一種射頻識(shí)別數(shù)據(jù)通信中新型解碼器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種射頻識(shí)別數(shù)據(jù)通信中新型解碼器。現(xiàn)有的數(shù)據(jù)信號(hào)處理難以實(shí)現(xiàn)對(duì)多頻率下的低延遲低功耗的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行高準(zhǔn)確度解碼。本實(shí)用新型采用了具有流水線結(jié)構(gòu)的系數(shù)固定的多頻率濾波器對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行處理，通過一階微分器達(dá)到邊沿檢測(cè)效果，獲取邊沿信息，然后分別輸入到峰值檢測(cè)器和信號(hào)重構(gòu)器，峰值檢測(cè)器通過閥值選擇器和累加器計(jì)數(shù)累加獲得接收到的峰值的電壓值，信號(hào)重構(gòu)器用來將比較器輸出的信號(hào)理想化地恢復(fù)出來。最后，信號(hào)選擇器將峰值檢測(cè)器得到的兩路結(jié)果作比較并決定接收哪一路信號(hào)，輸入到解碼模塊，進(jìn)行解碼處理。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了在較差環(huán)境下多頻率的接收數(shù)據(jù)信號(hào)的低延遲高精準(zhǔn)解碼處理。
【專利說明】一種射頻識(shí)別數(shù)據(jù)通信中新型解碼器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于RFID【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種支持EPC-C1G2協(xié)議的在射頻識(shí)別數(shù)據(jù)通信中用于接收端數(shù)據(jù)信號(hào)的處理的新型解碼器。
【背景技術(shù)】
[0002]UHFCUltra High Frequency,超高頻)射頻標(biāo)簽識(shí)別技術(shù)是指工作在860?960MHz的射頻識(shí)別技術(shù)，該技術(shù)具有可讀距離長、閱讀速度快、防碰撞能力強(qiáng)與作用范圍廣的特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于物流管理、門禁、交通管理等領(lǐng)域。目前RFID技術(shù)已經(jīng)在全球各地域形成各自的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，這種標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展將推動(dòng)RFID技術(shù)走向更大規(guī)模的應(yīng)用。
[0003]根據(jù)協(xié)議以及結(jié)合射頻端情況，接收端數(shù)據(jù)信號(hào)具有以下特征:
[0004](I)信號(hào)可以采用ASK調(diào)制形式；
[0005](2)信號(hào)接收頻率由系統(tǒng)設(shè)定，可以為多種頻率；
[0006](3)數(shù)據(jù)可以選擇采用FMO編碼或Miller編碼；
[0007](4)數(shù)據(jù)在編碼后存在FMO或Miller前導(dǎo)碼；
[0008](5)射頻端帶來的其他干擾因素。
[0009]根據(jù)協(xié)議具體規(guī)定，標(biāo)簽返回給閱讀器的信息可以為ASK調(diào)制方式，標(biāo)簽返回信號(hào)的頻率與閱讀器發(fā)送的前導(dǎo)碼中的TRcal (Tag to Reader calibration)參數(shù)有關(guān)。具體關(guān)系如下:
[0010]LF=DR/TRcal
[0011]式中，LF (Link Frequency)表示標(biāo)簽返回的鏈接頻率，DR (Divide Ratio)表示頻率分頻系數(shù)。隨著DR、TRcal的變化，鏈路頻率可從40Khz到640Khz變化。
[0012]數(shù)據(jù)的編碼方面，標(biāo)簽可以根據(jù)閱讀器的命令選擇使用FMO或者M(jìn)iller系列的編碼方式，標(biāo)簽返回的信息同時(shí)附帶前導(dǎo)碼，依據(jù)閱讀器發(fā)送的命令中的參數(shù)TRext可以有選擇地附加前導(dǎo)碼。具體如圖2的FMO前導(dǎo)碼以及圖3的Miller系列前導(dǎo)碼所示。
[0013]在無線通信系統(tǒng)中，傳輸信號(hào)總是會(huì)受到很多外界信號(hào)的干擾，由于標(biāo)簽是通過反向散射閱讀器提供的連續(xù)載波的方式將信息回傳，所以該信號(hào)的能量大小受到空間電磁波、標(biāo)簽與閱讀器之間的距離以及其他一些因素影響，考慮到發(fā)射端與接收端的信號(hào)隔離，設(shè)計(jì)中采用環(huán)形器進(jìn)行隔離，由于環(huán)行器的特性，會(huì)對(duì)接收信號(hào)存在較強(qiáng)的干擾。
[0014]總之，采用簡單的低通濾波和解調(diào)解碼難以實(shí)現(xiàn)對(duì)多頻率下的低延遲低功耗的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行高準(zhǔn)確度解碼。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本實(shí)用新型的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供涉及一種支持EPC-C1G2協(xié)議的射頻識(shí)別數(shù)據(jù)通信中接收端數(shù)據(jù)信號(hào)處理的新型解碼器。
[0016]本實(shí)用新型包括兩路信號(hào)預(yù)處理模塊、信號(hào)選擇器和解碼模塊。兩路信號(hào)預(yù)處理模塊中的一路輸入I信號(hào)，另一路輸入Q信號(hào)，兩路信號(hào)預(yù)處理模塊結(jié)構(gòu)相同，均包括低通濾波器、微分器、峰值檢測(cè)器和信號(hào)重構(gòu)器，經(jīng)低通濾波器濾波后的信號(hào)送入微分器，微分器的輸出分成兩路，其中一路輸入至峰值檢測(cè)器，另一路輸入至信號(hào)重構(gòu)器，峰值檢測(cè)器和信號(hào)重構(gòu)器的輸出均連接至信號(hào)選擇器；信號(hào)選擇器輸出連接至解碼模塊。
[0017]本實(shí)用新型的有益效果:本實(shí)用新型采用具有流水線結(jié)構(gòu)的系數(shù)固定的多頻率濾波器對(duì)接收的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行濾波處理，此設(shè)計(jì)降低了設(shè)計(jì)復(fù)雜度，有效的減低了數(shù)據(jù)處理中的延遲，并節(jié)約資源的消耗，同時(shí)能夠處理多頻率的接收信號(hào)。此新型解碼器滿足了對(duì)于時(shí)延的要求，針對(duì)較差環(huán)境中射頻電路返回信號(hào)的失真，也能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)解碼。解決了采用簡單的低通濾波和解調(diào)解碼難以實(shí)現(xiàn)對(duì)多頻率下的低延遲低消耗的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行高準(zhǔn)確度解碼的難題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為新型解碼器設(shè)計(jì)整體框圖；
[0019]圖2為FMO編碼數(shù)據(jù)的前導(dǎo)碼示意圖；
[0020]圖3為Miller編碼數(shù)據(jù)的前導(dǎo)碼示意圖；
[0021]圖4為一階微分器結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖5為峰值檢測(cè)器結(jié)構(gòu)圖； [0023]圖6為信號(hào)重構(gòu)器結(jié)構(gòu)圖；
[0024]圖7為信號(hào)重構(gòu)器輸入輸出波形圖；
[0025]圖8為N為奇數(shù)時(shí)對(duì)稱結(jié)構(gòu)的FIR濾波器；
[0026]圖9為使用流水線結(jié)構(gòu)的濾波器；
[0027]圖10為一階微分器的頻率響應(yīng)；
【具體實(shí)施方式】
[0028]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0029]如圖1所示為新型解碼器設(shè)計(jì)的整體結(jié)構(gòu)框圖，LPF完成對(duì)輸入信號(hào)的低通濾波。本實(shí)用新型采用自行設(shè)計(jì)的具有流水線結(jié)構(gòu)的系數(shù)固定的多頻率低通濾波器。濾波器采用FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)的濾波器具有線性相位，而對(duì)線性相位濾波器而言它的權(quán)值是對(duì)稱的，因此設(shè)計(jì)中可以通過減少權(quán)值乘法鏈路而減少硬件的面積開支。利用對(duì)稱的濾波器結(jié)構(gòu)，可以得到濾波器結(jié)構(gòu)如圖8。其中，該濾波器的輸入輸出關(guān)系為:
[0030]y (η) =x (n) h (O) +χ (η-1) h (I) +...+χ (η_16) h (16)
[0031]式中，h(0)，h(l)，…，h(16)是17個(gè)濾波器系數(shù)。加法器與乘法器可以使用流水線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而減少關(guān)鍵路徑延時(shí)，添加流水線后的加法器與乘法器結(jié)構(gòu)如圖9所示(其中，虛線即為添加的寄存器位置)。濾波器系數(shù)的設(shè)計(jì)，為了減少資源的消耗以及滿足系統(tǒng)傳輸協(xié)議的需求等。采樣頻率Fs的設(shè)定不能過大，需要與濾波器的階數(shù)N以及輸入濾波器的信號(hào)的頻率Fs聯(lián)合考慮，一個(gè)比較好的參考關(guān)系如下:
[0032]4Ν(—)>-ττ~
Fs Fsig
[0033]Fsig是輸入的信號(hào)頻率。本實(shí)用新型使用一種特定的Q值量化法，首先確定Q值，假設(shè)需要轉(zhuǎn)換的最大值為I max I，需要取一個(gè)整數(shù)，使之滿足:[0034]2n_1<|max|<2n
[0035]n為整數(shù)。進(jìn)一步則有:
[0036]2^=2_15Χ2η=2_(15_η)
[0037]其中2_15考慮到設(shè)定的系數(shù)寬度為16位，將Imaxl用濾波器的系數(shù)中絕對(duì)值最大的系數(shù)代替可得η，因此有Q，從而可得到量化后的系數(shù)。
[0038]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的解碼部分由預(yù)處理模塊與解碼模塊兩部分組成。預(yù)處理模塊接收兩路經(jīng)LPF后的I/Q信號(hào)，同時(shí)送入微分器，微分器在此處相當(dāng)于一個(gè)高通濾波器，接收到的信號(hào)每一路都分兩路分別進(jìn)入信號(hào)重構(gòu)器和峰值檢測(cè)器。信號(hào)的重構(gòu)用來將微分器出來的信號(hào)重新構(gòu)成一個(gè)信號(hào)，而峰值檢測(cè)器則計(jì)數(shù)并累加接收到的峰值的電壓值。然后，在信號(hào)選擇器中通過對(duì)峰值檢測(cè)器的結(jié)果作比較并決定接收哪一路信號(hào)，最后將選擇后的信號(hào)輸入到解碼模塊。
[0039]微分器的設(shè)計(jì)，使用微分器有效地處理了直流偏移的問題，同時(shí)帶來的延遲很小，使用的硬件資源也比較少。圖4是微分器的結(jié)構(gòu)圖，圖4中，REG表示移位寄存器組，該微分器的頻率響應(yīng)函數(shù)如下:
【權(quán)利要求】
1.一種射頻識(shí)別數(shù)據(jù)通信中新型解碼器，包括兩路信號(hào)預(yù)處理模塊、信號(hào)選擇器和解碼模塊； 兩路信號(hào)預(yù)處理模塊中的一路輸入I信號(hào)，另一路輸入Q信號(hào)，兩路信號(hào)預(yù)處理模塊結(jié)構(gòu)相同，均包括低通濾波器、微分器、峰值檢測(cè)器和信號(hào)重構(gòu)器，經(jīng)低通濾波器濾波后的信號(hào)送入微分器，微分器的輸出分成兩路，其中一路輸入至峰值檢測(cè)器，另一路輸入至信號(hào)重構(gòu)器，峰值檢測(cè)器和信號(hào)重構(gòu)器的輸出均連接至信號(hào)選擇器；信號(hào)選擇器輸出連接至解碼模塊。
【文檔編號(hào)】H04B1/16GK203708233SQ201420045294
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月24日
【發(fā)明者】陳科明, 嚴(yán)迪科, 徐春艷, 孫智勇 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)