一種限制距離的低頻通信系統及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于近距離通訊技術領域，尤其涉及一種限制距離的低頻通信系統及方法。
【背景技術】
[0002]手機射頻識別(Rad1Frequency Identificat1n、RFID)技術將RFID芯片內置在手機或手機智能卡中，實現手機功能與RFID功能的集成，用戶可刷手機實現移動支付、金融服務、購物消費、乘車服務、身份認證等諸多近距離移動支付應用。目前，主流手機RFID解決方案按照工作頻率可分為兩大類，即13.56MHz方案和2.4GHz方案，其中，基于2.4GHz的RFID-SIM將射頻技術集成到SIM卡中一起封裝成SIM卡的形式，RFID-SIM既支持標準的SIM卡功能，也可完成近距離無線通信，是智能卡技術與非接觸領域相結合的典型代表。
[0003]在很多移動支付應用中，需要確定可支付距離范圍，并判斷手機或者支付SM卡進入支付的距離，從而避免過遠距離的誤刷卡。其中，中國發(fā)明專利一種近距離通信方法及系統CN201010166226.0采用低頻交變磁場信號來傳輸數據，即采用預設的發(fā)射參數發(fā)射低頻交變磁場信號，該低頻交變磁場信號的最高頻率f0，優(yōu)選低頻交變磁場信號頻率可以為500Hz、IKHz、I.5KHz、2KHz、2.5KHz、3KHz、4KHz、5KHz、1KHz、20KHz或30KHz。
[0004]現有方案低頻交變磁場信號直接采用基帶信號進行傳輸，傳輸的能量衰減較快，距離較近，且針對多個不同的傳輸速率，需要產生不同頻率的交變磁場信號，電路控制較為復雜，代價較高。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明實施例提供了一種限制距離的低頻通信系統及方法，旨在解決現有技術采用基帶信號進行傳輸，傳輸的能量衰減較快，距離較近，且針對多個不同的傳輸速率，需要產生不同頻率的交變磁場信號，電路控制較為復雜，代價較高的問題。
[0006]—方面，提供一種限制距離的低頻通信系統，所述系統包括:通信發(fā)送裝置和通信接收裝置，其中，所述通信發(fā)送裝置包括發(fā)射線圈，所述通信接收裝置包括接收天線，所述通信發(fā)送裝置包括:
[0007]編碼單元，用于對待發(fā)送數據進行差分曼徹斯特編碼，獲得待發(fā)送的電流信號波形；
[0008]調制單元，分別與所述編碼單元連接，用于采用預設高頻率時鐘，通過信號開關控制所述待發(fā)送的電流信號波形的在持續(xù)時間內的脈沖寬度或/和脈沖密度，獲得預設信號速率的電流信號；
[0009]功率放大單元，分別與所述調制單元和發(fā)射線圈連接，用于經過第一功率放大器對所述電流信號進行放大，之后輸出至所述發(fā)射線圈發(fā)送。
[0010]進一步地，所述通信接收裝置包括:
[0011 ]濾波單元，用于將所述接收天線接收到的電流信號通過低通濾波器濾除較高頻率的信號，獲得濾波信號；
[0012]放大單元，用于通過第二功率放大器對所述濾波信號進行放大；
[0013]解碼單元，用于對放大后的所述濾波信號進行差分曼徹斯特解碼，獲得所述預設信號速率的數據。
[0014]進一步地，所述調制單元包括調制電路，所述調制電路包括載波頻率配置寄存器；與所述載波頻率配置寄存器輸出端連接的載波時鐘；分塊配置寄存器;與所述分塊配置寄存器輸出端連接的第一計數器;第一配置寄存器;分別與所述第一配置寄存器輸出端連接的第二計數器;第二配置寄存器;分別與所述第二配置寄存器輸出端連接的第三計數器;與所述第一計數器輸出端、第二計數器輸出端和第三計數器輸出端連接的輸出電平產生器，所述第二計數器輸出端與所述第一計數器輸入端連接，所述第二計數器輸出端與所述第三計數器輸入端連接。
[0015]進一步地，所述調制單元具體包括:
[0016]周期計算模塊，用于根據所述載波頻率配置寄存器中配置的預設高頻率時鐘和傳輸碼率的比值，獲得單位比特信號傳輸占用的載波周期數值S;
[0017]脈寬獲取模塊，用于獲得所述單位比特信號傳輸占用的載波周期數值S內等級數值N個脈寬調制，所述N配置與第一配置寄存器中并輸出至所述第二計數器，N為整數，需要滿足條件N*N約等于S;
[0018]周期寄存模塊，用于根據持續(xù)載波周期R/等級數值N，將其商值作為第一數值Q和其余數作為第三數值R，所述Q配置于所述分塊配置寄存器中并輸出至所述第一計數器，所述R配置于所述第二配置寄存器中并輸出至所述第三計數器，Q、R為整數；
[0019]周期劃分模塊，用于將S個載波周期分為Q+1個小塊，其中，前Q個小塊包含N個時鐘周期，最后一個小塊包含R個時鐘周期；
[0020]脈寬調制模塊，用于在每個小塊內，根據此時的塊值，控制脈寬調制的高電平占空比或者脈沖密度調制的高電平出現密度線性增大或者減小。
[0021 ] 進一步地，所述預設高頻率時鐘包括1M、2M、4M或8M。
[0022]另一方面，提供一種限制距離的低頻通信方法，所述方法包括:
[0023]所述通信發(fā)送裝置對待發(fā)送數據進行差分曼徹斯特編碼，獲得待發(fā)送的電流信號波形；
[0024]所述通信發(fā)送裝置采用預設高頻率時鐘，通過信號開關控制所述待發(fā)送的電流信號波形的在持續(xù)時間內的脈沖寬度或/和脈沖密度，獲得預設信號速率的電流信號；
[0025]所述通信發(fā)送裝置經過第一功率放大器對所述電流信號進行放大，之后輸出至所述發(fā)射線圈發(fā)送。
[0026]進一步地，所述方法包括:
[0027]所述通信接收裝置將所述接收天線接收到的電流信號通過低通濾波器濾除較高頻率的信號，獲得濾波信號；
[0028]所述通信接收裝置通過第二功率放大器對所述濾波信號進行放大；
[0029]所述通信接收裝置對放大后的所述濾波信號進行差分曼徹斯特解碼，獲得所述預設信號速率的數據。
[0030]進一步地，所述通信發(fā)送裝置采用預設高頻率時鐘，通過信號開關控制所述待發(fā)送的電流信號波形的在持續(xù)時間內的脈沖寬度或/和脈沖密度，獲得預設信號速率的電流信號包括:
[0031]根據所述載波頻率配置寄存器中配置的預設高頻率時鐘和傳輸碼率的比值，獲得單位比特信號傳輸占用的載波周期數值S;
[0032]獲得所述單位比特信號傳輸占用的載波周期數值S內等級數值N個脈寬調制，所述N配置與第一配置寄存器中并輸出至所述第二計數器，N為整數，需要滿足條件N*N約等于S;
[0033]根據持續(xù)載波周期R/等級數值N，將其商值作為第一數值Q和其余數作為第三數值R，所述Q配置于所述分塊配置寄存器中并輸出至所述第一計數器，所述R配置于所述第二配置寄存器中并輸出至所述第三計數器，Q、R為整數；
[0034]將S個載波周期分為Q+1個小塊，其中，前Q個小塊包含N個時鐘周期，最后一個小塊包含R個時鐘周期；
[0035]在每個小塊內，根據此時的塊值，控制脈寬調制的高電平占空比或者脈沖密度調制的高電平出現密度線性增大或者減小。
[0036]進一步地，所述預設高頻率時鐘包括1M、2M、4M或8M。
[0037]本申請實施例包括以下優(yōu)點:
[0038]通信發(fā)送裝置對待發(fā)送的比特進行差分曼徹斯特編碼，得到低頻發(fā)射端所需的電流發(fā)送的電流信號波形，采用較高頻率如1M，2M，4M或者SM的時鐘，通過信號的開關，控制電流持續(xù)時間內的脈沖寬度或者脈沖密度，得到一個線性變化的電流信號，此信號速率可以是2K，4K或者8K，電流信號經過功率放大器放大，并流經發(fā)射線圈，通過線圈產生的交變電磁場耦合到通信接收裝置的接收天線上，接收信號經過低通濾波器濾除較高頻率的信號，并放大、解碼后即可得到2Κ，4Κ或者8Κ的數據信號，其電路結構簡單、配置方便靈活，傳輸的能量衰減慢，具備良好的適應性和實用性。
【附圖說明】
[0039]圖1是本發(fā)明實施例一提供的限制距離的低頻通信系統的結構示意圖；
[0040]圖2是本發(fā)明實施例一提供的曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼示意圖；
[0041 ]圖3是本發(fā)明實施例一提供的調制電路的結構示意圖；
[0042]圖4是本發(fā)明實施例一提供的調制單元的結構示意圖；
[0043]圖5是本發(fā)明實施例二提供的通信發(fā)送裝置的低頻通信方法的流程圖；
[0044]圖6是本發(fā)明實施例二提供的通信接收裝置的低頻通信方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0045]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
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