专利名称：一种射频识别中的信息传输方法、系统和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信中的射频识别技术，尤其涉及一种射频识别中的信息 传输方法、系统和装置。
背景技术：
射频识别(RFID, Radio Frequency Identify)是一种非*接触式的自动识别才支 术，其通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，且识别操作无需人工 干预，可工作于各种恶劣环境。RFID系统包括读写器和标签(或应答器)，读 写器可识别高速运动的标签，并可同时识别多个标签，操作快捷方便。
射频识别分为无源射频识别和有源射频识别，两者的本质区别在于标签端。 无源射频识别的标签是从阅读器发射的波形中获取能量，而有源射频识别的标 签自身有能源供应。
RFID系统的工作原理如图1所示，阅读器通过调制射频载波信号发送信息 到一个或多个标签；阅读器将数据信息经编码、幅移键控(ASK， Amplitude Shift Keying)调制后形成射频载波信号，经过无线信道传给标签。阅读器不停的向 标签发送连续载波(CW， Continuous Wave ),以背向散射标签返回的信息；如 果是无源射频识别，则发送连续载波还用于向标签提供能量。阅读器和标签之 间的通信是半双工的。
标签主要由天线、射频单元、逻辑单元和存储器构成，标签从阅读器获得 的能量一部分被内部电路消耗， 一部分通过天线发射出去。为了增大阅读器和 标签之间的通信距离，在阅读器灵敏度一定的条件下，要求标签的天线尽可能 发射更多的能量。因此，在阅读器发射功率、标签发射系数一定的情况下，要 求阅读器发送信息的高电平分量尽量多，而标签编码信息中的低电平分量尽量多。标签接收到阅读器的命令后，将要发送的数据信息经编码、调制后形成调 制信号发送给阅读器。
在射频识別通信中，通信是以帧的形式传输的，帧包括帧头、分隔符(帧 同步码)、命令、参数、数据和才交验等，帧头提供位同步时刻，帧同步码提供数 据的开始时刻。评价帧同步码性能好坏的一个主要准则是帧同步码的自相关性 能，自相关性能越好，越易实现帧同步。
一个帧同步码的自相关性能越好，选
取合理的判决门限，则其漏同步的概率也就越低；当帧同步码中不满足编码规 则的码字越多，其假同步的概率就越低。
图2给出了现有18000-6B协议中阅读器到标签方向帧结构的分隔符1，该 分隔符长度为10比特，含有3个不满足曼彻斯特编码规则的码字，即C1、 C2 为两个连续的高电平，不满足曼彻斯特编码规贝'J; C3、C4为两个连续的低电平， 不满足曼彻斯特编码规则；C5、 C6为两个连续的高电平，也不满足曼彻斯特编 码规则；C7、 C8为一高一低电平，满足曼彻斯特编码》见则；C9、 C10为一高 一低电平，也满足曼彻斯特编码规则。该分隔符1的优点在于能够降低假同步 的概率。
通常采用局部自相关函数计算帧同步码的自相关性，对于帧同步码组 (A,a，…，;cJ，其局部自相关函数可以表示为
(1)
从上式可以看出，对应不同的y值，就会有不同的自相关函数值。其中，
计算方式是码组成员《(/=1，2，...，")高电平对应"r，低电平对应"-r，。这样，当
/=0时，i C/)的取值最大。自相关函数图就是以/为横轴，以i (力为纵轴所4寻 到的图形。
图3所示的帧同步码识别器，可以看成一个滑动相关器。以18000-6Bf办i义 中阅读器到标签方向的分隔符1为例介绍其工作原理。识别器由IO级移位寄存 器、相加器和判决器构成。移位寄存器中已经存在IO位分隔符1,当10位分
5隔符1从右向左依次进入时，按照(1)式计算，就会得到自相关函数值，当
10位分隔符1完全进入移位寄存器时，自相关函凄t值最大，最大值为10。当判 决门限为8，且最后一位0进入时，判决器输出一帧同步脉冲，表示一帧的开 头。
参照图4所示，是18000-6B协议中阅读器到标签方向帧结构的分隔符1 的自相关函数图。可以看出，其最大峰值为P-IO，次峰值(又称为主旁瓣)为 S=3。帧同步码自相关性能的好坏通常用"峰值同主旁瓣的比值"表示，即 "P2SLR"，其单位为分贝(dB)。阅读器到标签方向分隔符l自相关性能的计 算式为P2SLR=101ogl0 (10/3 ) =5.23dB，因而，18000-6B协议分隔符1的自 相关性能为5.23dB。
综上所述，在现有的射频识别标准18000-6B中，阅读器到标签方向的编码 方式为曼彻斯特编码，其帧同步码的自相关性能仅为5.23dB,自相关性能不佳， 不便于找到 一帧的开始时刻。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种射频识别中的信息传输方法、 系统和装置，以解决现有帧同步码技术自相关性能不佳，不适宜判决数据起始 时刻的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的 本发明所提供的一种射频识别中的信息传输方法，该方法包括 阅读器将需要发送的数据信息经编码、调制后形成调制信号，并将所述调
制信号发送给标签；所述调制信号的帧格式中包含帧同步码，所迷帧同步码由 10位二进制代码构成，代码才及性的顺序依次为VI VI V2 V2 V2 VI V2 V2 VI V2，所述V1表示低电平，V2表示高电平，所述帧同步码的构成为低低高高 高低高高4氐高。
该方法进一步包^":所述标签接收所述调制信号，并进^f于解调、解码后， 得到所述数据信息。当所述凄丈据信息采用能量增强型编码(EEC)时，帧同步码所对应的EEC 解码符号依次为V101V;其中，所述V表示违反EEC编码规则。
所述调制信号的帧格式包括帧头、帧同步码、命令、参数、数据和校验码。
本发明所提供的一种射频识别中的信息传输系统，该系统包括阅读器和 标签，其中，
所述阅读器，用于将需要发送的数据信息经编码、调制后形成调制信号， 并将所述调制信号发送给所述标签；所述调制信号的帧格式中包含帧同步码， 所述帧同步码由10位二进制代码构成，代码极性的顺序依次为VI VI V2 V2 V2 VI V2 V2 VI V2，所述V1表示低电平，V2表示高电平，所述帧同步码的 构成为〗氐低高高高4氐高高J氐高；
所述标签，用于对来自阅读器的调制信号进行接收、解调、解码后，得到 所述数据信息。
所述阅读器对信息采用EEC编码，相应的，帧同步码所对应的EEC解码 符号依次为V101V;其中，所述V表示违反EEC编码规则。
所述调制信号的帧格式包括帧头、帧同步码、命令、参数、数据和校验码。
本发明所提供的一种阅读器，包括
编码模块，用于对需要发送的数据信息进行编码；
调制模块，用于对编码后的数据进行调制，形成调制信号；所述调制信号 的帧格式中包含帧同步码，所述帧同步码由IO位二进制代码构成，代码极性的 顺序依次为VI VI V2 V2 V2 VI V2 V2 VI V2，所述VI表示低电平，V2表示 高电平，所述帧同步码的构成为低低高高高低高高低高；
信号发送模块，用于将所述调制信号发送给标签。
所述编码模块采用EEC编码，相应的，帧同步码所对应的EEC解码符号 符号依次为V101V;其中，所述V表示违反EEC编码失见则。
所述调制信号的帧格式包括帧头、帧同步码、命令、参数、数据和校验
7码。
本发明所提供的一种射频识别中的信息传输方法、系统和装置，克服了现 有帧同步码技术中自相关性能不佳，不适宜判决数据起始时刻的缺陷。通过在
阅读器上采用能量增强型编码(EEC)编码，能够为标签提供较多的能量；通 过重新定义帧同步码的格式，提高了帧同步码的自相关性能，相比18000-B协 议曼彻斯特帧同步码，自相关性能由5.23dB提高到6.99dB;此外，该帧同步码 更适宜用作EEC码的前向帧格式。
图1为现有4支术中RFID系统的工作原理示意图2为现有协-汉中阅读器到标签方向帧结构的分隔符1的波形图3为现有技术中帧同步码识别器的结构示意图4为现有协"i义中阅读器到标签方向帧结构的分隔符1的自相关函数图5为本发明一种射频识别中的信息传输方法的流程图6为本发明中EEC编码的一种编码序列的示意图7为本发明中阅读器到标签方向的调制信号的帧结构示意图8为本发明中的帧同步码的波形图9为本发明中的帧同步码的自相关函数图10为本发明一种射频识别中的信息传输系统的組成结构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。 为解决现有帧同步码技术自相关性能不佳，不适宜判决数据起始时刻的缺 陷，本发明所提供的一种射频识别中的信息传输方法，其核心思想为阅读器 将需要发送的数据信息经编码、调制后形成调制信号，并将该调制信号发送给 标签；该编码采用能量增强型编码(EEC, Energy Enhanced Code )，该调制信 号的帧格式中包含帧同步码，帧同步码中高、低电平的数量不同，且帧同步码的码字中包含三个连续的极性相同的高电平；标签对来自阅读器的调制信号进行接收、解调、解码后，得到调制信号中的信息。
下面结合图5对本发明的信息传输方法进行详细阐述，如图5所示，该方法主要包括以下步骤
步骤501，阅读器对待发送的二进制数据进行编码。
所述编码为EEC编码，其是一种能量增强型编码，能为标签提供较多的能量，是一种适宜于阅读器到标签方向的编码。如图6所示，图6给出了EEC码的一个编码序列。EEC的编码规则是数据0和数据1是等长编码；数据0被编码为IO两个比特；数据l中间无相位跳变，一^:用高电平表示；当连续三个数据1时，第三个数据1用两个低电平表示。
步骤502,阅读器对编码数据进行调制。
阅读器首先将编码数据组成帧，然后再进行幅度调制。所述帧格式如图7所示，共有六部分组成帧头、分隔符(帧同步码)、命令、参数、数据和校验
码。其中分隔符的结构决定了能否正确解析一帧数据的开始时刻。
本发明所提出的一种帧同步码，如图8所示，该帧同步码由IO位二进制代码构成，依次用G1、 G2、 G3、 G4、 G5、 G6、 G7、 G8、 G9、 G10表示。帧同步码的两个极性分别用VI和V2表示，Vl表示低电平，V2表示高电平；由此可以看出，图8'中10位二进制代码极性的顺序依次为VI VI V2 V2 V2 VI V2V2V1V2，即描述为"低低高高高低高高低高"。其中，V1和V2的数量分别为4和6，高电平的数量较多，从而采用该帧同步码能为标签提供较多的能量，适用于阅读器到标签方向的信息传输。
该帧同步码还有一个优点，即码字中G3、 G4、 G5是3个连续的高电平，而且码字中不包含3个连续的低电平，这种结构应用于阅读器到标签方向的通信中，能为标签提供4交多的能量。
由于帧同步码的码字个数为IO位，是偶数，因此可以进行EEC编码。如图8所示，如果进4亍EEC解码，则标签解码得到符号依次为"V"、 "1"、 "0"、"1"、 "V"。其中，"V"表示违反EEC编码规则步骤503，阅读器对已调制信号进行无线发送。步骤504,.标签接收来自阅读器的调制信号。
在无源RFID系统中，来自阅读器的调制信号首先被标签的天线接收，然后传给标签的射频电路，唤醒标签，解调阅读器信号。步骤505，标签对接收的调制信号进行解调。
标签对来自阅读器的射频信号进行包络检波，将射频信号转化为基带信号；首先根据帧头，找到位同步时刻；然后通过图3所示的帧同步判决方法，将基带信号的帧同步码信息解调出来，找到一帧的开始位置，具体方法是当帧同步信号0011101101完全进入帧同步码识别器时，此时自相关函数值最大为10,当选取判决门限为8时，在帧同步码中最后一个1进入识别器的情况下，输出一个帧同步脉冲，找到了一帧数据的开始位置。
步骤506，标签对已解调的信号进行解码，得到二进制数据。
当找到数据信息的开始位置后，就可以对基带数据信号进行EEC解码，恢复出阅读器发射的二进制数据。
从图9所示本发明的帧同步码的自相关函数图中可以看出，在相关偏移量为0时，自相关函数取得最大值，最大值为P-10,旁瓣最大值为S=2，因此P2SLR的值为6.99dB。其性能明显优于18000-6B协议中用于阅读器到标签方向的分隔符l。因此，在上述步骤506中，标签较容易判决出一帧的开始时刻。
为实现上述射频识别中的信息传输方法，本发明还提供了 一种射频识别中的信息传输系统，如图10所示，该系统包括阅读器11和标签12。其中，阅读器ll，用于将需要发送的数据信息经编码、调制后形成调制信号，并将调制信号发送给标签12。所述的编码为EEC编码，调制信号的帧格式中包含帧同步码，帧同步码中高、低电平的数量不同，且帧同步码的码字中包含三个连续的极性相同的高电平。标签12,用于对来自阅读器11的调制信号进行接收、解调、解码后，得到调制信号中的信息。
其中，帧同步码由10位二进制代码构成，代码才及性的顺序依次为V1 V1V2V2V2V1 V2V2V1 V2, VI表示低电平，V2表示高电平，帧同步码的构成即为低低高高高低高高低高。当调制信号采用EEC编码时，标签12解码得到的符号依次为V101V;其中，V表示违反EEC编码规则。
综上所述，本发明通过在阅读器上采用EEC编码，能够为标签提供较多的能量；通过重新定义帧同步码的格式，提高了帧同步码的自相关性能，相比18000-B协议曼彻斯特帧同步码，自相关性能由5.23dB提高到6.99dB;此外，该帧同步码更适宜用作EEC码的前向帧格式。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
权利要求
1、一种射频识别中的信息传输方法，其特征在于，该方法包括阅读器将需要发送的数据信息经编码、调制后形成调制信号，并将所述调制信号发送给标签；所述调制信号的帧格式中包含帧同步码，所述帧同步码由10位二进制代码构成，代码极性的顺序依次为V1 V1 V2 V2 V2 V1 V2 V2 V1V2，所述V1表示低电平，V2表示高电平，所述帧同步码的构成为低低高高高低高高低高。
2、 根据权利要求1所述射频识别中的信息传输方法，其特征在于，该方法 进一步包括所述标签接收所述调制信号，并进行解调、解码后，得到所述数 据信息。
3、 根据权利要求1或2所述射频识别中的信息传输方法，其特征在于，当 所述数据信息采用能量增强型编码(EEC)时，帧同步码所对应的EEC解码符 号依次为V101V;其中，所述V表示违反EEC编码MJ'J。
4、 根据权利要求1或2所述射频识别中的信息传输方法，其特征在于，所 述调制信号的帧格式包括帧头、帧同步码、命令、参数、数据和校验码。
5、 一种射频识别中的信息传输系统，其特征在于，该系统包括阅读器和 标签，其中，所述阅读器，用于将需要发送的数据信息经编码、调制后形成调制信号， 并将所述调制信号发送给所述标签；所述调制信号的帧格式中包含帧同步码， 所述帧同步码由IO位二进制代码构成，代码极性的顺序依次为V1V1V2V2 'V2 VI V2 V2 VI V2,所述V1表示低电平，V2表示高电平，所述帧同步码的 构成为j氐j氐高高高4氐高高4氐高；所述标签，.用于对来自阅读器的调制信号进行接收、解调、解码后，得到 所述数据信息。
6、 根据权利要求5所述射频识别中的信息传输系统，其特征在于，所述阅 读器对信息采用EEC编码，相应的，帧同步码所对应的EEC解码符号依次为V101V;其中，所述V表示违反EEC编码规则。
7、 根据权利要求5或6所述射频识别中的信息传输系统，其特征在于，所 述调制信号的帧格式包括帧头、帧同步码、命令、参数、数据和校验码。
8、 一种阅读器，其特征在于，包括 编码模块，用于对需要发送的数据信息进行编码；调制模块，用于对编码后的数据进行调制，形成调制信号；所述调制信号 的帧格式中包含帧同步码，所述帧同步码由IO位二进制代码构成，代码极性的 顺序依次为VI VI V2 V2 V2V1 V2 V2V1 V2，所述V1表示低电平，V2表示 高电平，所述帧同步码的构成为低低高高高低高高低高；信号发送模块，用于将所述调制信号发送给标签。
9、 根据权利要求8所述阅读器，其特征在于，所述编码模块采用EEC编 码，相应的，帧同步码所对应的EEC解码符号符号依次为V101V;其中，所 述V表示违反EEC编码规则。
10、 根据权利要求8或9所述阅读器，其特征在于，所述调制信号的帧格 式包括帧头、帧同步码、命令、参数、数据和校验码。
全文摘要
本发明公开了一种射频识别中的信息传输方法，包括阅读器将需要发送的数据信息经编码、调制后形成调制信号，并将调制信号发送给标签；该调制信号的帧格式中包含帧同步码，该帧同步码由10位二进制代码构成，代码极性的顺序依次为V1 V1 V2 V2 V2 V1 V2 V2 V1 V2，V1表示低电平，V2表示高电平，该帧同步码的构成为低低高高高低高高低高。本发明公开了一种射频识别中的信息传输系统，解决了现有帧同步码技术自相关性能不佳，不适宜判决数据起始时刻的问题。
文档编号G06F7/00GK101673195SQ20091009316
公开日2010年3月17日 申请日期2009年9月25日 优先权日2009年9月25日
发明者刘朝阳, 建 张, 江 杜 申请人:中兴通讯股份有限公司