专利名称：移动射频标识读取器的制作方法
技术领域：
符合本发明的装置一般涉及移动射频标识(mRFID)读取，更具体地， 涉及利用小尺寸mRFID读取设备以降低的功耗和成本进行mRFID读取。
背景技术：
射频标识(RFID)系统通常包括读取器、天线、电子标签、服务器、以 及网络。读取器从电子标签读取记录的数据或在电子标签中记录数据。天线 以预定频率和协议交换电子标签的记录数据。
已经通过将RFID系统与移动通信结合实现了移动RFID (mRFID)技 术。在mRFID系统中，将电子标签、读取器、天线、和处理模块附加到移 动通信终端，使得该移动通信终端能够从外部电子标签读取信息并向用户提 供有帮助的信息，或者通过其电子标签向其它移动通信设备传输信息。
图1是传统相关技术mRFID读取器的示意性电路图。图1的mRFID读 取器包括发送电路lb和接收电路la。
发送电路lb产生被发送到标签的特定频率的发送信号。发送电路lb利 用单边带(SSB)或双边带(DSB)调制发送信号。在lb中，SSB发送I-信号和Q-信号二者，而DSB仅发送I-信号和Q-信号其中之一。但是，在la 中，接收电路需要I-信号和Q-信号二者，因为接收方不知道标签与发送方(读 取器)之间的距离。
接收电路la处理I-信号和Q-信号，而且包括I-信号处理电路2a、 Q-信 号处理电路2b、本机振荡器7a、 IQ合并器8、以及基带信号处理块9。
I-信号处理电路2a和Q-信号处理电路2b被以相同结构配置，包括低噪 声放大器(LNA) 3a、 3b、混频器4a、 4b、滤波器5a、 5b、放大器6a、 6b、 以及模数转换器(ADC )(未示出)。
本机振荡器7a分别为I-信号处理电路2a和Q-信号处理电路2b的混频 器4a、 4b提供载波信号。I-信号和Q-信号处于90相位差，而且相应地，提 供到I-信号处理电路2a和Q-信号处理电路2b的混频器4a、 4b的载波信号
彼此处于90相位差。为了保持载波信号之间的90相位差，向Q-信号处理 电路2b提供相位差产生单元7b以产生与从本机振荡器7a发送的载波信号 的90相位差。
IQ合并器8接收在I-信号处理电路2a和Q-信号处理电路2b处处理的 I-信号和Q-信号，并将所接收的信号合并为单一的信号。
基带信号处理块9接收来自IQ合并器8的信号，并通过执行诸如解码 的处理来读取所接收的信号，从而获取标签的信息。
如上所述，传统相关技术mRFID读取器包括具有相同结构的I-信号处 理电路2a和Q-信号处理电路2b，以分别处理I-信号和Q-信号。其间，为了 补偿接收来自标签的反射信号的延迟，即，为了补偿根据标签与mRFID读 取器之间的距离的相位延迟，传统相关技术mRFID分开地处理I-信号和Q-信号，并接着合并经处理的信号
发明内容
技术问题
传统相关技术mRFID读取器已经具有用于容纳I-信号处理电路2a和 Q-信号处理电路2b的较大尺寸。另外，用于容纳相关组件以及诸如混频器 4a、 4b或滤波器5a、 5b的通常较大的组件的需求进一步增大了 mRFID读取 器的尺寸。随着mRFID读取器的尺寸增大，移动通信终端不得不做成大尺 寸以容纳mRFID读取器。这与消费者对小尺寸产品的要求相抵触。另外， 传统相关技术mRFID读取器随大尺寸的问题之外还具有诸如高功耗和单价 的问题。
技术方案
本发明的示范性实施例克服上面的缺点以及上面未描述的其它缺点。而 且，不需要本发明克服上述缺点，本发明示范性实施例可能不克服上述的任 何问题。
本发明提供小尺寸、而且具有低功耗和经济的价格的移动射频标识 (mRFID)读取器。
根据本发明的一个示范性方面，提供一种具有接收电路的移动射频标识 (mRFID)读取器，所述接收电路包括本机振荡器，产生处于预定频带的
载波信号；混频器，将从标签接收的标签信号与所述载波信号混频，以降低 所述标签信号的频率；相位调整块，通过确定所述标签信号的相位来调整所 述载波信号的相位；以及控制块，通过一系列操作处理所述标签信号，并根 据经处理的标签信号的输出来控制所述相位调整块的搡作以补偿所述标签 信号的相位延迟。
所述相位调整块可以包括相位延迟单元，其将载波信号延迟与预定相位 一样长的相位并向所述混频器提供经延迟的载波信号。
所述相位调整块可以进一步包括功率估算单元，其确定所述标签信号的 功率、以及在检测功率的时刻的相位。
所述功率估算单元可以检测功率的绝对值。
所述相位调整块可以进一步包括存储单元，其存储包括由所述功率估算 单元^H则到的功率的绝对值以及与功率的绝对值对应的相位的信息。
大于存储在所述存储单元中的功率的绝对值时才存储新的功率绝对值。
所述相位调整块可以进一步包括延迟调整单元，其进行控制使得在所述 延迟调整单元处将载波信号的相位延迟与存储在所述存储单元中的相位一 样长的相位。
所述控制块可以包括控制器，其保持所述延迟调整单元工作，直到在所 述控制块处处理的标签信号的输出停止增加为止。
所述控制器可以保持所述延迟调整单元和所述功率估算单元工作，直到 标签信号的输出达到最大程度为止。
所述控制器可以在接收标签信号的前同步信号的同时保持所述延迟调 整单元和所述功率估算单元工作。
所述控制器可以在标签信号的兀/2周期期间保持所述延迟调整单元和所 述功率估算单元工作。
所述控制器可以在标签信号的兀、或2兀周期期间保持所述延迟调整单元 和所述功率估算单元工作。
有益效果
根据本发明的示范性方面的实施例，可以将mRFID读取器接收部件提 供为传统相关技术读取器的接收部件的一半尺寸一样小，因而，能够将容纳
所述mRFID读取器的移动通信终端做成小尺寸。另外，由于用于接收电路 的组件的数量减少，不但可以减少功耗，而且能够降低单价。
虽然已经展示和描述了本发明一般概念的几个示范性实施例，但是本领 域技术人员将理解，可以在这些示范性实施例中作出改变而不背离其范围在 所附权利要求书及其等价物中定义的本发明 一般概念的原理和精神。
通过下面参照附图对其示范性实施例的描述，本发明的这些和其它方面
将变得更加显而易见和更易于理解，其中
图1是传统相关技术移动射频标识(mRFID)读取器的示意性电路图2是根据本发明的示范性实施例的mRFID读取器的电路图3和5是随时间流逝而变化的标签信号的功率的图形表示；
图4和6是随图3和5中功率的变化而变化的相位的图形表示；
图7是在接收电路处接收的标签信号的图形表示；
图8是在混频器处与载波信号混频的标签信号的图形表示；
图9是传递通过滤波器的标签信号的图形表示；以及
图10是示出根据本发明的示范性实施例的补偿mRFID读取器的相位延
迟的过程的流程图。
具体实施例方式
现在将参照附图更详细地描述本发明的某些示范性实施例。 以下描述中，相同的附图引用数字用于指代相同的元素，即便在不同的
附图中也是如此。以下描述中定义的诸如详细构造和元素描述的事物是提供
作为用于帮助全面理解本发明的示例。而且，未对公知功能或构造作详细描
述，因为其将以不必要的细节模糊本发明。
图2是根据本发明的示范性实施例的移动射频标识(mRFID)读取器的
电路图。
该mRFID读取器包括接收电路10和发送电路110。不同于具有用于I-信号和Q-信号的两个处理电路的传统相关技术系统，本发明的示范性实施 例^l包括一个接收电路10，其利用从标签反射的信号的功率和相位来复原标 签信号。
该mRFID读取器的接收电路10可以包括低噪声放大器(LNA) 11、本 机振荡器35、混频器13、滤波器15、放大器17、模数转换器(ADC) 19、 相位调整块20、以及控制块30。
LNA 11进行操作以预定增益放大从标签发送的标签信号。
本机振荡器35产生预定频带的载波信号。将在本机振荡器35处产生的 载波信号同时提供到发送电路110的混频器以及接收电路10的混频器13。
混频器13接收在本机振荡器35处产生的载波信号，并将所接收的载波 信号与标签信号混频。结果，将标签信号下变频到基带。根据本发明的示范 性方面的实施例的接收电路10利用相位调整块20改变载波信号的相位，而 且根据相位的变化改变在混频器13处下变频的标签信号的功率。
滤波器15可以被实现为低通滤波器(LPF),而且进行操作来从在混频 器13处下变频的标签信号中滤去高频信号。
放大器17放大在滤波器15处滤波的标签信号，以便输出适合在控制块 30处处理的信号。
ADC 19将经放大的标签信号转换为数字信号。
相位调整块20利用标签信号的功率和相位来确定标签信号的相位的延 迟程度，并补偿延迟的相位以使得可以准确地感知标签信号。相位调整块20 可以包括相位延迟单元21、功率估算单元23、存储单元25、以及延迟调整 单元27。
相位延迟单元21可以位于本枳4展荡器35与混频器13之间，而且进行 操作以将在本机振荡器35处产生的载波信号延迟预定相位，并向混频器13 提供经延迟的载波信号。相位延迟单元21在0与7t/2之间调整相位。相位延 迟单元21可以逐级地、或连续地调整相位。相位延迟单元21根据延迟调整 单元27的控制来调整延迟的相位。
功率估算单元23检测数字化的标签信号的功率并确定所检测到的功率 的相位，从而找到具有最大标签信号功率的相位。功率估算单元23 ;险测功 率的绝对值，并在存储单元25中存储所检测到的功率绝对值、以及在;f企测 该绝对值时所检测到的相位。功率估算单元23在兀/2周期中检测标签信号功 率的绝对值，因为根据在功率估算单元23处对功率绝对值的检测最大值存 在于兀/2周期中。
其间，功率估算单元23在新检测功率的绝对值时，将新检测到的绝对
值与之前检测到的绝对值进行比较。如果新检测到的绝对值大于之前检测到
的绝对值，则功率估算单元23在存储单元25中存储新^^测到的绝对值以及 关于相位的信息。然而，如果新检测到的绝对值不大于之前检测到的绝对值， 则功率估算单元23保留存储单元25中的绝对值和相位信息。
存储单元25存储由功率估算单元23检测到的功率绝对值、以及与该绝 对值对应的相位信息。仅当由功率估算单元23新;险测到的功率绝对值大于 之前检测到的绝对值时，才更新存储单元25中的信息。结果，存储单元25 总是存储到当前时刻为止由功率估算单元23检测到的最大的功率绝对值。
延迟调整单元27向相位延迟单元21提供存储在存储单元25中的关于 相位的信息，以便根据存储在存储单元25中的相位来延迟载波信号的相位。 每次存储单元25中的功率绝对值和相位改变时，延迟调整单元27向相位延 迟单元21提供相位信息。根据连续地或者逐级地检测功率绝对值的功率估 算单元23,存储单元25中的功率绝对值和相位或者连续地、或者逐级地变 化。从而，延迟调整单元27向相位延迟单元21实时地提供变化着的相位信 息，使得载波信号的相位或者连续地、或者逐级地变化。延迟调整单元27 以如上所述的方式向相位延迟单元21发送相位信息，而且如果存储在存储 单元25中的功率绝对值和相位在兀/2周期的结尾未改变、或者正在改变，则 确定功率的绝对值达到最大程度。延迟调整单元27于是设置相位延迟单元 21以根据相应的相位来延迟载波信号。
控制块30可以包括解码器31和控制器33。控制块30控制相位调整块 20以根据在解码器31处处理的标签信号来调整在本机振荡器35处产生的载 波信号的相位，使得可以调整标签信号的输出。
解码器31从接收到的标签信号当中选择从预期的标签发送的标签信号。 解码器31接着解码所选择的标签信号并向控制器33提供经解码的标签信
—，
控制器33根据在解码器31处处理的标签信号控制延迟调整单元27和 功率估算单元23的操作，使得标签信号的输出达到最大程度。控制器33保 持延迟调整单元27工作，直到由解码器31提供的标签信号的输出不再增加 为止，即，直到标签信号的输出达到最大程度为止。控制器33在接收标签 信号的前同步信号的同时在标签信号的7t/2周期中控制相位调整块20，使得 可以输出最大的标签信号。然而，如果在接收标签信号的前同步信号的持续
时间中未找到在该处标签信号的输出为最大的相位，则可以将寻找最大标签 信号输出的相位延伸至跟随前同步信号之后的通信周期。
下面将参照图10详细描述根据本发明的示范性实施例的利用如上所述
构建的mRFID读取器接收标签信号并补偿相位延迟的过程。
首先，所述mRFID读取器的发送电^各110向标签发送请求信号以请求 发送标签信号。为了发出请求信号，所述mRFID读取器的发送电路IIO通 过产生发送信号来产生请求信号，并将所产生的发送信号B与本机振荡器 35的载波信号A混频。从本机振荡器35发送的载波信号A、以及在发送电 路IIO处产生的发送信号B可以分别由下面的数学表达式1和2表示。 数学表达式1
= cos(2《,> 数学表达式2
所述频率(fc)是在本机振荡器35中形成的载波信号A的频率，而fs 是发送信号B的频率。在基带中形成在发送电路110处产生的发送信号。在 用于发送发送信号B的预定频带中形成载波信号A。另外，As是发送信号B 的幅度。
发送电路110的混频器通过将本机振荡器35的载波信号A与发送信号 B混频来执行上变频。结果，产生可以如下表示的请求信号C。 数学表达式3
C = cos(2#c >S/^' cos(2<s > =会[cos(2《.+ 2;^ > + cos(2( - 2《>]
向标签发送请求信号C,而标签响应于请求信号C发出由下面的数学表 达式4表示的标签信号D。标签信号D处于具有恒定幅度的正弦波形，如图 7中所示。
数学表达式4
D =丄4 cos(2《>Scos[(2<c > + A^]
其中丄是在发送标签信号D时产生的功率损失，其依赖于距离和信道特
性而具有不同的值。Ag是标签信号D的幅度，fg是标签信号D的频带，而Ae 是标签与读取器之间的距离差以及相位差，所述相位差因在请求信号C到达 标签时与标签被开启(turned on)时之间的持续时间中的切换的延迟而产生。 因而，可以因标签与读取器之间的距离改变而变化，或根据标签的不同 的切换时间而变化。
在步骤S810，将标签信号D与本机振荡器35的载波信号E混频并将其 下变频。根据相位延迟单元21延迟本机振荡器35的载波信号E的相位并将 其提供给混频器13。提供给混频器13的载波信号E可以如下表示
数学表达式5
其中Ze是在相位延迟单元21处延迟的本机振荡器35的载波信号E的 相位。
在LNA 11处放大标签信号D，在此期间去除表达式4的丄。从而，随
着混频器13将标签信号D与载波信号E混频，产生可以由下面的数学表达 式6表示的标签信号F。标签信号F具有图8中所示的波形，其表示标签信 号F的输出大小根据相位变化而随着时间变化。
数学表达式6
F = 4 cos(2《)fScos[(2#c > + A6"]Scos[(2《> + Z 0] =垂4 cos(2《如s(2S2《J + + + c。s(A6 - J)]
将标签信号F输入到滤波器15,进而在滤波器15处滤去高频带信号。 从而，去除表达式6的高频带分量cos(2S2《.,+ A0 + Z^),并通过放大器17和 ADC 19处理标签信号F，使得向功率估算单元23和控制块30提供可以由 下面的数学表达式7表示的标签信号G。
数学表达式7
<formula>formula see original document page 11</formula>
图9以细线示出标签信号G的波形，其中标签信号G的功率根据相位 变化而改变。图9的标签信号G特别地在Ze二0、或7i时具有最大值，其表 示标签离mRFID读取器距离为0、兀、或兀的倍数。
为了取得最大的标签信号G,如cos0二l，有必要使得Ae-ze。从而， mRFID读取器通过找到在其中标签信号G达到最大的相位来补偿同标签与 读取器之间的距离以及标签的切换延迟关联的相位延迟。
在步骤S815，存储单元25初始化存储的相位，而延迟调整单元27初 始化相位延迟单元21的相位(= 0 )。
功率估算单元23在接收到标签信号G后，在步骤S820检测标签信号G 的功率的绝对值，并将检测到该绝对值的时刻的相位与该绝对值一起存储在
存储单元25中。功率估算单元23在步骤S830将之前存储在存储单元25中 的功率绝对值与新检测到的功率绝对值进行比较，如果新检测到的绝对值大 约之前存储的绝对值，则在步骤S837将新检测到的绝对值和相位存储在存 储单元25中，或者如果之前存储的功率绝对值大于新;险测到的绝对值，则 在步骤S835维持之前存储的绝对值。
参照图3、 4、和5、以及6, mRFID读取器读取处于不同的距离的标签， 其中通过将标签信号F乘以在本机振荡器35处产生的载波信号的相位差并 同时将相位差延迟0 兀/2 —样长的相位来产生图2的标签信号G。图3和5 的'初始化间隔，表示由功率估算单元23检测到的标签信号G的功率绝对 值在标签信号G的0 兀/2周期期间变化。从而，与功率绝对值对应的相位 也变化，如图4和6的'初始化间隔，中所示。功率估算单元23继续更新 存储单元25中的绝对值及其相应的相位，直到功率的绝对值达到最大点a、 和c。在最大点a、和c之后，功率的绝对值下降，因而功率估算单元23停 止更新存储单元25中的功率绝对值及其相位。相位延迟单元21将本机振荡 器35的载波信号E延迟适当的相位以获得最大的功率绝对值，如图4和6 的'标签通信间隔，中所示，从而标签信号G的功率的绝对值达到最大程度， 如图3和5的'标签通信间隔，中所示。
控制块30在接收到标签信号G后，通过分离期望的标签信号，利用解 码器31实施解码。控制器33接着控制延迟调整单元27的操作，同时观察 标签信号G的输出，在接收到标签信号G的前同步信号的同时，控制器33 观察标签信号G在0 兀/2周期期间的输出以找到标签信号G的最大输出的 位置。
在步骤S840,延迟调整单元27在控制器33的控制下控制相位延迟单 元21 ，使得将载波信号E延迟与存储在存储单元25中的相位(步长恒定相 位k)一样长的相位并输出。从而，相位延迟单元21输出被延迟与存储在 存储单元25中的相位一样长的相位的载波信号E，在混频器13处将输出的 载波信号E与标签信号F混频。结果，输出标签信号G。
功率估算单元23重新估算标签信号G。因为在延迟调整单元27处延迟 的延迟相位是与直到预定时间为止估算的最大的功率绝对值对应的值，所以 标签信号G具有从之前的标签信号G开始增加的输出。
其间，控制块30的控制器33在步骤S850确定标签信号G的输出是否
是最大的，而如果不是，则重复步骤S820和S840。如果标签信号G的输出 是最大的，则控制器33在步骤S860确定Z0是否达到兀/2，而如果是，则 停止功率估算单元23的操作，并控制延迟调整单元27以重置相位延迟单元 21的相位。
如上所述，根据本发明的示范性方面的实施例的mRFID读取器通过调 整将要与标签信号混频的载波信号的相位并找到在其中标签信号的功率绝 对值为最大的相位来补偿标签信号的相位延迟。结果，mRFID读取器无需 具有用于补偿相位延迟的I信号处理电路和Q信号处理电路。
权利要求
1.一种具有接收电路的移动射频标识mRFID读取器，所述接收电路包括本机振荡器，产生处于预定频带的载波信号；混频器，将从标签接收的标签信号与所述载波信号混频，以降低所述标签信号的频率；相位调整块，通过确定所述标签信号的相位来调整所述载波信号的相位；以及控制块，通过一系列操作处理所述标签信号，并根据经处理的标签信号的输出来控制所述相位调整块的操作以补偿所述标签信号的相位延迟。
2. 如权利要求1所述的mRFID读取器，其中所述相位调整块包括相位 延迟单元，其将载波信号延迟与预定相位一样长的相位并向所述混频器提供 经延迟的载波信号。
3. 如权利要求12所述的mRFID读取器，其中所述相位调整块进一步 包括功率估算单元，其确定所述标签信号的功率、以及在检测功率的时刻所述标签信号的相位。
4. 如权利要求3所述的mRFID读取器，其中所述功率估算单元检测功 率的绝对值。
5. 如权利要求4所述的mRFID读取器，其中所述相位调整块进一步包 括存储单元，其存储包括由所述功率估算单元检测到的功率的绝对值以及与 功率的绝对值对应的所述标签信号的相位的信息。
6. 如权利要求5所述的mRFID读取器，其中所述功率估算单元在检测 新的功率绝对值时仅当新的功率绝对值大于存储在所述存储单元中的功率 的绝对值时才存储新的功率绝对值。
7. 如权利要求5所述的mRFID读取器，其中所述相位调整块进一步包 括延迟调整单元，其进行控制使得在所述相位延迟单元处将载波信号的相位 延迟与存储在所述存储单元中的相位一样长的相位。
8. 如权利要求7所述的mRFID读取器，其中所述控制块包括控制器， 其保持所述延迟调整单元工作，直到在所述控制块处处理的标签信号的输出 停止增加为止。
9. 如权利要求8所述的mRFID读取器，其中所述控制器保持所述延迟 调整单元和所述功率估算单元工作，直到标签信号的输出达到最大程度为 止。
10. 如权利要求8所述的mRFID读取器，其中所述控制器在接收标签 信号的前同步信号的同时保持所述延迟调整单元和所述功率估算单元工作。
11. 如权利要求8所述的mRFID读取器，其中所述控制器在标签信号 的0 兀/2周期期间保持所述延迟调整单元和所述功率估算单元工作。
12. 如权利要求8所述的mRFID读取器，其中所述控制器在标签信号 的兀、或2兀周期期间保持所述延迟调整单元和所述功率估算单元工作。
全文摘要
提供一种具有接收电路的移动射频标识(mRFID)读取器。所述接收电路包括本机振荡器，产生处于预定频带的载波信号；混频器，将从标签接收的标签信号与所述载波信号混频，以降低所述标签信号的频率；相位调整块，通过确定所述标签信号的相位来调整所述载波信号的相位；以及控制块，通过一系列操作处理所述标签信号，并根据经处理的标签信号的输出来控制所述相位调整块的操作以补偿所述标签信号的相位延迟。因为可以将所述mRFID读取器提供为传统相关技术读取器的一半尺寸一样小，所以能够将容纳所述mRFID读取器的移动通信终端做成小尺寸。另外，由于用于所述接收电路的组件的数量减少，不但可以减少功耗，而且能够降低单价。
文档编号H04B1/38GK101361287SQ200780001701
公开日2009年2月4日 申请日期2007年9月4日 优先权日2006年9月21日
发明者具时京, 姜友植, 李兴培 申请人:三星电子株式会社