专利名称：一种非接触ic卡负载调制数据的解调方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及IC卡技术领域，特别是用于符合ISO 15693协议及 IS014443A协议的非接触IC卡负载调制数据的解调方法及其装置。
背景技术：
非接触IC卡通过耦合读卡设备产生的射频场获得自身工作所需 的能量，同时接收读卡设备发送的信号，然后以负载调制的方式传送 数据信息到读卡设备。读卡设备一般由主机板和射频读卡头以及天线 组成。射频读卡头完成负载调制数据的模拟放大、数字解调。
符合ISO 15693/14443A协议的非接触IC卡返回的负载调制数据， 数据位的调制方式单频00K调制或双频FSK调制，如图4所示。若干 个某频率的波形与若干个另一频率的组合代表bit0或bitl。负载调 制数据经模拟放大数字化后，要进行00K 、 FSK的解调，才可以得到 Bit数据。
现有技术，实现非接触IC卡负载调制数据的FSK解调，常用算法 如图1所示采用锁频算法的单路混频解调方法。这种方法的缺点是占 用资源多，实时性差，且需要导频序列，不适用于如图4所示的差频 极小的FSK调制数据。此外，也有以极高速的时钟，采样射频读卡头 的模拟部分的输出，以高速的DSP/RISC器件实现FSK解调的方法。 但该方法费用极高，不利于阅读设备的应用推广。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的缺点，本发明的目的是提供一种
遵循IS015693/14443A协议的非接触IC卡阅读设备的负载调制数据 的解调方法及其装置。本发明具有资源配置比高、逻辑效率高、实时 性好的特点。
为了达到上述的发明目的，本发明的技术方案以如下方式实现 一种非接触IC卡负载调制数据的解调方法，它包括使用A/D变
换器、IQ双路混频表、IQ累加平方加法器以及门限判决器，其主要
步骤为
① 模拟数据输入至A/D变换器。
② 主时钟CLK控制A/D变换器和NCO本振。
③ A/D变换器的输出与NCO本振共同作为IQ双路混频表 ROM的地址输入。
FSK调制数据与NCO本振混频的结果作为IQ双路混频表 ROM的输出，连接到I、 Q累加器的输入。
⑤ I、 Q累加器实现对混频结果的最佳接收，I、 Q累加器将结 果送入平方加法器做加法处理得I、 Q矢量模值的平方。
⑥ 将I、 Q矢量模值的平方输入到门限判决器，输出为解调数 据。
在上述解调方法中，所述IQ双路混频表的输出为合乎二进制补码
规则的正负值。IQ双路混频表的输出植入FPGA内的ROM，混频频 率由NCO本振值和AD采样值决定。
在上述解调方法中，所述最佳接收遵循信噪比最大原则。
在上述解调方法中，所述IQ累加平方加法器和门限判决器以 verilog语言描述数字逻辑，综合仿真后由FPGA实现，IQ累加平方 加法器和门限判决器为实时组合逻辑输出，无延迟滞后效应。
实现上述解调方法的装置，它包括A/D变换器和门限判决器。模 拟信号由A/D变换器输入，门限判决器输出解调数据，其结构特点 是，它还包括由I路混频表和Q路混频表组成的IQ双路混频表、由 I路累加器、Q路累加器和平方加法器组成的IQ累加平方加法器。所 述A/D变换器、IQ双路混频表、IQ累加平方加法器和门限判决器依 次串接并均由主时钟CLK控制。
在上述解调装置中，所述A/D变换器采用有源滤波器或晶体管整 形实现。
本发明由于采用了上述方法与结构，将IQ双路混频积分算法用于 非接触IC卡读卡设备的射频读卡头中，仅釆用少量的FPGA逻辑资源 与存储资源就可方便地实现了非接触IC卡读卡设备的 IS015693/14443A负载调制数据的实时解调。同现有技术相比，本发 明具有资源配置比高、逻辑效率高、实时性好的特点。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明做进一步说明。
图1为现有FSK解调算法的工作原理图2为本发明的工作原理图； 图3为本发明的算法流程图4为本发明的适用的IS015693/14443A负载调制数据。
具体实施例方式
参看图2，本发明包括A/D变换器1 、由I路混频表2-1和Q路 混频表2-2组成的IQ双路混频表2、由I路累加器3-1 、 Q路累加器 3-2和平方加法器3-3组成的IQ累加平方加法器3和门限判决器4。 模拟信号由A/D变换器1输入，门限判决器4输出解调数据。A/D 变换器1、 IQ双路混频表2、 IQ累加平方加法器3和门限判决器4 依次串接并均由主时钟CLK控制。A/D变换器1采用有源滤波器或 晶体管整形实现。
参看图3，本发明装置使用时的方法步骤是
① 模拟数据输入至A/D变换器1 。
② 主时钟CLK控制A/D变换器1和NCO本振。
③ A/D变换器1的输出与NCO本振共同作为IQ双路混频表2 的ROM地址输入。
④ FSK调制数据与NCO本振混频的结果作为IQ双路混频表 2的ROM输出，分别连接到I路累加器3-1和Q路累加器 3-2的输入。IQ双路混频表的输出为合乎二进制补码规则的 正负值，IQ双路混频表的输出植入FPGA内的ROM，混频 频率由NCO本振值和AD采样值决定。
⑤ I路累加器3-1和Q路累加器3-2实现对混频结果循信噪比 最大原则进行接收，并将结果送入平方加法器3-3做加法处 理得I、 Q矢量模值的平方。
⑥将I、 Q矢量模值的平方输入到门限判决器4，输出为解调
、Wf l-口数据。
上述方法中的IQ累加平方加法器3和门限判决器4以verilog语 言描述数字逻辑，综合仿真后由FPGA实现。IQ累加平方加法器3 和门限判决器4为实时组合逻辑输出，无延迟滞后效应。
IQ混频表2内容为混频乘法器的结果，由经典的信号处理理论支
持
cos2;r7^cos(2;ry^ +伊)二会[cos伊+ cos(2;r.2y^ +炉)]......(1)
cos 2;r" cos(2;r/2f +伊)=|[cos(2;r- /2> +伊)+ cos(2;r (, + /2 V +伊)]……(2)
sinS^ry^cosPvy^ + ^-^sinp + sinP^Sy^ + p)] ...... (3)
sin2;r_/;Mcos(2;r/2,)=|[sin(2;rC/; -/2)"p) + sin(2"C/; +/2V + p)]…… (4)
由以上公式(l一4)知，当同频率混频，无论I路、Q路结果均 为直流叠加2倍高频扰动。而异频率混频，无论I路、Q路结果均为
低频频率为(/;-/2)的正弦或余弦波形叠加2倍高频扰动。综上述，只
要对I、 Q双路混频结果分别做时间周期为^的积分，同频率情 况下，积分结果为某常数，物理意义为某矢量的I、 Q路的分量。异
频率情况下，积分结果近于零，物理意思为白噪声。
<formula>formula see original document page 8</formula>……(6)对公式(5—6)的积分结果平方累加，再送至门限判决器4即得 FSK解调数据。
权利要求
1、一种非接触IC卡负载调制数据的解调方法，它包括使用A/D变换器、IQ双路混频表、IQ累加平方加法器以及门限判决器，其主要步骤为①模拟数据输入至A/D变换器；②主时钟CLK控制A/D变换器和NCO本振；③A/D变换器的输出与NCO本振共同作为IQ双路混频表ROM的地址输入；④FSK调制数据与NCO本振混频的结果作为IQ双路混频表ROM的输出，连接到I、Q累加器的输入；⑤I、Q累加器实现对混频结果的最佳接收，I、Q累加器将结果送入平方加法器做加法处理得I、Q矢量模值的平方；⑥将I、Q矢量模值的平方输入到门限判决器，输出为解调数据。
2、 根据权利要求1所述的非接触IC卡负载调制数据的解调方 法，其特征在于，所述IQ双路混频表的输出为合乎二进制补码规则 的正负值，IQ双路混频表的输出植入FPGA内的ROM，混频频率由 NCO本振值和AD采样值决定。
3、 根据权利要求1或2所述的非接触IC卡负载调制数据的解 调方法，其特征在于，所述最佳接收遵循信噪比最大原则。
4、 根据权利要求3所述的非接触IC卡负载调制数据的解调方 法，其特征在于，所述IQ累加平方加法器和门限判决器以verilog语 言描述数字逻辑，综合仿真后由FPGA实现，IQ累加平方加法器和 门限判决器为实时组合逻辑输出，无延迟滞后效应。
5、 实现权利要求1所述的非接触IC卡负载调制数据解调方法 的装置，它包括A/D变换器(1)和门限判决器(4)，模拟信号由 A/D变换器(1)输入，门限判决器(4)输出解调数据，其特征在于， 它还包括由I路混频表(2-1)和Q路混频表(2-2)组成的IQ双路 混频表(2)、由I路累加器(3-1)、 Q路累加器(3-2)和平方加法器(3-3)组成的IQ累加平方加法器(3)，所述A/D变换器(1)、 IQ 双路混频表(2)、 IQ累加平方加法器(3)和门限判决器(4)依次 串接并均由主时钟CLK控制。
6、 根据权利要求5所述的非接触IC卡负载调制数据的解调方 法的装置，其特征在于，所述A/D变换器(1)采用有源滤波器或晶 体管整形实现。
全文摘要
一种非接触IC卡负载调制数据的解调方法及其装置，涉及IC卡技术领域。本发明装置包括A/D变换器和门限判决器。模拟信号由A/D变换器输入，门限判决器输出解调数据，其结构特点是，它还包括由I路混频表和Q路混频表组成的IQ双路混频表、由I路累加器、Q路累加器和平方加法器组成的IQ累加平方加法器。所述A/D变换器、IQ双路混频表、IQ累加平方加法器和门限判决器依次串接并均由主时钟CLK控制。同现有技术相比，本发明具有资源配置比高、逻辑效率高、实时性好的特点。
文档编号G06K7/00GK101187968SQ20061011455
公开日2008年5月28日 申请日期2006年11月15日 优先权日2006年11月15日
发明者丁义民, 孟庆云, 磊 徐, 盛敬刚, 黄金煌 申请人:北京同方微电子有限公司