一種讀寫器到標籤的信息傳輸方法和裝置的製作方法
2023-10-08 16:50:39
專利名稱：一種讀寫器到標籤的信息傳輸方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及通信領域，尤其涉及一種讀寫器到標籤的信息傳輸方法和裝置。
背景技術：
通信領域的射頻識別(RFID，Radio Frequency Identification)技術是利用射頻方式進行遠距離通信以達到識別物品的自動識別技術。該技術和當今數位化移動商務相適應，可以實現自動識別和遠程實時監控及管理，是當代信息技術中的熱門技術之一。工作時，將RFID標籤安裝在需要認證的物品上，該標籤通過電磁波發送關於該物品的身份信息給接收裝置，RFID系統按這種工作方式可以追蹤和管理幾乎所有物理對象。RFID在工業自動化、商業自動化、交通運輸控制管理、防偽技術等眾多領域具有廣泛的應用前景。一般的射頻識別系統由三個部分組成，即RFID標籤、讀寫器以及後臺數據管理系統。為了簡單起見，下文中將RFID標籤簡稱為標籤。讀寫器通過天線發送一定頻率的射頻信號，當標籤進入天線的工作區域時，標籤接收到射頻信號從而獲得能量被激活，在標籤和讀寫器之間建立了通信，標籤將自身保存的信息發送給讀寫器，讀寫器對接收信號進行解調和解碼後，通過接口將標籤的信息數據傳輸給後臺數據管理系統，同時也可以執行數據管理系統發來的命令，執行不同的功能。在RFID通信過程中同步是一個非常重要的技術問題，讀寫器和標籤需要步調一致地協調工作，這就必須要有同步系統來保證。同步需要通過一個幀同步碼來實現，該幀同步碼本身不包含標籤的數據信息，但只有通過該幀同步碼在收發設備之間建立了同步後才能開始傳送數據信息，所以建立同步是進行信息傳輸的必要和前提。同步性能的好壞又將直接影響著通信的性能，如果出現同步誤差或失去同步就會導致通信性能下降或通信中斷。因此，要實現RFID通信系統穩定、快速地通信，需要保證接收和發送之間的同步性。發明人在實現本發明的過程中發現，目前在IS018000-6C協議中，通過對TRcalO 的採樣個數進行計數，從而確定返回鏈路的數據速率。在此種方式下，基準頻率的大小決定了返回鏈路的數據速率的精度，基準頻率越大，返回鏈路數據速率的精度也就越高，但是大的基準頻率會導致大的功耗產生。模擬電路中可以增加溫度補償電路來提高基準頻率的穩定度，但是這增加了晶片設計的複雜度和晶片功耗。另外，IS018000-6C標準中只定義了一個時間長度為12. 5us的定界符，標籤在每次上電後，接收到定界符後把校準值寫入片內 RAM，採用PR-ASK或者其他類似的非矩形脈衝時，標籤採樣時並不能確保將幀同步碼中的定界符恢復成12. 5us的時間長度，使得基準頻率誤差，會造成通信過程的誤碼率高。
發明內容
本發明實施例提供一種讀寫器到標籤的信息傳輸方法和裝置，以解決讀寫器到標籤的同步問題。本發明實施例的上述目的是通過如下技術方案實現的一種讀寫器到標籤的信息傳輸方法，所述方法應用於RFID系統的讀寫器，所述方法包括發射一定長度的連續高電平射頻載波；如果接收到標籤發送的身份識別碼，則產生一個幀同步序列，將所述幀同步序列發送給所述標籤，其中，所述幀同步序列包括一個表示幀同步序列的起始點的定界符、兩個用於對基準頻率進行校準的校準符以及數據信息；如果接收到所述標籤返回的接收標識符，則根據後臺控制系統的指令產生基帶命令，並對所述基帶命令進行編碼，將包含所述幀同步序列和所述編碼後的基帶命令的載波信號發送給所述標籤；如果接收到所述標籤返回的同步建立標識符，則確定與所述標籤的同步通信建立完成。一種讀寫器到標籤的信息傳輸方法，所述方法應用於RFID系統的標籤，所述方法包括在接收到讀寫器發送的連續高電平射頻載波時，向所述讀寫器發送身份識別碼；接收所述讀寫器返回的幀同步序列並保存，其中，所述幀同步序列包括一個表示幀同步序列的起始點的定界符、兩個用於對基準頻率進行校準的校準符以及數據信息；根據所述幀同步序列獲得基準頻率校準值，根據所述基準頻率校準值對所述標籤內的基準頻率進行自校準；向所述讀寫器發送接收標識符，接收所述讀寫器返回的包含幀同步序列和編碼後的基帶命令的載波信號；如果所述載波信號中的幀同步序列與保存的幀同步序列相同，則向所述讀寫器發送同步建立標識符；對所述編碼後的基帶命令解碼並執行所述基帶命令。一種讀寫器，所述讀寫器包括發射單元，用於發射一定長度的連續高電平射頻載波；第一產生單元，用於在接收到標籤發送的身份識別碼後，產生一個幀同步序列，所述幀同步序列包括一個表示幀同步序列的起始點的定界符、兩個用於對基準頻率進行校準的校準符以及數據信息；第一發送單元，用於將所述第一產生單元產生的幀同步序列發送給所述標籤；第二產生單元，用於在接收到所述標籤返回的接收標識符後，根據後臺控制系統的指令產生基帶命令；編碼單元，用於對所述第二產生單元產生的基帶命令進行編碼；第二發送單元，用於將包含所述第一產生單元產生的幀同步序列和所述編碼單元編碼後的基帶命令的載波信號發送給所述標籤；確定單元，用於在接收到所述標籤返回的同步建立標識符時，確定與所述標籤的同步通信建立完成。一種標籤，所述標籤包括第一發送單元，用於在接收到讀寫器發送的連續高電平射頻載波時，向所述讀寫器發送身份識別碼；第一接收單元，用於在所述第一發送單元向所述讀寫器發送身份識別碼後接收所述讀寫器返回的幀同步序列，其中，所述幀同步序列包括一個表示幀同步序列的起始點的定界符、兩個用於對基準頻率進行校準的校準符以及數據信息；存儲單元，用於存儲所述第一接收單元接收到的幀同步序列；校準單元，用於根據所述第一接收單元接收到的幀同步序列獲得基準頻率校準值，根據所述基準頻率校準值對所述標籤內的基準頻率進行自校準；第二發送單元，用於在所述校準單元自校準後向所述讀寫器發送接收標識符；第二接收單元，用於在所述第二發送單元向所述讀寫器發送所述接收標識符後接收所述讀寫器返回的包含幀同步序列和編碼後的基帶命令的載波信號； 比較單元，用於將所述第二接收單元接收到的所述載波信號中的幀同步序列與所述存儲單元保存的幀同步序列進行比較；第三發送單元，用於在所述比較單元的比較結果為，所述第二接收單元接收到的所述載波信號中的幀同步序列與所述存儲單元保存的幀同步序列相同時，向所述讀寫器發送同步建立標識符；解碼單元，用於對所述第二接收單元接收到的編碼後的基帶命令解碼並執行所述基帶命令。一種RFID系統，所述系統包括讀寫器和標籤，所述讀寫器用於向外發射一定長度的連續高電平射頻載波；在接收到標籤發送的身份識別碼時，產生一個幀同步序列，將所述幀同步序列發送給所述標籤，其中，所述幀同步序列包括一個表示幀同步序列的起始點的定界符、兩個用於對基準頻率進行校準的校準符以及數據信息；在接收到所述標籤返回的接收標識符時，根據後臺控制系統的指令產生基帶命令，並對所述基帶命令進行編碼，將包含所述幀同步序列和所述編碼後的基帶命令的載波信號發送給所述標籤；在接收到所述標籤返回的同步建立標識符時，確定與所述標籤的同步通信建立完成；所述標籤用於在接收到讀寫器發送的連續高電平射頻載波時，向所述讀寫器發送身份識別碼；接收所述讀寫器返回的幀同步序列並保存，其中，所述幀同步序列包括一個表示幀同步序列的起始點的定界符、兩個用於對基準頻率進行校準的校準符以及數據信息；根據所述幀同步序列獲得基準頻率校準值，根據所述基準頻率校準值對所述標籤內的基準頻率進行自校準；向所述讀寫器發送接收標識符，接收所述讀寫器返回的包含幀同步序列和編碼後的基帶命令的載波信號；在所述載波信號中的幀同步序列與保存的幀同步序列相同時，向所述讀寫器發送同步建立標識符；對所述編碼後的基帶命令解碼並執行所述基帶命令。在RFID系統的讀寫器到標籤的鏈路中使用本發明實施例提供的方法和裝置，通過本發明的幀同步序列可以實現基準頻率自校準，標籤不需要增加溫度補償電路，節省了標籤晶片的面積，從而降低了晶片功耗，並且可以在不同溫度、溼度情況下仍然能夠保證基準頻率的穩定，從而保證了讀寫器和標籤能夠步調一致地協調工作，而且還使得通信過程中的誤碼率很低。
此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，並不構成對本發明的限定。在附圖中圖1為用於射頻識別的讀寫器和標籤的通信系統示意圖；圖2為使用本發明提供的方法的讀寫器和標籤的結構框圖；圖3為本發明實施例提供的一種讀寫器到標籤的信息傳輸方法流程圖；圖4本實施例的幀同步序列示意圖；圖5為本實施例提供的改進的曼徹斯特編碼方法的示意圖；圖6為採用三種不同幀同步序列的通信方式的仿真實驗曲線圖；圖7為本發明實施例提供的另外一種讀寫器到標籤的信息傳輸方法的流程圖；圖8為本發明實施例提供的一種讀寫器的功能組成框圖；圖9為本發明實施例提供的一種標籤的組成框圖；圖10為本發明實施例提供的一種RFID系統的組成框圖。
具體實施例方式為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本發明實施例做進一步詳細說明。在此，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，但並不作為對本發明的限定。圖1為用於射頻識別的讀寫器和標籤的通信系統示意圖，請參照圖1，讀寫器11向外發射ACK調製信號，當一個或多個標籤12進入到讀寫器的工作範圍內時可以接收到讀寫器11發射的射頻信號，根據接收的命令可以返回所需要的數據信息；讀寫器11接收到該數據信息後將其傳輸給計算機數據管理系統13。圖2為使用本發明提供的方法的讀寫器和標籤的結構框圖，請參照圖2，讀寫器 21包括具有接收和發射功能的天線211，起調製和解調作用的數據機212，用於編碼和解碼的編解碼器213，用於產生幀同步序列的幀同步序列產生器214，以及用於產生基帶命令和其它命令的讀寫控制器215 ；同樣，標籤22也具有天線221、數據機222、編解碼器223，另外該標籤還包括用於將射頻載波轉化成標籤工作所需要的電壓的倍壓整流電路 224，用於保存各種數據信息的存儲器225，和用於執行數據讀寫操作和產生各種標誌代碼的數據控制器226。圖3為本發明實施例提供的一種讀寫器到標籤的信息傳輸方法的流程圖，該方法應用於RFID系統的讀寫器，請參照圖3，該方法包括步驟301 發射一定長度的連續高電平射頻載波；其中，讀寫器可以通過其天線向外發射一定長度的連續高電平射頻載波，該載波不包含任何數據信息，該長度最少為8個編碼周期。步驟302 如果接收到標籤發送的身份識別碼，則產生一個幀同步序列，將所述幀同步序列發送給所述標籤；其中，所述幀同步序列包括一個表示幀同步序列的起始點的定界符、兩個用於對基準頻率進行校準的校準符以及數據信息。其中，標籤接收到該射頻載波後，其內部的倍壓整流電路將該射頻載波轉化成標籤工作所需要的電壓，此時標籤被激活並產生一個0-15位的二進位隨機數，如果該隨機數為0，則標籤直接將表示該標籤身份的身份識別碼發射出去，如果該隨機數不為0，則標籤自動對該隨機數進行減1操作，直到該隨機數變為0時再將該身份識別碼發射出去。如果有兩個或兩個以上的標籤產生的隨機數同時為0，此時發生碰撞，即讀寫器同時接收到兩個或兩個以上的身份識別碼，該讀寫器發送重新產生隨機數的命令給相應的多個標籤而不執行下一步操作。其中，讀寫器接收到標籤的身份識別碼後，由幀同步序列產生器產生一個幀同步序列並將其傳送給數據機，將其調製到射頻載波上，然後發送給標籤。其中該幀同步序列包括如下三個部分a) —個表示幀同步序列的起始點的定界符，其為時間長度為T的低電平，該時間長度T由讀寫器的數據率大小來確定，通常在8. 25-25US之間；b)兩個用於對基準頻率進行校準的校準符，用一個高電平和一個低電平表示一個校準符，每一個校準符的時間長度均與定界符的時間長度相等；c)數據信息，其包括用兩個碼元「10」表示的二進位數據0、用兩個碼元「11」表示的二進位數據1、用單位時間長度的兩個連續高電平表示的二進位違例數據、和用兩個碼元「01」表示的二進位數據1，用於建立讀寫器到標籤的同步通信，其中用一個單位時間長度的高電平脈衝表示碼元「 1」，用一個單位時間長度的低電平脈衝表示碼元「0」。圖4是本實施例的幀同步序列示意圖，由圖可以看出本實施例的幀同步序列的結構一個用時間長度為T的低電平表示的定界符；兩個校準符，用一個高電平和一個低電平表示一個校準符，每一個校準符的時間長度均與定界符的時間長度相等；以由兩個碼元 「10」表示的二進位數據0、由兩個碼元「11」表示的二進位數據1、一個由單位時間長度的兩個連續高電平表示的二進位違例數據、和由兩個碼元「01」表示的二進位數據1這樣的順序排列組合在一起的數據信息，其中用一個單位時間長度的高電平脈衝表示碼元「 1」，用一個單位時間長度的低電平脈衝表示碼元「0」。本實施例的幀同步序列包含了違例的情況，可以降低同步通信時的假同步概率。經過實驗證明，該數據信息的自相關函數具有尖銳的單峰特性，自相關性非常高，可以達到5. 12dB以上。而且通過本實施例的幀同步序列可以實現基準頻率自校準，標籤就不需要增加溫度補償電路，節省了標籤晶片的面積，從而降低了晶片功耗，還使得通信過程中的誤碼率很低。儘管圖3示出的幀同步序列結構中的二進位違例數據為1個，但是本領域的技術人員都知道，本實施例的幀同步序列結構中的二進位違例數據也可以為多個，其具體個數由不同的編碼方式來確定。在本實施例中，可以使用任何可實現的編碼方式來對數據進行編碼，例如曼徹斯特編碼(Manchester)、和PIE編碼、米勒編碼等等，在此不再贅述。本實施例在下面提供一種改進的曼徹斯特編碼方法來進行具體說明。圖5為本實施例提供的改進的曼徹斯特編碼方法的示意圖，其編碼原則為用一個單位時間長度的高電平脈衝表示碼元「1」，用一個單位時間長度的低電平脈衝表示碼元 「0」;用兩個碼元「10」表示信源數據中的二進位數0 ；當信源數據中出現單獨的二進位數1 時，用兩個碼元「11」表示該二進位數1 ；當信源數據中出現連續的二進位數1時，用兩個碼元「11」表示奇數位的二進位數1，用兩個碼元「01」表示偶數位的二進位數1 ；即對於連續的二進位數1，第一位的二進位數1用兩個碼元「11」來表示，第二位的二進位數1用兩個碼元「01」來表示，第三位的二進位數1用兩個碼元「11」來表示，第四位的二進位數1用兩個碼元「01」來表示，……，以此類推。換句話說，用一個單位時間長度的高電平脈衝和一個單位時間長度的低電平脈衝表示二進位數0，用兩個單位時間長度的高電平脈衝表示奇數位的二進位數1，用一個單位時間長度的低電平脈衝和一個單位時間長度的高電平脈衝表示偶數位的二進位數1。根據上述編碼方法編碼的二進位數0和1如圖5所示，其中Dperiod為碼元周期， HLff為單位時間長度的高電平脈衝，其表示碼元「1」，LLff為單位時間長度的低電平脈衝，其表示碼元「0」。碼元「01」表示低電平在前高電平在後；「10」表示高電平在前低電平在後， 碼元「11」表示兩個高電平。當採用本實施例提供的改進的曼徹斯特編碼方法對數據進行編碼時，本實施例的幀同步序列中的違例數據可以為1個，採用這種幀同步格式就能夠大大降低讀寫器與標籤之間通信的假同步概率，這是因為讀寫器採用所述改進的曼徹斯特編碼方法對數據進行編碼，編碼後的基帶命令中最多出現連續三個單位時間長度的高電平，而在本實施例的幀同步序列中有連續四個高電平(見圖3)。通過判斷連續高電平的個數就可以區分出基帶命令與幀同步序列，從而在通信時，出現基帶命令與幀同步序列完全相同的概率大大降低，即假同步概率大大降低。該判斷假同步的方法也適用於其它編碼方法，本實施例的幀同步序列結構中的二進位違例數據的個數由不同的編碼方式來確定。步驟303 如果接收到所述標籤發送的接收標識符，則根據後臺控制系統的指令產生基帶命令，對所述基帶命令進行編碼，將包含所述幀同步序列和所述編碼後的基帶命令的載波信號發送給所述標籤；
其中，標籤接收到該幀同步序列後對其進行解調，獲得基準頻率校準值，根據該基準頻率校準值對標籤內的基準頻率進行自校準，並將該幀同步序列保存到存儲器中，同時給讀寫器返回一個表示幀同步序列接收完成的接收標識符。其中標籤在對幀同步序列解調後對定界符和校準符的時間長度和取平均值作為基準頻率校準值，由此可以防止時間偏差出現，確保基準頻率的校準非常準確。其中，讀寫器接收到接收標識符後，其讀寫控制器根據後臺控制系統的指令產生基帶命令，其編解碼器對該基帶命令進行編碼，再由數據機將幀同步序列產生器產生的幀同步序列和編碼後的基帶命令調製到射頻載波上，通過天線發送出去。其中幀同步序列附在基帶命令的前面。步驟304 如果接收到所述標籤返回的同步建立標識符，則確定與所述標籤的同步通信建立完成。其中，標籤對接收到的含有幀同步序列和編碼後的基帶命令的射頻載波信號進行解調，將解調後的幀同步序列與存儲器中保存的幀同步序列進行比較，如果兩個序列相同， 則標籤發送一個表示同步建立的同步建立標識符給讀寫器，由此在兩者之間建立同步通信，同時標籤對該基帶命令進行解碼，得到所需要的基帶命令內容，根據該命令執行下一步操作；否則，標籤發送一個表示同步錯誤的同步錯誤標識符給讀寫器。其中，如果讀寫器接收到該同步錯誤標識符，則重新產生一個幀同步序列並發送給標籤，以便與標籤建立同步通信。具體的通信過程與步驟302-304相同，在此不再贅述。在本實施例中，讀寫器發射的基帶命令以及其它各種命令都是由讀寫器的讀寫控制器產生的，例如重新產生隨機數的命令；而標籤發射的身份識別碼和其它各種標誌代碼 (即各種標識符)都是由標籤的數據控制器產生的，例如同步建立標識符。通過本實施例的讀寫器到標籤的信息傳輸方法，實現了標籤的基準頻率的自校準，不需要增加溫度補償電路，節省了標籤晶片的面積，從而降低了晶片的整體功耗，確保了讀寫器和標籤能夠步調一致地協調工作。為使本實施例的讀寫器到標籤的信息傳輸方法的效果更加清楚，以下結合一個應用實例對本實施例的方法加以說明。圖6為採用三種不同幀同步序列的通信方式的仿真實驗曲線圖，請參照圖6。在高斯白噪聲信道模型條件下，對Manchester、PIE與本發明實施例的改進的 Manchester編碼進行幀同步性能仿真，分析假同步概率。仿真中，每個數據幀由幀同步序列和信息位組成，其中採用Manchester和PIE編碼的數據幀包含的幀同步序列格式為其編碼方法定義的已知格式，採用本發明實施例的改進的Manchester編碼的數據幀包含的幀同步序列格式為圖4所示的格式，其中信息位由32位隨機產生的0、1序列經相應編碼後組成，重複分析1000000次後取平均值。同步檢測時，對幀同步序列作相關運算，大於門限值認為同步成功，否則發生假同步。仿真結果如圖6所示，圖中的MMC代表本發明實施例的改進的Manchester編碼方法。從圖6可以看出，改進的Manchester編碼採用本發明實施例的幀同步序列，其假同步概率在整個信噪比範圍內明顯是最低的。儘管本發明以具體實施例的方式介紹了本發明的信息傳輸方法，但是本領域的技術人員都知道，也可以使用其它通信步驟來實現讀寫器到標籤的信息傳輸過程。包含本發明的幀同步序列結構的任何信息傳輸方法都將落在本發明的保護範圍之內。圖7為本發明實施例提供的一種讀寫器到標籤的信息傳輸方法的流程圖，該方法應用於RFID系統的標籤，請參照圖7，該方法包括步驟701 在接收到讀寫器發送的連續高電平射頻載波時，向所述讀寫器發送身份識別碼；步驟702 接收所述讀寫器返回的幀同步序列並保存，其中，所述幀同步序列包括一個表示幀同步序列的起始點的定界符、兩個用於對基準頻率進行校準的校準符以及數據信息；步驟703 根據所述幀同步序列獲得基準頻率校準值，根據所述基準頻率校準值對所述標籤內的基準頻率進行自校準；步驟704:向所述讀寫器發送接收標識符，接收所述讀寫器返回的包含幀同步序列和編碼後的基帶命令的載波信號；步驟705 如果所述載波信號中的幀同步序列與保存的幀同步序列相同，則向所述讀寫器發送同步建立標識符；步驟706 對所述編碼後的基帶命令解碼並執行所述基帶命令。本實施例的方法與圖3所示實施例的應用於讀寫器的讀寫器到標籤的信息傳輸方法相對應，由於在圖3所示實施例中，已經對讀寫器與標籤在信息交互過程中標籤的工作過程作了詳細說明，在此不再贅述。在圖3所示實施例中，重點介紹了讀寫器到標籤的信息傳輸過程，沒有詳細介紹標籤到讀寫器的傳輸過程，這是因為可以使用任何已知的傳輸方法和編碼方法來實現標籤到讀寫器的信息傳輸，例如，標籤發送信息給讀寫器時，處於標籤自身的處理能力的考慮， 通常使用簡單的米勒編碼方法進行信息傳輸。通過本實施例的讀寫器到標籤的信息傳輸方法，實現了標籤的基準頻率的自校準，不需要增加溫度補償電路，節省了標籤晶片的面積，從而降低了晶片的整體功耗，確保了讀寫器和標籤能夠步調一致地協調工作。圖8為本發明實施例提供的一種讀寫器的功能組成框圖，請參照圖8，該讀寫器包括發射單元801，用於發射一定長度的連續高電平射頻載波；第一產生單元802，用於在接收到標籤發送的身份識別碼後，產生一個幀同步序列，所述幀同步序列包括一個表示幀同步序列的起始點的定界符、兩個用於對基準頻率進行校準的校準符以及數據信息；第一發送單元803，用於將所述第一產生單元802產生的幀同步序列發送給所述標籤；第二產生單元804，用於在接收到所述標籤返回的接收標識符後，根據後臺控制系統的指令產生基帶命令；編碼單元805，用於對所述第二產生單元804產生的基帶命令進行編碼；第二發送單元806，用於將包含所述第一產生單元802產生的幀同步序列和所述編碼單元805編碼後的基帶命令的載波信號發送給所述標籤；確定單元807，用於在接收到所述標籤返回的同步建立標識符時，確定與所述標籤的同步通信建立完成。在一個實施例中，所述第一產生單元802還用於在接收到所述標籤返回的同步錯誤標識符時，重新產生一個幀同步序列，該重新產生的幀同步序列包括一個表示幀同步序列的起始點的定界符、兩個用於對基準頻率進行校準的校準符以及數據信息；所述第一發送單元803還用於將所述第一產生單元802重新產生的幀同步序列發送給所述標籤，以便與所述標籤建立同步通信。在一個實施例中，所述第一產生單元802產生的幀同步序列包含的定界符為一定時間長度的低電平，所述時間長度由所述讀寫器的數據率大小來確定；所述第一產生單元 802產生的幀同步序列包含的校準符包含一個高電平和一個低電平，每一個校準符的時間長度均與定界符的時間長度相等；所述第一產生單元802產生的幀同步序列包含的數據信息包括用兩個碼元10表示的二進位數據0、用兩個碼元11表示的二進位數據1、用單位時間長度的兩個連續高電平表示的二進位違例數據、和用兩個碼元01表示的二進位數據1， 其中，一個單位時間長度的高電平脈衝表示碼元1，一個單位時間長度的低電平脈衝表示碼
元Oo在一個實施例中，所述發射單元801發射的一定長度的連續高電平射頻載波不包含數據信息，所述一定長度不大於8個編碼周期。在一個實施例中，所述第一產生單元802產生的幀同步序列包含的定界符的時間長度在8. 25-25us之間。在本實施例中，發射單元801、第一發送單元803、第二發送單元806可以通過讀寫器的天線和數據機來實現；第一產生單元802可以通過幀同步序列產生器來實現；第二產生單元804、確定單元807可以通過讀寫控制器來實現；編碼單元805可以通過編解碼器來實現。由於該讀寫器的結構組成和功能已經在前述圖2和圖3中作了說明，在此不再贅述。通過本實施例的讀寫器，實現了標籤的基準頻率的自校準，不需要增加溫度補償電路，節省了標籤晶片的面積，從而降低了晶片的整體功耗，確保了讀寫器和標籤能夠步調一致地協調工作。圖9為本發明實施例提供的一種標籤的組成框圖，請參照圖9，該標籤包括第一發送單元901，用於在接收到讀寫器發送的連續高電平射頻載波時，向所述讀寫器發送身份識別碼；第一接收單元902，用於在所述第一發送單元901向所述讀寫器發送身份識別碼後接收所述讀寫器返回的幀同步序列，其中，所述幀同步序列包括一個表示幀同步序列的起始點的定界符、兩個用於對基準頻率進行校準的校準符以及數據信息；存儲單元903，用於存儲所述第一接收單元902接收到的幀同步序列；校準單元904，用於根據所述第一接收單元902接收到的幀同步序列獲得基準頻率校準值，根據所述基準頻率校準值對所述標籤內的基準頻率進行自校準；第二發送單元905，用於在所述校準單元904自校準後向所述讀寫器發送接收標識符；第二接收單元906，用於在所述第二發送單元905向所述讀寫器發送所述接收標識符後接收所述讀寫器返回的包含幀同步序列和編碼後的基帶命令的載波信號；
比較單元907，用於將所述第二接收單元906接收到的所述載波信號中的幀同步序列與所述存儲單元903保存的幀同步序列進行比較；第三發送單元908，用於在所述比較單元907的比較結果為，所述第二接收單元 906接收到的所述載波信號中的幀同步序列與所述存儲單元903保存的幀同步序列相同時，向所述讀寫器發送同步建立標識符；解碼單元909，用於對所述第二接收單元906接收到的編碼後的基帶命令解碼並執行所述基帶命令。在一個實施例中，所述第三發送單元908還用於在所述比較單元907的比較結果為，所述第二接收單元906接收到的所述載波信號中的幀同步序列與所述存儲單元903保存的幀同步序列不同時，向所述讀寫器發送同步錯誤標識符。在一個實施例中，所述校準單元904所利用的基準頻率校準值為所述幀同步序列中定界符和校準符的時間長度之和的平均值。在本實施例中，第一發送單元901、第一接收單元902、第二發送單元905、第二接收單元906、第三發送單元908可以通過標籤的天線和數據機來實現；存儲單元903可以通過標籤的存儲單元來實現；校準單元904、比較單元907可以通過標籤的數據控制器來實現；解碼單元909可以通過標籤的編解碼器來實現。由於該標籤的結構組成和功能已經在前述圖2和圖3中作了說明，在此不再贅述。通過本實施例的標籤，實現了標籤的基準頻率的自校準，不需要增加溫度補償電路，節省了標籤晶片的面積，從而降低了晶片的整體功耗，確保了讀寫器和標籤能夠步調一致地協調工作。圖10為本發明實施例提供的一種RFID系統的組成框圖，請參照圖10，該RFID系統包括讀寫器1001和標籤1002，其中讀寫器1001用於向外發射一定長度的連續高電平射頻載波；在接收到標籤發送的身份識別碼時，產生一個幀同步序列，將所述幀同步序列發送給所述標籤，其中，所述幀同步序列包括一個表示幀同步序列的起始點的定界符、兩個用於對基準頻率進行校準的校準符以及數據信息；在接收到所述標籤返回的接收標識符時，根據後臺控制系統的指令產生基帶命令，並對所述基帶命令進行編碼，將包含所述幀同步序列和所述編碼後的基帶命令的載波信號發送給所述標籤；在接收到所述標籤返回的同步建立標識符時，確定與所述標籤的同步通信建立完成；標籤1002用於在接收到讀寫器發送的連續高電平射頻載波時，向所述讀寫器發送身份識別碼；接收所述讀寫器返回的幀同步序列並保存，其中，所述幀同步序列包括一個表示幀同步序列的起始點的定界符、兩個用於對基準頻率進行校準的校準符以及數據信息；根據所述幀同步序列獲得基準頻率校準值，根據所述基準頻率校準值對所述標籤內的基準頻率進行自校準；向所述讀寫器發送接收標識符，接收所述讀寫器返回的包含幀同步序列和編碼後的基帶命令的載波信號；在所述載波信號中的幀同步序列與保存的幀同步序列相同時，向所述讀寫器發送同步建立標識符；對所述編碼後的基帶命令解碼並執行所述基帶命令。在本實施例中，讀寫器1001和標籤1002的通信過程包括以下步驟步驟1 讀寫器1001通過天線向外發射一定長度的連續高電平射頻載波，該載波不包含任何數據信息。步驟2 當標籤1002接收到讀寫器1001發送的所述連續高電平射頻載波後，從中獲得能量而被激活，發送一個身份識別碼給讀寫器1001。步驟3 讀寫器1001接收到標籤1002的身份識別碼後，產生一個幀同步序列並將其調製到射頻載波上，然後發送給該標籤1002 ；該幀同步序列的結構在上面部分已經做了詳細介紹，這裡不再贅述。步驟4 標籤1002接收到該幀同步序列後對其進行解調，獲得基準頻率校準值，根據該值對標籤1002內的基準頻率進行自校準，並將該幀同步序列保存到存儲器中，同時給讀寫器1001返回一個接收標識符。步驟5 讀寫器1001接收到接收標識符後，根據後臺控制系統的指令產生基帶命令並對其進行編碼，將幀同步序列產生器產生的幀同步序列和編碼後的基帶命令調製到射頻載波上，通過天線發送出去，其中幀同步序列附在基帶命令的前面。步驟6 標籤1002對接收到含有幀同步序列和基帶命令的射頻載波信號進行解調，將解調後的幀同步序列與存儲器中保存的幀同步序列進行比較，如果兩個序列相同，則標籤1002發送一個同步建立標識符給讀寫器1001，由此在兩者之間建立同步通信，同時標籤1002對該基帶命令進行解碼，得到所需要的基帶命令內容，根據該命令執行下一步操作；否則，標籤發送一個同步錯誤標識符給讀寫器1001。步驟7 如果讀寫器1001接收到同步錯誤標識符，則重新執行所述步驟3-6直到建立了同步通信。本實施例的讀寫器1001可以通過圖8所示讀寫器來實現，本實施例的標籤1002 可以圖9所示的標籤來實現，由於在圖8和圖9所示實施例中，已經對讀寫器和標籤進行了詳細說明，在此不再贅述。通過本實施例的RFID系統，實現了標籤的基準頻率的自校準，不需要增加溫度補償電路，節省了標籤晶片的面積，從而降低了晶片的整體功耗，確保了讀寫器和標籤能夠步調一致地協調工作。結合本文中所公開的實施例描述的方法或算法的步驟可以直接用硬體、處理器執行的軟體模塊，或者二者的結合來實施。軟體模塊可以置於隨機存儲器(RAM)、內存、只讀存儲器(ROM)、電可編程ROM、電可擦除可編程ROM、寄存器、硬碟、可移動磁碟、CD-ROM、或技術領域內所公知的任意其它形式的存儲介質中。以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，並不用於限定本發明的保護範圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種讀寫器到標籤的信息傳輸方法，所述方法應用於RFID系統的讀寫器，其特徵在於，所述方法包括發射一定長度的連續高電平射頻載波；如果接收到標籤發送的身份識別碼，則產生一個幀同步序列，將所述幀同步序列發送給所述標籤，其中，所述幀同步序列包括一個表示幀同步序列的起始點的定界符、兩個用於對基準頻率進行校準的校準符以及數據信息；如果接收到所述標籤返回的接收標識符，則根據後臺控制系統的指令產生基帶命令， 並對所述基帶命令進行編碼，將包含所述幀同步序列和所述編碼後的基帶命令的載波信號發送給所述標籤；如果接收到所述標籤返回的同步建立標識符，則確定與所述標籤的同步通信建立完成。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在將所述幀同步序列和所述編碼後的基帶命令發送給所述標籤後，所述方法還包括如果接收到所述標籤返回的同步錯誤標識符，則重新產生一個幀同步序列，並將所述重新產生的幀同步序列發送給所述標籤，以便與所述標籤建立同步通信，其中，所述重新產生的幀同步序列包括一個表示幀同步序列的起始點的定界符、兩個用於對基準頻率進行校準的校準符以及數據信息。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於所述定界符為一定時間長度的低電平，所述時間長度由所述讀寫器的數據率大小來確定；所述校準符包含一個高電平和一個低電平，每一個校準符的時間長度均與定界符的時間長度相等；所述數據信息包括用兩個碼元10表示的二進位數據0、用兩個碼元11表示的二進位數據1、用單位時間長度的兩個連續高電平表示的二進位違例數據、和用兩個碼元01表示的二進位數據1，其中，一個單位時間長度的高電平脈衝表示碼元1，一個單位時間長度的低電平脈衝表示碼元0。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述一定長度的連續高電平射頻載波不包含數據信息，所述一定長度不大於8個編碼周期。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述定界符的時間長度在8.25-25us之間。
6.一種讀寫器到標籤的信息傳輸方法，所述方法應用於RFID系統的標籤，其特徵在於，所述方法包括在接收到讀寫器發送的連續高電平射頻載波時，向所述讀寫器發送身份識別碼； 接收所述讀寫器返回的幀同步序列並保存，其中，所述幀同步序列包括一個表示幀同步序列的起始點的定界符、兩個用於對基準頻率進行校準的校準符以及數據信息；根據所述幀同步序列獲得基準頻率校準值，根據所述基準頻率校準值對所述標籤內的基準頻率進行自校準；向所述讀寫器發送接收標識符，接收所述讀寫器返回的包含幀同步序列和編碼後的基帶命令的載波信號；如果所述載波信號中的幀同步序列與保存的幀同步序列相同，則向所述讀寫器發送同步建立標識符；對所述編碼後的基帶命令解碼並執行所述基帶命令。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於如果所述幀同步序列與保存的幀同步序列不同，則向所述讀寫器發送同步錯誤標識符。
8.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述基準頻率校準值為所述幀同步序列中定界符和校準符的時間長度之和的平均值。
9.一種讀寫器，其特徵在於，所述讀寫器包括發射單元，用於發射一定長度的連續高電平射頻載波；第一產生單元，用於在接收到標籤發送的身份識別碼後，產生一個幀同步序列，所述幀同步序列包括一個表示幀同步序列的起始點的定界符、兩個用於對基準頻率進行校準的校準符以及數據信息；第一發送單元，用於將所述第一產生單元產生的幀同步序列發送給所述標籤； 第二產生單元，用於在接收到所述標籤返回的接收標識符後，根據後臺控制系統的指令產生基帶命令；編碼單元，用於對所述第二產生單元產生的基帶命令進行編碼； 第二發送單元，用於將包含所述第一產生單元產生的幀同步序列和所述編碼單元編碼後的基帶命令的載波信號發送給所述標籤；確定單元，用於在接收到所述標籤返回的同步建立標識符時，確定與所述標籤的同步通信建立完成。
10.根據權利要求9所述的讀寫器，其特徵在於所述第一產生單元還用於在接收到所述標籤返回的同步錯誤標識符時，重新產生一個幀同步序列，所述重新產生的幀同步序列包括一個表示幀同步序列的起始點的定界符、 兩個用於對基準頻率進行校準的校準符以及數據信息；所述第一發送單元還用於將所述第一產生單元重新產生的幀同步序列發送給所述標籤，以便與所述標籤建立同步通信。
11.根據權利要求9所述的讀寫器，其特徵在於，所述第一產生單元產生的幀同步序列包含的定界符為一定時間長度的低電平，所述時間長度由所述讀寫器的數據率大小來確定；所述第一產生單元產生的幀同步序列包含的校準符包含一個高電平和一個低電平，每一個校準符的時間長度均與定界符的時間長度相等；所述第一產生單元產生的幀同步序列包含的數據信息包括用兩個碼元10表示的二進位數據0、用兩個碼元11表示的二進位數據1、用單位時間長度的兩個連續高電平表示的二進位違例數據、和用兩個碼元01表示的二進位數據1，其中，一個單位時間長度的高電平脈衝表示碼元1，一個單位時間長度的低電平脈衝表示碼元0。
12.根據權利要求9所述的讀寫器，其特徵在於，所述發射單元發射的一定長度的連續高電平射頻載波不包含數據信息，所述一定長度不大於8個編碼周期。
13.根據權利要求9所述的讀寫器，其特徵在於，所述第一產生單元產生的幀同步序列包含的定界符的時間長度在8. 25-25us之間。
14.一種標籤，其特徵在於，所述標籤包括第一發送單元，用於在接收到讀寫器發送的連續高電平射頻載波時，向所述讀寫器發送身份識別碼；第一接收單元，用於在所述第一發送單元向所述讀寫器發送身份識別碼後接收所述讀寫器返回的幀同步序列，其中，所述幀同步序列包括一個表示幀同步序列的起始點的定界符、兩個用於對基準頻率進行校準的校準符以及數據信息；存儲單元，用於存儲所述第一接收單元接收到的幀同步序列； 校準單元，用於根據所述第一接收單元接收到的幀同步序列獲得基準頻率校準值，根據所述基準頻率校準值對所述標籤內的基準頻率進行自校準；第二發送單元，用於在所述校準單元自校準後向所述讀寫器發送接收標識符； 第二接收單元，用於在所述第二發送單元向所述讀寫器發送所述接收標識符後接收所述讀寫器返回的包含幀同步序列和編碼後的基帶命令的載波信號；比較單元，用於將所述第二接收單元接收到的所述載波信號中的幀同步序列與所述存儲單元保存的幀同步序列進行比較；第三發送單元，用於在所述比較單元的比較結果為，所述第二接收單元接收到的所述載波信號中的幀同步序列與所述存儲單元保存的幀同步序列相同時，向所述讀寫器發送同步建立標識符；解碼單元，用於對所述第二接收單元接收到的編碼後的基帶命令解碼並執行所述基帶命令。
15.根據權利要求14所述的標籤，其特徵在於所述第三發送單元還用於在所述比較單元的比較結果為，所述第二接收單元接收到的所述載波信號中的幀同步序列與所述存儲單元保存的幀同步序列不同時，向所述讀寫器發送同步錯誤標識符。
16.根據權利要求14所述的標籤，其特徵在於所述校準單元所利用的基準頻率校準值為所述幀同步序列中定界符和校準符的時間長度之和的平均值。
17.一種RFID系統，所述系統包括讀寫器和標籤，其特徵在於所述讀寫器用於向外發射一定長度的連續高電平射頻載波；在接收到標籤發送的身份識別碼時，產生一個幀同步序列，將所述幀同步序列發送給所述標籤，其中，所述幀同步序列包括一個表示幀同步序列的起始點的定界符、兩個用於對基準頻率進行校準的校準符以及數據信息；在接收到所述標籤返回的接收標識符時，根據後臺控制系統的指令產生基帶命令，並對所述基帶命令進行編碼，將包含所述幀同步序列和所述編碼後的基帶命令的載波信號發送給所述標籤；在接收到所述標籤返回的同步建立標識符時，確定與所述標籤的同步通信建立完成；所述標籤用於在接收到讀寫器發送的連續高電平射頻載波時，向所述讀寫器發送身份識別碼；接收所述讀寫器返回的幀同步序列並保存，其中，所述幀同步序列包括一個表示幀同步序列的起始點的定界符、兩個用於對基準頻率進行校準的校準符以及數據信息； 根據所述幀同步序列獲得基準頻率校準值，根據所述基準頻率校準值對所述標籤內的基準頻率進行自校準；向所述讀寫器發送接收標識符，接收所述讀寫器返回的包含幀同步序列和編碼後的基帶命令的載波信號；在所述載波信號中的幀同步序列與保存的幀同步序列相同時，向所述讀寫器發送同步建立標識符；對所述編碼後的基帶命令解碼並執行所述基帶命令。
全文摘要
本發明實施例提供一種讀寫器到標籤的信息傳輸方法和裝置，所述方法包括發射一定長度的連續高電平射頻載波；如果接收到標籤發送的身份識別碼，則產生一個幀同步序列，將所述幀同步序列發送給所述標籤，其中，所述幀同步序列包括一個表示幀同步序列的起始點的定界符、兩個用於對基準頻率進行校準的校準符以及數據信息；如果接收到所述標籤返回的接收標識符，則根據後臺控制系統的指令產生基帶命令，並對所述基帶命令進行編碼，將包含所述幀同步序列和所述編碼後的基帶命令的載波信號發送給所述標籤；如果接收到所述標籤返回的同步建立標識符，則確定與所述標籤的同步通信建立完成。通過本發明可以實現基準頻率自校準，從而降低了晶片功耗。
文檔編號H04L27/26GK102185817SQ20111005243
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月4日 優先權日2011年3月4日
發明者蘭天, 馮敬, 劉偉峰, 劉文莉, 宋繼偉, 沈紅偉, 耿力, 袁理, 高林 申請人:中國電子技術標準化研究所, 北京中電華大電子設計有限責任公司, 西安電子科技大學