鄰詢問器接收無線電波而產(chǎn)生了無線電波干擾(詢問器對標簽干擾)。
下述方法是作為防止上述詢問器對詢問器干擾的一種方法在開始進行通信之前各詢問器執(zhí)行載波偵聽(對選定信道中的干擾級的測量)，并由此搜索空閑信道(參照非專利文獻1)。即，該方法是如下方法進行控制，使得各詢問器通過使用與另一詢問器所使用的信道不同的頻率信道來進行通信。
此外，在執(zhí)行載波偵聽的系統(tǒng)中，指定最大連續(xù)發(fā)送時段和最小發(fā)送停止時段，以在各詢問器之間公平地使用一個信道(參照非專利文獻1)。圖8是示出發(fā)送時段(最大連續(xù)發(fā)送時段和最小發(fā)送停止時段)與對同一信道的載波偵聽之間的關系的圖。如圖8所例示的，通過載波偵聽獲得預定信道來進行通信的詢問器在經(jīng)過了最大連續(xù)發(fā)送時段之后有必要在預定發(fā)送停止時段中停止通信。根據(jù)該設計，在已進行了前一通信的詢問器的發(fā)送停止時段中，等待進行發(fā)送的詢問器得到了獲得信道的機會。
以下參照圖9來說明執(zhí)行載波偵聽的詢問器的發(fā)送處理以及通過利用最大連續(xù)發(fā)送時段和最小發(fā)送停止時段進行的發(fā)送控制。圖9是示出詢問器的發(fā)送處理流程的流程圖。
詢問器在與無線標簽進行通信的情況下首先執(zhí)行載波偵聽(S1101到S1107)。當執(zhí)行載波偵聽時，詢問器首先設定初始信道(預定頻率)(S1101)。隨后，詢問器測量該設定信道上的無線電波的接收電功率(S1102)。如果該設定信道上的無線電波的接收電功率大于一閾值(S1103否)，則判定該信道已被另一詢問器使用，因此所述詢問器將先前設定的信道改變?yōu)榱硪恍诺?S1104)。
另一方面，當判定所設定的信道上的無線電波的接收電功率等于或小于閾值時(S1103是)，詢問器設定推遲(back-off)時段(隨機等待時段)(S1105)。然后，詢問器測量在所設定的推遲時段內(nèi)所接收的無線電波的接收電功率(S1106)。這些處理是用于防止在同時分別執(zhí)行載波偵聽的多個詢問器之間的干擾的控制。
當判定在所設定的推遲時段內(nèi)的接收無線電波的接收電功率大于閾值時(S1107否)，則詢問器判定在推遲時段中該信道已被另一詢問器使用，因此將先前設定的信道改變成另一信道(S1104)。另一方面，當判定在所設定的推遲時段內(nèi)的接收電功率等于或小于閾值時(S1107是)，則詢問器判定不存在選擇了同一信道的其他詢問器，因此在該設定信道上開始進行發(fā)送。
通過載波偵聽獲得預定信道的詢問器通過使用所獲得的信道進行發(fā)送，但是，連續(xù)可發(fā)送時段是在被指定為最大連續(xù)發(fā)送時段的時段以內(nèi)(S1108)。當經(jīng)過了最大連續(xù)發(fā)送時段時，詢問器保持停止發(fā)送最小發(fā)送停止時段或更長的時段(S1109)。如果需要繼續(xù)進行其他發(fā)送，則當經(jīng)過了最小發(fā)送停止時段時，詢問器再次開始進行載波偵聽(S1101到S1107)。
上述非專利文獻1是“Electromagnetic compatibility and Radiospectrum Matters(ERM)；Radio Frequency Identification Equipmentoperating in the band 865MHz to 868 MHz with power levels up to2W；Part 1Technical requirements and methods of measurement”(European Telecommunications Standards Institute，ETSI EN 302208-1，2004-09，V1.1.1，p.10，26)。
然而，上述詢問器的載波偵聽能夠通過改變待用于各詢問器的信道來防止詢問器對詢問器干擾，但是不能防止詢問器對標簽干擾。這是因為大部分無線標簽沒有頻率濾波器等的功能，使得在通過不同的頻率信道同時接收信號的情況下通常即不能對數(shù)據(jù)進行解調(diào)又不能對其進行解碼。
使用控制裝置的集中控制方法對于減小詢問器對標簽干擾以使得多個鄰近詢問器進行的發(fā)送在時間上不相互交疊是有效的。然而，在該方法中，必須基于多個詢問器中的干擾狀況來確定控制裝置上的控制過程，因此產(chǎn)生了如下問題需要根據(jù)詢問器安裝環(huán)境對控制過程進行復雜的調(diào)節(jié)，并且操作變得復雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種自主地降低了對無線標簽的干擾的RFID詢問器。
本發(fā)明采用了以下結構以解決上述問題。即，本發(fā)明是一種向無線標簽發(fā)送信號并從無線標簽接收信號的詢問器，其包括載波偵聽單元，其檢測用于與所述無線標簽進行通信的多個信道中的空閑信道；發(fā)送單元，其通過使用所檢測到的空閑信道向所述無線標簽發(fā)送信號；異常檢測單元，其檢測在與所述無線標簽進行的通信中的通信異常；以及控制單元，其進行控制，以在檢測到通信異常時中斷對所述無線標簽的發(fā)送，在經(jīng)過了預定發(fā)送停止時段之后再檢測空閑信道，并通過使用再檢測到的空閑信道恢復對所述無線標簽的信號發(fā)送。
在本發(fā)明中，通過所述載波偵聽單元來檢測空閑信道，并通過使用該空閑信道開始對所述無線標簽進行發(fā)送。
根據(jù)該結構，在本發(fā)明中，使用通過所述載波偵聽檢測到的空閑信道開始發(fā)送，因此可以防止在多個鄰近詢問器中的信號干擾。
應當指出，所述詢問器例如是RFID讀取器或RFID詢問器。此外，所述無線標簽例如是向其寫入了唯一的ID信息的IC芯片，并被稱為IC標簽、無線IC標簽、RFID標簽、電子標簽等。
此外，在本發(fā)明中，當在與所述無線標簽進行的通信中檢測到通信異常時，中斷對所述無線標簽的發(fā)送，并且，在經(jīng)過了所述預定發(fā)送停止時段之后，再次執(zhí)行所述載波偵聽，由此恢復對所述無線標簽的信號發(fā)送。
根據(jù)本發(fā)明，當檢測到通信異常時中斷發(fā)送，因此可以即時地防止如下情況所述無線標簽由于同時接收從不同的詢問器通過不同的信道發(fā)送的信號而進入了不可通信狀態(tài)(詢問器對標簽干擾)。
此外，在不通過網(wǎng)絡將各詢問器相互連接起來以通過控制裝置對它們進行控制的情況下，各詢問器可以通過自主控制防止干擾。
此外，所述異常檢測單元可以在從開始對所述無線標簽發(fā)送信號的時間點起的預定超時時段內(nèi)對通信異常進行檢測。
在本發(fā)明中，設置有其起點是開始進行發(fā)送的時間點的預定超時觀察時段，在該超時觀察時段內(nèi)對通信異常進行檢測，當檢測到通信異常時中斷對所述無線標簽進行的發(fā)送，并且，在經(jīng)過了所述預定發(fā)送停止時段之后，再次執(zhí)行所述載波偵聽，由此恢復對所述無線標簽的信號發(fā)送。
另一方面，如果超出了所述超時觀察時段，則即使出現(xiàn)了通信異常，也不檢測通信異常，因此繼續(xù)進行發(fā)送。
因此，根據(jù)本發(fā)明，較早地開始進行發(fā)送的詢問器可以防止由在經(jīng)過了所述超時觀察時段之后開始進行發(fā)送的詢問器導致的詢問器對標簽干擾。
此外，所述控制單元還可以包括改變單元，該改變單元根據(jù)對所述無線標簽的發(fā)送的優(yōu)先級改變所述超時時段，其中，如果在與所述無線標簽進行的通信中的異常持續(xù)了所述超時時段，則所述異常檢測單元可以檢測到該通信異常。
在本發(fā)明中，與對所述無線標簽的發(fā)送的優(yōu)先級相對應地改變所述超時時段，所述超時時段被定義為用于檢測在與充當通信伙伴裝置的所述無線標簽進行的通信中的異常的預定時段。
因此，根據(jù)本發(fā)明，與對所述無線標簽的發(fā)送的優(yōu)先級相對應地改變所述超時時段，因此，例如，可以將較長的超時時段用于較高的優(yōu)先級發(fā)送，以防止被具有較低優(yōu)先級的其他發(fā)送所中斷。根據(jù)該設計，可以根據(jù)優(yōu)先級使由于檢測到通信異常而導致的通信中斷變得難以發(fā)生，因此可以實現(xiàn)給予與發(fā)送的優(yōu)先級相對應的發(fā)送機會?？梢詫⑾嗤L度的超時時段用于具有同一優(yōu)先級的發(fā)送，這得到了相等的發(fā)送機會。
即，根據(jù)本發(fā)明，可以防止詢問器對詢問器干擾和詢問器對標簽干擾，并對多個詢問器的發(fā)送機會進行控制。
此外，所述改變單元根據(jù)對通信異常進行的檢測而得到的發(fā)送超時數(shù)，確定對所述無線標簽的發(fā)送優(yōu)先級。
因此，根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)對通信異常進行的檢測而得到的發(fā)送超時數(shù)來確定對所述無線標簽的發(fā)送優(yōu)先級，使得通過例如提高具有大發(fā)送超時數(shù)的詢問器的優(yōu)先級可以將發(fā)送機會公平地給予所述多個詢問器。
此外，如果對所述無線標簽進行的連續(xù)發(fā)送的時段超過了預定最大連續(xù)發(fā)送時段，則所述控制單元進行控制，以使對所述無線標簽的發(fā)送停止，并使所述發(fā)送停止時段具有與所述最大連續(xù)發(fā)送時段相等的時間長度。
因此，根據(jù)本發(fā)明，即使由于通信異常而中斷了發(fā)送過程，詢問器也不會中斷另一詢問器的發(fā)送，直到下一載波偵聽定時。
應當指出，本發(fā)明也可以是實現(xiàn)了上述多個功能中的任何一個的程序。再者，本發(fā)明也可以是記錄有這種程序的計算機可讀存儲介質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明，所述RFID詢問器可以自主地降低對所述無線標簽的干擾。


圖1是示出RFID詢問器的設備結構的框圖；圖2(圖2(A)和2(B))是示出在第一實施例中對詢問器的發(fā)送控制的概要的圖；圖3是示出第一實施例中的詢問器的發(fā)送控制處理流程的流程圖；圖4(圖4(A)和4(B))是示出在第二實施例中對多個詢問器的發(fā)送控制的概要的圖(兩個詢問器的情況)；圖5(圖5(A)、5(B)以及5(C))是示出在第二實施例中對多個詢問器的發(fā)送控制的概要的圖(三個詢問器的情況)；圖6是示出第二實施例中的詢問器的發(fā)送控制處理流程的流程圖；圖7示出了當安裝有多個詢問器時的干擾的圖；圖8是示出了發(fā)送時段和載波偵聽的圖；以及圖9是示出了常規(guī)詢問器的發(fā)送控制處理流程的流程圖。
具體實施例方式
以下參照附圖對本發(fā)明的各實施例中的RFID詢問器(以下簡稱為詢問器)進行描述。應當指出，以下討論的多個實施例的結構是示例，并且本發(fā)明并不限于以下多個實施例的結構。此外，在以下討論中的“無線標簽”和“詢問器”應當與在背景技術中說明的“無線標簽”和“詢問器”相同。
以下對本發(fā)明的第一實施例中的詢問器進行說明。
以下將參照圖1對第一實施例中的詢問器的設備結構進行說明。圖1是示出第一實施例中的詢問器的設備結構的框圖。
本實施例中的詢問器100由天線10、微處理器(以下稱為MPU)101、本機振蕩器102、雙工器103、發(fā)送單元110以及接收單元120構成。此外，發(fā)送單元110還包括編碼單元111、振幅調(diào)制(AM)調(diào)制單元112、濾波單元113、上變頻器單元114以及放大器單元115。此外，接收單元120還包括解碼單元121、AM解調(diào)單元122、濾波單元123、下變頻器單元124以及放大器單元125。
在這些功能單元中，除MPU 101以外的其他功能單元是用于與無線標簽實際進行通信的功能單元，并且這些功能單元受MPU 101控制。MPU101執(zhí)行存儲在存儲器(未示出)等中的控制程序，由此按對上述這些其他功能單元進行控制的方式執(zhí)行與本發(fā)明有關的RFID發(fā)送控制。本發(fā)明的焦點在于與該類型的RFID發(fā)送控制有關的技術，因此除MPU 101以外的其他功能單元并不限于以上給出的那些功能單元，只要這些功能單元被構成為使得可以與無線標簽進行通信。
注意，圖1中的控制單元105(對應于根據(jù)本發(fā)明的控制單元)、計時器106、發(fā)送/接收處理單元107(對應于根據(jù)本發(fā)明的發(fā)送單元)、載波偵聽處理單元108(對應于根據(jù)本發(fā)明的載波偵聽單元)以及異常處理單元109(對應于根據(jù)本發(fā)明的異常檢測單元)表示由MPU 101執(zhí)行的RFID發(fā)送控制程序的各功能。此外，MPU 101可以通過輸入/輸出接口(未示出)向其他控制裝置發(fā)送數(shù)據(jù)并從其他控制裝置接收數(shù)據(jù)。
以下給出對用于與無線標簽進行實際通信的各功能單元的簡要描述。
編碼單元111對從MPU 101傳送的發(fā)送數(shù)據(jù)(包含有對無線標簽的讀取命令、寫入命令等)進行編碼，并向AM調(diào)制單元112傳送編碼后的信號。
AM調(diào)制單元112對編碼后的發(fā)送信號執(zhí)行振幅調(diào)制處理。將調(diào)制后的信號傳送給濾波單元113。
濾波單元113從調(diào)制后的信號提取具有希望的頻率部分的信號。在MPU 101的發(fā)送控制下可以改變?yōu)V波單元的帶寬。將濾波后的信號傳送給上變頻器單元114。
上變頻器114通過將濾波后的信號與來自本機振蕩器102的輸出信號進行混頻，將濾波后的信號變頻成射頻(RF)信號。將被變頻成RF信號的信號傳送給放大器單元115。
本機振蕩器102使用于上變頻器單元114的RF信號的載波頻率振蕩?？梢詫Ρ緳C振蕩器102的振蕩頻率進行控制，以在MPU 101的控制下通過所選預定信道發(fā)送信號。
放大器單元115對變頻后的高頻信號進行放大。經(jīng)由雙工器103從天線10發(fā)送放大后的信號。雙工器103是用于通過發(fā)送單元110和接收單元120來共用天線10的功能單元。天線10用于向無線標簽發(fā)送無線電波并從無線標簽接收無線電波。從天線10按預定載波頻率發(fā)送的信號被無線標簽接收。然后，例如，該無線標簽按在所接收的載波的反射波上攜帶自存儲信息的方式往回發(fā)送該信息。應當指出，本實施例采用了通過設置雙工器103來共用單個天線10的結構，然而，也可以設置用于進行發(fā)送和接收的兩個天線。
接下來，將對構成接收單元120的各功能單元進行說明。
放大器單元125對由天線10接收以及通過雙工器103接收的信號進行放大。放大器單元125可以使用低噪聲放大器以降低放大后的信號中的噪聲。將放大后的信號傳送給下變頻器單元124。
下變頻器單元124通過將放大后的信號與來自本機振蕩器102的輸出信號進行混頻將放大后的信號變頻成基帶信號。將變頻后的信號傳送給濾波單元123。
濾波單元123從變頻后的信號提取具有所希望的頻率分量的信號。在MPU 101的發(fā)送控制下可以改變?yōu)V波單元的帶寬。將濾波后的信號傳送給AM解調(diào)單元122。
AM解調(diào)單元122對濾波后的信號執(zhí)行解調(diào)處理。通過解碼單元121對解調(diào)后的信號進行解碼。將解碼后的數(shù)據(jù)傳送給MPU 101。
以下給出的是對由MPU 101執(zhí)行的控制程序的各功能的說明。本實施例中的詢問器100通過這些各功能實現(xiàn)了RFID發(fā)送控制。
載波偵聽處理單元108執(zhí)行載波偵聽。具體來說，載波偵聽處理單元108對用于與無線標簽進行通信的多個信道中的空閑信道進行檢測。載波偵聽處理單元108通過例如在本機振蕩器102和濾波單元123中設定預定頻率來提取具有設定頻率的信號，然后通過使用電功率測量單元(未示出)來測量所提取的信號分量的接收電功率，并且可以基于測得的接收電功率來檢測該信道是否為空閑信道。
發(fā)送/接收處理單元107針對與無線標簽進行的通信執(zhí)行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收處理。發(fā)送/接收處理單元107向編碼單元111輸出諸如讀取命令和寫入命令的發(fā)送信號。這些輸出信號經(jīng)受構成發(fā)送單元110的各功能的信號處理，然后被發(fā)送給無線標簽。此外，發(fā)送/接收處理單元107從解碼單元121獲得接收信號。
異常處理單元109檢測在與無線標簽進行的通信中的通信異常。例如，如果在固定時段內(nèi)沒有來自無線標簽的響應或者如果由發(fā)送/接收處理單元107接收的接收信號中的發(fā)送錯誤持續(xù)了固定時段，則檢測到了通信異常。異常處理單元109對通信異常的檢測包括使用超時時段等。
計時器106對通過RFID發(fā)送控制監(jiān)測的各時段(超時時段、最大連續(xù)發(fā)送時段、超時觀察時段、最小發(fā)送停止時段)進行測量。超時時段是檢測到通信異常的通信異常持續(xù)時段。例如，如果在與無線標簽進行的通信中的異常持續(xù)了預定超時時段，則異常處理單元109檢測到通信異常。在操作示例項中將對其他預定時段進行說明。
控制單元105與由計時器106監(jiān)測的時段相對應地對發(fā)送/接收處理單元107、載波偵聽處理單元108、異常處理單元109等中的每一個的啟動或停止進行控制。此外，在通過切斷放大器單元115等的電源或通過使來自MPU 101的發(fā)送信號的發(fā)送停止來使發(fā)送/接收處理單元107的處理停止時，也可以同時停止向無線標簽的發(fā)送?？刂茊卧?05實現(xiàn)了在以下操作示例中將討論的發(fā)送控制。
接下來，參照圖2對第一實施例中的詢問器的操作示例進行說明。圖2是示出在第一實施例中對詢問器的發(fā)送控制的概要的圖。以下是對由MPU 101執(zhí)行的發(fā)送控制的描述。
圖2例示了在彼此相鄰的兩個詢問器(詢問器#1和#2)與無線標簽進行通信的情況下這些詢問器#1和#2如何執(zhí)行發(fā)送控制。此外，在圖2中，橫軸表示時間，其中沿時間軸的白中空四邊形表示詢問器與無線標簽之間的數(shù)據(jù)發(fā)送，而陰影四邊形表示與無線標簽的不可通信狀態(tài)，并且符號CS表示載波偵聽處理。以下將基于圖2中的示例對詢問器#1和#2的操作進行說明。
詢問器#1在通過載波偵聽(載波偵聽處理單元108)選擇預定空閑信道時開始通過使用該空閑信道向無線標簽發(fā)送信號(發(fā)送/接收處理單元107)。
在開始進行發(fā)送的同時，詢問器#1對超時觀察時段的經(jīng)過進行監(jiān)測。超時觀察時段是超時觀察時間窗口，其中其起點是開始進行發(fā)送的時間點。如果在該時間窗口中檢測到超時，則詢問器使發(fā)送停止固定時段。這里的超時是指各詢問器檢測到?jīng)]有正常執(zhí)行與無線標簽的通信。例如，如果通信異常持續(xù)了預定時段(圖2所示的超時時段(TT0))或更長的時段，則詢問器檢測到超時。
如果在向編碼單元111發(fā)送了命令信號之后不能從解碼單元121正常地獲得例如接收信號，則按MPU 101中的計時器106監(jiān)測這種通信異常時段的方式進行超時檢測。此外，不能從解碼單元121獲得正常的接收信號的情況對應于如下情況在固定時段內(nèi)沒有來自無線標簽的響應或者發(fā)送錯誤持續(xù)了固定時段。
在圖2中的示例中，詢問器#1使發(fā)送過程保持原樣，因為在超時監(jiān)測時段中未檢測到與無線標簽進行的通信中的任何超時。然后，詢問器#1在經(jīng)過了最大連續(xù)發(fā)送時段(T1)時停止發(fā)送。在希望繼續(xù)進行其他發(fā)送的情況下，詢問器#1在經(jīng)過了最小發(fā)送停止時段(T2)之后通過重新進行載波偵聽來恢復發(fā)送。
另一方面，詢問器#2在通過載波偵聽檢測到可能未被詢問器#1使用的空閑信道之后開始通過使用用于進行通信的該空閑信道向詢問器#2的目標無線標簽發(fā)送信號。
此時，如果處于與詢問器#1通信過程中的無線標簽和詢問器#2的通信目標無線標簽進入了這樣的不能接收狀態(tài)，即，來自詢問器#1的信號與來自詢問器#2的信號發(fā)生了串擾，則詢問器#1和#2不能從這些無線標簽接收返回的信號(圖2所示的陰影四邊形)。因此，詢問器#1和#2均檢測到超時。
由于對于詢問器#1，該超時檢測定時超出了超時觀察時段，因此詢問器#1忽略檢測到的超時并繼續(xù)與標簽進行通信。另一方面，對于詢問器#2，由于該超時檢測定時在超時觀察時段內(nèi)，因此詢問器#2使發(fā)送停止固定時段(T3)。通過該設計，處于與詢問器#1進行通信過程中的無線標簽變成了可通信狀態(tài)，其中無線標簽再次只從詢問器#1接收信號。結果，在詢問器#1中，在經(jīng)過了超時時段(TT0)之后，與無線標簽的通信回到了正常狀態(tài)。其中，根據(jù)本發(fā)明，所述固定時段(T3)對應于發(fā)送停止時段。
詢問器#2在已經(jīng)過了固定時段(T3)之后，試圖通過重新進行載波偵聽來開始發(fā)送。在圖2中的示例中，詢問器#2的發(fā)送恢復定時與詢問器#1的發(fā)送定時交疊兩次，因此使兩個發(fā)送均停止。
注意，可以將固定時段(T3)設定為具有與最大連續(xù)發(fā)送時段(T1)基本上相同的時間長度(T3也可以比T1長)。根據(jù)該設定，即使由于通信異常而中斷了發(fā)送，也不會發(fā)生如下情況妨礙了繼續(xù)進行正常發(fā)送的詢問器的發(fā)送，直到存在獲得下一載波偵聽的機會。
<操作流程>
以下將參照圖3對第一實施例中的詢問器的發(fā)送控制的處理流程進行說明。圖3是示出第一實施例中的詢問器的發(fā)送控制處理流程的流程圖。
詢問器在與無線標簽進行通信時首先執(zhí)行載波偵聽(S100到S106)。詢問器設定初始信道(預定頻率)(S100)，并對該設定信道上的無線電波的接收電功率進行測量(S101)。如果該設定信道上的無線電波的接收電功率大于一閾值(S102否)，則判定該信道已被另一詢問器使用，因此所述詢問器將先前設定的信道改變?yōu)榱硪恍诺?S103)。
另一方面，當判定所設定的信道上的無線電波的接收電功率等于或小于閾值時(S102是)，詢問器設定推遲(back-off)時段(隨機等待時段)(S104)。然后，詢問器測量在所設定的推遲時段內(nèi)所接收的無線電波的接收電功率(S105)。
當判定在所設定的推遲時段內(nèi)的接收無線電波的接收電功率大于閾值時(S106否)，詢問器將先前設定的信道改變成另一信道(S103)。另一方面，當判定在所設定的推遲時段內(nèi)的接收電功率等于或小于閾值時(S106是)，詢問器在該設定信道上開始進行發(fā)送(S107)。
詢問器在開始進行發(fā)送時在從該發(fā)送開始時間點起的預定超時觀察時段內(nèi)對通信超時進行監(jiān)測(S108和S109)。如果詢問器在該超時觀察時段內(nèi)(S108是)檢測到超時(S109是)，則詢問器使發(fā)送停止保持固定時段(S110)。在執(zhí)行其他發(fā)送的情況下，接著，詢問器在使發(fā)送保持停止固定時段之后從載波偵聽起再次執(zhí)行處理(S100)。
然而如果在沒有檢測到通信超時的情況下正常地進行發(fā)送(S109否)，則詢問器可以繼續(xù)進行發(fā)送，直到經(jīng)過了最大連續(xù)發(fā)送時段(S111否)。注意，即使在超時觀察時段以外發(fā)生了通信超時(S108否)，也通過再發(fā)送等方式來繼續(xù)進行發(fā)送，并且發(fā)送處理持續(xù)直到經(jīng)過了最大連續(xù)發(fā)送時段。
當在持續(xù)進行發(fā)送的過程中經(jīng)過了最大連續(xù)發(fā)送時段時(S111是)，詢問器使發(fā)送停止保持最小發(fā)送停止時段或更長的時段(S112)。在執(zhí)行其他發(fā)送的情況下，詢問器在經(jīng)過了最小發(fā)送停止時段之后再次執(zhí)行從載波偵聽(S100)起的處理。
<第一實施例的操作/效果>
下面，對上述第一實施例中的詢問器的操作和效果進行描述。
在本實施例中的詢問器中，首先，通過載波偵聽來檢測空閑信道，并開始發(fā)送。然后，設置預定超時觀察時段，其起點是開始進行發(fā)送的時間點，并且，如果在該超時觀察時段內(nèi)在與無線標簽進行的通信中檢測到了超時，則在使發(fā)送停止固定時段之后重新進行載波偵聽。
然而，如果超出了該超時觀察時段，則即使檢測到了超時，也通過再發(fā)送等方式來繼續(xù)進行發(fā)送。
即，在本實施例中的詢問器中，通過由載波偵聽檢測到的空閑信道來開始進行發(fā)送，因此可以防止在鄰近詢問器之間的信號干擾。
此外，在本實施例中的詢問器中，如果在超時觀察時段內(nèi)發(fā)生了超時，則使發(fā)送保持停止固定時段，因此可以防止如下情況無線標簽由于同時接收從不同的詢問器通過不同的信道發(fā)送的信號而進入了不可通信狀態(tài)(詢問器對標簽干擾)。即，較早開始進行發(fā)送的詢問器可以防止由于在經(jīng)過了超時觀察時段之后開始進行發(fā)送的詢問器所導致的詢問器對標簽干擾。
此外，在不通過網(wǎng)絡將各詢問器相互連接起來并對它們進行集中控制的情況下，各詢問器可以通過自主控制來防止干擾。
以下將對根據(jù)本發(fā)明第二實施例的詢問器進行描述。前述第一實施例是這樣的設置超時觀察時段，其起點是開始進行發(fā)送的時間點，然后，如果在該超時觀察時段內(nèi)發(fā)生了超時，則使發(fā)送保持停止固定時段，然后重新執(zhí)行從載波偵聽起的處理。將第二實施例中的詢問器設計成在多個詢問器之間公平地給予發(fā)送機會，同時通過取消第一實施例中的超時觀察時段來防止無線標簽中的干擾。
第二實施例中的詢問器由與第一實施例中的功能單元相同的功能單元構成，但是在MPU 101的發(fā)送控制的內(nèi)容方面不相同。因此，略去對設備結構的說明。
以下將參照圖4對第二實施例中的詢問器的操作示例進行說明。圖4是示出了在第二實施例中相鄰地安裝有兩個詢問器并由此進行操作的情況下的發(fā)送控制的概要的圖。以下是對MPU 101執(zhí)行的發(fā)送控制的描述，其中，MPU 101對各功能單元進行控制，以實現(xiàn)以下操作。
圖4例示了在彼此相鄰的兩個詢問器(詢問器#1和#2)與各通信目標無線標簽進行通信的情況下這些詢問器#1和#2如何執(zhí)行發(fā)送控制。此外，在圖4中，橫軸表示時間，其中沿時間軸的白中空四邊形表示詢問器與無線標簽之間的數(shù)據(jù)發(fā)送，而陰影四邊形表示與無線標簽的不可通信狀態(tài)，并且符號CS表示載波偵聽處理。以下將通過圖4中的示例對詢問器#1和#2的操作進行說明。
詢問器#1通過載波偵聽選擇預定空閑信道，并開始通過使用該空閑信道向無線標簽發(fā)送信號。這里，詢問器#2通過使用另一空閑信道開始與訪問器器#2的通信目標無線標簽進行通信。根據(jù)該操作，處于與詢問器#1進行通信過程中的無線標簽和詢問器#2的通信目標無線標簽都從詢問器#1和#2接收信號，因此進入了不可通信狀態(tài)。
此時，在詢問器#1和#2中分別設定預定超時時段(TT0)。當詢問器處于初始狀態(tài)時，在該超時時段(TT0)中設定初始超時時段(TINIT)。在各詢問器中的初始超時時段(TINIT)中設定隨機時段。也可以在初始超時時段(TINIT)中設定諸如200毫秒(ms)到400ms的隨機時段。
圖4示出了其中將詢問器#1的超時時段(TT0#1)設定為比詢問器#2的超時時段(TT0#2)要長的情況的示例。根據(jù)該設定，詢問器#2比詢問器#1更早地檢測到超時。注意，在直到檢測到超時為止的通信異常狀態(tài)中，各詢問器通過再發(fā)送等的方式來繼續(xù)進行發(fā)送，因此無線標簽的不可通信狀態(tài)持續(xù)。
檢測到超時的詢問器#2保持發(fā)送停止固定時段(T3)。利用該停止，原本處于與詢問器#1的通信過程中的無線標簽重新變成只接收從詢問器#1發(fā)送的信號，由此恢復了正常通信。結果，由于在詢問器#1的超時時段(TT0#1)經(jīng)過之前其通信狀態(tài)恢復到正常狀態(tài)，因此詢問器#1檢測不到超時并直接繼續(xù)進行發(fā)送。
停止了發(fā)送過程的詢問器#2更新它自己的超時時段(TT0#2)。詢問器#2首先使超時計數(shù)器(N)遞增。可以使用任何數(shù)值作為待遞增的數(shù)。隨后，詢問器#2將通過將遞增后的超時計數(shù)器值(N)乘以超時步長值(T)而獲得的值加入初始超時時段(TINIT)。詢問器#2將根據(jù)該操作獲得的值設定為它自己的超時時段(TT0#2)。超時步長值(T)可以是先前存儲在存儲器等上的值，其中設定諸如200ms的時段。
詢問器#1正常地繼續(xù)進行發(fā)送，直到經(jīng)過了最大連續(xù)發(fā)送時段(T1)，并且，在經(jīng)過了該時段之后，使發(fā)送停止。此時，詢問器#1將它自己的超時時段(TT0#1)重置為初始超時時段。注意，詢問器#1可以通過使用隨機數(shù)再次更新初始超時時段(TINIT)。在再繼續(xù)進行發(fā)送的情況下，詢問器#1在經(jīng)過了最小發(fā)送停止時段(T2)之后通過再次進行載波偵聽來開始發(fā)送。
在圖4中的示例中，當該詢問器#1進行發(fā)送時，詢問器#2停止發(fā)送固定時段(T3)，并且，在重新進行載波偵聽之后，恢復發(fā)送。根據(jù)該操作，無線標簽再次進入了不可通信狀態(tài)。
此時詢問器#2的超時時段(TT0#2)比詢問器#1的超時時段(TT0#1)要長。這是因為在前一處理中詢問器#2已更新了超時時段。因此，使得這一次詢問器#1更早地檢測到超時。
檢測到超時的詢問器#1立即停止進行發(fā)送，并更新超時時段(TT0#1)。對超時時段的更新方法與在上述詢問器#2的情況下的方法相同。即，詢問器#1將通過將遞增后的超時計數(shù)器值(N)乘以超時步長值(T)而獲得的值加入初始超時時段(TINIT)，并將根據(jù)該加法獲得的值設定為超時時段(TT0#1)。
另一方面，由于詢問器#2在超時時段(TT0#2)經(jīng)過之前恢復了通信，因此它繼續(xù)進行通信而不會檢測到超時。詢問器#2可以繼續(xù)進行通信，直到經(jīng)過了最大連續(xù)發(fā)送時段(T1)。詢問器#2在經(jīng)過了最大連續(xù)發(fā)送時段(T1)之后停止發(fā)送，并將超時時段(TT0#2)重置為初始超時時段(TINIT)。
因此，圖4中的示例是這樣的按詢問器#1、#2、#1以及#2的次序將發(fā)送機會分配給詢問器。
此外，在圖4中的上述示例中，對在靠近地安裝兩個詢問器的情況下的發(fā)送控制進行了描述，然而，在靠近地安裝三個詢問器的情況下也執(zhí)行同樣的控制。圖5是示出在其中在第二實施例中靠近地安裝有三個詢問器的情況下的發(fā)送控制的概要的圖。
如圖5所示，在三個詢問器彼此靠近的情況下，按詢問器#1、#2以及#3的次序將發(fā)送機會分配給這些詢問器。這是因為在第一實施例中的多個詢問器中，超時時段與由于超時而導致的發(fā)送停止發(fā)生計數(shù)成比例地延長，使得變得更難檢測到超時，因為等待計數(shù)變大了。
<操作流程>
以下參照圖6對第二實施例中的詢問器的發(fā)送控制的處理流程進行說明。圖6是示出第二實施例中的詢問器的發(fā)送控制處理流程的流程圖。
詢問器在與無線標簽進行通信時首先執(zhí)行載波偵聽(S100到S106)。然后，詢問器通過使用通過載波偵聽獲得的空閑信道來開始進行發(fā)送(S107)。注意，載波偵聽的處理與第一實施例中的相同，因此略去對其的說明。
詢問器在與無線標簽進行通信的過程中檢測是否發(fā)生了通信超時(S601)。如果不可通信狀態(tài)持續(xù)了自保持的超時時段(TT0)或更長的時段(S601是)，則詢問器將此判定為通信超時。如果檢測到了通信超時(S601是)，則該詢問器更新超時時段(TT0)(S602、S603)，并保持發(fā)送停止固定時段(S110)。具體來說，使超時計數(shù)器值(N)遞增(S602)，通過以下公式基于該遞增后的超時計數(shù)器值(N)獲得所述超時時段。當進行其他發(fā)送時，詢問器在使發(fā)送保持停止固定時段之后再次執(zhí)行從載波偵聽起的處理(S100)。
超時時段(TT0)＝初始超時時段(TINIT)+超時計數(shù)器值(N)×超時步長值(T)然而，如果在沒有發(fā)生任何超時的情況下正常地進行發(fā)送(S601否)，則詢問器可以繼續(xù)進行發(fā)送，直到經(jīng)過了最大連續(xù)發(fā)送時段(S604是)。
如果在繼續(xù)進行發(fā)送處理的過程中經(jīng)過了最大連續(xù)發(fā)送時段(S604否)，則詢問器將超時時段(TT0)重置為初始超時時段(TINIT)(S605)。此時，詢問器可以通過使用隨機數(shù)再次設定初始超時時段(TINIT)。
然后，詢問器使發(fā)送停止保持最小發(fā)送停止時段或更長的時段(S112)。當執(zhí)行其他發(fā)送時，詢問器在經(jīng)過了最小發(fā)送停止時段之后再次執(zhí)行從載波偵聽起的處理(S100)。
<第二實施例的操作/效果>
下面，對上述第二實施例中的詢問器的操作和效果進行描述。
在根據(jù)本實施例的詢問器中，與詢問器的通信狀態(tài)相對應地更新超時時段，該超時時段被定義為用于檢測與無線標簽進行的通信中的異常的預定時段。
如果正常地進行發(fā)送直到經(jīng)過了最大連續(xù)發(fā)送時段，則將超時時段設定為初始值(初始超時時段)。然而如果在進行發(fā)送的過程中檢測到超時，則將超時時段更新為使其與超時的檢測計數(shù)成比例地延長。
本實施例中的詢問器通過使用如此更新的超時時段來執(zhí)行發(fā)送控制。與第一實施例類似，首先通過載波偵聽來檢測空閑信道，并開始進行發(fā)送。然后，如果此時通過使用超時時段在發(fā)送過程中檢測到超時，則使發(fā)送保持停止固定時段。此外，如果沒有檢測到超時，則發(fā)送過程持續(xù)最大連續(xù)發(fā)送時段。
即，在根據(jù)本實施例的詢問器中，與第一實施例類似，通過由載波偵聽檢測到的空閑信道開始進行發(fā)送，因此可以防止相鄰詢問器之間的信號干擾。
此外，在根據(jù)本實施例的詢問器中，如果發(fā)生了超時，則使發(fā)送保持停止固定時段，使得可以防止如下情況由于同時接收從不同的詢問器通過不同的信道發(fā)送的信號而進入了不可通信狀態(tài)(詢問器對標簽干擾)。
再者，對超時時段進行更新，以每當檢測到超時時使超時時段延長，因此進行控制，以每當超時計數(shù)(發(fā)送等待計數(shù))增大時增大獲得發(fā)送機會的概率。因此，在多個詢問器之間公平地獲得了發(fā)送機會，同時實現(xiàn)了防止無線標簽中的干擾。
<改進示例>
在上述第二實施例中，對超時時段進行更新，以每當檢測到超時時使超時時段延長，然而，為詢問器發(fā)送的每個數(shù)據(jù)設置優(yōu)先級，并且還可以根據(jù)該優(yōu)先級確定超時時段。例如，當數(shù)據(jù)的優(yōu)先級很高時，進行控制，使得超時時段延長。此外，還可以為每個詢問器設置優(yōu)先級。
利用該設計，與待發(fā)送的信號的優(yōu)先級或詢問器的優(yōu)先級相對應地分配發(fā)送機會。
權利要求
1.一種向無線標簽發(fā)送信號并從無線標簽接收信號的詢問器，其包括載波偵聽單元，其檢測用于與所述無線標簽進行通信的多個信道中的空閑信道；發(fā)送單元，其通過使用所檢測到的空閑信道向所述無線標簽發(fā)送信號；異常檢測單元，其對與所述無線標簽進行的通信中的通信異常進行檢測；以及控制單元，其進行控制，以在檢測到通信異常時中斷對所述無線標簽的發(fā)送，在經(jīng)過了預定發(fā)送停止時段之后再檢測空閑信道，并通過使用再檢測到的空閑信道恢復對所述無線標簽的信號發(fā)送。
2.根據(jù)權利要求1所述的詢問器，其中，所述異常檢測單元在從開始對所述無線標簽發(fā)送信號的時間點起的預定超時觀察時段內(nèi)對通信異常進行檢測。
3.根據(jù)權利要求1所述的詢問器，其中，所述控制單元還包括改變單元，該改變單元根據(jù)對所述無線標簽的發(fā)送的優(yōu)先級來改變所述超時時段，并且，如果與所述無線標簽進行的通信中的異常持續(xù)了所述超時時段，則所述異常檢測單元檢測到該通信異常。
4.根據(jù)權利要求3所述的詢問器，其中，所述改變單元根據(jù)由于檢測到通信異常而使發(fā)送中斷的次數(shù)來確定發(fā)送的優(yōu)先級。
5.根據(jù)權利要求4所述的詢問器，其中，當在檢測到通信異常的情況下發(fā)送中斷次數(shù)越大時，所述改變單元使發(fā)送的優(yōu)先級越高，并且，當發(fā)送的優(yōu)先級越高時，所述改變單元使所述超時時段越長。
6.根據(jù)權利要求1所述的詢問器，其中，如果對所述無線標簽進行的連續(xù)發(fā)送的時段超過了預定最大連續(xù)發(fā)送時段，則所述控制單元進行控制，以使對所述無線標簽的發(fā)送停止，并使所述發(fā)送停止時段具有與所述最大連續(xù)發(fā)送時段相等的時間長度。
7.一種向無線標簽發(fā)送信號并從無線標簽接收信號的詢問器中的數(shù)據(jù)通信方法，其包括以下步驟對用于與所述無線標簽進行通信的多個信道中的空閑信道進行檢測的步驟；通過使用所檢測到的空閑信道向所述無線標簽發(fā)送信號的步驟；對與所述無線標簽進行的通信中的通信異常進行檢測的異常檢測步驟；以及控制步驟，進行控制，以在檢測到通信異常時中斷對所述無線標簽的發(fā)送，在經(jīng)過了預定發(fā)送停止時段之后再檢測空閑信道，并通過使用再檢測到的空閑信道恢復對所述無線標簽的信號發(fā)送。
8.根據(jù)權利要求7所述的數(shù)據(jù)通信方法，其中，所述異常檢測步驟在從開始對所述無線標簽發(fā)送信號的時間點起的預定超時觀察時段內(nèi)對通信異常進行檢測。
9.根據(jù)權利要求7所述的數(shù)據(jù)通信方法，其中，所述控制步驟還包括根據(jù)對所述無線標簽的發(fā)送的優(yōu)先級來改變所述超時時段的改變步驟，其中，如果與所述無線標簽進行的通信中的異常持續(xù)了所述超時時段，則所述異常檢測步驟檢測到該通信異常。
10.根據(jù)權利要求9所述的數(shù)據(jù)通信方法，其中，所述改變步驟根據(jù)在檢測到通信異常的情況下使發(fā)送中斷的次數(shù)來確定發(fā)送的優(yōu)先級。
11.根據(jù)權利要求10所述的數(shù)據(jù)通信方法，其中，當在檢測到通信異常的情況下使發(fā)送中斷的次數(shù)越大時，所述改變步驟使發(fā)送的優(yōu)先級越高，并且當發(fā)送的優(yōu)先級越高時，所述改變步驟使所述超時時段越長。
12.根據(jù)權利要求7所述的數(shù)據(jù)通信方法，其中，如果對所述無線標簽進行的連續(xù)發(fā)送的時段超過了預定最大連續(xù)發(fā)送時段，則所述控制步驟進行控制，以使對所述無線標簽的發(fā)送停止，并使所述發(fā)送停止時段具有與所述最大連續(xù)發(fā)送時段相等的時間長度。
全文摘要
RFID詢問器及其數(shù)據(jù)通信方法。一種自主地降低無線標簽中的接收無線電波的干擾的詢問器。該詢問器向無線標簽發(fā)送信號并從無線標簽接收信號，其包括載波偵聽單元，其檢測用于與無線標簽進行通信的多個信道中的空閑信道；發(fā)送單元，其通過使用所檢測到的空閑信道向無線標簽發(fā)送信號；異常檢測單元，其檢測與無線標簽進行的通信中的通信異常；以及控制單元，其進行控制，以在檢測到通信異常時中斷對無線標簽的發(fā)送，在經(jīng)過了預定發(fā)送停止時段之后再檢測空閑信道，并通過使用再檢測到的空閑信道恢復對無線標簽的信號發(fā)送。
文檔編號G06K17/00GK1924900SQ200610082769
公開日2007年3月7日 申請日期2006年5月25日 優(yōu)先權日2005年8月30日
發(fā)明者田中良紀 申請人:富士通株式會社