Niveles de potencia de interrogación en rampa.

Un método para comunicar con una pluralidad de dispositivos (102) de radio frecuencia (RF) que comprende:

transmitir una primera señal a un primer nivel de potencia;

interrogar los dispositivos (102) de RF que responden a la primera señal;

instruir los dispositivos (102) de RF que responden a un estado de cambio; y

transmitir una segunda señal a un segundo nivel de potencia más alto que el primer nivel de potencia,en donde las etapas de transmitir la primera señal, la interrogación de los dispositivos RF que responde a la primeraseñal, la instrucción de los dispositivos de RF que responden al cambio de estado y la transmisión de la segundaseñal se llevan a cabo mediante un primer lector de RF;

en donde uno o más de los dispositivos (102) de RF que responden a la primera señal no responden a la segundaseñal en el cambio de estado;

caracterizado porque el primer nivel de potencia o el segundo nivel de potencia se selecciona mediante un sistema(106) de entorno de administración con base en respuestas del primer lector y/o uno o más otros lectores encomunicación con dicho sistema (106) de entorno de administración.

Niveles de potencia de interrogación en rampa Campo de la invención La presente invención se relaciona con sistemas de comunicaciones inalámbricos, y más particularmente, esta invención se relaciona con sistemas y métodos para poner en rampa niveles de energía de un interrogador para mejorar las comunicaciones entre el interrogador y una pluralidad de dispositivos inalámbricos.

Antecedentes de la invención La tecnología de Identificación por Frecuencia de Radio (RFID) emplea un enlace inalámbrico de radio frecuencia (“RF”) y circuitería de ordenador embebida ultrapequeña. La tecnología de RFID permite que los objetos físicos sean identificados y rastreados a través de estas “etiquetas” inalámbricas. Funciona como un código de barras que se comunica al lector automáticamente sin requerir barrido en la línea de visión manual o singularización de los objetos. La RFID promete transformar radicalmente las industrias de distribución, farmacéutica, militar y de transporte.

En la Tabla 1 se resumen varias ventajas de la tecnología de RFID:

Tabla 1 Identificación sin contacto visual Capaz de leer/escribir Capaz de almacenar información en etiqueta La información puede ser renovada en cualquier momento Identificación de ítem único Puede soportar ambientes agresivos Reutilizable Alta flexibilidad/valor Como se muestra en la figura 1, un sistema 100 de RFID básico incluye varias etiquetas 102, un lector 104 y un servidor óptico 106. Cada etiqueta 102 incluye un chip de circuito integrado (IC) y una antena. El chip IC incluye un descodificador digital para ejecutar los comandos de ordenador que en la etiqueta 102 recibe del lector 104 de etiquetas. El chip IC también incluye un circuito de suministro de energía para extraer y regular potencia del lector de

RF; un detector para descodificar señales del lector; un modulador de retrodispersión para enviar datos de regreso al lector; circuitos de protocolo anticolisión; y al menos memoria suficiente para almacenar su código EPC. La comunicación comienza con un lector 104 que envía señales para encontrar la etiqueta 102. Cuando la onda de radio golpea la etiqueta 102 y la etiqueta 102 reconoce la señal del lector, el lector 104 descodifica los datos programados en la etiqueta 102. La información puede pasarse entonces a un servidor 106 para procesar, almacenar y/o propagar a otro dispositivo de cómputo. Etiquetando una variedad de ítems, la información acerca de la naturaleza y localización de los artículos puede ser conocida instantánea y automáticamente.

El sistema utiliza ondas de radio frecuencia (RF) reflejadas o “retrodispersas” para transmitir información desde la etiqueta 102 al lector 104. Puesto que las etiqueta pasivas (clase 1 y clase 2) obtienen toda su potencia de la señal del lector, las etiquetas solo son alimentadas cuando están en el haz del lector 104.

Las clases de etiquetas auto ID center que cumplen con EPC se definen a continuación: Clase 1

• Etiquetas de identidad (RF programable por el usuario, rango máximo ~3 m)

Clase 2

• Tarjetas de memoria (8 bits a 128 Mbits programable en un rango máximo de ~3 m)

• Protección de seguridad y privacidad

Clase 3

• Etiquetas de batería (256 bits a 64 Kb)

• Retrodispersión autoalimentada (reloj interno, soporte de interfaz de sensor)

• Rango de ~100 metros

Clase 4

• Etiquetas activas

• Transmisión activa (permite modos de operación de etiqueta-habla-primero)

• Rango de hasta 30, 000 metros

En los sistemas RFID donde los receptores pasivos (esto es etiquetas de clase 1) son capaces de capturar energía suficiente a partir de la RF transmitida para alimentar el dispositivo, no se requieren baterías. En sistemas donde la distancia evita la alimentación de un dispositivo de esta manera, debe usarse una fuente de potencia alternativa. Para estos sistemas “alternos” (también conocidos como activos o semipasivos) , las baterías son la forma de energía más común. Este incrementa grandemente el rango de lectura, y la confiabilidad de las lecturas de la etiqueta, porque la etiqueta no necesita alimentación a partir del lector. Las etiquetas clase 3 solamente necesitan una señal de 10 mV desde el lector en comparación con los 500 mV que necesita una etiqueta clase 1 para operar. Esta reducción de 2.500:1 en los requerimientos de potencia permite que las etiquetas de clase 3 operen a una distancia de 100 metros o más en comparación con el rango de la clase 1 de solo aproximadamente 3 metros.

Un problema encontrado frecuentemente es el de las etiquetas “calientes”. Puesto que las etiquetas se comunican con el lector por retrodispersión de la señal portadora, estas etiquetas muy cercanas al lector crean una retrodispersión muy fuerte que puede interferir con las comunicaciones entre otras etiquetas y los lectores localizados más lejos. Estos tipos de interferencia o “atascamiento” son prevalentes: atascamiento de enlace de avance y atacamiento de retrodispersión. Considérese una situación en la cual la etiqueta 1 pasiva está localizada a 0.5 metros del Lector # 1. Las comunicaciones entre ellos incluyen el enlace de avance desde el lector a la etiqueta, y la señal de retrodispersión desde la etiqueta al lector. El rango efectivo máximo del Lector # 1 es 10 m. La etiqueta 2 pasiva está localizada a 10 metros del Lector # 2. Los lectores # 1 y # 2 están localizados a 200 metros uno de otro. Una etiqueta 1 “caliente”localizada a solo 0.5 metros del Lector # 1 generará retrodispersión 400 veces más grande a 0.5 metros de lo que sería en el rango de 10 metros del lector, según se calcula mediante (rango máximo/distancia real) 2 = (10/0.5) 2 = 400X. Como será evidente pronto, la etiqueta 1 genera tanta retrodispersión que puede atascar las comunicaciones entre la etiqueta 2 y el Lector # 2, incluso aunque tanto la etiqueta # 2 como el Lector # 2 estén localizados a 200 metros de la etiqueta1. En efecto, para comunicaciones aceptables, el Lector # 2 necesitara estar localizado a más de 600 metros de la etiqueta 1 y/o Lector # 1 con base en la atenuación de ley de los cuadrados de la energía de RF con la distancia en el espacio libre, según se calcula mediante la siguiente ecuación:

Ecuación 1

donde:

D es la distancia entre el Lector #1 y el Lector #2,

a es la distancia extra necesaria para proveer una “relación de señal a ruido de etiqueta 2 a etiqueta 1” mínima de al

menos 10 db (la cual es una relación mínima típica que permite que la etiqueta 2 se comunique exitosamente con el Lector # 1) [el valor puede variar dependiendo del sistema y de la situación ambiental], b es el rango efectivo máximo del Lector # 1,

d2 es la distancia entre la etiqueta 2 y el Lector # 2, y

d1 es la distancia entre la etiqueta 1 y el Lector # 1.

Llevando a cabo el cálculo, 3 x 10 x (10/0.5) = 600 metros. Esto es inaceptable en situaciones donde lectores múltiples pueden estar presentes en proximidad cercana, como por ejemplo en un centro de comercial. En los Estados Unidos, hay aproximadamente 50 canales disponibles para sistemas RFID. En Europa, hay actualmente solo 10 canales. De acuerdo con lo anterior, a medida que el RFID se hace más prevalente, los lectores estarán utilizando los mismos canales y estarán utilizando la misma frecuencia, y el problema de “etiqueta caliente” se convertirá en un asunto serio que debe ser superado.

La utilización de etiquetas de clase 3 y lectores de rango largo hace que este problema de “etiqueta caliente” sea aún peor. Por ejemplo, una etiqueta 3 de clase 3 “caliente” localizada a 0.5 metros del Lector # 3 que corre a una potencia completa de 4 vatios (W) de potencia radiada incidente efectiva (EIRP) puede atascar una etiqueta 4 de clase 3 localizada a 100 metros del Lector # 4 en un rango de 60, 000 metros en espacio libre, donde D = 3 x 100 x (100/0.5) = 60, 000 metros. En unidades inglesas, esta “etiqueta caliente” puede atascar cualquier lector que opera en su canal a un rango de hasta 40 millas de distancia (en espacio libre) .

Una solución propuesta es tener una etiqueta que detecta su propia potencia incidente. Si la etiqueta detecta una señal fuerte, atenuara su propia retrodispersión. Sin embargo, esto añade complejidad y costes a cada etiqueta, haciéndola prohibitiva en costes.

Lo que se necesita es una manera efectiva en costes y eficiente para reducir dramáticamente la severidad del problema de retrodispersión de la etiqueta caliente... [Seguir leyendo]

1. Un método para comunicar con una pluralidad de dispositivos (102) de radio frecuencia (RF) que comprende:

transmitir una primera señal a un primer nivel de potencia;

interrogar los dispositivos (102) de RF que responden a la primera señal;

instruir los dispositivos (102) de RF que responden a un estado de cambio; y

transmitir una segunda señal a un segundo nivel de potencia más alto que el primer nivel de potencia,

en donde las etapas de transmitir la primera señal, la interrogación de los dispositivos RF que responde a la primera señal, la instrucción de los dispositivos de RF que responden al cambio de estado y la transmisión de la segunda señal se llevan a cabo mediante un primer lector de RF;

en donde uno o más de los dispositivos (102) de RF que responden a la primera señal no responden a la segunda señal en el cambio de estado;

caracterizado porque el primer nivel de potencia o el segundo nivel de potencia se selecciona mediante un sistema (106) de entorno de administración con base en respuestas del primer lector y/o uno o más otros lectores en comunicación con dicho sistema (106) de entorno de administración.

2. El método de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente interrogar los dispositivos (102) de RF que responden a la segunda señal, instruir los dispositivos (102) de RF que responden a la segunda señal al cambio de estado, y transmitir una tercera señal a un tercer nivel de potencia más alto que el segundo nivel de potencia.

3. El método de la reivindicación 2, en donde el primer nivel de potencia o el segundo nivel de potencia son seleccionados por el sistema (106) de entorno de administración de tal forma que las señales retrodispersas recibidas en un segundo lector desde los dispositivos RF más cercanos al primer lector que el segundo lector son menores que una señal de retrodispersión efectiva mínima recibida en el segundo lector a partir de un dispositivo de RF más cercano al segundo lector.

4. El método de la reivindicación 1, en donde los dispositivos (102) de RF que responden a la primera señal entran en un modo de reposo al cambiar de estado.

5. El método de la reivindicación 1, en donde los dispositivos (102) de RF que responden a la primera señal entran a un modo de no respuesta al cambiar de estado.

6. El método de la reivindicación 1, en donde el primer nivel de potencia es seleccionado para proveer un rango de interrogación efectivo predeterminado a partir de un transmisor que transmite las señales, en donde el segundo nivel de potencia se selecciona para proveer un rango de interrogación efectivo predeterminado más grande a partir de un transmisor que transmite las señales.

7. El método de la reivindicación 1, en donde:

i) un periodo de tiempo de transmisión de la primera señal es dependiente de un resultado de una búsqueda para una búsqueda de protocolo aplicable que define el periodo de tiempo de transmisión; o ii) el periodo de tiempo de transmisión de la primera señal depende de un número de los dispositivos (102) de RF que responde a la primera señal; o iii) un sistema (106) de entorno de administración selecciona una cantidad de tiempo para permanecer en cada nivel de potencia.

8. El método de la reivindicación 1, en donde una variación en un nivel de potencia de retrodispersión de los dispositivos (102) de RF localizados dentro de un rango de comunicación efectivo máximo es menor de aproximadamente 100:1.

9. El método de la reivindicación 1, en donde un lector (104) de identificación de radio frecuencia (RFID) lleva a cabo el método, en donde los dispositivos (102) de RF son etiquetas de RFID.

10. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, o reivindicaciones 8 o 9, que comprende adicionalmente:

al transmitir la primera señal, incrementar continuamente la primera señal desde el primer nivel de potencia al segundo nivel de potencia, transmitiendo por lo tanto la segunda señal; y

instruir al menos algunos de los dispositivos (102) de RF que responden al cambio de estado de tal forma que los dispositivos (102) de RF no respondan a la primera o segunda señal al cambiar de estado.

11. El método de la reivindicación 10, en donde:

i) el método comprende adicionalmente ir en etapas hasta un tercer nivel de potencia superior al segundo nivel de potencia; o ii) el método comprende adicionalmente transmitir inicialmente a un tercer nivel de potencia más pequeño que el primer nivel de potencia y en pasos al primer nivel de potencia; o iii) un periodo de tiempo de transmisión en el primer nivel de potencia es dependiente de un número de los dispositivos de RF que responden a la primera señal; o iv) un sistema (106) de entorno de administración selecciona una cantidad de tiempo antes de que el nivel de potencia se incremente desde el primero al segundo nivel de potencia.

12. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende:

transmitir una serie de señales, incluyendo dicha serie de señales dicha primera señal y dicha segunda señal, siendo transmitida cada señal secuencial a un nivel de potencia incrementado; y en cada nivel de potencia: singularizar dispositivos (102) de RF que responden a la señal, instruir los dispositivos (102) de RF que responden al cambio a un estado de no respuesta; en donde un sistema (106) de entorno de administración selecciona cada nivel de potencia.

13. El método de la reivindicación 12, en donde:

i) un periodo de tiempo de transmisión de cada señal es dependiente de un resultado de una búsqueda de protocolo; o ii) un sistema (106) de entorno de administración selecciona una cantidad de tiempo para permanecer en cada nivel

de potencia; o iii) un sistema (106) de entorno de administración controla el comportamiento del método, en donde los dispositivos (102) de RF son etiquetas RFID.

14. Un lector (104) para comunicar con una pluralidad de dispositivos (102) de radio frecuencia (RF) , estando adaptado el lector (104) para llevar a cabo el método de cualquiera de las reivindicaciones precedentes.

15. Un sistema para comunicar con una pluralidad de dispositivos (102) de radio frecuencia (RF) , que comprende: un primer lector (104, 602) de acuerdo con la reivindicación 14; un segundo lector (612) espaciado del primer lector (104, 602) ; una pluralidad de primeras etiquetas (102, 604, 608, 614) más cercanas al primer lector (104, 602) que el segundo

lector (612) ; una pluralidad de segundas etiquetas más cercanas al segundo lector (612) que el primer lector (104, 602) ;

en donde el primer lector (104, 602) utiliza una combinación de variación de un nivel de potencia de transmisión cuando se comunica con las primeras etiquetas (102, 604, 608, 614) e instruir las primeras etiquetas (102, 604, 608, 614) para hacerse de no respuesta de tal manera que:

i) la señal de retrodispersión de las primeras etiquetas (102, 604, 608, 614) recibidas por el segundo lector (612) son siempre menores de una señal de retrodispersión efectiva mínima de cualquier segunda etiqueta en el segundo lector (612) ;

ii) el primer lector (104, 602) y el segundo lector (612) son operables en un mismo canal de comunicaciones a una distancia uno de otro de aproximadamente 10 veces el primer rango de comunicaciones efectivo; y/o iii) de tal forma que el primer lector (104, 602) y el segundo lector (612) son operables en un mismo canal de comunicaciones a una distancia uno de otro de aproximadamente 10 veces el segundo rango de comunicaciones efectivo.

16. Un sistema de radio frecuencia (RF) de acuerdo con la reivindicación 15, que comprende: una pluralidad de lectores (602, 612) de RF; una pluralidad de etiquetas (604, 608, 614) de RF en comunicación con los lectores (602, 612) ; un coordinador de red de lectores que controla y coordina una multiplicidad de lectores (602, 612) de RF para

minimizar:

(i) el atascamiento por retrodispersión entre las etiquetas (604, 608, 614) y los lectores (602, 612) ; y/o

(ii) atascamiento de enlace de avance entre las etiquetas (604, 608, 614) y los lectores (602, 612) .

17. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende adicionalmente, después de transmitir la primera señal al primer nivel de potencia: escucha para una señal;

si no hay señal presente, enviar un requerimiento; e interrogar los dispositivos RF que responden al requerimiento.

18. El método de la reivindicación 17, en donde:

i) el método comprende adicionalmente, si se detecta una señal durante la escucha, la espera durante un periodo de tiempo y repetición del método; o ii) el método comprende adicionalmente, si se detecta una señal durante la escucha, esperar durante un periodo de tiempo y repetir el método, en donde el periodo de tiempo es un valor aleatorio; o iii) el método comprende adicionalmente la espera durante un periodo de tiempo repetición del método si ningún dispositivo de RF responde al requerimiento; o iv) el método comprende adicionalmente esperar durante un periodo de tiempo repetir el método si ningún dispositivo RF responde al requerimiento, en donde el periodo de tiempo es un valor aleatorio; o v) el método comprende adicionalmente ajustar un nivel de potencia utilizado durante la interrogación desde un primer nivel hasta un segundo nivel; o vi) en lector de identificación de radio frecuencia (RFID) lleva a cabo el método, en donde los dispositivos de RF son etiquetas de RFID; o vii) en sistema de entorno de administración que determina cuando escuchar la señal.

19. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde en cualquier momento durante el método, una pluralidad de interrogadores de RFID envían requerimientos a los dispositivos de RF, comprendiendo el método adicionalmente: la coordinación del envío de los requerimientos por la pluralidad de interrogadores de RFID de tal manera que los requerimientos no se superpongan en tiempo uno con otro;

e incluir una o más de las siguientes características:

i) coordinar adicionalmente el envío de los requerimientos por la pluralidad de interrogadores de RFID de tal manera 5 que los interrogadores no se superpongan temporalmente con una comunicación entre uno de los interrogadores y un dispositivo de RF;

ii) ajustar un nivel de potencia de uno de los interrogadores que se comunican con un dispositivo de RF de tal manera que la comunicación no interfiera con requerimientos ejecutados simultáneamente; y/o iii) ajustar un nivel de potencia de los interrogadores que envían requerimientos de tal manera que los 10 requerimientos no interfieran con una comunicación ejecutada simultáneamente entre uno de los interrogadores y un dispositivo de RF.