专利名称：移位m序列族扩展频谱RFID空中接口下行信道同步的制作方法
技术领域：
本发明属于短距离通信领域，与无线传感器网络(WSN)、射频识别(RFID)等空中接口系统和设备设计有关。
背景技术：
短距离通信是近年来异常活跃的新的技术领域之一。此中无线传感器网络(WSN) 和射频识别(RFID)技术尤其突出，具有极大的产业前景。WSN与RFID同属短距离通信，所以技术上存在着某些共性。射频识别(RFID)空中接口技术的发展过程，是从低频到高频，再到超高频和微波的载波频率提升过程，也是作用距离从接触式到非接触式，从感应场应用到辐射场应用的发展过程。国际上适合于辐射场应用的最有代表性的技术规范是IS0/IEC 18000-4/-6/-7 射频识别(RFID)系统的空中接口通信参数系列标准。在这些标准的关于传输体制的规定中明确指出，直接序列扩展频谱(DSSQ为不被采用的技术。因此，国内外，未见有关直接序列扩展频谱(DSSS)技术在射频识别(RFID)空中接口应用的研究与开发成果报道.直接序列扩展频谱(DSSS)技术在其它通信系统中有广泛的应用，例如CDMA蜂窝移动通信系统IS-95中，以超长Q52-I)位的m序列作为时间基准，两个长度Q15-I)位的m 序列作为扩展频谱码，以64位Walsh码作为用户接入码.在WCDMA系统中使用了 m序列优选对产生Gold序列.在兰牙设计中，使用了跳频扩展频谱(HFSQ技术等.近有文章称用线性反馈移位寄存器取代RFID电子标签中的计数器，以控制命令选取的报道。实际上没有真正发挥m序列的技术优势。本发明在于对应用移位m序列族扩展频谱空中接口同步设计提供一种新的实现方法。适合于由主站(读写器)提供时钟源，从站(标签)由主站(读写器)发送的经时钟调制的载波中提取时钟，且要求同步速度快，频率精度高的应用场合。例如，当无源标签 RFID移位m序列族扩展频谱空中接口同步组网。与现行设计相比，现行IS0/IEC18000-6标准，对于无源标签，在接收时段接收由读写器发来的受指令数据波形调制的信号，从接收信号中提取时钟信息，用以校准本地时钟源；在标签应答时段读写器只发送载波，标签依靠自己的时钟源驱动数据传输，由于无源标签缺少稳频措施，标签时钟存在频率漂移，不能满足移位m序列扩展频谱同步组网应用的需求。
发明内容
本发明基于移位m序列扩展频谱短距离通信空中接口下行信道同步的设计需求。 适用于无源标签RFID系统时钟源设计；也可用于其它短距离通信系统。本发明所用的同步方法是基于接收(标签)端的同步信号源自发射(读写器)端发送信号。在移位m序列RFID系统中，对于无源标签，当读写器发送指令时，标签从接收指令信号中提取时钟，当标签应答时，读写器发送经时钟信号调制的载波，而不是现行设计的读写器只发射载波。标签从已调载波中提取时钟。对于直接使用移位m序列扩展频谱设计系统，所提取时钟为chip时钟，对于使用曼彻斯特码传输的移位m序列扩展频谱设计系统，所提取时钟为2倍chip时钟。通过标签的扩展频谱序列产生器的分频作用实现基带比特时钟提取。在读写器发送指令时段，读写器向标签发送移位m序列扩展频谱信号，标签从接收的扩展频谱信号中提取时钟，在标签发送应答数据时段，读写器持续向标签发送经时钟调制的载波，其调制时钟频率等于chip率的一半，调制方式为浅调幅幅度键控。调制度大小要足以保证标签能够从接收信号中提取出时钟信号，而不显著降低载波能量。在标签发送应答数据时段，标签无需对接收的已调载波实施去调制，直接在所接收的已调载波上实施再调制。调制方式为2PSK。调制信号为用移位m序列扩展的基带数据。标签使用单稳态触发器和非门与单稳触发器两个提取支路从接收码流的上升沿和下降提取同步时钟。称其为用户码沿时钟提取支路。由或门将两个码沿时钟提取支路合路，其输出经1码元(τ )时间延时单元延时后再反馈到合路或门，与合路时钟相或，构成同步注入振荡环，实现时钟提纯，和实现时钟保持。码沿时钟提取支路的单稳触发器时间宽度等于码元宽度之半。使用曼彻斯特码作为传输码型的移位m序列扩展频谱信号延时单元的延时(τ)宽度等于chip宽度的一半， 直接用移位m序列扩展频谱的信号调制时，延时单元的延时(τ)宽度码元宽度等于chip宽度。
图1.曼彻斯特码传输的移位m序列扩展频谱信号同步时钟提取图中各符号涵义M 接收曼彻斯特码信号Mcpi 曼彻斯特码上升沿时钟提取Mcp2 曼彻斯特码下降沿时钟提取Ecp 注入同步环延时电路输出的曼彻斯特码合路时钟丨SCP:chiP时钟(等于曼彻斯特时钟的一半)输出图2.移位m序列扩展频谱信号的chip同步时钟提取图中各符号含义y:接收移位m序列信号ycpl 接收序列码上升沿时钟提取ycp2 接收序列码下降沿时钟提取ycp 接收序列码沿时钟提取合路，ycp = ycpl+ycp2Σ cp ；经延时反馈输出的合路时钟。
具体实施例方式1.曼彻斯特码传输的移位m序列扩展频谱信号同步时钟提取
曼彻斯特码传输的移位m序列扩展频谱信号同步时钟提取如图1。曼彻斯特码同步时钟由两个码沿时钟提取支路和注入同步振荡环组成。码沿时钟提取是针对“ 1 ”码和“0”码波形的中间部位产生跳变，及连“ 1 ”码和连 “(Γ码传送时，码间波形产生跳变的情形，利用波形跳变提取时钟信息的电路。对于上升沿， 使用接收信号的跳变上升沿触发单稳触发器产生一个单脉冲；对于下降沿，使用非门，再由单稳触发器产生一个单脉冲。由或门将码沿时钟提取支路合路，再经一个单元时间(相当半chip宽度)延时后反馈到合路或门形成注入同步振荡环，对合路时钟提纯。和时钟保持。2.移位m序列族扩展频谱序列信号流chip同步时钟提取m序列族扩展频谱信号流的chip同步时钟提取如图2。与曼彻斯特码同步时钟提取电路相似，扩展频谱序列信号流同步时钟提取由两个码沿时钟提取支路和注入同步振荡环组成。码沿时钟提取是针对接收数据流中每个“ 1 ”码到“0”码或“0”码到“ 1 ”码时，出
现波形跳变，从码沿提取时钟。对于从“0”码到“ 1 ”码，使用接收信号的上升沿触发单稳触发器产生一个单脉冲；对于“1”码到“0”码，使用非门将接收信号反相，再由单稳触发器产生一个单脉冲。通过一个或门将两个码沿时钟提支路合路，再经一个单元时间(即Ichip宽度) 延时，反馈到合路或门，形成注入同步振荡环，实现时钟提纯和同步保持。3.标签应答时段同步时钟提取原理同图1，只是输入接收信号是由读写器发来的经时钟信号调制的载波，调制时钟速率等于chip率的一半。用图1所示时钟提取电路由已调载波解调产生的二进制码流中提取时钟。其所形成的时钟速率等于应答移位m序列扩展频谱码chip率。4.移位m序列扩展频谱信号码流中提取数据时钟提取移位m序列扩展频谱信号码流所代表的数据比特时钟与chip时钟之间通常相差 On-I)倍。等于m序列的循环周期。因此，只要在m序列生成移位寄存器上设一个初始状态或其它状态提取门即可获得数据时钟。对于多进制编码移位m序列族扩展频谱信号，因多进制数不同，基带数据时钟是多进制数的2进制表达的指数倍。例如，4进制编码，一个序列周期代表2数据比特。应设两个相隔等于(或接近)半个序列长度的状态提取门，从序列中提取2倍于序列周期率的时钟。类推，8进制编码，每个序列信号代表3数据比特。应设三个相隔等于(或接近)三分之一序列长度的状态提取门，从序列中提取3倍于序列周期率的时钟。
权利要求
1.本发明“移位m序列族扩展频谱RFID空中接口下行信道同步”由读写器和标签相协调来实现，标签时钟提取电路由码沿时钟提取和注入同步振荡环组成。
2.基于权利要求1，本发明的特征是在读写器发送询问信号时使用移位m序列扩展频谱信号。在标签应答时段读写器发送经时钟调制的载波信号，调制时钟频率为应答扩展频谱序列chip率的一半。
3.基于权利要求1，本发明的特征是在标签借用读写器发来受时钟调制的载波发送应答信号时，无需对接收的读写器信号去调制。
4.基于权利要求1，本发明的特征是使用单稳态触发器和非门加单稳触发器从接收码流的上升沿和下降沿提取同步时钟。称码沿时钟提取支路。
5.基于权利要求1，本发明的特征是用或门合并两个支路的时钟，经1码元时长(τ) 延时后反馈回或门，构成注入同步振荡环。
6.基于权利要求1，本发明的特征是用注入同步振荡环对合路时钟频率提纯，和保持时钟延续。
7.基于权利要求1，本发明的特征是所有的单稳触发器时间约等于码元宽度之半。
8.基于权利要求1，本发明的特征是延时单元延时(τ)宽度为接收码元宽度。对于曼彻斯特码传输的移位m序列族扩展频谱的信号，接收码元为扩展频谱序列chip宽度之半； 对于直接用移位m序列族扩展频谱的信号，接收码元宽度为扩展频谱序列chip宽度。
9.基于权利要求1，本发明的特征是由移位m序列的状态路提取门提取数据时钟，对于多进制编码移位m序列扩展频谱，则按多进制的二进制表达的指数值，设多个移位m序列的状态提取门提取数据时钟。
全文摘要
本发明移位m序列族扩展频谱RFID空中接口下行信道同步属短距离通信领域，与射频识别系统扩展频谱技术应用有关。本发明提出在读写器询问时段，标签从读写器发送移位m序列族扩展频谱信号中提取时钟。在标签应答时段，标签从读写器发送得受时钟浅调幅幅度键控调制的载波信号中提取时钟。标签时钟提取电路包括两个码沿时钟提取支路和注入同步振荡环组成。注入同步振荡环由注入或门和延时单元组成，是为了提纯时钟和保持时钟延续。数据时钟由移位m序列中设定特定的状态提取电路提取数据时钟，多进制编码移位m序列，按多进制数的指数由移位m序列中设定特定多状态提取电路提取数据时钟。
文档编号G06K7/00GK102163988SQ201010116160
公开日2011年8月24日 申请日期2010年2月22日 优先权日2010年2月22日
发明者刘礼白 申请人:刘礼白