与电子通信元件一起使用的通信设备、电子通信元件及其用途制造技术

描述了一种包括中央单元(3)和通信元件(20)的通信系统(1)。中央单元(3)包括至少一个RF天线(4)、被配置为发送RF信号的发射器(6)和被配置为接收反向散射的RF信号的接收器(8)。通信元件(20)包括RF天线(22)和配置成反向散射RF信号的调制器(23)。通信元件(20)包括用于将所述反向散射RF信号调制成扩频反向散射RF信号的装置和用于供电的装置。信号的装置和用于供电的装置。信号的装置和用于供电的装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】与电子通信元件一起使用的通信设备、电子通信元件及其用途


[0001]本专利技术涉及一种包括基于反向散射技术的电子通信元件，例如标贴或标签的通信系统。更具体地，它涉及一种系统和通信元件，例如标贴或标签，其基于附接到消耗品的射频识别(RFID)技术，用于在家庭环境中识别、辨识和登记这种消耗品。

技术介绍

[0002]低成本、一次性的设备与云的连接具有重要意义。例如，通过连接药物包装或药物输送装置(如自动注射器)，远程监控家庭环境中的患者依从性，以及为最终改善患者预期结果而采取的行动。为了支持许多的这些应用，通信解决方案需要无缝工作，而无需患者重复执行其他操作。
[0003]RFID标签技术是支持此类系统的一项有吸引力的技术，因为标签硬件简单，因此成本低，易于集成到包装或标贴中。与其他双向无线电通信系统相比，通过使用从“读取器”传输的入射射频信号为标签供电；以及标签通过对入射信号进行反向散射调制来传输数据，实现了简单性。与传统的双向无线电系统相比，这消除了在标签中包括完整无线电发射器和电源的需要。
[0004]将传感器和接口添加到RFID标签的应用也开始发展以专门启用设备监控。然而，由于RFID读取器和标签之间的距离较短，它的应用受到了限制。这需要用户通过靠近读取器来采取特定动作来“读取”设备，因此系统不是无缝的，并且满足上述需求之一。
[0005]广泛使用的方法的示例包括在UHF频段中运行的EPC Gen2标签，其通常在读取器的一个方向内的范围小于10m，以及使用范围小于1m的近场耦合运行的HF RFID或NFC设备，具体取决于天线尺寸。
[0006]传统的UHF RFID系统是众所周知的，并且通常包括：a)读取器，包括至少一个RF天线、配置为发送RF信号的发送器、配置为接收反向散射的RF信号的接收器，以及控制操作并管理协议的处理系统。b)标签(或通信元件)，包括RF天线、从入射RF为标签供电的能量收集电路、对读取器发送的RF信号上的数据进行解码的接收器、配置为反向散射从中央单元接收的RF信号并因此发送数据的调制器、以及处理协议的处理逻辑。
[0007]然而，传统UHF RFID标签的范围受到其通信系统的几个特性的限制。这些包括：i.来自集线器/读取器的传输功率因法律而限制于一最大值，并且大多数读取器使用该最大功率。因此，不能通过增加发射功率来进一步增加通信范围；ii.由集线器/读取器传输的RF为通信元件(标贴或标签)供电意味着需要在通信元件上提供一最小值的能量才能使其运行。可以从集线器/读取器信号接收到的功率量随着与集线器/读取器之间的距离的增加而减少。因此，有一个最大的可操作范围；以及iii.集线器/读取器的灵敏度足以准确接收来自通信元件(标签或标贴)的反向散射信号。这里的一个特殊挑战是集线器/读取器需要接收的反向散射信号明显弱于传输到通信元件(标签或标贴)的向外信号，而向外信号和反向散射信号的频率相同。结果，发射器“震聋”了接收器。
[0008]因此，尽管常规RFID标签在特定应用中工作良好并且结合在消耗品中是经济的，但是这种常规RFID标签系统的操作范围太有限而不能用非移动读取器覆盖整个家庭。此外，每个这样的标签的RFID信息是静态的，不能随时间变化，因此相应产品的任何参数(例如操作状态)不能动态地包含在传统的无源RFID标签中。
[0009]综上所述，需要改进的基于反向散射技术的通信系统和通信元件，不仅可以动态表明与其相关产品有关的变化信息，例如运行状态，而且重要的是扩展传统RFID标签和读取器系统的运行范围，同时保持这种通信系统对于在家庭环境中跟踪消耗品是经济的，同时简化使用，例如对于用户连接和使消耗品与通信系统通信的无缝体验。

技术实现思路

[0010]在此描述一种基于反向散射的通信系统，其具有增加操作范围的特征，以便提供针对传统RFID技术的上述缺点的解决方案，以及描述使用这种通信系统在家庭环境中识别、辨识和登记消耗品的方法。如本文所述的通信系统包括中央单元(发射器/读取器)和一个或多个通信元件。
[0011]在一个方面，本专利技术描述了一种系统，该系统类似于传统的UHF RFID标签，通过使用反向散射通信很简单，但具有增加的范围，使得单个读取器(以下称为“集线器”或“中央单元”)可以与消耗品关联的通信单元在典型家庭的大小范围内进行通信。此外，本专利技术实现了更无缝的用户体验。
[0012]在一个实施例中，描述了改进的RFID通信系统，例如改进的UHF RFID通信系统，其中：
[0013]通信元件由基本上独立于从集线器发送的RF信号的能量源供电。
[0014]集线器或中央单元对来自通信元件的信号的灵敏度通过两个或多个特征的组合得到提高，这些特征包括：
[0015]ο集线器或中央单元处的双天线，以最大限度地减少发射和接收路径之间的串扰。
[0016]ο集线器或中央单元中的载波自消除技术，以主动消除发射和接收路径之间的串扰。
[0017]ο通信元件处的二进制相移键控，与振幅调制相比，可实现反向散射信号的最大功率。o通信元件处的直接序列扩频调制，以及集线器或中央单元处相应的解扩。这增加了来自通信元件的反向散射信号的带宽，在频谱上将其与集线器或中央单元传输的载波分离，从而使其能够更容易地被集线器或中央单元分离和解码。
[0018]ο在集线器中央单元使用低相位噪声信号源，以最小化来自集线器或中央单元的传输载波的带宽，从而使反向散射信号的扩展的好处最大化。o使用非常低的带宽通信数据速率，从而提高接收器灵敏度和范围。
[0019]本专利技术的目的通过根据权利要求的通信系统(包括如本文所述和权力要求保护的通信元件和集线器或中央单元)来实现。
[0020]为了进一步使通信系统能够为包装上的传感器提供无缝连接解决方案，进一步实施例中的通信系统包括以下附加特征：
[0021]集线器或中央单元处的各向同性天线，使其能够从任何位置覆盖整个家庭。
[0022]通信元件上的板载处理和存储器，以实现智能应用。
[0023]‑
添加可操作地连接到通信元件的传感器，例如湿度传感器、温度传感器、完整性传感器和光强度传感器。添加用户界面，例如由按钮、LED和/或显示器组成。
[0024]此外，为了能够降低消耗品的成本和小尺寸，可以使用印刷电子技术制造通信元件中的一些或全部部件。例如，创建采用标贴形式的通信元件。
[0025]此外，根据本专利技术的一个方面，这里公开的是一种通信系统，包括：a)中央单元，包括至少一个RF天线、配置为发送RF信号的发送器和配置为接收反向散射信号的接收器；b)通信元件，包括RF天线和配置为反向散射从中央单元接收的RF信号的调制器。通信元件包括用于调制反向散射RF信号以获得扩频反向散射RF信号的调制器并且包括用于向调制器供电的装置。
[0026]在有利的实施例中，用于向通信元件供电的装置独立于从集线器或中央单元传输到通信元件的RF信号的能量。
[0027]在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种通信系统，包括：a.中央单元，包括至少一个RF天线、被配置为发送RF信号的发射器和被配置为接收反向散射的RF信号的接收器；b.通信元件，包括RF天线，并被配置为借助于从中央单元发射的RF信号的反向散射向中央单元传输数据，其中，通信元件包括用于将反向散射的射频信号调制成扩频反向散射的RF信号的调制器，中央单元包括用于对扩频反向散射的RF信号进行解扩的装置，以及其中，通信元件包括用于供电的装置。2.根据权利要求1所述的通信系统，其中，中央单元的发射器包括低相位噪声信号源。3.根据权利要求1或2中任何一项所述的通信系统，其中中央单元进一步包括双天线配置、高通滤波器和选自模拟和数字的载波消除自干扰缓解装置中的一个或多个。4.根据前述任一权利要求所述的通信系统，其中扩频反向散射的RF信号是直接序列扩频反向散射的RF信号。5.根据前述任一权利要求所述的通信系统，其中该通信系统使用低数据带宽。6.根据前述任一权利要求所述的通信系统，其中所述中央单元的RF天线为各向同性天线。7.根据前述任一权利要求所述的通信系统，其中所述通信元件上的RF天线是非各向同性的。8.根据前述任一权利要求所述的通信系统，其中，所述中央单元和通信元件之间的可操作范围至少为50米，可选为至少65米，或可选为至少100米。9.根据前述任一权利要求所述的通信系统，其中该通信元件包括振荡器，该振荡器作为常规集成电路的一部分实现，不使用额外的精密振荡器，例如晶体振荡器。10.根据前述任一权利要求所述的通信系统，其中，该通信元件还包括处理单元。11.根据前述任一权利要求所述的通信系统，其中，该通信元件进一步包括存储器装置。12.根据权利要求11所述的通信系统，其中，所述存储器装置选自印刷存储器和基于硅半导体的存储器，例如，存储器芯片或通信元件上的集成存储器。13.根据前述任一权利要求所述的通信系统，其中，所述通信元件或其部分是使用印刷技术制造的，例如，所述通信元件包括印刷电子器件。14.根据前述任一项权利要求所述的通信系统，其中，用于在通信元件中供电的装置包括电池、超级电容和能量收集装置中的一个或多个。15.根据权利要求14所述的通信系统，其中，用于供电的装置为印刷的装置，例如印刷电池。16.根据前述任一权利要求所述的通信系统，其中该通信元件进一步包括一调制器，被配置为通过对反射的反向散射RF信号使用二进制相移键控或二进制振幅移键控进行调制来调制所述反向散射RF信号。17.根据前述任一权利要求所述的通信系统，其中，所述通信元件进一步包括一接收器，来自中央单元的传输信号进一步包括数据，该数据由通信元件中的接收器接收。18.根据前述任一权利要求所述的通信系统，进一步包括可操作地连接到通信元件的一个或多个传感器。
19.根据权利要求18所述的通信系统，其中，所述一个或多个传感器选自由湿度传感器、温度传感器、完整性传感器和光强度传感器组成的组。20.根据前述任一权利要求所述的通信系统，进一步包括用户界面。21.根据权利要求20所述的通信系统，其中，所述用户界面选自按钮、触摸传感器、LED和显示器。22.一种通讯元件，包括：a.RF天线；b.被配置为通过入射到所述天线上的RF信号的反向散射将数据传输到中央单元的装置；c.用于供电的装置；以及d.调制器，用于调制反向散射的RF信号，以获得扩频反向散射的RF信号。23.根据权利要求22所述的通信元件，进一步包括存储器装置。24.根据权利要求23所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：阿瑞斯贸易股份公司，
类型：发明
国别省市：