专利名称：用于无源射频识别的读写器到标签的数据编码方法
技术领域：
本发明属于射频识别通信技术领域，具体涉及ー种用于无源射频识别系统中从读写器到标签的数据编码方法。
背景技术：
射频识别通信技术是ー种非接触式自动识别技木，RFID系统主要由标签、读写器以及计算机网络系统构成。读写器通过射频信号与标签进行通信，获取标签上存储的识别信息，同时通过计算机网络系统对读取的标签信息进行管理和信息传输。RFID系统可以分为无源RFID系统与有源RFID系统。在无源RFID系统中，读写器利用经编码和调制过后的射频信号发送信息给标签，一方面通过射频信号向标签提供能 量，另ー方面通过标签后向散射的信号对其进行识别。读写器和标签之间采用半双エ方式进行通信。对于无源RFID系统，现有的国际标准中读写器端的编码方法通常包括Manchester 编码和 PIE 编码，例如IS0 18000_6Type B 中米用了 Manchester 编码，而 ISO18000-6 Type A 与 ISO 18000-6 Type C 中均采用 PIE 编码。Manchester编码利用波形电平的变化来区分数据电平由低变高时，代表数据“O”；电平由高变低时，代表数据“I”；且相位的跳变发生在符号周期的中间时刻。Manchester编码中携帯了丰富的定时和同步信息，是ー种自同步编码；同时编码无直流漂移，实现简单。然而，对于无源RFID系统而言,Manchester编码带来的主要问题是编码后的信号中高、低电平出现的概率均为50%，标签的能量供应效率不高。PIE编码中数据“O”和“I”均表示为一定长度的高电平后接固定长度的低电平的形式，如图I所示，通过增大数据“I”中高电平的持续时间，有效地解决了 Manchester编码中标签端能量供应不足的问题。然而，由于通过引入更长的高电平来表示数据“1”，导致单位比特的传输时间变长，在相同信道带宽的约束下，降低了读写器端的数据传输速率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种用于无源射频识别的读写器到标签的数据编码方法，解决无源标签能量供应的问题，提高数据传输速率。为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种用于无源射频识别的读写器到标签的数据编码方法，该方法步骤为步骤一、将待发送的ニ进制数据按每两比特进行分组，如果待发送的ニ进制数据为奇数位，则需对其进行补“O”后再分组。步骤ニ、对每组数据，按如下方式进行编码对数据分组“00”，用长度为LI的高电平后接长度为L的低电平表示，对数据分组“01”，用长度为L2的高电平后接长度为L的低电平表示，对数据分组“11”，用长度为L3的高电平后接长度为L的低电平表示，
对数据分组“10”，用长度为L4的高电平后接长度为L的低电平表示；其中，LI< L2 < L3 < L4。。综上所述，在无源射频识别系统中读写器端采用本发明的数据编码方法与采用PIE编码方法相比在数据传输速率相等的情况下，信号占用的带宽更窄，频谱效率更好，単位比特能够为标签提供更多的能量，更好地解决了无源标签能量供应的问题；在信号占用带宽相同的前提下，能有效提高数据传输速率，可以为标签提供与PIE编码相当的能量。
图I为PIE编码实施例的数据符号示意图；图2为采用本发明实施例的数据符号示意图；图3为采用本发明实施例的编码实例示意图； 图4为采用本发明实施例与采用PIE编码实施例的编码信号的功率谱密度对比图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。图I给出了 PIE编码一具体实施例的数据符号示意图。在图I中，数据“I”用长度为I. 5TS的高电平后接长为O. 5Ts的低电平表示；数据“O”用长度为O. 5Ts的高电平后接长为O. 5Ts的低电平表示。其中，Ts为单位參考时间长度，根据数据传输速率的具体要求确定。图2是采用本发明的一具体实施例的数据符号示意图，在图2中ニ进制数据分组“00”编码成长度为LI = O. 5Ts的高电平后接长度为L = O. 5Ts的低电平；ニ进制数据分组“01”编码成长度为L2 = I. 5Ts的高电平后接长度为L = O. 5Ts的低电平；ニ进制数据分组“II”编码成长度为L3 = 2. 5Ts的高电平后接长度为L = O. 5Ts的低电平；ニ进制数据分组“10”编码成长度为L4 = 3. 5Ts的高电平后接长度为L = O. 5Ts的低电平。假设读写器待发送的ニ进制数据为“0111001011000100110101”。首先将待发送的数据按每两比特进行分组，分组为:“011 111 00 I 10 I 11 I 00 I 011 0011101101 ”，然后将上述数据编码成“ +++-1 +++++-1 +-1 +++++++-1 +++++-1 +-1 +++-1 +-1 +
++++-I+++-I+++-”，其中，“ + ”代表长度为O. 5Ts的持续高电平，“-”代表长度为O. 5Ts的持续低电平。图3表示上述待发送的ニ进制数据的编码結果。下面以图2所示的具体实施例为对象，分析当读写器的数据传输速率相等与信号占用的带宽相等这两种情况下本发明的编码方法与PIE编码方法的性能対比。(I)当数据传输速率相等时假设图I中的单位參考时间Ts为TsP1E，图2中单位參考时间Ts为TfPIE，同时假设两幅图中对应的高、低电平都分别为VH和\ ;两者的数据传输速率分别为Rpie，Rapie 24RpiE - y^piE Rafie - ^apie ①当Rapie= Rpie时，有ニ*· ； ，此时两种编码方法単位比特提供给标签的能量分别为Epie和EapieEpm = ν2 ) = ^-[IV2h +Vl2]
_] Eapie = ￡ば ν2 ) = T-^-\W2h +Fi2] =警[4 匕2 +VL2] 将③与②式相减得到AE = Eapie - Epie = Ts (う-。)> O ④从④式可以看出，本发明提出的编码方法每比特能够为标签提供更多的能量，特 别是调制深度越高时(此时VH/\越大)优势越明显。下面分析当数据传输速率相等时，两种编码信号占用带宽的情况，进而比较两者的频谱效率图4分别为本发明的一具体实施例与PIE的一具体实施例的编码信号的功率谱密度对比图。图4的横坐标代表数字化频率，纵坐标代表功率谱归ー化幅度。曲线41表示按照本发明进行编码的信号的功率谱密度，曲线42按照PIE编码进行编码的信号的功率谱密度。从图上可以看出，两者的第一个零点带宽均为2/Ts，由编码的单位參考时间Ts決定。两者的信号带宽分别为Bpie，Bapie
_ D_2n_2_5 nPIE ~ J1PJE ^APIE ~ TAPIE ~ っでPIE ⑤由⑤式可以看出Bapie < Bpie，说明采用本发明的编码信号占用的带宽比PIE编码信号占用的带宽窄，频谱效率高。(2)当编码信号占用的带宽相等时根据上面的条件可知，当两者的编码信号的带宽相等时，要求=Tfs，而此时
读写器的数据传输速率分别为
I_ 2 _ 2 _Kpm —ハ+之广pie·丨ユ ~ 2Tpie ~ っ τ APiE ⑥
24八一(l+ 2 + 3 + 4)TfIE/4可以看出Rapie > Rpie，说明在相同的信道带宽约束的前提下，本发明提出的编码方法能有效提高读写器的数据传输速率。另外，根据式②与③可知，此时单位比特给标签提供的能量分别为Epie =+ Vl2 ~\Eapie = [4F^ + Vl ]两者相减为··Eapie- Epie =--> O因为低电平ん非常小，因此上式趋近于O。可以看出，当两者编码信号占用的带宽相等时，本发明的编码方法的每比特能够提供 与PIE方法相当的能量。
权利要求
1.一种用于无源射频识别的读写器到标签的数据编码方法，其特征在于，该方法的步骤为 步骤一，将待发送的ニ进制数据按每两比特进行分组，如果待发送的ニ进制数据为奇数位，对其进行补“O”后再分组； 步骤ニ，对每组数据，按如下方式进行编码 1)对数据分组“00”，用长度为LI的高电平后接长度为L的低电平表示； 2)对数据分组“01”，用长度为L2的高电平后接长度为L的低电平表示； 3)对数据分组“11”，用长度为L3的高电平后接长度为L的低电平表示； 4)对数据分组“10”，用长度为L4的高电平后接长度为L的低电平表示。
2.根据权利要求I所述的用于无源射频识别的读写器到标签的数据编码方法，其特征在于，所述编码方式同时满足L1 < L2 < L3 < L4。
全文摘要
本发明公开了一种用于无源射频识别的读写器到标签的数据编码方法，该方法为对待发送的二进制数据按每两比特进行分组，如果待发送的二进制数据为奇数位，则需对其进行补“0”后再分组，与现有方法相比，本发明的方法在数据传输速率相等的情况下，信号占用的带宽更窄，频谱效率更好，单位比特能够为标签提供更多的能量，更好地解决了无源标签能量供应的问题；在信号占用带宽相同的前提下，能有效提高数据传输速率。
文档编号G06K17/00GK102682312SQ201110155149
公开日2012年9月19日 申请日期2011年6月10日 优先权日2011年6月10日
发明者李建成, 李聪, 杨青, 王宏义 申请人:中国人民解放军国防科学技术大学