СПОСОБ, МОДУЛЬ, ТЕРМИНАЛ И СИСТЕМА, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ СОГЛАСОВАННУЮ РАБОТУ ПОДСИСТЕМЫ РАДИОЧАСТОТНОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ И ПОДСИСТЕМЫ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ
METHOD, MODULE, TERMINAL AND SYSTEM FOR PROVIDING COHERENT OPERATION OF RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION SUBSYSTEM AND WIRELESS COMMUNICATION SUBSYSTEM

Настоящее изобретение относится к системам связи ближнего действия. В частности, настоящее изобретение относится к квазиодновременной работе считывающего интерфейса радиочастотной идентификации в терминалах сотовой связи. Конкретнее, настоящее изобретение относится к работе считывающего интерфейса радиочастотной идентификации с синхронизацией по времени и частоте по отношению к сотовой связи.
Технология радиочастотной идентификации (RFID) в основном относится к технологии местной связи и, более конкретно, к технологии местной связи, включающей технологию электромагнитной и/или электростатической связи. Электромагнитная и/или электростатическая связь реализуется в радиочастотной области электромагнитного спектра при помощи, например, технологии RFID, которая изначально включает ответчики RFID, также называемые метками RFID, и считывающие интерфейсы RFID для радиочастотных ответчиков, также для простоты называемые считывателями RFID.
В ближайшем будущем в мобильных терминалах будет использоваться все больше различных технологий радиосвязи. Растущее число различных систем вызывает необходимость в разработке методологии радиодоступа с различной скоростью передачи данных, дальностью действия, надежностью и производительностью, специально адаптированных для условий эксплуатации и, соответственно, вариантов использования. Стимулом к разработке служат проблемы совместимости мобильных терминалов, использующих несколько радиодиапазонов.
Технология RFID является одним из последних решений по объединению терминалов; она обеспечивает новые возможности, такие как, например, объединение пары устройств, обмен ключами безопасности или получение информации о продукте из элементов, предоставляемых метками RFID, при помощи устройства с возможностями RFID. Обычно в потребительских системах дальность действия связи между меткой RFID и считывающим интерфейсом RFID составляет всего несколько сантиметров.
В настоящее время уже есть варианты считывателей RFID, встроенные в мобильные телефоны. Системы, реализованные в настоящее время, основаны на технологии связи в ближнем поле (NFC), которая работает на частоте 13,56 МГц. В данной технологии взаимодействие обеспечивается за счет индуктивной связи, в результате чего и в считывателе, и в метке необходимо использовать довольно большие рамочные антенны. Помимо этого, индуктивная связь имеет свои ограничения, когда она попадает в диапазон радиосвязи. Обычно максимальная дальность на частоте 13,56 МГц с надлежащим током возбуждения и размером антенны равняется примерно 1-2 м.
Ограниченная дальность действия систем радиочастотной идентификации на 13,56 МГц увеличила интерес поставщиков и служб материально-технического снабжения к более высоким частотам, называемым УВЧ (ультравысокими) и сверхвысокими частотами. На ультравысоких частотах (в районе 868 МГц в Европе и 915 МГц в Соединенных Штатах в соответствии с распределением частот) дальность связи в промышленных и профессиональных стационарных установках достигает 10 метров, что обеспечивает возможность использования совершенно новых систем по сравнению с системами с частотой 13,56 МГц. Работа RFID на УВЧ и на сверхвысоких частотах основана на обратном рассеянии, т.е. считыватель (запросчик) формирует сигнал возбуждения/запроса, а метка радиочастотной идентификации (ответчик RFID) меняет входное сопротивление антенны в соответствии с заданным шаблоном, зависящим от данных.
В настоящее время наиболее значимым форумом по стандартизации в УВЧ-диапазоне является EPCglobal, которая руководит разработкой промышленных стандартов для кодекса электронной продукции (ЕРС) для поддержки использования технологии RFID в современных популярных торговых сетях, имеющих огромное количество информации. Ближайшей целью является замена штрих-кодов на грузовых паллетах, на более длительный период намечена замена штрих-кодов на упаковках и некоторых отдельных продуктах. Если эти цели будут реализованы, потребитель сможет получить на свой терминал со встроенной связью RFID информацию о продукте или ссылку на более подробную информацию, просто дотронувшись до продукта, который снабжен ответчиком радиочастотной идентификации, утвержденным EPCglobal.
Мощность возбуждения, формируемая подсистемой считывателя RFID, довольно высока, она составляет примерно от 100 мВт в потребительских системах, относящихся к мобильным терминалам, и до нескольких ватт в профессиональных стационарных системах. Для RFID в УВЧ-диапазоне в Европе используется полоса ISM 868 МГц, а в Соединенных Штатах - 915 МГц. Видно, что используемые частоты близки к частотам сотовой связи: для приемников и передатчиков сотовых мобильных станций в Европе используются частоты 880-915 и 925-960 МГц, а в Соединенных Штатах - 824-849 и 869-894 МГц. В связи с тем, что подсистема считывателя RFID испускает достаточно мощный сигнал возбуждения RFID, в работающем в том же терминале сотовом передатчике из-за несовершенной природы возбуждающего сигнала RFID и ограниченного подавления высокочастотных фильтров могут возникнуть сильные помехи. На практике расстояние между антенной считывателя RFID и антенной сотовой связи может составлять всего несколько сантиметров, поэтому переходное затухание может составлять порядка 10-20 дБ. Принимая уровень высокочастотной мощности подсистемы считывателя RFID равным 20 дБм (соответствует примерно 100 мВт), на входе антенны приемопередатчика сотовой связи может появиться сигнал с уровнем 0 дБм. Антенна сотовой связи и симметрирующее устройство с их частотной характеристикой, а также входной высокочастотный фильтр в некоторой степени подавляют помехи, но уровень результирующего сигнала остается достаточно высоким и в некоторых ситуациях может порождать сильные помехи и даже блокировать необходимый сигнал сотовой связи. В крайних случаях, когда ищется самое выгодное решение по объединению устройств, устройство сотовой связи и считыватель радиочастотной идентификации могут использовать одну и ту же антенну, так как рабочие частоты этих систем обычно расположены близко друг к другу и поэтому одна антенна может обслуживать обе системы.
Целью настоящего изобретения является предоставление методологии и средств для обеспечения возможности совместного скоординированного использования подсистемы RFID и подсистемы беспроводной связи. В частности рассматриваемое совместное существование систем применимо к подсистеме сотовой связи и подсистеме RFID, встроенным в одно терминальное устройство. Подсистема RFID вызывает помехи из-за увеличения минимального уровня шума в любых подсистемах беспроводной связи, работающих в мобильном терминале.
Варианты достижения цели настоящего изобретения описаны в независимых пунктах приложенной формулы изобретения.
В соответствии с аспектом настоящего изобретения представлен способ планирования связи через подсистему беспроводной связи и подсистему RFID. Определяют один или несколько периодов активности подсистемы беспроводной связи. На основании одного или нескольких определенных периодов активности определяется один или несколько периодов неактивности. Работа подсистемы RFID синхронизируется с одним или несколькими периодами неактивности. Кроме того, подсистема RFID активизируется в соответствии с одним или несколькими периодами неактивности таким образом, что обеспечивается по существу параллельная работа подсистемы беспроводной связи и подсистемы RFID.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения представлен компьютерный программный продукт, обеспечивающий возможность «прослушивания перед диалогом», что позволяет определить один или несколько свободных поддиапазонов радиочастот, применимых для RFID, действующей в подсистеме считывателя RFID. Компьютерный программный продукт содержит сегменты программного кода для выполнения этапов способа, соответствующего вышеуказанному варианту реализации изобретения, когда программа запущена на компьютере, терминале, сетевом устройстве, мобильном терминале, терминале с возможностью мобильной связи или интегральной схеме специализированного применения. Компьютерный программный продукт, содержащий сегменты программного кода, может храниться на машиночитаемом носителе. В качестве альтернативного варианта одну или несколько инструкций, адаптированных для выполнения вышеуказанных этапов способа, соответствующего указанному варианту выполнения изобретения, может выполнять интегральная схема специализированного назначения (ASIC), являющаяся эквивалентом указанного компьютерного программного продукта.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложен модуль планирования, предназначенный для планирования связи через подсистему беспроводной связи и подсистему RFID. Модуль планирования может работать с подсистемой беспроводной связи и подсистемой RFID и выполнен с возможностью определения одного или нескольких периодов активности подсистемы беспроводной связи и получения одного или нескольких периодов неактивности на основании одного или нескольких определенных периодов активности. Модуль планирования синхронизируется с одним или несколькими периодами неактивности. Модулем планирования формируется запускающий сигнал, который подается на подсистему RFID для ее запуска в соответствии с одним или несколькими полученными промежутками неактивности, что обеспечивает по существу параллельную работу подсистемы беспроводной связи и подсистемы RFID.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложено терминальное устройство с возможностью планируемой связи через подсистему беспроводной связи и подсистему RFID, находящиеся в нем. Терминальное устройство включает модуль планирования, который работает с подсистемой беспроводной связи и подсистемой RFID. Модуль планирования выполнен с возможностью определения одного или нескольких периодов активности подсистемы беспроводной связи и получения одного или нескольких периодов неактивности на основании одного или нескольких определенных периодов активности. Модуль планирования синхронизируется с одним или несколькими периодами неактивности. Модулем планирования формируется запускающий сигнал, который подается в подсистему RFID для ее запуска в соответствии с одним или несколькими полученными промежутками неактивности, что обеспечивает по существу параллельную работу подсистемы беспроводной связи и подсистемы RFID.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложена система, которая обеспечивает планируемую связь через подсистему сотовой связи и подсистему RFID, имеющиеся в системе. Кроме того, система включает модуль планирования, который работает с подсистемой сотовой связи и подсистемой RFID. Модуль планирования выполнен с возможностью определения одного или нескольких периодов активности подсистемы беспроводной связи и получения одного или нескольких периодов неактивности на основании одного или нескольких определенных периодов активности. Модуль планирования синхронизируется с одним или несколькими периодами неактивности. Модулем планирования формируется запускающий сигнал, который подается на подсистему RFID для ее запуска в соответствии с одним или несколькими полученными промежутками неактивности, что обеспечивает по существу параллельную работу подсистемы беспроводной связи и подсистемы RFID.
Для более полного ознакомления с настоящим изобретением и понимания того, как оно может быть реализовано, ниже приведены ссылки на приложенные чертежи, на которых:
На фиг.1 схематически показана принципиальная блок-схема, на которой изображены типовые компоненты ответчика RFID и подсистемы считывателя RFID;
На фиг.2а схематически показана принципиальная блок-схема портативного терминала сотовой связи с возможностью RFID в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения;
На фиг.2b схематически показана принципиальная блок-схема подсистемы считывателя RFID в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения;
На фиг.3а-3с схематически показаны принципиальные блок-схемы различных вариантов реализации портативного терминала сотовой связи с возможностью RFID;
На фиг.4а-4d схематически показаны рабочие последовательности, применимые к механизму планирования для обеспечения возможности планируемой связи RFID и сотовой связи в соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения;
На фиг.5а схематически показан пример временной диаграммы активности GSM/EDGE в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения;
На фиг.5b (1)-(4) схематически показан пример временной диаграммы связи WCDMA в режиме сжатого кадра в соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения;
На фиг.6а более детально показан пример временной диаграммы активности GSM/EDGE и временной диаграммы активности связи радиочастотной идентификации фиг.5а в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения;
На фиг.6b схематически показана огибающая радиочастоты подсистемы считывателя RFID при включении и выключении, соответствующая варианту реализации настоящего изобретения;
На фиг.6с схематически показано кодирование по периоду повторения импульсов символов данных «0» и «1» связи RFID в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения;
На фиг.6d схематически показана сравнительная временная диаграмма связи RFID с подсистемой считывателя RFID и ответчиком RFID в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения; и
На фиг.6е схематически показана последовательность процессов связи RFID и рабочих состояний ответчика RFID в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения.
В нижеследующем описании ссылки на одинаковые и/или идентичные компоненты будут даваться одинаковыми номерами.
Далее концепция настоящего изобретения будет описана со ссылкой на системы сотовой связи, которые, в частности, поддерживают сотовую связь стандартов GSM, GSM/GPRS, GSM/EDGE, cdma2000 и/или UMTS. Помимо этого, связь RFID будет описываться со ссылкой на связь RFID в диапазоне ультравысоких частот (UHF), которая, в частности, поддерживает стандарт EPCglobal. Необходимо заметить, что вышеуказанные технические характеристики подсистемы сотовой связи, также как и подсистемы считывателя RFID, приведены для иллюстрации. Надо понимать, что изобретение не ограничивается этими характеристиками.
Изначально технология RFID была разработана и введена для наблюдения за электронными изделиями, контроля изделий и материально-технического снабжения, в первую очередь для замены идентификационных меток со штрих-кодами, которые в настоящее время используются для контроля изделий и материально-технического снабжения. Типовой вариант реализации ответчика RFID на современном техническом уровне показан со ссылкой на фиг.1. Типовой блок 10 ответчика RFID по существу включает электронную схему, в качестве примера изображенную в виде логической схемы 12 ответчика, которая имеет средство хранения данных, изображенное здесь как память 13 ответчика, и радиочастотный интерфейс 11, который объединяет антенну 14 и логическую схему 12 ответчика. Ответчики RFID обычно размещены в маленьких контейнерах, размещенных в устройстве и помеченных приклеенными метками. В зависимости от требований к предусматриваемым вариантам использования ответчиков радиочастотной идентификации (например, скорость передачи данных, мощность запроса, дальность передачи и т.д.) реализованы различные типы передачи данных/информации в диапазоне от 10-100 кГц до нескольких ГГц (например, 134134 кГц, 13,56 МГц, 860 МГц-928 МГц и т.д.). Можно выделить два основных класса ответчиков RFID. Пассивные ответчики RFID активируются и возбуждаются при помощи считывателей RFID, которые генерируют возбуждающий или запрашивающий сигнал, например радиочастотный сигнал на определенной частоте. Активные ответчики RFID содержат собственный источник питания (не показан) для возбуждения, такой как батарейка или аккумулятор.
При активизации ответчика RFID блоком 20 считывателя RFID информация, записанная в памяти 13 ответчика, модулируется в радиочастотном сигнале (например, радиочастотном сигнале запроса), который излучается антенной 14 блока 10 ответчика RFID с целью последующего его распознавания и принимается блоком 20 считывателя RFID. Конкретнее, при использовании пассивного ответчика радиочастотной идентификации (например, при отсутствии локального источника питания) ответчик радиочастотной идентификации по существу возбуждается переменным по времени радиочастотным сигналом/волной, формируемым запрашивающим считывателем RFID. Когда антенна, связанная с ответчиком 10 RFID, попадает в радиочастотное поле, в ней возникает напряжение. Напряжение используется для возбуждения ответчика 10 радиочастотной идентификации и обеспечивает возможность обратной передачи информации с ответчика RFID на считыватель RFID, которая иногда называется обратным рассеянием.
Типовые современные ответчики RFID соответствуют стандартам RFID, таким как стандарт ISO 14443 тип А, стандарт Mifare, стандарт связи в ближнем поле (Near Field Communication, NFC) и/или стандарт EPCglobal.
В соответствии с целями использования ответчиков RFID информация или данные, хранящиеся в памяти 13 ответчика, могут быть закодированы «жестко» или «мягко». «Жесткое» кодирование означает, что информация или данные, записанные в памяти 13 ответчика, задаются заранее и не могут быть изменены. «Мягкое» кодирование означает, что информация или данные, записанные в памяти 13 ответчика, могут конфигурироваться внешними устройствами. Конфигурация памяти 13 ответчика может осуществляться при помощи радиочастотного сигнала, принимаемого через антенну 14, или конфигурирующего интерфейса (не показан), который позволяет получить доступ к памяти 13 ответчика.
Блок 20 считывателя RFID обычно содержит радиочастотный интерфейс 21, считывающую логику 22 и интерфейс 23 передачи данных. Интерфейс 23 передачи данных по существу соединен с главной системой, такой как портативный терминал, которая, с одной стороны, управляет работой считывателя RFID при помощи инструкций, передаваемых главной системой на считывающую логику 22 через интерфейс 23 передачи данных, а с другой стороны, принимает данные, предоставляемые считывающей логикой 22 через интерфейс 23 передачи данных. При выполнении инструкции считывающая логика дает команду радиочастотному интерфейсу 21 на формирование возбуждающего/запрашивающего сигнала, который излучается антенной 24, соединенной с радиочастотным интерфейсом 21 блока 20 считывателя радиочастотной идентификации. Если ответчик RFID, такой как блок 10 ответчика RFID, находится в зоне действия возбуждающего/запрашивающего сигнала, ответчик RFID возбуждается и в результате принимается модулированный радиочастотный сигнал (радиочастотный сигнал обратного рассеяния). В частности, модулированный радиочастотный сигнал несет данные, хранящиеся в памяти 13 передатчика, модулированные в возбуждающем/запрашивающем радиочастотном сигнале. Модулированный радиочастотный сигнал объединяется в антенне 24, демодулируется радиочастотным интерфейсом 21 и подается на считывающую логику 22, которая отвечает за извлечение данных из демодулированного сигнала. В конечном результате данные, полученные из принятого модулированного радиочастотного сигнала, передаются через интерфейс передачи данных на главную систему.
На фиг.2 показана блок-схема компонентов портативного электронного терминала 100 на примере оконечного мобильного/сотового телефонного аппарата. Портативный электронный терминал 100 в качестве примера представляет любой тип обрабатывающего терминала или устройства, применимого к настоящему изобретению. Необходимо понимать, что настоящее изобретение не ограничено изображенным портативным электронным терминалом 100, а также любым другим специализированным типом обрабатывающего терминала или устройства.
Как было сказано выше, изображенный портативный электронный терминал 100 в качестве примера изображен в виде портативного пользовательского терминала с возможностью сотовой связи. В частности, портативный сотовый терминал 100 представлен в виде системы на базе процессора или микроконтроллера, содержащей центральный процессор (CPU) и мобильный процессор (MPU) 110, соответственно, память 120 данных и приложений, средства сотовой связи, включающие радиочастотный сотовый интерфейс (I/F) 180 с адаптированной соответственным образом радиочастотной антенной 181 и модулем 185 идентификации абонента, средства ввода/вывода пользовательского интерфейса, обычно включающие средства 140 ввода/вывода аудио (I/O) (по существу микрофон и динамик), клавиши, малую клавиатуру и/или клавиатуру с контроллером (Ctrl) 130 нажимаемых клавиш, экран с контроллером (Ctrl) 150 экрана и (локальный) беспроводной и/или проводной интерфейс (I/F) 160 передачи данных.
Работа портативного электронного терминала 100 управляется центральным процессором (CPU) или мобильным процессором (MPU) 110, как правило, под управлением операционной системы или основной управляющей программы, которая управляет функциями, свойствами и функциональностью портативного электронного терминала 100 посредством разрешения их использования пользователем. Экран и контроллер (Ctrl) 150 экрана обычно управляются процессором (CPU/MPU) 110 и предоставляют пользователю информацию, включающую (графический) пользовательский интерфейс (UI), который позволяет пользователю воспользоваться функциями, свойствами и функциональностью портативного электронного терминала 100. Клавиатура и контроллер (Ctrl) 130 клавиатуры служат для обеспечения возможности ввода пользователем информации. Вводимая с клавиатуры информация по существу подается контроллером (Ctrl) клавиатуры на процессор (CPU/MPU) 110, который может получать инструкции и/или управляться в соответствии с полученной информацией. Средства 140 ввода/вывода аудио (I/O) включают по меньшей мере динамик для воспроизведения аудиосигнала и микрофон для записи аудиосигнала. Процессор (CPU/MPU) 110 может управлять преобразованием аудиоданных в выходные аудиосигналы и входных аудиосигналов в аудиоданные, где для примера аудиоданные имеют формат, подходящий для передачи и хранения. Преобразование аудиосигнала в цифровое аудио и наоборот по существу выполняется схемами цифроаналогового и аналого-цифрового преобразования, выполненными, например, на основе цифрового сигнального процессора (DSP, не показан).
Клавиатура, используемая абонентом для ввода данных, для примера включает буквенно-цифровые клавиши и специальные клавиши телефонии, как в клавиатурах ITU-T, одну или несколько многофункциональных клавиш, функции которых зависят от контекста, клавишу прокрутки (вверх/вниз и/или влево/вправо и/или любая их комбинация для перемещения курсора по экрану или просмотра через пользовательский интерфейс UI), четырехпозиционную кнопку, восьмипозиционную кнопку, джойстик и/или подобный контроллер.
Портативный электронный терминал 100 в соответствии с конкретным вариантом реализации изобретения, показанным на фиг.2, включает подсистему 180 сотовой связи, соединенную с радиочастотной антенной 181 и работающую с модулем 185 идентификации абонента (SIM). Подсистема 180 сотовой связи выполнена в виде сотового приемопередатчика для приема сигналов от сотовой антенны, декодирования сигналов, их демодуляции, а также преобразования в основную полосу частот. Подсистема 180 сотовой связи реализует беспроводной интерфейс, который работает вместе с модулем 185 идентификации абонента (SIM) для осуществления связи с соответствующей базовой станцией (BS), контроллером базовой станции, узлом В и подобными сетями радиодоступа (RAN) наземных сетей мобильной связи общего пользования (PLMN). Таким образом, выходной сигнал подсистемы 180 сотовой связи состоит из потока данных, который может потребовать дальнейшей обработки процессором (CPU/MPU) 110. Подсистема 180 сотовой связи скомпонована в виде сотового приемопередатчика, также приспособленного для приема данных от процессора (CPU/MPU) 110, которые должны передаваться по беспроводному интерфейсу на базовую станцию (BS) сети радиодоступа (RAN) (не показана). Следовательно, подсистема 180 сотовой связи кодирует, модулирует и повышает частоту сигналов с данными до радиочастотных сигналов, используемых в беспроводной передаче. Затем антенна (показана схематически) портативного электронного терминала 100 передает полученные радиочастотные сигналы на соответствующую базовую станцию (BS) сети радиодоступа (RAN) наземной сети мобильной связи общего пользования (PLMN). Предпочтительно подсистема 180 сотовой связи поддерживает цифровую сотовую сеть 2-го поколения, такую как GSM (глобальная система мобильной связи), которая может иметь поддержку GPRS (пакетная радиосвязь общего назначения) и/или EDGE (усовершенствованная передача данных в сетях GSM, поколение 2.5), цифровую сотовую сеть 3-го поколения, такую как CDMA (многостанционный доступ с кодовым разделением каналов), в частности включающую UMTS (универсальную систему мобильной связи), систему cdma2000 и/или любые подобные родственные или будущие стандарты сотовой телефонии (поколение 3.5, 4-е поколение).
Беспроводные и/или проводные интерфейсы 160 передачи данных изображены схематически и должны восприниматься как изображение одного или нескольких интерфейсов передачи данных, которые могут являться дополнением или альтернативой вышеописанной подсистемы 180 сотовой связи, реализованной в примере портативного электронного терминала 100. В настоящее время имеется множество стандартов беспроводной связи. Например, портативный электронный терминал 100 может включать один или несколько беспроводных интерфейсов, работающих в соответствии со стандартом IEEE 802.хх, стандартом Wi-Fi, стандартом WiMAX, любым стандартом Bluetooth (1.0, 1.1, 1.2, 2.0+EDR, LE), ZigBee (для беспроводных частных сетей (WPAN)), стандартом инфракрасной передачи данных (IRDA), беспроводным USB (универсальная последовательная шина) и/или любыми имеющимися в настоящее время стандартами и/или любыми будущими стандартами передачи данных, такими как UWB (ультраширокополосная радиосвязь).
Интерфейс 160 передачи данных (I/F) также должен восприниматься как отображение одного или нескольких интерфейсов передачи данных, в частности включающих проводные интерфейсы передачи данных, реализованные в примере портативного электронного терминала 100. Подобные проводные интерфейсы могут поддерживать проводные сети, такие как Ethernet LAN (локальная сеть), PSTN (телефонная коммутируемая сеть общего доступа), DSL (цифровая абонентская линия) и/или другие имеющиеся стандарты, так же как и стандарты, которые появятся в будущем. Интерфейс 160 передачи данных (I/F) также может представлять собой любой интерфейс передачи данных, включающий любой собственный последовательный/параллельный интерфейс, интерфейс универсальной последовательной шины (USB), интерфейс Firewire (в соответствии с любым стандартом IEEE 1394/1394a/I 394b и т.д.), интерфейс шины памяти, включающий согласующую шину ATAPI (пакетный интерфейс периферийных устройств), интерфейс ММС (мультимедиа-карта), интерфейс для карт SD (SecureData), интерфейс для Flash-карт и другие подобные интерфейсы.
Портативный электронный терминал 100 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения содержит подсистему 190 считывателя RFID, соединенную с радиочастотной антенной 194. Здесь необходимо сделать ссылку на фиг.1 и вышеприведенное описание, где рассмотрены общие принципы реализации и работы модуля считывателя RFID. Подсистема 190 считывателя RFID может быть включена в терминал 100, стационарно соединена с терминалом 100 или может подключаться к терминалу 100 отдельно. Помимо этого, подсистема 190 считывателя RFID может быть реализована в функциональном футляре для портативного электронного терминала 100, который отдельно подсоединяется к портативному электронному терминалу 100. В качестве предпочтительного варианта подсистема 190 считывателя радиочастотной идентификации может быть встроена в такой функциональный футляр. В соответствии с идеей настоящего изобретения терминал 100 содержит блок 200 планирования. Блок 200 планирования соединен с терминалом 100, интерфейсом 180 сотовой связи и/или подсистемой 190 считывателя RFID. Далее описываются подробности, касающиеся конкретного варианта реализации подсистемы 190 считывателя RFID и блока 200 планирования.
Компоненты и модули, изображенные на фиг.2, могут быть встроены в портативный электронный терминал 100 как отдельные модули или как любая их комбинация. Предпочтительно один или несколько компонентов и модулей портативного электронного терминала 100 могут быть объединены с процессором (CPU/MPU), формируя однокристальную систему (SoC). Такая однокристальная система (SoC) в качестве предпочтительного варианта объединяет все компоненты компьютерной системы в один микрочип.Однокристальная система может включать цифровые, аналоговые, смешанные, а также часто радиочастотные средства. Типовой вариант применения - это встраиваемые и портативные системы, которые особенно ограничены по размеру и потребляемой мощности. Такая типовая однокристальная система содержит некоторое количество интегральных схем, которые выполняют различные задачи. Они могут содержать один или несколько компонентов, включая процессор (CPU/MPU), память (RAM - оперативная память, ROM - постоянная память), один или несколько блоков UART (универсальный асинхронный приемопередатчик), один или несколько последовательных/параллельных/сетевых портов, микросхемы контроллера DMA (прямого доступа к памяти), GPU (графический процессор), DSP (цифровой сигнальный процессор) и т.д. Недавние усовершенствования в технологии полупроводников позволили использовать интегральные схемы со сверхвысокой степенью интеграции для увеличения степени интеграции, что обеспечило возможность объединения всех компонентов системы на одном микрочипе.
Типовые программные приложения, работающие с портативным электронным терминалом 100, включают основные приложения для обеспечения передачи данных и/или голосовой связи, приложение для управления контактами, календарь, мультимедиа-проигрыватель, приложение для просмотра WEB/WAP и/или приложения для обмена сообщениями, поддерживающее, например, службы коротких сообщений (SMS), службы мультимедиа-сообщений (MMS) и/или службы электронной почты. Современные портативные электронные терминалы являются программируемыми, т.е. такие терминалы имеют интерфейсы для программирования и уровни исполнения, позволяющие любому пользователю или программисту создавать и устанавливать приложения, работающие с портативным электронным терминалом 100. Сегодня широко признан не зависящий от устройства язык программирования JAVA, который доступен в специальной версии, адаптированной для функциональных особенностей и требований мобильных устройств и называется JAVA Micro Edition (ME). Для обеспечения возможности выполнения прикладных программ, созданных на основе JAVA ME, портативный электронный терминал 100 имеет средство JAVA MIDP (мобильный информационный профиль устройства), который устанавливает интерфейс между прикладной программой JAVA ME, также называемой JAVA MIDIet, и портативным электронным терминалом 100. JAVA MIDP (мобильный информационный профиль устройства) реализует среду выполнения программ с виртуальной машиной JAVA, предназначенной для выполнения приложений JAVA MIDIets. Однако необходимо понимать, что настоящее изобретение не ограничено языком программирования JAVA ME и приложениями JAVA MIDIets; к данному изобретению применимы и другие языки программирования, в особенности собственные языки программирования.
Основная концепция настоящего изобретения относится к проблеме совместного существования считывателя 190 RFID и сотового радиоинтерфейса 180 и их параллельной работе. Настоящее изобретение будет описываться со ссылкой на связь RFID в диапазоне ультравысоких частот (UHF), в частности, поддерживающую стандарт RFID, соответствующий EPCglobal. Помимо этого, концепция настоящего изобретения будет описана со ссылкой на сотовый радиоинтерфейс 180, поддерживающий, в частности, стандарты GSM, GSM/EDGE, WCDMA и/или cdma2000. Тем не менее необходимо заметить, что настоящее изобретение не ограничено этими специальными вариантами осуществления. Специалисты на основе данного описания должны понять, что концепция настоящего изобретения подобным образом применима к любому другому стандарту радиочастотной идентификации и стандарту беспроводной связи (в частности, включая любые другие стандарты сотовой связи и стандарты связи по беспроводным сетям).
Как было сказано выше, для RFID в диапазоне ультравысоких частот выделены специальные диапазоны, зависящие от региона:
Диапазон UHF RFID 868 ISM (Европа): 868-870 МГц (при макс. мощности 500 мВт); и
Диапазон UHF RFID 915 (США): 902-928 МГц (при макс. мощности 4W).
В соответствии с различными стандартами для сотовой связи назначаются разные полосы частот. В нижеприведенной таблице представлены варианты используемых диапазонов частот; таблица не является исчерпывающей. Для последующих ссылок приведены общепринятые аббревиатуры для различных диапазонов частот.
Наименование системы
Диапазон частот восходящей связи (МГц)
Диапазон частот нисходящей связи (МГц)
GSM 900 (Европа):
890-915
935-960
GSM 1800 (Европа):
1710-1785
1805-1880
GSM 850 (США):
824-849
869-894
GSM 1900 (США):
1850-1910
1930-1990
cdma2000 (США):
1850-1910
1930-1990
WCDMA 2100 (Европа):
1920-1980
2110-2170
Специалисты должны понимать, что диапазоны частот, используемые для RFID в диапазоне ультравысоких частот и сотовой связи, не перекрываются. Таким образом, параллельная работа сотовой связи и связи радиочастотной идентификации в диапазоне ультравысоких частот может быть получена при использовании радиочастотных компонентов высочайшего качества, по меньшей мере в теории. На практике такие компоненты высочайшего качества будут занимать много места и дорого стоить. Следовательно, с точки зрения цены и размера, будет предпочтительно решение, позволяющее реализовать скоординированную работу этих радиоустройств во временной области.
Возбуждающий/запрашивающий сигнал, например нисходящий сигнал считывателя RFID в диапазоне ультравысоких частот, обычно имеет амплитудно- или фазомодулированную несущую. Мощность сигнала зависит от области применения, но она может равняться нескольким ваттам для промышленных нужд и, возможно, нескольким сотням милливатт для использования в портативных терминалах. Обычно считыватель RFID излучает возбуждающий сигнал на основании действия пользователя (например, обнаружения входного сигнала при нажатии пользователем кнопки) или по запросу прикладной программы (например, сигнал формируется программой по окончании отсчета таймера). Во время обмена данными между считывателем RFID и ответчиком RFID считыватель RFID непрерывно излучает сигнал несущей частоты, чтобы поддерживать ответчик RFID в активном состоянии (см. вышеприведенное описание). Нескоординированное излучение сильного несущего сигнала во время любой активности сотового радиоустройства будет отрицательным образом сказываться на его рабочих характеристиках и поэтому такая ситуация должна быть предотвращена.
В соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения портативный терминал 100 имеет блок управления, который реализует работу считывателя RFID только в согласовании с любой активностью приемопередатчика сотовой связи таким образом, чтобы была достижима параллельная или одновременная работа RFID и сотовой связи.
Здесь необходимо понимать, что параллельной и/или одновременной работой устройств связи можно управлять на физическом уровне (низком уровне) временного мультиплексирования, где мультиплексирование по времени незаметно для пользователя, в результате чего создается впечатление по существу параллельной и/или одновременной работы устройств связи.
В первом основном случае элемент управления - блок 200 планирования, содержащийся в портативном терминале 100, перед тем как разрешить считывателю RFID начать опрос и связь, проверяет, выключено ли (полностью) сотовое радиоустройство. Этот первый основной метод достаточно прост, так как в случае, когда сотовое соединение необходимо сразу после активности связи радиочастотной идентификации, необходимо некоторое время для включения сотового устройства.
В более сложном методе активность связи RFID планируется таким образом, чтобы она имела место в периоды неактивности сотовой связи. Подобный принцип может быть использован для различных режимов работы терминала. Когда терминал не подключен к сотовой сети, считывание RFID начинается почти сразу. Независимо от обсуждаемой системы терминал в режиме простоя/ожидания прослушивает сообщения вызова, осуществляет измерения относительно внутрисотовых и межсотовых уровней мощности, доступности других систем и при необходимости отправляет сообщения произвольного доступа. В данном состоянии для продления времени работы батарей требуемая активность является слабой и поэтому для активности связи RFID имеется достаточное количество времени. В активном состоянии терминал занят голосовым звонком или обменом данными через пакетное соединение. Данное состояние, а также состояния, предшествующие и следующие за активным состоянием (например, состояние готовности GPRS) требуют значительной активности, поэтому время, доступное для считывания RFID, довольно ограничено. К примеру, имеется только (8-2)×0.577 мс≈3.5 мс времени (надо заметить, что в соответствии со структурой временных кадров GSM каждый кадр содержит восемь временных интервалов (слотов)) для осуществления считывания радиочастотной идентификации во время активного звонка GSM, так как очень вероятно, что при сотовой передаче (1 временной интервал из 8) и приеме (1 временной интервал) из-за активности считывания RFID в эти временные интервалы будут возникать помехи.
В результате в соответствии с настоящим изобретением блок 200 планирования устанавливает интерфейс между подсистемой RFID, которая здесь представлена как подсистема 190 считывателя RFID, и главной системой, которая здесь представлена как портативный терминал 100. Посредством алгоритма планирования, который предпочтительно реализуется на основе блока 200 планирования при помощи программных и/или аппаратных средств, появляется возможность параллельной работы нескольких радиоустройств. Управление работой подсистемы RFID осуществляется главной системой (т.е. портативным терминалом 100) через блок 200 планирования. Для обеспечения возможности управления подсистема RFID (т.е. подсистема 190 считывателя радиочастотной идентификации) может быть снабжена терминалом 196 запускающего сигнала (цифровой вход/выход) и сторожевой логической схемой.
На фиг.2b изображена подсистема RFID на основе подсистемы 190 считывателя радиочастотной идентификации, соответствующая варианту осуществления настоящего изобретения. Как было сказано выше, подсистема 190 считывателя RFID включает типовые компоненты, требуемые для работы считывателя RFID, то есть интерфейс 191 передачи данных (I/F), соединенный с главной системой (т.е. портативным терминалом 100), считывающую логическую схему 192, для примера реализованную на основе микроконтроллера (МС), и радиочастотный интерфейс 193, соединенный с радиочастотной антенной 194. Сторожевая логическая схема 195 в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения предназначена для управления работой подсистемы 190 считывателя радиочастотной идентификации. Сторожевая логическая схема 195 может быть встроена в считывающую логическую схему или же реализована отдельно. На сторожевую логическую схему 195 через запускающий терминал 196 может приходить запускающий сигнал от главной системы (портативного терминала 100). Запускающий сигнал посылается блоком 200 планирования и формируется в соответствии с алгоритмом планирования.
Более подробно алгоритм планирования будет описан ниже. Необходимо заметить, что интерфейс 191 передачи данных (I/F), подсоединенный к главной системе, может быть подобным образом приспособлен для приема конфигурационных данных и инструкций от главной системы. Конфигурационные данные и инструкции позволяют задавать параметры работы считывателя RFID.
На фиг.3а-3с изображены принципиальные схемы основных компонентов, обеспечивающих параллельную работу устройств связи в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения.
Главная система управляется пользователем через пользовательский интерфейс (UI) 30, при помощи которого пользователь получает доступ к функциям главной системы (например, портативного терминала 100). Принимая во внимание работу нескольких радиоустройств, управление, осуществляемое пользователем через пользовательский интерфейс (UI) 30, производится через управляющий блок 200 планирования, который помещен между подсистемой 180 сотовой связи и подсистемой 190 считывателя RFID. Компоновка управляющего блока 200 планирования позволяет, с одной стороны, получать информацию о текущих операциях радиосвязи, осуществляемых через подсистему 180 сотовой связи и подсистему 190 считывателя RFID, а с другой стороны, передавать эту информацию и данные, вводимые пользователем, через пользовательский интерфейс на схему алгоритма планирования для обеспечения параллельной работы нескольких радиоустройств. Аналогично, управление может также осуществляться при помощи прикладной программы 35, которая обеспечивает возможность управления подсистемой 180 сотовой связи и подсистемой 190 считывателя радиочастотной идентификации через управляющий блок 200 планирования.
Говоря подробнее, на фиг.3а-3с изображены различные варианты компоновки антенн, включая отдельные антенны 181 и 194 для подсистемы 180 сотовой связи и подсистемы 190 считывателя RFID, общую антенну 182, соединенную с подсистемой 180 сотовой связи и подсистемой 190 считывателя RFID, и общую антенну 182, подсоединенную к обеим системам 180, 190 через коммутатор 196. Общая антенна 182 предпочтительно является многочастотной антенной, т.е. антенной, характеристики которой адаптированы для нескольких диапазонов частот. Такие антенны, например, используются в двух- и трехдиапазонных терминалах GSM. На фиг.3b в сигнальный тракт между антенной 183 и подсистемой 180 сотовой связи, так же как и подсистемой 190 считывателя RFID, могут быть включены полосовые фильтры (не показаны) для разделения радиочастотных сигналов, принимаемых антенной 183, таким образом, чтобы частоты различных частотных диапазонов поступали на соответствующую подсистему 180 или 190 в соответствии с соответствующими рабочими радиочастотными диапазонами. В варианте, показанном на фиг.3с, радиочастотный коммутатор 196 выполнен с возможностью присоединения общей антенны 182 к подсистемам 180 и 190 по выбору в соответствии с их активностью, которая синхронизирована по времени. Радиочастотный коммутатор 196 также может быть реализован как настраиваемый полосовой фильтр. Сигнал для настройки схемы полосового фильтра подается от управляющего блока 200 планирования. Разделение сигналов, показанное на фиг.3с, выгодно для радиочастотных схем подсистемы 180 сотовой связи и подсистемы 190 считывателя радиочастотной идентификации, так как радиочастотные сигналы, формируемые одной из подсистем 180 или 190, не применимы к другой. В частности, вариант реализации изобретения, изображенный в виде схемы на фиг.3с, порождает требование к планирования работы обеих подсистем 180 и 190 с синхронизацией по времени. Общая антенна 182 по выбору подключается к одной из подсистем 180 и 190. Прием и излучение радиочастотного сигнала может соответственно производиться подсистемой 180 сотовой связи или подсистемой 190 RFID.
Блок 200 планирования может быть реализован отдельно от подсистем 180 и 190, вместе с подсистемами 180 и 190 в рамках подсистемы связи в нескольких диапазонах, также он может быть выполнен на основе одного или нескольких собственных аппаратных и/или программных компонентов, эти компоненты блока планирования могут являться частью терминала 100, подсистемы сотовой связи 180 или подсистемы 190 RFID.
На фиг.4а изображена общая рабочая последовательность алгоритма планирования, соответствующая варианту осуществления настоящего изобретения. Хотя рабочая последовательность показана в виде линейной последовательности, необходимо понимать, что она является основой алгоритма цикла контроля, который выполняется многократно. На основании работы цикла контроля и возможности получения информации о текущей рабочей частоте подсистемы 180 сотовой связи осуществляется управление подсистемой 190 считывателя RFID.
В предпочтительном варианте блок 200 планирования выполнен с возможностью осуществления последующих операций, когда пользователь или прикладная программа запрашивает работу подсистемы 190 считывателя RFID.
В операции S100 определяется текущий диапазон частот, в котором работает подсистема 180 сотовой связи. Определение текущего диапазона частот осуществляется независимо от того, находится портативный терминал в это время в состоянии ожидания или же в активном состоянии. Необходимо заметить, что термины «состояние простоя», «состояние ожидания» и «активное состояние» указывают на режим работы, относящийся к работе подсистемы 180 сотовой связи. В частности, режим простоя/ожидания означает режим работы подсистемы 180 сотовой связи, в котором производятся операции поискового вызова и измерения, но голосовая связь или передача данных через подсистему 180 сотовой связи не производится. В активном состоянии через подсистему 180 сотовой связи производится голосовая связь и/или передача данных; связь осуществляется через сеть радиодоступа (RAN) наземной сети мобильной связи общего доступа (PLMN), в которой зарегистрирована подсистема сотовой связи.
В операции S110 происходит проверка, в каком частотном диапазоне в данное время работает подсистема 180 сотовой связи - 850 МГц или 900 МГц (см. определение частотных диапазонов, приведенное выше). В том случае, если интерфейс сотовой связи работает в другом частотном диапазоне, который находится достаточно далеко от ультравысокой частоты, используемой подсистемой 190 считывателя радиочастотной идентификации, можно предположить, что параллельная работа подсистемы 180 сотовой связи и подсистемы 190 считывателя RFID возможна с меньшими помехами. Рабочая последовательность переходит к операции S220, на которой разрешается параллельная работа. Однако необходимо заметить, что разрешение параллельной работы возможно только при использовании радиочастотной схемы, которая обеспечивает возможность параллельного приема и излучения радиочастотных сигналов на разных частотах, как показано на фиг.3а и 3b. Вариант реализации радиочастотной схемы, изображенной на фиг.3с, не позволяет осуществлять такую параллельную работу. В этом случае используется синхронизация по времени, которая описана ниже со ссылкой на операции S160-S230.
На практике почти все сотовые терминалы, которые имеются в продаже сейчас и которые появятся в продаже в будущем, являются по меньшей мере многодиапазонными терминалами или, что более предпочтительно, многодиапазонными мультисистемными терминалами. Типичные терминалы, соответствующие стандарту GSM, поддерживают связь GSM 900/1800 или GSM 850/1800/1900. Более того, новейшие мультисистемные терминалы поддерживают связь GSM 900/1800/1900 и WCDMA 2100 (UMTS). Это же относится и к сотовым терминалам, поддерживающим стандарт CDMA; например, сотовые терминалы с поддержкой cdma2000 поддерживают связь CDMA 850/1900 и варианты имеющихся комбинаций частот. Необходимо заметить, что сотовые терминалы, описанные выше, приведены только для иллюстрации; настоящее изобретение не ограничено любыми отдельными многодиапазонными и/или мультисистемными терминалами.
Таким образом, портативный терминал 100 может запрашивать осуществление приема и передачи в режиме ожидания или активном режиме на частотах вне 860-960 МГц или по меньшей мере в частотном диапазоне, находящемся на достаточном расстоянии, по меньшей мере, в том случае, когда работает связь RFID на ультравысоких частотах. В случае, когда подсистема 180 сотовой связи работает в диапазоне частот 850 МГц или 900 МГц, в операции S130 определяется, возможно ли переключение радиочастотного диапазона. Переключение может быть внутрисистемным или межсистемным. Операции переключения должны запрашиваться портативным терминалом 100 и подсистемой 180 сотовой связи соответственно.
Внутрисистемное переключение должно пониматься как переключение на другой частотный диапазон с сохранением текущего стандарта сотовой системы связи, например с GSM 850 (США) или GSM 900 (Европа) на GSM 1800 (Европа) и GSM 1900 (США) соответственно.
Межсистемное переключение необходимо понимать как переключение на сотовую систему связи другого стандарта, которое обычно включает переключение частотного диапазона, например с GSM 900 (Европа) на WCDMA 2100 (Европа) или с GSM 850 (США) на cdma2000 (США). Межсистемное переключение также может быть переключением назначенного протокола.
Необходимо заметить, что должны соблюдаться требования к осуществлению как операций внутрисистемного, так и межсистемного переключения. Например, необходимо учитывать наличие радиочастотных ресурсов, наличие сетей PLMN, поддерживающих необходимый стандарт сотовой связи, ограничения, установленные провайдером, и правила пользования. Подробности относительно требований можно узнать из операций переключения, указанных в соответствующих стандартах сотовой связи.
Также необходимо заметить, что переключение протокола со стандарта GSM на систему на основе CDMA по запросу терминала 100 (и подсистемы 180 сотовой связи соответственно) может потребовать адаптации стандарта для обеспечения возможности такого переключения. В частности, система GSM не устанавливает запроса, позволяющего сотовому терминалу запросить переключение частотного диапазона в режиме ожидания или активном режиме. Данное изобретение вводит такую операцию переключения, включающую условия запросов и ответов при включении портативного терминала 100 с поддержкой сотовой связи. Таким образом, предложено введение подобного переключения протоколов в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
В случае, если переключение успешно выполнено, рабочая последовательность переходит к операции S230. Надо заметить, что здесь также применимы вышеприведенные комментарии по разрешению параллельной работы.
В операции S140 выходная мощность подсистемы 190 RFID снижается. Снижение выходной мощности может вызвать пониженный уровень помех. В операции S150 устанавливается уровень помех после снижения выходной мощности подсистемы RFID. Если уровень помех ниже заранее установленного порога, то в операции S220 может быть разрешена дальнейшая работа. Надо заметить, что здесь также применимы вышеприведенные комментарии по разрешению параллельной работы. Установленный порог может определяться исходя из соображений приоритета (назначение приоритетов подсистеме 180 сотовой связи или подсистеме 190 радиочастотной идентификации 190), качества предоставляемых услуг (требования к полосе частот, свободность прерывания), типов связи (например, пакеты данных, голосовая связь или передача потока данных), с которыми в данный момент работает подсистема 180 сотовой связи, и т.п.
В противном случае в операции S160 проверяется, возможна ли синхронизированная по времени работа подсистемы сотовой связи или подсистемы 190 считывателя RFID. В частности, на основании рабочего профиля подсистемы сотовой связи (например, GSM, cdma2000 и WCDMA соответственно) и параметров работы подсистемы RFID определяется, допустима ли синхронизированная по времени работа RFID в координации с работой сотовой связи (и в режиме ожидания, и в активном режиме).
Возможность синхронизации по времени зависит от нескольких условий, которые главным образом включают режим работы подсистемы 180 сотовой связи (режим ожидания/активный режим), и, более конкретно, при активном режиме работы, допускает ли режим связи синхронизацию по времени. Специалисты должны понимать, что определение того, возможна синхронизация по времени или нет, требует более внимательного рассмотрения различных сотовых стандартов, указанных выше. Подробности будут показаны в описанной ниже рабочей последовательности, описанной со ссылкой на фиг.4b.
В операции S170 работа с синхронизацией по времени может быть разрешена или запрещена в соответствии с результатом операции проверки S160. При запрете рабочая последовательность переходит к операции S210, где в качестве примера пользователь информируется о недоступности параллельной и синхронизированной по времени работы соответственно. В противном случае рабочая последовательность продолжается операцией S180, где определяется режим работы подсистемы сотовой связи, и на основании этого рабочая последовательность переходит к операции S190 или S200 для осуществления синхронизированной по времени работы в режиме ожидания, так же как и в активном режиме работы подсистемы сотовой связи. Подробности о циклической операции (S190) в режиме ожидания и циклической операции (S200) в активном режиме описаны со ссылкой на фиг.4с и 4d соответственно.
В операции S230, которая следует за циклической операцией (190) в режиме ожидания и циклической операцией (S200) в активном режиме, может быть произведена выборочная повторная проверка на возможность синхронизированной по времени работы. В случае если повторение желательно, рабочая последовательность возвращается к операции S160. Выборочное повторение может быть полезно ввиду изменения рабочего режима и/или режима связи подсистемы сотовой связи. Более конкретные подробности станут ясны из нижеследующего описания.
На фиг.4b более подробно изображена проверка на возможность работы с синхронизацией по времени в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения. Помимо этого, будет дана ссылка на подробности, касающиеся различных стандартов сотовой связи.
В операции S240 определяется режим работы подсистемы сотовой связи. Режим работы может быть режимом ожидания/простоя или активным режимом. В операции S245 рабочая последовательность переходит на следующий шаг в зависимости от определенного режима работы подсистемы сотовой связи.
В случае если режим работы является режимом ожидания, работа с синхронизацией по времени допустима в соответствии с операцией S295. Операция проверки на этом завершается.
Ниже будет дан экскурс, касающийся работы подсистемы сотовой связи, когда она находится в режиме ожидания/простоя. Также будет дана ссылка на вышеописанные стандарты сотовой связи.
GSM, GSM/GPRS, GSM/EDGE:
При использовании стандартов GSM, GSM/GPRS, GSM/EDGE сотовая система использует параллельный доступ с разделением по времени (TDMA) (в дополнение к параллельному доступу с разделением по частотам, FDMA) для распределения передачи данных и голосовой связи между разными сотовыми терминалами в пределах ячейки и/или между соседними ячейками. Следовательно, по существу все операции связи выполняются с разделением на временные интервалы со строгой синхронизацией, т.е. с точно определенным временем начала и конца передачи пакета данных. Таким образом задаются временные кадры с интервалами времени. Интервалы времени по выбору назначаются для одного или нескольких сотовых терминалов и каналов. В результате каждый сотовый терминал имеет свои собственные заданные интервалы, в рамках которых возможна передача и/или прием.
Как правило, подсистема сотовой связи не осуществляет передачу данных или голосовую связь в режиме ожидания за исключением связи, относящейся к вызовам и измерениям.
В режиме ожидания терминал с поддержкой GSM/EDGE, например, прослушивает общий канал управления (СССН) для обнаружения возможных вызовов, выполняемых сетью радиодоступа (RAN), базовой станцией (BS), узлом В и т.п. Прослушивание СССН также подтверждает частоту и синхронизацию по времени подсистемы сотовой связи. СССН принимается и декодируется в соответствии с заранее установленным периодом DRX (прерывистого приема), т.е. от одного из двух до одного из девяти 51 мультикадров (интервал прослушивания примерно 0,5-2 с). Обычно интервал прослушивания СССН равен приблизительно 2 секундам. Помимо этого, каждый раз при прослушивании вызовов производится мониторинг как минимум семи соседних ячеек. Терминал в режиме ожидания ничего не передает до возникновения в этом необходимости. Такой необходимостью может быть начало звонка, соответствующее исходящему звонку пользователя, ответ на запрос установления соединения (показан в виде сообщения вызова), соответствующий входящему звонку мобильной станцией, периодическое изменение местоположения и т.д. В случае когда никакие службы не используются, на практике обновление местоположения является единственной активной задачей, требующей передачи данных подсистемой сотовой связи портативного терминала. Поэтому, как правило, в режиме ожидания терминалы с поддержкой GSM/EDGE прослушивают СССН в течение 2-4 интервалов времени за две секунды и осуществляют измерения уровня принятого сигнала для соседней ячейки наземной сети мобильной связи общего пользования (PLMN), т.е. базовой станции (BS) соседней ячейки. Все другие операции происходят достаточно редко и поэтому разрешение активности RFID в данном случае главным образом определяет прием СССН.
Аналогичные соображения применимы и к системам GSM и GSM/GPRS в режиме ожидания. В результате получают периоды неактивности подсистемы сотовой связи, во время которых может осуществляться связь RFID в диапазоне ультравысоких частот. Периоды активности подсистемы сотовой связи GSM, GSM/GPRS или GSM/EDGE в режиме ожидания и, следовательно, периоды неактивности четко определены.
WCDMA и CDMA (cdma2000):
Cdma2000 и WCDMA (широкополосный многостанционный доступ с кодовым разделением каналов, такой как UMTS) в качестве способа коллективного доступа используют технологию CDMA (многостанционный доступ с кодовым разделением каналов). Основа CDMA формируется модулированными сигналами с расширенным спектром. Обычно модулированный сигнал с расширенным спектром по своей природе непрерывен и поэтому решение проблемы планирования отличается от вышеописанных случаев для GSM, GSM/GPRS или GSM/EDGE.
SCI
SCI
SCI
Во время режима ожидания терминал с поддержкой cdma2000 прослушивает канал Forward Pilot Channel (F-PCH) его собственной и соседней ячеек для обнаружения сообщений, направленных к нему, и для измерения силы контрольного сигнала для определения необходимости переключения режима ожидания. Кроме того, терминалы с поддержкой cdma2000 прослушивают канал Paging Channel (РСН) для обнаружения возможных входящих звонков. Прослушивание собственного интервала времени во время цикла интервала времени F-PCH длиной 2 (SCI - индекс цикла интервала времени) в единицах 1,28 с занимает примерно около 100 мс (например, обычно SCI=1 (2=2) в США и SCI=2 (2-4) в Японии). В случае если наземная сеть мобильной связи общего пользования (PLMN) поддерживает индикаторы канала Forward Quick Paging Channel (F-QPCH), терминал с поддержкой cdma2000 также примерно 20 мс прослушивает индикатор F-QPCH, что делается для прослушивания разделенного по временным интервалам поискового вызова, что имеет место примерно раз в минуту.
Режим ожидания IS-2000 Release А немного отличается от описанного выше. Канал F-BCCH (Forward Broadcast Control Channel), содержащий служебные сообщения, декодируется только в том случае, когда требуется доступ или когда обнаружен новый контрольный сигнал, указывающий на возможность переключения режима ожидания. Канал F-CCCH (Forward Common Control Channel), передающий сообщения вызова на сотовые терминалы, декодируют, когда в канале F-QPCH обнаружен вызов.
carrier
carrier
Когда WCDMA находится в режиме ожидания, терминал с поддержкой WCDMA прикреплен к ячейке, прослушивает сообщения системной информации, вызовов и уведомлений и проводит регулярные измерения для поиска самого сильного сигнала базовой станции (BS), а также соседних базовых станций (BS, узлов В и т.д.). Уровни сигналов обслуживающей ячейки измеряются по меньшей мере в каждом цикле DRX (прерывистого приема) (от 0,64 с до 5,12 с в режиме ожидания). Также проводятся измерения внутричастотных ячеек (с циклом измерения от 1,28 с до 5,12 с в режиме ожидания) и измерения межчастотных ячеек (каждая частота за каждый цикл длительностью от (N-1)*1.28 с до (N-1)*5.12 с). Вызовы включают прослушивание транспортных каналов ВСН и РСН, посылаемых в каналах Р-ССРСН (Primary Common Control Physical Channel) и S-CCPCH (Secondary Common Control Physical Channel) соответственно. Терминал с поддержкой WCDMA также может использовать прерывистый прием (DRX) в режиме ожидания, и в этом случае этому терминалу требуется только наблюдать за одним индикатором вызова из канала Paging Indicator Channel (PICH). Это происходит один раз за каждый цикл DRX. Естественно, если терминал начинает звонок (звонок, исходящий от терминала), сообщение посылается по каналу RACH (каналу произвольного доступа).
В результате получаются периоды неактивности подсистемы сотовой связи, во время которых может осуществляться связь RFID в диапазоне ультравысоких частот. Помимо этого, периоды активности подсистемы сотовой связи CDMA или WCDMA в режиме ожидания и, следовательно, периоды неактивности четко определены.
Снова обращаясь к фиг.4b, в случае если режим работы является активным, для разрешения или запрета синхронизированной по времени работы требуется более детальное рассмотрение стандартов различных систем сотовой связи.
В операции S250 происходит проверка, работает ли подсистема сотовой связи со связью GSM, GSM/GPRS или GSM/EDGE, и в случае подтверждения проверки определяется, допускает ли расположение временного интервала синхронизированную по времени работу.
Как говорилось выше, система сотовой связи с поддержкой GSM, GSM/GPRS, GSM/EDGE использует параллельный доступ с разделением по времени (TDMA) (в дополнение к параллельному доступу с разделением по частотам, FDMA) для распределения передачи данных и голосовой связи между разными сотовыми терминалами в пределах ячейки и/или между соседними ячейками. Следовательно, по существу все операции связи выполняются с разделением на временные интервалы со строгой синхронизацией, т.е. с точно определенным временем начала и конца передачи пакета данных. Это значит, что для разрешения или запрета синхронизированной по времени работы необходимо рассмотреть доступность интервалов времени, во время которых система неактивна (т.е. неактивна в том смысле, что один или несколько интервалов времени не предназначены для приема и передачи данных).
Во время голосового звонка или передачи данных GPRS подсистема сотовой связи находится в активном режиме во время восходящих и нисходящих интервалов кадра TDMA (параллельного доступа с разделением по времени), которые предназначены для восходящей и нисходящей передачи данных. Для подсистемы сотовой связи в обоих направлениях (восходящем и нисходящем) может быть назначено более одного интервала времени. Помимо этого, подсистема сотовой связи наблюдает за соседними базовыми станциями (BS, узел В и т.д.), по одной базовой станции за один кадр TDMA (содержащий восемь временных интервалов). В соответствии с идеей настоящего изобретения подсистема считывателя RFID, совмещенная с подсистемой сотовой связи GSM, GSM/GPRS или GSM/EDGE, должна предотвращать передачу несущей волны во время активных периодов работы подсистемы сотовой связи, как указывалось выше.
В соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения на фиг.5а показан образец диаграммы активности подсистемы GSM/EDGE, работающей в режиме синхронизации по времени с подсистемой RFID. В частности, диаграммы активности изображают активные состояния в режиме двойной передачи (DTM) GSM/EDGE для пояснения взаимного расположения периодов активности обеих подсистем. Фиг.5а показывает расположение двух интервалов времени (интервалы времени RX #1 и #2) для нисходящей связи (RX) и одного интервала времени (временной интервал ТХ #2) для восходящей связи (ТХ). Помимо этого, один раз за кадр TDMA (содержащий интервалы времени от #0 до #7) на основе операции измерения происходит наблюдение за одной из соседних базовых станций (BS, узел В и т.д.). В качестве примера операция измерения размещена между интервалами времени #4 и #5 с учетом структуры TDMA канала восходящей связи. Необходимо заметить, что расположение временных интервалов восходящей и нисходящей связи приведено для примера; для восходящей и/или нисходящей связи могут быть использованы и другие временные интервалы. В соответствии с восходящей и нисходящей связью и операцией измерения могут быть опознаны два периода неактивности в каждом кадре TDMA; т.е. первый период неактивности (по существу включающий интервалы времени ТХ #0 и #1), расположенный между операциями нисходящей и восходящей связи, и второй период неактивности (по существу включающий временной интервал ТХ #3 и часть интервала времени ТХ #4), расположенный между операцией восходящей связи и операцией измерения. Эти периоды неактивности подсистемы сотовой связи могут быть применены для работы подсистемы считывателя RFID, как в качестве примера показано на фиг.5а в виде окна работы считывателя RFID (непрерывное колебание).
На основе фиг.5а специалисты должны понять, что в зависимости от расположения временных интервалов в системах TDMA в рамках структуры интервалов времени может иметься один или несколько периодов неактивности. Эти периоды неактивности подсистемы сотовой связи могут быть использованы для работы подсистемы RFID без риска возникновения помех, вызванных подсистемой сотовой связи и подсистемой RFID.
Необходимо также заметить, что расположение временных интервалов для восходящей и нисходящей связи запрашивается подсистемой сотовой связи терминала. В результате для получения периодов неактивности, которые позволяют осуществить синхронизированную по времени работу обеих подсистем, может быть запрошено соответствующее требованиям положение временного интервала. Запрос соответствующего положения временных интервалов может сопровождаться снижением скорости передачи данных по восходящей и/или нисходящей линии подсистемы сотовой связи, но обеспечивает оптимальную работу с синхронизацией по времени.
В результате в зависимости от положения временного интервала работа обеих подсистем с синхронизацией по времени может быть разрешена или запрещена. В случае разрешения рабочая последовательность продолжается операцией S295, тогда как в случае запрета рабочая последовательность переходит на операцию S290. В операции S290 синхронизированная по времени работа отклоняется.
В операции S260 происходит проверка, работает ли подсистема сотовой связи с WCDMA, и в случае подтверждения проверки в операции S265 определяется, подходит ли режим связи для работы с синхронизацией по времени.
Как говорилось выше, WCDMA (широкополосный многостанционный доступ с кодовым разделением каналов, такой как UMTS) в качестве способа коллективного доступа использует технологию CDMA (многостанционный доступ с кодовым разделением каналов). Основа CDMA формируется модулированными сигналами с расширенным спектром. Обычно модулированный сигнал с расширенным спектром по своей природе непрерывен и поэтому решение проблемы планирования отличается от вышеописанных случаев для GSM, GSM/GPRS или GSM/EDGE.
Для реализации кажущейся параллельной работы считывателя RFID во время голосового звонка или передачи данных в активном режиме работы WCDMA подсистема сотовой связи может использовать режим сжатия. Здесь необходимо сделать ссылку на фиг.5b, где изображен пример временной структуры связи в режиме сжатия. Хотя WCDMA использует технологию CDMA (многостанционный доступ с кодовым разделением каналов) как способ коллективного доступа, для разделения разных каналов на физическом уровне также применяется временное мультиплексирование. Структура временного мультиплексирования обычно основана на структуре временных кадров, в которой каждый временной кадр содержит 15 интервалов времени.
В режиме сжатия (или режиме разделения на интервалы) базовая станция (BS, узел В и т.д.), к которой подключается подсистема сотовой связи, устанавливает перерывы в передаче как для нисходящей, так и для восходящей связи, что делается для проведения подсистемой сотовой связи терминала измерений между ячейками. Такие измерения между ячейками требуются для межчастотного переключения подсистемы сотовой связи терминала и выполняются на разных несущих частотах WCDMA. Для выполнения данных измерений может быть назначено несколько интервалов времени. Эти назначенные интервалы могут находиться в середине одного кадра или могут быть распределены на два кадра.
Для обеспечения работы считывателя RFID одно, несколько или все измерения, выполнение которых предполагается терминалом (и, соответственно, его подсистемой), пропускаются с целью обеспечения достаточного времени неактивности, которое может быть использовано для работы подсистемы RFID. Длина перерывов в передаче (TGL) и их распределение по времени определяются сотовой сетью радиодоступа (RAN). Сжатые кадры являются одновременными по времени и в восходящей, и нисходящей связи. Длина перерывов в передаче (TGL) составляет 3, 4, 7, 10 и 14 временных интервалов, т.е. от 2 до 9,3 мс.
Работа в режиме сжатия может быть достигнута различными методами, включая уменьшение коэффициента расширения (например, 2:1), выкалывание битов (например, в результате снижения количества передаваемой информации) или изменение планирования на верхних уровнях (например, при необходимости меньшего количества интервалов времени для связи).
first
last
Ссылаясь на фиг.5b (1), в сжатом кадре интервалы от #N до #N, задающие длину перерыва в передаче, не используются для передачи данных. Как показано на примере, мгновенная мощность передачи в сжатом кадре возрастает для предотвращения влияния уменьшения коэффициента расширения на качество услуг (частота появления ошибочных битов, частота появления ошибочных кадров и т.д.). Увеличение мощности зависит от способов уменьшения времени передачи, описанных выше. Сжимаемые кадры указываются сетью. Как правило, сжатые кадры в режиме сжатия могут возникать периодически или запрашиваться по требованию. Скорость передачи и тип сжатых кадров меняется и зависит от окружающих условий и требований к измерениям.
На фиг.5b (2)-(4) показаны различные структуры кадра для восходящих и нисходящих сжатых кадров. Ссылаясь, в частности, на структуру нисходящего сжатого кадра, установлено два разных типа структуры кадров. В типе А (см. фиг.5b (3)) максимизирована длина перерыва в передаче (TGL), тогда как тип В оптимизирован для управления мощностью. Структура кадров типа А и В устанавливается верхними уровнями вне зависимости от формата нисходящего интервала времени типа А или В. В структуре кадра типа А в перерыве передачи передается контрольное поле последнего интервала времени. Во время паузы перерыва в передаче передача выключена. В структуре кадра типа В в перерыве передачи передается поле ТРС первого интервала времени и контрольное поле последнего интервала времени. Во время остальной части перерыва передачи передача выключена.
Хотя при передаче в режиме сжатия длина перерывов в передаче (TGL) и их распределение во времени определяется сотовой сетью радиодоступа (RAN), специалисты должны понимать, что могут быть реализованы различные решения для обеспечения контроля связи в режиме сжатия и задания ее свойств (длины, синхронизации) при помощи подсистемы сотовой связи терминала. В результате для получения периодов неактивности, которые позволяют осуществить синхронизированную по времени работу обеих подсистем, терминалом может быть запрошена связь в режиме сжатия. Первоначально организованные измерительные операции пропускаются. Запрос связи в режиме сжатия может сопровождаться снижением скорости передачи данных по восходящей и/или нисходящей линии подсистемы сотовой связи, но обеспечивает оптимальную работу с синхронизацией по времени.
В результате в зависимости от режима связи работа обеих подсистем с синхронизацией по времени может быть разрешена или запрещена. В случае разрешения рабочая последовательность продолжается операцией S295, тогда как в случае запрета рабочая последовательность переходит на операцию S290. В операции S290 синхронизированная по времени работа отклоняется.
В операции S270 происходит проверка, работает ли подсистема сотовой связи со связью cdma2000, и в случае подтверждения проверки в операции S275 определяется, подходит ли режим связи для работы с синхронизацией по времени.
Как говорилось выше, cdma2000 в качестве способа коллективного доступа также использует технологию CDMA (многостанционный доступ с кодовым разделением каналов). Основа CDMA формируется модулированными сигналами с расширенным спектром. Обычно модулированный сигнал с расширенным спектром по своей природе непрерывен, и поэтому решение проблемы планирования отличается от вышеописанных случаев для GSM, GSM/GPRS или GSM/EDGE.
Работа терминала с поддержкой cdma2000 в активном режиме обычно является непрерывной. Единственное исключение - это режим прерывистой передачи (DTX). В прерывистом режиме передачи (DTX) активность подсистемы сотовой связи терминала в обратной линии (т.е. в восходящем направлении) составляет только 50% от номинала. Аналогичный режим прерывистой передачи имеется и для прямой связи (т.е. нисходящего направления). Данные перерывы в передаче и приеме в восходящем и нисходящем направлениях могут быть использованы для обеспечения работы системы RFID.
Однако необходимо заметить, что режим прерывистой передачи (DTX) допустим только в каналах F-DCCH (Forward Dedicated Control Channel в cdma2000) и R-DCCH (Reverse Dedicated Control Channel), но голосовые данные по этим каналам передаваться не могут.
Режим прерывистой передачи (DTX) по необходимости может быть запрошен терминалом с поддержкой cdma2000. Запрос связи в режиме прерывистой передачи (DTX) может сопровождаться снижением скорости передачи данных по восходящей и/или нисходящей линии подсистемы сотовой связи, но обеспечивает оптимальную работу с синхронизацией по времени.
В результате в зависимости от доступности и применимости режима прерывистой передачи (DTX) работа обеих подсистем с синхронизацией по времени может быть разрешена или запрещена. В случае разрешения рабочая последовательность продолжается операцией S295, тогда как в случае запрета рабочая последовательность переходит на операцию S290. В операции S290 синхронизированная по времени работа отклоняется.
Специалисты должны понимать, что идея настоящего изобретения, описанная на примере вышеприведенных подсистем сотовой связи на основе TDMA и подсистем сотовой связи на основе CDMA, также применима и к другим подсистемам сотовой связи на основе TDMA и CDMA соответственно. Это значит, что координация подсистемы считывателя радиочастотной идентификации в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения не должна ограничиваться вышеописанными подсистемами сотовой связи.
Как правило, в системах беспроводной связи для снижения энергопотребления соответствующей подсистемы беспроводной связи предусматриваются периоды неактивности. Учет энергопотребления в особенности относится к портативным терминалам (таким, как терминал 100), которые снабжаются батареями и/или аккумуляторами, имеющими ограниченную энергоемкость. Во время периодов неактивности подсистема беспроводной связи может быть выключена или по меньшей мере переведена в режим энергосбережения.
Ввиду вышеописанных требований и ограничений, необходимых для обеспечения синхронизированной по времени работы подсистемы сотовой связи и подсистемы считывателя RFID, необходимо сделать ссылку на фиг.4с, на которой схематично изображена рабочая последовательность циклической процедуры при работе в режиме простоя/ожидания, соответствующая варианту реализации настоящего изобретения. Циклическая процедура режима простоя/ожидания является частью общей рабочей последовательности, описанной со ссылкой на фиг.4а.
Обычно при работе в режиме простоя/ожидания подсистема сотовой связи терминала прослушивает сообщения вызова, приходящие от PLMN и базовой станции (BS, узел В и т.д.), для определения возможности установки соединения связи. Таким образом, когда сотовый терминал с поддержкой RFID включен или же в нем включена функция считывания RFID, координация работы с синхронизацией по времени начинается в соответствии со следующим циклом контроля, соответствующим варианту реализации настоящего изобретения.
В операции S300 при подключении подсистемы сотовой связи к сети радиодоступа (RAN) или базовой станции (BS, узел В и т.д.) или позднее в режиме простоя/ожидания подсистема сотовой связи принимает одно или несколько сообщений с системной информацией, которые содержат данные о группе поискового вызова, к которой приписана подсистема сотовой связи, и, следовательно, распределении поисковых вызовов по времени.
В операции S310 при подключении подсистемы сотовой связи к сети радиодоступа (RAN) или базовой станции (BS, узел В и т.д.) или позднее в режиме простоя/ожидания подсистема сотовой связи также принимает информацию о положении во времени, касающуюся измерений потенциального уровня сигналов соседних базовых станций.
В операции S320 при получении информации о моментах поисковых вызовов и моментах измерений эта информация поступает в блок планирования. На основании информации о положении во времени моментов вызовов и моментов измерений блок планирования синхронизируется относительно положения поисковых вызовов и измерений во времени таким образом, что становятся известны точные моменты вызовов и измерений, а также их длина. В результате блок планирования получает информацию о точном положении во времени периодов активности и неактивности подсистемы сотовой связи, а точнее о времени начала и конца периодов активности и неактивности подсистемы сотовой связи.
В операции S330 производится дальнейшая конфигурация блока планирования и/или подсистемы считывателя RFID. См. описание, приведенное ниже.
В операции S340 может быть запущена работа подсистемы считывателя RFID. Запуск может быть вызван приемом входных данных от пользователя или терминала или же запускающим сигналом, формируемым запущенной на терминале прикладной программой. При указании на запуск рабочая последовательность продолжается операцией S350, в противном случае она переходит на операцию S360.
В операции S350 блок планирования синхронизирует работу считывателя RFID таким образом, чтобы она осуществлялась во время периодов неактивности подсистемы сотовой связи. Периоды неактивности устанавливаются на основе информации о моментах поисковых вызовов, а также информации о моментах измерений (см. операцию S320).
В операции S360 происходит проверка того, доступна ли новая информация, содержащая данные о планирования синхронизированной работы (т.е. информацию о моментах поисковых вызовов или моментах измерений), например, из системных сообщений, принятых подсистемой сотовой связи терминала из сети радиодоступа (RAN). В случае доступности новой информации рабочая последовательность возвращается к операции S300, в противном случае она переходит на операцию S370.
В операции S370 синхронизированная по времени работа подсистемы считывателя RFID может повторяться многократно. Рабочая последовательность может вернуться к операциям S340 или S350, когда, например, работа подсистемы радиочастотной идентификации разделяется на несколько отдельных операций подсистемы радиочастотной идентификации.
Необходимо заметить, что режим работы подсистемы сотовой связи может меняться. Это значит, что при индикации сети радиодоступа (например, сообщении вызова, сообщении установки входящего звонка и т.д.) или в ответ на запрос пользователя (например, сообщение об установке исходящего звонка) подсистема сотовой связи может переключаться из режима простоя/ожидания в активный режим работы. В случае изменения режима работы на активный режим рабочая последовательность может возвратиться к операции S160, описанной в отношении фиг.4а, для проверки допустимости синхронизированной по времени работы в активном режиме.
Ввиду вышеописанных требований и ограничений, необходимых для обеспечения синхронизированной по времени работы подсистемы сотовой связи и подсистемы считывателя RFID, необходимо также сделать ссылку на фиг.4d, на которой схематично изображена рабочая последовательность циклической процедуры при работе в активном режиме, соответствующая варианту реализации настоящего изобретения. Циклическая процедура активного режима является частью общей рабочей последовательности, описанной со ссылкой на фиг.4а.
В активном режиме работы (т.е. во время осуществления голосового звонка или передачи данных) или в режимах, требующих такой же активности, как и в активном режиме (например, состояние готовности GSM/GPRS), работа подсистемы радиочастотной идентификации должна координироваться таким образом, чтобы предотвратить ее совпадение с активностью подсистемы сотовой связи. В соответствии с вариантом осуществления изобретения активный режим работы включает следующие операции.
В операциях S400 и S410 получается информация о стандарте и режиме связи, а также о распределении активности во времени. В частности, когда терминал переключается в активный (или подобный) режим работы или позднее, когда он уже находится в активном режиме, определяется стандарт и режим связи (GSM, GSM/GPRS, GSM/EDGE, режим сжатия WCDMA, cdma2000, режим DTX и т.д.) и информация о положении активности во времени подсистемы сотовой связи. Если узнанный из подсистемы сотовой связи режим является GSM, GSM/GPRS, GSM/EDGE, синхронизацией TGL в режиме сжатия WCDMA или синхронизацией прерывистой передачи (DTX) в cdma2000, информация о положении во времени активности главным образом включает данные о распределении активности по временным интервалам. Здесь необходимо сделать ссылку на обсуждение, приведенное выше со ссылкой на фиг.4b.
В операции S420 при получении информации о положении во времени она поступает в блок планирования. На основании информации о положении во времени моментов поисковых вызовов и моментов измерений блок планирования синхронизируется таким образом, что становятся известны периоды неактивности и их длина. В результате блок планирования получает информацию о точном положении во времени периодов активности и неактивности подсистемы сотовой связи, а точнее о времени начала и конца периодов активности и неактивности подсистемы сотовой связи.
В операции S430 производится дальнейшая конфигурация блока планирования и/или подсистемы считывателя RFID. См. описание, приведенное ниже.
В операции S440 может быть запущена работа подсистемы считывателя RFID. Запуск может быть вызван приемом входных данных от пользователя или терминала или же запускающим сигналом, формируемым запущенной на терминале прикладной программой. При указании на запуск рабочая последовательность продолжается операцией S450, в противном случае она переходит к операции S460.
В операции S450 блок планирования синхронизирует работу считывателя RFID таким образом, чтобы она осуществлялась во время периодов неактивности подсистемы сотовой связи. Периоды неактивности задаются на основе информации о положении во времени (см. операцию S420).
В операции S460 происходит проверка того, доступна ли новая информация, содержащая данные о планирования синхронизированной работы (т.е. информация о моментах поисковых вызовов или моментах измерений), например, из системных сообщений, принятых подсистемой сотовой связи терминала из сети радиодоступа (RAN). В случае доступности новой информации рабочая последовательность возвращается к операции S300, в противном случае она может перейти к операции S470.
В операции S470 синхронизированная по времени работа подсистемы считывателя RFID может повторяться многократно. Рабочая последовательность может вернуться к операции S440 или S450, когда, например, работа подсистемы радиочастотной идентификации разделяется на несколько отдельных операций подсистемы радиочастотной идентификации.
Необходимо заметить, что режим работы подсистемы сотовой связи может меняться. Это значит, что при индикации сети радиодоступа или в ответ на запрос пользователя подсистема сотовой связи может переключаться из режима простоя/ожидания в активный режим работы. В случае изменения режима работы на режим простоя/ожидания рабочая последовательность может возвратиться к операции S160, описанной относительно фиг.4а, для проверки допустимости синхронизированного по времени режима простоя/ожидания или может перейти непосредственно к операции S300, описанной в отношении фиг.4с.
Вышеприведенное описание алгоритма планирования отталкивается от требований, которые необходимо соблюдать для реализации принципа синхронизации по времени обеих подсистем. Далее будет описана оптимизированная работа подсистемы считывателя RFID. Оптимизация выгодна для реализации эффективной работы подсистемы считывателя RFID в периоды неактивности, во время которых допустимо ее функционирование. В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения предусмотрен интерфейс конфигурации и управления, предпочтительно являющийся интерфейсом прикладной программы (API), который позволяет конфигурировать и управлять работой подсистемы считывателя RFID. Интерфейс конфигурации и управления подсистемой считывателя RFID может быть реализован посредством обмена данными и командами через интерфейс передачи данных подсистемы считывателя RFID. Необходимо заметить, что вышеуказанный специальный разъем цифрового входного/выходного запускающего сигнала, который может быть использован для синхронизации работы подсистемы считывателя RFID, может быть реализован как отдельный сигнальный вход для логической сторожевой схемы подсистемы считывателя RFID, или же, в альтернативном варианте, запускающий сигнал может подаваться на логическую сторожевую схему подсистемы считывателя RFID через ее интерфейс передачи данных. Отдельный разъем запускающего сигнала может быть предпочтителен из соображений гарантии синхронизации с запускающим сигналом.
Конфигурируемость подсистемы считывателя RFID предпочтительно управляется блоком планирования, который, кроме того, запускает работу подсистемы считывателя RFID. Здесь надо сделать обратную ссылку на операции S330 и S430 циклических процедур в режиме ожидания и активном режиме соответственно.
В общем, механизм планирования, подробно описанный выше, для определения периодов активности и неактивности подсистемы сотовой связи использует информацию о положении во времени. Эта информация используется таким образом, что блок синхронизации предотвращает работу подсистемы считывателя RFID во время работы подсистемы сотовой связи, т.е. когда подсистема сотовой связи, например, принимает сообщения вызова, осуществляет измерения, отправляет или принимает пакеты данных или отправляет пакеты данных произвольного доступа. В числе прочего блок планирования выполнен с возможностью задания максимальной продолжительности одиночного радиочастотного излучения, чтобы она не превышала период неактивности подсистемы сотовой связи и для запуска работы подсистемы считывателя RFID в соответствии с ожидаемым началом периода неактивности. Для запуска синхронизированной радиочастотной активности подсистемы считывателя RFID блок планирования может использовать специальный разъем цифрового входного/выходного запускающего сигнала.
aI
aII
nI
nII
На фиг.6а изображен пример временной последовательности активности на основе диаграммы активности GSM/EDGE DTM на фиг.5а в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения. Для примера определены первый период активности Δ, второй период активности Δ, первый период неактивности Δ и второй период неактивности Δ. В соответствии с периодами неактивности периоды радиочастотного сигнала подсистемы считывателя RFID указаны как «окна радиочастотной активности считывателя RFID» (см. легенду к фиг.6а) и означают радиочастотное излучение антенны подсистемы считывателя RFID в соответствии с уровнем мощности сигнала, требованиями к точности и достоверности.
I
I
I
I
Оптимизированное время установления сигнала, запускающего радиочастотную активность подсистемы считывателя RFID, обозначенное как Δ, представляет длительность перехода в рабочий режим Δ. Время перехода в рабочий режим Δ - это то время, которое требуется подсистеме считывателя RFID для начала передачи радиочастотного сигнала антенной с момента получения запускающего сигнала в соответствии с уровнем мощности сигнала, требованиями к точности и достоверности подсистемы считывателя RFID. Среди прочего время перехода в рабочий режим Δ обусловлено установлением схемы фазовой автоподстройки (PLL), прогревом микроконтроллера/логической схемы, временем установления радиочастотного интерфейса и/или другими неизбежными процессами, происходящими перед включением радиочастотной активности.
II
I
II
I
II
I
I
II
II
II
II
Желательно также учесть дополнительный защитный интервал Δ между концом периода активности подсистемы сотовой связи и началом излучения радиочастотного сигнала подсистемой считывателя радиочастотной идентификации. При рассмотрении времени перехода в рабочий режим Δ и защитного интервала Δ сигнал, запускающий работу подсистемы RFID, должен быть установлен как Δ-Δ перед концом периода активности подсистемы сотовой связи. При произвольном задании опорной точки в нулевой момент времени, соответствующий концу периода активности и началу периода неактивности подсистемы сотовой связи, запускающий сигнал должен быть назначен на момент времени T=Δ-Δ<0. Излучение радиочастотного сигнала подсистемой считывателя RFID происходит, соответственно, в момент времени T=Δ<0, который равен интервалу Δ.
III
III
III
III
I
III
Оптимизированное время для возврата запускающего сигнала в исходное состояние с целью остановки радиочастотной активности подсистемы считывателя RFID, обозначенное как Δ, представляет длительность выхода из рабочего режима Δ. Время выхода из рабочего режима Δ - это то время, которое требуется подсистеме считывателя RFID для прекращения передачи радиочастотного сигнала, сформированного подсистемой считывателя RFID, с момента возврата запускающего сигнала в исходное состояние. Радиочастотное излучение будет прекращено перед началом активности подсистемы сотовой связи и, следовательно, перед моментом времени 0' и концом периода Δ. В отличие от времени перехода в рабочий режим Δ в этом случае не требуется гарантировать достаточное время установления схемы фазовой автоподстройки (PLL), радиочастотного интерфейса и т.д. при прекращении радиочастотной активности на протяжении времени Δ, так как уровень сигнала, точность и достоверность радиочастотного сигнала здесь не важны до тех пор, пока выходной каскад выключен и радиочастотного излучения с антенны подсистемы RFID не происходит.
III
III
III
III
При рассмотрении времени выхода из рабочего режима Δ возврат запускающего сигнала в исходное состояние, прекращающий работу подсистемы RFID, должен быть установлен как Δ перед концом периода неактивности подсистемы сотовой связи. При произвольном задании опорной точки в нулевой момент времени, соответствующий концу периода неактивности и началу периода активности подсистемы сотовой связи, запускающий сигнал должен быть назначен на момент времени T=-Δ<0'. Таким образом, излучение радиочастотного сигнала прекращается в период времени, завершающийся перед опорной точкой в момент времени 0', в результате чего предотвращается помеха работе подсистемы сотовой связи.
II
I
III
I
III
Специалисты должны понимать, что период работы подсистемы считывателя RFID может быть оптимизирован настройкой защитного интервала Δ и учетом времени перехода в рабочий режим Δ и времени выхода из рабочего режима Δ. Время перехода в рабочий режим Δ и время выхода из рабочего режима Δ обычно являются специфическими для используемой подсистемы считывателя радиочастотной идентификации.
Также настройку и/или оптимизацию работы подсистемы считывателя RFID могут осуществлять другие параметры подсистемы считывателя RFID. Оптимизация и настройка работы подсистемы считывателя RFID выгодна для эффективного использования периодов неактивности подсистемы сотовой связи и настройки подсистемы считывателя RFID на специальные длительности и периоды неактивности. Настройки и/или оптимизация могут включать изменение некоторых параметров подсистемы считывателя RFID.
Статическая информация
Блок планирования перед и после радиочастотной активности подсистемы считывателя RFID должен информироваться по меньшей мере о цикле режима ожидания подсистемы считывателя RFID и необходимом времени ввода и вывода из рабочего режима. Также для блока планирования должна быть доступна информация о минимальном, обычном и максимальном значениях, а также о единицах измерения параметров, перечисленных ниже. Обычно эта информация приводится производителем подсистемы считывателя радиочастотной идентификации в перечне технических характеристик. Предпочтительно информация должна храниться в блоке планирования или терминале, чтобы при необходимости блок планирования получал к ней доступ.
Полустатическая информация, связанная со стандартами
Среди прочего блок планирования может получать и изменять (опционально) значения следующих параметров, которые относятся к длительности радиочастотной активности. См. стандарт EPCglobal, поколение 2. Могут быть важны следующие параметры; они описаны со ссылкой на фиг.6b-6d.
r
f
I
III
r
f
s
s
I
s
I
h
На фиг.6b изображены огибающие включения и выключения для возбуждающего радиочастотного сигнала. Здесь необходимо сделать ссылку на вышеприведенное описание времени входа и выхода из рабочего режима. Время нарастания T и время спада T, изображенные на фиг.6b, входят во время входа в рабочий режим Δ и время выхода из рабочего режима Δ. Однако необходимо заметить, что на фиг.6b изображена только огибающая радиочастотного сигнала, обнаруживаемого радиочастотным интерфейсом подсистемы считывателя RFID. Время нарастания T и время спада T должны находиться в пределах от 1 мкс до 500 мкс (т.к. после входа в рабочий режим для достижения сигналом возбуждения постоянного уровня (100% уровня мощности) требуется время установления T). Время установления T должно находиться в пределах от 1 мкс до 1500 мкс. При входе в рабочий режим после достижения 10% от уровня мощности огибающая должна монотонно возрастать вплоть до достижения предела пульсации M (95% от уровня мощности). При выходе из рабочего режима огибающая должна монотонно убывать при спаде между 90% от уровня мощности и по меньшей мере пределом мощности M (1% от уровня мощности). Уровни мощности M (отрицательный выброс, макс.95%) и M (превышение, макс. 105%) определяют границы уровня мощности для радиочастотной огибающей.
LSB
LSB
LSB
Необходимо заметить, что в некоторых регионах попытка обнаружения несущей осуществляется перед началом связи RFID. Например, с учетом требований ETSI (Европейского института стандартизации телекоммуникаций), которые в особенности учитываются в Европе, использование RFID, например, в диапазоне частот от 865 МГц до 868 МГц предполагает так называемую операцию «прослушивания перед диалогом» (LBT). Операция «прослушивания перед диалогом» (LBT) предназначена для определения, занята или свободна конкретная частота поддиапазона, предназначенная для RFID. Это определение предотвращает конфликты связи в одном радиочастотном поддиапазоне. Например, в соответствии с техническими требованиями ETSI непосредственно перед каждым сеансом связи подсистемы считывателя RFID она должна быть переключена в так называемый режим прослушивания, в котором наблюдается один или несколько предварительно заданных частотных поддиапазонов. Наблюдение происходит в специальные периоды прослушивания, которые также играют роль периодов обнаружения несущей T. Периоды обнаружения несущей T (например, в соответствии с требованиями ETSI) должны включать постоянный интервал времени, например 5 мс, и переменный интервал времени в диапазоне от 0 мс до r мс, в частности от 0 мс до 5 мс. В случае, если наблюдаемый поддиапазон свободен (не занят), переменный интервал времени устанавливается равным 0 мс. Кроме того, технические требования ETSI определяют четкие допустимые минимальные пороговые уровни, которые устанавливают характеристики чувствительности. Эти допустимые минимальные уровни зависят от уровня мощности передачи, предназначенного для использования в связи RFID. Необходимо заметить, что при настройке и/или оптимизации работы подсистемы считывателя радиочастотной идентификации также необходимо учитывать переменный период обнаружения несущей T (равный переменному периоду времени в диапазоне от 5 мс до 10 мс).
ari
ari
ari
ari
ari
ari
На фиг.6с изображено кодирование данных на физическом уровне. В частности, изображена огибающая радиочастотного сигнала для символов «0» и «1», используемых для кодирования данных. T - это эталонный временной интервал для сигнализации «запросчик-метка» (т.е. сигнализации подсистемы RFID по направлению к ответчику). Он представляет длительность символа «0», означающего, например, число 0 в двоичном коде. Параметр х (находится в диапазоне от 0,5 до 1,0) задает продолжительность символа «1» на основании эталонного интервала времени T, т.е. параметр х задает относительный эталонный временной интервал для сигнализации «запросчик-метка» и обозначает продолжительность символа «1» на основе продолжительности символа «0», где символ «1» представляет собой, например, число 1 в двоичном коде. Высокие значения означают передаваемую непрерывную волну, которая ранее была описана как радиочастотный сигнал запроса или возбуждения. Низкие значения означают ослабленную непрерывную волну. Глубина модуляции, время нарастания, время спада и ширина импульса заданы. Корректные значения вышеуказанных параметров зависят от типа модуляции, используемой для связи с ответчиком, включая амплитудную манипуляцию с двумя боковыми полосами частот (DBS-ASK), амплитудную манипуляцию с одной боковой полосой частот (SSB-ASK), амплитудную манипуляцию с обращением фазы (PR-ASK), которые должны поддерживаться ответчиками. В соответствием с типом модуляции эталонный временной интервал T может принимать значения 6,25 мкс (для DSB-ASK), 12,5 мкс для SSB-ASK) и 25 мкс (для PR-ASK). Кроме того, минимальная глубина модуляции должна составлять 80%, обычная - 90%, а максимальная - 100%. Время нарастания радиочастотной огибающей (10%→90%) и (90%→10%) должно находиться в пределах от 0 до 0,33*T. Ширина радиочастотного импульса должна быть в пределах от МАХ(0.265*T, 2) до 0.525*T.
Ширина радиочастотного импульса, время нарастания радиочастотной огибающей, время спада радиочастотной огибающей являются специфическими для подсистемы считывателя RFID. Эти параметры не изменяются и доступны только для считывания. Несущая частота может быть выбрана в диапазоне частот от 860 МГц до 960 МГц. Однако необходимо учитывать местные нормы, и несущая частота дополнительно определяется исходя из местных радиочастотных условий.
На фиг.6d показан пример распределения во времени связи от считывателя к ответчику (R→Т) и от ответчика к считывателю (Т→R). Связь от считывателя к ответчику (R→Т) основана на непрерывной волне, которая соответствует вышеуказанному радиочастотному сигналу запроса/возбуждения. Непрерывная волна непрерывно излучается подсистемой считывателя RFID для того, чтобы гарантировать активизацию ответчика RFID. Для получения доступа к информации, записанной в ответчике RFID, предусмотрен набор команд, который может быть модулирован в непрерывную волну.
Более подробно, подсистема считывателя RFID имеет возможность отправки информации одному или нескольким ответчикам RFID посредством модуляции радиочастотной огибающей (непрерывная волна, радиочастотный сигнал опроса или возбуждения) методом амплитудной манипуляции с двумя боковыми полосами частот (DBS-ASK), амплитудной манипуляции с одной боковой полосой частот (SSB-ASK), амплитудной манипуляции с обращением фазы (PR-ASK) и используя формат кодирования интервала между импульсами (PIE). Ответчики RFID предназначены для получения энергии, необходимой им для работы, из той же модулированной несущей радиочастоты.
Кроме того, подсистема считывателя RFID предназначена для приема информации от ответчика RFID путем передачи немодулированной несущей радиочастоты (непрерывная волна, радиочастотный сигнал опроса или возбуждения) и прослушивания отраженного обратного отклика. Ответчики RFID сообщают информацию посредством модуляции амплитуды или фазы отраженной несущей радиочастоты. Форматом кодирования, выбранным в ответе на команды подсистемы считывателя RFID, является, например, частотная модуляция (FMO) или модуляция Миллера поднесущей частоты. Линия связи между подсистемой считывателя RFID и ответчиком RFID является полудуплексной, это значит, что от ответчика RFID не требуется демодулирования команд подсистемы считывателя RFID при обратном рассеянии. Ответчик RFID не должен выдавать ответ с использованием полнодуплексной связи.
cal
cal
cal
ari
ari
Для примера показаны команды выбора, запроса и подтверждения. Перед выдачей команды ответчику RFID считыватель RFID должен по меньшей мере излучать непрерывную волну в восемь раз дольше длительности символа RT калибровки «запросчик-метка», где RT равен длине символов данных «0» и «1» (т.е. RT находится во временном диапазоне от 2,5*T до 3,0*T).
При приеме ответчиком RFID команды выбора он получает инструкцию для ответа на последующую команду. Первая команда запроса дает ответчику RFID инструкцию для выдачи в ответ 16-битного случайного или псевдослучайного числа (RN16). При приеме от считывателя RFID команды подтверждения, информирующей ответчик RFID о том, что 16-битное случайное или псевдослучайное число (RN) корректно, ответчик, например, передает электронный код продукта (ЕРС), значения протокольного управления (PC) и циклического контроля избыточным кодом (CRC). Считыватель RFID может производить проверку на основе циклического контроля избыточным кодом и при успешном, и при неудачном приеме ответа. Таким образом, считыватель RFID после этого может передать дальнейшую команду или же команду «неподтверждения». Последняя команда передается для сообщения ответчику RFID о том, что полезная нагрузка предыдущего ответа была принята с ошибкой.
4
1
2
Как показано на фиг.6d, необходимо учитывать несколько периодов ожидания, например периоды ожидания между передачей последовательных команд считывателя RFID (Т), между окончанием команды считывателя RFID и началом отклика ответчика RFID (T) и, наоборот, между окончанием отклика ответчика RFID и началом следующей команды считывателя RFID (Т).
Команды и последовательности команд предназначены для получения информации от ответчиков RFID и/или изменения информации, записанной в них.
На фиг.6е изображены принципы последовательности команд RFID и состояния ответчика радиочастотной идентификации. Связь RFID в соответствии со стандартом EPCglobal предназначена для связи с семейством ответчиков; сюда, в частности, входит и связь с отдельным ответчиком.
Подсистема считывателя RFID может управлять семейством ответчиков RFID на основе трех базовых процессов, которые в свою очередь включают одну или несколько специальных команд. Далее без затрагивания подробностей приведено краткое описание базовых процессов.
Для выбора семейства ответчиков RFID, с которыми планируется связь, в частности связь для управления инвентаризацией и доступом, предусмотрен процесс выбора. Команда выбора может быть последовательно использована для выбора отдельного семейства ответчиков RFID по пользовательским критериям. Данная операция может рассматриваться как аналогия отбора одной или нескольких записей из базы данных.
Для идентификации ответчиков RFID, т.е. для идентификации ответчиков RFID в семействе, отобранном при помощи команды выбора, предусмотрен процесс "инвентаризации". Подсистема считывателя RFID может начать цикл инвентаризации, т.е. одну или несколько команд инвентаризации и циклов отклика ответчика, посредством передачи команды запроса в один из четырех сеансов. Откликнуться могут один или несколько ответчиков RFID. Подсистема считывателя RFID может обнаруживать отклик отдельных ответчиков RFID и запрашивать PC, ЕРС и CRC от обнаруженного ответчика RFID. Процесс инвентаризации может включать команды множественной инвентаризации. Цикл инвентаризации происходит в одном сеансе за один раз.
Процесс доступа предназначен для связи с ответчиком RFID, где связь главным образом включает считывание и/или запись информации в ответчик RFID. Перед осуществлением процесса доступа каждый ответчик RFID должен получить уникальную метку. Процесс доступа может включать команды множественного доступа, некоторые из которых используют кодирование линии связи «считыватель-ответчик» на основе одноразового криптографического ключа.
Более подробно, процесс выбора использует одиночную команду выбора, которую подсистема считывателя RFID затем может использовать для выбора отдельного семейства ответчиков RFID по заданному пользователем критерию, обеспечивая возможность разделения ответчиков на основании функций объединения, пересечения и отрицания. Подсистемы считывателей RFID могут осуществлять операции объединения и пересечения подачей последовательных команд выбора.
Q
Набор команд процесса инвентаризации включает команды Query (запрос), QueryAdjust (настройка запроса), QueryRep (ответ на запрос), АСК (подтверждение) and NAK (неподтверждение). Команда Query запускает цикл инвентаризации и принимает решение, какие ответчики RFID принимают участие в цикле инвентаризации, где «цикл инвентаризации» определяется как период между успешными командами Query. Команда Query включает параметр подсчета интервалов времени Q, который используется для произвольного отката в схеме предотвращения конфликтов. Параметр подсчета интервалов времени Q конфигурируется и настраивается подсистемой считывателя RFID. При приеме команды Query каждый из участвующих ответчиков RFID должен выбрать произвольную величину от 0 до 2 - 1 и записать эту величину в свой счетчик интервалов времени. Ответчики RFID, которые выбирают ноль, должны перейти в состояние отклика и немедленно ответить. Ответчики RFID, которые выбирают ненулевое значение, должны перейти в арбитражное состояние и ожидать команды QueryAdjust или QueryRep. Если откликнулся один ответчик RFID, то при подаче им ответа алгоритм запроса/ответа предоставляет ответчику RFID для обратного рассеяния 16-битное случайное или псевдослучайное число (RN16). Подсистема считывателя RFID дает подтверждение ответчику RFID при помощи команды подтверждения (АСК), включающей такой же RN16. Затем получивший подтверждение ответчик RFID переходит в подтвержденное состояние и передает обратным рассеиванием его PC, ЕРС и CRC. Затем подсистема считывателя RFID может использовать команды QueryAdjust или QueryRep, которые вызывают переход идентифицированного ответчика RFID в состояние готовности и фактически заставляют другой ответчик RFID начать диалог запроса-ответа с подсистемой считывателя RFID, снова начиная вышеуказанную последовательность запроса. Если ответчик RFID не может принять команду АСК или принимает ее с ошибочным RN16, то он должен вернуться в арбитражное состояние.
Q
Ответчики RFID в арбитражном состоянии или состоянии отклика, которые принимают команду QueryAdjust, сначала устанавливают Q (инкрементируя, декрементируя или оставляя его неизменным), затем выбирают произвольное значение в диапазоне от 0 до 2 - 1 и записывают его в свои счетчики интервалов времени. Ответчики RFID, которые выбирают ноль, должны перейти в состояние отклика и немедленно ответить. Ответчики RFID, которые выбирают ненулевое значение, должны перейти в арбитражное состояние и ожидать команды QueryAdjust или QueryRep.Ответчики RFID в арбитражном состоянии декрементируют свой счетчик интервалов времени каждый раз при приеме команды QueryRep и при достижении счетчиком нуля переходят в состояние отклика и обратным рассеянием передают RN16.
Подводя итог, во время цикла радиочастотной активности подсистемы считывателя RFID сначала в соответствии с процессом выбора отбираются ответчики RFID, после чего подсистема считывателя RFID может продолжить выполнение процесса инвентаризации и в конце концов процесса доступа.
Специалисты должны понимать, что в предпочтительном варианте блок планирования должен иметь возможность получения одного или нескольких значений вышеуказанных параметров и при необходимости изменять одно или несколько этих значений. Блок планирования получает и/или изменяет значения параметров при помощи интерфейса конфигурации и настройки, описанного выше.
Блок планирования может по меньшей мере получать и изменять значения тех параметров, которые важны для синхронизации радиочастотной активности подсистемы считывателя RFID и подсистемы сотовой связи. Активности подсистемы сотовой связи дается приоритет над активностью подсистемы считывателя RFID, так как ее активность обычно управляется сетью радиодоступа (RAN), а возможности воздействия на нее терминала очень ограничены.
T
ari
Соответственно, доступные периоды времени, позволяющие осуществлять связь RFID, и их периодичность узнаются из периодов активности и неактивности подсистемы сотовой связи. Это значит, что максимальная длительность отдельных непрерывных волн и время ожидания между двумя последовательными непрерывными волнами известна (см. фиг.6d). В эти максимальные промежутки времени может осуществляться связь RFID между подсистемой считывателя и ответчиком (ответчиками), см. фиг.6d и 6е. Длительность, необходимая для намеченной процедуры связи RFID, включает одну или несколько команд и ответов, которые могут быть определены или оценены исходя из последовательности команд и ответов, так же как и описанные выше требования к распределению во времени. Длительность, необходимая для намеченной процедуры связи RFID, может быть оптимизирована для совпадения с максимальной длительностью отдельной непрерывной волны посредством настройки одного или нескольких параметров положения во времени, включающих эталонный временной интервал  относительное значение эталонного временного интервала х, ширину радиочастотного импульса, несущую частоту и параметр подсчета интервалов времени Q. Настройка параметров должна производиться по меньшей мере в одном или нескольких допустимых диапазонах. При установке цифрового (входного/выходного) запускающего сигнала, который по существу представляет собой логический параметр, запускается процесс выбора.
Помимо этого, уровень мощности подсистемы считывателя RFID может быть настроен соответствующей командой установки мощности, подаваемой блоком планирования в подсистему считывателя RFID. Также количество ответчиков RFID, с которых производится считывание, может быть задано или ограничено.
Необходимо заметить, что периоды неактивности подсистемы сотовой связи могут быть достаточно короткими по отношению к длительности, необходимой для связи RFID, как это в качестве примера описано выше на основе стандарта EPCglobal. Скорость передачи от считывателя к ответчику находится в пределах от 26,7 кбит/с до 128 кбит/с в зависимости от используемой схемы модуляции, тогда как скорость передачи от ответчика к считывателю составляет от 40 кбит/с до 640 кбит/с (и от 5 кбит/с до 320 кбит/с при модуляции поднесущей частоты). Однако эффективная скорость передачи ограничивается несколькими ограничениями, касающимися положения во времени, в качестве примера описанными выше со ссылкой на фиг.6d. Период неактивности, доступный для связи RFID, должен использоваться настолько эффективно, насколько это возможно.
Связь и функционирование RFID описаны выше исходя из применения данной технологии для маркировки и опознавания продукции. Необходимо понимать, что настоящее изобретение не ограничено каким-либо определенным применением и может быть использовано в различных случаях, где применима технология RFID. По сути технология RFID может рассматриваться как технология беспроводного хранения данных, где ответчики представляют собой хранилище неизменяемых данных и/или хранилище с произвольным доступом к данным, доступ к которому можно получить при помощи подсистем считывания. В принципе связь между ответчиками и подсистемой считывания функционирует по аналогии с примерами реализации изобретения. Например, технология RFID была выбрана для хранения информации биометрической идентификации в усовершенствованных цифровых паспортах. Такой паспорт содержит ответчик RFID, на котором записаны биометрические данные о его владельце, такие как цифровая фотография его лица, цифровой образ одного или нескольких отпечатков пальцев и/или цифровой образ радужной оболочки глаза. Подсистемы считывателей RFID, имеющиеся в пунктах паспортного контроля на границах штатов, обеспечивают доступ к биометрической информации для установки личности владельца паспорта. В частности, ответчики RFID в паспортах используют механизм управления доступом для предотвращения несанкционированного доступа к записанной информации.
read
write
write
read
Помимо этого, ответчики RFID также могут быть снабжены логической сенсорной схемой, в частности датчиками контроля состояния или датчиками контроля окружающей среды, такими как датчики температуры, датчики влажности, датчики давления, датчики газа (определяющие один или несколько определенных типов газов) и т.д. Калибровка этих датчиков и/или считывание с них данных могут выполняться через интерфейс(ы), подробно описанный(ые) выше. Однако необходимо учитывать, что доступ к датчику с целью его калибровки, реализованный в ответчике RFID, требует некоторого времени, которое будет обозначаться как время считывания датчика T. Это применимо и для считывания данных, формируемых таким датчиком. Доступ к данным, формируемым датчиком или получаемым от датчика, требует промежутка времени, который будет обозначаться как время записи датчика T. Необходимо заметить, что один или несколько периодов записи датчиков T и один или несколько периодов считывания датчиков T также должны быть учтены при настройке и/или оптимизации работы подсистемы считывателя RFID. Оптимизация может быть выполнена путем ограничения количества доступов для считывания и/или записи датчиков, предпочтительно до одного или нескольких определенных датчиков за один сеанс связи с ответчиком RFID во время одного периода неактивности. В отличие от вышеуказанных параметров, которые относятся к характеристикам связи (параметрам, относящимся к связи), параметры, связанные с датчиками, могут быть, как правило, считаться параметрами, относящимися к приложению.
В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения работа подсистемы считывателя RFID может быть адаптирована для излучения радиочастотного сигнала запроса (радиочастотного сигнала возбуждения, непрерывной волны) и, при необходимости, для измерений «прослушивания перед диалогом». В качестве примера радиочастотный сигнал запроса (непрерывно) излучается для активизации одного или нескольких ответчиков RFID в зоне покрытия излучающей подсистемы считывателя RFID. Обмен данными с одним или несколькими ответчиками RFID (включая прием данных от ответчиков RFID и передачу данных и/или команд на ответчики RFID) может производиться в разных частотных диапазонах, а также, возможно, по разным протоколам и/или на основе различных технологий беспроводной передачи данных. Однако подача питания через радиочастотный сигнал запроса выгодна с точки зрения реализации модуля с пассивным питанием, поддерживающего беспроводную передачу данных.
Специалисты должны понимать, что идея настоящего изобретения, описанная на примере подсистемы сотовой связи, также применима и к другим подсистемам радиочастотной связи, в частности к подсистемам с беспроводным сетевым интерфейсом. Это значит, что координация активности подсистемы считывателя RFID в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения не должна ограничиваться вышеописанными подсистемами сотовой связи, но общее решение также применимо к запланированным на будущее стандартам мобильной связи 3,5 и 4 поколения, WLAN (беспроводным локальным сетям), WiMAX, UWB (ультраширокополосная связь), Bluetooth и любым другим беспроводным технологиям. Хотя помехи оказывают наибольшее влияние на работу беспроводных систем связи на частотах, близких к 900 МГц в диапазоне ультравысоких частот, в котором работает подсистема RFID, широкополосный шум, производимый подсистемой считывателя RFID, также может вызвать сложности в работе подсистем беспроводной связи и на других частотах.
Кроме того, планирование, соответствующее варианту осуществления настоящего изобретения, будет очень полезно в подсистемах радиочастотной идентификации, работающих в диапазоне ISM 2,4 ГГц, которые оказывают сильные помехи на подсистемы беспроводной связи, работающие в том же частотном диапазоне, например IEEE 802.1 Ib/g WLAN и Bluetooth.
На основе идеи изобретения, изложенной в вышеприведенном описании, специалисты должны понять, что реализуется по существу параллельная работа подсистемы считывателя RFID и подсистемы беспроводной/сотовой связи. Преимущества по существу параллельной работы обеих подсистем могут быть использованы абонентом, когда необходима дополнительная передача данных, например, для поиска дополнительной информации в зависимости от данных, полученных от ответчика RFID, в базе данных, хранящей такую дополнительную информацию. Если ответчик RFID соответствует стандарту EPCglobal и по существу предоставляет всемирный уникальный код продукта (ЕРС), служащий идентификационным кодом помеченного продукта, дополнительная информация может включать, например, данные о цепи поставок, такие как происхождение, производитель, оптовый торговец, дата производства, срок годности и т.д. Другой вариант использования может включать передачу информации, считываемой из ответчика RFID, в базу данных с целью управления цепью поставок.
В отличие от традиционного способа первичного получения информации от ответчика RFID может производиться буферизация полученной информации и дальнейшее подключение к базе данных через интерфейс сотовой/беспроводной связи. Это обеспечивает возможность доступа через глобальную сеть (WAN), например, к базе данных в Интернете. Идея изобретения позволяет пропустить буферизацию и ускорить доступ к базе данных благодаря по существу параллельной работе обеих подсистем. Польза от изобретения особо заметна в том случае использования, когда происходит считывание большого количества ответчиков RFID, а считанная информация может быть записана в базе данных или когда информация из базы данных извлекается на основе информации, считанной из ответчика.
Помимо этого, изобретение относится к работе подсистемы считывателя RFID. Так как обе подсистемы работают в режиме синхронизации по времени, а подсистема сотовой/беспроводной связи обычно является приоритетной из-за требований и ограничений со стороны сети, связь RFID необходимо настраивать таким образом, чтобы она попадала в периоды неактивности подсистемы сотовой/беспроводной связи. Данное требование совпадения может быть достигнуто настройкой одного или нескольких параметров, получаемых из системы считывателя RFID и настраиваемых с целью совпадения во времени связи RFID с одним или несколькими доступными периодами неактивности.
Для специалистов должно быть очевидно, что с развитием технологий идея настоящего изобретения может быть реализована в широком диапазоне различных вариантов применений. Таким образом, изобретение и варианты его реализации не ограничены описанными выше примерами, но могут изменяться в рамках формулы изобретения.