專利名稱：在通信系統(tǒng)中用于對多個源設(shè)備的自適應(yīng)處理增益的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及用在通信系統(tǒng)中的沖突緩解方法。
背景技術(shù)：
對于許多應(yīng)用，都希望有快速、有效和穩(wěn)定的手段在多用戶系統(tǒng)中傳送數(shù)據(jù)。當(dāng)接收器需要快速讀取多個數(shù)據(jù)片(來自多個源)時，就需要這樣的方法。這種技術(shù)的一種特定應(yīng)用是多件貨物(item)的電子識別。
電子識別產(chǎn)業(yè)對大量的商業(yè)和軍事應(yīng)用是重要的，包括實時貨物跟蹤和庫存清點。這樣的應(yīng)用在數(shù)不清的情況中可以極大地提高操作效率，實際上包括涉及某種形式的生產(chǎn)、倉儲、發(fā)貨和零售的所有方面?？焖儆行У貓?zhí)行精確實時庫存跟蹤的能力可以極大地減少許多形式的浪費，所說的浪費包括但不限于貨物的錯誤放置、貨物的供應(yīng)過度或供應(yīng)不足以及貨物的失竊等。
目前，電子識別產(chǎn)業(yè)嚴重依賴手工的(基于光的)掃描來識別多件貨物，其中每件貨物被賦予產(chǎn)品代碼。整個美國零售業(yè)目前在廣泛使用統(tǒng)一產(chǎn)品代碼(UPC)系統(tǒng)。但是，手工掃描貨物極為費時并且很可能發(fā)生人為錯誤。
因此，需要提供一種方法，用于從多個源向接收器快速、有效和可靠地傳輸數(shù)據(jù)。特別地，對RFID系統(tǒng)的所有可能的使用情況中，需要盡可能快地讀取這樣的數(shù)據(jù)。這樣的情況可以包括標簽的數(shù)量從很低到很高的情形，或者通信信道從很差到很好的情形。需要一種方法使數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)適應(yīng)所有這些情況，以提高系統(tǒng)的吞吐量和效率。


下面只是以例子的方式參照附圖來說明本發(fā)明，其中相同的標號表示相似元件，并且其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的與單一目標設(shè)備通信的多個源設(shè)備的高級視圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明在操作時存儲在標簽上的數(shù)據(jù)如何更改并如何用于確定通信信道；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的用于對標簽上存儲的數(shù)據(jù)進行加擾(scramle)處理的高級視圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的多個標簽通信和在讀取器中執(zhí)行加擾反轉(zhuǎn)(解擾方法)的高級系統(tǒng)視圖；
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的用于調(diào)整標簽調(diào)制器的擴頻增益的讀取器波形；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的用于檢測讀取器波形以及標簽檢測電路波形的標簽電路的優(yōu)選實施例；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的標簽的高級框圖；圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的說明標簽傳輸條件的一般流程圖；圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的說明標簽傳輸條件的詳細流程圖；圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的通常實施例中使用讀取器和各種標簽之間的電容性耦合的應(yīng)用；圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的基于存儲在標簽上的數(shù)據(jù)來產(chǎn)生用于標簽通信的信道；圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的簡化的標簽電路功能框圖，其中突出了通路(pass)依賴和解調(diào)方法；圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的讀取器框圖的詳細視圖；圖14示出了根據(jù)本發(fā)明的Walsh編碼信號的快速變換方法的例子；圖15示出了根據(jù)本發(fā)明的用于快速相關(guān)偽噪聲序列的讀取器接收器信號處理的詳細例子；圖16示出了根據(jù)本發(fā)明的簡化的讀取器信號處理功能框圖；圖17示出了根據(jù)本發(fā)明的當(dāng)存在沖突時的波形的例子；圖18示出了根據(jù)本發(fā)明的當(dāng)不存在沖突時波形的幾個例子；圖19示出了根據(jù)本發(fā)明的讀取器動作的一般流程圖；圖20示出了根據(jù)本發(fā)明的利用前向沖突緩解技術(shù)的讀取器處理信號的詳細流程圖；圖21示出了根據(jù)本發(fā)明的不采用沖突緩解技術(shù)的庫存清點的例子；圖22示出了根據(jù)本發(fā)明的在沒有采用沖突緩解技術(shù)時的庫存算法的例子流程圖；圖23示出了根據(jù)本發(fā)明的采用前向沖突緩解技術(shù)的庫存清點例子；
圖24示出了根據(jù)本發(fā)明的采用雙向沖突緩解技術(shù)的庫存清點例子；以及圖25示出了根據(jù)本發(fā)明的用于讀取器處理的流程圖的例子。
具體實施例方式
所說明的系統(tǒng)提供一種改進的通信方法，使得多個源設(shè)備可快速有效地向目標設(shè)備傳送信息。所述的通信系統(tǒng)采用幾種技術(shù)的組合，以獲得比現(xiàn)有技術(shù)更優(yōu)越的性能。本發(fā)明通過基于特定的因素來使系統(tǒng)自適應(yīng)，使得通常的數(shù)據(jù)收集(或庫存讀取數(shù)據(jù)傳輸)處理得到極大地加速。這些因素可以包括預(yù)期的或確定的標簽群體、通信鏈路質(zhì)量指示符以及估計的系統(tǒng)負載，下面將說明。這樣的信息使得目標(如讀取器)設(shè)備可以指導(dǎo)所有的活動源(如各標簽)在讀取器確定數(shù)量的信道上通信，使得目標設(shè)備能夠?qū)o定的一組操作變量優(yōu)化系統(tǒng)性能(如讀事務(wù)時間)。
所述系統(tǒng)提供替換UPC的手段，同時增加了另外的特性和好處，例如減少了手工(基于光的)掃描，并極大提高了掃描(或貨物識別)速度。本發(fā)明還提供大量貨物的快速同時識別，這在許多典型應(yīng)用中都極其有用，例如，管理商店貨架上的庫存等。常常地，當(dāng)以實時或接近實時的方式來執(zhí)行時，這種信息的管理更有價值。通過本發(fā)明可獲得更快的數(shù)據(jù)讀取速度(或更高的系統(tǒng)吞吐量)。
本發(fā)明的優(yōu)選實施例在目標設(shè)備(或讀取器接收機)使用自適應(yīng)算法并可能連同在過去的完整讀取循環(huán)中收集的知識來提高系統(tǒng)性能。它還一般地使用單向通信(從源設(shè)備到目標設(shè)備)，以便簡化源設(shè)備的電路，因源設(shè)備不需要使用接收機。
從源設(shè)備向目標設(shè)備傳送的信息通常采用二進制電子產(chǎn)品編碼(“EPC”)或識別(“ID”)信息的格式，盡管它不限于這些信息格式的任何形式。也可以傳送其他類型的信息，例如電子遙測(或任何其他類型的測量的或賦予的數(shù)據(jù))。事實上，利用所述系統(tǒng)可以傳送任何可表示成二進制(或其他進制)數(shù)形式的信息。
如圖1所示，通常把信息從一組源設(shè)備110、120、130傳送到單一的目標設(shè)備100；本發(fā)明的優(yōu)選實施例采用從源設(shè)備110、120、130到目標設(shè)備100的同時信息通信。由于本發(fā)明具有大量的應(yīng)用，為了說明的簡明，根據(jù)例子的背景，在整個討論中所使用的某些術(shù)語可以與其他術(shù)語相互替換。即應(yīng)該注意，在下面的整個討論中，下述的術(shù)語可以互換使用而不失一般性源設(shè)備、轉(zhuǎn)發(fā)器、用戶、貨物、標簽等；還應(yīng)該注意，在下面的整個討論中，下述的術(shù)語可以互換使用而不失一般性目標設(shè)備、系統(tǒng)控制器、詢問器、讀取器、接收機等。
本發(fā)明所使用的通信系統(tǒng)可以覆蓋幾種不同形式的通信140，包括但不限于光通信、射頻(RF)通信、有線(接觸)通信、聲波通信、電容耦合通信或電感耦合通信。本發(fā)明的優(yōu)選實施例使用標簽110、120、130同讀取器100之間的電容耦合通信鏈路，盡管也可以不限制地使用其他形式的通信鏈路。
下面的本發(fā)明的說明分成幾個背景段(I-II)，說明該系統(tǒng)的許多重要方面，其后的各段(III-V)提供本發(fā)明的詳細說明。該系統(tǒng)的優(yōu)選實施例使用下述的全部關(guān)鍵技術(shù)，盡管其他的實施例可以只使用所述技術(shù)的子集。
I.數(shù)據(jù)加擾和解擾如圖2所示，在所述系統(tǒng)中，由標簽110傳送給讀取器100的數(shù)據(jù)200可采用許多形式，包括但不限于如下所述的測量數(shù)據(jù)或其他用戶定義的數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，所傳送數(shù)據(jù)200至少由識別數(shù)據(jù)序列組成。例如，數(shù)據(jù)200可以至少由具有96位識別數(shù)據(jù)的EPC組成，EPC的說明見David L.Brook，“The electronic Product code”，MIT-auto ID center，January 2001。在系統(tǒng)中，EPC 200通過用于首標203的保留字段、對象類204、廠商代碼205和序列號206來唯一識別每個標簽(或貨物)110。注意，例如，96位的信息可設(shè)定大量的唯一ID(296≈8×1028；只要知道整個地球的質(zhì)量是6×1027克，就明白這個數(shù)的巨大)。
在優(yōu)選的實施例中，附加信息202通常添加到標簽110所存儲的數(shù)據(jù)200，例如是用戶信息、錯誤校驗或校正信息(如，前向錯誤校正(FEC)、循環(huán)冗余校驗(CRC)等)，以及其他保留位。注意該附加信息(如錯誤校驗或校正數(shù)據(jù))可以在下述的數(shù)據(jù)加擾處理之前添加也可在數(shù)據(jù)加擾之后添加，但希望，如果在數(shù)據(jù)加擾之后添加該附加信息，它也有均勻隨機的屬性。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員都知道，還可以預(yù)先確定幾種不同形式的附加信息(如可編程時間戳、其他的用戶個人識別號(PIN)、測量數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)等)，并存儲在標簽110、120、130上。注意，在所述系統(tǒng)中，對于存儲在標簽110、120、130上的數(shù)據(jù)的量和類型都沒有限制。
通常，所有的標簽功能都是用低復(fù)雜性(即低成本)的電路實現(xiàn)。為了使標簽110上的電路簡單，并改進系統(tǒng)中信道選擇處理的性能(下面將詳述)，非常希望先對原始ID數(shù)據(jù)加擾，然后存儲到標簽110。通常，在向標簽110上存儲數(shù)據(jù)230的操作之前，通過執(zhí)行隨機化或加擾過程211來實現(xiàn)這種處理。
通常，該加擾算法211在整個系統(tǒng)中一致地施加，以保證EPC數(shù)據(jù)200在經(jīng)過加擾之后的220能表現(xiàn)出所期望的統(tǒng)計(如均勻和隨機)特性。可替換地，在另外的實施例中，對存儲的數(shù)據(jù)200可以施加某些其他的加擾、加密或編號分配算法，以便有效產(chǎn)生加擾數(shù)據(jù)220。為了獲得附加信息的私密性，各廠商可選擇應(yīng)用加密210。
圖3示出了根據(jù)所述系統(tǒng)的優(yōu)選實施例的用于把加擾數(shù)據(jù)220嵌入到標簽110中的系統(tǒng)的例子。在圖3中，從諸如制造商的EPC管理者310以通常方式獲得原始EPC 200。然后把EPC 200輸入到執(zhí)行加擾算法的加擾器330，并輸出加擾的數(shù)據(jù)(S_EPC)220。然后RF標簽編程器/寫入器350把加擾的數(shù)據(jù)S_EPC 220嵌入到標簽110。作為原始數(shù)據(jù)200修改版的加擾數(shù)據(jù)220現(xiàn)在駐留在標簽110內(nèi)。
圖4示出了從許多RF標簽設(shè)備110、120、130同時讀取電子識別數(shù)據(jù)220的高級框圖。該例子示出了在通常的庫存清點期間可能的讀取與貨架上的產(chǎn)品相關(guān)聯(lián)的標簽的過程。在操作中，讀取器100同時激活一組標簽110、120、130。然后，被激活的標簽110、120、130使用作為信道選擇基礎(chǔ)的加擾數(shù)據(jù)220繼續(xù)進行多通路(multiple-pass)傳輸算法(在第III節(jié)詳細說明)。
例如，在所述多通路算法的第一通路中，至少一部分S_EPC1(其嵌在標簽110中)被用來選擇信道A 240，至少一部分S_EPC2被用來選擇信道B 240，至少一部分S_EPCn被用來選擇信道C 240。應(yīng)該注意，信道A、B和C或其任何組合可以是相同的或不同的。讀取器100繼續(xù)其解調(diào)算法，最終獲得貨架上的標簽110、120、130的各S_EPC220。各S_EPC 220傳遞到執(zhí)行解擾算法的解擾器460，以便得到標簽110、120、130的原始EPC數(shù)據(jù)200。然后，對應(yīng)每個標簽的EPC數(shù)據(jù)200可以保持在讀取器100中，或以庫存報告的形式發(fā)回到原始EPC管理者310(如制造商)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員理解解擾操作可以在另外的位置執(zhí)行，例如在遠程計算機或在線的服務(wù)器。圖4系統(tǒng)的沖突被最小化了，因在多通路傳輸算法的每一通路中，不使用高度結(jié)構(gòu)化的EPC數(shù)據(jù)200，而是由標簽110、120、130使用至少一部分EPC數(shù)據(jù)的加擾版本220來選擇信道。這種加擾的數(shù)據(jù)非常類似于均勻分布數(shù)據(jù)，因此具有相似EPC數(shù)據(jù)200的產(chǎn)品之間的沖突被最小化。關(guān)于多通路傳輸算法和信道選擇的更多內(nèi)容，見下面的第III節(jié)；關(guān)于沖突和沖突消除的更多內(nèi)容，見下面的第V節(jié)。
在標簽110需要選擇信道用于傳輸(下面將說明)之前，在標簽110和讀取器100之間沒有信息交換。因此，在所述系統(tǒng)中，加擾和解擾方法只能是自參照的(self-referential)，即加擾EPC 200或解擾S_EPC 220所需要的信息只是該數(shù)據(jù)本身。
所述系統(tǒng)需要使用具有特定關(guān)鍵屬性的加擾方法。一個重要的屬性是加擾方法把通常的數(shù)據(jù)序列(如EPC數(shù)據(jù)序列)映射到表現(xiàn)出均勻隨機分布屬性的結(jié)果。在優(yōu)選的實施例中，加擾方法具有兩個主要的屬性1.給定兩個由k進制數(shù)位表示的通常EPC 200，其中k是預(yù)定的整數(shù)(如，在通常的EPC 200對中，許多的但非全部的k進制數(shù)位是一樣的)，對應(yīng)這些EPC 200的加擾S_EPC 220有n個連續(xù)的k進制數(shù)位相匹配的概率近似為1/kn；以及2.給定兩個由k進制數(shù)位表示的通常EPC 200，其中k是預(yù)定的整數(shù)(如，在通常的EPC 200對中，許多的但非全部的k進制數(shù)位是一樣的)，其加擾的輸出有n個連續(xù)的k進制數(shù)位(由標簽110使用來確定信道分配)匹配，則后續(xù)的m個k進制數(shù)位(由標簽110使用來確定后續(xù)的信道分配)也匹配的概率近似為1/km。
在EPC 200的二進制表示的例子中，這些屬性與強雪崩屬性有關(guān)，因此每個輸出比特依賴于每個輸入比特，并且平均來說改變單個輸入比特要改變半數(shù)的輸出比特。
除了上述的加擾處理，在對數(shù)據(jù)200施加統(tǒng)一的加擾算法之前或之后(如在編程標簽110之前)還可以進行加密210，以進一步保證數(shù)據(jù)安全性。在本領(lǐng)域有各種公知的加密算法(如AES、數(shù)據(jù)加密標準(DES)、國際數(shù)據(jù)加密算法(IDEA)等)，可在該任務(wù)中使用。對于要求高度私密性的應(yīng)用中，這種額外的安全性級別的可用性是重要的(例如當(dāng)標簽包含有敏感的醫(yī)療或金融數(shù)據(jù))。
II.加電方法圖7示出了在優(yōu)選實施例精神下的標簽110的框圖。對于電容耦合系統(tǒng)，天線701是一對導(dǎo)電電極(如電容板)，但一般地可以是任何從電磁場到電路的耦合能量的方法。來自與標簽110連接的讀取器100的交流電(“AC”)電能在功率轉(zhuǎn)換器703中整流，由此輸出的直流電(“DC”)用來給標簽110供電，并且也用作使得可進行通信的標簽?zāi)芰勘O(jiān)視器704(其元件在后面詳細討論)。狀態(tài)控制器705作用在標簽數(shù)據(jù)220和通信信道選擇塊240，以便產(chǎn)生傳送信號信息，當(dāng)該信息在信道調(diào)制器708的控制下施加到傳輸元件702(如本領(lǐng)域熟悉的負載調(diào)制元件)，將產(chǎn)生從標簽到讀取器的信號源傳輸。同步和自適應(yīng)發(fā)生在下面將敘述的塊704和705。可以配置塊704使其檢測來自讀取器設(shè)備的調(diào)整信號，塊705(連同塊204)可用來規(guī)定系統(tǒng)中可用信道的數(shù)量。
存儲在每個標簽110上的數(shù)據(jù)220通常存儲在低復(fù)雜性(低成本)電路，然后該電路應(yīng)答來自讀取器100的詢問。每個標簽110、120、130在用多通路算法傳送其信息之前通常等待滿足第一預(yù)定條件。通常，第一預(yù)定條件對標簽110、120、130的每個是同樣設(shè)置的，盡管在另外的實施例中也可以隨機選擇或分配。圖8示出了表示標簽傳輸條件的一般流程圖的例子。注意在這個流程圖中，通過各種測量，可能滿足第二預(yù)定條件(如，當(dāng)不再滿足第一預(yù)定條件或滿足第二預(yù)定條件)。
在優(yōu)選的實施例中，讀取器100對標簽110、120、130遠程加電，并且，當(dāng)在標簽110瞬時接收的功率電平超過了預(yù)定的閾值(這通常由703和704來確定)，則滿足第一預(yù)定傳輸條件。圖9示出了該動作的流程圖，其中T1和T2表示第一和第二功率電平閾值。注意，在不脫離所述系統(tǒng)的精神的前提下，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員也可采用使用其他預(yù)定條件(例如，特定同步脈沖或偽隨機暫停)的實現(xiàn)方式。一旦標簽110接收到電能(或者是被動標簽從讀取器100遠程接收電能，或者是主動標簽的自供電)，標簽110連續(xù)監(jiān)視所接收信號的強度以便確定何時開始傳輸。一旦標簽110開始其數(shù)據(jù)的調(diào)制和傳輸250，它就完全被激活了。注意，在所述系統(tǒng)的優(yōu)選實施例中，通常在給定的時間完全激活多個標簽110、120、130。
在一個組中被完全激活的標簽繼續(xù)按多通路方式進行信息的信號源傳輸(下面將詳述)，直到滿足第二預(yù)定傳輸條件，此時它們將停止傳送數(shù)據(jù)。在優(yōu)選的實施例中，當(dāng)通過標簽?zāi)芰勘O(jiān)視器704觀察的在標簽110所接收的功率電平降低到第一預(yù)定閾值之下或者超出了第二預(yù)定閾值，則第二預(yù)定傳輸條件得到滿足。通常，設(shè)置第二預(yù)定閾值高于第一預(yù)定閾值。
以這種方式，第一和第二預(yù)定傳輸條件構(gòu)成所接收的功率電平的范圍(如，窗口)，通常在這個范圍內(nèi)每組標簽被完全激活。在所述系統(tǒng)的優(yōu)選實施例中，通常加電范圍大約是3dB寬，意思是標簽110、120、130將在1～2倍(相對于某些正常接收的操作功率電平)的范圍內(nèi)響應(yīng)功率。注意，這種功率窗口通常使標簽的傳輸落在成比例變窄的功率窗口的范圍內(nèi)，這可以幫助減緩?fù)ǔＳ绊懩承┩ㄐ畔到y(tǒng)的遠近問題(如，當(dāng)在利用非正交擴頻碼的擴頻系統(tǒng)中)。
在優(yōu)選的實施例中，通常對系統(tǒng)中所有標簽110、120、130賦予相同的加電范圍，盡管諸如使用可編程(如預(yù)分配，但也可不同)或隨機加電條件的其他實施例也是可以的。當(dāng)對不同的制造商分配不同的加電范圍的電平以便在不同制造商的產(chǎn)品之間提供分割(或區(qū)別)時，就可能發(fā)生這樣的例子。對本發(fā)明而言，傳送數(shù)據(jù)的任何標簽(如通過上述或其他條件確定的)被認為是活動的發(fā)射機。
在所述系統(tǒng)的另外實施例中，可以有具有雙向通信能力的標簽，在這種情況下，第一和第二預(yù)定傳輸條件可以由某種類型的同步脈沖或其他信令信息組成。當(dāng)預(yù)定傳輸條件是隨機的情況下，它們可以在標簽110上或在標簽110的編程期間隨機確定。注意，在不脫離所述系統(tǒng)的精神的前提下，這些傳輸控制(如，同步信號、標簽的雙向通信等)的其他實現(xiàn)也是可以的。
在圖10所示的例子實施例中，讀取器100經(jīng)由傳輸介質(zhì)1003連接到安裝在貨架1005上的天線1004，讀取器100可能由總公司通過控制器1001遠程控制。各種物理尺寸的物品，在其外包裝的不同部分安置了標簽110、120、130，并因此導(dǎo)致在與讀取100相關(guān)聯(lián)的天線1004和與標簽110、120、130相關(guān)聯(lián)的天線701之間耦合的變化，還導(dǎo)致標簽電子部件1012所接收的功率電平的差異。由于系統(tǒng)中讀取器天線1004和各標簽110、120、130之間耦合特性的差異，對給定的讀取器天線激勵電平(如讀取器傳送功率電平)，不同的標簽可以接收不同的功率電平(通過以線1030和1031為邊界的范圍來示出)。在優(yōu)選的實施例中，這種效應(yīng)還可以用作本系統(tǒng)中所存在的標簽的粗略的群體削減(coarse population reduction)，因各標簽110、120、130將以不同的讀取器傳輸功率電平開始傳送，因此以不同的時間傳輸。注意，在所述系統(tǒng)的優(yōu)選實施例中，多個標簽110、120、130通常還是以特定的功率電平同時開始傳送。例如，在庫存中可能有一千件貨物(標簽)需要做識別，并且讀取器100可以逐級經(jīng)過十個不同的可能功率電平，在每個功率電平激活大約一百個標簽的組(盡管在最高和最低的功率電平可能激活較少的標簽)。在所述系統(tǒng)的另外實施例中，從多個標簽的傳輸可以只是同步(盡管不必同時)，例如在時隙型(信道化)系統(tǒng)的情況下，用戶選擇特定的時隙(相對于公共參考)來傳送。注意，在一個實施例中，讀取器100將從最低的傳輸功率電平開始逐級經(jīng)過所有可能的傳輸功率電平。這樣，由于標簽110、120、130特定的加電范圍，讀取器100可以有效控制何時開始和結(jié)束各組標簽的傳輸。這個特征是重要的，因讀取器100確定所有特定加電范圍(如在1030和1031之間)的標簽110、120、130何時被唯一識別，在什么時間它可以進到下一個功率電平(如高于1031)或者結(jié)束識別過程。
在另外的實施例中，讀取器100對給定的庫存描述可以“學(xué)習(xí)”或記憶預(yù)期的功率電平的范圍，并根據(jù)利用活動歷史對這些功率電平給出的優(yōu)先級來安排其功率掃描。當(dāng)讀取器100步進到不激活標簽的功率電平，它就會檢測到這種情況(通常通過短能量或調(diào)制檢測測量)，并快速步進到下一個功率電平，以便使標簽的整體讀取時間最小，下面將進一步說明。
III.信道選擇和傳輸方法所有的多源(或多用戶)通信方法都使用某種類型的信道化方法，本發(fā)明也是這樣。在所述的系統(tǒng)中，可以使用幾種信道化方法或技術(shù)中的任何一種。一般來說，所使用的信道化方法可以劃分成兩類正交(orthogonal)信道化方法和近似正交信道化方法。本發(fā)明依賴這樣的事實，對給定數(shù)量的活動標簽和通信信道條件，可以優(yōu)化系統(tǒng)操作(如可用信道的數(shù)量)。
正交通信信道具有優(yōu)點，在所選擇的信道上的通信與線性系統(tǒng)中的其他信道上的通信(完全)不相干擾(如，不同信道之間的符號時間上的互相關(guān)限定為零)。近似正交信道幾乎是正交的(如，不同信道的互相關(guān)值接近零)，并且通常應(yīng)用于直接序列碼分多址訪問(DS-CDMA)系統(tǒng)，其中通常給每個用戶分配不同的擴頻碼(spreadingcode)。
在本領(lǐng)域都熟知，最大長度線性反饋移位寄存器(“LFSR”)序列(如m-序列)不同的相位(如時移)具有低(即近似正交的)互相關(guān)特性。兩個非對齊(unaligned)序列的互相關(guān)值定義成-1/N(歸一化)，其中N是LFSR偽噪聲(“PN”)序列的長度。在碼分多址系統(tǒng)中，常使用相同的基本m序列的不同碼相位來對不同用戶信道化。本領(lǐng)域熟知，在PN序列中的每個符號或比特位通常被稱作“碼片(chip)”。
正交信道化函數(shù)的一些例子包括但不限于·Walsh函數(shù)、時隙系統(tǒng)中的時隙、頻分系統(tǒng)中的頻率、專用加長PN碼等。近似正交信道化函數(shù)的例子包括上述的m序列或PN序列。
專用加長PN碼的例子是具有人工插入(即不是通過正規(guī)的LFSR操作產(chǎn)生的)到序列中的二進制零(根據(jù)碼相位插入到序列的不同點)，這樣，在每個信道的相同時間偏移上出現(xiàn)時間對齊(即同步)的人工插入的零，導(dǎo)致在相同的m-序列的不同碼相位之間的零互相關(guān)值。注意，本發(fā)明的優(yōu)選實施例使用這種專用加長m-序列(圖11示出其生成)來獲得同步系統(tǒng)中的正交碼信道。作為使用擴頻技術(shù)的附加好處，還可以獲得抗干擾效果(也稱作處理或擴頻增益)，這在通信領(lǐng)域中公知。這樣的技術(shù)對諸如工廠這樣的惡劣的電磁環(huán)境是重要的。
如上所述，所述系統(tǒng)中的標簽110、120、130使用多通路傳輸算法傳送它們的數(shù)據(jù)。多通路傳輸算法在確定標簽110、120、130的總體讀取時間方面具有重要作用，它由幾個不同的方面組成。該算法所采用的一般思想是每個標簽110、120、130在每個算法通路中選擇特定的(優(yōu)選為均勻隨機的)信道來通信。
在所述系統(tǒng)的優(yōu)選實施例中，通常信道選擇240直接基于存儲在標簽110的數(shù)據(jù)220。然后，在優(yōu)選實施例中標簽110通常在所選擇的信道傳送其信息(如識別數(shù)據(jù))，直到算法的下一通路再選擇新的信道，并重復(fù)該過程。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，假定標簽的傳輸大致是同步的(由于第一預(yù)定傳輸條件)。
每個標簽的信道選擇基于預(yù)定的信息(或在通常實施例中標簽編程230所確定的信息、或由標簽收集的實際數(shù)據(jù)、或可能在標簽本身的設(shè)計中的信息)。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，每個標簽110的信道選擇直接由識別數(shù)據(jù)220來確定(以算法的形式)，識別數(shù)據(jù)220存儲在標簽110(下面將說明)。還應(yīng)注意，在另外的實施例中，上述的預(yù)定信息可以包括不直接基于標簽110所存儲數(shù)據(jù)的偽隨機生成數(shù)。
如在上述的第I節(jié)中詳細說明的，為了保證良好的系統(tǒng)性能，本發(fā)明的優(yōu)選實施例要求在把數(shù)據(jù)200(如EPC、CRC等)存儲230到標簽110之前，數(shù)據(jù)200的至少一部分要經(jīng)過預(yù)隨機化(或加擾)211。因在多通路算法的每一通路中，標簽110實際上使用所存儲的數(shù)據(jù)200或其一部分(如221、222)來選擇240通信信道，為了得到最佳的整體系統(tǒng)性能，數(shù)據(jù)220表現(xiàn)為均勻隨機性是重要的。這通過低復(fù)雜性的可逆加擾算法211來實現(xiàn)，該算法在第I節(jié)已說明。
特別地，如圖12所示，在優(yōu)選實施例中，通過使用預(yù)加擾的(如隨機化的并存儲的)數(shù)據(jù)220的預(yù)定子集(如221、222、223、224)來執(zhí)行多傳輸通路中每個的信道選擇處理240，以便在每個通路中選擇通信信道240。通常，諸如轉(zhuǎn)接器或多路復(fù)用設(shè)備1240等信道選擇器1220選擇信道。在該算法的每個后續(xù)的通路中，存儲在標簽220上的數(shù)據(jù)的新子集221、222、223、224(即從中提取的新隨機數(shù))通常被用于信道選擇，以保證在整個多通路傳輸算法中的信道選擇的隨機性和獨立性。當(dāng)對可用信道的數(shù)量動態(tài)地做出任何調(diào)整，塊240可以選擇所存儲數(shù)據(jù)的接下來的n位來選取下一個信道，如下面將敘述的。當(dāng)選擇超過標簽所存儲的數(shù)據(jù)量，可以無限制地采用循環(huán)擴展的存儲數(shù)據(jù)的選項。
注意，在算法的每個通路中，標簽110可以傳送其所有的數(shù)據(jù)220(如優(yōu)選實施例)，或者只傳送該數(shù)據(jù)的一部分(如，傳送的數(shù)據(jù)足夠確定標簽在下一通路中所使用的信道)。通常，在該算法的每一通路中用于信道選擇的數(shù)據(jù)的部分221、222、223、224是數(shù)據(jù)220的唯一和連續(xù)的段(section)，優(yōu)選地，要經(jīng)預(yù)先隨機化，盡管并不嚴格要求這種條件。多通路傳輸算法的各通路中的特定信道選擇被稱作“信道選擇過程描述(profile)”。
例如，在每個標簽存儲有128位的預(yù)加擾識別數(shù)據(jù)220的系統(tǒng)中，在16(即128/8)個算法通路中的每一個，唯一且順序的8位的段可用于選擇256(即28)個信道中的一個。這樣，在該算法的第一通路，每個標簽的數(shù)據(jù)的第一隨機化字節(jié)(如221)分別用于選擇240每個標簽的通信信道，在該算法的第二通路，每個標簽的隨機化的第二(希望不相同)字節(jié)(如222)被用于選擇240傳輸?shù)男诺溃鹊?。繼續(xù)這種多傳輸通路處理，直到存儲在標簽上的數(shù)據(jù)都窮盡(如，在本例中完成第16通路；在圖2中這對應(yīng)于224)，或者讀取器100向標簽發(fā)信號來停止傳輸(通常如上述的在704(1210)滿足第二預(yù)定條件時，由標簽110檢測這種信號)。當(dāng)數(shù)據(jù)窮盡，整個處理可以有選擇地重復(fù)，盡管各標簽通常選擇相同的(確定的)信道。注意，在每個算法通路希望對每個標簽選擇隨機和唯一確定的信道，以便隨機化必然要發(fā)生的沖突(見下面第V節(jié)更詳細的說明)。
當(dāng)然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道，在每個通路中其他的數(shù)據(jù)段(如非連續(xù)的或非完全唯一的)也可以用于直接或間接地選擇通信信道。按這種方式，在重復(fù)信道選擇之前，可以擴展算法通路的最大數(shù)量，實際上可無限制地擴展。在經(jīng)過若干個傳輸通路之后，可以修改信道選擇過程描述(或信道選取算法)，這樣，相同數(shù)據(jù)220的不同子集被用于后面的信道選擇1220(以便在任何模式重復(fù)發(fā)生之前擴展唯一信道的選擇)。例如，在多通路傳輸算法的16通路之后，標簽可以對信道選擇數(shù)據(jù)(即預(yù)定的數(shù)據(jù))移位n位(其中對上述例子n＝1～8)，以便對算法的后續(xù)的通路得到新的信道選擇。按這種方式，實際上可以無限制地擴展唯一信道選擇的次數(shù)，盡管標簽電路的復(fù)雜性增加了。
在信道選擇算法的另外實施例中，還可以采用其他類型的映射(通常是一對一的查表，或其他代數(shù)或邏輯)函數(shù)來從在標簽上存儲或編程的(通常是有限的)數(shù)據(jù)確定信道選擇。信道選擇處理的唯一關(guān)鍵特征就是，一旦知道了有關(guān)標簽數(shù)據(jù)的某部分信息，在讀取器100可計算信道選擇。
由于信道資源是有限的(在多通路通信算法的每個通路中用戶選擇的可用信道的數(shù)量有限)，在各傳送的標簽之間必然存在沖突。當(dāng)在特定的算法通路期間，兩個或多個標簽選擇在相同的信道上通信，這樣的情況被定義成沖突。在常規(guī)的系統(tǒng)操作下能夠預(yù)料到這種情況。例如，25個標簽在64個信道上傳送的典型情況，至少存在一個沖突的概率是每通路99.6％。這基于這樣的實事，對于M個標簽在N個信道上傳送，無沖突的概率的表達式是 沖突標簽傳輸?shù)膸讉€數(shù)值例子及其補救在下面第V節(jié)的沖突緩解方法中討論。
在許多情況下，系統(tǒng)中存在的標簽(在特定的功率電平)數(shù)量可能會超過可用信道的數(shù)量(尤其在優(yōu)選實施例算法的較早的通路中，或者當(dāng)可用信道的數(shù)量設(shè)置得低，如下所述)。當(dāng)使用正交的信道化方法時在本發(fā)明中完全可接受這種情況。注意，此時典型的DS-CDMA系統(tǒng)(使用近似正交信道化碼)被認為是過載，并且不能產(chǎn)生可靠的通信(尤其是沒有標簽傳輸特征的進一步知識)。重要的是，在所述的系統(tǒng)中，通過沖突緩解技術(shù)，可以進一步有效縮減被激活的標簽群體，這將在下面的第V節(jié)說明。
另外重要的是，所述系統(tǒng)的優(yōu)選實施例在多通路傳輸算法的每個通路中使用可變的信道數(shù)(通常由221、222、…、224來確定)，以改進整體性能(如，整體讀取時間、整體系統(tǒng)容量、可靠性等)。換言之，在多通路傳輸算法的一個通路的可用信道數(shù)可以與該傳輸算法的另外通路中的可用信道數(shù)不相同。在這里的討論中，每個算法通路(如每單位時間)的可變信道數(shù)也稱作動態(tài)信道描述，因可用信道數(shù)隨時間動態(tài)改變。實現(xiàn)動態(tài)的信道描述對一個或多個預(yù)期的標簽群體從根本上優(yōu)化整體傳輸時間(整體讀取時間)。
注意，該算法每個通路的傳輸時間通常與該算法的該通路可用的信道數(shù)量成比例(與所使用的信道化方法無關(guān))。多通路傳輸算法的整體傳輸時間(TTX)可以表示成 其中L是成功傳送數(shù)據(jù)所要求的傳輸通路的數(shù)量，R是傳輸(發(fā)信或信道符號)速率，Bi是在每通路中傳送的數(shù)據(jù)符號數(shù)量，以及Ni是在該算法的第i通路的可用信道(或擴頻增益)數(shù)。注意，在所述系統(tǒng)的實施例中，L可以等于16通路(允許)，Bi固定為128位，R等于62.5KHz，并且特定的Ni值在上述的例子中給出，盡管這只是本系統(tǒng)的特定實施例。許多其他的發(fā)信速率和數(shù)據(jù)格式也是可以的，許多其他的傳輸信息的載波頻率也是可以的。回顧前述，每通路的可用信道數(shù)(Ni)通常依賴在每通路中用于選擇通信信道的位數(shù)(ni)，如下述公式(也在240中示出)Ni=2ni]]>在所述系統(tǒng)的優(yōu)選實施例中，Ni表示擴頻增益(或處理增益)和每通路的可用碼相位(信道)的數(shù)量，并且R是每秒按碼片的發(fā)信速率。注意，在給定的傳輸通路中，并不需要使用所有可能的信道，盡管希望所有信道對數(shù)據(jù)傳輸都可用。高級沖突緩解技術(shù)的應(yīng)用(見下面的第V節(jié)的說明)可以極大地減少所要求的從標簽110、120、130的傳輸通路的數(shù)量(L)。一般來說，在所述系統(tǒng)的另外實施例中，對上述公式中的任何值都沒有限制。
如上所述，在優(yōu)選的實施例中，由于每通路的傳輸時間依賴于每通路的信道數(shù)量(以及符號速率)，通過在多通路傳輸算法的較早的通路中使用較少數(shù)量的信道，對于小數(shù)量的標簽，系統(tǒng)的整體讀取(即獲取)時間性能可以得到改進(因?qū)π?shù)量的標簽，在這種情況下對系統(tǒng)增加更多的信道將不會有很多益處)。在該算法較靠后的通路中，信道的數(shù)量可能會增加(可能在多個步驟里)，以適應(yīng)系統(tǒng)中存在大量標簽的情況，或者通信信道不良的情況，以及讀取器100沒有使用在下面第V節(jié)所參考的更復(fù)雜的信號處理(即高級沖突緩解)技術(shù)的情況。擴頻增益的增加提高了系統(tǒng)對其他噪聲或干擾源的免疫性，這還可提高系統(tǒng)的魯棒性(使得其可以在各種通信信道條件下成功操作)。
按這種方式，存在小數(shù)量標簽的系統(tǒng)通常不會因系統(tǒng)的較長的傳輸時間而受到不利影響，該系統(tǒng)具有較多(較早)的信道選擇，而在同時，存在較多標簽的系統(tǒng)也不會受到顯著影響(多通路算法的較早的通路通常也只花很少的時間，因在初始只有少量的信道可用)。而且，在算法后來的通路中信道選擇數(shù)量的增加保證了存在大量標簽的系統(tǒng)可在有限的算法通路數(shù)中成功獲取所有數(shù)據(jù)(因此提高系統(tǒng)的可靠性)。如下面進一步說明的，本發(fā)明使得可用信道的數(shù)量可進一步動態(tài)自適應(yīng)(如當(dāng)系統(tǒng)在執(zhí)行讀取循環(huán))。
例如，所述系統(tǒng)的優(yōu)選實施例使用128位數(shù)據(jù)220，在第1和第2算法通路中有32個信道，在第3和第4算法通路中有64個信道，在第5到第8通路中有128個信道，在后面8個算法通路中有1024個信道。還要注意，在該實施例的每個通路中，數(shù)據(jù)220的唯一子集被用于直接選擇1220通信信道1260，在該數(shù)據(jù)的唯一的、非重疊的部分被窮盡之前，又產(chǎn)生16個算法通路。所述系統(tǒng)的另外實施例可以在每個傳輸算法通路使用可變信道數(shù)，在經(jīng)過預(yù)定的通路數(shù)之后改變信道數(shù)量。例如，在上述例子的多通路傳輸算法的前16通路中可以使用無論何處的32～256的可用信道(即5至8位的信道選擇數(shù)據(jù))，而接下來的16通路可使用無論何處的從256～4096的可用信道(即8至12位信道選擇數(shù)據(jù))。按這種方式，動態(tài)信道描述(或每個算法通路的可用信道數(shù)量)實際上可以無限制地擴展。還應(yīng)該再次注意，通過使用數(shù)據(jù)的重疊的或交錯的部分來驅(qū)動信道選擇算法，可以擴充通路的最大數(shù)量。
在所述系統(tǒng)的特定實施例中，每個算法通路的可用信道數(shù)的實際選擇(也稱作動態(tài)信道描述)還可以依賴于(除了系統(tǒng)中存在的標簽預(yù)期數(shù))讀取器100中使用的預(yù)期的或占支配地位的信號處理算法(如沖突緩解算法)的類型。注意，如果知道在讀取器接收機中要使用沖突緩解技術(shù)(后面說明)，在后來的算法通路中信道的數(shù)量甚至可以減少，因這樣的算法可隨時間的推進有效釋放更多的信道。對于不知道讀取器接收機算法或其發(fā)生變化的情況，增加可用信道的數(shù)量或最大化傳輸算法通路的幫助可保證傳輸算法收斂，并且可識別所有的標簽。一般來說，隨時間改變的任何信道描述被認為是用于所述系統(tǒng)的動態(tài)信道描述。
為了使整個系統(tǒng)更有效，期望讓每個算法通路的可用信道數(shù)量是自適應(yīng)的。通過使用簡化的信令機制，這可以容易地實現(xiàn)，同時保持標簽的低復(fù)雜性。讀取器可以使用這樣的機構(gòu)向所有被激活的標簽發(fā)信號，或者增加或者減少用來傳送它們數(shù)據(jù)的可用信道的數(shù)量。例如，可以指導(dǎo)所有活動標簽在下一個傳輸通路(或在某些其他任意時間)增加擴頻增益，這實際需要到各標簽的1位信令方法(如標志位用于指示活動標簽或增加Ni或保持Ni相同)?？商鎿Q地，例如，可以指導(dǎo)所有活動標簽在下一個傳輸通路(或在任意的時間)降低處理增益，這也實際上要求到各標簽的1位信令方法(如標志位用于指示活動標簽或減少Ni或保持Ni相同)。一般來說，系統(tǒng)中可用信道數(shù)量的任何調(diào)整要求系統(tǒng)還要在傳輸之前復(fù)位到已知狀態(tài)。
在本發(fā)明優(yōu)選的實施例中，信號發(fā)送給所有的標簽，用于指示是要增加還是要減少可用信道數(shù)量，或者是保持相同的信道數(shù)量(等效于2位信令信息)?？梢杂刹淮嬖谌魏握{(diào)整信號來指示保持信道數(shù)量不變的信息信號(在這種情況下各標簽將使用相同的信道數(shù)量繼續(xù)執(zhí)行傳輸通路)。注意，這樣的信令信息可以按非常簡單的形式傳遞，例如載波消隱脈沖，類似于申請?zhí)?0/385,893、提交日2003年3月11日、名稱“Method and Apparatus for Source Device Synchronization in aCommunication System”、發(fā)明人Kuffner等(代理卷號CM05696G)的專利申請的方式。例如，可以適應(yīng)長載波消隱周期(即長停頓)來對所有活動標簽發(fā)信，以提高它們的擴頻增益并且同時地同步標簽傳輸。
希望使傳輸系統(tǒng)的擴頻增益(或處理增益)自適應(yīng)有幾個理由。最重要的利用是同采用固定信道描述的系統(tǒng)(即使那些上述的包含固定步進或變化點的系統(tǒng))相比，整體的標簽讀取事務(wù)時間可以顯著減少。這是因為讀取器可以根據(jù)幾個因素來優(yōu)化系統(tǒng)的操作，這些因素包括但不限于估計的系統(tǒng)中活動標簽的數(shù)量(可從前面的讀取循環(huán)中估計)、系統(tǒng)中沖突的嚴重性、對通信鏈路估計的信噪比(SNR)或載干比(CIR)、或者期望的可靠性或讀取時間目標。這樣的指標被稱作通信鏈路質(zhì)量因子，可以由系統(tǒng)內(nèi)部或外部的因素來確定。在下面將給出進一步說明。
例如，如果讀取器檢測到多數(shù)可用信道包含有傳輸沖突(如在下面第V節(jié)所述)，它可以選擇在后續(xù)的傳輸通路中增加可用信道的數(shù)量。它也可以選擇當(dāng)通信鏈路不良(如SNR或CIR低于某確定的閾值)。對前一種情況，這樣的動作(即增大Ni)將提供可供標簽選擇的更多信道，因此提供更多的系統(tǒng)資源(如帶寬或時間，或者等價的可用碼信道或時隙)并可能使沖突減少。對后一種情況，增加Ni將提高系統(tǒng)的擴頻增益，實際上在讀取器接收機中的解擴之后產(chǎn)生更高的位SNR(對給定的碼片SNR)。同樣，如果讀取器檢測到很少的可用信道包含傳輸沖突或者實際未被占用(下面也將說明)，可以選擇在后續(xù)的傳輸通路中減少可用信道的數(shù)量。可替換地，如果多數(shù)標簽數(shù)據(jù)是已知的，讀取器可以減少可用信道的數(shù)量，以降低整體讀取時間(因多數(shù)標簽沖突可由讀取器設(shè)法消除)。
如果通信鏈路良好(如SNR或CIR超過另外的確定閾值)，讀取器還可以選擇減少可用信道的數(shù)量。對前一種情況，這樣的動作(即減小Ni)將提供較少的可供標簽選擇的信道，因此提供較少的系統(tǒng)資源(如可用信道或時隙)并可能使沖突減少。對后一種情況，增加Ni將提高系統(tǒng)的擴頻增益，在讀取器接收機中的解擴之后實際產(chǎn)生更高的位SNR。一般來說，讀取器希望使用盡可能少的可用信道，以便使整體讀事務(wù)時間最小化，因如上所述，傳輸時間隨可用信道數(shù)量的增加而增加。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，各標簽將以相對少量的可用信道(N1)來開始，以便對具有小數(shù)量標簽的應(yīng)用保持少的整體讀取時間。注意，該初始的信道數(shù)依賴于系統(tǒng)中存在的標簽預(yù)期(或平均)數(shù)。換言之，如果知道在系統(tǒng)中通常有數(shù)百個活動標簽，就可以不按小數(shù)量的可用信道來開始，因所有的信道都可能發(fā)生沖突。類似地，如果只沿一個方向(或升高或降低)使擴頻增益自適應(yīng)，初始的信道數(shù)將受影響，因它將(分別)是系統(tǒng)中可用信道數(shù)的下或上限。還應(yīng)注意，在系統(tǒng)中，標簽可能在第一傳輸通路之前或之后作用在自適應(yīng)方向上。例如，如果初始可用的碼信道數(shù)是16，并且指導(dǎo)(如，根據(jù)從前面讀取循環(huán)中得到的信息)各標簽提高它們的處理增益，在第一傳輸通路中各標簽可以選擇在32個可用信道中的一個上傳輸(即該變化施加到第一通路)，或者標簽可以等待直到第二傳輸通路，以調(diào)整它們的處理增益。進而，如果讀取器具有知識，知道系統(tǒng)中存在的標簽的近似數(shù)量比初始的信道數(shù)大得多或小得多(分別地)，它可以自動確定增加或減少可用信道的數(shù)量。這樣知識的一種形式可來自前面的讀取循環(huán)(其中確定了標簽的實際數(shù)量)，特別是當(dāng)按照美國申請?zhí)枴⑻峤蝗?003年3月11日、名稱“Method and Apparatus for Electronic ItemIdentification in a Communication System Using Known SourceParameters”、發(fā)明人Kuffner等(代理卷號CM05697G)的專利申請使用了另外的吞吐量增強方法。這樣知識的其他形式可來自讀取器操作者，或者是估計系統(tǒng)中存在標簽數(shù)的其他的測量值(如整體接收的信號強度、電容量、電感度量等)。
注意，在系統(tǒng)中，所述自適應(yīng)方法可以結(jié)合其他形式的到各標簽的信令，如在美國申請?zhí)枺撸撸撸?、提交?003年3月11日、名稱“Method and Apparatus for Source Device Synchronization in aCommunication System”、發(fā)明人Kuffner等(代理卷號CM05696G)的專利申請中所述的標簽同步方法。本發(fā)明的優(yōu)選實施例可以對第一傳輸通路進行同時的標簽同步以及自適應(yīng)(如升高/降低)擴頻增益調(diào)整。
注意，系統(tǒng)中可用信道數(shù)量可以按任意的數(shù)值、經(jīng)任意的序列逐步改變。例如，系統(tǒng)可能有16、32、128或1024個信道可用，來自讀取器的任何自適應(yīng)指令將引起所有活動標簽進到下一個(更高的或更低的)擴頻增益(即可用信道的數(shù)量)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可理解，還有其他的方式來確定由標簽使用的可用信道的數(shù)量，但不限于使讀取器直接通告系統(tǒng)中可用信道的數(shù)量。在上述的信道描述例子，2位的信令信息可用于直接指定系統(tǒng)中的擴頻增益。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，任何把自適應(yīng)信息通告給標簽的傳統(tǒng)方法都是可以的，包括使用任何通常形式調(diào)制信息(如BPSK、QPSK、QAM、ASK、FSK、PSK、PCM、PWM等)的信令信道。本發(fā)明的優(yōu)選實施例使用PWM形式，以便保持低標簽復(fù)雜性。信令方法的優(yōu)選實施例在下面進一步說明。
在美國申請?zhí)枺撸撸撸?、提交?003年3月11日、名稱“Methodand Apparatus for Source Device Synchronization in a CommunicationSystem”、發(fā)明人Kuffner等(代理卷號CM05696G)的專利申請中，公開了利用間隙檢測電路和邊沿檢測電路使各標簽都同步到相同的邊沿和相同的時鐘檢測。在該公開中，間隙只在系統(tǒng)的初始同步中使用一次，此后連續(xù)施加RF信號，直到讀取器確定庫存清點已完滿的時候。在那里，接著要把標準化擴頻信道描述存儲在標簽上，以及根據(jù)跟蹤該通路的本地狀態(tài)機在每個標簽自動更新擴頻增益。在本申請中，標簽可以仍然利用擴頻增益描述來編程，或者可替換地，只利用初始擴頻增益來編程，將在同步間隙發(fā)生之后使用它來擴頻其ID。在本例中，使用讀取器傳輸間隙不是只為了同步的目的，在一個讀取循環(huán)中間隙可以發(fā)生多次，甚至在本發(fā)明的特定實施例的一個通路中發(fā)生多次，讀取器應(yīng)該決定放棄當(dāng)前的通路并增加或減少擴頻因子。例如，用于估計接收信號統(tǒng)計量(下面將完整說明)的塊大小可以只是整個分組(如傳輸通路)長度的一部分(如1/8、1/4)，并且任何使可用信道數(shù)量自適應(yīng)的決策可以在一部分分組數(shù)據(jù)到達讀取器之后進行。在不脫離本發(fā)明的精神的前提下，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以設(shè)想其他的實施例。
用于優(yōu)選實施例的讀取器發(fā)射機波形在圖5中示出。在第一波形500中，在啟動505之后發(fā)生的持續(xù)時間為Ts的第一間隙510是初始同步間隙，如在美國申請?zhí)枺撸撸撸?、提交?003年3月11日、名稱“Method and Apparatus for Source Device Synchronization in aCommunication System”、發(fā)明人Kuffner等(代理卷號CM05696G)的專利申請中所使用的。只有間隙的這個第一次發(fā)生使標簽保持其初始擴頻增益。如果不發(fā)生其他的間隙，只要施加RF信號，該標簽將繼續(xù)使用其內(nèi)部編程的擴頻描述，如美國申請?zhí)?9/981,031、提交日2001年10月17日、名稱““Channel Selection Method used in aCommunication System”、發(fā)明人Gurney等(代理卷號CM01960G)的專利申請所說明的。但是，讀取器現(xiàn)在可以在傳輸通路的開始插入間隙(或者甚至在通路中間，如果這樣選擇的話)。在圖5的第二波形501中，讀取器在515啟動并插入持續(xù)時間為Ts的同步間隙520。在這個例子中，示出在第一通路525的端部(盡管一般它可以隨讀取器自行處理而發(fā)生在任何時間)，讀取器根據(jù)沖突統(tǒng)計或其他的信號質(zhì)量判定原則插入來確定插入另外的間隙530，持續(xù)時間也是Ts。這個以及任何的間隙530可由標簽同步檢測電路來檢測，并且根據(jù)它不是加電后第一個間隙的實事，把它解釋為自適應(yīng)處理增益的命令。在間隙期間標簽沒有關(guān)閉，而是利用在存儲式電容器中保存的電荷在間隙期間操作，如美國申請?zhí)枺撸撸撸?、提交?003年3月11日、名稱“Method and Apparatus for Source Device Synchronization in aCommunication System”、發(fā)明人Kuffner等(代理卷號CM05696G)的專利申請所說明的。標簽的一個實施例將把這個間隙解釋成命令來以2的因子降低擴頻增益(如從初始值32降到新值16)。然后，對在時間535開始的第二通路，該標簽將使用新減少的擴頻增益。
圖5中的第三波形502示出了類似于在501示出的波形，但是，這時在第一通路540的端部，讀取器插入了不同的(如更長的)持續(xù)時間550的間隙，在這里是2Ts，盡管也可以是其他的值。該標簽?zāi)軌虬褬朔Q同步脈沖持續(xù)時間510、520同延長的持續(xù)時間550區(qū)分開來，并把這個發(fā)生解釋為以因子2增加擴頻增益(如從32到64)的命令。當(dāng)?shù)诙吩跁r間555開始，該標簽將使用其新的更高的擴頻增益。
用于檢測讀取器傳輸間隙的標簽電路的例子示出在圖6。反相器(inverter)602鏈接到標簽電極601的一個，用以提取時鐘信號。反相器602的輸出驅(qū)動兩個由充電元件603和充電電容器604組成的斜波發(fā)生器。當(dāng)反相器602的輸出變低，所述充電元件非常快速地把電荷提供到電容器604。當(dāng)所述反相器的輸出變高，電容器604通過放電元件605、606放電。設(shè)置這些放電元件的值以提供兩種不同的放電率，一個長(606)一個短(605)。同RF波形的周期時間相比，它們的放電較慢，這樣當(dāng)RF開啟時電容器實際上依然在以小的波動充電。當(dāng)間隙發(fā)生，它持續(xù)足夠長時間以使得至少最快時間常數(shù)電容器放電。比較器607把每個電容器604的電壓同閾值608比較。該比較器的輸出觸發(fā)由D觸發(fā)器609組成的單步信號發(fā)生器，D觸發(fā)器609利用RC反饋610清除觸發(fā)器輸出。(這里使用的斜波發(fā)生器和單步電路類似于在美國申請?zhí)枺撸撸撸?、提交?003年3月11日、名稱“Method and Apparatus for Source Device Synchronization in aCommunication System”、發(fā)明人Kuffner等(代理卷號CM05696G)的專利申請公開的相應(yīng)內(nèi)容。)由該單步發(fā)生器產(chǎn)生的短脈沖或者設(shè)置或者復(fù)位SR觸發(fā)器611。然后，這個觸發(fā)器的輸出612用于對計數(shù)器614的上/下計數(shù)控制。該計數(shù)器用來增加、減少或保持初始擴頻增益615的值，以得到修改的擴頻增益616。當(dāng)比較器輸出613再次變低(RF再次開啟)，SR觸發(fā)器611的狀態(tài)是用于確定計數(shù)器增加還是減少的狀態(tài)。如果不存在間隙，在613沒有下降沿，并且不觸發(fā)計數(shù)器來改變狀態(tài)。
f圖6示出了在上/下計數(shù)器上的計數(shù)器使能信號。這種可選的輸入可由標簽狀態(tài)機來使用，以防止在一開始的同步間隙擴頻增益就改變。在通信之前標簽需要被同步，所以需要開始的同步間隙。但是，如果希望在這個初始同步保持擴頻增益不改變狀態(tài)，則計數(shù)器必須被禁用。可替換地，計數(shù)器的初始狀態(tài)可以設(shè)置成一個高于所期望的初始處理增益，這樣當(dāng)命令標簽降低其擴頻增益的初始化間隙出現(xiàn)時，擴頻增益將從有意的高值(如64)降低到期望的開始值(如32)。在第一個同步脈沖之后，可以釋放這種控制，這樣擴頻增益可由讀取器來改變。
在圖6中還示出了對這種電路的標簽波形的例子。反相器602的輸入以帶有間隙652的波形示出。斜波電容器604上的電壓以波形653示出，并且以虛線654示出比較器閾值608。當(dāng)較快時間常數(shù)電容器以斜波655放電，它經(jīng)過該閾值以及比較器輸出脈沖656。在間隙652結(jié)束之前，較慢的放電斜波657沒有落到閾值之下。656的上升沿引起單步波形658出現(xiàn)在觸發(fā)器609的輸出。這又把觸發(fā)器611設(shè)置到高狀態(tài)659。當(dāng)間隙652結(jié)束并且656具有下降沿660，該下降沿觸發(fā)的上/下計數(shù)器614降低一個記數(shù)，擴頻增益615的初始值降低一個記數(shù)。
標簽波形671示出了具有長間隙672的時鐘脈沖。波形673示出了具有快放電斜波675和慢放電斜波676的電容器充電電壓，連同閾值674。675首先經(jīng)過閾值，然后把612設(shè)置成高狀態(tài)681。這時候間隙672變長并且斜波676也落在閾值之下，把612清到低狀態(tài)682。當(dāng)發(fā)生所檢測的間隙脈沖677的下降沿683(或可替換地是間隙脈沖679的下降沿)，它利用在612的低狀態(tài)控制對上/下計數(shù)器來計時，按單計數(shù)來增加計數(shù)器和處理增益。如果沒有發(fā)生間隙，則上/下計數(shù)器614不會被觸發(fā)，因波形613不會有下降沿，并且處理增益也不改變?？刂凭€612保持其以前的狀態(tài)直到另外的間隙出現(xiàn)，這時它就由短時間常數(shù)斜波來設(shè)置并再次開始該處理。
特別地，在所述系統(tǒng)的優(yōu)選實施例中，在多通路傳輸算法的每個通路中，使用隨機信道選擇來選取特定的擴頻碼(或在1220的碼信道)。更特別地，在該優(yōu)選實施例中，在標簽110上存儲/編程的數(shù)據(jù)220的部分被用于直接指定長度N的專用加長的m序列(其中N等于特定算法通路中的信道數(shù)量，如上所述)的時間偏移(或如在1220中的碼相位)。注意，不失一般性，擴頻碼可以是復(fù)數(shù)值。在圖11中示意性地示出了該處理。通過采用PN生成器(LFSR)狀態(tài)的掩蔽函數(shù)(或AND-XOR化簡網(wǎng)絡(luò)1100)來獲取PN序列的不同相位，其實際上執(zhí)行兩個或多個m序列的模2加以產(chǎn)生相同m序列的第三碼相位。這樣，在優(yōu)選的實施例中，在每個算法通路，所有的標簽110、120、130以相同的初始生成器狀態(tài)開始使用相同的基本LFSR(m序列)生成器，這樣對已知的基本初始生成器狀態(tài)，所有的標簽110、120、130傳輸是同步的。這些方面對于在讀取器100中的快速有效的解調(diào)是關(guān)鍵的，下面的第IV節(jié)將說明。注意，基本LFSR序列生成器長度(即，本原多項式)在每個算法通路動態(tài)改變(改變信道數(shù))，如上所述。
在優(yōu)選的實施例中，通過對第一碼片(或PN位)時間強制零輸出，把傳統(tǒng)的m序列生成器做成專用加長PN序列生成器，保證在給定的序列周期上，來自不同標簽的序列的互相關(guān)值是零。注意，在另外的實施例中，可以使用其他類型的正交函數(shù)生成器來代替LFSR PN生成器(如Walsh或Hadamard函數(shù))，盡管這樣的碼不具有所期望的抗干擾能力。然后由傳統(tǒng)的裝置1230(如按數(shù)字方式實現(xiàn)的XOR門，或按模擬方式實現(xiàn)的乘法器，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知的)通過所生成的擴頻碼來擴頻存儲在標簽110上的數(shù)據(jù)220。然后在給定的通信信道上(總體)傳送被激活標簽的擴頻數(shù)據(jù)信號。
注意，所述標簽可以使用一類調(diào)制類型(如振幅調(diào)制、相位調(diào)制、頻率調(diào)制或這些調(diào)制的某種組合)來傳送它們的數(shù)據(jù)。所述系統(tǒng)的優(yōu)選實施例經(jīng)由傳輸元件702使用源自負載調(diào)制的某種形式的幅移鍵控(“ASK”)，當(dāng)然，其他調(diào)制類型和實現(xiàn)也是可以的(如差分正交相移鍵控、正交振幅調(diào)制、脈沖編碼調(diào)制、脈沖振幅調(diào)制、脈沖位置調(diào)制等)。使用許多不同的載波頻率來傳送標簽信息也是可以的，從幾十千赫到幾千兆赫的范圍(如125KHz、13MHz、900MHz、2.4GHz)。對所述系統(tǒng)使用不同的數(shù)據(jù)編碼和映射技術(shù)也是可以的。一些編碼技術(shù)的例子包括但不限于歸零碼(RZ)、不歸零碼(NRZ)、曼徹斯特編碼、差分編碼，這些都是本領(lǐng)域所熟知的。注意，如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所知道的，不失一般性，在本發(fā)明中可以使用許多不同的編碼、調(diào)制、譯碼和發(fā)信類型。譯碼技術(shù)的一些例子包括CRC碼、卷積碼、分組碼等，這也是本領(lǐng)域所熟知的。
優(yōu)選實施例中的標簽110、120、130還直接調(diào)制由讀取器100經(jīng)由傳輸元件702提供的載波。這樣，它們就沒有局部振蕩器(雖然在所述系統(tǒng)的范圍內(nèi)使用局部產(chǎn)生的載波當(dāng)然也是可以的，這里并不想限制其應(yīng)用)。在所述系統(tǒng)的優(yōu)選實施例中，功率轉(zhuǎn)換器703整流來自讀取器100的載波信號，這樣讀取器100對標簽110上的電路遠程加電。注意，使用主動加電的標簽也是可以的，并且不想以任何方式限制本發(fā)明的應(yīng)用。所述系統(tǒng)的一般目標是使標簽110的復(fù)雜性最小化，并且通過使用優(yōu)選實施例中所述的技術(shù)，標簽110上的電路可以達到最簡。
IV.快速解調(diào)方法讀取器負責(zé)執(zhí)行許多重要的信號處理步驟。如圖13所示，通常，讀取器利用傳輸電平控制1320和放大器1330來初始化信號源1310的輸出并以某種最小電平傳送電能，以此開始標簽110、120、130的讀取處理。然后，在優(yōu)選實施例中，讀取器100以所述電平開始傳輸連續(xù)的波。一旦讀取器100以特定的功率電平傳輸，它通常(經(jīng)由耦合設(shè)備1340和天線1345)監(jiān)聽來自標簽110、120、130的任何返回信號。這種主動檢測可采用調(diào)制或能量檢測測量的形式，例如在每個可能的通信信道中檢測信號電平或信號擺動(下面將詳述)。希望使這種測量或特征化周期盡可能短，所以，如果在特定的功率電平?jīng)]有標簽被激活，讀取器100可以快速步進(通常以增加的方式)到下一個功率電平。如果在特定的傳輸功率電平檢測到信號，讀取器100可以開始完全的解調(diào)處理1390(可能采用沖突緩解技術(shù)，如下面第V節(jié)所述)。注意，不失一般性，在所述系統(tǒng)的其他實施例中，讀取器100還可以發(fā)出調(diào)制的載波信號、同步脈沖、或非對稱載波波形。
由讀取器100執(zhí)行的信號處理既可以在硬件結(jié)構(gòu)上執(zhí)行，也可以在軟件結(jié)構(gòu)上執(zhí)行，或者在硬件和軟件的某種組合結(jié)構(gòu)上執(zhí)行。典型的實施例包括某種選擇性1365、放大1370、模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換1375以及DC獲取和增益控制功能1380。
一般來說，在特定實施例中，讀取器100還可以執(zhí)行其載波信號的主動或被動抑制，以及干擾或噪聲消除(來自不同于系統(tǒng)中所期望標簽的源的任何形式的干擾)。
如上所述，本發(fā)明的優(yōu)選實施例在標簽110、120、130使用擴頻調(diào)制。這樣，必須通過對每個碼信道首先逆用每個可能的擴頻碼(或每個復(fù)擴頻碼的復(fù)共軛)，使所接收的數(shù)據(jù)在讀取器100中解擴(despread)，本領(lǐng)域人員熟知這些內(nèi)容。
更確切地，由于所述系統(tǒng)的優(yōu)選實施例使用專用加長m序列作為標簽110的擴頻序列，在讀取器解調(diào)處理1390中可以使用非?？焖俸陀行У慕庹{(diào)(如解擴頻和信道化)技術(shù)。這些技術(shù)大大降低了在讀取器解調(diào)處理1390中所要求的處理能力(如，在優(yōu)選實施例中大約以57的倍數(shù))，這就導(dǎo)致了快速的讀取時間和讀取器100的低成本實現(xiàn)。實際處理的節(jié)省依賴于在多通路系統(tǒng)中每一通路所使用的信道數(shù)，可以用一個因子(F)來表示，該因子等于每符號的傳統(tǒng)解擴操作次數(shù)與改進的解擴操作次數(shù)的比率(使用所接收序列重排序和快速Hadamard變換(FHT))F=1LΣi=1L(Ni)2Ni*logNi=1LΣlpassesNilogNi]]>其中L等于成功解調(diào)源數(shù)據(jù)所需要的通路數(shù)，以及Ni(又一次)等于第i通路中的信道數(shù)。該因子直接表示讀取器解調(diào)處理1390中的處理節(jié)省(這通常用每秒百萬操作(MOPS)和每秒百萬指令(MIPS)來表示)。這樣，在這個例子中，在最優(yōu)情況下(沒有下述的沖突緩解)，能力低57倍的處理器1390(如10MOPS對570MOPS)可用在優(yōu)選實施例的讀取器100中。
回顧前面，這種專用加長m序列(圖11的框1120中示出)是沖突PN序列的正交擴充，其與正交Walsh編碼(圖14的框1420中示出)有某種相似性；即，這兩組序列在序列中具有相同數(shù)量的二進制1和0(即它們的權(quán)重相等)。實際上，兩種類型的序列(如，長度Ni的專用加長m序列和Walsh序列)通過使用單一的特殊重排序函數(shù)而相關(guān)聯(lián)。這個特殊重排序函數(shù)直接從圖15的讀取器接收機模塊1520中用來生成基本m序列(如在標簽序列生成器1110中示出)的本原多項式導(dǎo)出。當(dāng)接收設(shè)備1375接收數(shù)據(jù)樣本(或元素)時，序列重排序函數(shù)1510直接用于對它們進行重排序，下面將詳述。接收設(shè)備1375可以是模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換器、模擬采樣和保持設(shè)備、寄存器或接收信號的任何其他設(shè)備。注意，信號序列重排序1510函數(shù)施加在復(fù)合接收信號上，所述信號由幾個不同標簽110、120、130使用多個碼信道(或如110中的碼相位)的傳輸信號組成。
一旦該復(fù)合接收信號(由幾個m序列碼相位組成)在諸如存儲器緩沖區(qū)的存儲介質(zhì)中經(jīng)過重排序，它類似來自一組有效的Walsh序列的序列，可使用諸如快速hadamard變換(FHT)的快速變換技術(shù)來快速(并且并行)地從標簽110對所有數(shù)據(jù)信道解擴數(shù)據(jù)(如1540所示)。相對于完整的Walsh碼集，使用FHT快速相關(guān)數(shù)據(jù)序列(并行地)，如本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的那樣。在不脫離所述系統(tǒng)的精神的前提下，連同所述的快速相關(guān)方法，可使用任何與FHT有關(guān)的變換(如快速Walsh變換、Walsh-Hadamard變換、遞歸Walsh變換等)。還應(yīng)注意，所有所述的處理技術(shù)既可在模擬信號處理領(lǐng)域執(zhí)行也可在數(shù)字信號處理領(lǐng)域執(zhí)行。
注意，各種傳統(tǒng)的FHT算法(如，框1410中示出的)已廣為人知，它們的基本核心操作(框1400，稱作“蝶形”)示出在圖14?；?FHT蝶形類似于基2FFT蝶形，盡管它由只用+1和-1值乘數(shù)據(jù)元素的過程組成(或者等值地一起加和減該數(shù)據(jù)值)。還示出了8×8FHT的格子結(jié)構(gòu)1410。FHT 1550的每個輸出被稱作FHT bin或FHT碼信道。當(dāng)完成時，N點FHT有效地使所有長度N的正交Walsh序列相關(guān)。在優(yōu)選的系統(tǒng)中，這等價于對長度N序列的所有可能碼相位做相關(guān)。由于FHT是一種快速變換，對于N點正交序列可比傳統(tǒng)的相關(guān)表現(xiàn)出(N2/NlogN)的處理節(jié)省(類似上述的因子F)。通過使用所述的快速相關(guān)技術(shù)也實現(xiàn)同樣的節(jié)省。
在正常操作期間，通過觀察標簽斐波納契(Fibonacci)LFSR(如在1110所示，或其等同物)循環(huán)經(jīng)歷的狀態(tài)，確定確切接收的數(shù)據(jù)的特殊重排序函數(shù)1520(還可參見下面的例子)。LFSR所經(jīng)過的狀態(tài)直接對應(yīng)于該特殊重排序函數(shù)，或者對應(yīng)當(dāng)按時(線性)接收呼入的(擴頻的)接收數(shù)據(jù)樣本時，在接收數(shù)據(jù)存儲器緩沖區(qū)(1530或其他存儲介質(zhì))中必須存儲它們的間接地址?？商鎿Q地，該地址的序列(在1520中)可以存儲在存儲介質(zhì)(如隨機存取存儲器、只讀存儲器、硬盤驅(qū)動器等)中，而不是在接收機主動生成。注意，對每個基本擴頻碼(本原多項式)，這些序列只需要生成一次。按這種方式，對所接收的m序列(或m序列的總體)的元素進行重排序，這樣，它們現(xiàn)在就確切表示W(wǎng)alsh序列中的元素(或者更確切地，是Hadamard矩陣中的行)。這樣，現(xiàn)在可以使用傳統(tǒng)的快速(Hadamard)變換(相關(guān))方法(在1540)，以便有效地并行解擴所接收的數(shù)據(jù)信道。注意，還可以把數(shù)據(jù)序列雙重緩存在存儲器中，以適應(yīng)任何處理等待。
表現(xiàn)信號能量的FHT的輸出索引(index，或bin)1550直接對應(yīng)用在標簽110、120、130的AND-XOR化簡1100中的掩蔽值1130(當(dāng)表示成二進制)。例如，信道選擇代碼1130(在圖11中示出的“c0～c3”)(發(fā)射機處理)直接對應(yīng)于圖15的FHT模塊1540的活動輸出1550(接收機處理)。回顧前面，二進制掩蔽值1130被施加到標簽110以選擇特定的碼信道(或碼相位)。這也示出在圖7，其中掩蔽值710從標簽數(shù)據(jù)240抽出，輸出到信道選擇240。即，二進制掩蔽值1130(和FHT bin索引)直接對應(yīng)于存儲在標簽110上的數(shù)據(jù)221、222、223、224，這用于在特定的通路期間選擇信道(還可參見圖17和圖18中的標識符1710、1820、1830和1840，用于補充說明標簽數(shù)據(jù)是如何與信道選擇相關(guān)聯(lián))。在優(yōu)選的實施例中，在多通路算法的每個通路期間，每個標簽110要在固定的信道1260上發(fā)送其數(shù)據(jù)220。解擴之后，在每個FHT bin的輸出信號電平直接對應(yīng)于每個碼信道1260上信號電平(如對每個碼相位)。這樣，在FHT的輸出端，復(fù)合接收信號被有效地信道化成其構(gòu)成分量。
下面將進一步討論，在所接收數(shù)據(jù)序列的信道選擇部分期間，對每個活動FHT bin的輸出端的數(shù)據(jù)信號1550，可以通過把它與二進制FHT索引值匹配來進行驗證(因?qū)τ行?shù)據(jù)這兩個序列應(yīng)該匹配)。這種技術(shù)實現(xiàn)了一種粗略形式的傳統(tǒng)錯誤檢測，并且，多通路傳輸算法的第2通路(Pass#2)示出在圖18中。注意，在部分222上用于對第2通路選擇信道240的數(shù)據(jù)序列1820、1830、1840是FHT bin數(shù)的二進制等量值。
在優(yōu)選實施例中，通過圖15中示出的重排序和FHT技術(shù)的結(jié)合，解調(diào)器可以快速解調(diào)(即，解擴)所有可能的碼信道(即，碼相位)。注意，在接收機(對每個潛在的數(shù)據(jù)信道和符號，其對應(yīng)于所要求的解信道化和解擴頻操作)的每個接收的符號周期，通常要求N點FHT來解調(diào)N信道。還應(yīng)注意，所述轉(zhuǎn)發(fā)器系統(tǒng)的另外實施例可以使用正交Walsh碼用于信道化功能，在這種情況下，F(xiàn)HT bin將直接對應(yīng)于Walsh碼信道索引(并且無須重排序過程)。盡管同優(yōu)選實施例相比，這樣的系統(tǒng)沒有很好的抗干擾能力，因Walsh信道化碼是周期性的，并且與周期性干擾源高度相關(guān)。因此，所述系統(tǒng)的優(yōu)選實施例使用專用加長m序列作為信道化功能，并使用上述的解調(diào)技術(shù)。還要注意，在所述系統(tǒng)中不必嚴格使用所述的解調(diào)技術(shù)(如，也可使用強制的或傳統(tǒng)的相關(guān)/解擴技術(shù))，盡管在這樣的實現(xiàn)中，實現(xiàn)成本(電路面積和電流電耗)要更高。
作為例子，對于在標簽發(fā)射機使用長度16(N＝16，n＝4)的專用加長PN序列的系統(tǒng)，由值為二進制數(shù)‘0001’(1)的信道選擇值1130(ni)表示的序列1260將是‘0111101011001000’，而由值為二進制數(shù)‘1001’(9)的信道選擇(掩蔽)1130值表示的序列1260將是‘0010110010001111’(這只是后來具有前導(dǎo)零專用加長的相同基本m序列的不同的時移或碼相位)。對23的本原多項式(當(dāng)按標準的八進制記號表示)的標簽PN生成和掩蔽電路示出在圖11。假定兩個標簽發(fā)射機在通信信道上獨立地發(fā)送這些序列。讀取器接收機使用特殊的重排序函數(shù)1520和FHT處理(如圖15所示)來分解這兩種信號。必須對傳送的PN序列使用的特殊接收數(shù)據(jù)樣本重排序是等價于專用加長PN生成器要循環(huán)經(jīng)過的狀態(tài)，或?qū)@個例子是{0，15，7，11，5，10，13，6，3，9，4，2，1，8，12，14，與1120中示出的相同}。通過重復(fù)在標簽110中使用的m序列生成器1110，并觀察該PN生成器的狀態(tài)，或者簡單地在存儲器中存儲所要求的重排序序列，可以在讀取器100生成這個序列。所述重排序序列通過使用間接地址把呼入的接收數(shù)據(jù)樣本流存儲到存儲器。例如，到達讀取器的第一個有效A/D樣本(以擴頻或碼片率最優(yōu)采樣)被存儲在存儲介質(zhì)1530的存儲器緩沖區(qū)位置0(對所有專用加長碼也是這樣)，第二個樣本被存儲在存儲器位置15，第三個存儲在位置7，等等。一旦接收了N個(本例是16個)樣本，可以在存儲器緩沖區(qū)1530的新重排序的數(shù)據(jù)樣本上執(zhí)行常規(guī)FHT處理1540。重排序函數(shù)將把上述的‘0001’PN碼轉(zhuǎn)換成序列‘0101010101010101’(這與Walsh碼1相同)，并且‘1001’PN碼被轉(zhuǎn)換成序列‘0101010110101010’(這與Walsh碼9相同)。FHT1540將指出信號能量(如標簽傳送)在輸出端的bin 1(對應(yīng)信道碼1)和bin 9(對應(yīng)信道碼9)中存在。這樣，通過對每個傳輸?shù)男盘栍^察bin 1和bin 9 FHT輸出，可以讀出標簽數(shù)據(jù)的剩余數(shù)據(jù)。
注意，通過在接收機假定由標簽110發(fā)送的第一碼片(或符號)是二進制0(這等于在信道上+1歸一化信號值)，上述的技術(shù)可以用在傳統(tǒng)的(即非專用加長的)m序列上，盡管實際上不會發(fā)送這樣的信號。這樣，存儲介質(zhì)1530的第一緩沖區(qū)位置被初始化成+1值，并且按常規(guī)來繼續(xù)處理(如重排序1510和各FHT 1540)。按這種方式，對傳統(tǒng)PN序列，可以對多重碼信道(或碼相位)執(zhí)行快速相關(guān)。通過跟蹤附加的碼片(如不同于上述的第一碼片)插入到序列的何處，也可以適用于其他的常規(guī)加長的PN序列。
上述的快速相關(guān)技術(shù)(如，特定接收序列重排序1510和FHT1540)適合于任何使用可由AND-XOR化簡網(wǎng)絡(luò)1100產(chǎn)生的PN序列(也不論它們是否由這樣的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生)的通信系統(tǒng)。許多流行的通信系統(tǒng)使用這些PN序列的類型，或者由傳統(tǒng)m序列(如本領(lǐng)域所熟知的Gold碼)的組合產(chǎn)生的序列。這樣的系統(tǒng)的一些例子是IS-95、IS-2000、3GPP CDMA蜂窩系統(tǒng)、以及GPS CDMA定位系統(tǒng)。上述的快速相關(guān)技術(shù)在這些系統(tǒng)中也同樣有效。
在任何情況下(不論采用什么樣的信道化技術(shù))，復(fù)合接收信號必須在接收機前端1610經(jīng)過濾波和放大，然后在讀取器100經(jīng)信道化(或解信道化)1620，如圖16所示。然后，為了信號和沖突檢測的目的(通常在1630)，每個信道通常要分開處理(可以是并行的)。例如，在所述系統(tǒng)的另外實施例中，使用Walsh碼代替上述的m序列，仍然可以按如上所述使用FHT操作同時解調(diào)所有不同的數(shù)據(jù)信道。所述系統(tǒng)的另外實施例可以使用一組(并行的或時間共享的)傳統(tǒng)解擴器(代替1540、1620)來執(zhí)行解信道化和解擴處理。本領(lǐng)域人員熟知，解擴器通常由跟隨有積分和轉(zhuǎn)儲功能的乘法器組成。
在通信系統(tǒng)的另外的例子中，其他的實施例可以使用正交時隙作為信道(例如在時隙型的ALOHA系統(tǒng))，在這種情況下來自不同標簽的信號在它們到達時(在不同時間點)將被解調(diào)。應(yīng)該注意，如下面將說明的，所選擇的信道化方法并不改變在讀取器100中采用的沖突緩解算法的一般類型。
還應(yīng)注意，在本發(fā)明的許多實施例中，所述的解調(diào)處理通常是多重迭代處理，因在多通路傳輸算法的第一通路中，通常不可能所有的標簽都成功地傳輸它們的信息。這樣，讀取器100必須依然加電(以同樣的功率電平)并繼續(xù)解調(diào)呼入的數(shù)據(jù)，直到來自各標簽的所有數(shù)據(jù)都被成功接收(進一步使用下述的方法)。而且，當(dāng)在讀取器100使用高級的沖突緩解技術(shù)1630(如下面所述)，對多通路算法的每個通路可以要求多重解調(diào)迭代(如各FHT)。還應(yīng)注意，多通路傳輸算法的后續(xù)的通路可以要求解調(diào)器能適應(yīng)新的信道數(shù)量，如前面討論的動態(tài)信道描述中說明的。
V.沖突緩解方法如前面提到的，在這個(以及任何)通信系統(tǒng)中，標簽110、120、130可用來與讀取器100通信的通信信道資源的數(shù)量是有限的。由于只存在有限數(shù)量的通信信道，并且在多個標簽之間也沒有組織化的信道分配(如有效使用的隨機化分配)，在所述系統(tǒng)中標簽傳輸?shù)臎_突就不可避免。沖突被定義成這樣的情況或事件當(dāng)兩個或多個標簽同時選擇在相同的信道上通信(如，在多通路傳輸算法的特定通路期間)?；仡櫱懊?，由于存儲在標簽上的數(shù)據(jù)很接近均勻隨機數(shù)據(jù)，所述分配實際上是隨機的，見本說明書第I節(jié)所說明的。
根據(jù)所期望的讀取器100的復(fù)雜性，在所述系統(tǒng)的讀取器100中可使用也可不使用沖突緩解技術(shù)(下面進一步說明)。例如，低成本的接收機可以不使用任何沖突緩解技術(shù)，而較高成本(較高的處理能力型)的接收機可以使用高級的沖突緩解技術(shù)。
下面一般的討論首先假定不使用沖突緩解技術(shù)，然后考察使用沖突緩解技術(shù)的情況。注意，標簽110、120、130一般以相同的模式傳送，無論在讀取器100是否使用沖突緩解。每個標簽(如110)實際上“看不到”系統(tǒng)中存在的其他標簽(如120、130)。執(zhí)行下述的附加步驟進一步在接收機中執(zhí)行解調(diào)過程。
通常，在給定的通信通路中，讀取器100循環(huán)經(jīng)過每個可能的解擴通信信道(順序地或并行地)，并且在每個信道查找信號活動或信號能量。本發(fā)明的讀取器接收機還應(yīng)該能夠在每個可用信道上檢測沖突，下面將詳述。所有這些信號特征化要發(fā)生在每個信道，并且通常解擴一旦完成就執(zhí)行，以降低實現(xiàn)的復(fù)雜性(不失一般性，也可以在解擴之前執(zhí)行等價的操作)。注意，在所述系統(tǒng)的優(yōu)選實施例中，同步采樣所接收的信號(在最優(yōu)采樣點)，盡管其他的方法也是可以的(涉及過采樣和后采樣的最優(yōu)采樣時間確定也是可以的)。
所述接收機的優(yōu)選實施例使用低復(fù)雜性的方法來估計每個信道上的信號能量。特別地，在本發(fā)明中，這種方法考察每個信道的最優(yōu)采樣解擴器輸出的累加的(合計的)絕對值。如果對給定的信道，該累加的絕對值超過了預(yù)定的閾值，就可以說信號在該特定信道存在。下面的公式示出了一種所用的方法，對信道k計算累加的絕對值(ABSk)，其中DSk，n是對信道k與符號n的非歸一化最優(yōu)采樣的解擴器(FHT)輸出，并且Ni是可用信道(或擴頻序列長度)的數(shù)量，B是估計塊長度(按位或符號)，以及n是位或符號-時間索引ABSk=1NiBΣi=1B|DSk,n|]]>一般來說，對所有k(或Ni)個可用信道執(zhí)行這種計算，以確定在每個信道是否存在信號。可以使所述預(yù)定的閾值可編程或自適應(yīng)(根據(jù)讀取器接收機中的其他條件)。這種方法較之傳統(tǒng)的能量估計(平方和)方法具有優(yōu)點，它不需要高開銷的乘法操作來確定信號的存在。注意，當(dāng)確定該信道是單一占用的(如只有一個信號源設(shè)備使用它)，上述的平均絕對值度量(ABSk)也是對源設(shè)備的平均信號振幅的度量。這個信息連同相應(yīng)的對給定信道的方差信息，可以被用來確定系統(tǒng)的操作點(如SNR、CIR等)。通常，系統(tǒng)在指定的界限在操作，并且，通過讀取器可以進行系統(tǒng)處理增益的調(diào)整，以把系統(tǒng)操作保持在這些界限內(nèi)。
特別地，在所述系統(tǒng)的特定實施例中，從信道減去任何平均信號電平(如1380中的dc值)以獲得歸一化的信號，并考察剩余(歸一化)信號的絕對值，以此檢測來自標簽的低偏差A(yù)SK信號(多個信號)，如上所述。注意，要進一步歸一化信號電平可以施加某種形式的自動增益擴展(也在1380)。
在特定信道上一旦檢測了信號，通常，讀取器100必須檢測在該信道上是否發(fā)生沖突。這種檢測通常通過在某個時間周期上考察歸一化信號電平的絕對值的方差來獲得。如果信號絕對值的方差超過了某個(不同的)閾值，就可以說在該特定信道發(fā)生了沖突(因不同標簽的ID數(shù)據(jù)的沖突二進制數(shù)據(jù)值，見圖17)；否則，就可以說在該信道存在單一的信號(見圖18)。存在單一信號的信道也稱作“單一占用”信道。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員理解這些測量值和指標的過濾和平均可被用來提高它們的可靠性(如，提高該估計的SNR)。這樣，對這種測量值觀察的時間周期越長(并用在后續(xù)的過濾中)，該估計就變得更精確更可靠(如，更高的處理增益)。
如前面提到的，通過檢查每個信道上的歸一化信號的方差，讀取器接收機可以檢測每個信道上的沖突。歸一化信號的方差可以被看作是一種錯誤信號，并且表示了與理想信號的偏差。在優(yōu)選的實施例中，也實現(xiàn)了用于確定信號沖突的降低復(fù)雜性的方法。特別地，對每個信道累加歸一化(可以是dc校正的)錯誤信號的絕對值。使用如上述公式中的相同的值，對每個解擴器輸出可按下述公式計算每個信道的歸一化方差，其中B也是(可能不同)估計塊的長度VARk=1BΣi=1B||DSk,n|-ABSk|]]>對每個碼信道又執(zhí)行這種計算，以確定在給定信道上是否存在兩個或多個信號。如果累加的錯誤信號絕對值超過了第二預(yù)定(可能自適應(yīng)地確定)閾值，則稱在該信道發(fā)生沖突?？梢詮纳鲜龅慕档蛷?fù)雜性信號存在計算來部分地確定該歸一化誤差信號(如，上述公式中的和項)。特別地，可以設(shè)置歸一化誤差信號等于最優(yōu)采樣解擴器輸出減去絕對平均信號電平的差的絕對值(通過縮減上述的累加絕對值的計算來確定)?？梢栽谌炕蛟S多解擴器輸出位上對這種值求和，以提供附加的噪聲平均(為了提高該估計的SNR)。較之傳統(tǒng)的方差估計(樣本值減去平均值的差的平方和)方法，這種方法還具有優(yōu)點，它不要求高開銷的乘法操作來確定信號沖突的存在?？梢允褂眠@種方差度量(VARk)來檢測什么時候信號條件不良，以及何時需要調(diào)整系統(tǒng)擴頻增益，如下所述。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解還有許多方法可用于檢測信號的存在，以及檢測沖突存在或不存在，可以根據(jù)調(diào)制和發(fā)信類型而有所不同?？梢酝ㄟ^替換的方法檢測沖突，例如標準錯誤檢測(如CRC)方法，盡管這些方法可能不能夠在所有情況下正確檢測沖突(由于錯誤)。還應(yīng)注意，不論是否在信道上發(fā)生沖突，可以使用標準錯誤校正方法來校正傳輸錯誤并改進信號估計的精確性。
再次地，通常，在給定的通路(這可能與該多通路算法的通路號不同，如上所述)中在所有可用的(可能的)通信信道上執(zhí)行這些信號特征化測量因此，通常讀取器100要得出每通路的(每個以及)所有可能的通信信道上的是否存在信號的特征、以及在存在信號的每個信道上是否發(fā)生沖突的特征。回顧前面，通常，沖突定義成在多通路算法的相同通路期間兩個或多個標簽使用相同的通信信道的情況。當(dāng)在給定的信道上發(fā)生沖突，如果不使用沖突緩解技術(shù)，該信道的數(shù)據(jù)通常就丟失了。如果在給定的信道存在信號，并且沒有檢測到?jīng)_突，通常就稱在該(給定的)信道上特定信號被成功接收，并且通常讀取器100知道該特定標簽的整個數(shù)據(jù)序列。
注意，某些實施例可能執(zhí)行誤差檢測或校正(或某種其他類型的信號完整性措施)，以保證該數(shù)據(jù)的有效和正確接收。還應(yīng)注意，如果傳送了標簽信道選擇數(shù)據(jù)，讀取器100還可以檢查標簽110確實是在所預(yù)期的通信信道上通信(作為對用于確定信道的數(shù)據(jù)部分的另一種形式的誤差檢查，如上所述，還可見圖18，其中用于第二通路的信道選擇數(shù)據(jù)222必須與該信道選取匹配，如由1820、1830、1840所標示的)。
一旦讀取器接收機對給定的通信通路計算了上述的數(shù)量，它就可以確定其他的信號質(zhì)量度量值。這樣的度量值可用于確定何時存在不良的信道條件，以及何時需要對系統(tǒng)做調(diào)整(可能由于不適當(dāng)?shù)男盘栂龡l件，見下述的進一步說明)。特別地，通過取平均信號電平除以噪聲電平估計值的比值，可以估計成功接收信號的SNR。下面的公式示出了這種計算的例子，使用上述的記號和公式，其中在單一占用的信道上的平均信號電平被確定為(ABSs)，并且對非占用信道的歸一化方差被確定為(VARu)SNR=ABSs[VARu*Ni*0.482]]]>如上面所述，可以看出，噪聲電平估計值(對高斯白噪聲是0.482)與每個非占用信道的解擴器輸出在數(shù)學(xué)上相關(guān)。每個信道的SNR值可以在所有單一占用信道上平均，以獲得平均SNR度量。上述的歸一化誤差(方差)計算通常反映在給定信道上的任何惡化，并且可用于按類似的方式確定CIR度量值。對于非占用信道或單一占用信道，該方差度量值直接指示了在信道上或在信號中的任何干擾或噪聲成份，并且對存在兩個或多個用戶的其他信道，該度量值可用作沖突嚴重性的直接指示。這些接收的信號統(tǒng)計或通路操作參數(shù)度量值可用于做關(guān)鍵的系統(tǒng)決策，例如對源設(shè)備調(diào)整擴頻增益，如下所述。
圖25示出了根據(jù)本發(fā)明的讀取器處理過程流程圖的例子。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，在不脫離本發(fā)明的精神的前提下，所述的處理可以發(fā)生在讀取器之外(在更高的級別上，可能在中央控制設(shè)備)。在任何傳輸通路發(fā)生之前，讀取器設(shè)備可以根據(jù)以前的信息(如來自以前的讀取循環(huán)的標簽群體)有選擇地對可用信道的數(shù)量做出調(diào)整，如上所述。如果讀取器確定信號質(zhì)量或沖突統(tǒng)計情況不良，它還可以中斷當(dāng)前的傳輸通路(在接收了整個信號源數(shù)據(jù)之前)。可以通過只在數(shù)據(jù)分組的少部分(如分組的前四分之一)上估計上述的信號源參數(shù)來實現(xiàn)這種目的。在所述系統(tǒng)的一個實施例中，當(dāng)所估計的SNR或CIR落在某個閾值2516(如Thr1，其對碼片SNR值可設(shè)置成0dB)之下，被激活標簽的擴頻增益可以增加2518，或者當(dāng)其達到某個(可能不同的)閾值2520(如Thr2，其對碼片SNR值可以設(shè)置成6dB)之上時，就減少2522。這種動作可以與其他的測量值(如沖突嚴重性)相結(jié)合地發(fā)生。沖突嚴重性指標(CSI)的例子可以是在傳輸算法的特定傳輸通路中包含沖突的信道與整個可用信道的比率。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，當(dāng)這樣的比率超過了預(yù)定值2524(如Thr3＝0.7)，可用信道的數(shù)量可以增加2526?？梢杂上到y(tǒng)中在使用的通信資源量(如碼相位信道)來確定系統(tǒng)負載的另外的度量值。類似于上述的比率度量值，如果未占用信道數(shù)與整個可用信道數(shù)的比值(UCR)超過另外的閾值2528(如Thr4＝0.4)，可以降低2530對活動標簽的可用信道數(shù)。
讀取器還可以檢查其他的數(shù)值來確定是否要調(diào)整可用信道數(shù)。這些數(shù)值可以包括諸如CRC狀況、軟錯誤解碼信息等等。類似于上述的情況，如果從錯誤解碼信息(EDI)2532記錄了許多錯誤，可以增加2534可用信道的數(shù)量。注意，許多上述的數(shù)值已經(jīng)由讀取器接收機在常規(guī)的解調(diào)數(shù)據(jù)和分解沖突的過程中計算，所以對讀取器信號處理的影響通常并不大。再次地，為了便于討論，增加可用信道數(shù)量等同于增加系統(tǒng)中的擴頻增益、處理增益或擴頻因子。注意，所有活動傳輸?shù)臉撕灦际苓@種變化的影響。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可理解，還有不同的方法用于從類似的度量值導(dǎo)出類似的自適應(yīng)信息，例如基于沖突嚴重性(如歸一化信號方差的實際等級)的自適應(yīng)擴頻增益。這些度量值的某些例子在下面進一步討論。本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可理解，可以使用上述度量值的結(jié)合來進行有關(guān)可用信道數(shù)量調(diào)整的決策(如CIR與錯誤解碼信息的結(jié)合，當(dāng)其超過閾值時可進行調(diào)整)。這些閾值的實際大小也可以動態(tài)自適應(yīng)。例如，可以用更多時間來讀取標簽群體或庫存清單的讀取器可以改變能增加擴頻增益的閾值(如增加Thr1，減少THr2，或減少THr5)，以改進讀取循環(huán)的魯棒性。
一旦知道了來自標簽110的信號(并且可能經(jīng)確認)，就可以忽略它，或把它從其余的信號群體中去除(如下所述)。如果來自特定標簽的信號被有效地從信號群體中去除或減掉(通過下述的各種可能算法)，就實現(xiàn)了某種形式的沖突緩解。按這種方式，可以去除來自已知(經(jīng)識別的)標簽的信號，因此從系統(tǒng)中去除不想要的“干擾”。這樣就有效釋放了寶貴的通信資源。實際上，整個系統(tǒng)是一種自組織網(wǎng)絡(luò)，其中，所有的組織不是在發(fā)射機本身而是在讀取器接收機中完成的。注意，為實現(xiàn)沖突緩解的好處，信號的去除不是必需的。
圖19示出了當(dāng)使用沖突緩解技術(shù)時的讀取器動作的一般流程圖。在這種情況下，在進到多通路傳輸算法的下一通路之前，讀取器100試圖盡可能多地分解沖突(數(shù)據(jù)中的錯誤)(如在優(yōu)選實施例中通過保持讀取器傳輸功率恒定)。
如上所述，通常，讀取器100以給定的功率電平保持傳輸，直到獲得識別了所有活動傳輸?shù)臉撕灥哪硞€置信水平(或概率)。
如果信號沒有從信號群體(或復(fù)合接收信號)中主動地去除(或減掉)，則稱沒有發(fā)生沖突緩解。在這種情況下，可以在讀取器中使用各種算法來成功獲取(或解調(diào))所有來自標簽的數(shù)據(jù)。在這種情況下的一般思想是在多通路源設(shè)備傳輸算法的至少一個通路中等待每個標簽選取唯一的通信信道(即單用戶占用)。這種技術(shù)通常是可用在讀取器100的最低復(fù)雜性的識別方法，盡管它也是最慢的(即需要最長的整體傳輸時間來傳送信息片)。
對沒有沖突緩解技術(shù)的情況，讀取器100使用的一種非常低復(fù)雜性的算法是簡單地使標簽110、120、130在多通路通信算法中傳送最大的通路數(shù)。最大的通路數(shù)通常在窮盡了存儲在標簽上的數(shù)據(jù)的唯一部分時確定(如上所述)。
如上面指出的，讀取器100通過控制第一和第二預(yù)定傳輸條件來直接控制標簽傳輸?shù)耐窋?shù)。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，保持讀取器傳輸功率為常數(shù)，以便在完全激活的標簽之中繼續(xù)傳輸，盡管其他的第一和第二預(yù)定傳輸條件也可以控制來自各標簽的一組傳輸。通常由特定的信道選擇算法來確定最大通路數(shù)，但對完全唯一(非重疊的)信道選擇選取，也部分受限于數(shù)據(jù)長度(按位)除以信道選擇數(shù)據(jù)部分(按位)的總和。在上述給定的例子中，具有128位的數(shù)據(jù)，以及在每通路中的8位信道ID選擇數(shù)據(jù)，這樣，在多通路算法中最多有16(即，128/8)個通信通路(在非重疊的信道選擇開始重復(fù)之前)。這樣，在優(yōu)選實施例中給定信道(如PN)符號率，可以確定最大詢問時間，并且在給定所要求的傳輸通路數(shù)的所有情況下整體獲取(或讀取)時間是固定的(也示出在上述的公式中)。
沒有沖突緩解技術(shù)的其他的(在許多情況下是更復(fù)雜的)算法也是可以的。一種這樣的替換是讓標簽110、120、130傳送受限的通路數(shù)(小于最大通路數(shù))，以便獲得所接收數(shù)據(jù)(或所取的標簽?zāi)夸?為正確的給定置信水平。通常這由系統(tǒng)中(或在每個加電等級上)存在的源設(shè)備(或標簽)的預(yù)期數(shù)量以及所期望的置信水平(或識別系統(tǒng)中的貨物或標簽的概率)來確定。例如，利用在上述例子中給出的動態(tài)信道描述，仿真(超過1000次實驗)的結(jié)果表明識別50個標簽平均要7.73個傳輸通路，盡管在1000次實驗中，唯一識別標簽需要最多10通路。因此，讀取器100要按給定的功率電平保持加電直到10通路，以便具有合理的可信度，認為所有50(或其他數(shù)量的)標簽在唯一信道上成功傳送了它們的數(shù)據(jù)。再次地，讀取器100要能夠確定何時在信道上只有一個標簽110接收其ID數(shù)據(jù)。這將導(dǎo)致實質(zhì)的整體獲取時間節(jié)省，因為只執(zhí)行10個通路，而不是上述給出的例子中的絕對最大的16通路。對進一步的仿真結(jié)果，可采用統(tǒng)計或概率分析來對給定標簽數(shù)確定其他的置信水平或通路數(shù)。注意，在某些應(yīng)用中，讀取器100可在第一次清點庫存時采用最大通路數(shù)，然后根據(jù)系統(tǒng)中存在的預(yù)期(如測量的或觀察的)標簽數(shù)來調(diào)整通路數(shù)。
可替換地，讀取器100使用的算法可對每個標簽(一旦其數(shù)據(jù)或ID信息已經(jīng)被成功接收)跟蹤預(yù)期的沖突位置(如信道)，并且估計系統(tǒng)中還有多少標簽等待識別。因此，讀取器100可以比上述技術(shù)更迅速地停止詢問過程(一旦它確定系統(tǒng)中看來不存在其他標簽)。換言之，在接收期間，所需要的通路數(shù)由讀取100自適應(yīng)地估計，而不是如上述的根據(jù)預(yù)期的標簽數(shù)進行預(yù)先計算。該技術(shù)在下面以及圖22進一步說明。
讀取器100的更先進的實施例使用幾種形式的沖突緩解技術(shù)中的任何一種。通常，沖突緩解技術(shù)降低沖突在給定通信信道上的影響。理想情況下，它們在信道上去除特定沖突的影響。在所述系統(tǒng)中，這可以通過重新生成已知的信號并從整個信號群體(或復(fù)合接收信號)中減掉該已知的信號來實現(xiàn)(至少在概念上)。已知信號可以被看作是對其他(未知)信號的干擾，因此所述技術(shù)也被稱作干擾消除技術(shù)。注意，這種干擾信號去除可以發(fā)生在解調(diào)處理的任何階段(如，它可按碼片速率發(fā)生或在優(yōu)選實施例中它可以發(fā)生在解擴之后)。本發(fā)明的優(yōu)選實施例在解擴之后執(zhí)行沖突緩解，以降低實現(xiàn)的復(fù)雜性。
一般來說，在沖突緩解技術(shù)的家族存在不同等級的復(fù)雜性，并且它們較之不使用沖突緩解技術(shù)的實現(xiàn)通常要更復(fù)雜(如要求更多的處理能力、存儲器或硬件)。但是，這種技術(shù)通常導(dǎo)致總體標簽數(shù)據(jù)獲取(讀取)時間更短，并且極大提高系統(tǒng)能力。再一次地，假定所述信道是近似靜態(tài)的，并且所述系統(tǒng)對最佳系統(tǒng)性能是相對線性的。
一般來說，當(dāng)使用沖突緩解技術(shù)，對于多通路算法的給定通路，已知的信號(即成功確定)越多，在系統(tǒng)中看起來存在的標簽就越少。因在優(yōu)選實施例中，存儲在標簽110上的數(shù)據(jù)直接確定信道選擇(或者否則就是讀取器100已知的)，一旦讀取器100成功接收了該數(shù)據(jù)(通常發(fā)生在標簽110在另外的非占用信道上傳輸?shù)臅r候)，它就知道了標簽110對多通路通信算法的每一通路要做的所有信道選取。這樣，讀取器100就可以預(yù)測標簽110將使用哪個信道用于未來(以及過去)的傳輸，如上所述。注意，在常規(guī)的信號檢測處理期間，從標簽110觀察的信號電平通常還在讀取器100測量(并經(jīng)低通濾波)，所以給定(非沖突)標簽的實際信號強度的可靠估計是可用的。這種知識可用于有效重建已知信號，并從總體接收信號中精確地去除已知信號，因此從其他的傳輸通路中去除其影響。
特別地，通過在一個或多個傳輸通路的某些部分上做平均，可以確定每個成功接收的標簽信號的平均信號電平(以及可能的相位)。回顧前面，當(dāng)標簽在單一占用的信道上傳輸時，該標簽是成功接收的，在這種情況下，其數(shù)據(jù)可以通過傳統(tǒng)的方法來成功解調(diào)。再次地，為了簡化在本發(fā)明優(yōu)選實施例中的處理，計算平均累加絕對值(如上述的信號檢測步驟)。每個信道上的(可能經(jīng)dc校正的)絕對信號電平的平均值(在解擴之后)表示該標簽預(yù)期的信號電平(如，接收的信號強度)。對于采用了復(fù)數(shù)方式(例如在RF耦合系統(tǒng)中那些)的接收機，信號相位也可以在該傳輸通路的某些部分上平均。
如果信道是近似靜態(tài)的，或者在所關(guān)注的周期內(nèi)信道是穩(wěn)定的(如對短的讀取循環(huán)常常是這樣的)，可以假定干擾標簽的信號電平是穩(wěn)定的。這樣，它的本地再生成形式就可以從復(fù)合接收信號中去除或減掉。由于不再需要來自成功接收的標簽的信號或者說該信號不再有用(一旦它的數(shù)據(jù)被確定)，因此去除它以釋放通信信道，用于其他的未知標簽來進行通信。通過已知標簽的解調(diào)數(shù)據(jù)符號值或位序列乘以平均期望信號電平，可以重建該已知標簽的數(shù)據(jù)信號。這種信號的去除可以發(fā)生在解擴之后；否則，如果它在解擴之前去除，就要重新施加該特定的擴頻序列(從計算復(fù)雜性的觀點來看，完全不希望這樣)。注意，在多通路傳輸算法的每一通路中，為了改變信道，要知道標簽的信號，在去除處理中也要考慮這一點。還應(yīng)注意，對多通路算法的每一通路可用信道的數(shù)量和擴頻碼可能改變。
一種形式相對簡單的沖突緩解涉及在多通路算法(關(guān)于時間是前向的)的后續(xù)通路中減掉或清除已知信號。這樣，這種形式的沖突緩解通常稱作前向沖突緩解。圖20示出了使用前向沖突緩解技術(shù)的讀取器處理的例子流程圖，其中，為了便于理解該過程，該處理以順序方式執(zhí)行(即每次一個信道)。通常，該處理涉及確定哪個標簽110、120、130已經(jīng)成功傳輸了它們的ID數(shù)據(jù)(如前面在接收機算法中說明的)，以及保持包含有該多通路算法的每一通路的已知(標簽的)信道選取和估計的信號電平的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(或列表)。一旦知道了標簽的ID數(shù)據(jù)和傳送的標簽信號的信號電平，就可以有效地把它從任何后來的涉及該標簽的沖突中去除。還要注意，可以在增加的時間長度上測量和濾波所述的信號電平，以得到更精確的干擾信號電平。這樣，在本發(fā)明的一個實施例中，一旦估計了標簽信號(在某個精確度的范圍內(nèi)確定)，它就在多通路傳輸算法后來的通路中從適當(dāng)?shù)?預(yù)先確定的)信道中減掉，以此來取消(已知)標簽的信號在由其他用戶傳輸?shù)钠渌盘柹系娜魏胃蓴_效果。由于每個標簽的信道選取的確定性特點，可以實現(xiàn)這種技術(shù)，信道選取通?；诖鎯υ跇撕?10上的數(shù)據(jù)。
這里，近似靜態(tài)信道的假設(shè)是重要的，因?qū)λ泻罄m(xù)的通路或至少對該傳輸?shù)漠?dāng)前通路，要假定保持該測量的信號電平和可能的相位。一般來說，每個傳輸通路可以更新信號電平的估計，以考慮緩慢變化的信道條件。注意，只需要存儲已知的標簽信號信息(通常包含在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或列表中)和來自當(dāng)前傳輸通路的復(fù)合接收信號(或突發(fā))，以執(zhí)行這種算法(與下述算法中在存儲器中存儲所有接收的突發(fā)相對)。一般來說，較之不執(zhí)行任何沖突緩解的方法，這種類型的前向沖突緩解算法可以產(chǎn)生顯著(2～4倍)的整體讀取時間改進。
另外的更高級形式的沖突緩解涉及從多通路傳輸?shù)暮罄m(xù)的通路和前面的通路都減掉已知的信號。這樣也是可以的，因一旦識別了來自標簽110的數(shù)據(jù)，在前面各通路被占用的信道就清楚了，并且其對前面的任何沖突的作用也就可以取消了。這類沖突緩解算法通常被稱作雙向沖突緩解技術(shù)。雙向沖突緩解技術(shù)的計算復(fù)雜性更高(并且通常要求更多存儲器來存儲以前的通信通路)，但是可大大降低整體標簽讀取時間(較之不采用任何沖突緩解的方法，大約降低一個數(shù)量級)。
一般來說，這種方法要求存儲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包含有每個已識別的標簽在每個通信通路中(如上述的情況)的已知信道選取(如接收的數(shù)據(jù)序列)和估計的信號電平和/或相位。但是，由于從前面的傳輸通路中減掉了信號(如在前向沖突緩解算法中，除了當(dāng)前的通路)，可以分解另外的沖突。例如，如果分解了來自多通路通信算法的第三通路的數(shù)據(jù)(即成功接收)，則在該算法的前一通路(即第二通路)中來自其他用戶的數(shù)據(jù)就是可分解的，這又可以釋放另外的以前在傳輸?shù)那懊娴耐?即第一通路)或后面的通路(即第三通路)中沖突的用戶。每次分解了來自新用戶的數(shù)據(jù)，它的重構(gòu)信號從所有傳輸通路(直到并包括當(dāng)前的通路)中減掉，并且，再次計算單一占用的信道數(shù)和處于沖突的信道數(shù)(對所有可能的通信信道和通路)。按這種方式，讀取器100可以循環(huán)經(jīng)過所有可用的傳輸通路(直到并包括當(dāng)前的通路)，并且實際上繼續(xù)分解更多的標簽信號，直到在任何通路(直到并包括當(dāng)前的通路)中不再有可分解的用戶。然后，讀取器100進到下一個功率電平并繼續(xù)執(zhí)行雙向沖突算法。在后來的傳輸通路中，可以有相當(dāng)有力的效果，使得被分解的標簽信號的數(shù)量比可用的通信信道數(shù)量大很多。
注意，由于擴頻增益可以(在每個通路)動態(tài)改變，如讀取器所指示，在從復(fù)合接收信號中減掉信號之前，可能有必要對特定的擴頻因子重新歸一化這些信號。還應(yīng)注意，可以按任何次序(按時間)執(zhí)行雙向干擾消除的循環(huán)的各通路。
一旦接收了所有的標簽數(shù)據(jù)，讀取器100可以通過上面提及的方法(如錯誤檢測和校正)檢查數(shù)據(jù)的完整性，優(yōu)選地，在任何信號消除之前做這種檢查?？梢愿鶕?jù)標簽發(fā)射機中使用的調(diào)制類型，執(zhí)行傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)解調(diào)技術(shù)。讀取器100還可以對所述數(shù)據(jù)進行后處理，這通常包括諸如解擾、解密、分類和冗余項去除等功能(在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，這在多于一個的加電范圍中啟動)。注意，這些功能中的一些或全部可以發(fā)生在集中的位置，因此適合于多個讀取器或天線。
采用沖突緩解技術(shù)的完整讀取循環(huán)一旦完成(即識別了所有的活動標簽)，也就知道了系統(tǒng)中的每個信號的干擾特征。特別地，知道了(或估計了)多通路傳輸算法的每個通路的信號振幅和相位，并且知道了系統(tǒng)中存在的每個活動標簽的數(shù)據(jù)序列。實際上，可以知道有關(guān)每個標簽信號的所有信息。已經(jīng)知道完整的讀取循環(huán)需要L個傳輸通路，這可以同整個事務(wù)(讀取)時間相關(guān)聯(lián)，取決于發(fā)信速率和數(shù)據(jù)有效負荷大小，如上述公式中所描述的。
系統(tǒng)操作的例子這些算法的操作或許最好是通過例子來表達。該例子將詳細說明簡化的假想的標簽系統(tǒng)，該系統(tǒng)在每個通路獲取隨機信道。用來解釋該例子的圖21、23和24是該系統(tǒng)的狀態(tài)圖，示出了每個標簽通過傳輸算法選取的、用來在每個后續(xù)的通路上在其上通信的信道。該例子的各狀態(tài)是使用隨機數(shù)生成器來選擇信道的實際實驗中的不改變的輸出。在這一點上，物理信道的類型(如，碼相位等)是無關(guān)緊要的。因在上述的第I節(jié)詳細說明了本發(fā)明的數(shù)據(jù)加擾部分，所以該例子提供了整個系統(tǒng)的精確模型。
在圖21、23和24詳細說明的例子假定了8個標簽的群體，并進一步假定8個信道的每個通路的固定信道容量，標簽從該8個信道中獲取信道來通信。這樣，在優(yōu)選實施例中，在傳輸?shù)拿總€通路期間，每個標簽的ID信息的3位(如，可以是標簽的唯一子集)用于選擇8個信道中的一個，每個標簽110將在該信道上傳送。利用八進制數(shù)字，標簽ID的前30位隨機地生成，并且為了方便重復(fù)如下標簽10033043607...
標簽21106255165...
標簽34767441641...
標簽42044611136...
標簽56072335574...
標簽61476543240...
標簽75443367534...
標簽82135511564...
標簽1在第1通路(Pass#1)期間選擇信道0，在第2通路(Pass#2)期間選擇信道0，在第3通路(Pass#3)期間選擇信道3，等等。標簽2在第1通路(Pass#1)期間選擇信道1，在第2通路(Pass#2)期間選擇信道1，在第3通路(Pass#3)期間選擇信道0，等等。從這個表中，可以看出，對第一通路，是從第一個八進制位獲取信道，標簽1是信道0的單獨占用者，標簽3是信道4的單獨占用者，標簽5是信道6的單獨占用者，標簽7是信道5的單獨占用者。由于在這些信道中沒有沖突，標簽1、3、5、7被成功地整體識別。標簽1、3、5、7在沒有沖突的信道上傳送它們的完整ID。但是在第一通路，標簽2和6在信道1沖突，標簽4和8在信道2沖突。這些標簽不能被成功識別，并需要后續(xù)的通路來分解。讀取器100在觀察到?jīng)_突存在的情況下使得按當(dāng)前電平施加電能，并允許所有的標簽由第二個八進制位獲取另外的信道用于第二通路。應(yīng)該注意，在傳輸處理的任何階段，沒有標簽?zāi)苤浪鼈兪欠癯晒魉土怂鼈兊腎D信息。只有讀取器具有這樣的知識。當(dāng)整個讀取處理完成，讀取器通過去除傳輸條件(如斷電)向標簽發(fā)信。
在第二通路，唯一不涉及沖突的標簽是標簽3。由于該標簽已經(jīng)在第一通路被識別，讀取器100不獲取任何新的信息。在第一通路中沖突的標簽都還沒有被識別。在統(tǒng)計上，對8個標簽和8個信道，至少一個沖突的概率是1-8！/88＝99.76％。這一結(jié)果來自在給定的N個信道上在M個標簽之間沒有沖突的概率的更一般情況P{no collision}=N!(N-M)!1NM]]>以及P{沖突}＝1-P{無沖突}的事實。算法的每個通路有至少一個沖突的概率相同。對這種標簽和信道的組合，在100,000次實驗結(jié)果上平均，在每通路8個信道中2.7498個信道未被占用，3.1386個信道包含單一的標簽，1.5737個信道包含2個標簽，0.4482個信道包含3個標簽，0.0796個信道包含4個標簽，0.0093個信道包含5個標簽，7.2×10-4個信道包含6個標簽，4×10-5個信道包含7個標簽，沒有在一個信道中包含8個標簽的記錄。
無沖突緩解的例子在無沖突緩解的情況下，為了識別標簽，它必須完全通過其本身在信道中被識別出來。如果允許進行足夠多次的實驗，這種事件是會發(fā)生的。但是，在標簽ID 220中只有有限位數(shù)的信息，在開始重復(fù)之前只能進行有限次數(shù)的實驗。例如，如果標簽ID是96位長，并且在每通路用3位來提取信道(8個中的一個)，然后經(jīng)32次實驗，該過程將重復(fù)。由于每通路至少有一個沖突的概率很高(對這種情形是99.76％)，在整個實驗中，在每個通路標簽ID“隱藏”在沖突中的概率很小但有限。這并不是說標簽的ID 220與不同的標簽ID是整個都相同的(由唯一標簽ID的假定和唯一的、可逆的到加擾標簽ID的映射，這是不允許的)。這只是意味著，在檢查用于定義該通路的信道空間的少量的位(在這里是3位)時，標簽的ID 220與至少一個其他標簽的ID是相同的。這引入了庫存清單或貨物不確定性的概念，其中標簽的清單只是在特定可信度上是已知的。
對圖21中的實驗，為使每個標簽出現(xiàn)在無沖突信道，需要8次實驗。如已經(jīng)提到的，標簽1、3、5和7在第一通路被識別，標簽2在第三通路被識別，標簽4和8在第四通路被識別，標簽6直到第八通路才被識別。標簽6是一個很好的例子，說明了唯一的標簽是如何能隱藏在沖突中，即使它具有唯一的ID。如果該實驗只運行到第七通路(如，當(dāng)各ID只有21位長)，就沒有識別出標簽6。
在第一通路，識別了4個標簽。還識別了兩個沖突，指出了至少還有4個另外的標簽(因產(chǎn)生一個沖突至少要兩個標簽，兩個沖突至少要4個標簽)。所以在第一通路之后，讀取器100可以確定有4個已知的標簽，以及至少有4個未知的標簽，或至少總共有8個標簽。
在第二通路，只有單一的前面已知的標簽在占用唯一的(未使用的)信道。由于讀取器100知道標簽1、3、5和7的完整ID，它也知道在下一通路和所有后續(xù)的通路中這些標簽將占用哪個信道。讀取器100知道標簽1和5將到信道0，標簽7將到信道4。讀取器100因此預(yù)期在信道0有沖突，但也還存在未知的標簽占用信道0的可能性(在本情形是標簽4)。信道0指出了兩個已知的標簽和一個或多個未知標簽的可能性。讀取器100不在信道1預(yù)期沖突(因沒有已知的標簽預(yù)期選擇該信道)。這里的沖突指示了至少兩個未知標簽，也許更多。對信道4的沖突，其中只預(yù)期了標簽7，指示了至少一個另外的未知標簽。因此，第二通路得出4個前面已知的標簽，連同至少3個(明確地)未知標簽。這小于第一通路確定的集合，第一通路確定的集合是4個已知標簽和至少4個未知標簽，所以讀取器100在第二通路沒有收集到新的信息。
在第三通路，在信道0識別了標簽2。標簽1是預(yù)期到信道3的唯一標簽，所以那里的沖突指示了至少一個未知的標簽。標簽7是預(yù)期到信道4的唯一標簽，所以那里的沖突指示了至少兩個未知標簽(信道3上的未知標簽和信道4上的未知標簽)。標簽3又一次單獨占用信道。標簽5是預(yù)期到信道7的唯一標簽。在這里的沖突指出了至少3個未知標簽(累計在信道3、4和7的未知標簽)。這些，連同現(xiàn)在的5個已知標簽，再次指出至少有8個標簽。
第四通路識別了新的標簽4和8。標簽3、5和7出現(xiàn)在無沖突信道。標簽1和2預(yù)期在信道6沖突，但那里可能還有另外的標簽。這樣就得到7個已知標簽，由前面的實驗，至少有一個未知標簽。
第五通路沒有識別新的標簽。信道5上的沖突是非預(yù)期的，再次指出了7個已知標簽獲取至少一個未知標簽?？梢詫Φ诹泛偷谄咄纷鲱愃频慕忉?。
在第八通路識別了標簽6。所有其他的沖突都是預(yù)期的?，F(xiàn)在有8個已識別的標簽，是由前面各通路所預(yù)測的最小數(shù)。但是，還可能有隱藏在沖突中的標簽。例如，可能有標簽選取信道1、0、4、6、3、1、1、5，并且該標簽由其他沖突隱藏。標簽具有這種特定ID的概率是1/88或6×10-8。
還可能有標簽選取信道如2、4、4、6、5、4、5、6，概率也是6×10-8。在第一通路期間有2個沖突，在第二通路期間有3個沖突，在第三通路期間有3個沖突，在第四通路期間1有個沖突，第五通路期間有2個沖突，在第六通路期間有2個沖突，在第七通路期間有3個沖突，以及在第八通路期間有3個沖突，因此總共可能有2×3×3×1×2×2×3×3＝648個隱藏的ID，各具有概率6×10-8，另外單個隱藏標簽的概率是648/88＝38.6×10-6(38.6ppm)。另外兩個隱藏標簽的概率將更小，是648.647/816＝1.5×10-9。在另外的實施例中，通過解擾數(shù)據(jù)，并且當(dāng)所有其他的貨物是日用雜品，確定例如隱藏的標簽與輪胎或某些其他的非預(yù)期貨物相關(guān)，庫存清單可信度的水平可以進一步改進。
在根據(jù)沖突信息識別了最小數(shù)量的預(yù)期標簽之后(在這里的情形是8個標簽)，讓實驗繼續(xù)進行，由此可降低隱藏標簽的概率。通過在每通路計算沖突的數(shù)量，并根據(jù)每通路的信道數(shù)來得到隱藏標簽的概率，讀取器100可以繼續(xù)運行通路，直到它滿足了某個置信水平或者超出了唯一的信道模式(窮盡了ID)。假定每通路6481/8＝2.246個沖突，在兩個附加的通路之后(總共10通路)，單個隱藏標簽的概率降低到3.04×10-6。在又兩個附加通路之后(總共12通路)，單個隱藏標簽的概率降低到2.40×10-9。每個附加的通路以大致6481/8/8＝.281倍的幾何級數(shù)降低單個隱藏標簽的概率。
在圖22中的流程圖示出了上述的無干擾消除方法所涉及的步驟。在開始2210，利用無明確的ID以及無未知的(unkown)來初始化系統(tǒng)，這二者對應(yīng)總共零貨物。在第一通路2220的分析2230之后，記錄各明確ID(如第一通路中的貨物1、3、5和7)，并增加2240到明確ID的清單中。還記錄在通路2250中的沖突數(shù)量(如在第一通路的2個沖突)。如果沖突是預(yù)期的2260，則存在可在未來的通路中揭示的未知貨物的可能性，但不確定有未知。如果沖突不是預(yù)期的2270，則在未知清單中增加2個未知。然后估計2280貨物總數(shù)是明確識別的貨物數(shù)加上可引起所記錄沖突的最小未知貨物數(shù)。假定明確的ID數(shù)不等于估計的貨物總數(shù)，則未知總數(shù)復(fù)位成零2295并啟動另外的通路2220。當(dāng)明確的ID數(shù)等于以前識別的ID最大數(shù)加上未知貨物的數(shù)量并且滿足預(yù)定的可信度等級2296，該循環(huán)最終退出2296。
迄今，對信道的時間變化和接收的信號電平?jīng)]有作出假定。“無沖突緩解方法”既可以應(yīng)用在信道是靜態(tài)的情況也可以應(yīng)用在信道是動態(tài)的情況。對于靜態(tài)信道條件的情況，其中返回信號具有一致的功率電平和相位，在讀取器100有更多的以接收信號電平形式的可用信息。如果現(xiàn)在有這些假定，除了知道已知的標簽將在未來的通路中選取哪個信道之外，還知道其信號電平，然后就可以確定在預(yù)期的沖突中是否存在另外的隱藏標簽。例如，在第二通路期間信道0上的沖突包含兩個已知標簽和一個未知標簽。如果還知道已知標簽的信號電平，則可把沖突的總體信號電平與個別信號電平做比較，以確定在沖突中是否隱藏另外的未知標簽。這樣的環(huán)境將使得讀取器100在所有標簽被獨立識別(在這里的情況是8通路)，確定無隱藏標簽之后來結(jié)束其查詢，因已經(jīng)考慮了所有的沖突。
已識別標簽的信號電平的知識因此提供了庫存清點的更大的可信度。但是，信號電平信息對獲取時間的改善不僅僅是在所有已知的標簽分別明確之后的結(jié)束查詢。這將在下一節(jié)討論。
前向沖突緩解的例子當(dāng)標簽被個別地識別，則其對所有后續(xù)通路的信道選擇在讀取器100都是已知的。如果另外還知道信號電平和相位，則該標簽對沖突的作用可以被取消。來自該標簽的信號實際上可以從后續(xù)的沖突中被去除，因此，實際上把它從該群體中去除。考察圖23示出的實驗。標簽1、3、5和7在第一通路被明確識別。假定它們的信號電平和相位也被確定。
在第二通路期間，已知標簽1和5在信道0傳送它們的數(shù)據(jù)。利用它們的已知信號電平，可以去掉它們，只留下標簽4可現(xiàn)在來識別。類似地，在第二通路預(yù)期標簽7要在信道4傳送它的數(shù)據(jù)，并且通過去掉該標簽，只留下標簽6來識別。在信道1依然有未解決的沖突，所以需要至少一個該算法的另外的通路。
在第三通路期間，標簽2獨自出現(xiàn)并且被識別。標簽1預(yù)期在信道3傳送它的數(shù)據(jù)，所以把它去掉，只留下標簽8，現(xiàn)在可以識別標簽8。所有其他的沖突只包含已知的標簽，所以在算法的三個通路中完全有把握地完成了標簽的清點，而不是如圖21的無沖突緩解的八通路或更多的通路(取決于所要求的可信度等級)。
對于一致的靜態(tài)信道，可以很精確地知道已識別標簽的信號強度。考慮參數(shù)化PN信道的情況。對于該實驗，各標簽選取不同的八碼片長加長PN序列的碼相位。根據(jù)特定ID位的意義，傳送八碼片長PN序列既可以是每個標簽ID位的真值也可是反轉(zhuǎn)的。在讀取器100，接收機的相關(guān)器實際在每位的八碼片上平均信號電平。這要對該ID中的所有位(如128位)完成，這里，給定在8×128＝1024個樣本上的平均，10log(1024)＝30dB的信噪比平均增益。在更實際的情況中，會有更多的所期望的標簽和更多的可用信道(多于32)，這樣增益也增加。對32信道和128位，有36dB的信噪比增益。
雙向沖突緩解例子如果讀取器100存儲來自前面各通路的波形例子，甚至可以得到清點時間的更大的改進。利用所存儲的波形，可以再考察前面的通路并可按后續(xù)的通路來對待，由此可以消除以前的沖突。這是因為一旦識別了標簽，不僅所有后續(xù)的活動成為已知的，并且所有以前的信道選擇和信號電平也成為已知的。
考慮圖24示出的例子。在第一通路，識別了標簽1、3、5和7的位模式和信號電平以及相位。如前向沖突緩解，可以在第二通路識別標簽4，因可以從信道0的沖突中去掉標簽1和5的影響。類似地，從信道4的沖突中去掉標簽7的影響使得可識別標簽6。在第二通路和前向沖突緩解之后，標簽1、3、4、5、6和7成為已知的。
不再需要第三通路，可以在應(yīng)用前向沖突緩解之后，重新考察第一通路的結(jié)果。利用在第二通路期間識別的標簽4，可以從第一通路的存儲結(jié)果的信道2去掉它，以分解信道8。利用在第二通路期間識別的標簽6，可以從第一通路的存儲結(jié)果的信道1去掉它，以分解信道2。在這種情況下，只需要兩個通路就成功識別所有8個標簽。當(dāng)涉及大量的信道和標簽，前向沖突緩解和雙向沖突緩解的好處就更加顯著。
這樣，已經(jīng)完整說明了具有卓越性能(如讀取時間和容量)的使用多通路傳輸算法(優(yōu)選地采用擴頻技術(shù))的單向通信系統(tǒng)。沖突緩解技術(shù)、動態(tài)信道描述和加電范圍的結(jié)合又進一步改進系統(tǒng)性能。所述的通信系統(tǒng)具有許多應(yīng)用，不限于優(yōu)選的實施例和本說明書所述的實際例子。在不脫離權(quán)利要求書的基本特性的前提下，本發(fā)明還有在雙向通信設(shè)備、自動加電的用戶設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的應(yīng)用。
在不脫離本發(fā)明的精神或基本特性的前提下，本發(fā)明還可以按其他的特定形式來實施。所述的實施例在各個方面都應(yīng)看作是說明性的，并且不是限定性的。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書來指定，而不是由上述的說明來指定。來自權(quán)利要求書的等價物的含義和范圍的所有改變也包含在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種方法，用于在通信系統(tǒng)中在由至少一個信號源使用的第一組可用信道中動態(tài)自適應(yīng)可用信道的數(shù)量，所述方法包含步驟計算至少一個所接收信號的統(tǒng)計量；根據(jù)所述的至少一個經(jīng)計算的接收信號統(tǒng)計量，在所述的第一組中確定對可用信道數(shù)的調(diào)整；以及對系統(tǒng)中每個活動信號源發(fā)信號，以使所述信號源使用經(jīng)調(diào)整的可用信道數(shù)來傳輸信號。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述信號源根據(jù)具有至少一個傳輸通路的多通路傳輸算法來傳輸。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述的對系統(tǒng)中每個活動信號源發(fā)信號的步驟至少為下述之一在多通路傳輸算法的傳輸通路的開始執(zhí)行；以及在多通路傳輸算法的傳輸通路期間執(zhí)行。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述至少一個所接收信號的統(tǒng)計量至少是下述之一接收信號載波對干擾的比(CIR)；系統(tǒng)負載的度量值；接收信號信噪比(SNR)；以及傳輸誤差的度量值；利用以前的信號源傳輸期間收集的信息來計算；以及根據(jù)預(yù)期的系統(tǒng)中存在的信號源數(shù)量來計算。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述的對可用信道的數(shù)量調(diào)整至少為下述之一確定接收信號的統(tǒng)計量何時超過閾值；以及確定使總體數(shù)據(jù)傳輸時間最小。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述的確定對可用信道的數(shù)量調(diào)整的步驟和對系統(tǒng)中每個活動信號源發(fā)數(shù)據(jù)信號的步驟在所述信號源傳輸信號之前執(zhí)行。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述第一組中的可用信道數(shù)量由下述之一來調(diào)整按照固定的量增加所述可用信道；以及按照固定的量減少所述可用信道。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述的對系統(tǒng)中每個活動信號源發(fā)信號的步驟經(jīng)由脈沖寬度調(diào)制來執(zhí)行。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述信號源根據(jù)擴頻技術(shù)來傳輸。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，可用信道的數(shù)量對所有活動信號源是相同的。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述的發(fā)信號還使信號源同步，用于使用經(jīng)調(diào)整的可用信道數(shù)來傳輸信號。
12.一種通信系統(tǒng)，包括具有信號源的至少一個源設(shè)備，適于在活動狀態(tài)在一組可用信道上傳輸信號；以及至少一個目標設(shè)備，適于計算至少一個所接收信號的統(tǒng)計量，根據(jù)所述至少一個經(jīng)計算的接收信號統(tǒng)計量確定在第一組中的可用信道數(shù)量的調(diào)整，并且對系統(tǒng)中的每個活動信號源發(fā)信號，以使得信號源使用經(jīng)調(diào)整的可用信道數(shù)來傳輸信號。
全文摘要
一種方法，用于在通信系統(tǒng)中在由至少一個信號源使用的第一組可用信道中動態(tài)自適應(yīng)可用信道數(shù)，所述方法包含步驟計算至少一個接收信號的統(tǒng)計量(2516，2520，2524，2528，2532)；根據(jù)所述的至少一個計算的接收信號統(tǒng)計量(2518，2522，2526，2530，2534，2540)，在所述的第一組中確定對可用信道數(shù)的調(diào)整；以及對系統(tǒng)中每個活動信號源發(fā)信，以使所述信號源使用經(jīng)調(diào)整的可用信道數(shù)來傳輸信號(2550)。
文檔編號H04L1/00GK1759323SQ200480006518
公開日2006年4月12日 申請日期2004年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月11日
發(fā)明者斯蒂芬·庫夫納, 大衛(wèi)·P·格尼 申請人:摩托羅拉公司(在特拉華州注冊的公司)