[发明专利]应答器、RFID系统以及操作方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种无线射频识别（RFID）系统，更具体地涉及一种形成此类系统的一部分的应答器。本发明还涉及一种操作RFID系统的应答器的方法。

发明背景

在本说明书中，术语“应答器”用来描述一个发送和/或接收信号的装置。

已知UHF（超高频）RFID系统的多个RFID应答器由来自RFID询问器的一个UHF通电或询问信号激活。然后，这些应答器将多个响应信号发送到一个接收器，这通常形成一个RFID询问器的一部分。该响应是通过所谓的“反向散射”实现的，即该应答器根据通过其天线的负载调制将要发送回该UHF询问器的数据反映该入射UHF加电信号的不同的量。国际ISO/IEC 18000-6标准对此类UHF RFID系统的示例进行了指定。具体而言，符合ISO/IEC 18000-6C标准（相当于EPC C1G2标准）的RFID应答器及系统被广泛应用于供应链管理应用中的物品识别。UHF RFID普及的原因之一是相对较长的读取范围（约10米）以及良好的抗碰撞率（>100个物品每秒）。

尽管其广泛使用，但是UHF RFID仍有某些缺点。具体而言，UHF频率被不同的材料及物质反射和/或吸收，例如金属和液体，导致较弱或多径信号传播。读取范围减小，或未根据物品驻留在该UHF通电区域的空值中的性质成功识别物品。因此，当应用于带有高金属或水分含量的物品时，UHF RFID系统的执行通常不能令人满意。

还已知低频（LF）RFID应答器和系统中这些应答器被加电并且以低频率（例如125千赫或134千赫）响应。在国际ISO/IEC 18000-2及ISO 11785标准中也可以找到示例。LF通电与UHF通电相比有一个优点，即低频率不被水分及金属吸收和/或反射到与UHF相同的程度。然而，LF RFID的响应数据速率低（通常只有2至4千比特每秒）并且防碰撞率非常差。读取范围也低（小于1米）。因此，LF RFID通常不适用于供应链应用。

还已知高频（HF）RFID应答器及系统中这些应答器被加电并且以高频率（通常13.56兆赫）响应。在国际ISO/IEC 18000-3，ISO/IEC 14443及ISO/IEC 15693标准中可以找到示例。HF RFID支持比LF更好的数据和防碰撞率，但与UHF RFID比较它仍然很低。HF在高湿度环境中的吸收也远超过LF，导致在此类环境中的低读取范围（通常小于1米）。除少数例外，HF RFID因此通常不适用于供应链应用，尤其不适用于金属及水分含量高的环境。

IP-X双频或DF RFID是一种独特的专有技术，克服了上述UHF、LF及HF技术的缺点。这些应答器以LF（即大约125千赫）供电，从而导致即使在高湿度或高金属含量的环境中也有良好的加电范围。HF（通常在6.78兆赫）高数据速率（通常为128千比特每秒的）的响应导致与UHF系统相媲美的抗碰撞性能。在欧洲专利EP1393245、EP1927072及EP1862945中可以找到示例。当系统中需要识别的物品确实含有大量的水分或金属并且读取可靠性非常重要时，DF RFID系统可以与UHF RFID竞争。

供应链管理的一个子集包括使用可回收运输物品（RTI）如货盘或塑料包装箱及货箱，这些物品需要以应答器标记以在该供应链的不同阶段识别该RTI。RTI通常从一个拥有和维护这些RTI的服务供应商转移到已包装或装载货物的生产商，然后到配送中心并且最后到零售商，从那里向该服务提供商返回空。RTI可以在其生命周期内完成几个此类往返，因此该应答器的实际成本变得不那么重要，因为它被有效地重复使用多次。主要的问题是，顺着此往返，一个RTI可以根据其内容、需要的精确识别及安装的基础设施遇到不同的RFID装置。通常顺着链IP-X DF的某些点可以使用RFID系统，而顺着链ISO/IEC 18000-6的其他点可以使用UHF系统。

一个可以使用ISO/IEC 18000-6国际标准的UHF RFID协议或者使用IP-X DF协议运行的，同时在两种情况下提供相同的数据的应答器将解决该RTI问题。然而，要做到这一点并不容易，因为UHF RFID和IP-X DF RFID以不同的电源电压运行，并且具有非常不同的存储器架构。具体而言，UHF RFID电路可以低至1V的电源电压运行，而IP-X DF需要至少2V。ISO/IEC 18000-6C使用16位页面的分段式存储器架构，而IP-X DF使用64位页面的平面存储器架构。ISO/IEC 18000-6C存储器块只能在块级读取和写保护，而IP-X存储器只能被写保护，但是在页面级别。