专利名称：一种对射频识别的通讯链路速率的调整方法
技术领域：
本发明涉及射频识别技术，具体涉及一种对射频识别的通讯链路速率的调整方法。
背景技术：
射频识别(RFID)技术是一种非接触式的自动识别技术。在射频识别系统中，读写器发送射频信号激活射频标签，并发送命令对处于激活状态的标签进行各种操作，标签根据读写器发出的命令以一定的速率向读写器返回载有信息的射频信号，从而达到识别的目的。
在无源超高频射频识别系统中，标签自身不带电源，需要读写器发射机发送大功率的恒包络载波为标签电路供电。而标签到读写器的反向信号链路通常采用反向散射调制的方式，返回到读写器的信号能量非常微弱。现有技术中，射频识别系统通常存在以下问题一、在实际工程应用中，反向链路经常受到各种噪声源的干扰，当噪声源频率与反向链路速率频率接近时，则会降低反向链路信噪比，甚至将反向链路信号淹没。实际环境中，存在一种类型的噪声源，它的特点是(1)它相对于载波的频谱位置固定，无法通过载波跳频回避。(2)它包含有丰富的谐波成分，噪声能量集中在某一个基波的整数倍谐波上。呈现较宽频谱范围内具有窄带梳状特点的频谱结构。(3)它的频谱成分位于无源超高频射频识别反向散射调制的频率范围内。(4)例如存在一个干扰源，它的主要噪声能量集中在Fc±80KHz，Fc±160KHz，Fc±240KHz...，(Fe为系统载波频率)如果无源超高频射频识别系统反向散射调制的频率选择为SOKHz的整数倍，则以上噪声源会严重干扰正常的反向调制信号，造成整个识读距离变短。二、为了规避可能的带内噪声干扰，一种有效的方法是通过前向通信参数可以连续的控制反向链路调制速率，从而在出现干扰时，可以灵活的避开干扰。例如在前向通信中使用一段特殊的信号，并以此信号的长度来校准反向调制速率，即可达到以上目的。在前向通信中，可以加入一段特殊信号，并以此信号的长度Tcal作为反向调制速率的基准频率BLF=M/Tcal，同时为了实现的灵活性，设置另一个系数M，M可取若干简单数值，如1/2，3/8等，标签返回信号的调制速率即由M和Tcal唯一确定。由于参数Tcal为一定范围内的连续量，为了保证计算返回速率计算的精确性，通常标签上选择以下方式来实现这一反向速率调整方案(I)标签芯片的片上振荡器工作于一个远高于反向调制速率最大值的基准频率f0，并在前向通信中以此频率对Tcal进行计数，并根据计数的值和另一系数M来确定反向调制速率产生所需的计数值，以此计数值对f0进行分频，从而得到满足误差要求的反向调制速率BLF。由于高频率的时钟对于芯片的功耗影响较大，因此，该方案虽然可以有效的回避噪声的干扰，但是，却造成了电路实现时功耗较大的弊病。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种对射频识别的通讯链路速率的调整方法，使标签在选择振荡器基准频率时可选较低的频率值，并且规避可能存在的干扰。本发明提供的一种对射频识别的通讯链路速率的调整方法，射频装置包括读写器、天线和标签；读写器发送射频信号激活标签，并发送命令给处于激活状态的标签，标签根据读写器发出的命令以一定的速率向读写器返回载有信息的射频信号，从而达到识别的目的；其改进之处在于，通过调整信号返回的调制速率，使返回信号的调制频率避开噪声源，提高信噪比；所述返回信号的调制速率之间互为质数；所述返回信号的调制频率为N个离散点。其中，所述调整方法包括如下步骤
(I)所述读写器激活标签后，对标签发送命令，包括需要的返回调制速率字段，所述调制速率字段中包含一个长度为Iog2N比特的返回调制速率设定参数Mk ；(2)标签根据所述读写器发送命令时的调制速率校准振荡器的基准频率；(3)标签的振荡器从所述N个离散频率点中选择一个频率点的频率值作为返回调制速率的基准；选择的频率点其频率值为所述调制速率设定参数Mk所对应的系数M和校准过的基准频率的乘积；(4)标签根据所述返回时的调制速率调制反向信号，并通过天线返回至读写器。其中，所述N个离散的频率点的频率值均匀分布在一定范围内，并且其频率值互为质数。其中，信号返回时，遇见频谱结构的干扰信号，所述读写器检测通信质量通过改变命令中的返回调制速率参数得到不同的返回调制速率以避开干扰信号。其中，所述一定范围为[60K，640K]。与现有技术比，本发明的有益效果为本发明在实际工程应用存在噪声时，通过灵活的调整返回的调制速率，提高反向链路的信噪比。本发明可以使用较低的片上振荡器频率，从而降低标签芯片的功耗。本发明通过读写器发送的调制速率校准振荡器的基准频率，无需现有技术中用两个参数同时校准，提高了校准效率。本发明通过调整返回信号调制频率，避开了很多干扰信号，从而提高了射频识别装置的识别性能。本发明通过选择在常用的返回速率范围内(64KHz 640KHz)，分布较均匀，且拥有最少公约数的一组离散频率点做为可选的返回速率。分布均匀，拥有最少公约数保证了在有限的离散频率点内可以最有效的回避具有梳状频谱结构的不确定噪声所产生的干扰。本发明选用离散的频率点，而不是连续可调的频率作为返回速率基准，不仅避免了使用较高频率的片上振荡器，而且在实际使用时，更便于选择使用。
图I为本发明提供的射频识别技术其装置的示意图。图2为本发明提供的射频识别装置的标签的电路结构图。
图3为本发明提供的时钟振荡器的结构示意图。图4为本发明提供的调整返回时调制频率不意图，图中，f2为返回信号的频率，f I为噪声。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步的详细说明。如图I所示，为现有技术的RFID技术，包括读写器、天线和标签；读写器通过天线对标签发射信号，所述标签根据发射的射频信号产生相应的信号，通过天线返回至读写器的收发模块。本实施例在上述基础之上，对从标签返回至读写器的信号其速率进行调整，使返回信号的调制频率避开噪声源，提高信噪比；所述返回信号的调制速率之间互为质数；所 述返回信号的调制频率为N个离散点。调整方法包括如下步骤(I)所述读写器激活标签后，对标签发送命令，包括需要的返回的调制速率字段，所述调制速率字段中包含一个长度为Iog2N比特的返回调制速率设定参数Mk，Mk的不同编码对应了相应的调制速率设定系数M ;(2)标签根据所述读写器发送命令时的调制速率校准振荡器的基准频率；(3)标签的振荡器从所述N个离散频率点中选择一个频率点的频率值作为返回调制速率的基准；选择的频率点其频率值为所述调制速率设定参数Mk所对应的系数M和校准过的基准频率的乘积；(4)标签根据所述返回时的调制速率调制方向信号，并通过天线返回至读写器。其中，N个离散的频率点的频率值均匀分布在一定范围内，为[60K，640K]。并且其频率值互为质数。实际通信过程为，读写器激活标签后，发送包含选择回波频率字段的命令，标签根据这一字段，选择根据以上方法确定的离散频率点中的一个作为反向链路的通信速率，并以这一速率传递相应的信息给读写器，如果使用环境中出现了特定频谱结构的干扰信号，读写器通过主动的检测通信质量或者是在通信中通过命令尝试使用不同的反向链路速率来规避确定的频谱结构干扰。上述实施例中，振荡器产生N个离散频率，其可通过电路、分频器及倍频器实现。本实施例以电路实现离散的频率为例说明。标签内部电路如图2所示,包括能量恢复单元、调制单元、解调单元、复位信号产生单元、协议控制电路、存储器、时钟振荡器、时钟频率校准控制单元和加密模块；所述能量恢复单元接收所述天线的射频信号，为所述标签提供电源(可等效为一个直流电源)；所述解调单元将接收到的射频信号将其数字信号转换成模拟的方波传给所述协议控制电路；所述协议控制电路将信号依次传给所述时钟频率校准控制单元和所述时钟振荡器产生离散的频率点，通过所述调制单元和所述天线发射给所述读写器的收发模块；返回信号调制频率的选择通过读写器要求的唯一参数设定；所述存储器用于存储接收和发送的数据；所述复位信号产生单元在所述能量恢复单元提供的电压低于正常电压时进行复位。本实施例的协议控制电路是由状态机和组合逻辑电路构成，完成以下功能(I)解码根据接收的串行数字信号解调出相应的控制命令。(2)标签状态控制根据当前标签状态和接收到的控制命令按照系统做遵从的协议控制标签转移到下一个状态。(3)存取数据根据接受到的命令的当前的状态存取存贮器中的数据。(4)返回数据生成根据接收到的命令控制返回数据的内容。(5)其他控制加/解密模块的工作，控制时钟频率校准电路的工作。本实施例的返回信号的频率是具有小数精度的离散频率点。其离散频率点之间的倍数关系通过标签内部电路的参数间的倍数关系确定。具体的是通过返回调制速率设定系数M设定的离散频率点之间的倍数关系是根据所述时钟振荡器的电流源设定的。离散频率点的频率值为所述基准频率与返回调制速率设定系数M的乘积。时钟振荡器如图3所示，包括电容、回差比较器和至少一个的电流源。电容一端与回差比较器的反向输入端连接，另一端接地。回差比较器的同向输入端连接一个额外的参考电压源(其输出的电压作为参考电压)，回差比较器同时控制复位电路用于复位电容两端 电压。时钟振荡器的基准频率由其器件参数确确定。每个电流源设定一个返回调制速率；所述电流源由晶体管构成；至少一个的晶体管的栅极与所述协议控制电路连接，其漏极根据相应的返回调制速率设定参数Mk与所述时钟振荡器的比较器的反向输入端连接。本实施例设晶体管共有8个，可设定8个返回调制速率。8个晶体管的栅极连接在一起，其成为公共端，与所述协议控制电路连接，8个晶体管的源极共同连接到标签总电源正极。8个晶体管的漏极输出不同的电流并通过多路选择器连接到电容一端。根据读写器发送的命令要求，相应的选择8个晶体管中符合的一个与时钟振荡器的回差比较器的反向输入端连接。8个电流源对应的晶体管之间通过物理尺寸确定了它们之间的输出电流关系。本实施例以读取器要求的64KHz为例，按照要求，选取合适的晶体管，通过多路选择器与回差比较器连接，调制单元发射调制速率为64KHz的返回信号到读写器的收发模块。如果在该反向调制速率及其整数倍谐波频率上存在干扰信号，则可以选择另一个反向调制速率，例如，320 X 3/7KHz，具体实施中，在常用的返回速率范围内(64KHz 640KHz )，选择了分布较均匀，且拥有最少公约数的一组频率最为本实施中离散频率点选择的一个优选方案。如返回的调制频率可选择 320KHzXM，其中 M 取 1/5，3/7，7/11，1，2/5，6/7，14/11，2。所述时钟频率校准控制单元包括频率反馈校准电路，在制造时钟振荡器的过程中，由器件的真实参数确定的基准频率与设定的基准频率之间存在一定误差，所以，在标签接收到射频信号的同时，通过接收读写器所发送信号的特定调制速率，比较接收信号和时钟振荡器输出信号的关系，渐进的微调振荡器的频率，以使振荡器的输出的基准频率同步与读写器至标签的通信速率。如图4所示，本经过本发明调整后的返回时的调制频率，从图中我们可以看出，调整后的频率值避开了干扰信号的干扰。最后应当说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明的具体实施方式
进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种对射频识别的通讯链路速率的调整方法，射频装置包括读写器、天线和标签；读写器发送射频信号激活标签，并发送命令给处于激活状态的标签，标签根据读写器发出的命令以一定的速率向读写器返回载有信息的射频信号，从而达到识别的目的；其特征在于，通过调整信号返回的调制速率，使返回信号的调制频率避开噪声源，提高信噪比；所述返回信号的调制速率之间互为质数；所述返回信号的调制频率为N个离散点。
2.如权利要求I所述的调整方法，其特征在于，所述调整方法包括如下步骤 (1)所述读写器激活标签后，对标签发送命令，包括需要的返回调制速率字段，所述调制速率字段中包含一个长度为Iog2N比特的返回调制速率设定参数Mk ； (2)标签根据所述读写器发送命令时的调制速率校准振荡器的基准频率； (3)标签的振荡器从所述N个离散频率点中选择一个频率点的频率值作为返回调制速率的基准；选择的频率点其频率值为所述调制速率设定参数Mk所对应的系数M和校准过的 基准频率的乘积； (4)标签根据所述返回时的调制速率调制反向信号，并通过天线返回至读写器。
3.如权利要求I所述的调整方法，其特征在于，所述N个离散的频率点的频率值均匀分布在一定范围内，并且其频率值互为质数。
4.如权利要求I所述的调整方法，其特征在于，信号返回时，遇见频谱结构的干扰信号，所述读写器检测通信质量通过改变命令中的返回调制速率参数得到不同的返回调制速率以避开干扰信号。
5.如权利要求3所述的调整方法，其特征在于，所述一定范围为[60K，640K]。
全文摘要
本发明涉及一种对射频识别的通讯链路速率的调整方法，射频装置包括读写器、天线和标签；读写器发送射频信号激活标签，并发送命令给标签，标签根据命令以一定的速率向读写器返回载有信息的射频信号，从而达到识别的目的；本发明通过调整信号返回的调制速率，使返回信号的频率避开噪声源，提高信噪比；返回信号的调制速率之间互为质数；返回信号的调制频率为N个离散点。本发明可以使用较低的片上振荡器频率，从而降低标签芯片的功耗。本发明通过调整返回信号频率，避开了很多干扰信号，从而提高了射频识别装置的识别性能。
文档编号H04L1/00GK102752075SQ201210157179
公开日2012年10月24日 申请日期2012年5月21日 优先权日2012年5月21日
发明者王政, 管超 申请人:睿芯联科(北京)电子科技有限公司