專利名稱：一種帶碰撞檢測功能的rfid讀寫器及其碰撞檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于射頻識別技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種射頻識別(RFID)讀寫器，尤其涉及一 種帶帶碰撞檢測功能的RFID讀寫器及其碰撞檢測方法，。
技術(shù)背景隨著RFID技術(shù)的日益成熟，電子標(biāo)簽將會在供應(yīng)鏈管理、資產(chǎn)管理、生產(chǎn)管理和安 全防偽等領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。雖然RFID技術(shù)給許多領(lǐng)域帶來了極大的便利，但是RFID 技術(shù)在應(yīng)用中也存在一些問題。其中一個主要的問題是，在許多應(yīng)用要求讀寫器能夠高速 識別多個目標(biāo)，如何改善讀寫器的防碰撞性能，提高讀寫器的識別效率已經(jīng)成為RFID技 術(shù)大規(guī)模推廣應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一。所述電子標(biāo)簽碰撞是指當(dāng)讀寫器向工作場區(qū)內(nèi)的一批 電子標(biāo)簽發(fā)出查詢指令時，兩個或兩個以上的電子標(biāo)簽可能同時響應(yīng)讀寫器的査詢，返回 信息，從而導(dǎo)致讀寫器不能正確識別任何一個電子標(biāo)簽的信息。隨著電子標(biāo)簽數(shù)量的增加， 發(fā)生電子標(biāo)簽碰撞的概率也會增加，讀寫器的閱讀效率將進(jìn)一步下降。目前在國內(nèi)、國際 上許多學(xué)者對防碰撞算法進(jìn)行了研究，以提高讀寫器的識別效率。已有的防碰撞算法大體 上可以分為兩類基于Aloha的隨機(jī)型算法和基于二進(jìn)制樹的確定型算法。其中基于時隙 Aloha的隨機(jī)型算法因?yàn)殚喿x速度快，得到較為廣泛的應(yīng)用。時隙ALOHA算法采用時分復(fù) 用(TDMA)，如果能夠有效地估計(jì)位于讀寫器閱讀場區(qū)的未被識別的電子標(biāo)簽的數(shù)量，根 據(jù)電子標(biāo)簽的數(shù)量調(diào)整每一輪(幀)査詢電子標(biāo)簽的次數(shù)(時隙的個數(shù))，則可以有效地 提高讀寫器的識別效率。大多數(shù)的防碰撞算法通過在一次查詢周期中(幀)，電子標(biāo)簽發(fā) 生碰撞的次數(shù)(碰撞時隙)、成功識別電子標(biāo)簽的次數(shù)(成功時隙)和電子標(biāo)簽沒有返回 的次數(shù)(空時隙)來估計(jì)未被識別的電子標(biāo)簽數(shù)量，決定下一幀的長度，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)整、 改善讀寫器識別效率的作用。為了估算未識別的電子標(biāo)簽的數(shù)量，必須知道在已經(jīng)査詢的 周期(幀)中，電子標(biāo)簽發(fā)生碰撞的次數(shù)。目前大多數(shù)防碰撞算法的研究是從數(shù)學(xué)的角度 出發(fā)的，沒有考慮到在實(shí)際應(yīng)用中防碰撞算法的實(shí)現(xiàn)。如何為防碰撞算法的實(shí)施提供硬件 支持，保證防碰撞算法的可實(shí)施性和執(zhí)行效率具有重要的意義。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種帶碰撞檢測功能的RFID讀寫器，通 過在讀寫器接收回路中增加碰揸檢測模塊，從讀寫器接收回路的不同模塊中引出相關(guān)指示
信號作為碰撞檢測的依據(jù)，分三個層次檢測發(fā)生碰撞的可能，能夠提高碰撞檢測的準(zhǔn)確性， 為DSP模塊實(shí)現(xiàn)各種防碰撞算法提供支持，防碰撞算法通過調(diào)整査詢周期中幀的長度，從 而有效地提高讀寫器的識別電子標(biāo)簽的效率，本發(fā)明適合于任何基于時隙Aloha防碰撞算 法的RFID讀寫器。本發(fā)明的另一目的是提出一種碰撞檢測算法，分三步檢測發(fā)生碰撞的可能，如果第一 層次就檢測出碰撞，則輸出結(jié)果；如果沒檢測出碰撞，再進(jìn)行第二層次的檢測；如果仍然 沒有檢測出碰撞，再進(jìn)行第三層次的檢測。集合了三種碰撞檢測策略的碰撞檢測策略，增 大了碰撞識別的概率，能夠有效提高碰撞檢測的準(zhǔn)確性。本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的帶碰撞檢測的RFID讀寫器，包括發(fā)送回路、接收回路、接口部件和DSP處理模塊， 接收回路包括濾波模塊、相關(guān)模塊、FM0解碼模塊、噪聲過濾模塊和定時器，還包括碰撞 檢測模塊，該碰撞檢測模塊輸入信號包括，從噪聲過濾模塊輸出幀前導(dǎo)計(jì)算值的噪聲比較 信號cor—noise_flag信號，從相關(guān)模塊輸出碰撞閾值比較信號cor—thl一flag，從FMO解 碼模塊輸出的解調(diào)數(shù)據(jù)信號c/ato — ^coA和解調(diào)數(shù)據(jù)波形信號^to -^m6oZ ，定時器輸出 的定時指示信號；；碰撞檢測模塊輸出碰撞指示信號，通過接口傳送給DSP處理模塊。當(dāng)通過接收回路的噪聲過濾模塊判斷出收到到電子標(biāo)簽的返回信息后(即 cor—noise—flag-l)，首先檢測返回?cái)?shù)據(jù)的幀頭信息，如果cor_thl—flag = l，則認(rèn)為發(fā) 生了碰撞，碰撞檢測模塊輸出的碰撞指示信號有效；否則進(jìn)一步檢測返回?cái)?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)段的 編碼規(guī)貝(J ，如果當(dāng)前的<&rto — 禾B c/ato — 5ym6oZ信號與前 一 比特的—和d"to-^附Z)o/信號的比較發(fā)現(xiàn)了前后波形沒有反相，則認(rèn)為發(fā)生了碰撞，碰撞檢測模塊輸 出的碰撞指示信號有效；否則讀寫器進(jìn)一步發(fā)送ACK指令，經(jīng)過定時器設(shè)定的時間Tlmax 檢測time—out信號，如果time—out二l，則認(rèn)為發(fā)生了碰撞，碰撞檢測模塊輸出的碰撞指 示信號有效；否則沒有發(fā)生碰撞。噪聲過濾模塊在信號被濾波前判斷信號的相關(guān)幅值是否大于閾值cor一noise，如果大 于，則輸出信號cor—nois^flag-l，表示當(dāng)前接收的信號為電子標(biāo)簽返回的信號，而非噪 聲；cor一noice是當(dāng)讀寫器只接收到噪聲，即電子標(biāo)簽沒有返回?cái)?shù)據(jù)時，噪聲的相關(guān)計(jì)算 的平均值。相關(guān)模塊輸出的碰撞閾值比較信號，當(dāng)前數(shù)據(jù)幀的前導(dǎo)的相關(guān)值低于閾值cor一thl時 cor—thl—flag=l;FMO解碼模塊輸出解調(diào)數(shù)據(jù)信號必to —Aco山和解調(diào)數(shù)據(jù)波形信號c/ata-，它 們共同表示了當(dāng)前數(shù)據(jù)的波形種類?；趲鲎矙z測功能的RFID讀寫器的碰撞檢測方法，包括步驟一，當(dāng)接收回路收到電子標(biāo)簽的返回信息后，計(jì)算電子標(biāo)簽返回的隨機(jī)數(shù)的幀前 導(dǎo)的相關(guān)計(jì)算值，與設(shè)定的碰撞閾值信號cor—thl相比較，如果小于設(shè)定的相關(guān)閾值 cor_thl則認(rèn)為發(fā)生碰撞，碰撞檢測模塊輸出的碰撞指示信號有效；如果大于設(shè)定的相關(guān) 閾值cor—thl，認(rèn)為沒有發(fā)生碰撞，輸出成功識別信息，再執(zhí)行步驟二；步驟二，檢査電子標(biāo)簽返回隨機(jī)數(shù)的數(shù)據(jù)段波形，如果至少有一處當(dāng)前&to —和 dafa -砂w6oZ信號與前 一 比特的— Acot/e和t/ato - ^m^o/信號比較，前后波形沒有反 相，則違反了FMO編碼規(guī)則，認(rèn)為發(fā)生碰撞，碰撞檢測模塊輸出的碰撞指示信號有效；否 則認(rèn)為沒有發(fā)生碰撞。步驟三，如果經(jīng)過上兩步均未檢測出碰撞的，由讀寫器繼續(xù)發(fā)送查詢指令A(yù)CK，如果 此時電子標(biāo)簽在協(xié)議規(guī)定的Tlmax時間內(nèi)沒有返回任何信息，則認(rèn)為發(fā)生了碰撞，碰撞檢 測模塊輸出的碰撞指示信號有效；否則認(rèn)為沒有發(fā)生碰撞。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于通過在RFID讀寫器中集成碰撞檢測模塊，并實(shí)施相關(guān)的碰撞檢 測算法，實(shí)現(xiàn)了碰撞檢測功能，本發(fā)明公開的讀寫器在多標(biāo)簽的應(yīng)用環(huán)境中不僅能更有效 的檢測出碰撞的發(fā)生，并且可以通過碰撞次數(shù)，成功識別次數(shù)等信息，來估計(jì)未被識別的 電子標(biāo)簽數(shù)量，決定下一幀的長度，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)整、改善讀寫器識別效率的作用。本發(fā)明 介紹的碰撞檢測策略適用于時隙AL0HA算法的實(shí)施，使得RFID讀寫器提供碰撞檢測的功 能。


圖1為帶碰撞檢測功能的RFID讀寫器的硬件框圖。圖2為電子標(biāo)簽返回的數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為FM0編碼的波形示意圖。圖4為一種理論上的碰撞波形。圖5為一種考慮到噪聲影響的碰撞波形。圖6為信號ctoa _ ^cotfe和da/a - wm6o/表示的不同F(xiàn)M0波形示意圖。圖7為碰撞檢測的流程圖。圖8為Miller編碼的子載波基本波形示意圖。圖9為M二2的Miller編碼的編碼規(guī)則示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖具體描述本發(fā)明的實(shí)施方案。
帶碰撞檢測功能的RFID讀寫器的硬件框圖如圖1所示，讀寫器包括發(fā)送回路、接收 回路、接口部件和DSP處理模塊，接收回路包括濾波模塊、相關(guān)模塊、FMO解碼模塊和噪 聲過濾模塊，定時器和碰撞檢測模塊。其中，碰撞檢測模塊的輸入信號包括，從噪聲過濾 模塊輸出幀前導(dǎo)的相關(guān)計(jì)算值cor信號，從相關(guān)模塊輸出碰撞閾值信號cor一thl，從FM0 解碼模塊輸出的解調(diào)數(shù)據(jù)信號&to —^co"e和解調(diào)數(shù)據(jù)波形信號d"to-^w60/,定時器輸出的定時指示信號，碰撞檢測模塊輸出碰撞或未發(fā)生碰撞指示信號；將判斷結(jié)果傳遞給DSP 處理單元，為DSP處理單元防碰撞算法的實(shí)現(xiàn)提供支持。本發(fā)明所公開的讀寫器在接收到電子標(biāo)簽的返回信息后，通過三個步驟來檢測是否發(fā) 生了碰撞，首先通過返回?cái)?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)幀頭(preamble)來判斷該數(shù)據(jù)幀是否為多個電子標(biāo) 簽碰撞后的數(shù)據(jù)幀。根據(jù)EPC Global Classl Generation 2的規(guī)定，電子標(biāo)簽返回信息采用的編碼方式 由讀寫器設(shè)定，包括FM0編碼和不同子載波的Miller編碼。首先以FM0編碼為例來說明 如何在讀寫器基帶中實(shí)現(xiàn)電子標(biāo)簽碰撞的檢測。圖2為電子標(biāo)簽返回的數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)示意 圖，如圖所示，包括三部分內(nèi)容(1).幀頭(preamble)，由固定比特組成，(2).數(shù) 據(jù)段，電子標(biāo)簽返回的具體數(shù)據(jù)內(nèi)容，比如16比特的隨機(jī)數(shù)(RN16)，電子標(biāo)簽的編碼 等。3.幀結(jié)束位(dummy 1)，由lbit的二進(jìn)制1表示。在通信系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)幀頭的作用主要是用于數(shù)字接收機(jī)中的解調(diào)模塊進(jìn)行同步，以判 斷數(shù)據(jù)段的真正起始位置。本發(fā)明所述的讀寫器接收回路采用相關(guān)解調(diào)算法，相關(guān)解調(diào)算 法的基本原理是，它通過將接收到數(shù)據(jù)波形與本地標(biāo)準(zhǔn)的FMO幀頭波形進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，如 果相關(guān)值達(dá)到最大，則認(rèn)為幀頭已經(jīng)接收完畢，并且同時記錄下數(shù)據(jù)的起始位置。如果接收到的數(shù)據(jù)為多個標(biāo)簽碰撞后的疊加波形，那么幀頭則有可能遭到破壞，幀頭 被破壞的程度越大，那么與本地標(biāo)準(zhǔn)的FMO幀頭的相關(guān)值越小。當(dāng)讀寫器只接收到噪聲， 即電子標(biāo)簽沒有返回?cái)?shù)據(jù)時，該相關(guān)計(jì)算的平均值設(shè)為cor一noise,即噪聲相關(guān)值；當(dāng)讀 寫器接收到正常數(shù)據(jù)時，即只有一個電子標(biāo)簽返回?cái)?shù)據(jù)時，幀前導(dǎo)的相關(guān)值設(shè)為 cor—normal,即幀前導(dǎo)相關(guān)計(jì)算正常值；設(shè)定一個介于cor—noise禾t] cor—normal之間的 閾值(cor一thl)用于進(jìn)行判斷幀前導(dǎo)是否發(fā)生碰撞。如果與本地標(biāo)準(zhǔn)FMO幀頭相關(guān)計(jì)算 的結(jié)果(cor)大于噪聲值而小于閾值，即cor _ wo&e < CO * < co廠一 f/zl則認(rèn)為發(fā)生碰撞；cor大于cor—noise的作用是判斷此時接收到的信號為電子標(biāo)簽返 回信息，而非噪聲。如果計(jì)算的結(jié)果(cor)大于閾值而小于正常值，即cor —//zl < cor < cw — "or麵/則認(rèn)為至少幀前導(dǎo)沒有發(fā)生碰撞。如果通過數(shù)據(jù)幀頭沒有檢測到碰撞發(fā)生，則進(jìn)入碰撞檢測的第二個步驟，通過電子標(biāo) 簽返回幀的數(shù)據(jù)段來判斷是否發(fā)生碰撞。主要是利用FMO編碼的規(guī)則，檢測違反編碼規(guī)則 的情況，來進(jìn)行判斷。圖3為FM0編碼的波形示意圖，其編碼特點(diǎn)包括以下幾點(diǎn)(1) .二進(jìn)制的O、 1分別可以通過兩種波形表示，具體采用哪一種，由上一個波形決定；(2) . 二進(jìn)制O的波形特征是波形中間存在一個反相；(3) . 二進(jìn)制l的波形特征是波形中間沒有反相；(4) .每個表示1比特二進(jìn)制數(shù)的波形之間必須有一個反相，如圖2中RN16的數(shù)據(jù) 段所示。依據(jù)FMO編碼的規(guī)則(4)，每個表示l比特二進(jìn)制數(shù)的波形之間必須有一個反相， 如果發(fā)生碰撞，則接收到的數(shù)據(jù)波形則會以很大概率出現(xiàn)一處或多處違反上述FM0編碼規(guī) 則的情況。本發(fā)明公開的帶有碰撞檢測功能的讀寫器在對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼的同時(判斷出 每一個波形是表示二進(jìn)制的0還是1)，還要對每一比特?cái)?shù)據(jù)的波形類型進(jìn)行記錄。讀寫 器的FMO解碼模塊向碰撞判決模塊輸出兩個信號解調(diào)數(shù)據(jù)信號cfeto — ^coA，解調(diào)數(shù)據(jù) 波形信號^to-砂w60/，如圖1所示。cfoto —^cocfe表示解調(diào)后的數(shù)據(jù)是1還是0; dato-^/^o/表示1、 0的具體波形種類。它們與圖3中的四種波形的對應(yīng)關(guān)系見圖6。在碰撞判決模塊中，首先記錄上一個波形(Symbol)對應(yīng)的c/flto—^cocfe和 c/ato-s>w6o/的值，與當(dāng)前波形(Symbol)對應(yīng)的t/affl —血cotfe和Jata-的值進(jìn)行 比較，判斷是否有違反FMO編碼規(guī)則的情況出現(xiàn)(即每個表示l比特二進(jìn)制數(shù)的波形之間 必須有一個反相)。如果有一處或多處違反FMO編碼規(guī)則的情況出現(xiàn)，則認(rèn)為在電子標(biāo)簽 返回?cái)?shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)段發(fā)生了碰撞。圖4中所示波形為理論上的碰撞波形的示例之一，前一 個比特?cái)?shù)是0，后一個比特的數(shù)是l，如果按照FM0編碼的規(guī)則，由于前一比特O的后半 段為低電平，后一比特的l應(yīng)該為高電平，而圖中的l為低電平，違反了FMO編碼規(guī)則。 圖5為考慮到噪聲影響的碰撞波形示例之一。如果直到所有數(shù)據(jù)解碼完畢仍然沒有出現(xiàn)違 反FM0編碼規(guī)則的情況，則認(rèn)為至少在電子標(biāo)簽返回幀的數(shù)據(jù)段沒有發(fā)生碰撞。電子標(biāo)簽返回信息采用的編碼方式還可以是不同子載波的Miller編碼，子載波數(shù)M 可以分別為2， 4， 8，子載波數(shù)M=2表示波形1或0由兩個基本波形組成；子載波數(shù)M二 4表示波形1或0由4個基本波形組成；子載波數(shù)M=8表示波形1或0由8個基本波形組 成；Miller編碼的基本波形共有四種，圖8為Miller編碼的子載波的基本波形示意圖。 以子載波數(shù)M二2為例說明Miller編碼的編碼規(guī)則，圖9為M=2的Miller編碼的編碼規(guī) 則示意圖，Miller編碼規(guī)定每個波形(symbol)由2個子載波組成；表示0的兩個波形 (symbol)之間必須存在反相(見圖9的反相1);表示1的波形(symbol)中間必須存 在反相，即兩個子載波之間必須存在反向。(見圖9的反相2)。本發(fā)明公開的碰撞檢測方法仍然可以根據(jù)Millier編碼的規(guī)則來判決該返回?cái)?shù)據(jù)是否 發(fā)生了碰撞，也可以根據(jù)其他編碼規(guī)則的規(guī)則制定碰撞檢測的策略，適合不同的編碼方式。多個電子標(biāo)簽同時返回隨機(jī)數(shù)疊加后的波形大多會出現(xiàn)違反FMO編碼規(guī)則的情況，但 是也存在特殊情況，即疊加后的數(shù)據(jù)波形中，每個比特波形之間仍然存在反相。在這種情 況下，F(xiàn)MO解碼模塊能夠解出一個"新的隨機(jī)數(shù)"i 7V16 —加w，而且根據(jù)前面的介紹可以知道通過數(shù)據(jù)段來檢測并不能判斷出碰撞。C1G2協(xié)議規(guī)定的讀寫器讀取電子標(biāo)簽產(chǎn)品電子代碼(EPC碼)的過程如下1、 讀寫器發(fā)送指令Query,電子標(biāo)簽接收到Query后，產(chǎn)生一個隨機(jī)數(shù)并放入時隙計(jì) 數(shù)器(slot counter)中。2、 時隙計(jì)數(shù)器(slot counter)中的計(jì)數(shù)值為0的電子標(biāo)簽響應(yīng)讀寫器的請求，向 讀寫器返回隨機(jī)數(shù)RN16。3、 讀寫器接收到RN16后，發(fā)送ACK指令，ACK指令中應(yīng)該包含讀寫器接收到的RN16。4、 電子標(biāo)簽接收到ACK指令后，檢查指令中的RN16是否與之前發(fā)送的隨機(jī)數(shù)相同， 如果相同則響應(yīng)讀寫器的査詢請求，在協(xié)議規(guī)定的時間(Tlmax)內(nèi)向讀寫器返回自己的 EPC碼。否則不返回任何信息。如果讀寫器不能在第二個步驟判斷出碰撞，接收回路通過接口將FMO解碼模塊解出的 "新的隨機(jī)數(shù)"i Aa6 — "ew傳送給DSP處理模塊，DSP根據(jù)C1G2協(xié)議將發(fā)送ACK指令，其 中ACK指令包含"新的隨機(jī)數(shù)"i AQ6 —朋w。所有電子標(biāo)簽接收到該ACK指令后，檢查指 令中的i iV16 —"ew是否為自己之前返回的隨機(jī)數(shù)。由于碰撞后的"新的隨機(jī)數(shù)"16_"，不等于發(fā)生碰撞的任何一個電子標(biāo)簽返回的隨機(jī)數(shù)，所以所有電子標(biāo)簽都不會響應(yīng)讀寫器 的請求，即都不會返回自己的EPC碼。如果通過上述三個步驟都沒有檢測出碰撞發(fā)生，則認(rèn)為該次查詢電子標(biāo)簽成功；如果 以上三個步驟至少有一個步驟判斷出碰撞發(fā)生，則認(rèn)為該次查詢的結(jié)果為碰撞；DSP負(fù)責(zé)
分別對查詢成功(成功時隙)、碰撞(碰撞時隙)、沒有返回(空時隙)進(jìn)行計(jì)數(shù)，為各 種防碰撞算法提供支持。
噪聲過濾模塊的作用是在信號被濾波前判斷信號的相關(guān)幅值是否大于閾值 cor—noise，如果大于，則輸出信號cor_noise—flag=l，表示當(dāng)前接收的信號為電子標(biāo)簽 返回的信號，而非噪聲，起到過濾噪聲影響的作用。當(dāng)電子標(biāo)簽在接收到讀寫器指令后的 Tlmax (C1G2協(xié)議規(guī)定)時間內(nèi)沒有返回信息，定時器模塊則會輸出time—out=l，表示發(fā) 生了超時。同時相關(guān)模塊和FMO解碼模塊給出用于進(jìn)行碰撞檢測的指示信號，相關(guān)模塊輸 出cor—thl_flag信號，cor—thl一flag二l表示當(dāng)前數(shù)據(jù)幀的前導(dǎo)的相關(guān)值低于閾值 cor—thl; FM0解碼模塊輸出ctofl —和dato-炒w60/信號，它們共同表示了當(dāng)前數(shù)據(jù) 的波形種類，如圖3所示。
綜上所述，碰撞檢測的流程圖如圖7所示， 一個檢測周期開始，收到電子標(biāo)簽的返回 信息后，先檢測幀頭數(shù)據(jù)是否被破壞，如果cor—noise—flag=l，而且cor—thl—flag= 1 ， 則認(rèn)為發(fā)生了碰撞，碰撞檢測模塊發(fā)出碰撞信號，此檢測周期結(jié)束，如果沒有被破壞，則 認(rèn)為沒有發(fā)生碰撞；
再進(jìn)一步檢測返回信息數(shù)據(jù)段是否違反FMO編碼規(guī)則，如果當(dāng)前^/to—^"A和 fitoto-^wfto/信號與前一比特的&to_cfeco<ie和<iafto-^ywk>/信號的比較發(fā)現(xiàn)了前后波形 沒有反相，則認(rèn)為發(fā)生了碰撞，碰撞指示信號有效，此檢測周期結(jié)束，如果均沒有違反FMO 編碼規(guī)則，則認(rèn)為沒有發(fā)生碰撞；最后，接收回路通過接口將FMO解碼模塊解出的隨機(jī)數(shù)傳送給DSP處理模塊，DSP發(fā) 送ACK指令，所有電子標(biāo)簽收到ACK指令后，檢查指令中的隨機(jī)數(shù)是否為自己之前返回的 隨機(jī)數(shù)，如果不相同，則所有電子標(biāo)簽都不會相應(yīng)讀寫器的請求，即不會返回自己的EPC 碼，讀寫器檢測time一out信號，發(fā)現(xiàn)time—out^l，則表示讀寫器在協(xié)議規(guī)定的時間(Tl腿x) 內(nèi)沒有收到電子標(biāo)簽的任何信息，則可以認(rèn)為發(fā)生了碰撞，碰撞指示信號有效，此檢測周 期結(jié)束，如果收到電子標(biāo)簽的返回信息，則認(rèn)為沒有發(fā)生碰撞，此檢測周期結(jié)束，開始下 一周期的碰撞檢測。
最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較 佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技 術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本 發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1、 一種帶碰撞檢測的RFID讀寫器，包括發(fā)送回路、接收回路、接口部件和DSP處理 模塊，接收回路和發(fā)送回路通過接口部件與DSP處理模塊連接，其特征在于接收回路包 括濾波模塊、相關(guān)模塊、FM0解碼模塊、串關(guān)轉(zhuǎn)換模塊和噪聲過濾模塊，定時器，還包括 碰撞檢測模塊；；碰撞檢測該模塊的輸入信號包括，從噪聲過濾模塊輸出的噪聲過濾信號 cor—noise一flag，從相關(guān)模塊輸出地碰撞閾值比較信號cor_thl—f lag,從FM0解碼模塊輸 出的解調(diào)數(shù)據(jù)信號&to —^co^和解調(diào)數(shù)據(jù)波形信號^to-^ 76o/ ，定時器輸出的定時指 示信號；碰撞檢測模塊輸出的碰撞指示信號，通過接口部件傳送給DSP處理模塊；其中當(dāng)接收回路收到電子標(biāo)簽的返回信息后，首先檢測返回?cái)?shù)據(jù)的幀頭信息，如果 cor_noise—flag=l，而且cor—thl—flag = l，則認(rèn)為發(fā)生了碰撞，碰撞檢測模塊輸出的碰 撞指示信號有效；否則進(jìn) 一 步檢測返回?cái)?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)段的編碼規(guī)則，如果當(dāng)前— Aco^和 cfoto-信號與前一比特的<iato — tfecot/e和<iato-^w6oZ信號的比較發(fā)現(xiàn)了前后波形沒有反相，則認(rèn)為發(fā)生了碰撞，碰撞檢測模塊輸出的碰撞指示信號有效；否則讀寫器進(jìn)一步發(fā)送ACK指令，經(jīng)過一段時間檢測time_0Ut信號，如果time—out=1，則認(rèn)為發(fā)生了碰撞，碰撞指示信號有效； 否則沒有發(fā)生碰撞。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶碰撞檢測的RFID讀寫器，其特征在于，所述噪聲過濾模 塊在信號被濾波前判斷信號的相關(guān)幅值是否大于閾值cor一noise，如果大于，則輸出信號 cor—noise—flag=l，表示當(dāng)前接收的信號為電子標(biāo)簽返回的信號，而非噪聲；cor一noice 是當(dāng)讀寫器只接收到噪聲，即電子標(biāo)簽沒有返回?cái)?shù)據(jù)時，噪聲的相關(guān)計(jì)算的平均值。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶碰撞檢測的RFID讀寫器，其牲在于，所述相關(guān)模塊輸出 的碰撞閾值比較信號cor—thl一flag，當(dāng)前數(shù)據(jù)幀的前導(dǎo)的相關(guān)值低于閾值cor thl時， cor—thl—flag = l;表示當(dāng)前接收到的信號前導(dǎo)被破壞，為非法的FMO編碼前導(dǎo)；如果 cor_noise—flag=l而且cor—thl_flag=l，則表示當(dāng)前接收到的信號發(fā)生了碰撞。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶碰撞檢測的RFID讀寫器，其特征在于，所述一段時間， 為定時器設(shè)定的根據(jù)EPC Global Classl Generation 2空中接口協(xié)議規(guī)定的時間Tlmax。
5、 一種基于帶碰撞檢測功能的RFID讀寫器的碰撞檢測方法，其特征在于，包括 步驟一，當(dāng)接收回路收到信號后，首先通過C0r—n0iSe_flag是否為1判斷該接收到信號為噪聲還是電子標(biāo)簽返回的信號；如果為電子標(biāo)簽返回的信號，則計(jì)算電子標(biāo)簽返回 的隨機(jī)數(shù)的幀前導(dǎo)的相關(guān)值，與設(shè)定的碰撞閾值信號Cor—thl相比較，如果小于設(shè)定的相 關(guān)閾值cor—thl，則認(rèn)為發(fā)生碰撞，碰撞檢測模塊輸出的碰撞指示信號有效；如果大于設(shè) 定的相關(guān)閾值cor—thl，認(rèn)為沒有發(fā)生碰撞，輸出的碰撞指示信號無效，再執(zhí)行步驟二；步驟二，檢査電子標(biāo)簽返回隨機(jī)數(shù)的數(shù)據(jù)段波形是否違反編碼規(guī)則，如果違反編碼規(guī)則，認(rèn)為發(fā)生碰撞，碰撞檢測模塊輸出的碰撞指示信號有效；否則認(rèn)為沒有發(fā)生碰撞。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的碰撞檢測方法，其特征在于，還包括步驟三，如果經(jīng)過上 兩步均未檢測出碰撞，由讀寫器繼續(xù)發(fā)送查詢指令A(yù)CK，如果此時電子標(biāo)簽在協(xié)議規(guī)定的 Tlmax時間內(nèi)沒有返回任何信息，則認(rèn)為發(fā)生了碰撞，碰撞檢測模塊輸出的碰撞指示信號 有效；否則認(rèn)為沒有發(fā)生碰撞。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的碰撞檢測方法，其特征在于，所述編碼規(guī)則為FM0規(guī)則， 判斷方法為，如果返回信息數(shù)據(jù)段至少有一處當(dāng)前AcoA和dflto-^w6o/信號與前 一比特的— tfecoA和c/ato - 信號比較，前后波形沒有反相，則違反了 FM0編碼 規(guī)則，認(rèn)為發(fā)生碰撞，碰撞檢測模塊輸出的碰撞指示信號有效；否則認(rèn)為沒有發(fā)生碰撞。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶碰撞檢測的RFID讀寫器及其碰撞檢測算法，當(dāng)讀寫器收到電子標(biāo)簽的返回信息后，先檢測返回?cái)?shù)據(jù)的幀頭數(shù)據(jù)是否被破壞，如果被破壞，則認(rèn)為發(fā)生了碰撞，如果沒有被破壞，再進(jìn)一步檢測返回信息數(shù)據(jù)段是否違反FMO編碼規(guī)則，如果有一處違反編碼規(guī)則，則認(rèn)為發(fā)生了碰撞，如果均沒有違反，再進(jìn)行下一步檢測，由DSP發(fā)送ACK指令，讀寫器在協(xié)議規(guī)定的時間T1max內(nèi)沒有收到電子標(biāo)簽的任何信息，則可以認(rèn)為發(fā)生了碰撞，如果收到電子標(biāo)簽的返回信息，則認(rèn)為沒有發(fā)生碰撞，此檢測周期結(jié)束。本發(fā)明分三個層次檢測發(fā)生碰撞的可能，能夠提高碰撞檢測的準(zhǔn)確性，為DSP模塊實(shí)現(xiàn)各種防碰撞算法提供支持，從而有效地提高讀寫器識別電子標(biāo)簽的效率。
文檔編號G06K7/08GK101122957SQ20071004565
公開日2008年2月13日 申請日期2007年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月6日
發(fā)明者丹 劉, 周曉方, 王俊宇, 熙 談, 爽 趙, 昊 閔, 陸佳晶 申請人:復(fù)旦大學(xué)