專利名稱:用于無(wú)線射頻識(shí)別系統(tǒng)電子標(biāo)簽的調(diào)制解調(diào)方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于電子標(biāo)簽系統(tǒng)的特定下行幀結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)下行信號(hào)檢測(cè)、符號(hào)判決和上行符號(hào)生成的方法,尤其涉及一種用于無(wú)線射頻識(shí)別系統(tǒng)電子標(biāo)簽的調(diào)制解調(diào)方法。
背景技術(shù):
無(wú)線射頻識(shí)別系統(tǒng)(RFID)是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù),其基本原理是利用射頻信號(hào)和空間耦合(電感或電磁耦合)的傳輸特性,實(shí)現(xiàn)對(duì)被特定物體的自動(dòng)識(shí)別。RFID技術(shù)可以追溯至第二次世界大戰(zhàn)期間。后來(lái)發(fā)展應(yīng)用到鐵路,軍隊(duì)的貨物跟蹤,甚至將其應(yīng)用于寵物識(shí)別上。在過(guò)去的半個(gè)多世紀(jì)里,RFID的發(fā)展經(jīng)歷了從技術(shù)探索,試驗(yàn)研究至商業(yè)應(yīng)用,標(biāo)準(zhǔn)化建立等幾個(gè)重要階段。從現(xiàn)有發(fā)展趨勢(shì)看,RFID將構(gòu)建虛擬世界與物理世界的橋梁??梢灶A(yù)見在不久的將來(lái),RFID技術(shù)不僅會(huì)在各行各業(yè)被廣泛采用,最終RFID技術(shù)將會(huì)與普適計(jì)算技術(shù)相融合,對(duì)人類社會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
無(wú)線射頻識(shí)別系統(tǒng)一般電子標(biāo)簽和讀寫器兩個(gè)部分組成。從2001年至今,由于電子標(biāo)簽成本不斷降低,使得應(yīng)用行業(yè)、應(yīng)用前景不斷擴(kuò)大??梢哉f(shuō)電子標(biāo)簽成本決定了整個(gè)RFID行業(yè)的成敗。除成本因數(shù)外,還要充分考慮到電子標(biāo)簽本身尺寸、能耗的限制。因此RFID最大挑戰(zhàn)之一在于如何降低電子標(biāo)簽的設(shè)計(jì)復(fù)雜度。
作為雙工無(wú)線通信系統(tǒng)的一端,在電子標(biāo)簽的電路中,調(diào)制、編碼和解調(diào)、解碼模塊必不可少。那么如何在保障功能的情況下減少電路規(guī)模就成為電子標(biāo)簽電路設(shè)計(jì)中的首要問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題,本發(fā)明提出了一種適用于無(wú)線射頻識(shí)別系統(tǒng)電子標(biāo)簽的下行幀結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)的下行信號(hào)檢測(cè)、符號(hào)判決和上行符號(hào)生成的方法。在本發(fā)明中,定義讀寫器到電子標(biāo)簽的無(wú)線鏈路為下行鏈路,電子標(biāo)簽到讀寫器的無(wú)線鏈路為上行鏈路。
根據(jù)本發(fā)明,提供了一種用于無(wú)線射頻識(shí)別系統(tǒng)的電子標(biāo)簽調(diào)制解調(diào)方法,所述方法包括步驟(1)在所述無(wú)線射頻識(shí)別系統(tǒng)的讀寫器發(fā)送初始化命令時(shí)附加一個(gè)幀頭,所述幀頭包括分隔符、參考符號(hào)1、參考符號(hào)2、參考符號(hào)和參考符號(hào)4;(2)在所述無(wú)線射頻識(shí)別系統(tǒng)的電子標(biāo)簽中產(chǎn)生頻率為f0的本地時(shí)鐘,對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行采樣,并對(duì)每符號(hào)上的采樣點(diǎn)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)以測(cè)量每符號(hào)長(zhǎng)度;(3)所述電子標(biāo)簽測(cè)量在參考符號(hào)1、參考符號(hào)2、參考符號(hào)3和參考符號(hào)4上采樣的點(diǎn)數(shù)Csym、CRT、CTR1、CTR2;(4)根據(jù)參考符號(hào)1和參考符號(hào)2上采樣的點(diǎn)數(shù)的關(guān)系,計(jì)算所述電子標(biāo)簽接收信號(hào)的符號(hào)‘0’速率Ssym和‘0’‘1’判決門限Cthreshold;(5)根據(jù)參考符號(hào)2和參考符號(hào)3、參考符號(hào)4上采樣的點(diǎn)數(shù)的關(guān)系,計(jì)算所述電子標(biāo)簽發(fā)射信號(hào)的符號(hào)速率STx;(6)根據(jù)反向散射的原理,基于所述計(jì)算的電子標(biāo)簽發(fā)射信號(hào)的符號(hào)速率,將電子標(biāo)簽的本地信息回傳給所述讀寫器。
優(yōu)選地,f0=1.28MHz。
在本發(fā)明中,其中所述分隔符是一段長(zhǎng)為12.5微秒的低幅度載波,所述參考符號(hào)1是由一段高幅度載波和一段長(zhǎng)度為PW的低幅度載波構(gòu)成的總長(zhǎng)為一個(gè)基本長(zhǎng)度TC的符號(hào),所述參考符號(hào)2(RT-1)是由一段高幅度載波和一段長(zhǎng)度為PW的低幅度載波構(gòu)成的總長(zhǎng)為2.5個(gè)基本長(zhǎng)度TC的符號(hào),所述參考符號(hào)3(TR-1)是由一段高幅度載波和一段長(zhǎng)度為PW的低幅度載波構(gòu)成的總長(zhǎng)為RT1的符號(hào),所述參考符號(hào)4(TR-2)是由一段高幅度載波和一段長(zhǎng)度為PW的低幅度載波構(gòu)成的總長(zhǎng)為RT2的符號(hào)。
優(yōu)選地,所述基本長(zhǎng)度TC根據(jù)讀寫器設(shè)置可為6.25微秒、12.5微秒或25微秒。
優(yōu)選地,所述PW根據(jù)讀寫器設(shè)置可為0.256TC和2微秒這兩個(gè)值中的大值。
優(yōu)選地,所述RT1為2.75Tc~6.5Tc,RT2為0.5Tc~7.5Tc。
優(yōu)選地,所述接收符號(hào)速率和‘0’‘1’判決門限分別為Ssym=Csymf0]]>和Cthreshold=CRT2f0.]]>優(yōu)選地,步驟(4)還包括步驟計(jì)算出所述判決門限Cthreshold后,對(duì)后續(xù)幀信號(hào)通過(guò)觸發(fā)器采樣以及每符號(hào)計(jì)數(shù),將計(jì)數(shù)結(jié)果和所述判決門限作Cthreshold比較,大于判決門限為‘1’,小于判決門限為‘0’,從而實(shí)現(xiàn)接收信號(hào)的解調(diào)。
優(yōu)選地,所述電子標(biāo)簽發(fā)射信號(hào)的符號(hào)速率STx=f0Δ,]]>其中Δ為分頻比。
優(yōu)選地,中當(dāng)TC長(zhǎng)度分別為6.25微秒、12.5微秒或25微秒時(shí), 或 優(yōu)選地,在步驟(6)中,當(dāng)所述電子標(biāo)簽回傳本地信息時(shí),使用計(jì)數(shù)器作控制,所述計(jì)數(shù)器倒計(jì)數(shù)到0則根據(jù)回傳信息改變一次天線后端的負(fù)載匹配阻抗,從而改變反射信號(hào)的幅度,實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制。
優(yōu)選地,所述計(jì)數(shù)器為5位計(jì)數(shù)器,每次計(jì)數(shù)注入的初始值為Δ,計(jì)數(shù)器時(shí)鐘為f0,其中Δ為分頻比。
優(yōu)選地,回傳的本地信息為‘1’時(shí),使天線和天線后端負(fù)載失配,回傳的本地信息為‘0’時(shí),使天線和天線后端負(fù)載匹配。
優(yōu)選地,所述無(wú)線射頻識(shí)別系統(tǒng)的下行調(diào)制采用脈沖間隔調(diào)制,符號(hào)‘1’的脈寬固定是符號(hào)‘0’的脈寬的1.5倍,并且符號(hào)‘0’的脈寬為6.25微秒、12.5微秒或25微秒,下行符號(hào)平均速率為128、64、32kbps。
根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案,僅需在電子標(biāo)簽配置簡(jiǎn)單的低噪放、低通濾波器、頻率合成器、觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器就能實(shí)現(xiàn)電子標(biāo)簽的解調(diào)和調(diào)制、A/D和D/A、解碼判決和編碼等一系列功能。本技術(shù)方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、復(fù)雜度低,非常適合在RFID系統(tǒng)中應(yīng)用。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明提出的幀結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)系統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)在保障完成基本功能的前提下,大大簡(jiǎn)化了電路復(fù)雜度和規(guī)模。
下面結(jié)合附圖、附表并參照具體實(shí)施方式
來(lái)描述本發(fā)明,其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的符號(hào)結(jié)構(gòu)示意圖;圖2是根據(jù)本發(fā)明的下行幀結(jié)構(gòu)示意圖;圖3是根據(jù)發(fā)明的調(diào)制解調(diào)處理原理框圖。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明,提供了一種適用于電子標(biāo)簽系統(tǒng)的下行幀結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)的調(diào)制解調(diào)方法,所述方法包括步驟(1)在所述RFID系統(tǒng)的主動(dòng)方-讀寫器發(fā)送初始化命令時(shí)附加一個(gè)特殊的幀頭,包括分隔符(Delimiter)、參考符號(hào)1(SYMBOL)、參考符號(hào)2(RT-1)、參考符號(hào)3(TR-1)和參考符號(hào)4(TR-2);(2)在所述RFID系統(tǒng)的被動(dòng)方-標(biāo)簽產(chǎn)生f0=1.28MHz的本地時(shí)鐘,對(duì)接收信號(hào)放大、低通后,通過(guò)一個(gè)觸發(fā)器和一個(gè)計(jì)數(shù)器分別進(jìn)行采樣計(jì)數(shù)和符號(hào)長(zhǎng)度計(jì)數(shù);(3)分別統(tǒng)計(jì)在參考符號(hào)1(SYMBOL)、參考符號(hào)2(RT-1)、參考符號(hào)3(TR-1)和參考符號(hào)4(TR-2)上采樣的點(diǎn)數(shù)Csym、CRT、CTR1、CTR2;(4)利用參考符號(hào)1(SYMBOL)和參考符號(hào)2(RT-1)上采樣的點(diǎn)數(shù)的關(guān)系計(jì)算得到電子標(biāo)簽接收信號(hào)的符號(hào)‘0’速率Ssym和‘0’‘1’判決門限Cthreshold;(5)利用參考符號(hào)2(RT-1)和參考符號(hào)3(TR-1)、參考符號(hào)4(TR-2)上采樣的點(diǎn)數(shù)的關(guān)系計(jì)算得到電子標(biāo)簽發(fā)射信號(hào)的符號(hào)速率STx;(6)根據(jù)反向散射(Backscatter)原理,按計(jì)算得到電子標(biāo)簽發(fā)射信號(hào)的符號(hào)速率把入射波發(fā)射回讀寫器。
在本發(fā)明中,調(diào)制、解調(diào)時(shí)接收、發(fā)射符號(hào)速率的估計(jì)和解調(diào)判決門限的確定依靠一個(gè)特定下行幀頭來(lái)實(shí)現(xiàn)。其中下行調(diào)制采用脈沖間隔調(diào)制,符號(hào)‘1’的脈寬固定是符號(hào)‘0’的脈寬的1.5倍,符號(hào)‘0’的脈寬有三種6.25微秒、12.5微秒或25微秒。則下行符號(hào)平均速率為128、64、32kbps。圖1是根據(jù)本發(fā)明在下行鏈路中采用的符號(hào)結(jié)構(gòu)示意圖。上行調(diào)制采用AM調(diào)制,符號(hào)速率40~640kbps。上行的符號(hào)速率由讀寫器通過(guò)下行鏈路的幀頭中參考符號(hào)3(TR-1)和參考符號(hào)4(TR-2)的長(zhǎng)度來(lái)定義。表1示出了本發(fā)明采用的RT1、RT2長(zhǎng)度和回傳符號(hào)速率映射表,其中讀寫器通過(guò)調(diào)節(jié)RT1、RT2長(zhǎng)度來(lái)設(shè)置回傳符號(hào)速率。
表1
圖2是根據(jù)本發(fā)明的在下行鏈路采用的特定幀頭結(jié)構(gòu)示意圖,它附加在下行初始化命令幀之前傳輸。該幀頭包括分隔符(Delimiter)、參考符號(hào)1(SYMBOL)、參考符號(hào)2(RT-1)、參考符號(hào)3(TR-1)和參考符號(hào)4(TR-2)。分隔符(Delimiter)是一段長(zhǎng)為12.5微秒的低幅度載波。參考符號(hào)1(SYMBOL)是由一段高幅度載波和一段長(zhǎng)度為PW的低幅度載波構(gòu)成的總長(zhǎng)為一個(gè)基本長(zhǎng)度TC的符號(hào)。參考符號(hào)2(RT-1)是由一段高幅度載波和一段長(zhǎng)度為PW的低幅度載波構(gòu)成的總長(zhǎng)為2.5個(gè)基本長(zhǎng)度TC的符號(hào)。參考符號(hào)3(TR-1)是由一段高幅度載波和一段長(zhǎng)度為PW的低幅度載波構(gòu)成的總長(zhǎng)為RT1的符號(hào)。參考符號(hào)4(TR-2)是由一段高幅度載波和一段長(zhǎng)度為PW的低幅度載波構(gòu)成的總長(zhǎng)為RT2的符號(hào)。
圖3是本發(fā)明建議的調(diào)制解調(diào)處理原理圖框圖。電子標(biāo)簽產(chǎn)生f0=1.28MHz的本地時(shí)鐘,對(duì)接收信號(hào)放大、低通后通過(guò)觸發(fā)器采樣、計(jì)數(shù)。測(cè)量在參考符號(hào)1(SYMBOL)上采樣的點(diǎn)數(shù)Csym得到接收符號(hào)的數(shù)據(jù)速率Ssym=Csymf0]]>公式1測(cè)量參考符號(hào)2(RT-1)上采樣的點(diǎn)數(shù)CRT,利用參考符號(hào)1(SYMBOL)和參考符號(hào)2(RT-1)上采樣的點(diǎn)數(shù)的關(guān)系計(jì)算得到‘0’‘1’判決門限CthresholdCthreshold=CRT2f0]]>公式2得到判決門限后,對(duì)后續(xù)幀信號(hào)通過(guò)觸發(fā)器采樣、每符號(hào)計(jì)數(shù),將計(jì)數(shù)結(jié)果和判決門限作比較,大于判決門限為‘1’小于判決門限為‘0’,從而實(shí)現(xiàn)接收信號(hào)的解調(diào)。
測(cè)量參考符號(hào)3(TR-1)上采樣的點(diǎn)數(shù)CTR1和參考符號(hào)4(TR-2)上采樣的點(diǎn)數(shù)CTR2。利用參考符號(hào)2(RT-1)和參考符號(hào)3(TR-1)、參考符號(hào)4(TR-2)上采樣的點(diǎn)數(shù)的關(guān)系計(jì)算得到電子標(biāo)簽發(fā)射信號(hào)的符號(hào)速率STx。電子標(biāo)簽發(fā)射信號(hào)的符號(hào)速率為
STx=f0Δ.]]>公式3其中Δ為分頻比,當(dāng)TC長(zhǎng)度分別為6.25微秒、12.5微秒或25微秒時(shí) 或 在實(shí)際電路中,使用兩個(gè)計(jì)數(shù)器8位CTR1計(jì)數(shù)器和9位CTR2計(jì)數(shù)器來(lái)統(tǒng)計(jì)參考符號(hào)3(TR-1)、參考符號(hào)4(TR-2)上采樣的點(diǎn)數(shù)。計(jì)數(shù)器高位和分頻比有直接的關(guān)系,表2示出了本發(fā)明采用的RT1、RT2測(cè)量長(zhǎng)度和回傳符號(hào)速率分頻率映射表,其中標(biāo)簽通過(guò)測(cè)量RT1、RT2長(zhǎng)度來(lái)設(shè)置分頻比Δ,
表2
根據(jù)反向散射(Backscatter)原理,按計(jì)算得到電子標(biāo)簽發(fā)射信號(hào)的符號(hào)速率把入射波發(fā)射回讀寫器?;貍餍畔椤?’時(shí)使天線和天線后端負(fù)載失配,回傳信息為‘0’時(shí)使天線和天線后端負(fù)載匹配。電子標(biāo)簽回傳響應(yīng)時(shí),使用一個(gè)計(jì)數(shù)器Counter作控制,Counter倒計(jì)數(shù)到0則根據(jù)回傳信息改變一次天線匹配阻抗,以此改變反射信號(hào)的幅度,實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制。計(jì)數(shù)器Counter為5位計(jì)數(shù)器,每次計(jì)數(shù)注入的初始值為Δ,計(jì)數(shù)器時(shí)鐘為f0。
權(quán)利要求
1.一種用于無(wú)線射頻識(shí)別系統(tǒng)的電子標(biāo)簽調(diào)制解調(diào)方法,所述方法包括步驟(1)在所述無(wú)線射頻識(shí)別系統(tǒng)的讀寫器發(fā)送初始化命令時(shí)附加一個(gè)幀頭,所述幀頭包括分隔符、參考符號(hào)1、參考符號(hào)2、參考符號(hào)和參考符號(hào)4;(2)在所述無(wú)線射頻識(shí)別系統(tǒng)的電子標(biāo)簽中產(chǎn)生頻率為f0的本地時(shí)鐘,對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行采樣,并對(duì)每符號(hào)上的采樣點(diǎn)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)以測(cè)量每符號(hào)長(zhǎng)度;(3)所述電子標(biāo)簽測(cè)量在參考符號(hào)1、參考符號(hào)2、參考符號(hào)3和參考符號(hào)4上采樣的點(diǎn)數(shù)Csym、CRT、CTR1、CTR2;(4)根據(jù)參考符號(hào)1和參考符號(hào)2上采樣的點(diǎn)數(shù)的關(guān)系,計(jì)算所述電子標(biāo)簽接收信號(hào)的符號(hào)‘0’速率Ssym和‘0’‘1’判決門限Cthreshold;(5)根據(jù)參考符號(hào)2和參考符號(hào)3、參考符號(hào)4上采樣的點(diǎn)數(shù)的關(guān)系,計(jì)算所述電子標(biāo)簽發(fā)射信號(hào)的符號(hào)速率STx;(6)根據(jù)反向散射的原理,基于所述計(jì)算的電子標(biāo)簽發(fā)射信號(hào)的符號(hào)速率,將電子標(biāo)簽的本地信息回傳給所述讀寫器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中f0=1.28MHz。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其中所述分隔符是一段長(zhǎng)為12.5微秒的低幅度載波,所述參考符號(hào)1是由一段高幅度載波和一段長(zhǎng)度為PW的低幅度載波構(gòu)成的總長(zhǎng)為一個(gè)基本長(zhǎng)度TC的符號(hào),所述參考符號(hào)2(RT-1)是由一段高幅度載波和一段長(zhǎng)度為PW的低幅度載波構(gòu)成的總長(zhǎng)為2.5個(gè)基本長(zhǎng)度TC的符號(hào),所述參考符號(hào)3(TR-1)是由一段高幅度載波和一段長(zhǎng)度為PW的低幅度載波構(gòu)成的總長(zhǎng)為RT1的符號(hào),所述參考符號(hào)4(TR-2)是由一段高幅度載波和一段長(zhǎng)度為PW的低幅度載波構(gòu)成的總長(zhǎng)為RT2的符號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法,其中所述基本長(zhǎng)度TC根據(jù)讀寫器設(shè)置可為6.25微秒、12.5微秒或25微秒。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法,其中所述PW根據(jù)讀寫器設(shè)置為0.256TC和2微秒兩個(gè)值中的最大值。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法,其中所述RT1為2.75Tc~6.5Tc,RT2為0.5Tc~7.5Tc。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中所述接收符號(hào)速率和‘0’‘1’判決門限分別為Ssym=Csym/f0和Cthreshold=CRT/2f0。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中步驟(4)還包括步驟計(jì)算出所述判決門限Cthreshold后,對(duì)后續(xù)幀信號(hào)通過(guò)觸發(fā)器采樣以及每符號(hào)計(jì)數(shù),將計(jì)數(shù)結(jié)果和所述判決門限作Cthreshold比較,大于判決門限為‘1’,小于判決門限為‘0’,從而實(shí)現(xiàn)接收信號(hào)的解調(diào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中所述電子標(biāo)簽發(fā)射信號(hào)的符號(hào)速率STx=f0/Δ,其中Δ為分頻比。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法,其中當(dāng)TC長(zhǎng)度分別為6.25微秒、12.5微秒或25微秒時(shí), 或
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中在步驟(6)中,當(dāng)所述電子標(biāo)簽回傳本地信息時(shí),使用計(jì)數(shù)器作控制,所述計(jì)數(shù)器倒計(jì)數(shù)到0則根據(jù)回傳信息改變一次天線負(fù)載的阻抗,從而改變反射信號(hào)的幅度,實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法,其中所述計(jì)數(shù)器為5位計(jì)數(shù)器,每次計(jì)數(shù)注入的初始值為Δ,計(jì)數(shù)器時(shí)鐘為f0,其中Δ為分頻比。
13.根據(jù)權(quán)利要11所述的方法,其中回傳的本地信息為‘1’時(shí),使天線和天線后端負(fù)載失配,回傳的本地信息為‘0’時(shí),使天線和天線后端負(fù)載匹配。
14.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其中所述無(wú)線射頻識(shí)別系統(tǒng)的下行調(diào)制采用脈沖間隔調(diào)制,符號(hào)‘1’的脈寬固定是符號(hào)‘0’的脈寬的1.5倍,并且符號(hào)‘0’的脈寬為6.25微秒、12.5微秒或25微秒,下行符號(hào)平均速率為128、64或32kbps。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于無(wú)線射頻識(shí)別系統(tǒng)的電子標(biāo)簽調(diào)制解調(diào)方法,包括在所述無(wú)線射頻識(shí)別系統(tǒng)的讀寫器發(fā)送初始化命令時(shí)附加一個(gè)幀頭,所述幀頭包括分隔符、參考符號(hào)1、參考符號(hào)2、參考符號(hào)3和參考符號(hào)4;在所述無(wú)線射頻識(shí)別系統(tǒng)的電子標(biāo)簽中產(chǎn)生頻率為f
文檔編號(hào)H04L29/06GK1790367SQ20051013285
公開日2006年6月21日 申請(qǐng)日期2005年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月28日
發(fā)明者徐國(guó)鑫, 張明, 張建華, 張平 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)