[发明专利]用于在使用带通Delta-Sigma调制器的反向散射RFID系统中产生专用数据信道的装置

说明书

技术领域

本发明一般地涉及一种用于在使用带通信号调制的反向散射射频通信网络中产生专用数据传输信道的方法和装置。

背景技术

射频识别(RFID)系统通常用于对近场通信网络中的物品进行定位和跟踪，其中该近场通信网络包括读取装置和至少一个无线终端或标签。在给定的RFID网络或系统中，将含有载波信号的激励时变电磁射频(RF)波从读取器传输到标签。标签使用反向散射技术来将读取器的RF信号反射回到读取器，在此期间对信号进行调制以进行编码并传输数据。

图1示出了现有技术的RFID系统，在该系统中，在相同的频率信道或频谱104上进行从标签101a-c到读取装置103的数据传输。通过使用所建立的反向散射技术，RFID系统或网络中多个标签中的每个标签通常发送位于相同的经反向散射的载波信号上的RF信号。因此，来自每个标签的经反向散射的RF信号在与给定读取装置/RFID网络相关联的相同RF频谱内与其他标签的RF信号重叠。

因此，当多个标签被相同的RFID读取器激励，并且多个标签会同时将它们各自的重叠信号反射回到使用给定频率信道的读取器中时，RFID系统中就会发生标签冲突。因此，每当在同一RF场中必须同时读取大量标签时，标签冲突问题就会加剧。当同时产生的信号相冲突时，读取器无法区分这些信号。标签冲突使读取器发生混淆，产生了数据传输错误，并通常会减少RFID系统或网络内的数据吞吐量。

已提出了各种系统来对个体标签进行隔离。例如，在一种专门降低冲突误差的技术中，当读取器认识到已经发生标签冲突时，该读取器会发送特定的“间隙脉冲”信号。在接收到该信号时，每个标签询问随机数计数器以确定在发送其数据之前要等待的间隔。由于每个标签都得到唯一数目的间隔，因此标签能在不同时间发送它们的数据。然而，就数据吞吐率而言，仍然存在对整个RFID系统性能的不利影响。

目前已知的是，通过使用诸如相移键控(PSK)和幅移键控(ASK)这样的信号调制方案来对标签所接收的信号进行调制并将调制的信号以反向散射方式再次辐射到读取器，其中标签通过改变各状态之间的阻抗匹配来改变其反射系数。然而，仍然存在由给定频率信道上的经反向散射信号的重叠所导致的标签冲突的不利影响。

此外，在高频RF信号环境下，读取装置中的DC偏移量的影响以及读取器的相位噪声的影响也特别相关。

RFID网络中的反向散射标签终端的设计还涉及一些更为特殊的挑战。经反向散射的标签信号不是现存的唯一反射信号；在单天线系统中，通常还有由于从读取装置的发射天线到各种周围物体的非意图反射而产生的甚至更大的信号。不想要的反射信号在读取装置中与本地的振荡器信号进行混频；由于它们(通常)未经调制，因此它们会产生DC偏移量，即：从混频器输出的较大直流电压。幸运的是，如果想要的信号不包含太多接近于DC的信息(甚至在数据具有长的l或0的字符串时只要选择标签符号来确保标签状态的频繁转换，就将处于该情形)，则可以直接滤除这个偏移量。然而，这通常并不是优选的。在混频器输出中所产生的较大波动更难滤除，并使得难以从标签中观察到任何反射，直到接收器已有几微秒的时间来恢复为止。

上述问题可通过使用分离式的发送与接收天线(双基配置)来改善：这种情况下，接收器必须只处理入射到接收天线上的、通常比反射的信号小得多的一部分发射的信号，而不是处理来自(单个)天线的反射信号。通过通常由商用的读取器所采用的大型双基天线，可以获得大约40dB的隔离，这表示比来自单个天线的回波损耗要好20-25dB。然而，使用一对天线会增加成本、复杂性，并增加了对读取器的空间需求。备选地，可以使用自适应天线调谐器或对消器(nuller)以减少来自单个(单基)天线的反射，但这种方案再次牵涉到附加的花费和复杂性。

振荡器(例如，读取装置中所使用的那种振荡器)不会产生完美的单纯载波信号，因为该信号的相位及幅度都会变化。当较大的固定反射与本地振荡器进行混频时，接收信号中的相位噪声可转换成幅度噪声。相位噪声通常在很接近载波信号频率的频率处呈现最高，该相位噪声在混频后转化为近似的DC。为了降低相位噪声的影响，期望使用一种相对较窄的滤波器，其只让来自标签的含有所需信号的频率通过，以及期望使用如实际中所需的最高标签调制频率或带通标签调制频率；然而，这限制了可使用的调制类型和数据流类型。

发明内容