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CN102034063A - 调整连续波传输时间的方法及读写器 - Google Patents

调整连续波传输时间的方法及读写器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种调整连续波(CW)传输时间的方法以及实现该方法的读写器。该方法包括：设定响应等待时间的初始值；在向标签(Tag)发出一个命令后，向Tag发送CW，并等待来自Tag的响应；判断是否在响应等待时间内收到来自Tag的响应，如果在响应等待时间内收到来自Tag的响应，则停止发送CW，并调整响应等待时间；如果超过响应等待时间仍然没有收到来自Tag的响应，则停止发送CW。在本发明中，读写器等待来自Tag的响应的时间远小于20ms，因此，可以提早发现命令失败，从而提高RFID系统的处理效率。

Description

调整连续波传输时间的方法及读写器
技术领域
本发明涉及射频识别(RFID，Radio Frequency Identification)技术领域，特别涉及读写器(Reader)调整连续波传输时间的方法以及实现该方法的Reader。
背景技术
近年来，RFID技术已受到了越来越多的关注。由于通过RFID技术可以在瞬间识别出数以百计的目标物，RFID技术可以应用到例如后勤或生产等多种应用场景中。然而，无论在何种应用场景下，处理效率始终是衡量RFID系统性能的重要指标之一。
根据EPC全球性组织EPC global所制定的协议EPC Radio-Frequency Identity Protocols Class-1Generation-2UHF RFID Protocol for Communications at 860MHz-960MHz Version 1.0.9(EPC射频识别协议-第1类第2代UHF RFID 860兆赫-960兆赫通讯协议)的规定，在RFID系统中，当一个标签(Tag)距Reader的距离小于该Reader的标签读取距离(reading range)时，Reader将会启动对Tag的标识(ID，Identification)的识别过程。在成功识别出Tag的ID后，Tag将进入开放(Open)或安全(Secure)状态，此时Reader可能会发送相应的命令到处于Open/Secure状态的Tag指令Tag执行相应的操作。例如，Reader可以向处于Open/Secure状态的Tag发送写命令(Write)，杀死命令(Kill)，锁命令(Lock)，区块写命令(BlockWrite)或区块擦命令(BlockErase)指令Tag执行相应的Write，Kill，Lock，BlockWrite或BlockErase操作。处于Open/Secure状态的Tag在收到来自Reader的上述一个命令后，将首先对所接收的命令进行循环冗余校验(CRC)，如果校验成功，则执行与所接收指令对应的操作，并向Reader反馈响应；相反，如果校验失败，则丢弃所接收的命令，等待来自Reader的新命令。相对应的，Reader在发送完一个命令后，将进一步向处于Open/Secure状态的Tag发送连续波(CW，Continuous-Wave)以为Tag提供进行相应操作所需的能量，同时等待Tag的响应。根据协议的规定，Reader等待Tag响应的最长时间是20毫秒(ms)，也即如果Reader在发送完一个命令后的20ms之内收到来自Tag的响应，则在收到来自Tag的响应后停止发送CW；相反，如果在发出命令后的20ms内没有收到来自Tag的响应，则直接停止发送CW。在停止发送CW后，Reader可以继续向处于Open/Secure状态的Tag发送新的命令。为了描述方便，可以将从Reader发出命令到Reader收到Tag响应之间的时间称为Tag响应时间TREPLY。通过统计可以发现，若Reader和Tag均采用最高的传输速率，TREPLY约为1.5ms，远小于20ms；而即使Reader和Tag均只具有最低的传输速率，TREPLY约为7ms左右，也远小于20ms。
从上述执行过程可以看出，Reader在发出命令后，如果没有收到来自Tag的响应则需要等待20ms的时间才能发送新的指令，也就是说Reader在发出命令之后最长需要发送20ms的连续波。并且在RFID系统中，Reader无法正确收到来自Tag的响应的情况还是比较常见的。由于通常情况下Tag的响应时间都要远小于20ms，致使在Reader无法收到来自Tag的响应的情况下，Reader的等待时间过长，这严重影响了RFID系统的处理效率。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的实施例提供了一种调整CW传输时间的方法以及实现该方法的Reader，以减小Reader在无法收到来自Tag的响应的情况下的等待时间，提高RFID系统的处理效率。
本发明实施例所述的调整CW传输时间的方法，包括：
设定响应等待时间的初始值；
在向标签Tag发出一个命令后，向Tag发送CW，并等待来自Tag的响应；
判断是否在响应等待时间内收到来自Tag的响应，
如果在响应等待时间内收到来自Tag的响应，则停止发送CW，并调整响应等待时间；
如果超过响应等待时间仍然没有收到来自Tag的响应，则停止发送CW。
其中，设定响应等待时间的初始值包括：设定响应等待时间的初始值为任意值，一般的应小于或等于协议中规定的最大响应等待时间(20ms)。
上述命令为用于指令Tag修改Tag中的数据或标志位的命令，包括写命令、杀死命令、锁命令、区块写命令以及区块擦命令。
上述调整响应等待时间包括：记录从发出命令到接收到来自Tag的响应的时间，根据所记录的时间调整所述响应等待时间；或者根据Tag的固有信息和/或Tag操作的统计信息调整响应等待时间。其中，Tag的固有信息为在Tag的生产过程中确定的信息，至少包括Tag的类型、编号、Tag芯片的型号以及出产厂家；Tag操作的统计信息为在Tag执行各种操作过程中经统计得到的信息，至少包括接收到Tag响应的次数，超时的次数，以及Reader记录的从发出命令到接收到来自Tag的响应的时间。
具体而言，Reader可以根据如下公式调整响应等待时间：Tout(n)＝αTout(n-1)+(1-α)Ts，其中，Tout(n-1)表示调整之前的响应等待时间，Tout(n)表示调整之后的响应等待时间，Ts为记录的从发出命令到接收到来自Tag的响应的时间，α为调整因子，取值范围为[0，1]。
如果超过响应等待时间仍然没有收到来自Tag的响应，则在停止发送CW后进一步包括：调整响应等待时间。
具体来讲，可以根据如下公式调整响应等待时间：Tout(n)＝min(Tout(n-1)×2，20ms)，其中，Tout(n-1)表示调整之前的响应等待时间，Tout(n)表示调整之后的响应等待时间。或者根据如下公式调整响应等待时间：Tout(n)＝min(Tout(n-1)+λ，20ms)，其中，Tout(n-1)表示调整之前的响应等待时间，Tout(n)表示调整之后的响应等待时间，λ为预先设置调整步长λ。
本发明实施例所述的Reader，包括：
响应等待时间设置单元，用于预先设置响应等待时间的初始值；
命令处理单元，用于向标签Tag发出一个命令，在发出命令后向Tag发送连续波CW，并等待来自Tag的响应，若命令处理单元在响应等待时间内收到来自Tag的响应，触发响应等待时间调整单元对响应等待时间进行调整；若响应等待时间内没有收到来自Tag的响应，停止发送CW；
响应等待时间调整单元，用于调整响应等待时间。
上述命令处理单元进一步用于在响应等待时间内没有收到来自Tag的响应时，触发响应等待时间调整单元对响应等待时间进行调整。
上述响应等待时间调整单元包括：响应时间记录模块，用于记录从命令处理单元发出命令到接收到来自Tag的响应的时间；响应等待时间调整模块，用于根据响应时间记录模块记录的时间调整响应等待时间。
通过上述方法调整CW传输时间的方法以及Reader可以看出，在本发明的实施例中Reader等待来自Tag的响应的时间最长是响应等待时间，远小于20ms，因此，Reader可以提早发现命令失败从而尽早发送新的命令到Tag。由此可以看出，本发明实施例所述的方法可以大大提高RFID系统的处理效率，提高RFID系统性能。
附图说明
图1为本发明实施例所述的Reader调整CW传输时间的方法的流程图；
图2为本发明实施例所述的Reader的内部结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对发明进行详细描述。
本发明的实施例给出了一种Reader调整CW传输时间的方法，其处理过程如图1所示。主要包括：
步骤101：设定响应等待时间的初始值。
在本实施例中，响应等待时间是指Reader等待Tag响应的最长时间，如果Reader在发出一个命令后超过相应等待时间仍然没有收到来自Tag的响应，则Reader仍会停止发送CW，并准备向Tag发送新的命令。
需要说明的是，在本步骤中，用户可以将响应等待时间的初始值设置为任意值，一般的应小于或等于协议中规定的最大响应等待时间20ms。例如，用户可以根据Tag的固有信息，例如Tag的类型，编号，Tag芯片的型号以及出产厂家等在Tag的生产过程中确定的信息或根据以往的经验来指定响应等待时间初始值，或者直接将响应等待时间的初始值设置为RFID协议规定的最大值，即20ms。
步骤102：在Tag发出一个命令后，向该Tag发送CW，同时等待来自Tag的响应。
在本实施例中，上述Tag应当是处于Open/Secure状态的Tag；上述Reader向Tag发出的命令是指用于指令Tag修改Tag中的数据或标志位的命令，例如Write，Kill，Lock，BlockWrite或BlockErase等命令。
如前所述，在RFID系统中，当Tag距Reader的距离小于该Reader的标签读取距离时，Reader将会启动对Tag的ID的识别过程。在成功识别Tag的ID后，Tag将进入Open/Secure状态，此时Reader可能会发送相应的指令到处于Open/Secure状态的Tag指令Tag执行相应的操作。在这些命令中有一部分命令用于指令Tag修改该Tag中的数据或标志位的命令，包括Write，Kill，Lock，BlockWrite以及BlockErase命令等，Reader在发出上述Write，Kill，Lock，BlockWrite或BlockErase命令后，将会继续向该Tag发送CW，并等待来自Tag的响应。根据现有RFID协议的规定，在发出上述命令后，Reader最长将向该Tag发送20ms的CW，即Reader等待Tag响应的最长时间是20ms。
步骤103：判断是否在响应等待时间内收到来自Tag的响应，如果在响应等待时间内收到来自Tag的响应，则执行步骤104；如果超过响应等待时间仍然没有收到来自Tag的响应，则执行步骤106；
步骤104：停止发送CW；
步骤105：调整响应等待时间；
在本步骤中，可以采用多种方法重新估计响应等待时间。例如，Reader可以根据Tag的固有信息和/或Tag操作的统计信息中的至少一种信息调整响应等待时间。其中，Tag的固有信息包括Tag的类型，编号，Tag芯片的型号以及出产厂家等在Tag的生产过程中确定的信息；Tag操作的统计信息包括：接收到Tag响应的次数，超时的次数，即没有收到Tag响应的次数，以及Reader记录的从发出命令到接收到来自Tag的响应的时间等在Tag执行各种操作过程中经统计得到的信息。
在响应等待时间的调整过程中，Reader既可以增加上述响应等待时间，也可以减少上述响应等待时间，甚至在极端情况下还可以保持响应等待时间不变。
较佳地，本发明的实施例给出了一种调整响应等待时间的方法，该方法包括，在停止发送CW之后，Reader将记录从发出命令到接收到来自Tag的响应的时间，并根据所记录的时间调整响应等待时间。
下面举例说明Reader根据所记录的时间调整响应等待时间的方法。在本例中，假设Tout(n-1)表示调整之前的响应等待时间，Tout(n)表示调整之后的响应等待时间，Ts为Reader记录的从发出命令到接收到来自Tag的响应的时间，则调整后的响应等待时间Tout(n)可以通过如下公式(1)计算得到：
Tout(n)＝αTout(n-1)+(1-α)Ts(1)
其中，α为调整因子，取值范围为[0，1]。
需要说明的是，在本例中，响应等待时间的初始值一般来说应当设置为小于或等于协议中规定的最长等待时间(20ms)。
在Reader对响应等待时间进行调整之后，Reader可以返回步骤102或者结束此次访问，开始新一轮的读写操作。
步骤106：停止发送CW。
在本步骤中，Reader在停止发送CW之后也可以进一步调整响应等待时间。由于Reader没有收到Tag的响应的原因可能是因为响应等待时间太短，因此，在本步骤中所进行的调整通常为增加响应等待时间。
例如，在本步骤中，Reader可以通过下面的公式(2)调整响应等待时间，即取两倍调整前响应等待时间与20ms中的最小值。其中，运算符min[]代表取最小值运算。
Tout(n)＝min[Tout(n-1)×2，20ms](2)
又例如，可以预先设置调整步长λ，则在本步骤中，Reader可以根据下面的公式(3)调整响应等待时间，即取调整前响应等待时间与调整步长的和值与20ms中的最小值。其中，运算符min[]代表取最小值运算。
Tout(n)＝min[Tout(n-1)+λ，20ms](3)
在执行完步骤106后，Reader可以返回步骤102或者结束此次访问，开始新一轮的读写操作。
根据RFID协议的规定，Tag向Reader返回的响应有两种，一种是Tag在操作执行成功后返回的操作成功响应，一种是Tag在操作执行失败后返回的携带错误码(error code)的操作失败响应。在本发明的实施例中，可以仅记录操作成功响应的响应时间，而不记录操作失败响应的响应时间。这样，在上述步骤103中还需要进一步判断是否收到来自Tag的操作成功响应，如果是则执行步骤104；如果收到来自Tag的操作失败响应则执行步骤106。
除了上述调整CW传输时间的方法外，本发明的实施例还提供了一种实现上述方法的Reader。该Reader的内部结构如图2所示，主要包括：
响应等待时间设置单元，用于预先设置响应等待时间的初始值；
命令处理单元，用于向处于Open/Secure状态的Tag发出一个命令，在发出命令后向Tag发送CW，并等待来自Tag的响应，若命令处理单元在响应等待时间内收到来自Tag的响应，触发响应等待时间调整单元对响应等待时间进行调整；若响应等待时间内没有收到来自Tag的响应，停止发送CW；
响应等待时间调整单元，用于调整响应等待时间。
更进一步，若命令处理单元在响应等待时间内没有收到来自Tag的响应，则命令处理单元也可以触发响应等待时间调整单元对响应等待时间进行调整。
上述响应等待时间调整单元包括：
响应时间记录模块，用于记录从命令处理单元发出命令到接收到来自Tag的响应的时间；
响应等待时间调整模块，用于根据响应时间记录模块记录的时间调整响应等待时间。
如前所述，若命令处理单元在响应等待时间内收到来自Tag的响应，则响应等待时间调整模块可以根据上述公式(1)调整响应等待时间；而若命令处理单元在响应等待时间内没有收到来自Tag的响应，则响应等待时间调整模块可以根据上述公式(2)或(3)调整响应等待时间。
通过上述估计方法可以看出通过估计得到的响应等待时间要小于20ms。经统计发现，从发出命令到接收到来自Tag的响应的响应时间通常与Reader的发射功率、Reader与Tag之间的距离等因素有关，一般小于8ms，因此，在本实施例中通过响应时间估计得到的响应等待时间将远小于20ms。
通过上述方法调整CW传输时间的方法以及Reader可以看出，在本发明的实施例中Reader等待来自Tag的响应的时间最长是响应等待时间，远小于20ms，因此，Reader可以提早发现命令失败从而尽早发送新的命令到Tag。由此可以看出，本发明实施例所述的方法可以大大提高RFID系统的处理效率，提高RFID系统性能。
进一步，本发明实施例所述的方法仅需要对Reader进行微小的修改，而无需对Tag作任何改变，因此很容易在RFID系统中实现。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (16)

1.一种调整连续波CW传输时间的方法，包括：
设定响应等待时间的初始值；
在向标签Tag发出一个命令后，向Tag发送CW，并等待来自Tag的响应；
判断是否在响应等待时间内收到来自Tag的响应，
如果在响应等待时间内收到来自Tag的响应，则停止发送CW，并调整响应等待时间；
如果超过响应等待时间仍然没有收到来自Tag的响应，则停止发送CW。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，设定响应等待时间的初始值包括：设定响应等待时间的初始值为任意值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述任意值小于或等于射频识别协议中规定的最大响应等待时间。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述命令为用于指令Tag修改Tag中的数据或标志位的命令。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述用于指令Tag修改Tag中的数据或标志位的命令包括：写命令、杀死命令、锁命令、区块写命令及区块擦命令。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调整响应等待时间包括：
记录从发出命令到接收到来自Tag的响应的时间，
根据所记录的时间调整所述响应等待时间。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所记录的时间调整所述响应等待时间包括：根据如下公式调整响应等待时间：
Tout(n)＝αTout(n-1)+(1-α)Ts
其中，Tout(n-1)表示调整之前的响应等待时间，Tout(n)表示调整之后的响应等待时间，Ts为记录的从发出命令到接收到来自Tag的响应的时间，α为调整因子，取值范围为[0，1]。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调整响应等待时间包括根据Tag的固有信息和/或Tag操作的统计信息中的至少一种信息调整响应等待时间。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述Tag的固有信息为在Tag的生产过程中确定的信息，至少包括Tag的类型、编号、Tag芯片的型号以及出产厂家；所述Tag操作的统计信息为在Tag执行各种操作过程中经统计得到的信息，至少包括接收到Tag响应的次数，超时的次数，以及Reader记录的从发出命令到接收到来自Tag的响应的时间。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果超过响应等待时间仍然没有收到来自Tag的响应，则在停止发送CW后进一步包括：调整响应等待时间。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述调整响应等待时间包括：增加所述响应等待时间。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述增加响应等待时间包括：根据如下公式调整响应等待时间：
Tout(n)＝min[Tout(n-1)×2，20ms]
其中，Tout(n-1)表示调整之前的响应等待时间，Tout(n)表示调整之后的响应等待时间，min[]代表取最小值运算。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述增加响应等待时间包括：根据如下公式调整响应等待时间：
Tout(n)＝min[Tout(n-1)+λ，20ms]
其中，Tout(n-1)表示调整之前的响应等待时间，Tout(n)表示调整之后的响应等待时间，λ为预先设置调整步长λ，min[]代表取最小值运算。
14.一种读写器Reader，包括：
响应等待时间设置单元，用于预先设置响应等待时间的初始值；
命令处理单元，用于向标签Tag发出一个命令，在发出命令后向Tag发送连续波CW，并等待来自Tag的响应，若命令处理单元在响应等待时间内收到来自Tag的响应，触发响应等待时间调整单元对响应等待时间进行调整；若响应等待时间内没有收到来自Tag的响应，停止发送CW；
响应等待时间调整单元，用于调整响应等待时间。
15.根据权利要求14所述的读写器，其特征在于，所述命令处理单元进一步用于在响应等待时间内没有收到来自Tag的响应时，触发响应等待时间调整单元对响应等待时间进行调整。
16.根据权利要求14所述的读写器，其特征在于，所述响应等待时间调整单元包括：
响应时间记录模块，用于记录从命令处理单元发出命令到接收到来自Tag的响应的时间，
响应等待时间调整模块，用于根据响应时间记录模块记录的时间调整响应等待时间。
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