无线射频识别通信方法及使用其的无线射频识别通信系统与流程

1.本发明是关于一种无线射频识别技术，更进一步来说，本发明是关于一种无线射频识别通信方法及使用其的无线射频识别通信系统。


背景技术：

2.无线射频识别(radio frequency identification，rfid)是一种无线通信技术，可以通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。许多行业都运用了无线射频识别技术。将标签附着在一辆正在生产中的汽车，方便可以追踪此车在生产线上的进度。仓库可以追踪药品的位置。无线射频识别的身份识别卡可以使员工得以进入建筑锁住的部分，汽车上的射频应答器也可以用来征收收费路段与停车场的费用。
3.然而，上述应用皆属于无线射频识别读取端是采用非电池电源。一般射频识别读取装置，当遇到过多射频识别标签会导致通信碰撞。又，无线射频识别的防碰撞机制一般是给予随机延迟时间，让射频识别标签分别启动，避免再次通信碰撞。在少量无线射频识别标签时可以很快知道无线射频识别标签的数据及数量，但在较多的无线射频识别标签时，需要较长时间处理通信碰撞的数据，也会产生额外的功率消耗，这部分对于使用电池的无线射频识别读取端是相当大的负担。


技术实现要素：

4.本发明的一目的在于提供一种降低碰撞的无线射频识别通信方法以及使用其的无线射频识别通信系统，用以减低通信碰撞率，并且减低功率消耗，更进一步来说，甚至还可以增加读取标签数量。
5.有鉴于此，本发明提供一种无线射频识别通信方法，用于识别多个射频识别标签，此无线射频识别通信方法包括：根据每一个不同识别码的射频识别标签，设置不同的启动延迟时间；每一预设时间，启动一无线射频识别读取端，并检测是否有射频识别标签；当检测有射频识别标签，判断是否发生通信碰撞；以及当判断出发生通信碰撞，进入一待机模式，停止供应射频无线能量，之后恢复一般模式启动，使每一个在读取端上的射频识别标签，在无线射频识别读取端再次启动时，进行电源启动重置。
6.本发明另外提供一种无线射频识别通信系统，此无线射频识别通信系统包括多个射频识别标签以及一无线射频识别读取端。每一射频识别标签被设置不同的启动延迟时间。每一预设时间，无线射频识别读取端被启动，并检测是否有射频识别标签，其中，当无线射频识别读取端检测有射频识别标签，且发生通信碰撞，进入一待机模式，停止供应射频无线能量，之后恢复一般模式启动，使每一个在无线射频识别读取端上的射频识别标签，在无线射频识别读取端再次启动时，进行电源启动重置。
7.依照本发明较佳实施例所述的降低碰撞的无线射频识别通信方法以及使用其的无线射频识别通信系统，上述根据每一个不同识别码的射频识别标签，设置不同的启动延
迟时间的步骤包括：将无线射频识别读取端的一能量输出期间分割成n个时间槽；将n个不同的射频识别标签的启动延迟时间分别设置，其中，第k个射频识别标签的延迟时间对应第k个时间槽，其中，n、k为自然数，k小于等于n，k大于0。
8.依照本发明较佳实施例所述的降低碰撞的无线射频识别通信方法以及使用其的无线射频识别通信系统，上述射频识别标签还包括一电阻以及一电容，通过所述电阻与所述电容的充放电，设置对应的启动延迟时间。在另一较佳实施例中，上述射频识别标签还包括一即时时钟(real time clock，rtc)产生电路，通过设定即时时钟产生电路以设置不同的启动延迟时间。
9.依照本发明较佳实施例所述的降低碰撞的无线射频识别通信方法以及使用其的无线射频识别通信系统，上述无线射频识别通信方法还包括：射频识别标签收到指令时除了在预设的启动延迟时间后的一预设传输时间内进行通信，其余时间进入睡眠模式，以节省能源消耗。
10.本发明的精神在于利用预先设置每一个标签个别的启动延迟时间，并且在通信碰撞通信时，停止供应电源给每个标签，在读取端下次提供电源时，每个标签依照自己不同的延迟时间槽(time slot)，进行延迟启动，因此，本发明可以在放置多个标签时，短时间内便可以读取到所放置的标签的识别码，减低碰撞的机会，并且减少功率消耗。
11.为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
12.图1为本发明一较佳实施例的无线射频识别通信系统的系统结构图。
13.图2为本发明一较佳实施例的无线射频识别通信系统的操作时序图。
14.图3为本发明一较佳实施例的无线射频识别通信系统的在发生通信碰撞时的操作时序图。
15.图4为本发明一较佳实施例的无线射频识别通信系统的射频识别标签101的电路图。
16.图5a为本发明一较佳实施例的无线射频识别通信系统的射频识别标签101的电路图。
17.图5b为本发明一较佳实施例的无线射频识别通信系统的射频识别标签101的操作示意图。
18.图6为本发明一较佳实施例的无线射频识别通信系统的射频识别标签101的电路图。
19.图7为本发明一较佳实施例的无线射频识别通信方法的流程图。
20.【符号说明】
21.100：无线射频识别读取端
22.101、tag1、tag2、tag3、tag4、tag5、tag6、tag7：射频识别标签
23.401：标签集成电路
24.r1：电阻
25.c1：电容
26.rtc：即时时钟(real time clock，rtc)产生电路
27.s701～s708：本发明一较佳实施例的无线射频识别方法的流程步骤
具体实施方式
28.图1为本发明一较佳实施例的无线射频识别通信系统的系统结构图。请参考图1，此无线射频识别通信系统包括一无线射频识别读取端(rfid reader)100以及多个射频识别标签101。在此实施例中，无线射频识别读取端100例如是使用电池的设备，例如玩具。
29.图2为本发明一较佳实施例的无线射频识别通信系统的操作时序图。请参考图2，在此实施例中，假设系统内的射频识别标签101有7个(tag1、tag2、、、tag7)，当无线射频识别读取端100由睡眠模式转为工作模式时，在无线射频识别读取端100会由线圈提供射频能量(rf power)，而放置在上的标签接收到射频能量(rf power)时，并不会立即的启动，而是依照射频标签对应的延迟时间来进行启动。举例来说，标签tag1会在射频能量提供后第一时间t1启动，标签tag2会在射频能量提供后第二时间t2启动，标签tag3会在射频能量提供后第三时间t3启动，以此类推。
30.换句话说，本实施例将无线射频识别读取端100的一能量输出期间分割成7个时间槽，并分别设置每一个射频识别标签的启动延迟时间，使得射频识别标签可以在上述的能量输出期间(提供射频能量的期间)内，分开不同的时间与读取端进行通信。
31.由上述实施例可以知道，每一个标签tag1～tag7都有对应的启动延迟时间。如此，当标签在同一个时间被置放时，其启动的时间并不重叠，故不会发生通信碰撞。然而，在本发明中，在不同时间放置仍有可能发生通信碰撞。以下以一个实施例说明本发明如何解决发生通信碰撞的情况。
32.图3为本发明一较佳实施例的无线射频识别通信系统的在发生通信碰撞时的操作时序图。请参考图3，假设一开始，第二标签tag2放置好，但是第一标签tag1却在第二标签tag2应当启动的时间范围内放置上去，导致第一标签tag1启动，且和第二标签tag2也启动的时间重叠，发生了通信碰撞，此时，无线射频识别读取端100将进入待机模式，并关闭射频能量(rf power)。在读取端100下次启动并重新提供射频能量(rf power)时，第一标签tag1、第二标签tag2将同时进行电源启动重置(power on reset，por)。由于第一标签tag1与第二标签tag2的启动延迟时间在一开始时，就已经预设为不交叠，故进行完电源启动重置后，第一标签tag1会先启动(active)，之后第二标签tag2才会启动。故本发明即便发生通信碰撞，也会在下一次的启动后，便不会再发生通信碰撞。标签tag1、tag2除了启动的时间外，其他时间都是在睡眠模式。标签tag1、tag2仅有在指定的时间槽被唤醒，故本发明可以节省非常多的电力消耗。
33.上述实施例中，是以每一个标签透过预设的方式，在一个时间槽里面，分配固定时间被启动(active)，此方式除了可以节省电力外，还可以让无线射频识别读取端100同时能读取的标签数量大幅上升。另外，本发明实施例的每一个射频识别标签除了在预设的启动延迟时间之后的一预设传输时间内进行通信，其余时间进入睡眠模式，以节省能源消耗。
34.以先前技术来说，假设一个射频识别标签需要0.4ma的耗电，则7个射频识别标签同时放置在无线射频识别读取端100时，需要2.8ma的耗电，也就是说，无线射频识别读取端100需要提供足够的射频能量(rf power)，才能让磁场上所有的射频识别标签能取得足够
电压，正常工作。
35.然而，如果配合上本发明实施例的上述标签电源控制的机制，当射频识别标签在指定的时间被唤醒，传送完数据后，然就进入睡眠模式(sleep mode)，直到无线射频识别读取端100重新供电，让射频识别标签ic进行电源启动重置后，重新同步，重复上述动作，则可节省非常多的功率消耗。且无线射频识别读取端100理想上，只要能在同一个时间提供0.4ma的能量，便可以读取所有的射频识别标签的识别码。
36.申请人进行了一实验，将没有使用本发明技术的多个射频识别标签，放置在无线射频识别读取端进行读取，结果数量约5个射频识别标签，无线射频识别读取端便无法进行读取。而将本发明实施例的射频识别标签放置在无线射频识别读取端进行读取，即便同时放置10个、15个射频识别标签，无线射频识别读取端依然能够顺利读取到所有的射频识别标签的识别码。
37.图4为本发明一较佳实施例的无线射频识别通信系统的射频识别标签101的电路图。请参考图4，在此实施例中，射频识别标签101包括一标签集成电路401、一电阻r1以及一电容c1。电阻r1与电容c1并联的耦接在共接电压vss和标签集成电路401的输入输出接口io之间。在此实施例中，通过电阻r1与电容c1的充放电，设置对应的启动延迟时间。优点是每一个标签的时序可以控制，缺点是成本高。
38.图5a为本发明一较佳实施例的无线射频识别通信系统的射频识别标签101的电路图。请参考图5a，在此实施例中，利用有按键扫描唤醒(key scan wake up)功能的集成电路，原先主要目的是在睡眠模式时，可以支援按键矩阵唤醒。按键扫描的输入输出接口i/o会提供一个按键扫描脉冲(key scan pulse)信号，将此按键扫描的输入输出接口i/o接到唤醒输入输出接口i/o上，依据按键扫描脉冲的时间并配合计数器计数来决定是否唤醒标签。
39.图5b为本发明一较佳实施例的无线射频识别通信系统的射频识别标签101的操作示意图。请参考图5b，举例来说，假设射频识别标签传一笔数据需要17ms(34*0.5us)，按键扫描脉冲的间距为7.7ms，所以当射频识别标签tag2要传送数据时，需等到第3个脉冲发生时(7.7ms*3＝23.1ms》17ms)，再传送数据，依此类推，tag7需在第18个脉冲时传送数据。
40.图6为本发明一较佳实施例的无线射频识别通信系统的射频识别标签101的电路图。请参考图6，在此实施例中，采用具有即时时钟(real time clock，rtc)产生电路rtc功能的射频识别标签，利用即时时钟rtc，可在进入待机模式(standby mode)后，开始进行计时，并计数到预先设定的时间之后，使标签启动并传送数据。
41.图7为本发明一较佳实施例的无线射频识别通信方法的流程图。请参考图7，此无线射频识别方法包括下列步骤：
42.步骤s701：根据每一个不同识别码的射频识别标签，设置不同的启动延迟时间。例如上述实施例所述的七个射频识别标签，分别有七个不同的启动延迟时间。也就是七个射频识别标签分别被配置在七个时间槽。
43.步骤s702：检测是否有无线射频标签，并判断是否标签数字为1。当判断有标签且标签数字为1，进入步骤s706；当判断有无线射频标签且无线射频标签的数目不是1，进入步骤s703。
44.步骤s703：当无线射频标签的数目不是1时，表示碰撞发生，此时，进入待机模式。
无线射频识别读取端100进入待机模式，并停止供应射频能量(rf power)给射频识别标签。
45.步骤s705：唤醒。无线射频识别读取端100被唤醒，并开始发送射频能量(rf power)。此时，放置在无线射频识别读取端100的标签便开始重新进行电源启动重置(power on reset，por)，并且依照其射频识别标签识别码，在对应的时间启动(active)。
46.步骤s706：接收标签数据。
47.步骤s707：进入睡眠模式。
48.步骤s708：回到步骤s702。
49.综上所述，本发明的精神在于预先设定每一个射频识别标签设置个别的启动延迟时间，并且在发生通信碰撞时，停止供应电源给每个射频识别标签，在读取端下次提供电源时，重新启动射频识别标签，每个射频识别标签依照自己不同的延迟时间槽(time slot)，进行延迟启动，因此，本发明可以在放置多个射频识别标签时，短时间内便可以读取到所放置的射频识别标签的识别码，减低通信碰撞的机会，并且减少功率消耗。
50.在较佳实施例的详细说明中所提出的具体实施例仅用以方便说明本发明的技术内容，而非将本发明狭义地限制于上述实施例，在不超出本发明的精神及本技术权利要求保护的范围的情况下，所做的种种变化实施，皆属于本发明的范围。因此本发明的保护范围当视本技术权利要求书的界定为准。