电子标签在频分复用系统中确定主设备的方法及装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种电子标签在频分复用系统中确定主设备的方法，包括如下步骤：检测到主设备发出的载波信号后，发送激活中断信号，使得该电子标签被激活，开始接收载波信号；逐一检测该电子标签上所有可用信道上的载波信号强度，找到具有最大信号强度的信道；选择上述具有最大信号强度的信道作为工作信道，开始与该信道对应的主设备通信。本发明还涉及一种实现上述方法的装置。实施本发明的电子标签在频分复用系统中确定主设备的方法及装置，具有以下有益效果：其成本较低、结构较简单、实现较容易。
【专利说明】
电子标签在频分复用系统中确定主设备的方法及装置
技术领域
[0001]本发明涉及射频识别领域，更具体地说，涉及一种电子标签在频分复用系统中确定主设备的方法及装置。
【背景技术】
[0002]频分复用(FDM，Frequency Divis1n Multiplexing)就是将用于传输信道的总带宽划分成若干个信道，每一个信道传输一路信号。为了保证各信道中所传输的信号互不干扰，应在各信道之间设立隔离带，这样就保证了各路信号互不干扰。频分复用技术的特点是所有信道传输的信号以并行的方式工作，每一路信号传输时可不考虑传输时延，因而频分复用技术取得了非常广泛的应用。在FDM通信系统中，当某个从设备希望进行信号传输时，需要先完成工作信道的分配，然后才能使用该信道频率。常用的信道分配方法是，存在一个已知频率的接入信道，从设备在此接入信道上发起接入请求，主设备响应此接入请求，并为该从设备指定可用的工作信道，完成信道分配。当多个从设备同时尝试使用接入信道时，将会发生碰撞;常用的防碰撞算法有载波监听/冲突回避，或者是ALOHA算法。在某些应用场景中，如铁路车辆监测、公路交通不停车收费系统中，需要在同一区域内安装两个以上主设备来各自监控管理不同的股道或道口，使用不同的工作频率以避免相互间的干扰。同时主设备与从设备之间的通信距离要足够以适应从设备高速进入该区域时的通信成功率指标不恶化。当从设备从某个股道或道口进入该区域时，只应与管理该道口的主设备进行通信，这就涉及到车载的从设备如何确定与其通信的主设备的工作信道的问题。在现有技术中，解决上述问题的一种方法是使用独立激活单元，其激活作用范围很小，仅覆盖一个股道或道口。当从设备进入激活区域时与激活单元通信，获取该股道或道口主设备的工作信道，即可与主设备进行通信交互。但是，现有技术中的这种方法需要额外为每个主设备增加一个独立的激活单元功能实体，其成本将会增加；同时，由于所有激活单元使用相同的工作频率以便于从设备可以正确接收到激活信号；因此需要严格控制其激活作用范围，避免不同激活设备之间的相互干扰，这对系统参数选择和工程施工来讲是一个极大的挑战，其实现较为困难;此外，从设备需要侦听激活信号，并能够解调激活信号中携带的主设备工作参数(工作频率等)，加大了从设备的设计复杂度和系统功耗;功耗的增加对于需要使用电池长期供电的从设备来讲是难以接受的。因此，在现有技术中，电子标签在频分复用系统中确定主设备的成本较高、结构较为复杂、实现较为困难。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述成本较高、结构较为复杂、实现较为困难的缺陷，提供一种成本较低、结构较简单、实现较容易的电子标签在频分复用系统中确定主设备的方法及装置。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种电子标签在频分复用系统中确定主设备的方法，包括如下步骤: A)检测到主设备发出的载波信号后，发送激活中断信号，使得该电子标签被激活，开始接收载波信号；
B)逐一检测该电子标签上所有可用信道上的载波信号强度，找到具有最大信号强度的信道；
C)选择上述具有最大信号强度的信道作为工作信道，开始与该信道对应的主设备通信。
[0005]更进一步地，在上述过程中，所述激活中断信号维持有效，如所述激活中断信号消失，则退出本次确认，电子标签进入休眠状态。
[0006]更进一步地，所述步骤A)中进一步包括如下步骤:
Al)判断接收到的载波信号幅度是否大于设定阈值，如是，产生并输出激活中断信号；如否，不产生并发出激活中断信号，退出本次确认。
[0007]更进一步地，所述激活中断信号是通过对电子标签信号通道上单独引出的一路载波信号进行检波而得到的电平信号。
[0008]更进一步地，所述步骤C)进一步包括:
Cl)选择电子标签的一个信道，延迟设定时间，测量该信道上的载波功率；
C2)多次重复上述测量步骤，得到多个值，取其平均值作为该信道的载波功率值；
C3)判断是否遍历该电子标签的所有信道，如是，选择一个未遍历的信道并返回步骤Cl);否则，执行步骤C4);
C4)比较得到的、该电子标签上所有可用信道的功率值，并选择其中最大一个对应的信道作为本次通信的工作信道，与使用该信道的主设备进行通信。
[0009]更进一步地，选择电子标签的一个信道是通过设置该电子标签的当前工作参数实现的。
[0010]本发明还涉及一种实现上述方法的装置，包括:
激活中断信号发生单元:用于在检测到主设备发出的载波信号后，发送激活中断信号，使得该电子标签被激活，开始接收载波信号；
信号强度检测单元:用于逐一检测该电子标签上所有可用信道上的载波信号强度，找到具有最大信号强度的信道；
工作信道确认单元:用于选择上述具有最大信号强度的信道作为工作信道，开始与该信道对应的主设备通信。
[0011]更进一步地，在所述信号强度检测单元工作过程中，所述激活中断信号维持有效，如所述激活中断信号消失，则所述信号强度检测单元停止工作，放弃本次工作得到的数据，电子标签进入休眠状态。
[0012]更进一步地，所述激活中断信号发生单元中进一步包括:
阈值判定模块:用于判断接收到的载波信号幅度是否大于设定阈值，如是，产生并输出激活中断信号;如否，不产生并发出激活中断信号，退出本次确认。
[0013]更进一步地，所述信号强度检测单元进一步包括:
信道选择模块:用于选择电子标签的一个信道，延迟设定时间，测量该信道上的载波功率；
信道载波功率取得模块:用于多次重复上述测量，得到多个值，取其平均值作为该信道的载波功率值； 遍历判断模块:用于判断是否遍历该电子标签的所有信道，如是，选择一个未遍历的信道并调用信道选择模块;否则，调用功率最大信道确认模块；
功率最大信道确认模块:用于比较得到的、该电子标签上所有可用信道的功率值，并选择其中最大一个对应的信道作为本次通信的工作信道，与使用该信道的主设备进行通信。
[0014]实施本发明的电子标签在频分复用系统中确定主设备的方法及装置，具有以下有益效果:由于在电子标签被激活时，使其分别比较并得到信号强度最大的信道，并以该信道作为电子标签的当前工作信道，使得电子标签与发送信号到该信道上的主设备进行通信，从而确定在当前该电子标签选择的主设备。这样就可以较为容易地将由于安装位置和设置的工作信道不同的主设备区分开来，使得电子标签能够正确选择当前的主设备。同时，由于从电子标签的信号通道中单独引出一路作为激活中断信号的来源，且在整个选择过程中维持该激活中断信号，可以消除干扰信号对电子标签的影响。这样，采用双通道功率检测的方法，使从设备(电子标签)可以正确获取主设备的工作频率以实现正常的通信交互。对于主设备来讲，无需增加额外的激活单元，可以在工作频段内任意配置工作频率，只要与其他主设备工作频率不同即可。因此，其成本较低、结构较简单、实现较容易。
【附图说明】
[0015]图1是本发明电子标签在频分复用系统中确定主设备的方法及装置实施例的方法流程图；
图2是所述实施例中比较各信道信号强度的具体流程图；
图3是所述实施例中的装置结构示意图；
图4是所述实施例中双通道功率检测的结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面将结合附图对本发明实施例作进一步说明。
[0017]如图1所示，在本发明的电子标签在频分复用系统中确定主设备的方法及装置实施例中，所述方法包括如下步骤:
步骤Sll检测到载波信号，产生激活中断信号使电子标签被激活:在本实施例中，以一个在特定的工作场景中的例子来说明其方法，这些特定的工作场景是指:当从设备进入工作区域时，和某台主设备之间的距离远小于和其他之间的距离，远小于是指至少距离小于二分之一。例如:在铁路应用环境中，复线上两条股道上各安装一台主设备，使用不同的工作频率。当安装有从设备的铁路车辆行驶通过该区域时，从设备距某股道主设备的距离将会远小于另一股道主设备的距离；同时，在本实施例中，每个主设备都是事先设置其工作信道的，每个主设备(至少包括在其发射的信号能够到达的区域中的每个主设备)的工作信道是不相同的。当安装在车厢或车辆上的从设备(通常是电子标签)进入上述区域时，可能能够接收到多个主设备发送的载波信号或激活信号，但是这些信号对于从设备而言，具有不同的信号强度，且在不同信道上。在本实施例中，当设置在移动的车辆或车厢上的电子标签随车辆或车厢进入上述主设备的作用区域时，该电子标签的接收部分能够检测到主设备发出的载波信号后，发送激活中断信号，使得该电子标签被激活，开始接收载波信号。在本发明中，激活中断信号是通过对电子标签信号通道上单独引出的一路载波信号进行检波而得到的电平信号，具体来讲，是通过将接收到的载波信号的一部分分配到一个独立的通道上，然后在该通道中对其上的载波信号进行检波放大等一系列处理而得到一个电平信号，具体的物理结构稍后将有详细的描述。在本发明中，上述激活中断信号在整个信道选择(或主设备选择)的过程中均维持有效，如在上述过程中的任何一个步骤中所述激活中断信号消失，则放弃得到的数据，退出本次确认，电子标签进入休眠状态。
[0018]此外，在本步骤中，还可以包括一个判断接收到的载波信号幅度是否大于设定阈值的步骤，如判断的结果是载波信号的幅度大于事先设定的阈值，认为接收到的是真正的载波信号，而不是干扰信号，所以产生并输出激活中断信号；如否，则判断接收到的并不是真正的载波信号，而是外界的干扰信号，所以不产生并发出激活中断信号，退出本次确认。
[0019]步骤S12逐一检测电子标签上各信道的信号强度，得到信号强度最大的信道:在本步骤中，由于电子标签上有多个信道，而并没有事先设定其工作于其中的一个特定的信道，也就是说，电子标签需要确定其当前的工作信道，所以，在本步骤中，要逐一检测该电子标签上所有可用信道上的载波信号强度，找到具有最大信号强度的信道;至于具体的步骤，稍后详述。
[0020]步骤S13将信号强度最大的信道作为当前工作信道，并与该信道对应的主设备通信:在本步骤中，选择上述步骤中得到的、具有最大信号强度的信道作为电子标签的当前工作信道，开始与该信道对应的主设备通信。
[0021]如图2所示，在本实施例中，得到当前电子标签上所有信道的信号强度值并确定最大信号强度的信道的具体步骤如下:
步骤S21选择一个未检测其信号强度的信道:在本步骤中，选择一个电子标签上的、尚未在本次确认中进行过检测的信道，准备对该信道进行其上载波功率的检测。由于一个电子标签可以工作在一个或多个频段上，而一个频段上又划分为多个信道。对于一个被激活的电子标签而言，由于事先并没有设定特定的工作信道，所以，在一开始时，电子标签上的所有信道都是没有进行载波功率检测的，当然，随着检测的进行，未进行检测的信道会变得越来越少，最后，所有的信道都会被进行检测。
[0022]步骤S22延迟设定时间:在本步骤中，延迟一个设定时间，再开始检测上述选择的信道中的载波功率。例如，延迟250微秒。
[0023]步骤S23多长测量该信道的信号强度并取得多次测量结果的平均值:在本步骤中，测量该信道上的载波功率，然后，多次重复上述测量，得到多个值，取其平均值作为该信道的载波功率值;得到的该信道的载波功率值将会被暂存，用于之后的比较。
[0024]值得一提的是，上述步骤中的延迟仅仅在开始测量时进行；而在多次测量之间是不进行延迟的；但是，在本实施例中，也可以在每次测量之前(包括重复测量)都进行上述设定时间的延迟。
[0025]步骤S24所有信道是否均已检测:在本步骤中，判断该电子标签上的所有信道是否均已检测其上的载波功率值，如是，执行步骤S25;否则，返回步骤S21。
[0026]步骤S25比较得到的平均值，得到其平均值最大的一个信道:在本步骤中，比较得到的、该电子标签上所有可用信道的功率值，并选择其中最大一个对应的信道作为本次通信的工作信道，与使用该信道的主设备进行通信。
[0027]在本实施例中，上述选择电子标签的一个信道是通过设置该电子标签的当前工作参数实现的。
[0028]如图3所示，在本实施例中，还涉及一种实现上述方法的装置，包括:激活中断信号发生单元1、信号强度检测单元2和工作信道确认单元3;其中，激活中断信号发生单元I用于在检测到主设备发出的载波信号后，发送激活中断信号，使得该电子标签被激活，开始接收载波信号;信号强度检测单元2用于逐一检测该电子标签上所有可用信道上的载波信号强度，找到具有最大信号强度的信道;工作信道确认单元3用于选择上述具有最大信号强度的信道作为工作信道，开始与该信道对应的主设备通信。在所述信号强度检测单元2工作过程中，所述激活中断信号维持有效，如所述激活中断信号消失，则所述信号强度检测单元停止工作，放弃本次工作得到的数据，电子标签进入休眠状态。
[0029]激活中断信号发生单元I中进一步包括阈值判定模块11，其用于判断接收到的载波信号幅度是否大于设定阈值，如是，产生并输出激活中断信号；如否，不产生并发出激活中断信号，退出本次确认。
[0030]信号强度检测单元2进一步包括信道选择模块21、信道载波功率取得模块22、遍历判断模块23和功率最大信道确认模块24;其中，信道选择模块21选择电子标签的一个信道，延迟设定时间，测量该信道上的载波功率;信道载波功率取得模块22多次重复上述测量步骤，得到多个值，取其平均值作为该信道的载波功率值;遍历判断模块23判断是否遍历该电子标签的所有信道，如是，选择一个未遍历的信道并调用信道选择模块;否则，调用功率最大信道确认模块24;功率最大信道确认模块24比较得到的、该电子标签上所有可用信道的功率值，并选择其中最大一个对应的信道作为本次通信的工作信道，与使用该信道的主设备进行通?目。
[0031]在本实施例中，从物理结构上而言，通过双通道功率检测，使用高功率载波激活方式，当从设备(通常是电子标签)接收到高功率载波信号时被激活，然后启动接收机单元对载波信号进行功率检测，找到最强功率信道，以识别出当前主设备(通常是读写器)的工作频率。
[0032]如图4所示，在本实施例中，载波检测单元在检测到高功率载波信号后发送中断信号给控制单元，控制单元开启接收机单元，逐一测量所有的工作信道的信号强度，找到最强功率的信道。在测量过程中，载波检测单元产生的激活中断信号应保持有效;若中断信号撤除(检测到载波功率低于门限值)则放弃本次测量。
[0033]激活中断信号一直有效，实质上是保证接收机单元在测量信道功率时，测量到的一定是主设备发送的有效激活信号，而不是干扰或其他，确保了多个信道功率测量值中包括了对有效信号的测量结果。
[0034]具体来讲，载波检测单元检测到高功率载波信号，产生激活中断信号，控制单元响应中断。控制单元设置工作参数(选择一个信道)，频率校准，开启接收机单元，测量信道功率，然后检测激活中断是否有效，启动250us定时器。250us定时器到，再次测量信道功率，然后检测激活中断信号是否有效，记录信道功率、中断检测结果；启动250us定时器。两次重复上述测量步骤，共记录4组数据，计算平均值。然后，设置新的工作参数(选择另一信道)，频率校准，开启接收机单元，测量信道功率，然后检测激活中断是否有效，启动250us定时器。250us定时器到，再次测量信道功率，然后检测激活中断是否有效，记录信道功率、中断检测结果；启动250us定时器。两次重复上述步骤，记录4组数据，计算平均值重复上述步骤，对所有可用工作信道进行测量，获取所有信道的功率平均值。在本实施例中，上述判定条件包括:激活中断在检测周期内始终为高，否则放弃本次操作，等待下一次被激活测量功率最高的信道认定为主设备工作信道
当不满足上述条件时，放弃本次操作，开始重新开始信道判定。
[0035]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种电子标签在频分复用系统中确定主设备的方法，其特征在于，包括如下步骤: A)检测到主设备发出的载波信号后，发送激活中断信号，使得该电子标签被激活，开始接收载波信号； B)逐一检测该电子标签上所有可用信道上的载波信号强度，找到具有最大信号强度的信道； C)选择上述具有最大信号强度的信道作为工作信道，开始与该信道对应的主设备通?目O2.根据权利要求1所述的电子标签在频分复用系统中确定主设备的方法，其特征在于，在上述过程中，所述激活中断信号维持有效，如所述激活中断信号消失，则退出本次确认，电子标签进入休眠状态。3.根据权利要求1所述的电子标签在频分复用系统中确定主设备的方法，其特征在于，所述步骤Α)中进一步包括如下步骤: Al)判断接收到的载波信号幅度是否大于设定阈值，如是，产生并输出激活中断信号；如否，不产生并发出激活中断信号，退出本次确认。4.根据权利要求1所述的电子标签在频分复用系统中确定主设备的方法，其特征在于，所述激活中断信号是通过对电子标签信号通道上单独引出的一路载波信号进行检波而得到的电平信号。5.根据权利要求1所述的电子标签在频分复用系统中确定主设备的方法，其特征在于，所述步骤C)进一步包括: Cl)选择电子标签的一个信道，延迟设定时间，测量该信道上的载波功率； C2)多次重复上述测量步骤，得到多个值，取其平均值作为该信道的载波功率值； C3)判断是否遍历该电子标签的所有信道，如是，选择一个未遍历的信道并返回步骤Cl);否则，执行步骤C4); C4)比较得到的、该电子标签上所有可用信道的功率值，并选择其中最大一个对应的信道作为本次通信的工作信道，与使用该信道的主设备进行通信。6.根据权利要求5所述的电子标签在频分复用系统中确定主设备的方法，其特征在于，选择电子标签的一个信道是通过设置该电子标签的当前工作参数实现的。7.—种实现如权利要求1中所述子标签在频分复用系统中确定主设备方法的装置，其特征在于，包括: 激活中断信号发生单元:用于在检测到主设备发出的载波信号后，发送激活中断信号，使得该电子标签被激活，开始接收载波信号； 信号强度检测单元:用于逐一检测该电子标签上所有可用信道上的载波信号强度，找到具有最大信号强度的信道； 工作信道确认单元:用于选择上述具有最大信号强度的信道作为工作信道，开始与该信道对应的主设备通信。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，在所述信号强度检测单元工作过程中，所述激活中断信号维持有效，如所述激活中断信号消失，则所述信号强度检测单元停止工作，放弃本次工作得到的数据，电子标签进入休眠状态。9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述激活中断信号发生单元中进一步包括: 阈值判定模块:用于判断接收到的载波信号幅度是否大于设定阈值，如是，产生并输出激活中断信号;如否，不产生并发出激活中断信号，退出本次确认。10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述信号强度检测单元进一步包括: 信道选择模块:用于选择电子标签的一个信道，延迟设定时间，测量该信道上的载波功率； 信道载波功率取得模块:用于多次重复上述测量，得到多个值，取其平均值作为该信道的载波功率值； 遍历判断模块:用于判断是否遍历该电子标签的所有信道，如是，选择一个未遍历的信道并调用信道选择模块;否则，调用功率最大信道确认模块； 功率最大信道确认模块:用于比较得到的、该电子标签上所有可用信道的功率值，并选择其中最大一个对应的信道作为本次通信的工作信道，与使用该信道的主设备进行通信。
【文档编号】H04W4/02GK105846922SQ201610336926
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月20日
【发明人】成世毅, 申波, 刘康, 陈志坚, 张大明, 严浩, 吴维群
【申请人】深圳市远望谷信息技术股份有限公司