CN100580468C - 在通信系统中用于对多个源设备的自适应处理增益的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种方法，用于在通信系统中在由至少一个信号源使用的第一组可用信道中动态自适应可用信道数，所述方法包含步骤：计算至少一个接收信号的统计量(2516，2520，2524，2528，2532)；根据所述的至少一个计算的接收信号统计量(2518，2522，2526，2530，2534，2540)，在所述的第一组中确定对可用信道数的调整；以及对系统中每个活动信号源发信，以使所述信号源使用经调整的可用信道数来传输信号(2550)。

Description

在通信系统中用于对多个源设备的自适应处理增益的方法和装置
相关申请参考
本申请涉及下述美国专利申请，这些申请同本申请都为摩托罗拉公司所拥有：
申请号09/982,279，提交日2001年10月17日，名称“CollisionMitigation Methods used in a Communication System”，发明人Kuffner等(代理卷号CM01969G)；
申请号09/981,031，提交日2001年10月17日，名称“ChannelSelection Method used in a Communication System”，发明人Gurney等(代理卷号CM01960G)；
申请号10/385,549，提交日2003年3月11日，名称“″Method andApparatus for Electronic Item Identification in a Communication SystemUsing Known Source Parameters”，发明人Kuffner等(代理卷号CM05697G)；以及
申请号10/385,893，提交日2002年3月11日，名称“Method andApparatus for Source Device Synchronization in a CommunicationSystem”，发明人Kuffner等(代理卷号CM05696G)。
技术领域
本发明一般涉及用在通信系统中的冲突缓解方法。
背景技术
对于许多应用，都希望有快速、有效和稳定的手段在多用户系统中传送数据。当接收器需要快速读取多个数据片(来自多个源)时，就需要这样的方法。这种技术的一种特定应用是多件货物(item)的电子识别。
电子识别产业对大量的商业和军事应用是重要的，包括实时货物跟踪和库存清点。这样的应用在数不清的情况中可以极大地提高操作效率，实际上包括涉及某种形式的生产、仓储、发货和零售的所有方面。快速有效地执行精确实时库存跟踪的能力可以极大地减少许多形式的浪费，所说的浪费包括但不限于货物的错误放置、货物的供应过度或供应不足以及货物的失窃等。
目前，电子识别产业严重依赖手工的(基于光的)扫描来识别多件货物，其中每件货物被赋予产品代码。整个美国零售业目前在广泛使用统一产品代码(UPC)系统。但是，手工扫描货物极为费时并且很可能发生人为错误。
因此，需要提供一种方法，用于从多个源向接收器快速、有效和可靠地传输数据。特别地，对RFID系统的所有可能的使用情况中，需要尽可能快地读取这样的数据。这样的情况可以包括标签的数量从很低到很高的情形，或者通信信道从很差到很好的情形。需要一种方法使数据传输系统适应所有这些情况，以提高系统的吞吐量和效率。
附图说明
下面只是以例子的方式参照附图来说明本发明，其中相同的标号表示相似元件，并且其中：
图1示出了根据本发明的与单一目标设备通信的多个源设备的高级视图；
图2示出了根据本发明在操作时存储在标签上的数据如何更改并如何用于确定通信信道；
图3示出了根据本发明的用于对标签上存储的数据进行加扰(scramle)处理的高级视图；
图4示出了根据本发明的多个标签通信和在读取器中执行加扰反转(解扰方法)的高级系统视图；
图5示出了根据本发明的用于调整标签调制器的扩频增益的读取器波形；
图6示出了根据本发明的用于检测读取器波形以及标签检测电路波形的标签电路的优选实施例；
图7示出了根据本发明的标签的高级框图；
图8示出了根据本发明的说明标签传输条件的一般流程图；
图9示出了根据本发明的说明标签传输条件的详细流程图；
图10示出了根据本发明的通常实施例中使用读取器和各种标签之间的电容性耦合的应用；
图11示出了根据本发明的基于存储在标签上的数据来产生用于标签通信的信道；
图12示出了根据本发明的简化的标签电路功能框图，其中突出了通路(pass)依赖和解调方法；
图13示出了根据本发明的读取器框图的详细视图；
图14示出了根据本发明的Walsh编码信号的快速变换方法的例子；
图15示出了根据本发明的用于快速相关伪噪声序列的读取器接收器信号处理的详细例子；
图16示出了根据本发明的简化的读取器信号处理功能框图；
图17示出了根据本发明的当存在冲突时的波形的例子；
图18示出了根据本发明的当不存在冲突时波形的几个例子；
图19示出了根据本发明的读取器动作的一般流程图；
图20示出了根据本发明的利用前向冲突缓解技术的读取器处理信号的详细流程图；
图21示出了根据本发明的不采用冲突缓解技术的库存清点的例子；
图22示出了根据本发明的在没有采用冲突缓解技术时的库存算法的例子流程图；
图23示出了根据本发明的采用前向冲突缓解技术的库存清点例子；
图24示出了根据本发明的采用双向冲突缓解技术的库存清点例子；以及
图25示出了根据本发明的用于读取器处理的流程图的例子。
具体实施方式
所说明的系统提供一种改进的通信方法，使得多个源设备可快速有效地向目标设备传送信息。所述的通信系统采用几种技术的组合，以获得比现有技术更优越的性能。本发明通过基于特定的因素来使系统自适应，使得通常的数据收集(或库存读取数据传输)处理得到极大地加速。这些因素可以包括预期的或确定的标签群体、通信链路质量指示符以及估计的系统负载，下面将说明。这样的信息使得目标(如读取器)设备可以指导所有的活动源(如各标签)在读取器确定数量的信道上通信，使得目标设备能够对给定的一组操作变量优化系统性能(如读事务时间)。
所述系统提供替换UPC的手段，同时增加了另外的特性和好处，例如减少了手工(基于光的)扫描，并极大提高了扫描(或货物识别)速度。本发明还提供大量货物的快速同时识别，这在许多典型应用中都极其有用，例如，管理商店货架上的库存等。常常地，当以实时或接近实时的方式来执行时，这种信息的管理更有价值。通过本发明可获得更快的数据读取速度(或更高的系统吞吐量)。
本发明的优选实施例在目标设备(或读取器接收机)使用自适应算法并可能连同在过去的完整读取循环中收集的知识来提高系统性能。它还一般地使用单向通信(从源设备到目标设备)，以便简化源设备的电路，因源设备不需要使用接收机。
从源设备向目标设备传送的信息通常采用二进制电子产品编码(“EPC”)或识别(“ID”)信息的格式，尽管它不限于这些信息格式的任何形式。也可以传送其他类型的信息，例如电子遥测(或任何其他类型的测量的或赋予的数据)。事实上，利用所述系统可以传送任何可表示成二进制(或其他进制)数形式的信息。
如图1所示，通常把信息从一组源设备110、120、130传送到单一的目标设备100；本发明的优选实施例采用从源设备110、120、130到目标设备100的同时信息通信。由于本发明具有大量的应用，为了说明的简明，根据例子的背景，在整个讨论中所使用的某些术语可以与其他术语相互替换。即应该注意，在下面的整个讨论中，下述的术语可以互换使用而不失一般性：源设备、转发器、用户、货物、标签等；还应该注意，在下面的整个讨论中，下述的术语可以互换使用而不失一般性：目标设备、系统控制器、询问器、读取器、接收机等。
本发明所使用的通信系统可以覆盖几种不同形式的通信140，包括但不限于：光通信、射频(RF)通信、有线(接触)通信、声波通信、电容耦合通信或电感耦合通信。本发明的优选实施例使用标签110、120、130同读取器100之间的电容耦合通信链路，尽管也可以不限制地使用其他形式的通信链路。
下面的本发明的说明分成几个背景段(I-II)，说明该系统的许多重要方面，其后的各段(III-V)提供本发明的详细说明。该系统的优选实施例使用下述的全部关键技术，尽管其他的实施例可以只使用所述技术的子集。
I.数据加扰和解扰
如图2所示，在所述系统中，由标签110传送给读取器100的数据200可采用许多形式，包括但不限于如下所述的测量数据或其他用户定义的数据。在本发明的优选实施例中，所传送数据200至少由识别数据序列组成。例如，数据200可以至少由具有96位识别数据的EPC组成，EPC的说明见David L.Brook，“The electronic Product code”，MIT-auto ID center，January 2001。在系统中，EPC 200通过用于首标203的保留字段、对象类204、厂商代码205和序列号206来唯一识别每个标签(或货物)110。注意，例如，96位的信息可设定大量的唯一ID(296≈8×1028；只要知道整个地球的质量是6×1027克，就明白这个数的巨大)。
在优选的实施例中，附加信息202通常添加到标签110所存储的数据200，例如是用户信息、错误校验或校正信息(如，前向错误校正(FEC)、循环冗余校验(CRC)等)，以及其他保留位。注意该附加信息(如错误校验或校正数据)可以在下述的数据加扰处理之前添加也可在数据加扰之后添加，但希望，如果在数据加扰之后添加该附加信息，它也有均匀随机的属性。
本领域的普通技术人员都知道，还可以预先确定几种不同形式的附加信息(如可编程时间戳、其他的用户个人识别号(PIN)、测量数据、环境数据等)，并存储在标签110、120、130上。注意，在所述系统中，对于存储在标签110、120、130上的数据的量和类型都没有限制。
通常，所有的标签功能都是用低复杂性(即低成本)的电路实现。为了使标签110上的电路简单，并改进系统中信道选择处理的性能(下面将详述)，非常希望先对原始ID数据加扰，然后存储到标签110。通常，在向标签110上存储数据230的操作之前，通过执行随机化或加扰过程211来实现这种处理。
通常，该加扰算法211在整个系统中一致地施加，以保证EPC数据200在经过加扰之后的220能表现出所期望的统计(如均匀和随机)特性。可替换地，在另外的实施例中，对存储的数据200可以施加某些其他的加扰、加密或编号分配算法，以便有效产生加扰数据220。为了获得附加信息的私密性，各厂商可选择应用加密210。
图3示出了根据所述系统的优选实施例的用于把加扰数据220嵌入到标签110中的系统的例子。在图3中，从诸如制造商的EPC管理者310以通常方式获得原始EPC 200。然后把EPC 200输入到执行加扰算法的加扰器330，并输出加扰的数据(S_EPC)220。然后RF标签编程器/写入器350把加扰的数据S_EPC 220嵌入到标签110。作为原始数据200修改版的加扰数据220现在驻留在标签110内。
图4示出了从许多RF标签设备110、120、130同时读取电子识别数据220的高级框图。该例子示出了在通常的库存清点期间可能的读取与货架上的产品相关联的标签的过程。在操作中，读取器100同时激活一组标签110、120、130。然后，被激活的标签110、120、130使用作为信道选择基础的加扰数据220继续进行多通路(multiple-pass)传输算法(在第III节详细说明)。
例如，在所述多通路算法的第一通路中，至少一部分S_EPC1(其嵌在标签110中)被用来选择信道A240，至少一部分S_EPC2被用来选择信道B240，至少一部分S_EPCn被用来选择信道C240。应该注意，信道A、B和C或其任何组合可以是相同的或不同的。读取器100继续其解调算法，最终获得货架上的标签110、120、130的各S_EPC220。各S_EPC 220传递到执行解扰算法的解扰器460，以便得到标签110、120、130的原始EPC数据200。然后，对应每个标签的EPC数据200可以保持在读取器100中，或以库存报告的形式发回到原始EPC管理者310(如制造商)。本领域的普通技术人员理解解扰操作可以在另外的位置执行，例如在远程计算机或在线的服务器。图4系统的冲突被最小化了，因在多通路传输算法的每一通路中，不使用高度结构化的EPC数据200，而是由标签110、120、130使用至少一部分EPC数据的加扰版本220来选择信道。这种加扰的数据非常类似于均匀分布数据，因此具有相似EPC数据200的产品之间的冲突被最小化。关于多通路传输算法和信道选择的更多内容，见下面的第III节；关于冲突和冲突消除的更多内容，见下面的第V节。
在标签110需要选择信道用于传输(下面将说明)之前，在标签110和读取器100之间没有信息交换。因此，在所述系统中，加扰和解扰方法只能是自参照的(self-referential)，即加扰EPC 200或解扰S_EPC 220所需要的信息只是该数据本身。
所述系统需要使用具有特定关键属性的加扰方法。一个重要的属性是加扰方法把通常的数据序列(如EPC数据序列)映射到表现出均匀随机分布属性的结果。在优选的实施例中，加扰方法具有两个主要的属性：
1.给定两个由k进制数位表示的通常EPC 200，其中k是预定的整数(如，在通常的EPC 200对中，许多的但非全部的k进制数位是一样的)，对应这些EPC 200的加扰S_EPC 220有n个连续的k进制数位相匹配的概率近似为1/kn；以及
2.给定两个由k进制数位表示的通常EPC 200，其中k是预定的整数(如，在通常的EPC 200对中，许多的但非全部的k进制数位是一样的)，其加扰的输出有n个连续的k进制数位(由标签110使用来确定信道分配)匹配，则后续的m个k进制数位(由标签110使用来确定后续的信道分配)也匹配的概率近似为1/km。
在EPC 200的二进制表示的例子中，这些属性与强雪崩属性有关，因此每个输出比特依赖于每个输入比特，并且平均来说改变单个输入比特要改变半数的输出比特。
除了上述的加扰处理，在对数据200施加统一的加扰算法之前或之后(如在编程标签110之前)还可以进行加密210，以进一步保证数据安全性。在本领域有各种公知的加密算法(如AES、数据加密标准(DES)、国际数据加密算法(IDEA)等)，可在该任务中使用。对于要求高度私密性的应用中，这种额外的安全性级别的可用性是重要的(例如当标签包含有敏感的医疗或金融数据)。
II.加电方法
图7示出了在优选实施例精神下的标签110的框图。对于电容耦合系统，天线701是一对导电电极(如电容板)，但一般地可以是任何从电磁场到电路的耦合能量的方法。来自与标签110连接的读取器100的交流电(“AC”)电能在功率转换器703中整流，由此输出的直流电(“DC”)用来给标签110供电，并且也用作使得可进行通信的标签能量监视器704(其元件在后面详细讨论)。状态控制器705作用在标签数据220和通信信道选择块240，以便产生传送信号信息，当该信息在信道调制器708的控制下施加到传输元件702(如本领域熟悉的负载调制元件)，将产生从标签到读取器的信号源传输。同步和自适应发生在下面将叙述的块704和705。可以配置块704使其检测来自读取器设备的调整信号，块705(连同块204)可用来规定系统中可用信道的数量。
存储在每个标签110上的数据220通常存储在低复杂性(低成本)电路，然后该电路应答来自读取器100的询问。每个标签110、120、130在用多通路算法传送其信息之前通常等待满足第一预定条件。通常，第一预定条件对标签110、120、130的每个是同样设置的，尽管在另外的实施例中也可以随机选择或分配。图8示出了表示标签传输条件的一般流程图的例子。注意在这个流程图中，通过各种测量，可能满足第二预定条件(如，当不再满足第一预定条件或满足第二预定条件)。
在优选的实施例中，读取器100对标签110、120、130远程加电，并且，当在标签110瞬时接收的功率电平超过了预定的阈值(这通常由703和704来确定)，则满足第一预定传输条件。图9示出了该动作的流程图，其中T1和T2表示第一和第二功率电平阈值。注意，在不脱离所述系统的精神的前提下，本领域的普通技术人员也可采用使用其他预定条件(例如，特定同步脉冲或伪随机暂停)的实现方式。一旦标签110接收到电能(或者是被动标签从读取器100远程接收电能，或者是主动标签的自供电)，标签110连续监视所接收信号的强度以便确定何时开始传输。一旦标签110开始其数据的调制和传输250，它就完全被激活了。注意，在所述系统的优选实施例中，通常在给定的时间完全激活多个标签110、120、130。
在一个组中被完全激活的标签继续按多通路方式进行信息的信号源传输(下面将详述)，直到满足第二预定传输条件，此时它们将停止传送数据。在优选的实施例中，当通过标签能量监视器704观察的在标签110所接收的功率电平降低到第一预定阈值之下或者超出了第二预定阈值，则第二预定传输条件得到满足。通常，设置第二预定阈值高于第一预定阈值。
以这种方式，第一和第二预定传输条件构成所接收的功率电平的范围(如，窗口)，通常在这个范围内每组标签被完全激活。在所述系统的优选实施例中，通常加电范围大约是3dB宽，意思是标签110、120、130将在1～2倍(相对于某些正常接收的操作功率电平)的范围内响应功率。注意，这种功率窗口通常使标签的传输落在成比例变窄的功率窗口的范围内，这可以帮助减缓通常影响某些通信系统的远近问题(如，当在利用非正交扩频码的扩频系统中)。
在优选的实施例中，通常对系统中所有标签110、120、130赋予相同的加电范围，尽管诸如使用可编程(如预分配，但也可不同)或随机加电条件的其他实施例也是可以的。当对不同的制造商分配不同的加电范围的电平以便在不同制造商的产品之间提供分割(或区别)时，就可能发生这样的例子。对本发明而言，传送数据的任何标签(如通过上述或其他条件确定的)被认为是活动的发射机。
在所述系统的另外实施例中，可以有具有双向通信能力的标签，在这种情况下，第一和第二预定传输条件可以由某种类型的同步脉冲或其他信令信息组成。当预定传输条件是随机的情况下，它们可以在标签110上或在标签110的编程期间随机确定。注意，在不脱离所述系统的精神的前提下，这些传输控制(如，同步信号、标签的双向通信等)的其他实现也是可以的。
在图10所示的例子实施例中，读取器100经由传输介质1003连接到安装在货架1005上的天线1004，读取器100可能由总公司通过控制器1001远程控制。各种物理尺寸的物品，在其外包装的不同部分安置了标签110、120、130，并因此导致在与读取器100相关联的天线1004和与标签110、120、130相关联的天线701之间耦合的变化，还导致标签电子部件1012所接收的功率电平的差异。由于系统中读取器天线1004和各标签110、120、130之间耦合特性的差异，对给定的读取器天线激励电平(如读取器传送功率电平)，不同的标签可以接收不同的功率电平(通过以线1030和1031为边界的范围来示出)。在优选的实施例中，这种效应还可以用作本系统中所存在的标签的粗略的群体削减(coarse population reduction)，因各标签110、120、130将以不同的读取器传输功率电平开始传送，因此以不同的时间传输。注意，在所述系统的优选实施例中，多个标签110、120、130通常还是以特定的功率电平同时开始传送。例如，在库存中可能有一千件货物(标签)需要做识别，并且读取器100可以逐级经过十个不同的可能功率电平，在每个功率电平激活大约一百个标签的组(尽管在最高和最低的功率电平可能激活较少的标签)。在所述系统的另外实施例中，从多个标签的传输可以只是同步(尽管不必同时)，例如在时隙型(信道化)系统的情况下，用户选择特定的时隙(相对于公共参考)来传送。注意，在一个实施例中，读取器100将从最低的传输功率电平开始逐级经过所有可能的传输功率电平。这样，由于标签110、120、130特定的加电范围，读取器100可以有效控制何时开始和结束各组标签的传输。这个特征是重要的，因读取器100确定所有特定加电范围(如在1030和1031之间)的标签110、120、130何时被唯一识别，在什么时间它可以进到下一个功率电平(如高于1031)或者结束识别过程。
在另外的实施例中，读取器100对给定的库存描述可以“学习”或记忆预期的功率电平的范围，并根据利用活动历史对这些功率电平给出的优先级来安排其功率扫描。当读取器100步进到不激活标签的功率电平，它就会检测到这种情况(通常通过短能量或调制检测测量)，并快速步进到下一个功率电平，以便使标签的整体读取时间最小，下面将进一步说明。
III.信道选择和传输方法
所有的多源(或多用户)通信方法都使用某种类型的信道化方法，本发明也是这样。在所述的系统中，可以使用几种信道化方法或技术中的任何一种。一般来说，所使用的信道化方法可以划分成两类：正交(orthogonal)信道化方法和近似正交信道化方法。本发明依赖这样的事实，对给定数量的活动标签和通信信道条件，可以优化系统操作(如可用信道的数量)。
正交通信信道具有优点，在所选择的信道上的通信与线性系统中的其他信道上的通信(完全)不相干扰(如，不同信道之间的符号时间上的互相关限定为零)。近似正交信道几乎是正交的(如，不同信道的互相关值接近零)，并且通常应用于直接序列码分多址访问(DS-CDMA)系统，其中通常给每个用户分配不同的扩频码(spreadingcode)。
在本领域都熟知，最大长度线性反馈移位寄存器(“LFSR”)序列(如m-序列)不同的相位(如时移)具有低(即近似正交的)互相关特性。两个非对齐(unaligned)序列的互相关值定义成-1/N(归一化)，其中N是LFSR伪噪声(“PN”)序列的长度。在码分多址系统中，常使用相同的基本m序列的不同码相位来对不同用户信道化。本领域熟知，在PN序列中的每个符号或比特位通常被称作“码片(chip)”。
正交信道化函数的一些例子包括但不限于：Walsh函数、时隙系统中的时隙、频分系统中的频率、专用加长PN码等。近似正交信道化函数的例子包括上述的m序列或PN序列。
专用加长PN码的例子是具有人工插入(即不是通过正规的LFSR操作产生的)到序列中的二进制零(根据码相位插入到序列的不同点)，这样，在每个信道的相同时间偏移上出现时间对齐(即同步)的人工插入的零，导致在相同的m-序列的不同码相位之间的零互相关值。注意，本发明的优选实施例使用这种专用加长m-序列(图11示出其生成)来获得同步系统中的正交码信道。作为使用扩频技术的附加好处，还可以获得抗干扰效果(也称作处理或扩频增益)，这在通信领域中公知。这样的技术对诸如工厂这样的恶劣的电磁环境是重要的。
如上所述，所述系统中的标签110、120、130使用多通路传输算法传送它们的数据。多通路传输算法在确定标签110、120、130的总体读取时间方面具有重要作用，它由几个不同的方面组成。该算法所采用的一般思想是每个标签110、120、130在每个算法通路中选择特定的(优选为均匀随机的)信道来通信。
在所述系统的优选实施例中，通常信道选择240直接基于存储在标签110的数据220。然后，在优选实施例中标签110通常在所选择的信道传送其信息(如识别数据)，直到算法的下一通路再选择新的信道，并重复该过程。在本发明的优选实施例中，假定标签的传输大致是同步的(由于第一预定传输条件)。
每个标签的信道选择基于预定的信息(或在通常实施例中标签编程230所确定的信息、或由标签收集的实际数据、或可能在标签本身的设计中的信息)。在本发明的优选实施例中，每个标签110的信道选择直接由识别数据220来确定(以算法的形式)，识别数据220存储在标签110(下面将说明)。还应注意，在另外的实施例中，上述的预定信息可以包括不直接基于标签110所存储数据的伪随机生成数。
如在上述的第I节中详细说明的，为了保证良好的系统性能，本发明的优选实施例要求在把数据200(如EPC、CRC等)存储230到标签110之前，数据200的至少一部分要经过预随机化(或加扰)211。因在多通路算法的每一通路中，标签110实际上使用所存储的数据200或其一部分(如221、222)来选择240通信信道，为了得到最佳的整体系统性能，数据220表现为均匀随机性是重要的。这通过低复杂性的可逆加扰算法211来实现，该算法在第I节已说明。
特别地，如图12所示，在优选实施例中，通过使用预加扰的(如随机化的并存储的)数据220的预定子集(如221、222、223、224)来执行多传输通路中每个的信道选择处理240，以便在每个通路中选择通信信道240。通常，诸如转接器或多路复用设备1240等信道选择器1220选择信道。在该算法的每个后续的通路中，存储在标签220上的数据的新子集221、222、223、224(即从中提取的新随机数)通常被用于信道选择，以保证在整个多通路传输算法中的信道选择的随机性和独立性。当对可用信道的数量动态地做出任何调整，块240可以选择所存储数据的接下来的n位来选取下一个信道，如下面将叙述的。当选择超过标签所存储的数据量，可以无限制地采用循环扩展的存储数据的选项。
注意，在算法的每个通路中，标签110可以传送其所有的数据220(如优选实施例)，或者只传送该数据的一部分(如，传送的数据足够确定标签在下一通路中所使用的信道)。通常，在该算法的每一通路中用于信道选择的数据的部分221、222、223、224是数据220的唯一和连续的段(section)，优选地，要经预先随机化，尽管并不严格要求这种条件。多通路传输算法的各通路中的特定信道选择被称作“信道选择过程描述(profile)”。
例如，在每个标签存储有128位的预加扰识别数据220的系统中，在16(即128/8)个算法通路中的每一个，唯一且顺序的8位的段可用于选择256(即28)个信道中的一个。这样，在该算法的第一通路，每个标签的数据的第一随机化字节(如221)分别用于选择240每个标签的通信信道，在该算法的第二通路，每个标签的随机化的第二(希望不相同)字节(如222)被用于选择240传输的信道，等等。继续这种多传输通路处理，直到存储在标签上的数据都穷尽(如，在本例中完成第16通路；在图2中这对应于224)，或者读取器100向标签发信号来停止传输(通常如上述的在704(1210)满足第二预定条件时，由标签110检测这种信号)。当数据穷尽，整个处理可以有选择地重复，尽管各标签通常选择相同的(确定的)信道。注意，在每个算法通路希望对每个标签选择随机和唯一确定的信道，以便随机化必然要发生的冲突(见下面第V节更详细的说明)。
当然，本领域的技术人员知道，在每个通路中其他的数据段(如非连续的或非完全唯一的)也可以用于直接或间接地选择通信信道。按这种方式，在重复信道选择之前，可以扩展算法通路的最大数量，实际上可无限制地扩展。在经过若干个传输通路之后，可以修改信道选择过程描述(或信道选取算法)，这样，相同数据220的不同子集被用于后面的信道选择1220(以便在任何模式重复发生之前扩展唯一信道的选择)。例如，在多通路传输算法的16通路之后，标签可以对信道选择数据(即预定的数据)移位n位(其中对上述例子n＝1～8)，以便对算法的后续的通路得到新的信道选择。按这种方式，实际上可以无限制地扩展唯一信道选择的次数，尽管标签电路的复杂性增加了。
在信道选择算法的另外实施例中，还可以采用其他类型的映射(通常是一对一的查表，或其他代数或逻辑)函数来从在标签上存储或编程的(通常是有限的)数据确定信道选择。信道选择处理的唯一关键特征就是，一旦知道了有关标签数据的某部分信息，在读取器100可计算信道选择。
由于信道资源是有限的(在多通路通信算法的每个通路中用户选择的可用信道的数量有限)，在各传送的标签之间必然存在冲突。当在特定的算法通路期间，两个或多个标签选择在相同的信道上通信，这样的情况被定义成冲突。在常规的系统操作下能够预料到这种情况。例如，25个标签在64个信道上传送的典型情况，至少存在一个冲突的概率是每通路99.6％。这基于这样的实事，对于M个标签在N个信道上传送，无冲突的概率的表达式是：
Figure C20048000651800191
冲突标签传输的几个数值例子及其补救在下面第V节的冲突缓解方法中讨论。
在许多情况下，系统中存在的标签(在特定的功率电平)数量可能会超过可用信道的数量(尤其在优选实施例算法的较早的通路中，或者当可用信道的数量设置得低，如下所述)。当使用正交的信道化方法时在本发明中完全可接受这种情况。注意，此时典型的DS-CDMA系统(使用近似正交信道化码)被认为是过载，并且不能产生可靠的通信(尤其是没有标签传输特征的进一步知识)。重要的是，在所述的系统中，通过冲突缓解技术，可以进一步有效缩减被激活的标签群体，这将在下面的第V节说明。
另外重要的是，所述系统的优选实施例在多通路传输算法的每个通路中使用可变的信道数(通常由221、222、…、224来确定)，以改进整体性能(如，整体读取时间、整体系统容量、可靠性等)。换言之，在多通路传输算法的一个通路的可用信道数可以与该传输算法的另外通路中的可用信道数不相同。在这里的讨论中，每个算法通路(如每单位时间)的可变信道数也称作动态信道描述，因可用信道数随时间动态改变。实现动态的信道描述对一个或多个预期的标签群体从根本上优化整体传输时间(整体读取时间)。
注意，该算法每个通路的传输时间通常与该算法的该通路可用的信道数量成比例(与所使用的信道化方法无关)。多通路传输算法的整体传输时间(TTX)可以表示成：
T TX = 1 R Σ i = 1 L N i * B i
其中L是成功传送数据所要求的传输通路的数量，R是传输(发信或信道符号)速率，Bi是在每通路中传送的数据符号数量，以及Ni是在该算法的第i通路的可用信道(或扩频增益)数。注意，在所述系统的实施例中，L可以等于16通路(允许)，Bi固定为128位，R等于62.5KHz，并且特定的Ni值在上述的例子中给出，尽管这只是本系统的特定实施例。许多其他的发信速率和数据格式也是可以的，许多其他的传输信息的载波频率也是可以的。回顾前述，每通路的可用信道数(Ni)通常依赖在每通路中用于选择通信信道的位数(ni)，如下述公式(也在240中示出)：
N i = 2 n i
在所述系统的优选实施例中，Ni表示扩频增益(或处理增益)和每通路的可用码相位(信道)的数量，并且R是每秒按码片的发信速率。注意，在给定的传输通路中，并不需要使用所有可能的信道，尽管希望所有信道对数据传输都可用。高级冲突缓解技术的应用(见下面的第V节的说明)可以极大地减少所要求的从标签110、120、130的传输通路的数量(L)。一般来说，在所述系统的另外实施例中，对上述公式中的任何值都没有限制。
如上所述，在优选的实施例中，由于每通路的传输时间依赖于每通路的信道数量(以及符号速率)，通过在多通路传输算法的较早的通路中使用较少数量的信道，对于小数量的标签，系统的整体读取(即获取)时间性能可以得到改进(因对小数量的标签，在这种情况下对系统增加更多的信道将不会有很多益处)。在该算法较靠后的通路中，信道的数量可能会增加(可能在多个步骤里)，以适应系统中存在大量标签的情况，或者通信信道不良的情况，以及读取器100没有使用在下面第V节所参考的更复杂的信号处理(即高级冲突缓解)技术的情况。扩频增益的增加提高了系统对其他噪声或干扰源的免疫性，这还可提高系统的鲁棒性(使得其可以在各种通信信道条件下成功操作)。
按这种方式，存在小数量标签的系统通常不会因系统的较长的传输时间而受到不利影响，该系统具有较多(较早)的信道选择，而在同时，存在较多标签的系统也不会受到显著影响(多通路算法的较早的通路通常也只花很少的时间，因在初始只有少量的信道可用)。而且，在算法后来的通路中信道选择数量的增加保证了存在大量标签的系统可在有限的算法通路数中成功获取所有数据(因此提高系统的可靠性)。如下面进一步说明的，本发明使得可用信道的数量可进一步动态自适应(如当系统在执行读取循环)。
例如，所述系统的优选实施例使用128位数据220，在第1和第2算法通路中有32个信道，在第3和第4算法通路中有64个信道，在第5到第8通路中有128个信道，在后面8个算法通路中有1024个信道。还要注意，在该实施例的每个通路中，数据220的唯一子集被用于直接选择1220通信信道1260，在该数据的唯一的、非重叠的部分被穷尽之前，又产生16个算法通路。所述系统的另外实施例可以在每个传输算法通路使用可变信道数，在经过预定的通路数之后改变信道数量。例如，在上述例子的多通路传输算法的前16通路中可以使用无论何处的32～256的可用信道(即5至8位的信道选择数据)，而接下来的16通路可使用无论何处的从256～4096的可用信道(即8至12位信道选择数据)。按这种方式，动态信道描述(或每个算法通路的可用信道数量)实际上可以无限制地扩展。还应该再次注意，通过使用数据的重叠的或交错的部分来驱动信道选择算法，可以扩充通路的最大数量。
在所述系统的特定实施例中，每个算法通路的可用信道数的实际选择(也称作动态信道描述)还可以依赖于(除了系统中存在的标签预期数)读取器100中使用的预期的或占支配地位的信号处理算法(如冲突缓解算法)的类型。注意，如果知道在读取器接收机中要使用冲突缓解技术(后面说明)，在后来的算法通路中信道的数量甚至可以减少，因这样的算法可随时间的推进有效释放更多的信道。对于不知道读取器接收机算法或其发生变化的情况，增加可用信道的数量或最大化传输算法通路的帮助可保证传输算法收敛，并且可识别所有的标签。一般来说，随时间改变的任何信道描述被认为是用于所述系统的动态信道描述。
为了使整个系统更有效，期望让每个算法通路的可用信道数量是自适应的。通过使用简化的信令机制，这可以容易地实现，同时保持标签的低复杂性。读取器可以使用这样的机构向所有被激活的标签发信号，或者增加或者减少用来传送它们数据的可用信道的数量。例如，可以指导所有活动标签在下一个传输通路(或在某些其他任意时间)增加扩频增益，这实际需要到各标签的1位信令方法(如标志位用于指示活动标签或增加Ni或保持Ni相同)。可替换地，例如，可以指导所有活动标签在下一个传输通路(或在任意的时间)降低处理增益，这也实际上要求到各标签的1位信令方法(如标志位用于指示活动标签或减少Ni或保持Ni相同)。一般来说，系统中可用信道数量的任何调整要求系统还要在传输之前复位到已知状态。
在本发明优选的实施例中，信号发送给所有的标签，用于指示是要增加还是要减少可用信道数量，或者是保持相同的信道数量(等效于2位信令信息)。可以由不存在任何调整信号来指示保持信道数量不变的信息信号(在这种情况下各标签将使用相同的信道数量继续执行传输通路)。注意，这样的信令信息可以按非常简单的形式传递，例如载波消隐脉冲，类似于申请号10/385,893、提交日2003年3月11日、名称“Method and Apparatus for Source Device Synchronization in aCommunication System”、发明人Kuffner等(代理卷号CM05696G)的专利申请的方式。例如，可以适应长载波消隐周期(即长停顿)来对所有活动标签发信，以提高它们的扩频增益并且同时地同步标签传输。
希望使传输系统的扩频增益(或处理增益)自适应有几个理由。最重要的利用是同采用固定信道描述的系统(即使那些上述的包含固定步进或变化点的系统)相比，整体的标签读取事务时间可以显著减少。这是因为读取器可以根据几个因素来优化系统的操作，这些因素包括但不限于：估计的系统中活动标签的数量(可从前面的读取循环中估计)、系统中冲突的严重性、对通信链路估计的信噪比(SNR)或载干比(CIR)、或者期望的可靠性或读取时间目标。这样的指标被称作通信链路质量因子，可以由系统内部或外部的因素来确定。在下面将给出进一步说明。
例如，如果读取器检测到多数可用信道包含有传输冲突(如在下面第V节所述)，它可以选择在后续的传输通路中增加可用信道的数量。它也可以选择当通信链路不良(如SNR或CIR低于某确定的阈值)。对前一种情况，这样的动作(即增大Ni)将提供可供标签选择的更多信道，因此提供更多的系统资源(如带宽或时间，或者等价的可用码信道或时隙)并可能使冲突减少。对后一种情况，增加Ni将提高系统的扩频增益，实际上在读取器接收机中的解扩之后产生更高的位SNR(对给定的码片SNR)。同样，如果读取器检测到很少的可用信道包含传输冲突或者实际未被占用(下面也将说明)，可以选择在后续的传输通路中减少可用信道的数量。可替换地，如果多数标签数据是已知的，读取器可以减少可用信道的数量，以降低整体读取时间(因多数标签冲突可由读取器设法消除)。
如果通信链路良好(如SNR或CIR超过另外的确定阈值)，读取器还可以选择减少可用信道的数量。对前一种情况，这样的动作(即减小Ni)将提供较少的可供标签选择的信道，因此提供较少的系统资源(如可用信道或时隙)并可能使冲突减少。对后一种情况，增加Ni将提高系统的扩频增益，在读取器接收机中的解扩之后实际产生更高的位SNR。一般来说，读取器希望使用尽可能少的可用信道，以便使整体读事务时间最小化，因如上所述，传输时间随可用信道数量的增加而增加。
在本发明的优选实施例中，各标签将以相对少量的可用信道(N1)来开始，以便对具有小数量标签的应用保持少的整体读取时间。注意，该初始的信道数依赖于系统中存在的标签预期(或平均)数。换言之，如果知道在系统中通常有数百个活动标签，就可以不按小数量的可用信道来开始，因所有的信道都可能发生冲突。类似地，如果只沿一个方向(或升高或降低)使扩频增益自适应，初始的信道数将受影响，因它将(分别)是系统中可用信道数的下或上限。还应注意，在系统中，标签可能在第一传输通路之前或之后作用在自适应方向上。例如，如果初始可用的码信道数是16，并且指导(如，根据从前面读取循环中得到的信息)各标签提高它们的处理增益，在第一传输通路中各标签可以选择在32个可用信道中的一个上传输(即该变化施加到第一通路)，或者标签可以等待直到第二传输通路，以调整它们的处理增益。进而，如果读取器具有知识，知道系统中存在的标签的近似数量比初始的信道数大得多或小得多(分别地)，它可以自动确定增加或减少可用信道的数量。这样知识的一种形式可来自前面的读取循环(其中确定了标签的实际数量)，特别是当按照美国申请号_______、提交日2003年3月11日、名称“Method and Apparatus for Electronic ItemIdentification in a Communication System Using Known SourceParameters”、发明人Kuffner等(代理卷号CM05697G)的专利申请使用了另外的吞吐量增强方法。这样知识的其他形式可来自读取器操作者，或者是估计系统中存在标签数的其他的测量值(如整体接收的信号强度、电容量、电感度量等)。
注意，在系统中，所述自适应方法可以结合其他形式的到各标签的信令，如在美国申请号_______、提交日2003年3月11日、名称“Method and Apparatus for Source Device Synchronization in aCommunication System”、发明人Kuffner等(代理卷号CM05696G)的专利申请中所述的标签同步方法。本发明的优选实施例可以对第一传输通路进行同时的标签同步以及自适应(如升高/降低)扩频增益调整。
注意，系统中可用信道数量可以按任意的数值、经任意的序列逐步改变。例如，系统可能有16、32、128或1024个信道可用，来自读取器的任何自适应指令将引起所有活动标签进到下一个(更高的或更低的)扩频增益(即可用信道的数量)。本领域的技术人员还可理解，还有其他的方式来确定由标签使用的可用信道的数量，但不限于使读取器直接通告系统中可用信道的数量。在上述的信道描述例子，2位的信令信息可用于直接指定系统中的扩频增益。本领域的技术人员可以理解，任何把自适应信息通告给标签的传统方法都是可以的，包括使用任何通常形式调制信息(如BPSK、QPSK、QAM、ASK、FSK、PSK、PCM、PWM等)的信令信道。本发明的优选实施例使用PWM形式，以便保持低标签复杂性。信令方法的优选实施例在下面进一步说明。
在美国申请号_________、提交日2003年3月11日、名称“Methodand Apparatus for Source Device Synchronization in a CommunicationSystem”、发明人Kuffner等(代理卷号CM05696G)的专利申请中，公开了利用间隙检测电路和边沿检测电路使各标签都同步到相同的边沿和相同的时钟检测。在该公开中，间隙只在系统的初始同步中使用一次，此后连续施加RF信号，直到读取器确定库存清点已完满的时候。在那里，接着要把标准化扩频信道描述存储在标签上，以及根据跟踪该通路的本地状态机在每个标签自动更新扩频增益。在本申请中，标签可以仍然利用扩频增益描述来编程，或者可替换地，只利用初始扩频增益来编程，将在同步间隙发生之后使用它来扩频其ID。在本例中，使用读取器传输间隙不是只为了同步的目的，在一个读取循环中间隙可以发生多次，甚至在本发明的特定实施例的一个通路中发生多次，读取器应该决定放弃当前的通路并增加或减少扩频因子。例如，用于估计接收信号统计量(下面将完整说明)的块大小可以只是整个分组(如传输通路)长度的一部分(如1/8、1/4)，并且任何使可用信道数量自适应的决策可以在一部分分组数据到达读取器之后进行。在不脱离本发明的精神的前提下，本领域的普通技术人员可以设想其他的实施例。
用于优选实施例的读取器发射机波形在图5中示出。在第一波形500中，在启动505之后发生的持续时间为Ts的第一间隙510是初始同步间隙，如在美国申请号_______、提交日2003年3月11日、名称“Method and Apparatus for Source Device Synchronization in aCommunication System”、发明人Kuffner等(代理卷号CM05696G)的专利申请中所使用的。只有间隙的这个第一次发生使标签保持其初始扩频增益。如果不发生其他的间隙，只要施加RF信号，该标签将继续使用其内部编程的扩频描述，如美国申请号09/981,031、提交日2001年10月17日、名称““Channel Selection Method used in aCommunication System”、发明人Gurney等(代理卷号CM01960G)的专利申请所说明的。但是，读取器现在可以在传输通路的开始插入间隙(或者甚至在通路中间，如果这样选择的话)。在图5的第二波形501中，读取器在515启动并插入持续时间为Ts的同步间隙520。在这个例子中，示出在第一通路525的端部(尽管一般它可以随读取器自行处理而发生在任何时间)，读取器根据冲突统计或其他的信号质量判定原则插入来确定插入另外的间隙530，持续时间也是Ts。这个以及任何的间隙530可由标签同步检测电路来检测，并且根据它不是加电后第一个间隙的实事，把它解释为自适应处理增益的命令。在间隙期间标签没有关闭，而是利用在存储式电容器中保存的电荷在间隙期间操作，如美国申请号_______、提交日2003年3月11日、名称“Method and Apparatus for Source Device Synchronization in aCommunication System”、发明人Kuffner等(代理卷号CM05696G)的专利申请所说明的。标签的一个实施例将把这个间隙解释成命令来以2的因子降低扩频增益(如从初始值32降到新值16)。然后，对在时间535开始的第二通路，该标签将使用新减少的扩频增益。
图5中的第三波形502示出了类似于在501示出的波形，但是，这时在第一通路540的端部，读取器插入了不同的(如更长的)持续时间550的间隙，在这里是2Ts，尽管也可以是其他的值。该标签能够把标称同步脉冲持续时间510、520同延长的持续时间550区分开来，并把这个发生解释为以因子2增加扩频增益(如从32到64)的命令。当第二通路在时间555开始，该标签将使用其新的更高的扩频增益。
用于检测读取器传输间隙的标签电路的例子示出在图6。反相器(inverter)602链接到标签电极601的一个，用以提取时钟信号。反相器602的输出驱动两个由充电元件603和充电电容器604组成的斜波发生器。当反相器602的输出变低，所述充电元件非常快速地把电荷提供到电容器604。当所述反相器的输出变高，电容器604通过放电元件605、606放电。设置这些放电元件的值以提供两种不同的放电率，一个长(606)一个短(605)。同RF波形的周期时间相比，它们的放电较慢，这样当RF开启时电容器实际上依然在以小的波动充电。当间隙发生，它持续足够长时间以使得至少最快时间常数电容器放电。比较器607把每个电容器604的电压同阈值608比较。该比较器的输出触发由D触发器609组成的单步信号发生器，D触发器609利用RC反馈610清除触发器输出。(这里使用的斜波发生器和单步电路类似于在美国申请号_______、提交日2003年3月11日、名称“Method and Apparatus for Source Device Synchronization in aCommunication System”、发明人Kuffner等(代理卷号CM05696G)的专利申请公开的相应内容。)由该单步发生器产生的短脉冲或者设置或者复位SR触发器611。然后，这个触发器的输出612用于对计数器614的上/下计数控制。该计数器用来增加、减少或保持初始扩频增益615的值，以得到修改的扩频增益616。当比较器输出613再次变低(RF再次开启)，SR触发器611的状态是用于确定计数器增加还是减少的状态。如果不存在间隙，在613没有下降沿，并且不触发计数器来改变状态。
f图6示出了在上/下计数器上的计数器使能信号。这种可选的输入可由标签状态机来使用，以防止在一开始的同步间隙扩频增益就改变。在通信之前标签需要被同步，所以需要开始的同步间隙。但是，如果希望在这个初始同步保持扩频增益不改变状态，则计数器必须被禁用。可替换地，计数器的初始状态可以设置成一个高于所期望的初始处理增益，这样当命令标签降低其扩频增益的初始化间隙出现时，扩频增益将从有意的高值(如64)降低到期望的开始值(如32)。在第一个同步脉冲之后，可以释放这种控制，这样扩频增益可由读取器来改变。
在图6中还示出了对这种电路的标签波形的例子。反相器602的输入以带有间隙652的波形示出。斜波电容器604上的电压以波形653示出，并且以虚线654示出比较器阈值608。当较快时间常数电容器以斜波655放电，它经过该阈值以及比较器输出脉冲656。在间隙652结束之前，较慢的放电斜波657没有落到阈值之下。656的上升沿引起单步波形658出现在触发器609的输出。这又把触发器611设置到高状态659。当间隙652结束并且656具有下降沿660，该下降沿触发的上/下计数器614降低一个记数，扩频增益615的初始值降低一个记数。
标签波形671示出了具有长间隙672的时钟脉冲。波形673示出了具有快放电斜波675和慢放电斜波676的电容器充电电压，连同阈值674。675首先经过阈值，然后把612设置成高状态681。这时候间隙672变长并且斜波676也落在阈值之下，把612清到低状态682。当发生所检测的间隙脉冲677的下降沿683(或可替换地是间隙脉冲679的下降沿)，它利用在612的低状态控制对上/下计数器来计时，按单计数来增加计数器和处理增益。如果没有发生间隙，则上/下计数器614不会被触发，因波形613不会有下降沿，并且处理增益也不改变。控制线612保持其以前的状态直到另外的间隙出现，这时它就由短时间常数斜波来设置并再次开始该处理。
特别地，在所述系统的优选实施例中，在多通路传输算法的每个通路中，使用随机信道选择来选取特定的扩频码(或在1220的码信道)。更特别地，在该优选实施例中，在标签110上存储/编程的数据220的部分被用于直接指定长度N的专用加长的m序列(其中N等于特定算法通路中的信道数量，如上所述)的时间偏移(或如在1220中的码相位)。注意，不失一般性，扩频码可以是复数值。在图11中示意性地示出了该处理。通过采用PN生成器(LFSR)状态的掩蔽函数(或AND-XOR化简网络1100)来获取PN序列的不同相位，其实际上执行两个或多个m序列的模2加以产生相同m序列的第三码相位。这样，在优选的实施例中，在每个算法通路，所有的标签110、120、130以相同的初始生成器状态开始使用相同的基本LFSR(m序列)生成器，这样对已知的基本初始生成器状态，所有的标签110、120、130传输是同步的。这些方面对于在读取器100中的快速有效的解调是关键的，下面的第IV节将说明。注意，基本LFSR序列生成器长度(即，本原多项式)在每个算法通路动态改变(改变信道数)，如上所述。
在优选的实施例中，通过对第一码片(或PN位)时间强制零输出，把传统的m序列生成器做成专用加长PN序列生成器，保证在给定的序列周期上，来自不同标签的序列的互相关值是零。注意，在另外的实施例中，可以使用其他类型的正交函数生成器来代替LFSR PN生成器(如Walsh或Hadamard函数)，尽管这样的码不具有所期望的抗干扰能力。然后由传统的装置1230(如按数字方式实现的XOR门，或按模拟方式实现的乘法器，如本领域普通技术人员所熟知的)通过所生成的扩频码来扩频存储在标签110上的数据220。然后在给定的通信信道上(总体)传送被激活标签的扩频数据信号。
注意，所述标签可以使用一类调制类型(如振幅调制、相位调制、频率调制或这些调制的某种组合)来传送它们的数据。所述系统的优选实施例经由传输元件702使用源自负载调制的某种形式的幅移键控(“ASK”)，当然，其他调制类型和实现也是可以的(如差分正交相移键控、正交振幅调制、脉冲编码调制、脉冲振幅调制、脉冲位置调制等)。使用许多不同的载波频率来传送标签信息也是可以的，从几十千赫到几千兆赫的范围(如125KHz、13MHz、900MHz、2.4GHz)。对所述系统使用不同的数据编码和映射技术也是可以的。一些编码技术的例子包括但不限于：归零码(RZ)、不归零码(NRZ)、曼彻斯特编码、差分编码，这些都是本领域所熟知的。注意，如本领域的普通技术人员所知道的，不失一般性，在本发明中可以使用许多不同的编码、调制、译码和发信类型。译码技术的一些例子包括CRC码、卷积码、分组码等，这也是本领域所熟知的。
优选实施例中的标签110、120、130还直接调制由读取器100经由传输元件702提供的载波。这样，它们就没有局部振荡器(虽然在所述系统的范围内使用局部产生的载波当然也是可以的，这里并不想限制其应用)。在所述系统的优选实施例中，功率转换器703整流来自读取器100的载波信号，这样读取器100对标签110上的电路远程加电。注意，使用主动加电的标签也是可以的，并且不想以任何方式限制本发明的应用。所述系统的一般目标是使标签110的复杂性最小化，并且通过使用优选实施例中所述的技术，标签110上的电路可以达到最简。
IV.快速解调方法
读取器负责执行许多重要的信号处理步骤。如图13所示，通常，读取器利用传输电平控制1320和放大器1330来初始化信号源1310的输出并以某种最小电平传送电能，以此开始标签110、120、130的读取处理。然后，在优选实施例中，读取器100以所述电平开始传输连续的波。一旦读取器100以特定的功率电平传输，它通常(经由耦合设备1340和天线1345)监听来自标签110、120、130的任何返回信号。这种主动检测可采用调制或能量检测测量的形式，例如在每个可能的通信信道中检测信号电平或信号摆动(下面将详述)。希望使这种测量或特征化周期尽可能短，所以，如果在特定的功率电平没有标签被激活，读取器100可以快速步进(通常以增加的方式)到下一个功率电平。如果在特定的传输功率电平检测到信号，读取器100可以开始完全的解调处理1390(可能采用冲突缓解技术，如下面第V节所述)。注意，不失一般性，在所述系统的其他实施例中，读取器100还可以发出调制的载波信号、同步脉冲、或非对称载波波形。
由读取器100执行的信号处理既可以在硬件结构上执行，也可以在软件结构上执行，或者在硬件和软件的某种组合结构上执行。典型的实施例包括某种选择性1365、放大1370、模拟到数字转换1375以及DC获取和增益控制功能1380。
一般来说，在特定实施例中，读取器100还可以执行其载波信号的主动或被动抑制，以及干扰或噪声消除(来自不同于系统中所期望标签的源的任何形式的干扰)。
如上所述，本发明的优选实施例在标签110、120、130使用扩频调制。这样，必须通过对每个码信道首先逆用每个可能的扩频码(或每个复扩频码的复共轭)，使所接收的数据在读取器100中解扩(despread)，本领域人员熟知这些内容。
更确切地，由于所述系统的优选实施例使用专用加长m序列作为标签110的扩频序列，在读取器解调处理1390中可以使用非常快速和有效的解调(如解扩频和信道化)技术。这些技术大大降低了在读取器解调处理1390中所要求的处理能力(如，在优选实施例中大约以57的倍数)，这就导致了快速的读取时间和读取器100的低成本实现。实际处理的节省依赖于在多通路系统中每一通路所使用的信道数，可以用一个因子(F)来表示，该因子等于每符号的传统解扩操作次数与改进的解扩操作次数的比率(使用所接收序列重排序和快速Hadamard变换(FHT))：
F = 1 L Σ i = 1 L ( N i ) 2 N i * log N i = 1 L Σ lpasses N i log N i
其中L等于成功解调源数据所需要的通路数，以及Ni(又一次)等于第i通路中的信道数。该因子直接表示读取器解调处理1390中的处理节省(这通常用每秒百万操作(MOPS)和每秒百万指令(MIPS)来表示)。这样，在这个例子中，在最优情况下(没有下述的冲突缓解)，能力低57倍的处理器1390(如10MOPS对570MOPS)可用在优选实施例的读取器100中。
回顾前面，这种专用加长m序列(图11的框1120中示出)是冲突PN序列的正交扩充，其与正交Walsh编码(图14的框1420中示出)有某种相似性；即，这两组序列在序列中具有相同数量的二进制1和0(即它们的权重相等)。实际上，两种类型的序列(如，长度Ni的专用加长m序列和Walsh序列)通过使用单一的特殊重排序函数而相关联。这个特殊重排序函数直接从图15的读取器接收机模块1520中用来生成基本m序列(如在标签序列生成器1110中示出)的本原多项式导出。当接收设备1375接收数据样本(或元素)时，序列重排序函数1510直接用于对它们进行重排序，下面将详述。接收设备1375可以是模拟到数字的转换器、模拟采样和保持设备、寄存器或接收信号的任何其他设备。注意，信号序列重排序1510函数施加在复合接收信号上，所述信号由几个不同标签110、120、130使用多个码信道(或如110中的码相位)的传输信号组成。
一旦该复合接收信号(由几个m序列码相位组成)在诸如存储器缓冲区的存储介质中经过重排序，它类似来自一组有效的Walsh序列的序列，可使用诸如快速hadamard变换(FHT)的快速变换技术来快速(并且并行)地从标签110对所有数据信道解扩数据(如1540所示)。相对于完整的Walsh码集，使用FHT快速相关数据序列(并行地)，如本领域技术人员熟知的那样。在不脱离所述系统的精神的前提下，连同所述的快速相关方法，可使用任何与FHT有关的变换(如快速Walsh变换、Walsh-Hadamard变换、递归Walsh变换等)。还应注意，所有所述的处理技术既可在模拟信号处理领域执行也可在数字信号处理领域执行。
注意，各种传统的FHT算法(如，框1410中示出的)已广为人知，它们的基本核心操作(框1400，称作“蝶形”)示出在图14。基2FHT蝶形类似于基2FFT蝶形，尽管它由只用+1和-1值乘数据元素的过程组成(或者等值地一起加和减该数据值)。还示出了8×8FHT的格子结构1410。FHT 1550的每个输出被称作FHT bin或FHT码信道。当完成时，N点FHT有效地使所有长度N的正交Walsh序列相关。在优选的系统中，这等价于对长度N序列的所有可能码相位做相关。由于FHT是一种快速变换，对于N点正交序列可比传统的相关表现出(N2/NlogN)的处理节省(类似上述的因子F)。通过使用所述的快速相关技术也实现同样的节省。
在正常操作期间，通过观察标签斐波纳契(Fibonacci)LFSR(如在1110所示，或其等同物)循环经历的状态，确定确切接收的数据的特殊重排序函数1520(还可参见下面的例子)。LFSR所经过的状态直接对应于该特殊重排序函数，或者对应当按时(线性)接收呼入的(扩频的)接收数据样本时，在接收数据存储器缓冲区(1530或其他存储介质)中必须存储它们的间接地址。可替换地，该地址的序列(在1520中)可以存储在存储介质(如随机存取存储器、只读存储器、硬盘驱动器等)中，而不是在接收机主动生成。注意，对每个基本扩频码(本原多项式)，这些序列只需要生成一次。按这种方式，对所接收的m序列(或m序列的总体)的元素进行重排序，这样，它们现在就确切表示Walsh序列中的元素(或者更确切地，是Hadamard矩阵中的行)。这样，现在可以使用传统的快速(Hadamard)变换(相关)方法(在1540)，以便有效地并行解扩所接收的数据信道。注意，还可以把数据序列双重缓存在存储器中，以适应任何处理等待。
表现信号能量的FHT的输出索引(index，或bin)1550直接对应用在标签110、120、130的AND-XOR化简1100中的掩蔽值1130(当表示成二进制)。例如，信道选择代码1130(在图11中示出的“c0～c3”)(发射机处理)直接对应于图15的FHT模块1540的活动输出1550(接收机处理)。回顾前面，二进制掩蔽值1130被施加到标签110以选择特定的码信道(或码相位)。这也示出在图7，其中掩蔽值710从标签数据240抽出，输出到信道选择240。即，二进制掩蔽值1130(和FHT bin索引)直接对应于存储在标签110上的数据221、222、223、224，这用于在特定的通路期间选择信道(还可参见图17和图18中的标识符1710、1820、1830和1840，用于补充说明标签数据是如何与信道选择相关联)。在优选的实施例中，在多通路算法的每个通路期间，每个标签110要在固定的信道1260上发送其数据220。解扩之后，在每个FHT bin的输出信号电平直接对应于每个码信道1260上信号电平(如对每个码相位)。这样，在FHT的输出端，复合接收信号被有效地信道化成其构成分量。
下面将进一步讨论，在所接收数据序列的信道选择部分期间，对每个活动FHT bin的输出端的数据信号1550，可以通过把它与二进制FHT索引值匹配来进行验证(因对有效数据这两个序列应该匹配)。这种技术实现了一种粗略形式的传统错误检测，并且，多通路传输算法的第2通路(Pass#2)示出在图18中。注意，在部分222上用于对第2通路选择信道240的数据序列1820、1830、1840是FHT bin数的二进制等量值。
在优选实施例中，通过图15中示出的重排序和FHT技术的结合，解调器可以快速解调(即，解扩)所有可能的码信道(即，码相位)。注意，在接收机(对每个潜在的数据信道和符号，其对应于所要求的解信道化和解扩频操作)的每个接收的符号周期，通常要求N点FHT来解调N信道。还应注意，所述转发器系统的另外实施例可以使用正交Walsh码用于信道化功能，在这种情况下，FHT bin将直接对应于Walsh码信道索引(并且无须重排序过程)。尽管同优选实施例相比，这样的系统没有很好的抗干扰能力，因Walsh信道化码是周期性的，并且与周期性干扰源高度相关。因此，所述系统的优选实施例使用专用加长m序列作为信道化功能，并使用上述的解调技术。还要注意，在所述系统中不必严格使用所述的解调技术(如，也可使用强制的或传统的相关/解扩技术)，尽管在这样的实现中，实现成本(电路面积和电流电耗)要更高。
作为例子，对于在标签发射机使用长度16(N＝16，n＝4)的专用加长PN序列的系统，由值为二进制数‘0001’(1)的信道选择值1130(ni)表示的序列1260将是‘0111101011001000’，而由值为二进制数‘1001’(9)的信道选择(掩蔽)1130值表示的序列1260将是‘0010110010001111’(这只是后来具有前导零专用加长的相同基本m序列的不同的时移或码相位)。对23的本原多项式(当按标准的八进制记号表示)的标签PN生成和掩蔽电路示出在图11。假定两个标签发射机在通信信道上独立地发送这些序列。读取器接收机使用特殊的重排序函数1520和FHT处理(如图15所示)来分解这两种信号。必须对传送的PN序列使用的特殊接收数据样本重排序是等价于专用加长PN生成器要循环经过的状态，或对这个例子是{0，15，7，11，5，10，13，6，3，9，4，2，1，8，12，14，与1120中示出的相同}。通过重复在标签110中使用的m序列生成器1110，并观察该PN生成器的状态，或者简单地在存储器中存储所要求的重排序序列，可以在读取器100生成这个序列。所述重排序序列通过使用间接地址把呼入的接收数据样本流存储到存储器。例如，到达读取器的第一个有效A/D样本(以扩频或码片率最优采样)被存储在存储介质1530的存储器缓冲区位置0(对所有专用加长码也是这样)，第二个样本被存储在存储器位置15，第三个存储在位置7，等等。一旦接收了N个(本例是16个)样本，可以在存储器缓冲区1530的新重排序的数据样本上执行常规FHT处理1540。重排序函数将把上述的‘0001’PN码转换成序列‘0101010101010101’(这与Walsh码1相同)，并且‘1001’PN码被转换成序列‘0101010110101010’(这与Walsh码9相同)。FHT1540将指出信号能量(如标签传送)在输出端的bin1(对应信道码1)和bin9(对应信道码9)中存在。这样，通过对每个传输的信号观察bin1和bin9 FHT输出，可以读出标签数据的剩余数据。
注意，通过在接收机假定由标签110发送的第一码片(或符号)是二进制0(这等于在信道上+1归一化信号值)，上述的技术可以用在传统的(即非专用加长的)m序列上，尽管实际上不会发送这样的信号。这样，存储介质1530的第一缓冲区位置被初始化成+1值，并且按常规来继续处理(如重排序1510和各FHT 1540)。按这种方式，对传统PN序列，可以对多重码信道(或码相位)执行快速相关。通过跟踪附加的码片(如不同于上述的第一码片)插入到序列的何处，也可以适用于其他的常规加长的PN序列。
上述的快速相关技术(如，特定接收序列重排序1510和FHT1540)适合于任何使用可由AND-XOR化简网络1100产生的PN序列(也不论它们是否由这样的网络产生)的通信系统。许多流行的通信系统使用这些PN序列的类型，或者由传统m序列(如本领域所熟知的Gold码)的组合产生的序列。这样的系统的一些例子是IS-95、IS-2000、3GPP CDMA蜂窝系统、以及GPS CDMA定位系统。上述的快速相关技术在这些系统中也同样有效。
在任何情况下(不论采用什么样的信道化技术)，复合接收信号必须在接收机前端1610经过滤波和放大，然后在读取器100经信道化(或解信道化)1620，如图16所示。然后，为了信号和冲突检测的目的(通常在1630)，每个信道通常要分开处理(可以是并行的)。例如，在所述系统的另外实施例中，使用Walsh码代替上述的m序列，仍然可以按如上所述使用FHT操作同时解调所有不同的数据信道。所述系统的另外实施例可以使用一组(并行的或时间共享的)传统解扩器(代替1540、1620)来执行解信道化和解扩处理。本领域人员熟知，解扩器通常由跟随有积分和转储功能的乘法器组成。
在通信系统的另外的例子中，其他的实施例可以使用正交时隙作为信道(例如在时隙型的ALOHA系统)，在这种情况下来自不同标签的信号在它们到达时(在不同时间点)将被解调。应该注意，如下面将说明的，所选择的信道化方法并不改变在读取器100中采用的冲突缓解算法的一般类型。
还应注意，在本发明的许多实施例中，所述的解调处理通常是多重迭代处理，因在多通路传输算法的第一通路中，通常不可能所有的标签都成功地传输它们的信息。这样，读取器100必须依然加电(以同样的功率电平)并继续解调呼入的数据，直到来自各标签的所有数据都被成功接收(进一步使用下述的方法)。而且，当在读取器100使用高级的冲突缓解技术1630(如下面所述)，对多通路算法的每个通路可以要求多重解调迭代(如各FHT)。还应注意，多通路传输算法的后续的通路可以要求解调器能适应新的信道数量，如前面讨论的动态信道描述中说明的。
V.冲突缓解方法
如前面提到的，在这个(以及任何)通信系统中，标签110、120、130可用来与读取器100通信的通信信道资源的数量是有限的。由于只存在有限数量的通信信道，并且在多个标签之间也没有组织化的信道分配(如有效使用的随机化分配)，在所述系统中标签传输的冲突就不可避免。冲突被定义成这样的情况或事件：当两个或多个标签同时选择在相同的信道上通信(如，在多通路传输算法的特定通路期间)。回顾前面，由于存储在标签上的数据很接近均匀随机数据，所述分配实际上是随机的，见本说明书第I节所说明的。
根据所期望的读取器100的复杂性，在所述系统的读取器100中可使用也可不使用冲突缓解技术(下面进一步说明)。例如，低成本的接收机可以不使用任何冲突缓解技术，而较高成本(较高的处理能力型)的接收机可以使用高级的冲突缓解技术。
下面一般的讨论首先假定不使用冲突缓解技术，然后考察使用冲突缓解技术的情况。注意，标签110、120、130一般以相同的模式传送，无论在读取器100是否使用冲突缓解。每个标签(如110)实际上“看不到”系统中存在的其他标签(如120、130)。执行下述的附加步骤进一步在接收机中执行解调过程。
通常，在给定的通信通路中，读取器100循环经过每个可能的解扩通信信道(顺序地或并行地)，并且在每个信道查找信号活动或信号能量。本发明的读取器接收机还应该能够在每个可用信道上检测冲突，下面将详述。所有这些信号特征化要发生在每个信道，并且通常解扩一旦完成就执行，以降低实现的复杂性(不失一般性，也可以在解扩之前执行等价的操作)。注意，在所述系统的优选实施例中，同步采样所接收的信号(在最优采样点)，尽管其他的方法也是可以的(涉及过采样和后采样的最优采样时间确定也是可以的)。
所述接收机的优选实施例使用低复杂性的方法来估计每个信道上的信号能量。特别地，在本发明中，这种方法考察每个信道的最优采样解扩器输出的累加的(合计的)绝对值。如果对给定的信道，该累加的绝对值超过了预定的阈值，就可以说信号在该特定信道存在。下面的公式示出了一种所用的方法，对信道k计算累加的绝对值(ABSk)，其中DSk，n是对信道k与符号n的非归一化最优采样的解扩器(FHT)输出，并且Ni是可用信道(或扩频序列长度)的数量，B是估计块长度(按位或符号)，以及n是位或符号-时间索引：
AB S k = 1 N i B Σ i = 1 B | D S k , n |
一般来说，对所有k(或Ni)个可用信道执行这种计算，以确定在每个信道是否存在信号。可以使所述预定的阈值可编程或自适应(根据读取器接收机中的其他条件)。这种方法较之传统的能量估计(平方和)方法具有优点，它不需要高开销的乘法操作来确定信号的存在。注意，当确定该信道是单一占用的(如只有一个信号源设备使用它)，上述的平均绝对值度量(ABSk)也是对源设备的平均信号振幅的度量。这个信息连同相应的对给定信道的方差信息，可以被用来确定系统的操作点(如SNR、CIR等)。通常，系统在指定的界限在操作，并且，通过读取器可以进行系统处理增益的调整，以把系统操作保持在这些界限内。
特别地，在所述系统的特定实施例中，从信道减去任何平均信号电平(如1380中的dc值)以获得归一化的信号，并考察剩余(归一化)信号的绝对值，以此检测来自标签的低偏差ASK信号(多个信号)，如上所述。注意，要进一步归一化信号电平可以施加某种形式的自动增益扩展(也在1380)。
在特定信道上一旦检测了信号，通常，读取器100必须检测在该信道上是否发生冲突。这种检测通常通过在某个时间周期上考察归一化信号电平的绝对值的方差来获得。如果信号绝对值的方差超过了某个(不同的)阈值，就可以说在该特定信道发生了冲突(因不同标签的ID数据的冲突二进制数据值，见图17)；否则，就可以说在该信道存在单一的信号(见图18)。存在单一信号的信道也称作“单一占用”信道。本领域的普通技术人员理解这些测量值和指标的过滤和平均可被用来提高它们的可靠性(如，提高该估计的SNR)。这样，对这种测量值观察的时间周期越长(并用在后续的过滤中)，该估计就变得更精确更可靠(如，更高的处理增益)。
如前面提到的，通过检查每个信道上的归一化信号的方差，读取器接收机可以检测每个信道上的冲突。归一化信号的方差可以被看作是一种错误信号，并且表示了与理想信号的偏差。在优选的实施例中，也实现了用于确定信号冲突的降低复杂性的方法。特别地，对每个信道累加归一化(可以是dc校正的)错误信号的绝对值。使用如上述公式中的相同的值，对每个解扩器输出可按下述公式计算每个信道的归一化方差，其中B也是(可能不同)估计块的长度：
VA R k = 1 B Σ i = 1 B | | D S k , n | - AB S k |
对每个码信道又执行这种计算，以确定在给定信道上是否存在两个或多个信号。如果累加的错误信号绝对值超过了第二预定(可能自适应地确定)阈值，则称在该信道发生冲突。可以从上述的降低复杂性信号存在计算来部分地确定该归一化误差信号(如，上述公式中的和项)。特别地，可以设置归一化误差信号等于最优采样解扩器输出减去绝对平均信号电平的差的绝对值(通过缩减上述的累加绝对值的计算来确定)。可以在全部或许多解扩器输出位上对这种值求和，以提供附加的噪声平均(为了提高该估计的SNR)。较之传统的方差估计(样本值减去平均值的差的平方和)方法，这种方法还具有优点，它不要求高开销的乘法操作来确定信号冲突的存在。可以使用这种方差度量(VARk)来检测什么时候信号条件不良，以及何时需要调整系统扩频增益，如下所述。
本领域的技术人员理解还有许多方法可用于检测信号的存在，以及检测冲突存在或不存在，可以根据调制和发信类型而有所不同。可以通过替换的方法检测冲突，例如标准错误检测(如CRC)方法，尽管这些方法可能不能够在所有情况下正确检测冲突(由于错误)。还应注意，不论是否在信道上发生冲突，可以使用标准错误校正方法来校正传输错误并改进信号估计的精确性。
再次地，通常，在给定的通路(这可能与该多通路算法的通路号不同，如上所述)中在所有可用的(可能的)通信信道上执行这些信号特征化测量
因此，通常读取器100要得出每通路的(每个以及)所有可能的通信信道上的是否存在信号的特征、以及在存在信号的每个信道上是否发生冲突的特征。回顾前面，通常，冲突定义成在多通路算法的相同通路期间两个或多个标签使用相同的通信信道的情况。当在给定的信道上发生冲突，如果不使用冲突缓解技术，该信道的数据通常就丢失了。如果在给定的信道存在信号，并且没有检测到冲突，通常就称在该(给定的)信道上特定信号被成功接收，并且通常读取器100知道该特定标签的整个数据序列。
注意，某些实施例可能执行误差检测或校正(或某种其他类型的信号完整性措施)，以保证该数据的有效和正确接收。还应注意，如果传送了标签信道选择数据，读取器100还可以检查标签110确实是在所预期的通信信道上通信(作为对用于确定信道的数据部分的另一种形式的误差检查，如上所述，还可见图18，其中用于第二通路的信道选择数据222必须与该信道选取匹配，如由1820、1830、1840所标示的)。
一旦读取器接收机对给定的通信通路计算了上述的数量，它就可以确定其他的信号质量度量值。这样的度量值可用于确定何时存在不良的信道条件，以及何时需要对系统做调整(可能由于不适当的信号消除条件，见下述的进一步说明)。特别地，通过取平均信号电平除以噪声电平估计值的比值，可以估计成功接收信号的SNR。下面的公式示出了这种计算的例子，使用上述的记号和公式，其中在单一占用的信道上的平均信号电平被确定为(ABSs)，并且对非占用信道的归一化方差被确定为(VARu)：
SNR = AB S s [ VA R u * N i * 0.482 ]
如上面所述，可以看出，噪声电平估计值(对高斯白噪声是0.482)与每个非占用信道的解扩器输出在数学上相关。每个信道的SNR值可以在所有单一占用信道上平均，以获得平均SNR度量。上述的归一化误差(方差)计算通常反映在给定信道上的任何恶化，并且可用于按类似的方式确定CIR度量值。对于非占用信道或单一占用信道，该方差度量值直接指示了在信道上或在信号中的任何干扰或噪声成份，并且对存在两个或多个用户的其他信道，该度量值可用作冲突严重性的直接指示。这些接收的信号统计或通路操作参数度量值可用于做关键的系统决策，例如对源设备调整扩频增益，如下所述。
图25示出了根据本发明的读取器处理过程流程图的例子。本领域技术人员可以理解，在不脱离本发明的精神的前提下，所述的处理可以发生在读取器之外(在更高的级别上，可能在中央控制设备)。在任何传输通路发生之前，读取器设备可以根据以前的信息(如来自以前的读取循环的标签群体)有选择地对可用信道的数量做出调整，如上所述。如果读取器确定信号质量或冲突统计情况不良，它还可以中断当前的传输通路(在接收了整个信号源数据之前)。可以通过只在数据分组的少部分(如分组的前四分之一)上估计上述的信号源参数来实现这种目的。在所述系统的一个实施例中，当所估计的SNR或CIR落在某个阈值2516(如Thr1，其对码片SNR值可设置成0dB)之下，被激活标签的扩频增益可以增加2518，或者当其达到某个(可能不同的)阈值2520(如Thr2，其对码片SNR值可以设置成6dB)之上时，就减少2522。这种动作可以与其他的测量值(如冲突严重性)相结合地发生。冲突严重性指标(CSI)的例子可以是在传输算法的特定传输通路中包含冲突的信道与整个可用信道的比率。在本发明的优选实施例中，当这样的比率超过了预定值2524(如Thr3＝0.7)，可用信道的数量可以增加2526。可以由系统中在使用的通信资源量(如码相位信道)来确定系统负载的另外的度量值。类似于上述的比率度量值，如果未占用信道数与整个可用信道数的比值(UCR)超过另外的阈值2528(如Thr4＝0.4)，可以降低2530对活动标签的可用信道数。
读取器还可以检查其他的数值来确定是否要调整可用信道数。这些数值可以包括诸如CRC状况、软错误解码信息等等。类似于上述的情况，如果从错误解码信息(EDI)2532记录了许多错误，可以增加2534可用信道的数量。注意，许多上述的数值已经由读取器接收机在常规的解调数据和分解冲突的过程中计算，所以对读取器信号处理的影响通常并不大。再次地，为了便于讨论，增加可用信道数量等同于增加系统中的扩频增益、处理增益或扩频因子。注意，所有活动传输的标签都受这种变化的影响。
本领域的技术人员还可理解，还有不同的方法用于从类似的度量值导出类似的自适应信息，例如基于冲突严重性(如归一化信号方差的实际等级)的自适应扩频增益。这些度量值的某些例子在下面进一步讨论。本领域的技术人员还可理解，可以使用上述度量值的结合来进行有关可用信道数量调整的决策(如CIR与错误解码信息的结合，当其超过阈值时可进行调整)。这些阈值的实际大小也可以动态自适应。例如，可以用更多时间来读取标签群体或库存清单的读取器可以改变能增加扩频增益的阈值(如增加Thr1，减少THr2，或减少THr5)，以改进读取循环的鲁棒性。
一旦知道了来自标签110的信号(并且可能经确认)，就可以忽略它，或把它从其余的信号群体中去除(如下所述)。如果来自特定标签的信号被有效地从信号群体中去除或减掉(通过下述的各种可能算法)，就实现了某种形式的冲突缓解。按这种方式，可以去除来自已知(经识别的)标签的信号，因此从系统中去除不想要的“干扰”。这样就有效释放了宝贵的通信资源。实际上，整个系统是一种自组织网络，其中，所有的组织不是在发射机本身而是在读取器接收机中完成的。注意，为实现冲突缓解的好处，信号的去除不是必需的。
图19示出了当使用冲突缓解技术时的读取器动作的一般流程图。在这种情况下，在进到多通路传输算法的下一通路之前，读取器100试图尽可能多地分解冲突(数据中的错误)(如在优选实施例中通过保持读取器传输功率恒定)。
如上所述，通常，读取器100以给定的功率电平保持传输，直到获得识别了所有活动传输的标签的某个置信水平(或概率)。
如果信号没有从信号群体(或复合接收信号)中主动地去除(或减掉)，则称没有发生冲突缓解。在这种情况下，可以在读取器中使用各种算法来成功获取(或解调)所有来自标签的数据。在这种情况下的一般思想是在多通路源设备传输算法的至少一个通路中等待每个标签选取唯一的通信信道(即单用户占用)。这种技术通常是可用在读取器100的最低复杂性的识别方法，尽管它也是最慢的(即需要最长的整体传输时间来传送信息片)。
对没有冲突缓解技术的情况，读取器100使用的一种非常低复杂性的算法是简单地使标签110、120、130在多通路通信算法中传送最大的通路数。最大的通路数通常在穷尽了存储在标签上的数据的唯一部分时确定(如上所述)。
如上面指出的，读取器100通过控制第一和第二预定传输条件来直接控制标签传输的通路数。在本发明的优选实施例中，保持读取器传输功率为常数，以便在完全激活的标签之中继续传输，尽管其他的第一和第二预定传输条件也可以控制来自各标签的一组传输。通常由特定的信道选择算法来确定最大通路数，但对完全唯一(非重叠的)信道选择选取，也部分受限于数据长度(按位)除以信道选择数据部分(按位)的总和。在上述给定的例子中，具有128位的数据，以及在每通路中的8位信道ID选择数据，这样，在多通路算法中最多有16(即，128/8)个通信通路(在非重叠的信道选择开始重复之前)。这样，在优选实施例中给定信道(如PN)符号率，可以确定最大询问时间，并且在给定所要求的传输通路数的所有情况下整体获取(或读取)时间是固定的(也示出在上述的公式中)。
没有冲突缓解技术的其他的(在许多情况下是更复杂的)算法也是可以的。一种这样的替换是让标签110、120、130传送受限的通路数(小于最大通路数)，以便获得所接收数据(或所取的标签目录)为正确的给定置信水平。通常这由系统中(或在每个加电等级上)存在的源设备(或标签)的预期数量以及所期望的置信水平(或识别系统中的货物或标签的概率)来确定。例如，利用在上述例子中给出的动态信道描述，仿真(超过1000次实验)的结果表明识别50个标签平均要7.73个传输通路，尽管在1000次实验中，唯一识别标签需要最多10通路。因此，读取器100要按给定的功率电平保持加电直到10通路，以便具有合理的可信度，认为所有50(或其他数量的)标签在唯一信道上成功传送了它们的数据。再次地，读取器100要能够确定何时在信道上只有一个标签110接收其ID数据。这将导致实质的整体获取时间节省，因为只执行10个通路，而不是上述给出的例子中的绝对最大的16通路。对进一步的仿真结果，可采用统计或概率分析来对给定标签数确定其他的置信水平或通路数。注意，在某些应用中，读取器100可在第一次清点库存时采用最大通路数，然后根据系统中存在的预期(如测量的或观察的)标签数来调整通路数。
可替换地，读取器100使用的算法可对每个标签(一旦其数据或ID信息已经被成功接收)跟踪预期的冲突位置(如信道)，并且估计系统中还有多少标签等待识别。因此，读取器100可以比上述技术更迅速地停止询问过程(一旦它确定系统中看来不存在其他标签)。换言之，在接收期间，所需要的通路数由读取器100自适应地估计，而不是如上述的根据预期的标签数进行预先计算。该技术在下面以及图22进一步说明。
读取器100的更先进的实施例使用几种形式的冲突缓解技术中的任何一种。通常，冲突缓解技术降低冲突在给定通信信道上的影响。理想情况下，它们在信道上去除特定冲突的影响。在所述系统中，这可以通过重新生成已知的信号并从整个信号群体(或复合接收信号)中减掉该已知的信号来实现(至少在概念上)。已知信号可以被看作是对其他(未知)信号的干扰，因此所述技术也被称作干扰消除技术。注意，这种干扰信号去除可以发生在解调处理的任何阶段(如，它可按码片速率发生或在优选实施例中它可以发生在解扩之后)。本发明的优选实施例在解扩之后执行冲突缓解，以降低实现的复杂性。
一般来说，在冲突缓解技术的家族存在不同等级的复杂性，并且它们较之不使用冲突缓解技术的实现通常要更复杂(如要求更多的处理能力、存储器或硬件)。但是，这种技术通常导致总体标签数据获取(读取)时间更短，并且极大提高系统能力。再一次地，假定所述信道是近似静态的，并且所述系统对最佳系统性能是相对线性的。
一般来说，当使用冲突缓解技术，对于多通路算法的给定通路，已知的信号(即成功确定)越多，在系统中看起来存在的标签就越少。因在优选实施例中，存储在标签110上的数据直接确定信道选择(或者否则就是读取器100已知的)，一旦读取器100成功接收了该数据(通常发生在标签110在另外的非占用信道上传输的时候)，它就知道了标签110对多通路通信算法的每一通路要做的所有信道选取。这样，读取器100就可以预测标签110将使用哪个信道用于未来(以及过去)的传输，如上所述。注意，在常规的信号检测处理期间，从标签110观察的信号电平通常还在读取器100测量(并经低通滤波)，所以给定(非冲突)标签的实际信号强度的可靠估计是可用的。这种知识可用于有效重建已知信号，并从总体接收信号中精确地去除已知信号，因此从其他的传输通路中去除其影响。
特别地，通过在一个或多个传输通路的某些部分上做平均，可以确定每个成功接收的标签信号的平均信号电平(以及可能的相位)。回顾前面，当标签在单一占用的信道上传输时，该标签是成功接收的，在这种情况下，其数据可以通过传统的方法来成功解调。再次地，为了简化在本发明优选实施例中的处理，计算平均累加绝对值(如上述的信号检测步骤)。每个信道上的(可能经dc校正的)绝对信号电平的平均值(在解扩之后)表示该标签预期的信号电平(如，接收的信号强度)。对于采用了复数方式(例如在RF耦合系统中那些)的接收机，信号相位也可以在该传输通路的某些部分上平均。
如果信道是近似静态的，或者在所关注的周期内信道是稳定的(如对短的读取循环常常是这样的)，可以假定干扰标签的信号电平是稳定的。这样，它的本地再生成形式就可以从复合接收信号中去除或减掉。由于不再需要来自成功接收的标签的信号或者说该信号不再有用(一旦它的数据被确定)，因此去除它以释放通信信道，用于其他的未知标签来进行通信。通过已知标签的解调数据符号值或位序列乘以平均期望信号电平，可以重建该已知标签的数据信号。这种信号的去除可以发生在解扩之后；否则，如果它在解扩之前去除，就要重新施加该特定的扩频序列(从计算复杂性的观点来看，完全不希望这样)。注意，在多通路传输算法的每一通路中，为了改变信道，要知道标签的信号，在去除处理中也要考虑这一点。还应注意，对多通路算法的每一通路可用信道的数量和扩频码可能改变。
一种形式相对简单的冲突缓解涉及在多通路算法(关于时间是前向的)的后续通路中减掉或清除已知信号。这样，这种形式的冲突缓解通常称作前向冲突缓解。图20示出了使用前向冲突缓解技术的读取器处理的例子流程图，其中，为了便于理解该过程，该处理以顺序方式执行(即每次一个信道)。通常，该处理涉及确定哪个标签110、120、130已经成功传输了它们的ID数据(如前面在接收机算法中说明的)，以及保持包含有该多通路算法的每一通路的已知(标签的)信道选取和估计的信号电平的数据结构(或列表)。一旦知道了标签的ID数据和传送的标签信号的信号电平，就可以有效地把它从任何后来的涉及该标签的冲突中去除。还要注意，可以在增加的时间长度上测量和滤波所述的信号电平，以得到更精确的干扰信号电平。这样，在本发明的一个实施例中，一旦估计了标签信号(在某个精确度的范围内确定)，它就在多通路传输算法后来的通路中从适当的(预先确定的)信道中减掉，以此来取消(已知)标签的信号在由其他用户传输的其他信号上的任何干扰效果。由于每个标签的信道选取的确定性特点，可以实现这种技术，信道选取通常基于存储在标签110上的数据。
这里，近似静态信道的假设是重要的，因对所有后续的通路或至少对该传输的当前通路，要假定保持该测量的信号电平和可能的相位。一般来说，每个传输通路可以更新信号电平的估计，以考虑缓慢变化的信道条件。注意，只需要存储已知的标签信号信息(通常包含在数据结构或列表中)和来自当前传输通路的复合接收信号(或突发)，以执行这种算法(与下述算法中在存储器中存储所有接收的突发相对)。一般来说，较之不执行任何冲突缓解的方法，这种类型的前向冲突缓解算法可以产生显著(2～4倍)的整体读取时间改进。
另外的更高级形式的冲突缓解涉及从多通路传输的后续的通路和前面的通路都减掉已知的信号。这样也是可以的，因一旦识别了来自标签110的数据，在前面各通路被占用的信道就清楚了，并且其对前面的任何冲突的作用也就可以取消了。这类冲突缓解算法通常被称作双向冲突缓解技术。双向冲突缓解技术的计算复杂性更高(并且通常要求更多存储器来存储以前的通信通路)，但是可大大降低整体标签读取时间(较之不采用任何冲突缓解的方法，大约降低一个数量级)。
一般来说，这种方法要求存储数据结构，该数据结构包含有每个已识别的标签在每个通信通路中(如上述的情况)的已知信道选取(如接收的数据序列)和估计的信号电平和/或相位。但是，由于从前面的传输通路中减掉了信号(如在前向冲突缓解算法中，除了当前的通路)，可以分解另外的冲突。例如，如果分解了来自多通路通信算法的第三通路的数据(即成功接收)，则在该算法的前一通路(即第二通路)中来自其他用户的数据就是可分解的，这又可以释放另外的以前在传输的前面的通路(即第一通路)或后面的通路(即第三通路)中冲突的用户。每次分解了来自新用户的数据，它的重构信号从所有传输通路(直到并包括当前的通路)中减掉，并且，再次计算单一占用的信道数和处于冲突的信道数(对所有可能的通信信道和通路)。按这种方式，读取器100可以循环经过所有可用的传输通路(直到并包括当前的通路)，并且实际上继续分解更多的标签信号，直到在任何通路(直到并包括当前的通路)中不再有可分解的用户。然后，读取器100进到下一个功率电平并继续执行双向冲突算法。在后来的传输通路中，可以有相当有力的效果，使得被分解的标签信号的数量比可用的通信信道数量大很多。
注意，由于扩频增益可以(在每个通路)动态改变，如读取器所指示，在从复合接收信号中减掉信号之前，可能有必要对特定的扩频因子重新归一化这些信号。还应注意，可以按任何次序(按时间)执行双向干扰消除的循环的各通路。
一旦接收了所有的标签数据，读取器100可以通过上面提及的方法(如错误检测和校正)检查数据的完整性，优选地，在任何信号消除之前做这种检查。可以根据标签发射机中使用的调制类型，执行传统的数据解调技术。读取器100还可以对所述数据进行后处理，这通常包括诸如解扰、解密、分类和冗余项去除等功能(在本发明的优选实施例中，这在多于一个的加电范围中启动)。注意，这些功能中的一些或全部可以发生在集中的位置，因此适合于多个读取器或天线。
采用冲突缓解技术的完整读取循环一旦完成(即识别了所有的活动标签)，也就知道了系统中的每个信号的干扰特征。特别地，知道了(或估计了)多通路传输算法的每个通路的信号振幅和相位，并且知道了系统中存在的每个活动标签的数据序列。实际上，可以知道有关每个标签信号的所有信息。已经知道完整的读取循环需要L个传输通路，这可以同整个事务(读取)时间相关联，取决于发信速率和数据有效负荷大小，如上述公式中所描述的。
系统操作的例子
这些算法的操作或许最好是通过例子来表达。该例子将详细说明简化的假想的标签系统，该系统在每个通路获取随机信道。用来解释该例子的图21、23和24是该系统的状态图，示出了每个标签通过传输算法选取的、用来在每个后续的通路上在其上通信的信道。该例子的各状态是使用随机数生成器来选择信道的实际实验中的不改变的输出。在这一点上，物理信道的类型(如，码相位等)是无关紧要的。因在上述的第I节详细说明了本发明的数据加扰部分，所以该例子提供了整个系统的精确模型。
在图21、23和24详细说明的例子假定了8个标签的群体，并进一步假定8个信道的每个通路的固定信道容量，标签从该8个信道中获取信道来通信。这样，在优选实施例中，在传输的每个通路期间，每个标签的ID信息的3位(如，可以是标签的唯一子集)用于选择8个信道中的一个，每个标签110将在该信道上传送。利用八进制数字，标签ID的前30位随机地生成，并且为了方便重复如下：
标签1：0033 0436 07...
标签2：1106 2551 65...
标签3：4767 4416 41...
标签4：2044 6111 36...
标签5：6072 3355 74...
标签6：1476 5432 40...
标签7：5443 3675 34...
标签8：2135 5115 64...
标签1在第1通路(Pass#1)期间选择信道0，在第2通路(Pass#2)期间选择信道0，在第3通路(Pass#3)期间选择信道3，等等。标签2在第1通路(Pass#1)期间选择信道1，在第2通路(Pass#2)期间选择信道1，在第3通路(Pass#3)期间选择信道0，等等。从这个表中，可以看出，对第一通路，是从第一个八进制位获取信道，标签1是信道0的单独占用者，标签3是信道4的单独占用者，标签5是信道6的单独占用者，标签7是信道5的单独占用者。由于在这些信道中没有冲突，标签1、3、5、7被成功地整体识别。标签1、3、5、7在没有冲突的信道上传送它们的完整ID。但是在第一通路，标签2和6在信道1冲突，标签4和8在信道2冲突。这些标签不能被成功识别，并需要后续的通路来分解。读取器100在观察到冲突存在的情况下使得按当前电平施加电能，并允许所有的标签由第二个八进制位获取另外的信道用于第二通路。应该注意，在传输处理的任何阶段，没有标签能知道它们是否成功传送了它们的ID信息。只有读取器具有这样的知识。当整个读取处理完成，读取器通过去除传输条件(如断电)向标签发信。
在第二通路，唯一不涉及冲突的标签是标签3。由于该标签已经在第一通路被识别，读取器100不获取任何新的信息。在第一通路中冲突的标签都还没有被识别。在统计上，对8个标签和8个信道，至少一个冲突的概率是1-8！/88＝99.76％。这一结果来自在给定的N个信道上在M个标签之间没有冲突的概率的更一般情况：
P { no collision } = N ! ( N - M ) ! 1 N M
以及P{冲突}＝1-P{无冲突}的事实。算法的每个通路有至少一个冲突的概率相同。对这种标签和信道的组合，在100,000次实验结果上平均，在每通路8个信道中2.7498个信道未被占用，3.1386个信道包含单一的标签，1.5737个信道包含2个标签，0.4482个信道包含3个标签，0.0796个信道包含4个标签，0.0093个信道包含5个标签，7.2×10-4个信道包含6个标签，4×10-5个信道包含7个标签，没有在一个信道中包含8个标签的记录。
无冲突缓解的例子
在无冲突缓解的情况下，为了识别标签，它必须完全通过其本身在信道中被识别出来。如果允许进行足够多次的实验，这种事件是会发生的。但是，在标签ID 220中只有有限位数的信息，在开始重复之前只能进行有限次数的实验。例如，如果标签ID是96位长，并且在每通路用3位来提取信道(8个中的一个)，然后经32次实验，该过程将重复。由于每通路至少有一个冲突的概率很高(对这种情形是99.76％)，在整个实验中，在每个通路标签ID“隐藏”在冲突中的概率很小但有限。这并不是说标签的ID 220与不同的标签ID是整个都相同的(由唯一标签ID的假定和唯一的、可逆的到加扰标签ID的映射，这是不允许的)。这只是意味着，在检查用于定义该通路的信道空间的少量的位(在这里是3位)时，标签的ID 220与至少一个其他标签的ID是相同的。这引入了库存清单或货物不确定性的概念，其中标签的清单只是在特定可信度上是已知的。
对图21中的实验，为使每个标签出现在无冲突信道，需要8次实验。如已经提到的，标签1、3、5和7在第一通路被识别，标签2在第三通路被识别，标签4和8在第四通路被识别，标签6直到第八通路才被识别。标签6是一个很好的例子，说明了唯一的标签是如何能隐藏在冲突中，即使它具有唯一的ID。如果该实验只运行到第七通路(如，当各ID只有21位长)，就没有识别出标签6。
在第一通路，识别了4个标签。还识别了两个冲突，指出了至少还有4个另外的标签(因产生一个冲突至少要两个标签，两个冲突至少要4个标签)。所以在第一通路之后，读取器100可以确定有4个已知的标签，以及至少有4个未知的标签，或至少总共有8个标签。
在第二通路，只有单一的前面已知的标签在占用唯一的(未使用的)信道。由于读取器100知道标签1、3、5和7的完整ID，它也知道在下一通路和所有后续的通路中这些标签将占用哪个信道。读取器100知道标签1和5将到信道0，标签7将到信道4。读取器100因此预期在信道0有冲突，但也还存在未知的标签占用信道0的可能性(在本情形是标签4)。信道0指出了两个已知的标签和一个或多个未知标签的可能性。读取器100不在信道1预期冲突(因没有已知的标签预期选择该信道)。这里的冲突指示了至少两个未知标签，也许更多。对信道4的冲突，其中只预期了标签7，指示了至少一个另外的未知标签。因此，第二通路得出4个前面已知的标签，连同至少3个(明确地)未知标签。这小于第一通路确定的集合，第一通路确定的集合是4个已知标签和至少4个未知标签，所以读取器100在第二通路没有收集到新的信息。
在第三通路，在信道0识别了标签2。标签1是预期到信道3的唯一标签，所以那里的冲突指示了至少一个未知的标签。标签7是预期到信道4的唯一标签，所以那里的冲突指示了至少两个未知标签(信道3上的未知标签和信道4上的未知标签)。标签3又一次单独占用信道。标签5是预期到信道7的唯一标签。在这里的冲突指出了至少3个未知标签(累计在信道3、4和7的未知标签)。这些，连同现在的5个已知标签，再次指出至少有8个标签。
第四通路识别了新的标签4和8。标签3、5和7出现在无冲突信道。标签1和2预期在信道6冲突，但那里可能还有另外的标签。这样就得到7个已知标签，由前面的实验，至少有一个未知标签。
第五通路没有识别新的标签。信道5上的冲突是非预期的，再次指出了7个已知标签获取至少一个未知标签。可以对第六通路和第七通路做类似的解释。
在第八通路识别了标签6。所有其他的冲突都是预期的。现在有8个已识别的标签，是由前面各通路所预测的最小数。但是，还可能有隐藏在冲突中的标签。例如，可能有标签选取信道1、0、4、6、3、1、1、5，并且该标签由其他冲突隐藏。标签具有这种特定ID的概率是1/88或6×10-8。
还可能有标签选取信道如2、4、4、6、5、4、5、6，概率也是6×10-8。在第一通路期间有2个冲突，在第二通路期间有3个冲突，在第三通路期间有3个冲突，在第四通路期间1有个冲突，第五通路期间有2个冲突，在第六通路期间有2个冲突，在第七通路期间有3个冲突，以及在第八通路期间有3个冲突，因此总共可能有2×3×3×1×2×2×3×3＝648个隐藏的ID，各具有概率6×10-8，另外单个隐藏标签的概率是648/88＝38.6×10-6(38.6ppm)。另外两个隐藏标签的概率将更小，是648·647/816＝1.5×10-9。在另外的实施例中，通过解扰数据，并且当所有其他的货物是日用杂品，确定例如隐藏的标签与轮胎或某些其他的非预期货物相关，库存清单可信度的水平可以进一步改进。
在根据冲突信息识别了最小数量的预期标签之后(在这里的情形是8个标签)，让实验继续进行，由此可降低隐藏标签的概率。通过在每通路计算冲突的数量，并根据每通路的信道数来得到隐藏标签的概率，读取器100可以继续运行通路，直到它满足了某个置信水平或者超出了唯一的信道模式(穷尽了ID)。假定每通路6481/8＝2.246个冲突，在两个附加的通路之后(总共10通路)，单个隐藏标签的概率降低到3.04×10-6。在又两个附加通路之后(总共12通路)，单个隐藏标签的概率降低到2.40×10-9。每个附加的通路以大致6481/8/8＝.281倍的几何级数降低单个隐藏标签的概率。
在图22中的流程图示出了上述的无干扰消除方法所涉及的步骤。在开始2210，利用无明确的ID以及无未知的(unkown)来初始化系统，这二者对应总共零货物。在第一通路2220的分析2230之后，记录各明确ID(如第一通路中的货物1、3、5和7)，并增加2240到明确ID的清单中。还记录在通路2250中的冲突数量(如在第一通路的2个冲突)。如果冲突是预期的2260，则存在可在未来的通路中揭示的未知货物的可能性，但不确定有未知。如果冲突不是预期的2270，则在未知清单中增加2个未知。然后估计2280货物总数是明确识别的货物数加上可引起所记录冲突的最小未知货物数。假定明确的ID数不等于估计的货物总数，则未知总数复位成零2295并启动另外的通路2220。当明确的ID数等于以前识别的ID最大数加上未知货物的数量并且满足预定的可信度等级2296，该循环最终退出2296。
迄今，对信道的时间变化和接收的信号电平没有作出假定。“无冲突缓解方法”既可以应用在信道是静态的情况也可以应用在信道是动态的情况。对于静态信道条件的情况，其中返回信号具有一致的功率电平和相位，在读取器100有更多的以接收信号电平形式的可用信息。如果现在有这些假定，除了知道已知的标签将在未来的通路中选取哪个信道之外，还知道其信号电平，然后就可以确定在预期的冲突中是否存在另外的隐藏标签。例如，在第二通路期间信道0上的冲突包含两个已知标签和一个未知标签。如果还知道已知标签的信号电平，则可把冲突的总体信号电平与个别信号电平做比较，以确定在冲突中是否隐藏另外的未知标签。这样的环境将使得读取器100在所有标签被独立识别(在这里的情况是8通路)，确定无隐藏标签之后来结束其查询，因已经考虑了所有的冲突。
已识别标签的信号电平的知识因此提供了库存清点的更大的可信度。但是，信号电平信息对获取时间的改善不仅仅是在所有已知的标签分别明确之后的结束查询。这将在下一节讨论。
前向冲突缓解的例子
当标签被个别地识别，则其对所有后续通路的信道选择在读取器100都是已知的。如果另外还知道信号电平和相位，则该标签对冲突的作用可以被取消。来自该标签的信号实际上可以从后续的冲突中被去除，因此，实际上把它从该群体中去除。考察图23示出的实验。标签1、3、5和7在第一通路被明确识别。假定它们的信号电平和相位也被确定。
在第二通路期间，已知标签1和5在信道0传送它们的数据。利用它们的已知信号电平，可以去掉它们，只留下标签4可现在来识别。类似地，在第二通路预期标签7要在信道4传送它的数据，并且通过去掉该标签，只留下标签6来识别。在信道1依然有未解决的冲突，所以需要至少一个该算法的另外的通路。
在第三通路期间，标签2独自出现并且被识别。标签1预期在信道3传送它的数据，所以把它去掉，只留下标签8，现在可以识别标签8。所有其他的冲突只包含已知的标签，所以在算法的三个通路中完全有把握地完成了标签的清点，而不是如图21的无冲突缓解的八通路或更多的通路(取决于所要求的可信度等级)。
对于一致的静态信道，可以很精确地知道已识别标签的信号强度。考虑参数化PN信道的情况。对于该实验，各标签选取不同的八码片长加长PN序列的码相位。根据特定ID位的意义，传送八码片长PN序列既可以是每个标签ID位的真值也可是反转的。在读取器100，接收机的相关器实际在每位的八码片上平均信号电平。这要对该ID中的所有位(如128位)完成，这里，给定在8×128＝1024个样本上的平均，10log(1024)＝30dB的信噪比平均增益。在更实际的情况中，会有更多的所期望的标签和更多的可用信道(多于32)，这样增益也增加。对32信道和128位，有36dB的信噪比增益。
双向冲突缓解例子
如果读取器100存储来自前面各通路的波形例子，甚至可以得到清点时间的更大的改进。利用所存储的波形，可以再考察前面的通路并可按后续的通路来对待，由此可以消除以前的冲突。这是因为一旦识别了标签，不仅所有后续的活动成为已知的，并且所有以前的信道选择和信号电平也成为已知的。
考虑图24示出的例子。在第一通路，识别了标签1、3、5和7的位模式和信号电平以及相位。如前向冲突缓解，可以在第二通路识别标签4，因可以从信道0的冲突中去掉标签1和5的影响。类似地，从信道4的冲突中去掉标签7的影响使得可识别标签6。在第二通路和前向冲突缓解之后，标签1、3、4、5、6和7成为已知的。
不再需要第三通路，可以在应用前向冲突缓解之后，重新考察第一通路的结果。利用在第二通路期间识别的标签4，可以从第一通路的存储结果的信道2去掉它，以分解信道8。利用在第二通路期间识别的标签6，可以从第一通路的存储结果的信道1去掉它，以分解信道2。在这种情况下，只需要两个通路就成功识别所有8个标签。当涉及大量的信道和标签，前向冲突缓解和双向冲突缓解的好处就更加显著。
这样，已经完整说明了具有卓越性能(如读取时间和容量)的使用多通路传输算法(优选地采用扩频技术)的单向通信系统。冲突缓解技术、动态信道描述和加电范围的结合又进一步改进系统性能。所述的通信系统具有许多应用，不限于优选的实施例和本说明书所述的实际例子。在不脱离权利要求书的基本特性的前提下，本发明还有在双向通信设备、自动加电的用户设备和网络设备中的应用。
在不脱离本发明的精神或基本特性的前提下，本发明还可以按其他的特定形式来实施。所述的实施例在各个方面都应看作是说明性的，并且不是限定性的。本发明的范围由权利要求书来指定，而不是由上述的说明来指定。来自权利要求书的等价物的含义和范围的所有改变也包含在本发明的范围之内。

Claims (10)

1.一种方法，用于动态自适应由传输存储的信息到目标设备的至少一个源设备使用的一组可用数据传输信道中的可用信道的数量，所述方法包含步骤：
在目标设备，计算至少一个所接收信号的统计量；
在目标设备，根据所述的至少一个经计算的接收信号统计量，确定对所述的组中可用信道数的调整；
从目标设备向至少一个源设备发送信号，该信号指出用于传输所存储的信息的可用数据传输信道的调整过的数量；以及
在源设备，根据具有至少一个传输通路的多通路传输算法，从用于传输所存储的信息的调整过数量的可用数据传输信道中，选择数据传输信道，其中，所述数据传输信道是至少部分地基于所存储的信息而选择的，并且其中，所述的从目标设备向至少一个源设备发送信号的步骤至少为下述之一：在多通路传输算法的传输通路的开始执行；以及在多通路传输算法的传输通路期间执行。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个经计算的接收信号统计量至少包括下述之一：接收信号载波对干扰的比；接收信号信噪比；以及传输误差的度量值。
3.如权利要求1所述的方法，其中，确定所述的对可用信道的数量调整的方式至少为下述之一：确定接收信号的统计量何时超过阈值；以及确定使总体数据传输时间最小。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述的确定对可用信道的数量调整的步骤和对系统中每个活动信号源发数据信号的步骤在所述信号源传输信号之前执行。
5.如权利要求1所述的方法，其中，在所述组中的可用信道数量通过下述之一来调整：按照固定的量增加所述可用信道；以及按照固定的量减少所述可用信道。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述的对系统中每个活动信号源发信号的步骤经由脉冲宽度调制来执行。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述信号源根据扩频技术来传输。
8.一种通信系统，包括：
具有存储的识别数据、耦合到传输元件的信道调制器和信道选择器的至少一个源设备，所述信道调制器和所述传输元件适于在数据传输信道上调制和传输至少一部分所述存储的识别数据，所述信道选择器适于响应于所存储的识别数据的预定子组，从调整过数量的可用数据传输信道中，选择数据传输信道；以及
至少一个目标设备，适于根据对未占用的信道的数量的测量，计算至少一个所接收信号的统计量，根据所述至少一个经计算的接收信号统计量确定在第一组可用数据传输信道中的可用数据传输信道的调整过的数量，并且对系统中的每个活动信号源发信号，以使得信号源使用经调整数量的可用数据传输信道来传输识别数据。
9.如权利要求8所述的通信系统，其中，可用信道的数量对所有活动信号源是相同的。
10.如权利要求8所述的通信系统，其中，所述至少一个目标设备进一步适于：所述的发信号还使信号源同步，用于使用经调整数量的可用信道来传输信号。
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