一種uhf rfid讀寫器頻偏估計&幀同步方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于UHF?RFID讀寫器設(shè)備中對標(biāo)簽基帶信號進行頻偏估計&幀同步的方法和裝置。該方法將接收信號同時與并行相關(guān)器的本地序列進行互相關(guān)運算,如果某一時刻并行相關(guān)器陣列輸出相關(guān)值的最大值大于同步閾值,則將同步時刻更新為該時刻且將同步閾值更新為最大相關(guān)值乘以可設(shè)置的閾值調(diào)節(jié)系數(shù)(調(diào)節(jié)系數(shù)介于1~2之間),如果在一定時間內(nèi)不再存在接收信號與并行相關(guān)器陣列本地序列進行互相關(guān)運算得到的相關(guān)值大于同步閾值時,則表示已經(jīng)成功完成頻偏估計和幀同步,標(biāo)簽返回數(shù)據(jù)的碼率偏差即為同步時刻并行相關(guān)器陣列中得到最大相關(guān)值的相關(guān)器所對應(yīng)的頻率偏差。
【專利說明】—種UHF RFID讀寫器頻偏估計&幀同步方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]一種用于UHF RFID讀寫器設(shè)備中對標(biāo)簽返回信號進行頻偏估計和幀同步的方法和裝置,它屬于數(shù)字通信【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】:
[0002]射頻識別技術(shù)(RFID)是一種非接觸的自動識別技術(shù),其基本原理是利用射頻信號空間耦合的傳輸特性,實現(xiàn)自動識別。
[0003]RFID系統(tǒng)一般由兩部分組成,即標(biāo)簽和讀寫器設(shè)備。在RFID實際應(yīng)用中,標(biāo)簽附著在被識別物體的表面,當(dāng)標(biāo)簽進入讀寫器設(shè)備可讀范圍時,讀寫器通過AGC調(diào)整、頻偏估計&幀同步和FMO解碼等步驟實現(xiàn)對標(biāo)簽信息的讀取。
[0004]由于RFID標(biāo)簽需要滿足低成本和低功耗的要求,所以標(biāo)簽電路芯片的性能存在一定的局限性,如標(biāo)簽生成發(fā)射數(shù)據(jù)的碼率準(zhǔn)確度很差。同時,標(biāo)簽信號在信道傳輸中存在一定的失真現(xiàn)象。這兩個因素就對讀寫器設(shè)備的頻偏估計&幀同步模塊的性能提出了很高的要求。
[0005]有一種直觀的方案是,針對并行相關(guān)器陣列中每一個相關(guān)器,設(shè)計一個對應(yīng)的同步閾值,只要存在接收信號序列與某個相關(guān)器中的本地序列互相關(guān)運算得出的相關(guān)值大于相應(yīng)的同步閾值,則估計該相關(guān)器表征的頻率偏差表示標(biāo)簽發(fā)射數(shù)據(jù)的碼率偏差,該時刻為同步時刻。這樣做雖然實現(xiàn)起來簡單,但存在兩個缺點:第一這個方案中頻偏估計的精度不高、幀同步的準(zhǔn)確度不高。第二這個方案采取了固定閾值的方法,抗干擾性能差。
【發(fā)明內(nèi)容】
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[0006]為了解決標(biāo)簽發(fā)射數(shù)據(jù)碼率準(zhǔn)確度低、幀頭同步碼短、噪聲干擾等問題,本發(fā)明采用一種自適應(yīng)同步閾值的方法。通過該方法提高了讀寫器設(shè)備讀取識別范圍內(nèi)標(biāo)簽數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率。
[0007]本發(fā)明提供了一種用于UHF RFID讀寫器設(shè)備中對標(biāo)簽信號自適應(yīng)頻偏估計&幀同步的方法和裝置,首先在接收啟動的同時,設(shè)定一個時間窗口,求出該時間窗口內(nèi)接收信號與并行相關(guān)器陣列互相關(guān)運算中相關(guān)值的最大值,乘以一個可設(shè)置的調(diào)節(jié)系數(shù)作為初始的同步閾值。并行相關(guān)器陣列如圖4所示,由16個相關(guān)器組成,每個相關(guān)器本地序列的長度與該相關(guān)器表征的頻率偏差相關(guān)。
[0008]初始同步閾值設(shè)置完畢后,將接收信號序列持續(xù)與并行相關(guān)器陣列的各本地序列進行互相關(guān)運算,如果某一時刻接收信號序列與并行相關(guān)器陣列得出的相關(guān)值的最大值大于同步閾值,則將同步時刻更新為該時刻且將同步閾值更新為并行相關(guān)器陣列輸出相關(guān)值的最大值乘以可設(shè)置的閾值調(diào)節(jié)系數(shù)(調(diào)節(jié)系數(shù)介于I?2之間)。
[0009]如果在一定時間內(nèi),不再存在接收信號序列與并行相關(guān)器陣列得出的最大相關(guān)值大于同步閾值,則表示已經(jīng)完成頻偏估計和成功捕獲到前同步碼,同步時刻并行相關(guān)器陣列中得到最大相關(guān)值的相關(guān)器所對應(yīng)的頻率偏差即為估計出的標(biāo)簽返回信號碼率偏差。[0010]本發(fā)明提供了一種用于UHF RFID讀寫器設(shè)備中對標(biāo)簽反射回的信號進行頻偏估計&幀同步的裝置,該裝置具有下列模塊:初始同步閾值設(shè)置模塊、并行互相關(guān)運算模塊、閾值比較模塊和同步閾值&同步時刻更新模塊。初始同步閾值設(shè)置模塊的作用是通過自適應(yīng)的方法計算出適當(dāng)?shù)某跏奸撝?,提高抗干擾性能。并行互相關(guān)運算模塊的作用是計算出接收信號序列與并行相關(guān)器陣列的本地序列進行互相關(guān)運算的結(jié)果。閾值比較模塊的作用是比較并行互相關(guān)運算模塊得出的最大相關(guān)值與同步閾值的大小關(guān)系。同步閾值&同步時刻更新模塊的作用是更新同步時刻且根據(jù)閾值調(diào)節(jié)系數(shù)更新同步閾值。采用上述方法的頻偏估計&幀同步的裝置,具有頻偏估計準(zhǔn)確度高,對多徑信道環(huán)境下抗干擾性能好的優(yōu)點,提高了在各種復(fù)雜條件下的標(biāo)簽數(shù)據(jù)讀取的正確率。
[0011]用于UHF RFID讀寫器設(shè)備中對標(biāo)簽基帶信號進行頻偏估計&幀同步的裝置,包括初始同步閾值設(shè)置模塊、并行互相關(guān)運算模塊、閾值比較模塊和同步閾值&同步時刻更新模塊;其中:
[0012]初始同步閾值設(shè)置模塊通過自適應(yīng)的方法計算出適當(dāng)?shù)某跏奸撝担岣呖垢蓴_性倉泛;
[0013]并行互相關(guān)運算模塊計算出接收信號序列與并行相關(guān)器陣列中各相關(guān)器的本地序列進行互相關(guān)運算的結(jié)果;
[0014]閾值比較模塊比較并行互相關(guān)運算模塊運算的結(jié)果的最大值與同步閾值的大小關(guān)系;
[0015]同步閾值&同步時刻更新模塊更新同步時刻且根據(jù)閾值調(diào)節(jié)系數(shù)更新同步閾值。
[0016]步驟如下:
[0017]I)設(shè)置初始的同步閾值和同步時刻;
[0018]2)將接收信號序列分別與并行相關(guān)器陣列中各相關(guān)器的本地序列進行互相關(guān)運算,選擇出相關(guān)運算值的最大值;
[0019]3)將相關(guān)運算值的最大值與同步閾值比較,如果某一時刻接收信號序列與并行相關(guān)器陣列得出的相關(guān)運算值的最大值大于同步閾值,則將同步時刻更新為該時刻且將同步閾值更新為相關(guān)運算值的最大值乘以調(diào)節(jié)系數(shù),跳轉(zhuǎn)到步驟2);如果相關(guān)運算值的最大值小于同步閾值,且該時刻與同步時刻的時間差大于時間閾值,則表示完成了頻偏估計和幀同步;如果相關(guān)運算值的最大值小于同步閾值,且該時刻與同步時刻的時間差小于時間閾值,跳轉(zhuǎn)到步驟(2);時間閾值由并行相關(guān)器陣列中最長本地序列所對應(yīng)的時間決定。
[0020]完成頻偏估計和和幀同步后,同步時刻并行相關(guān)器的本地序列中得到相關(guān)運算值的最大值的相關(guān)器所對應(yīng)的頻率偏差即為估計出的標(biāo)簽返回信號碼率偏差。
[0021]【專利附圖】
【附圖說明】:
[0022]圖1是IS018000-6C標(biāo)準(zhǔn)FMO標(biāo)簽到讀寫器preamble巾貞結(jié)構(gòu)圖,TRext = O表征short preamble 類型,TRext = I 表征 long preamble 類型。
[0023]圖2是UHF RFID讀寫器設(shè)備基帶接收機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0024]圖3是UHF RFID讀寫器設(shè)備基帶接收機子模塊結(jié)構(gòu)劃分圖。
[0025]圖4是并行相關(guān)器陣列系統(tǒng)架構(gòu)圖。
[0026]圖5是并行相關(guān)器陣列中各相關(guān)器本地序列長度、符元過采樣率及相應(yīng)的頻率偏差。[0027]圖6是讀寫器基帶接收機對下變頻后的標(biāo)簽基帶信號進行帶外噪聲抑制后的波形。
[0028]圖7是完成頻偏估計&幀同步前的接收信號與并行相關(guān)器陣列進行互相關(guān)運算的最大相關(guān)值不意圖。
[0029]圖8是對標(biāo)簽返回信號進行頻偏估計&幀同步的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】:
[0030]基于本發(fā)明的內(nèi)容,應(yīng)用于符合IS018000-6C協(xié)議的UHF RFID讀寫器設(shè)備對標(biāo)簽返回信號進行頻偏估計&幀同步過程,給出具體實施步驟。UHF RFID讀寫器基帶接收機采用RFID反向鏈路碼率的32倍作為采樣標(biāo)簽基帶信號的時鐘,實施讀寫器基帶對標(biāo)簽返回信號進行頻偏估計&幀同步為例。頻偏估計&幀同步過程依附圖5和摘要附圖敘述如下:
[0031]1.讀寫器基帶接收機以RFID反向鏈路碼率的32倍速率對標(biāo)簽基帶信號進行采樣。
[0032]2.設(shè)置初始同步閾值和同步時刻。
[0033]3.并行相關(guān)器陣列的各相關(guān)器以不同碼率偏差下的前同步碼序列與輸入的標(biāo)簽基帶信號進行互相關(guān)運算。
[0034]4.如果并行相關(guān)器陣列得出的互相關(guān)值的最大值大于同步閾值,則將同步時刻更新為該時刻且將同步閾值更新為并行相關(guān)器陣列輸出相關(guān)值的最大值乘以可設(shè)置的閾值調(diào)節(jié)系數(shù)(調(diào)節(jié)系數(shù)介于I?2之間),跳轉(zhuǎn)到步驟3。如果小于同步閾值,則若時刻與同步時刻的時間差小于時間閾值,跳轉(zhuǎn)到步驟3 ;若該時刻與同步時刻的時間差大于時間閾值,則跳轉(zhuǎn)到步驟5 ;
[0035]5.判斷該時刻為幀頭同步時刻、該時刻并行相關(guān)器陣列中得到最大相關(guān)值的相關(guān)器所對應(yīng)的頻率偏差為標(biāo)簽返回信號的碼率偏差;開啟后續(xù)FMO最大似然解碼模塊。
[0036]這里描述的模塊以及單元既可以采用硬件實現(xiàn),也可以采用軟件實現(xiàn),或軟硬件的組合方式來實現(xiàn)。本發(fā)明技術(shù)方法并不局限于上述實施例,本領(lǐng)域內(nèi)普通技術(shù)人員應(yīng)理解的是可在本發(fā)明范圍內(nèi)做各種形式和細節(jié)上的改變。即本發(fā)明可用于符合IS018000-6C標(biāo)準(zhǔn)的UHFRFID系統(tǒng)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于UHF RFID讀寫器設(shè)備中對標(biāo)簽基帶信號進行頻偏估計&幀同步的裝置,包括初始同步閾值設(shè)置模塊、并行互相關(guān)運算模塊、閾值比較模塊和同步閾值&同步時刻更新模塊;其中: 初始同步閾值設(shè)置模塊通過自適應(yīng)的方法計算出適當(dāng)?shù)某跏奸撝?,提高抗干擾性能; 并行互相關(guān)運算模塊計算出接收信號序列與并行相關(guān)器陣列中各相關(guān)器的本地序列進行互相關(guān)運算的結(jié)果; 閾值比較模塊比較并行互相關(guān)運算模塊運算的結(jié)果的最大值與同步閾值的大小關(guān)系; 同步閾值&同步時刻更新模塊更新同步時刻且根據(jù)閾值調(diào)節(jié)系數(shù)更新同步閾值。
2.一種用于UHF RFID讀寫器設(shè)備中對標(biāo)簽基帶信號進行頻偏估計&幀同步的方法,應(yīng)用于權(quán)利要求1所述的裝置中,其特征在于包括下列步驟: 1)設(shè)置初始的同步閾值和同步時刻; 2)將接收信號序列分別與并行相關(guān)器陣列中各相關(guān)器的本地序列進行互相關(guān)運算,選擇出相關(guān)運算值的最大值; 3)將相關(guān)運算值的最大值與同步閾值比較,如果某一時刻接收信號序列與并行相關(guān)器陣列得出的相關(guān)運算值的最大值大于同步閾值,則將同步時刻更新為該時刻且將同步閾值更新為相關(guān)運算值的最大值乘以調(diào)節(jié)系數(shù),跳轉(zhuǎn)到步驟2);如果相關(guān)運算值的最大值小于同步閾值,且該時刻與同步時刻的時間差大于時間閾值,則表示完成了頻偏估計和幀同步;如果相關(guān)運算值的最大值小于同步閾值,且該時刻與同步時刻的時間差小于時間閾值,跳轉(zhuǎn)到步驟(2),其中時間閾值由并行相關(guān)器陣列中最長本地序列所對應(yīng)的時間決定; 4)完成頻偏估計和和幀同步后,同步時刻并行相關(guān)器的本地序列中得到相關(guān)運算值的最大值的相關(guān)器所對應(yīng)的頻率偏差即為估計出的標(biāo)簽返回信號碼率偏差。
3.如權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于,并行相關(guān)器陣列中相關(guān)器的個數(shù)與系統(tǒng)頻偏估計范圍和精度有關(guān)。
4.如權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于,并行相關(guān)器陣列中各相關(guān)器的本地序列是不同頻率偏差下標(biāo)簽到讀寫器的前同步碼信號序列,每個相關(guān)器的本地序列的長度與該相關(guān)器表征的頻率偏差相關(guān)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,初始同步閾值的選取采用自適應(yīng)閾值的方法,在接收啟動的同時,設(shè)定一個時間窗口,求出該時間窗口內(nèi)接收信號與并行相關(guān)器陣列中互相關(guān)運算中相關(guān)值的最大值,乘以一個可設(shè)置的調(diào)節(jié)系數(shù)作為初始的同步閾值,調(diào)節(jié)系數(shù)大于I且小于2。
【文檔編號】G06K17/00GK103888388SQ201210563669
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月24日
【發(fā)明者】鄒錦芝, 徐海軍, 鄔泳, 廖峰, 包玉華, 李鼎 申請人:北京中電華大電子設(shè)計有限責(zé)任公司