不对称带宽通信系统实现询问器／读取器与应答器／标签之间的无线通信。应答器在上行链路方向传送ＴＤＣＩＲ（时域无载波脉冲无线电）信号，并在下行链路方向接收非ＴＤＣＩＲ信号、如电磁连续波。应答器可从非ＴＤＣＩＲ信号接收部分或整个电力。ＴＤＣＩＲ利用具有短持续时间和超宽带宽的电磁脉冲。它以低功率和设计复杂度提供高数据速率的可靠通信。它还表明对物理问题引起的路径衰落、选择性吸收和反射的弹性以及优良的位置确定能力。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有不对称通信带宽的射频标签和读取器本申请是2004年11月15日提交的序号为10/988271的美国申请 的部分继续申请。
一般来说，本专利技术涉及物理对象之间的通信、物品和库存标识、 跟踪及管理；更具体来说，涉及用于采用能够与计算机化库存管理系 统进行通信的多个标签来提供与库存的身份或状态有关的信息、以便 从远程位置不断地跟踪标签位置和状态的系统。
技术介绍
采用RF信号作为通常为标签或类似模块的应答器与通常称作读 取器的询问器之间的通信手段的射频标识(RFID)系统已经由许多先有 技术工作人员提出；参见例如美国专利3299424和3689885。RFID标签的最简单形式包括通常釆取数字二进制形式的ID，它 调制能量载波信号、如电磁波或声波，并由标签传播，如美国专利 3713148中所述。已调制载波信号可能是其它能量载波，例如声波或 光束。应答器标签和询问器之间的无线电通信可通过两种实质上不同的 方法来执行。第一种方法包括使用标签中的电路。在受到读取器产生 的电磁场或声场的影响时，标签天线进入振荡或者以类似方式可与读 取器场耦合。标签可使用表现为读取器产生的原始场的改变的这种耦 合作用来提供其ID或数据。这种耦合可用于把读取器和标签链接在一 起。当使用射频(RF)时，这种耦合可能是磁耦合(近场电磁耦合)或者后 向散射(远场电磁耦合)。读取器的天线产生的电磁场在其接收器调谐到该场的频率的标签中感生电流。当所使用的频率范围的波长远远超 过读取器的天线与标签之间的距离时，电磁场可看作是交变磁场，并 且被视为具有一个线圈(天线)设置在读取器上以及另一个线圈(天线)设置在标签上的变压器。磁耦合通常部署在LF(低频)和HF(高频)带。 用于磁耦合的最普遍频率是135 kHz和13.56 MHz。当采用远场电箱t 耦合时，标签通过改变它自己的接收天线的阻抗来将其数据重新调制 到读取器的电磁场上。阻抗的这种变化使标签天线有效地用作反射 器。天线阻抗的变化有效地把电磁能量的一部分反射到读取器；读取 器则可认识到反射中的调制模式。这种现象称作后向散射。在这些情 况中，通过对于标签已经调制到磁耦合或后向散射所引起的场模式的 数据进行解调，读取器可感测标签的存在、传送数据以及接收从标签 回送的响应；参见例如美国专利3516575和3541995。第二种方法是具有与传统的RF通信中相似的设置。读取器传送 由标签接收的信号，以及标签通过发射器级传送可由读取器检测并解 码的信号。通过这种方法，标签所传送的信号的结构固有地与其所4妄 收的信号无关。标签可在一个频带中接收来自读取器的信息，以及在 完全不相关的频带中并且采用不同的信号结构和技术将它传送。存在第一种方法的变体，它们在其中心频率是接收信号的中心频 率的整数倍或分数的频带中使用后向散射，但是，这种灵活性限于相 似的简单技术。还存在采用表面声波、声磁和电耦合作为应答读取器 的手段的其它方法。但是，这些方法可全部在产生对读取器所创建的类。除了调制并把标签的响应传播给读取器所需的机构之外，标签中 的其它功能单元需要电力。 一种这样的单元是处理和传输已存储ID或 数据的逻辑引擎。电力可由与标签集成的能量源、例如电容器、电池 或某种蓄电池来提供。它也可通过其它方式来生成，例如通过捕捉读 取器或类似能量携带信号源所传播的电磁能量。前一种类的标签称作有源的，以及后一种称作无源的；混合物构成半有源标签的种类。在 RF信号的情况中，从入射信号的功率恢复的过程需要可把电磁能量转 换为可满足标签的功率需求的这类电流和电压电平的电路。在第一种方法中，标签可能是完全无源的元件，因为它可通过对 入射信号进行整流来加电，并且因为它只反射入射连续波(CW),所以 它不需要承担产生CW作为信号载波供传输的耗电任务。无源标签通 过经由处理入射信号来提供它的ID或其它数据，又由监测在其中预计 特定调制的频带的读取器感测来响应。在第二种方法中，向读取器回送数据像其它任何RF传输一样需 要电力，因为需要产生载波，并且部分基于载波的频率、调制方案的 复杂度和所需功率输出。所需功率大小可能易于超出可从入射信号恢 复的数量。因此，第二种方法往往仅适用于有源或半有源应答器的种 类。磁耦合仅在极短距离起作用。后向散射依靠仅为标签与读取器之 间的数据交换提供有限范围和低带宽的小信号反射。采用这种方法制 作的标签制造费用低。它们的传输级是有源的，它们的有源控制和数 据处理级不复杂并采用低功率。在短范围，它们可通过经由设置在标 签上的简单且可承担得起的功率整流电路捕捉电磁能量来提供它们需 要的电力。不管标签是用作有源发射器还是无源地用作后向散射器，标签与 读取器之间的通信在明确规定的频带中执行。各频带中的输出功率的 大小调节为防止其它装置和频带受到干扰和饱和。这些频带通常是 LF(低频0.03顧z到0.3固z)、 HF(高频3MHz到30固z)、 UHF(超 高频(300 MHz到3000 MHz))以及RJF频谱的微波部分中的窄带。一般来说，存在与当前可用的窄带RFID技术关联的许多问题。 低数据速率和噪声抗扰性的缺少限制物品级标记以及读取器进行的极 大的并发询问数量。标签在存在金属物体、导电材料、液体以及一4殳 可引起RF能量的吸收或者信号的去谐的这种材料时几乎是无用的。 诸如路径衰落和多径干扰之类的附加RF问题频繁地被连续波(CW)才支 术遇到。纠正上述问题的尝试迄今为止已经产生增加系统成本和功率要求 的附加复杂度。这些问题大部分通过采用将其信号分散在极宽频带上 的无线电技术来解决。这种技术在传统上称作超宽带(UWB)无线电， 并在美国专利5677927中描述。根据联邦通信委员会(FCC)定义，UWB 信号具有大于或等于20。/。的部分带宽或者500 MHz或以上的总带宽而 不管部分带宽。部分带宽百分比被定义为/<formula>formula see original document page 9</formula>人+力其中，Bf是部分带宽，fh和fi是信号频谱的最高和最低-lOdB频率。 这些极宽频带将横贯专用于不同操作的频率的窄带的事实对当前处于 或低于来自电气装置的无意电磁辐射的功率输出的UWB发射器的功 率输出提出严格限制。FCC提出的定义针对制订适用于管理技术的4吏 用的方针而不是定义区别UWB与传统无线电技术的定性差异。此外， FCC可改变构成UWB无线电的定义的定性标准；它甚至可对定义进 行实质改变。尽管定义中的可塑性，唯一可靠的参考是由FCC提出的 参考，即使它受将来变化的影响。FCC定义和规程可见于"第一报告 和规范与超宽带传输有关的委员会规则的第15部分的修订"(联邦 通信委员会，2002年2月14日，ET Docket 98-153)。在它目前的命名之前，UWB无线电间断地称作脉冲无线电、无栽 波无线电或基带无线电。在UWB无线电技术的实践中，在时域中釆 用极短持续时间脉冲，它会在频域中创建极宽的带宽。也就是说，UWB 大体上是脉冲无线电，它按定义是无载波的，与采用载波频率作为传 播信息的手段的传统RF技术相反。这种特定技术称作超宽带脉沖无 线电(UWB-I本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种不对称带宽通信系统，包括：ａ．以非ＴＤＣＩＲ信号传送的加电询问器／读取器下行链路；ｂ．应答器或标签，接收所述非ＴＤＣＩＲ传输以对所述标签至少部分或整个加电；ｃ．来自所述询问器／读取器的所述非ＴＤＣＩＲ下行链路传输，指示所述应答器广播数据；ｄ．所述应答器上行链路，采用具有短持续时间脉冲的超宽带宽频谱的时域无载波脉冲无线电（ＴＤＣＩＲ）与所述询问器／读取器进行通信；以及ｅ．所述加电询问器／读取器，接收ＴＤＣＩＲ超宽带短持续时间脉冲上行链路通信；由此，采用易于制造的、极小应答器功率以及不复杂、低成本的应答器设计把数据从所述应答器或标签传递给所述询问器／读取器。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：库罗斯帕拉文，FH埃斯卡菲，
申请(专利权)人：库罗斯帕拉文，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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