一種射頻識別數據通信中新型解碼器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種射頻識別數據通信中新型解碼器。現有的數據信號處理難以實現對多頻率下的低延遲低功耗的數據信號進行高準確度解碼。本實用新型采用了具有流水線結構的系數固定的多頻率濾波器對接收信號進行處理，通過一階微分器達到邊沿檢測效果，獲取邊沿信息，然后分別輸入到峰值檢測器和信號重構器，峰值檢測器通過閥值選擇器和累加器計數累加獲得接收到的峰值的電壓值，信號重構器用來將比較器輸出的信號理想化地恢復出來。最后，信號選擇器將峰值檢測器得到的兩路結果作比較并決定接收哪一路信號，輸入到解碼模塊，進行解碼處理。本實用新型實現了在較差環境下多頻率的接收數據信號的低延遲高精準解碼處理。
【專利說明】一種射頻識別數據通信中新型解碼器
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于RFID【技術領域】，涉及一種支持EPC-C1G2協議的在射頻識別數據通信中用于接收端數據信號的處理的新型解碼器。
【背景技術】
[0002]UHFCUltra High Frequency,超高頻)射頻標簽識別技術是指工作在860?960MHz的射頻識別技術，該技術具有可讀距離長、閱讀速度快、防碰撞能力強與作用范圍廣的特點，可廣泛應用于物流管理、門禁、交通管理等領域。目前RFID技術已經在全球各地域形成各自的統一標準，這種標準化的發展將推動RFID技術走向更大規模的應用。
[0003]根據協議以及結合射頻端情況，接收端數據信號具有以下特征:
[0004](I)信號可以采用ASK調制形式；
[0005](2)信號接收頻率由系統設定，可以為多種頻率；
[0006](3)數據可以選擇采用FMO編碼或Miller編碼；
[0007](4)數據在編碼后存在FMO或Miller前導碼；
[0008](5)射頻端帶來的其他干擾因素。
[0009]根據協議具體規定，標簽返回給閱讀器的信息可以為ASK調制方式，標簽返回信號的頻率與閱讀器發送的前導碼中的TRcal (Tag to Reader calibration)參數有關。具體關系如下:
[0010]LF=DR/TRcal
[0011]式中，LF (Link Frequency)表示標簽返回的鏈接頻率，DR (Divide Ratio)表示頻率分頻系數。隨著DR、TRcal的變化，鏈路頻率可從40Khz到640Khz變化。
[0012]數據的編碼方面，標簽可以根據閱讀器的命令選擇使用FMO或者Miller系列的編碼方式，標簽返回的信息同時附帶前導碼，依據閱讀器發送的命令中的參數TRext可以有選擇地附加前導碼。具體如圖2的FMO前導碼以及圖3的Miller系列前導碼所示。
[0013]在無線通信系統中，傳輸信號總是會受到很多外界信號的干擾，由于標簽是通過反向散射閱讀器提供的連續載波的方式將信息回傳，所以該信號的能量大小受到空間電磁波、標簽與閱讀器之間的距離以及其他一些因素影響，考慮到發射端與接收端的信號隔離，設計中采用環形器進行隔離，由于環行器的特性，會對接收信號存在較強的干擾。
[0014]總之，采用簡單的低通濾波和解調解碼難以實現對多頻率下的低延遲低功耗的數據信號進行高準確度解碼。
【發明內容】
[0015]本實用新型的目的就是針對現有技術的不足，提供涉及一種支持EPC-C1G2協議的射頻識別數據通信中接收端數據信號處理的新型解碼器。
[0016]本實用新型包括兩路信號預處理模塊、信號選擇器和解碼模塊。兩路信號預處理模塊中的一路輸入I信號，另一路輸入Q信號，兩路信號預處理模塊結構相同，均包括低通濾波器、微分器、峰值檢測器和信號重構器，經低通濾波器濾波后的信號送入微分器，微分器的輸出分成兩路，其中一路輸入至峰值檢測器，另一路輸入至信號重構器，峰值檢測器和信號重構器的輸出均連接至信號選擇器；信號選擇器輸出連接至解碼模塊。
[0017]本實用新型的有益效果:本實用新型采用具有流水線結構的系數固定的多頻率濾波器對接收的數據信號進行濾波處理，此設計降低了設計復雜度，有效的減低了數據處理中的延遲，并節約資源的消耗，同時能夠處理多頻率的接收信號。此新型解碼器滿足了對于時延的要求，針對較差環境中射頻電路返回信號的失真，也能夠進行準確的數據解碼。解決了采用簡單的低通濾波和解調解碼難以實現對多頻率下的低延遲低消耗的數據信號進行高準確度解碼的難題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為新型解碼器設計整體框圖；
[0019]圖2為FMO編碼數據的前導碼示意圖；
[0020]圖3為Miller編碼數據的前導碼示意圖；
[0021]圖4為一階微分器結構圖；
[0022]圖5為峰值檢測器結構圖； [0023]圖6為信號重構器結構圖；
[0024]圖7為信號重構器輸入輸出波形圖；
[0025]圖8為N為奇數時對稱結構的FIR濾波器；
[0026]圖9為使用流水線結構的濾波器；
[0027]圖10為一階微分器的頻率響應；
【具體實施方式】
[0028]以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0029]如圖1所示為新型解碼器設計的整體結構框圖，LPF完成對輸入信號的低通濾波。本實用新型采用自行設計的具有流水線結構的系數固定的多頻率低通濾波器。濾波器采用FIR數字濾波器的設計方法實現，設計的濾波器具有線性相位，而對線性相位濾波器而言它的權值是對稱的，因此設計中可以通過減少權值乘法鏈路而減少硬件的面積開支。利用對稱的濾波器結構，可以得到濾波器結構如圖8。其中，該濾波器的輸入輸出關系為:
[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個濾波器系數。加法器與乘法器可以使用流水線結構設計，從而減少關鍵路徑延時，添加流水線后的加法器與乘法器結構如圖9所示(其中，虛線即為添加的寄存器位置)。濾波器系數的設計，為了減少資源的消耗以及滿足系統傳輸協議的需求等。采樣頻率Fs的設定不能過大，需要與濾波器的階數N以及輸入濾波器的信號的頻率Fs聯合考慮，一個比較好的參考關系如下:
[0032]4Ν(—)>-ττ~
Fs Fsig
[0033]Fsig是輸入的信號頻率。本實用新型使用一種特定的Q值量化法，首先確定Q值，假設需要轉換的最大值為I max I，需要取一個整數，使之滿足:[0034]2n_1<|max|<2n
[0035]n為整數。進一步則有:
[0036]2^=2_15Χ2η=2_(15_η)
[0037]其中2_15考慮到設定的系數寬度為16位，將Imaxl用濾波器的系數中絕對值最大的系數代替可得η，因此有Q，從而可得到量化后的系數。
[0038]本實用新型設計的解碼部分由預處理模塊與解碼模塊兩部分組成。預處理模塊接收兩路經LPF后的I/Q信號，同時送入微分器，微分器在此處相當于一個高通濾波器，接收到的信號每一路都分兩路分別進入信號重構器和峰值檢測器。信號的重構用來將微分器出來的信號重新構成一個信號，而峰值檢測器則計數并累加接收到的峰值的電壓值。然后，在信號選擇器中通過對峰值檢測器的結果作比較并決定接收哪一路信號，最后將選擇后的信號輸入到解碼模塊。
[0039]微分器的設計，使用微分器有效地處理了直流偏移的問題，同時帶來的延遲很小，使用的硬件資源也比較少。圖4是微分器的結構圖，圖4中，REG表示移位寄存器組，該微分器的頻率響應函數如下:
【權利要求】
1.一種射頻識別數據通信中新型解碼器，包括兩路信號預處理模塊、信號選擇器和解碼模塊； 兩路信號預處理模塊中的一路輸入I信號，另一路輸入Q信號，兩路信號預處理模塊結構相同，均包括低通濾波器、微分器、峰值檢測器和信號重構器，經低通濾波器濾波后的信號送入微分器，微分器的輸出分成兩路，其中一路輸入至峰值檢測器，另一路輸入至信號重構器，峰值檢測器和信號重構器的輸出均連接至信號選擇器；信號選擇器輸出連接至解碼模塊。
【文檔編號】H04B1/16GK203708233SQ201420045294
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年1月24日 優先權日:2014年1月24日
【發明者】陳科明, 嚴迪科, 徐春艷, 孫智勇 申請人:杭州電子科技大學