专利名称：一种读写器到标签的信息传输方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种读写器到标签的信息传输方法和装置。
背景技术：
通信领域的射频识别(RFID，Radio Frequency Identification)技术是利用射频方式进行远距离通信以达到识别物品的自动识别技术。该技术和当今数字化移动商务相适应，可以实现自动识别和远程实时监控及管理，是当代信息技术中的热门技术之一。工作时，将RFID标签安装在需要认证的物品上，该标签通过电磁波发送关于该物品的身份信息给接收装置，RFID系统按这种工作方式可以追踪和管理几乎所有物理对象。RFID在工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理、防伪技术等众多领域具有广泛的应用前景。一般的射频识别系统由三个部分组成，即RFID标签、读写器以及后台数据管理系统。为了简单起见，下文中将RFID标签简称为标签。读写器通过天线发送一定频率的射频信号，当标签进入天线的工作区域时，标签接收到射频信号从而获得能量被激活，在标签和读写器之间建立了通信，标签将自身保存的信息发送给读写器，读写器对接收信号进行解调和解码后，通过接口将标签的信息数据传输给后台数据管理系统，同时也可以执行数据管理系统发来的命令，执行不同的功能。在RFID通信过程中同步是一个非常重要的技术问题，读写器和标签需要步调一致地协调工作，这就必须要有同步系统来保证。同步需要通过一个帧同步码来实现，该帧同步码本身不包含标签的数据信息，但只有通过该帧同步码在收发设备之间建立了同步后才能开始传送数据信息，所以建立同步是进行信息传输的必要和前提。同步性能的好坏又将直接影响着通信的性能，如果出现同步误差或失去同步就会导致通信性能下降或通信中断。因此，要实现RFID通信系统稳定、快速地通信，需要保证接收和发送之间的同步性。发明人在实现本发明的过程中发现，目前在IS018000-6C协议中，通过对TRcalO 的采样个数进行计数，从而确定返回链路的数据速率。在此种方式下，基准频率的大小决定了返回链路的数据速率的精度，基准频率越大，返回链路数据速率的精度也就越高，但是大的基准频率会导致大的功耗产生。模拟电路中可以增加温度补偿电路来提高基准频率的稳定度，但是这增加了芯片设计的复杂度和芯片功耗。另外，IS018000-6C标准中只定义了一个时间长度为12. 5us的定界符，标签在每次上电后，接收到定界符后把校准值写入片内 RAM，采用PR-ASK或者其他类似的非矩形脉冲时，标签采样时并不能确保将帧同步码中的定界符恢复成12. 5us的时间长度，使得基准频率误差，会造成通信过程的误码率高。
发明内容
本发明实施例提供一种读写器到标签的信息传输方法和装置，以解决读写器到标签的同步问题。本发明实施例的上述目的是通过如下技术方案实现的一种读写器到标签的信息传输方法，所述方法应用于RFID系统的读写器，所述方法包括发射一定长度的连续高电平射频载波；如果接收到标签发送的身份识别码，则产生一个帧同步序列，将所述帧同步序列发送给所述标签，其中，所述帧同步序列包括一个表示帧同步序列的起始点的定界符、两个用于对基准频率进行校准的校准符以及数据信息；如果接收到所述标签返回的接收标识符，则根据后台控制系统的指令产生基带命令，并对所述基带命令进行编码，将包含所述帧同步序列和所述编码后的基带命令的载波信号发送给所述标签；如果接收到所述标签返回的同步建立标识符，则确定与所述标签的同步通信建立完成。一种读写器到标签的信息传输方法，所述方法应用于RFID系统的标签，所述方法包括在接收到读写器发送的连续高电平射频载波时，向所述读写器发送身份识别码；接收所述读写器返回的帧同步序列并保存，其中，所述帧同步序列包括一个表示帧同步序列的起始点的定界符、两个用于对基准频率进行校准的校准符以及数据信息；根据所述帧同步序列获得基准频率校准值，根据所述基准频率校准值对所述标签内的基准频率进行自校准；向所述读写器发送接收标识符，接收所述读写器返回的包含帧同步序列和编码后的基带命令的载波信号；如果所述载波信号中的帧同步序列与保存的帧同步序列相同，则向所述读写器发送同步建立标识符；对所述编码后的基带命令解码并执行所述基带命令。一种读写器，所述读写器包括发射单元，用于发射一定长度的连续高电平射频载波；第一产生单元，用于在接收到标签发送的身份识别码后，产生一个帧同步序列，所述帧同步序列包括一个表示帧同步序列的起始点的定界符、两个用于对基准频率进行校准的校准符以及数据信息；第一发送单元，用于将所述第一产生单元产生的帧同步序列发送给所述标签；第二产生单元，用于在接收到所述标签返回的接收标识符后，根据后台控制系统的指令产生基带命令；编码单元，用于对所述第二产生单元产生的基带命令进行编码；第二发送单元，用于将包含所述第一产生单元产生的帧同步序列和所述编码单元编码后的基带命令的载波信号发送给所述标签；确定单元，用于在接收到所述标签返回的同步建立标识符时，确定与所述标签的同步通信建立完成。一种标签，所述标签包括第一发送单元，用于在接收到读写器发送的连续高电平射频载波时，向所述读写器发送身份识别码；第一接收单元，用于在所述第一发送单元向所述读写器发送身份识别码后接收所述读写器返回的帧同步序列，其中，所述帧同步序列包括一个表示帧同步序列的起始点的定界符、两个用于对基准频率进行校准的校准符以及数据信息；存储单元，用于存储所述第一接收单元接收到的帧同步序列；校准单元，用于根据所述第一接收单元接收到的帧同步序列获得基准频率校准值，根据所述基准频率校准值对所述标签内的基准频率进行自校准；第二发送单元，用于在所述校准单元自校准后向所述读写器发送接收标识符；第二接收单元，用于在所述第二发送单元向所述读写器发送所述接收标识符后接收所述读写器返回的包含帧同步序列和编码后的基带命令的载波信号； 比较单元，用于将所述第二接收单元接收到的所述载波信号中的帧同步序列与所述存储单元保存的帧同步序列进行比较；第三发送单元，用于在所述比较单元的比较结果为，所述第二接收单元接收到的所述载波信号中的帧同步序列与所述存储单元保存的帧同步序列相同时，向所述读写器发送同步建立标识符；解码单元，用于对所述第二接收单元接收到的编码后的基带命令解码并执行所述基带命令。一种RFID系统，所述系统包括读写器和标签，所述读写器用于向外发射一定长度的连续高电平射频载波；在接收到标签发送的身份识别码时，产生一个帧同步序列，将所述帧同步序列发送给所述标签，其中，所述帧同步序列包括一个表示帧同步序列的起始点的定界符、两个用于对基准频率进行校准的校准符以及数据信息；在接收到所述标签返回的接收标识符时，根据后台控制系统的指令产生基带命令，并对所述基带命令进行编码，将包含所述帧同步序列和所述编码后的基带命令的载波信号发送给所述标签；在接收到所述标签返回的同步建立标识符时，确定与所述标签的同步通信建立完成；所述标签用于在接收到读写器发送的连续高电平射频载波时，向所述读写器发送身份识别码；接收所述读写器返回的帧同步序列并保存，其中，所述帧同步序列包括一个表示帧同步序列的起始点的定界符、两个用于对基准频率进行校准的校准符以及数据信息；根据所述帧同步序列获得基准频率校准值，根据所述基准频率校准值对所述标签内的基准频率进行自校准；向所述读写器发送接收标识符，接收所述读写器返回的包含帧同步序列和编码后的基带命令的载波信号；在所述载波信号中的帧同步序列与保存的帧同步序列相同时，向所述读写器发送同步建立标识符；对所述编码后的基带命令解码并执行所述基带命令。在RFID系统的读写器到标签的链路中使用本发明实施例提供的方法和装置，通过本发明的帧同步序列可以实现基准频率自校准，标签不需要增加温度补偿电路，节省了标签芯片的面积，从而降低了芯片功耗，并且可以在不同温度、湿度情况下仍然能够保证基准频率的稳定，从而保证了读写器和标签能够步调一致地协调工作，而且还使得通信过程中的误码率很低。
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中图1为用于射频识别的读写器和标签的通信系统示意图；图2为使用本发明提供的方法的读写器和标签的结构框图；图3为本发明实施例提供的一种读写器到标签的信息传输方法流程图；图4本实施例的帧同步序列示意图；图5为本实施例提供的改进的曼彻斯特编码方法的示意图；图6为采用三种不同帧同步序列的通信方式的仿真实验曲线图；图7为本发明实施例提供的另外一种读写器到标签的信息传输方法的流程图；图8为本发明实施例提供的一种读写器的功能组成框图；图9为本发明实施例提供的一种标签的组成框图；图10为本发明实施例提供的一种RFID系统的组成框图。
具体实施例方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。图1为用于射频识别的读写器和标签的通信系统示意图，请参照图1，读写器11向外发射ACK调制信号，当一个或多个标签12进入到读写器的工作范围内时可以接收到读写器11发射的射频信号，根据接收的命令可以返回所需要的数据信息；读写器11接收到该数据信息后将其传输给计算机数据管理系统13。图2为使用本发明提供的方法的读写器和标签的结构框图，请参照图2，读写器 21包括具有接收和发射功能的天线211，起调制和解调作用的调制解调器212，用于编码和解码的编解码器213，用于产生帧同步序列的帧同步序列产生器214，以及用于产生基带命令和其它命令的读写控制器215 ；同样，标签22也具有天线221、调制解调器222、编解码器223，另外该标签还包括用于将射频载波转化成标签工作所需要的电压的倍压整流电路 224，用于保存各种数据信息的存储器225，和用于执行数据读写操作和产生各种标志代码的数据控制器226。图3为本发明实施例提供的一种读写器到标签的信息传输方法的流程图，该方法应用于RFID系统的读写器，请参照图3，该方法包括步骤301 发射一定长度的连续高电平射频载波；其中，读写器可以通过其天线向外发射一定长度的连续高电平射频载波，该载波不包含任何数据信息，该长度最少为8个编码周期。步骤302 如果接收到标签发送的身份识别码，则产生一个帧同步序列，将所述帧同步序列发送给所述标签；其中，所述帧同步序列包括一个表示帧同步序列的起始点的定界符、两个用于对基准频率进行校准的校准符以及数据信息。其中，标签接收到该射频载波后，其内部的倍压整流电路将该射频载波转化成标签工作所需要的电压，此时标签被激活并产生一个0-15位的二进制随机数，如果该随机数为0，则标签直接将表示该标签身份的身份识别码发射出去，如果该随机数不为0，则标签自动对该随机数进行减1操作，直到该随机数变为0时再将该身份识别码发射出去。如果有两个或两个以上的标签产生的随机数同时为0，此时发生碰撞，即读写器同时接收到两个或两个以上的身份识别码，该读写器发送重新产生随机数的命令给相应的多个标签而不执行下一步操作。其中，读写器接收到标签的身份识别码后，由帧同步序列产生器产生一个帧同步序列并将其传送给调制解调器，将其调制到射频载波上，然后发送给标签。其中该帧同步序列包括如下三个部分a) —个表示帧同步序列的起始点的定界符，其为时间长度为T的低电平，该时间长度T由读写器的数据率大小来确定，通常在8. 25-25US之间；b)两个用于对基准频率进行校准的校准符，用一个高电平和一个低电平表示一个校准符，每一个校准符的时间长度均与定界符的时间长度相等；c)数据信息，其包括用两个码元“10”表示的二进制数据0、用两个码元“11”表示的二进制数据1、用单位时间长度的两个连续高电平表示的二进制违例数据、和用两个码元“01”表示的二进制数据1，用于建立读写器到标签的同步通信，其中用一个单位时间长度的高电平脉冲表示码元“ 1”，用一个单位时间长度的低电平脉冲表示码元“0”。图4是本实施例的帧同步序列示意图，由图可以看出本实施例的帧同步序列的结构一个用时间长度为T的低电平表示的定界符；两个校准符，用一个高电平和一个低电平表示一个校准符，每一个校准符的时间长度均与定界符的时间长度相等；以由两个码元 “10”表示的二进制数据0、由两个码元“11”表示的二进制数据1、一个由单位时间长度的两个连续高电平表示的二进制违例数据、和由两个码元“01”表示的二进制数据1这样的顺序排列组合在一起的数据信息，其中用一个单位时间长度的高电平脉冲表示码元“ 1”，用一个单位时间长度的低电平脉冲表示码元“0”。本实施例的帧同步序列包含了违例的情况，可以降低同步通信时的假同步概率。经过实验证明，该数据信息的自相关函数具有尖锐的单峰特性，自相关性非常高，可以达到5. 12dB以上。而且通过本实施例的帧同步序列可以实现基准频率自校准，标签就不需要增加温度补偿电路，节省了标签芯片的面积，从而降低了芯片功耗，还使得通信过程中的误码率很低。尽管图3示出的帧同步序列结构中的二进制违例数据为1个，但是本领域的技术人员都知道，本实施例的帧同步序列结构中的二进制违例数据也可以为多个，其具体个数由不同的编码方式来确定。在本实施例中，可以使用任何可实现的编码方式来对数据进行编码，例如曼彻斯特编码(Manchester)、和PIE编码、米勒编码等等，在此不再赘述。本实施例在下面提供一种改进的曼彻斯特编码方法来进行具体说明。图5为本实施例提供的改进的曼彻斯特编码方法的示意图，其编码原则为用一个单位时间长度的高电平脉冲表示码元“1”，用一个单位时间长度的低电平脉冲表示码元 “0”;用两个码元“10”表示信源数据中的二进制数0 ；当信源数据中出现单独的二进制数1 时，用两个码元“11”表示该二进制数1 ；当信源数据中出现连续的二进制数1时，用两个码元“11”表示奇数位的二进制数1，用两个码元“01”表示偶数位的二进制数1 ；即对于连续的二进制数1，第一位的二进制数1用两个码元“11”来表示，第二位的二进制数1用两个码元“01”来表示，第三位的二进制数1用两个码元“11”来表示，第四位的二进制数1用两个码元“01”来表示，……，以此类推。换句话说，用一个单位时间长度的高电平脉冲和一个单位时间长度的低电平脉冲表示二进制数0，用两个单位时间长度的高电平脉冲表示奇数位的二进制数1，用一个单位时间长度的低电平脉冲和一个单位时间长度的高电平脉冲表示偶数位的二进制数1。根据上述编码方法编码的二进制数0和1如图5所示，其中Dperiod为码元周期， HLff为单位时间长度的高电平脉冲，其表示码元“1”，LLff为单位时间长度的低电平脉冲，其表示码元“0”。码元“01”表示低电平在前高电平在后；“10”表示高电平在前低电平在后， 码元“11”表示两个高电平。当采用本实施例提供的改进的曼彻斯特编码方法对数据进行编码时，本实施例的帧同步序列中的违例数据可以为1个，采用这种帧同步格式就能够大大降低读写器与标签之间通信的假同步概率，这是因为读写器采用所述改进的曼彻斯特编码方法对数据进行编码，编码后的基带命令中最多出现连续三个单位时间长度的高电平，而在本实施例的帧同步序列中有连续四个高电平(见图3)。通过判断连续高电平的个数就可以区分出基带命令与帧同步序列，从而在通信时，出现基带命令与帧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。该判断假同步的方法也适用于其它编码方法，本实施例的帧同步序列结构中的二进制违例数据的个数由不同的编码方式来确定。步骤303 如果接收到所述标签发送的接收标识符，则根据后台控制系统的指令产生基带命令，对所述基带命令进行编码，将包含所述帧同步序列和所述编码后的基带命令的载波信号发送给所述标签；
其中，标签接收到该帧同步序列后对其进行解调，获得基准频率校准值，根据该基准频率校准值对标签内的基准频率进行自校准，并将该帧同步序列保存到存储器中，同时给读写器返回一个表示帧同步序列接收完成的接收标识符。其中标签在对帧同步序列解调后对定界符和校准符的时间长度和取平均值作为基准频率校准值，由此可以防止时间偏差出现，确保基准频率的校准非常准确。其中，读写器接收到接收标识符后，其读写控制器根据后台控制系统的指令产生基带命令，其编解码器对该基带命令进行编码，再由调制解调器将帧同步序列产生器产生的帧同步序列和编码后的基带命令调制到射频载波上，通过天线发送出去。其中帧同步序列附在基带命令的前面。步骤304 如果接收到所述标签返回的同步建立标识符，则确定与所述标签的同步通信建立完成。其中，标签对接收到的含有帧同步序列和编码后的基带命令的射频载波信号进行解调，将解调后的帧同步序列与存储器中保存的帧同步序列进行比较，如果两个序列相同， 则标签发送一个表示同步建立的同步建立标识符给读写器，由此在两者之间建立同步通信，同时标签对该基带命令进行解码，得到所需要的基带命令内容，根据该命令执行下一步操作；否则，标签发送一个表示同步错误的同步错误标识符给读写器。其中，如果读写器接收到该同步错误标识符，则重新产生一个帧同步序列并发送给标签，以便与标签建立同步通信。具体的通信过程与步骤302-304相同，在此不再赘述。在本实施例中，读写器发射的基带命令以及其它各种命令都是由读写器的读写控制器产生的，例如重新产生随机数的命令；而标签发射的身份识别码和其它各种标志代码 (即各种标识符)都是由标签的数据控制器产生的，例如同步建立标识符。通过本实施例的读写器到标签的信息传输方法，实现了标签的基准频率的自校准，不需要增加温度补偿电路，节省了标签芯片的面积，从而降低了芯片的整体功耗，确保了读写器和标签能够步调一致地协调工作。为使本实施例的读写器到标签的信息传输方法的效果更加清楚，以下结合一个应用实例对本实施例的方法加以说明。图6为采用三种不同帧同步序列的通信方式的仿真实验曲线图，请参照图6。在高斯白噪声信道模型条件下，对Manchester、PIE与本发明实施例的改进的 Manchester编码进行帧同步性能仿真，分析假同步概率。仿真中，每个数据帧由帧同步序列和信息位组成，其中采用Manchester和PIE编码的数据帧包含的帧同步序列格式为其编码方法定义的已知格式，采用本发明实施例的改进的Manchester编码的数据帧包含的帧同步序列格式为图4所示的格式，其中信息位由32位随机产生的0、1序列经相应编码后组成，重复分析1000000次后取平均值。同步检测时，对帧同步序列作相关运算，大于门限值认为同步成功，否则发生假同步。仿真结果如图6所示，图中的MMC代表本发明实施例的改进的Manchester编码方法。从图6可以看出，改进的Manchester编码采用本发明实施例的帧同步序列，其假同步概率在整个信噪比范围内明显是最低的。尽管本发明以具体实施例的方式介绍了本发明的信息传输方法，但是本领域的技术人员都知道，也可以使用其它通信步骤来实现读写器到标签的信息传输过程。包含本发明的帧同步序列结构的任何信息传输方法都将落在本发明的保护范围之内。图7为本发明实施例提供的一种读写器到标签的信息传输方法的流程图，该方法应用于RFID系统的标签，请参照图7，该方法包括步骤701 在接收到读写器发送的连续高电平射频载波时，向所述读写器发送身份识别码；步骤702 接收所述读写器返回的帧同步序列并保存，其中，所述帧同步序列包括一个表示帧同步序列的起始点的定界符、两个用于对基准频率进行校准的校准符以及数据信息；步骤703 根据所述帧同步序列获得基准频率校准值，根据所述基准频率校准值对所述标签内的基准频率进行自校准；步骤704:向所述读写器发送接收标识符，接收所述读写器返回的包含帧同步序列和编码后的基带命令的载波信号；步骤705 如果所述载波信号中的帧同步序列与保存的帧同步序列相同，则向所述读写器发送同步建立标识符；步骤706 对所述编码后的基带命令解码并执行所述基带命令。本实施例的方法与图3所示实施例的应用于读写器的读写器到标签的信息传输方法相对应，由于在图3所示实施例中，已经对读写器与标签在信息交互过程中标签的工作过程作了详细说明，在此不再赘述。在图3所示实施例中，重点介绍了读写器到标签的信息传输过程，没有详细介绍标签到读写器的传输过程，这是因为可以使用任何已知的传输方法和编码方法来实现标签到读写器的信息传输，例如，标签发送信息给读写器时，处于标签自身的处理能力的考虑， 通常使用简单的米勒编码方法进行信息传输。通过本实施例的读写器到标签的信息传输方法，实现了标签的基准频率的自校准，不需要增加温度补偿电路，节省了标签芯片的面积，从而降低了芯片的整体功耗，确保了读写器和标签能够步调一致地协调工作。图8为本发明实施例提供的一种读写器的功能组成框图，请参照图8，该读写器包括发射单元801，用于发射一定长度的连续高电平射频载波；第一产生单元802，用于在接收到标签发送的身份识别码后，产生一个帧同步序列，所述帧同步序列包括一个表示帧同步序列的起始点的定界符、两个用于对基准频率进行校准的校准符以及数据信息；第一发送单元803，用于将所述第一产生单元802产生的帧同步序列发送给所述标签；第二产生单元804，用于在接收到所述标签返回的接收标识符后，根据后台控制系统的指令产生基带命令；编码单元805，用于对所述第二产生单元804产生的基带命令进行编码；第二发送单元806，用于将包含所述第一产生单元802产生的帧同步序列和所述编码单元805编码后的基带命令的载波信号发送给所述标签；确定单元807，用于在接收到所述标签返回的同步建立标识符时，确定与所述标签的同步通信建立完成。在一个实施例中，所述第一产生单元802还用于在接收到所述标签返回的同步错误标识符时，重新产生一个帧同步序列，该重新产生的帧同步序列包括一个表示帧同步序列的起始点的定界符、两个用于对基准频率进行校准的校准符以及数据信息；所述第一发送单元803还用于将所述第一产生单元802重新产生的帧同步序列发送给所述标签，以便与所述标签建立同步通信。在一个实施例中，所述第一产生单元802产生的帧同步序列包含的定界符为一定时间长度的低电平，所述时间长度由所述读写器的数据率大小来确定；所述第一产生单元 802产生的帧同步序列包含的校准符包含一个高电平和一个低电平，每一个校准符的时间长度均与定界符的时间长度相等；所述第一产生单元802产生的帧同步序列包含的数据信息包括用两个码元10表示的二进制数据0、用两个码元11表示的二进制数据1、用单位时间长度的两个连续高电平表示的二进制违例数据、和用两个码元01表示的二进制数据1， 其中，一个单位时间长度的高电平脉冲表示码元1，一个单位时间长度的低电平脉冲表示码
元Oo在一个实施例中，所述发射单元801发射的一定长度的连续高电平射频载波不包含数据信息，所述一定长度不大于8个编码周期。在一个实施例中，所述第一产生单元802产生的帧同步序列包含的定界符的时间长度在8. 25-25us之间。在本实施例中，发射单元801、第一发送单元803、第二发送单元806可以通过读写器的天线和调制解调器来实现；第一产生单元802可以通过帧同步序列产生器来实现；第二产生单元804、确定单元807可以通过读写控制器来实现；编码单元805可以通过编解码器来实现。由于该读写器的结构组成和功能已经在前述图2和图3中作了说明，在此不再赘述。通过本实施例的读写器，实现了标签的基准频率的自校准，不需要增加温度补偿电路，节省了标签芯片的面积，从而降低了芯片的整体功耗，确保了读写器和标签能够步调一致地协调工作。图9为本发明实施例提供的一种标签的组成框图，请参照图9，该标签包括第一发送单元901，用于在接收到读写器发送的连续高电平射频载波时，向所述读写器发送身份识别码；第一接收单元902，用于在所述第一发送单元901向所述读写器发送身份识别码后接收所述读写器返回的帧同步序列，其中，所述帧同步序列包括一个表示帧同步序列的起始点的定界符、两个用于对基准频率进行校准的校准符以及数据信息；存储单元903，用于存储所述第一接收单元902接收到的帧同步序列；校准单元904，用于根据所述第一接收单元902接收到的帧同步序列获得基准频率校准值，根据所述基准频率校准值对所述标签内的基准频率进行自校准；第二发送单元905，用于在所述校准单元904自校准后向所述读写器发送接收标识符；第二接收单元906，用于在所述第二发送单元905向所述读写器发送所述接收标识符后接收所述读写器返回的包含帧同步序列和编码后的基带命令的载波信号；
比较单元907，用于将所述第二接收单元906接收到的所述载波信号中的帧同步序列与所述存储单元903保存的帧同步序列进行比较；第三发送单元908，用于在所述比较单元907的比较结果为，所述第二接收单元 906接收到的所述载波信号中的帧同步序列与所述存储单元903保存的帧同步序列相同时，向所述读写器发送同步建立标识符；解码单元909，用于对所述第二接收单元906接收到的编码后的基带命令解码并执行所述基带命令。在一个实施例中，所述第三发送单元908还用于在所述比较单元907的比较结果为，所述第二接收单元906接收到的所述载波信号中的帧同步序列与所述存储单元903保存的帧同步序列不同时，向所述读写器发送同步错误标识符。在一个实施例中，所述校准单元904所利用的基准频率校准值为所述帧同步序列中定界符和校准符的时间长度之和的平均值。在本实施例中，第一发送单元901、第一接收单元902、第二发送单元905、第二接收单元906、第三发送单元908可以通过标签的天线和调制解调器来实现；存储单元903可以通过标签的存储单元来实现；校准单元904、比较单元907可以通过标签的数据控制器来实现；解码单元909可以通过标签的编解码器来实现。由于该标签的结构组成和功能已经在前述图2和图3中作了说明，在此不再赘述。通过本实施例的标签，实现了标签的基准频率的自校准，不需要增加温度补偿电路，节省了标签芯片的面积，从而降低了芯片的整体功耗，确保了读写器和标签能够步调一致地协调工作。图10为本发明实施例提供的一种RFID系统的组成框图，请参照图10，该RFID系统包括读写器1001和标签1002，其中读写器1001用于向外发射一定长度的连续高电平射频载波；在接收到标签发送的身份识别码时，产生一个帧同步序列，将所述帧同步序列发送给所述标签，其中，所述帧同步序列包括一个表示帧同步序列的起始点的定界符、两个用于对基准频率进行校准的校准符以及数据信息；在接收到所述标签返回的接收标识符时，根据后台控制系统的指令产生基带命令，并对所述基带命令进行编码，将包含所述帧同步序列和所述编码后的基带命令的载波信号发送给所述标签；在接收到所述标签返回的同步建立标识符时，确定与所述标签的同步通信建立完成；标签1002用于在接收到读写器发送的连续高电平射频载波时，向所述读写器发送身份识别码；接收所述读写器返回的帧同步序列并保存，其中，所述帧同步序列包括一个表示帧同步序列的起始点的定界符、两个用于对基准频率进行校准的校准符以及数据信息；根据所述帧同步序列获得基准频率校准值，根据所述基准频率校准值对所述标签内的基准频率进行自校准；向所述读写器发送接收标识符，接收所述读写器返回的包含帧同步序列和编码后的基带命令的载波信号；在所述载波信号中的帧同步序列与保存的帧同步序列相同时，向所述读写器发送同步建立标识符；对所述编码后的基带命令解码并执行所述基带命令。在本实施例中，读写器1001和标签1002的通信过程包括以下步骤步骤1 读写器1001通过天线向外发射一定长度的连续高电平射频载波，该载波不包含任何数据信息。步骤2 当标签1002接收到读写器1001发送的所述连续高电平射频载波后，从中获得能量而被激活，发送一个身份识别码给读写器1001。步骤3 读写器1001接收到标签1002的身份识别码后，产生一个帧同步序列并将其调制到射频载波上，然后发送给该标签1002 ；该帧同步序列的结构在上面部分已经做了详细介绍，这里不再赘述。步骤4 标签1002接收到该帧同步序列后对其进行解调，获得基准频率校准值，根据该值对标签1002内的基准频率进行自校准，并将该帧同步序列保存到存储器中，同时给读写器1001返回一个接收标识符。步骤5 读写器1001接收到接收标识符后，根据后台控制系统的指令产生基带命令并对其进行编码，将帧同步序列产生器产生的帧同步序列和编码后的基带命令调制到射频载波上，通过天线发送出去，其中帧同步序列附在基带命令的前面。步骤6 标签1002对接收到含有帧同步序列和基带命令的射频载波信号进行解调，将解调后的帧同步序列与存储器中保存的帧同步序列进行比较，如果两个序列相同，则标签1002发送一个同步建立标识符给读写器1001，由此在两者之间建立同步通信，同时标签1002对该基带命令进行解码，得到所需要的基带命令内容，根据该命令执行下一步操作；否则，标签发送一个同步错误标识符给读写器1001。步骤7 如果读写器1001接收到同步错误标识符，则重新执行所述步骤3-6直到建立了同步通信。本实施例的读写器1001可以通过图8所示读写器来实现，本实施例的标签1002 可以图9所示的标签来实现，由于在图8和图9所示实施例中，已经对读写器和标签进行了详细说明，在此不再赘述。通过本实施例的RFID系统，实现了标签的基准频率的自校准，不需要增加温度补偿电路，节省了标签芯片的面积，从而降低了芯片的整体功耗，确保了读写器和标签能够步调一致地协调工作。结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种读写器到标签的信息传输方法，所述方法应用于RFID系统的读写器，其特征在于，所述方法包括发射一定长度的连续高电平射频载波；如果接收到标签发送的身份识别码，则产生一个帧同步序列，将所述帧同步序列发送给所述标签，其中，所述帧同步序列包括一个表示帧同步序列的起始点的定界符、两个用于对基准频率进行校准的校准符以及数据信息；如果接收到所述标签返回的接收标识符，则根据后台控制系统的指令产生基带命令， 并对所述基带命令进行编码，将包含所述帧同步序列和所述编码后的基带命令的载波信号发送给所述标签；如果接收到所述标签返回的同步建立标识符，则确定与所述标签的同步通信建立完成。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将所述帧同步序列和所述编码后的基带命令发送给所述标签后，所述方法还包括如果接收到所述标签返回的同步错误标识符，则重新产生一个帧同步序列，并将所述重新产生的帧同步序列发送给所述标签，以便与所述标签建立同步通信，其中，所述重新产生的帧同步序列包括一个表示帧同步序列的起始点的定界符、两个用于对基准频率进行校准的校准符以及数据信息。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述定界符为一定时间长度的低电平，所述时间长度由所述读写器的数据率大小来确定；所述校准符包含一个高电平和一个低电平，每一个校准符的时间长度均与定界符的时间长度相等；所述数据信息包括用两个码元10表示的二进制数据0、用两个码元11表示的二进制数据1、用单位时间长度的两个连续高电平表示的二进制违例数据、和用两个码元01表示的二进制数据1，其中，一个单位时间长度的高电平脉冲表示码元1，一个单位时间长度的低电平脉冲表示码元0。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一定长度的连续高电平射频载波不包含数据信息，所述一定长度不大于8个编码周期。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定界符的时间长度在8.25-25us之间。
6.一种读写器到标签的信息传输方法，所述方法应用于RFID系统的标签，其特征在于，所述方法包括在接收到读写器发送的连续高电平射频载波时，向所述读写器发送身份识别码； 接收所述读写器返回的帧同步序列并保存，其中，所述帧同步序列包括一个表示帧同步序列的起始点的定界符、两个用于对基准频率进行校准的校准符以及数据信息；根据所述帧同步序列获得基准频率校准值，根据所述基准频率校准值对所述标签内的基准频率进行自校准；向所述读写器发送接收标识符，接收所述读写器返回的包含帧同步序列和编码后的基带命令的载波信号；如果所述载波信号中的帧同步序列与保存的帧同步序列相同，则向所述读写器发送同步建立标识符；对所述编码后的基带命令解码并执行所述基带命令。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于如果所述帧同步序列与保存的帧同步序列不同，则向所述读写器发送同步错误标识符。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基准频率校准值为所述帧同步序列中定界符和校准符的时间长度之和的平均值。
9.一种读写器，其特征在于，所述读写器包括发射单元，用于发射一定长度的连续高电平射频载波；第一产生单元，用于在接收到标签发送的身份识别码后，产生一个帧同步序列，所述帧同步序列包括一个表示帧同步序列的起始点的定界符、两个用于对基准频率进行校准的校准符以及数据信息；第一发送单元，用于将所述第一产生单元产生的帧同步序列发送给所述标签； 第二产生单元，用于在接收到所述标签返回的接收标识符后，根据后台控制系统的指令产生基带命令；编码单元，用于对所述第二产生单元产生的基带命令进行编码； 第二发送单元，用于将包含所述第一产生单元产生的帧同步序列和所述编码单元编码后的基带命令的载波信号发送给所述标签；确定单元，用于在接收到所述标签返回的同步建立标识符时，确定与所述标签的同步通信建立完成。
10.根据权利要求9所述的读写器，其特征在于所述第一产生单元还用于在接收到所述标签返回的同步错误标识符时，重新产生一个帧同步序列，所述重新产生的帧同步序列包括一个表示帧同步序列的起始点的定界符、 两个用于对基准频率进行校准的校准符以及数据信息；所述第一发送单元还用于将所述第一产生单元重新产生的帧同步序列发送给所述标签，以便与所述标签建立同步通信。
11.根据权利要求9所述的读写器，其特征在于，所述第一产生单元产生的帧同步序列包含的定界符为一定时间长度的低电平，所述时间长度由所述读写器的数据率大小来确定；所述第一产生单元产生的帧同步序列包含的校准符包含一个高电平和一个低电平，每一个校准符的时间长度均与定界符的时间长度相等；所述第一产生单元产生的帧同步序列包含的数据信息包括用两个码元10表示的二进制数据0、用两个码元11表示的二进制数据1、用单位时间长度的两个连续高电平表示的二进制违例数据、和用两个码元01表示的二进制数据1，其中，一个单位时间长度的高电平脉冲表示码元1，一个单位时间长度的低电平脉冲表示码元0。
12.根据权利要求9所述的读写器，其特征在于，所述发射单元发射的一定长度的连续高电平射频载波不包含数据信息，所述一定长度不大于8个编码周期。
13.根据权利要求9所述的读写器，其特征在于，所述第一产生单元产生的帧同步序列包含的定界符的时间长度在8. 25-25us之间。
14.一种标签，其特征在于，所述标签包括第一发送单元，用于在接收到读写器发送的连续高电平射频载波时，向所述读写器发送身份识别码；第一接收单元，用于在所述第一发送单元向所述读写器发送身份识别码后接收所述读写器返回的帧同步序列，其中，所述帧同步序列包括一个表示帧同步序列的起始点的定界符、两个用于对基准频率进行校准的校准符以及数据信息；存储单元，用于存储所述第一接收单元接收到的帧同步序列； 校准单元，用于根据所述第一接收单元接收到的帧同步序列获得基准频率校准值，根据所述基准频率校准值对所述标签内的基准频率进行自校准；第二发送单元，用于在所述校准单元自校准后向所述读写器发送接收标识符； 第二接收单元，用于在所述第二发送单元向所述读写器发送所述接收标识符后接收所述读写器返回的包含帧同步序列和编码后的基带命令的载波信号；比较单元，用于将所述第二接收单元接收到的所述载波信号中的帧同步序列与所述存储单元保存的帧同步序列进行比较；第三发送单元，用于在所述比较单元的比较结果为，所述第二接收单元接收到的所述载波信号中的帧同步序列与所述存储单元保存的帧同步序列相同时，向所述读写器发送同步建立标识符；解码单元，用于对所述第二接收单元接收到的编码后的基带命令解码并执行所述基带命令。
15.根据权利要求14所述的标签，其特征在于所述第三发送单元还用于在所述比较单元的比较结果为，所述第二接收单元接收到的所述载波信号中的帧同步序列与所述存储单元保存的帧同步序列不同时，向所述读写器发送同步错误标识符。
16.根据权利要求14所述的标签，其特征在于所述校准单元所利用的基准频率校准值为所述帧同步序列中定界符和校准符的时间长度之和的平均值。
17.一种RFID系统，所述系统包括读写器和标签，其特征在于所述读写器用于向外发射一定长度的连续高电平射频载波；在接收到标签发送的身份识别码时，产生一个帧同步序列，将所述帧同步序列发送给所述标签，其中，所述帧同步序列包括一个表示帧同步序列的起始点的定界符、两个用于对基准频率进行校准的校准符以及数据信息；在接收到所述标签返回的接收标识符时，根据后台控制系统的指令产生基带命令，并对所述基带命令进行编码，将包含所述帧同步序列和所述编码后的基带命令的载波信号发送给所述标签；在接收到所述标签返回的同步建立标识符时，确定与所述标签的同步通信建立完成；所述标签用于在接收到读写器发送的连续高电平射频载波时，向所述读写器发送身份识别码；接收所述读写器返回的帧同步序列并保存，其中，所述帧同步序列包括一个表示帧同步序列的起始点的定界符、两个用于对基准频率进行校准的校准符以及数据信息； 根据所述帧同步序列获得基准频率校准值，根据所述基准频率校准值对所述标签内的基准频率进行自校准；向所述读写器发送接收标识符，接收所述读写器返回的包含帧同步序列和编码后的基带命令的载波信号；在所述载波信号中的帧同步序列与保存的帧同步序列相同时，向所述读写器发送同步建立标识符；对所述编码后的基带命令解码并执行所述基带命令。
全文摘要
本发明实施例提供一种读写器到标签的信息传输方法和装置，所述方法包括发射一定长度的连续高电平射频载波；如果接收到标签发送的身份识别码，则产生一个帧同步序列，将所述帧同步序列发送给所述标签，其中，所述帧同步序列包括一个表示帧同步序列的起始点的定界符、两个用于对基准频率进行校准的校准符以及数据信息；如果接收到所述标签返回的接收标识符，则根据后台控制系统的指令产生基带命令，并对所述基带命令进行编码，将包含所述帧同步序列和所述编码后的基带命令的载波信号发送给所述标签；如果接收到所述标签返回的同步建立标识符，则确定与所述标签的同步通信建立完成。通过本发明可以实现基准频率自校准，从而降低了芯片功耗。
文档编号H04L27/26GK102185817SQ20111005243
公开日2011年9月14日 申请日期2011年3月4日 优先权日2011年3月4日
发明者兰天, 冯敬, 刘伟峰, 刘文莉, 宋继伟, 沈红伟, 耿力, 袁理, 高林 申请人:中国电子技术标准化研究所, 北京中电华大电子设计有限责任公司, 西安电子科技大学