使用具有正交偏移的pr-ask的rf系统的制作方法

使用具有正交偏移的pr-ask的rf系统的制作方法
【专利摘要】公开了使用具有正交偏移的PR?ASK的RF系统。在一些实施方案中，系统包括PR?ASK信号发生器和正交偏移发生器。PR?ASK信号发生器可产生表示符号序列的信号，例如，RFID符号。正交偏移发生器可移动PR?ASK信号轨迹远离原点，同时保持关于RFID信号的时域要求，如波形边缘上升和下降时间。在一些实施方案中，包含受控的正交偏移的存储的波形用于合成符号的序列。存储的波形还可包括非线性和/或线性预失真，以降低计算复杂性。波形可被表示在笛卡尔坐标中以用于在直接转换发射机中的使用，或可被表示在极坐标中以用于在极性调制发射机中的使用。RFID系统也可包括用于接收输入RFID信号的接收器。
【专利说明】使用具有正交偏移的PR-ASK的RF系统
[0001 ] 描述
【背景技术】
[0002] Gen2RFID协议包括振幅调制(AM)模式，在协议规范中称作相位反转幅移键控(PR-ASK)，其可实现良好的频谱占用度。然而，射频(RF)信号的振幅穿过零。这给出100%振幅调 制深度并且产生具有180度相位跳变的相位不连续性。许多RFID阅读器被设计为使用具有 高功率效率的RF功率放大器(RFPA)，如AB类或C类。相比于A类放大器，这些高效率功率放大 器趋于具有降低的线性。当传输信号的振幅调制降低时，这些高效率功率放大器更好地工 作。虽然理想的PR-ASK调制可实现良好的频谱占用度，但是100 % AM深度和相位不连续性可 引起通常用在RFID阅读器中的功率有效RFPA的明显的失真。该失真引起可明显降低频谱占 用度的频谱再生。
[0003] 一些RFID阅读器设计包括在基带传输信号上的非线性预失真，以提高整体发射机 线性并且减缓频谱再生问题。该非线性预失真是使用RFPA的输入输出特性计算出的。当传 输信号调制深度处于或接近100%时，如借助PR-ASK，输入输出特性可能非常难以准确地实 现。如果使用数字预失真，当RF信号轨迹经过原点时，RF功率放大器的振幅和相位失真难以 进行测量。因此，理想的PR-ASK具有良好的频谱占用度，但是对于许多功率有效RFPA再现线 性是困难的，并且此外对于由于其深度的振幅调制深度实施RFPA预失真是困难的。
[0004] 本发明实施方案的公开
[0005] 本发明的实施方案提供了装置和方法，其用于产生在射频(RF)系统中的相位反转 幅移键控(PR-ASK)传输信号的新形式。根据本发明的实施方案的装置例如可用在RFID系统 中，以产生完全符合IS0-18000-63或EPCGlobal Gen2规范并且具有优于传统PR-ASK信号的 频谱占用度的传输信号，但是没有完全调制的振幅，其中信号轨道经过原点。传输信号合成 可支持直接转换无线电架构和极性调制架构两者。
[0006] 根据本发明的至少一些实施方案的RF系统包括PR-ASK信号发生器连同连接至PR-ASK信号发生器的正交偏移发生器。PR-ASK信号发生器可产生表示符号和/或符号序列的完 全调制的AM信号。正交偏移发生器能够移动PR-ASK信号轨迹远离远点，以产生新类型的振 幅和相位调制的信号，该信号由于受控的正交偏移，具有连续的相位调制和降低的振幅调 制深度。由此产生的偏移移动的PR-ASK信号，由于该降低的AM深度，对于许多RFPA再现良好 质量大体上是更容易的。
[0007] 在RFID系统中，由此产生的偏移移动的PR-ASK信号保持关于RFID波形的时域要 求，如边缘的上升和下降的时间以及符号边缘到边缘定时规范（symbol edge-to-edge timing specifications)。由此产生的偏移移动的PR-ASK信号保持关于具有改进的频谱占 用度的RFID波形的频域要求。RF系统也可包括RF源和RF放大器，该RF源用于产生载波，该RF 放大器连接至RF源和正交偏移发生器，以用于传输符号序列，所述符号序列被调制到载波 上，以产生如发射机波形的AM信号。正交偏移PR-ASK调制在本文中将指示为0PR-ASK。
[0008] 在本发明的其他实施方案中，RF系统可将0PR-ASK信号从笛卡尔(Cartesian)转换 至极性表示。不同于具有180度的相位不连续性和借助极性发射机非常难产生的PR-ASK，新 的OPR-ASK调制具有连续的相位调制，该新的OPR-ASK调制容易在极性发射机中产生。极性 表示可用作极性调制发射机系统的输入，从而产生在载波上调制的符号序列作为极性信 号。
[0009]在本发明的一些实施方案中，RF系统也可包括在正交偏移发生器之后连接的数字 预失真块。在本发明的一些实施方案中，可包括发射机调零偏移发生器，以抵消被引入传输 基带电路和RF混频器中的噪扰偏移。在一些实施方案中，发射机调零偏移发生器可至少部 分由求和器实施。在本发明的一些实施方案中，RF系统包括增益和相位不平衡均衡器，以抵 消传输基带电路和RF混频器的同相位和正交相位路径之间的噪扰增益和相位失配。
[0010]在本发明的至少一些实施方案中，存储的OPR-ASK波形，其可包含正交偏移，用于 合成如发射机信号的所需的RFID符号序列。每个存储的OPR-ASK波形表示RFID符号。存储的 波形也可包括施加于基本上未失真的波形的非线性和/或线性预失真，以降低数字信号处 理器中的计算复杂性。存储的波形也可在数学上包括关于原点的旋转。在一些实施方案中， 波形被表示于笛卡尔坐标中以用于在直接转换发射机中使用。在一些实施方案中，存储的 波形被表示于极坐标中以用于在极性调制发射机中使用。在任何实施方案中，RFID系统可 包括用于接收输入RFID信号的接收器。
[0011] 波形可存储在存储介质中，如存储器，并且可包括关于每个符号的参考波形和参 考波形的反转相位形式。多路复用器可连接至存储介质，以根据在给定时间的序列中所需 的符号，选择波形中的一个。可选地，可使用两个多路复用器和相位选择开关。
[0012] 在操作中，处理器反复确定关于对应于RFID符号序列中的RFID符号的存储的0PR-ASK波形的当前极性状态，其中每个波形是包括如以上所述的正交偏移的PR-ASK波形。处理 器根据当前极性状态从存储器介质检索每个波形，无论是参考波形还是参考波形的反转相 位形式。每个参考波形表示在RFID符号序列中可使用的RFID符号。处理器使用这些波形，以 组装RFID符号序列。处理器，连同计算机可用的存储介质，如用于存储波形和可执行计算机 程序编码的存储器或固件，可用作进行本发明的发射机合成实施方案的设备。
[0013] 附图简述
[0014]图1是关于RFID系统的示例操作环境的功能框图，该RFID系统具有振幅调制的阅 读器至标签的通信链路。
[0015] 图2是RFID阅读器的框图，该RFID阅读器使用用于产生振幅和相位调制的阅读器 至标签的通信链路的直接转换发射机。
[0016] 图3是可用在RFID阅读器传输的PR-ASK信号的一组线图。图3具有图3A、图3B和图 3C部分。
[0017] 图4是说明PR-ASK信号轨迹的相位平面图。
[0018] 图5是可用在RFID阅读器传输的新公开的OPR-ASK信号的一组线图。图5具有图5A、 图5B和图5C的部分。
[0019] 图6是说明OPR-ASK信号轨迹的相位平面图。
[0020]图7是用于在直接转换RFID阅读器系统中的DSP内产生OPR-ASK传输信号的实施方 案的框图。
[0021]图8是关于极性调制RFID阅读器系统在DSP内产生0PR-ASK传输信号的可选实施方 案的框图。
[0022]图9是使用存储波形表的传输信号合成技术的框图。
[0023]图10是示出示例0PR-ASK波形的线图，该0PR-ASK波形将用在基于图9的合成技术 的存储波形表中。图10是直接转换无线电的示例。图10有图10A、图10B、图10C和图10D四个 部分。
[0024]图11是示出示例0PR-ASK波形的线图，该0PR-ASK波形将用在基于图9的合成技术 的存储波形表中。图11是极性调制无线电的示例。图11有图11A、图11B、图11C和图11D四个 部分。
[0025]图12是使用存储波形表的可选传输信号合成技术的框图。
[0026]图13是说明产生0PR-ASK波形的过程的流程图，该0PR-ASK波形存储在波形存储表 中或输出至发射机。
[0027]图14是说明用于合成0PR-ASK传输信号以同RFID系统中的RFID标签通信的过程的 流程图。
[0028]用于实行本发明的最佳方式
[0029] 参考其中示出本发明的实施方案的附图，现在在下文中将更加充分地描述本发明 的实施方案。然而，本发明可以以很多不同的形式实施并不应被理解为被限制为本文所描 述的实施方案。通篇，类似的数字指的是类似的元素。
[0030] 本文中使用的术语是仅为了描述【具体实施方式】的目的，并且不旨在限制本发明。 如本文所用的，单数形式"一(a)"、"一(an)"和"所述"旨在也包含复数形式，除非上下文另 有清楚的说明。还应理解的是，术语"包括(comprise)"或"包含(comprising)"当在本说明 书中使用时，指定所陈述的特征、步骤、操作、元素或组件的存在，但是不排除一个或多个其 他的特征、步骤、操作、元素、组件或其组合(groups)的出现或添加。术语"块(block)"可用 于指执行特定功能、功能组、步骤或步骤集合的硬件、软件或两个的组合。如"小于（less)" 或"大于(more)"的比较、定量的术语，旨在包括相等的概念，因此，"小于"不仅指严格数学 意义中的"小于"，还指"小于或等于"。
[0031]除非特别声明，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本发明所属领域 的普通技术人员通常理解的相同意思。还将理解到，在本文中使用的术语应解译为具有与 它们在相关领域的规范背景下的含义一致的含义并将不被解译为理想化的或过于形式化 的意义，除非明确地在本文中这样定义。还将理解的是，当元素被称为"连接"或"耦合"至另 一个元素时，其可直接连接或耦合至其它的元素，或可存在介于其间的元素。
[0032]本公开必须处理产生用于RFID传输的信号。用于产生调制的传输信号的传统方法 是使用产生"数字信号"的数字信号处理(DSP)技术，该"数字信号"是量化和采样的信号。这 些数字信号可指示为x(n)，其中参数是变量，如n、m或k。这些变量表示样本索引，通常是在 统一采样周期Ts下。数字信号从DSP传递至数字/模拟转换器(DAC)，该数字/模拟转换器 (DAC)通常在DAC输出处使用零阶保持表示产生信号的连续时间形式。对于带限信号再现， DAC输出端跟着的是低通或带通重建滤波器，该低通或带通重建滤波器产生数字信号x(n) 的连续时间、连续振幅形式x(t)，其中我们已经以连续时间参数"t"代替采样的时间参数 "η"。信号名"X"保持相同以指示采样的时间，并且连续时间信号表示相同的信号，即使在两 个信号表示中通常将有缩放差异和小的时间延迟。Nyquist采样理论和采样数据系统的实 践对于本领域中的这些技术人员是熟悉的。
[0033] 使用振幅调制的阅读器至标签链路通信3000的示例RFID阅读器1000的操作环境 的框图显示在图1中。阅读器1000连接至一个或多个天线2000,该天线2000发射调制的传输 信号3000至一个或多个标签4000。一些类型的RFID标签解码来自阅读器的指令，该指令被 编码在阅读器的RF载波信号的振幅调制中。在一些情况下，阅读器的RF载波的调制深度指 定为从80%至100%。这方面的示例是ISO 18000-63协议和EPCGlobal C1G2协议，也非正式 地称为"Gen2"。
[0034]如借助一些其他数字发信号技术，RFID信息以数据1和数据0间隔表示。Gen2使用 脉冲间隔编码(PIE)对标签编码指令。在PIE中，信息包含在脉冲之间的时间间隔中。关于 Gen2,协议对数据0使用短脉冲间隔，以及对数据1使用较长脉冲间隔。还更长的间隔用于在 协议中已知的其他特殊的符号，如rtcal和trcal。符号rtcal用于告知标签，什么时间间隔 阈值用于解码数据〇与数据1。符号trcal用于告知标签，当响应于阅读器的指令时使用什么 副载波频率。还有称为分隔符的开始指令符号，该符号仅是大约12.5微秒长的固定宽度的 脉冲。由于大多Gen2标签的无源和半无源性质，"脉冲"定义为RF载波的短的、深的调制。换 句话说，Gen2脉冲是RF载波的短暂缺失。短数据0间隔的持续时间有时也称作A类型参考间 隔或"tari"。在本公开中的一些附图包含时域线图，这些图出于清晰的目的以tari标准化。 [0035]注意到的是，尽管在本文中描述的示例实施方案聚焦在900MHz范围内的超高频 (UHF)的Gen2协议上，但是以下描述的方法和装置可容易地应用于13.56MHz频带中的高频 (HF)RFID阅读器、或者应用于2.456他微波频带、或者应用于冊、1]冊或微波频带中的其他 RFID阅读器。本文所探讨的主要商业应用是振幅调制的阅读器至标签通信的有效实施。振 幅调制通常用在RFID中，其中标签非常便宜并且使用包络检测以解码来自阅读器的通信。 调制的阅读器至标签信号3000也可包含相位调制，但是许多类型的标签仅使用包络用于解 码。
[0036]图2说明了关于RFID阅读器1000的架构，该RFID阅读器1000使用直接转换发射机， 以产生振幅和相位调制的RF信号。在该示例中，同相位1202和正交相位1204基带信号，ui (η)和uQ(n)，使用数字信号处理器(DSP)llOO在软件和/或硬件中被各自数字地产生。基带 信号1202和1204各自是数字/模拟转换器(DAC) 1302和1304的输入，该数字/模拟转换器 (DAC)产生基带模拟输出信号。图2示出了可选DC偏移电路1700,其可用作正交偏移发生器 并且在该示例中各自包括同相位和正交相位DC偏移信号^(111) 1702和VQ(m) 1704,该DC偏移 信号各自通过DAC 1712和1714转换成模拟信号。信号1702和1704也可用作发射机调零信号 或可用于调零和正交偏移发生两者。使用不同的采样索引m，是因为1702和1704的采样率通 常不同于主基带信号1202和1204。来自DAC 1712和1714的模拟DC偏移信号输出各自是可选 DC偏移求和电路1722和1724的输入，该可选DC偏移求和电路将DC偏移加到来自DAC 1302和 1304的主传输基带信号。DC偏移信号和求和电路可具有两个可能的功能。一个功能可能是 修正掉噪扰DC偏移和将RF载波馈通进基带模拟电路和正交混频器中。该功能是传统的并且 对本领域的这些技术人员是已知的。根据本文公开的一些实施方案的附加功能可以是在正 交于PR-ASK信号调制的故意的DC偏移中求和。这样产生新的调制格式本公开将指示为偏移 相位反转幅移键控(0PR-ASK)。这将在以下非常详细地描述。
[0037]传输基带信号各自经过低通滤波器(LPF) 1322和1324,产生最终的基带调制信号 ZI(t) 1332和ZQ(t) 1334。注意到的是，滤波器1322和1324能够在可选的实施方案中在求和节 点1722和1724前面，因为DC偏移通常是无调制的常量信号。信号1332和1334是正交调制器 1340的基带输入，该正交调制器1340也得到来自提供载波的RF源1410的本地振荡器输入 cos( ω t)。正交调制器理论上产生信号
[0038] zideai(t) = zi(t)cos( ω t)+ZQ(t)sin( ω t)。
[0039] 并且理论上正交调制器的输入1332和1334各自是数字信号1202和1204各自加上 的可选DC偏移信号^化)1702和 VQ(m) 1704的完美连续时间的复制品。注意到的是，连续的时 间信号使用时间变量t作为参数，而采样的时间信号使用k、m或η作为参数。m(n)的连续的 时间表示指示为m(t)，并且连结两者在一起的带限采样理论对于本领域中的这些技术人 员是已知的。
[0040] 参考图2,来自正交调制器1340的输出信号进入RF功率放大器(RFPA) 1350,该RF功 率放大器1350产生施加于TX-RX耦合器1420的高功率形式。理论上，RFPA 1350具有从输入 至输出的线性传递函数。然而，所有功率放大器显示出一定的非线性。非线性可导致频谱占 用率和相邻信道干扰问题增加。非线性经常由两个功能特征化:振幅失真和振幅相位失真。 振幅失真通常在传输信号中的频谱再生现象和频谱占用度的降低上具有更明显的影响。振 幅失真是其中放大器增益取决于输入驱动电平的效果。这有时也称作增益压缩和增益扩展 (两者可显示在相同的设备上）。振幅相位失真是次要问题，其也必须也为高性能系统减缓。 振幅相位失真是其中经过RFPA的相位移动是根据输入驱动电平变化的现象。减缓振幅和相 位失真问题的常用技术是在DSP1100中的数字预失真。这将在随后的段落中进一步讨论。
[0041] 继续参考图2,耦合器1420基本上发送大多数或全部高功率传输信号至天线，而从 天线进入阅读器的任何信号大多或全部进入接收器1500。接收器通常产生同相位和正交相 位基带接收器输出，该输出是模拟/数字转换器(ADC) 1602和1604的输入。采样和量化的基 带接收器输出进入DSP1100以用于处理和解码。DSP1100与客户端设备接口连接，以报告标 签响应。
[0042]图3示出了RFID系统中的传统PR-ASK调制的指令信号的线图。图3A示出了示例PR-ASK基带波形3110,该波形3110使用12.5微秒的A类型参考间隔或tari，和1.88 Xtari或 23.5微秒的数据1长度。在图3中，时间轴已经标准化为tar i。DSP产生的PR-ASK信号将指示 为s(n)或s(t)，其各自取决于是在数字范围还是模拟范围引用。信号3110在本示例实施方 案中是传统PR-ASK信号的同相位部分，并且正交相位信号部分3120也显示在图3A中。在该 示例中，正交相位部分3120完全为零。在不丧失普遍性的情况下，本公开将始终标准化信号 振幅为一，因为RFID阅读器的发射机的总增益架构相对于这个新的传输信号调制方法是不 重要的。
[0043] 图3B示出了PR-ASK信号包络3130,该信号包络3130表示来自RFID阅读器1000的RF 信号传输3000的包络。无源RFID标签4000解码来自RFID阅读器传输包络的阅读器指令。PR-ASK信号包络3130被完全调制，因为在噪扰偏移完全抵消的理想条件下，包络一直变为零， 这产生100%调制深度。在实际条件下，完全抵消噪扰偏移是不可能的，并且由于混频器 1340,一些剩余偏移将保持在同相位和正交相位基带电路上。这些缺陷将导致调制深度小 于100%，尽管我们仍将PR-ASK称作为完全调制的信号，因为传统PR-ASK的意图是100%振 幅调制深度。指定振幅调制深度的另一常用方法是按分贝计算的满刻度与最小振幅的比 率。在我们的示例中，满刻度是1，其是我们的示例按比例缩放的参考振幅。在实践中要理解 的是，调制深度将应为接近30dB或更好，30dB表示10-3_ = 0.0316的剩余包络或大约97% 的振幅调制。尽管这些不完美的未抵消的偏移，但是该规范将这些PR-ASK实施称作"完全调 制的"。
[0044]图3C示出了PR-ASK信号相位3140,见到其随着基带信号3110来回穿越零变正和变 负，在〇度和180度两个值之间跳跃。图3C显示在噪扰偏移完全抵消的理想条件下的PR-ASK 相位。如在先前段落所讨论的，在传统PR-ASK中，在DAC、基带电路和混频器1340中有频繁剩 余的未抵消的偏移，该偏移影响信号相位特性。偏移在相位上的影响取决于在同相位和正 交相位电路上的未受控的偏移的幅值和极性。相位可能具有或不具有突然180度的相位跳 转，但是它将仍然具有非常高的以每秒度为单位的压摆率。无源RFID标签通常不具有本地 振荡器，借助该振荡器相干地解调RFID传输，从而相位调制对于RFID标签是透明的。然而， 这样的高压摆率和/或突然相位跳转使极性发射机实施不切实际。
[0045] 在传统PR-ASK信号产生的可选实施方案中，同相位和正交相位部分1202和1204可 各自近似等于另一个。换句话说，对于传输DAC 1302和1304的DSP 1100输出能够是
?中λ/Ι系数如以上所述仅是用于保持标准化 的振幅。本实施可有利于最大化传输DAC电路的利用。
[0046] 这里，我们介绍有用的信号表示，我们将相位平面称为作为时间（连续时间t或采 样时间η)的函数的同相位和正交相位分量的参数方程，该相位平面是基带传输信号或基带 等效传输信号的表示。例如，
[0047] x = Ul(t)和y = UQ(t)，
[0048] 其产生如图4中所示的线图。在以上参数方程中，"X"指复信号的同相位或实部，以 及"y"指复信号的正交相位或虚部。在不考虑基带数字预失真的影响的情况下，由以上参数 方程描写的曲线如由信号轨迹3100和3200所示在相位平面中是直线。图4中的轨迹3100是 图3A中显示的PR-ASK信号的相位平面线图。当1302和1304是
[0049]
[0050]
[0051]如在前一段落所简述的，轨迹3200是信号的相位平面线图。这看起来会导致在角 度θ = 45上的轨迹，但是长度或振幅与3100相同，并且信号轨迹仍理想经过相位平面中的 零，这引起完全调制的100%调制深度和180度跳转不连续性的相位信号。更广泛地说，任何 角Θ可用于轨迹
[0052] s0(n) = s(n) · ej0，
[0053] 其中j = λΡ?。该方程仅旋转相位平面内的轨迹角，但是包络保持与图3B中的相 同，并且相位信号与图3C中的相同，除了Θ的相位偏移。
[0054]如在前一段落所述，当不考虑信号预失真时，相位平面轨迹是直线。当使用基带数 字预失真时，影响是，相位平面轨迹通常将不在直线段上行进，而是在取决于RFPA失真特性 的某种曲线上行进。如果包括偏移调零和修正，根据基带和混频器电路中的噪扰偏移特性， 轨迹将稍微偏移。如果包括增益和相位不平衡补偿，这将进一步改变基带信号轨迹。注意到 的是，偏移调零和增益/相位不平衡均衡可称作线性预失真，并且非线性预失真和线性预失 真有时可仅称作预失真。出于清晰的目的，这些影响不包括在图4中。然而，如果非线性预失 真和/或线性预失真包括在传输DAC的输出中，不背离本文的公开。事实上，数字预失真的目 标是反转偏移、增益和相位失配以及模拟电路中的振幅和相位失真的影响，使得最终的高 功率发射机输出信号尽可能接近地表示理想的信号调制，并且因为模拟电路缺陷的影响理 论上由基带数字预失真抵消，从而发射机输出基带等效表示的相位平面轨迹非常接近直 线。
[0055]在以上描述的任何角Θ的传统PR-ASK调制设计图中，PR-ASK信号轨迹经过相位平 面中的零，为RFID阅读器系统设计造成许多问题。当信号轨迹经过相位平面原点附近时，许 多RF功率放大器(RFPA)架构显示明显的非线性行为。此外，试图在DSP内使用基带数字预失 真线性化RFPA，可通过在信号轨迹接近相位平面原点时，估计在非常低的信号电平下的振 幅和相位特性来复杂化。传统设计使用发射机偏移调零发生器，以最小化在基带和混频器 电路中的噪扰偏移，这通常可将偏移降低至正好低于满刻度信号的5%。频繁地，发射机偏 移调零发生器为完全调制的PR-ASK信号足够良好地执行，以具有99%的调制深度或40dB (因为10-4_ = 0·01)的调制深度。
[0056] 图5示出了新的调制格式的一个实施方案的线图，该调制格式指示为偏移相位反 转幅移键控(OPR-ASKhRFID系统中的PR-ASK调制的信号s(n)是按比例缩放的，并且通过增 加小的正交定值从信号相位平面内的原点偏移，该小的正交定值的幅值指示为"B"，导致
[0057]
[0058] sB(n)的同相位部分按A - B2缩放，使得我们保持统一标准。图5A示出了具有同 相位3310和正交相位3320信号的示例0PR-ASK基带波形。如在图3、图5中，时间轴已经标准 化为tari。图5Β示出了图5Α中的示例0PR-ASK波形的包络3330。图5C示出了图5Α中关于示例 0PR-ASK波形的信号相位3340。
[0059]该示例清楚地说明了优于传统PR-A SK的OPR-A SK的两个明显的优势。图5 B示出， 0PR-ASK信号包络从不接近零。Gen2规范要求80%的最小调制深度。0PR-ASK调制深度通过 以下方程给出 [0060] M=l-B,
[0061 ] 其意味着B < 0.2，以符合Gen2规范。不同于传统的PR-ASK，新的0PR-ASK调制允许 RFID设计工程师通过参数0〈B < 0.2在调制深度中选择。如图5C中所说明的，0PR-ASK的第二 优势是，相位调制是连续的。不同于具有如图3C所说明的跳转不连续性的PR-ASK的相位信 号，相位信号3340在其两个极值之间平稳且连续地变化。相位调制的总范围总是小于180 度。对于如0.1 SBS0.2的大的值，发射机调零偏移发生器可降低对电平的噪扰偏移，使得 电平在0PR-ASK信号的相位和包络信号上具有最小影响。
[0062] 图6显示了关于在图5A中说明的0PR-ASK示例信号的相位平面轨迹3300。可看出， 信号轨迹3300从实轴偏移了B。如传统的PR-ASK，0PR-ASK信号轨迹可以为任何随意的角Θ。 以下的方程说明如何旋转0PR-ASK信号sB(n)至任何角Θ，
[0063]
[0064]图6示出了关于在45度角上的示例0PR-ASK信号3400的相位平面轨迹。注意到的 是，信号轨迹保持远离原点的最小距离B。
[0065]对于偏移B近似正交于相位平面中的PR-ASK信号调制分量的轨迹，是重要的。这确 保了信号符号波形的振幅近似相等，这是Gen2和ISO 18000-63规范的要求。如果偏移B不大 体上正交于信号调制，则信号包络电平将在振幅中交替，并且降低对标签的解码裕度，以及 即使适度小地偏移B也可能违反Gen2规范。
[0066] 对于0PR-ASK调制技术，有明显的优势。许多高效RFPA架构，如深AB类和C类放大 器，对接近零的信号电平显示明显的振幅和相位失真。传统的PR-ASK调制是100%调制深 度，并且总产生非常低的信号电平。此外，如果使用基带数字预失真，则新的0PR-ASK调制格 式相比于传统的PR-ASK，使特征化RFPA非线性更容易。这主要是因为振幅和相位失真不需 要在相位平面中的原点附近测量。最后，0PR-ASK调制的频谱占用度通常小于传统的PR-ASK。为了看见这点，让PR-ASK的功率谱密度指示为S(f)。则容易看见0PR-ASK的功率谱密度 为
[0067] SB(f) = (l-B2) · S(f)+B2 · 5(f),
[0068] 其中δ(?·)是DiracS函数。因此，正交偏移的引入在基带相等的表示中移动OPR-ASK 信号功率的一小部分至f = 〇,或当考虑基带表示时，移动至RF载波频率。假设B = 0.2的最大 值，在以上的调制的功率谱分量S(f)上的比例因数（1-B2)表示0.18dB的降低。因此，相比于 PR-ASK，调制的功率谱在0PR-ASK中稍微降低。0PR-ASK的主要技术和商业优势在于其降低 的调制深度和其连续的相位调制。降低的调制深度降低由功率有效的RFPA产生的非线性失 真，并且也使实施非线性预失真更容易，两者通过降低发射机系统中的频谱再生导致提高 的频谱占用度。连续相位调制能实现关于Gen2RFID的极性发射机架构，该架构由于相位不 连续性对于PR-ASK信号是不实际的。
[0069] 使用0PR-ASK，系统设计者可，如示例，通过选择参数0.05〈 = 8〈 = 0.2使用80%至 95%的调制深度。出于本公开的目的，该调制深度小于"完全调制的"信号，因为调制深度已 经有意和特定地由受控的正交偏移限制；降低的调制深度不是由于无线电电子和/或调零 偏移发生器限制中的减损引起的。良好的阅读器设计将仍能够抵消噪扰偏移，使得噪扰偏 移相对于受控的正交偏移是小的。完全调制的PR-ASK信号理论上显示100%调制，但是完全 由于不良的偏移抵消，有时调制电平可能如97%-样不佳。这是不希望的，因为小于100% 的调制深度是由于无意的偏移引起的，该无意的偏移的幅值和相位是未知的，并且由于正 和负波形之间的不平衡可不利地影响标签解码符号的能力。0PR-ASK调制通过使用受控的 正交偏移的设计被降低振幅调制深度，该受控的正交偏移通常将被选择为大于残余噪扰电 路偏移。调制深度的范围保持正交偏移相对于未抵消的噪扰偏移大。
[0070] 图7示出了 DSP1100上的公开的一个实施方案的框图。RFID信号传输序列编码为数 字信号d(m)1102。数字信号d(m)可以是脉冲编码调制的表示或RFID信号传输的一些其他离 散的表示。信号1102是PR-ASK信号发生器1104的输入，该发生器产生按比例缩放的PR-ASK 信号11〇6，λ/1 -Β2 在输出端的采样索引η不同于在输入端的采样索引m，因为采样 率通常不同。如先前所讨论的，信号1106按比例缩放，使得在正交偏移加上B之后引起的包 络将标准化为一。这本质上是为了容易分析，并且在实践中信号将被缩放以在给定DSP上的 字宽时优化信号至量化的噪声和/或被缩放以优化其他标准。在本领域中的这些技术人员 理解包含在DSP系统中的设计标准和权衡。
[0071] PR-ASK信号发生器1104可以基于传统的Nyquist滤波技术，或其可基于优化算法， 如于2013年 12月 13 日提交的、序号PCT/US2013/074897、题为 "Waveform Synthesis for RFID Transmitters"PCT专利申请中所示那样，其通过引用而被并入本文。信号1106可直接 输出作为DAC的同相位分量1202,而偏移B 1190在正交信道1204上被输出。这是图5A中说明 的操作方式。图7示出了由四个乘法^、化、1(：、10和两个加法把、1?组成的可选旋转1111。乘 法的权重取决于所需的旋转角Θ并且从欧拉公式(Euler's formula)得出
[0072] ej0 = cos9+j sinB,
[0073] 因此
[0074]
[0075]
[0076] 从该公式我们看出，乘法器1A具有权重c〇S0，乘法器1B具有权重sin0，乘法器1C具 有权重-sin0，以及乘法器1D具有权重cos0。加法器1E和1F的输出各自是sg(n)的实部和虚 部1108和1109。注意到的是，如果不需要旋转，θ = 〇,则乘法器权重降低至1A=1D=1以及1B =1〇 = 〇。这与对0 = 〇仅省略这些分量是相同的。
[0077] 继续参考图7,数字预失真框1120可可选地被包括，以应用预失真至信号g(n)。如 图7中通过调零子系统1130所示，通过增加小的附加偏移分量，可以可选地完成噪扰DC偏移 和载波馈通修整。可选的求和组件1132和1134连同偏移修正估计1136用作发射机调零偏移 发生器，以移除不希望的载波馈通。可选地，噪扰DC偏移和载波馈通修整可通过使用如图2 中所示的辅助的DAC 1712和1714完成，这在图7中没有示出。在任何情况下，数字信号1202 和1204从DSP 1100出来传至传输DAC 1302和1304。还常见的是，可选地对基带信号执行增 益和相位不平衡均衡。这在图7中未示出，但是对于在本领域中的这些技术人员是熟悉的。 当执行非线性预失真1120时，增益/相位均衡必须在非线性预失真1120之后完成，尽管它可 能放置在1130之前或之后。
[0078]公开的替代实施方案是使用图2的可选DAC 1712和1714加入正交偏移。在这种情 况下，来自图2的信号将是
[0079]
[0080]
[0081] 信号 1702:vi(m)=_B sin9
[0082] 信号 1704:VQ(m)=B cos9
[0083] 信号1702和1704也可包括如所需的加入的发射机调零偏移。如果使用预失真，该 实施方案具有几个劣势，包括额外的模拟电路、由于模拟电路中的缺陷引起的正交偏移中 的较小精确度、以及更繁冗的数字预失真实施。
[0084] 注意到的是，相位平面中的任何调制角Θ容易地用图2的直接转换架构来提供。基 本想法是，特定、有意的（"受控的"）偏移被正交地加至传统的PR-ASK信号，使得相位平面信 号轨迹保持远离原点。偏移正交性确保0PR-ASK信号的两个极限值近似具有相同的振幅。该 0PR-ASK具有优于先前讨论的传统PR-ASK的优势。因为增加的偏移正交于PR-ASK分量，其与 PR-ASK不相关并且其仅增加载波频谱分量。在本领域中的其他技术人员可发现关于添加本 质上正交于PR-ASK信号调制的载波分量的可选实施方案。例如，可能的是，在无线电RF电路 中加入正交的载波偏移。这样的可选实施方案仍在本公开的精神内，并且应考虑覆盖在本 说明书内。
[0085]图8示出了关于应用于极性发射机RFID阅读器的公开的替代实施方案的DSP 1100 的框图，该DSP 1100产生振幅1203和相位1205信号，分别为a(n)和p(n)。极性发射机的附加 讨论可在上述的专利申请PCT/US2013/074897中发现。极性发射机的附加讨论可在要求于 2014年2月10日提交的临时美国专利申请61 /937，789的优先权的、于相同日期在美国接收 办公室提交的题为"Polar Transmitter for an RFID Reader"的PCT专利申请中发现。在 图8中，编码d(m) 1102的RFID信号传输序列输入至PR-ASK信号发生器1104,以产生输出 1106。求和器1150增加正交相位偏移jB 1192,以提供正交偏移并且产生新的0PR-ASK调制 信号，该调制信号然后作为输入传给绝对值函数1160和角计算函数1170。注意到的是，求和 器1150的输出是复信号，该复信号在框图中如1155中的宽箭头表示。函数1160和1170各自 产生振幅和相位信号。DSP可可选地包括组合的数字预失真和偏移修正框1140。偏移修正提 供发射机调零偏移。最终的振幅1203和相位1205信号被发送至传输DAC。在图8中示出的实 施方案上的变化将是，移动数字预失真处理到1160和1170组件的前面。这不背离本文传达 的想法。
[0086]仅存储波形的一个极性并且使用极性发生器的信号发生技术不可直接用于并入 存储的波形中的正交偏移。这是因为，极性发生器对基于笛卡尔的直接转换无线电和极性 调制无线电两者将不正确地修改正交偏移。因此，在本文图7和图8中说明的示例实施方案， 在正交偏移已经增加后，实施非线性和线性预失真作为单独的功能。非线性预失真不可在 正交偏移增加之前发生，因为偏移影响进入RFPA的驱动电平。线性预失真通常用于减缓基 带和混频器中的偏移、增益以及相位不平衡，以及混频器中的载波馈通。这些线性减损在信 号到达RFPA之前出现在基带和混频器中，在该RFPA中主要的非线性失真出现。因此，为了减 缓基带和混频器线性减损，线性预失真必须在非线性预失真之后出现。给出操作的排序： [0087] (1)增加受控的正交偏移，
[0088] (2)非线性预失真，以及
[0089] (3)线性预失真(偏移和增益/相位不平衡均衡），
[0090] 预失真操作不可仅使用关于每个符号的单一参考波形而被组合在存储的波形合 成中。对于0PR-ASK，参考波形和相位反转的波形两者必须关于每个符号进行存储。以下的 附图和文字公开如何实施存储的波形传输合成技术的概念，该技术也能够将非线性和线性 预失真整合进存储的波形中，甚至当使用0PR-ASK调制技术时。
[0091] 图9是关于DSP 1100的系统的框图，其中符号波形的两个交替的相位存储在存储 介质（与DSP 1100相关的存储器5000)中。存储器能够内部地集成进DSP 1100中，或可以是 DSP 1100能够访问的外部易失或非易失存储器。图9中示出有七个波形：
[0092] wQ+(n)，5110,与正0PR-ASK数据0符号相关的数据0波形；
[0093] w1+ (η)，5120，与正0PR-ASK数据1符号相关的数据1波形；
[0094] wdei+(n)，5130,与正0PR-ASK分隔符符号相关的分隔符波形；
[0095] wrtcai+(n)，5140,与正OPR-ASK rtcal符号相关的rtcal波形；
[0096] wtrcai+(n)，5150,与正OPR-ASK trcal符号相关的trcal波形；
[0097] Wstcip+(n)，5160,与正0PR-ASK停止符号相关的停止波形；
[0098] Wcw+(n)，5170,与正OPR-ASK CW符号相关的连续波(CW)波形。
[0099]注意到的是，在Gen2规范中没有"停止"数据符号，但是可能暗示的是，RF包络的最 终上升沿需要定义在阅读器至标签指令内的最终数据符号。还必须指出的是，关于0PR-ASK 调制的术语"正"和"负"必须从它们的标准意义概括。正和负是实数的特征。PR-ASK信号 1106是实值的，其中"正"和"负"波形采用它们通常的意义。因为0PR-ASK是复值的调制技 术，所以我们必须一般化这些意义。当本公开指"正"〇PR_ASK波形时，意味着波形的部分由 正比例缩放的PR-ASK信号1106引起，可能也包括零。当本公开指"负" 0PR-ASK波形时，意味 着波形的部分由负比例缩放的PR-ASK信号1106引起，可能也包括零。本公开也将使用术语 "参考"用于正波形，"反转的"或"反转的相位"指负形式。
[0100] 如图9中所示，DSP存储器5000也包含与相位反转的0PR-ASK波形相关的波形，如 下：
[0101] WO- (η)，5210，与反转的0PR-ASK数据0符号相关的数据0波形；
[0102] W1- (η)，5220，与反转的0PR-ASK数据1符号相关的数据1波形；
[0103] wdei-(η)，5230,与反转的0PR-ASK分隔符符号相关的分隔符波形；
[0104] Wrtcai-(η)，5240,与反转的OPR-ASK rtcal符号相关的rtcal波形；
[0105] wtrcai-(η)，5250,与反转的OPR-ASK trcal符号相关的trcal波形；
[0106] wstcip-(η)，5260,与反转的0PR-ASK停止符号相关的停止波形；
[0107] wcw-(η)，5270,与反转的OPR-ASK CW符号相关的连续波(CW)波形。
[0108] 更一般地，可能有多种形式的波形，该波形取决于支持Gen2空中接口的链路配置 的变化。可能有多种形式的分隔符和数据〇符号，这取决于帧同步实施和链路配置。这些变 化不背离本文公开的想法。
[0109] 如图9中所示，RFID传输信息在符号序列d(k)6010中被编码，其中索引k在此用于 指示离散的序列。由于RFID指令的不同长度，该序列的采样率通常是不统一的。DSP 1100具 有一个或多个mux逻辑装置，该装置使用序列6010内的符号，以从多个波形中选择以从存储 器5000读取和输出。图9示出了两个多路复用器，6110和6120。在图9的示例实施中，多路复 用器(mu X)6110基于当前符号d(k)选择输出哪个正参考相位波形，而mux 6120基于当前符 号d(k)选择输出的哪个反转的参考相位波形。在该实施方案中，DSP具有相位选择开关装置 6300,该装置执行如先前讨论的极性发生器的类似功能。相位选择开关6300在mux 6110输 出和mux 6120输出之间交替每个新的符号，除非如果新的符号是分隔符或CW符号，在这种 情况下，相位选择开关不交替。Mux实施具有每个波形符号多长的记录，并且在完整的波形 已经从存储器传输之后，提供符号时钟，以便使系统移动至序列6010中的下个符号。图9示 出了分别提供符号时钟输出6210和6220的每个mux 6110和6120。无论是以软件、硬件逻辑 门，还是以某种可编程门阵列完成，有很多明显的方法来实施。图9示出了一个可能性的框 图。
[0110] 继续参考图9,相位选择开关6300将正确的相位波形送至多路分解器（demux) 6400。注意到的是，如图9中的箭头诸如6320表示复值的信号，无论是以笛卡尔还是极性表 不。多路分解器6400将复信号表不分成待输出至DAC的分量信号。分量信号fA(n )6502和fB (n)6504对于在如图2的直接转换无线电中的使用可以是笛卡尔表示信和uQ(n) 1204,或分量信号fA(n)6502和fB(n)6504对于在极性调制发射机架构中的使用可以是极性 表示信号a(n)1203和p(n)1205。因此，虽然图9指DSP 1100为直接转换架构，但是图9中说明 的系统同样能应用于极性发射机架构。
[0111] 图10示出了示例波形的线图，该波形将以关于直接转换笛卡尔表示的数据0和数 据1信号存储在存储器5000中。每个线图中的时间轴标准化为tari。在图10A中，正数据0波 形示出关于直接转换笛卡尔表示，其中信号5112是同相位部分以及信号5114是正交相位部 分。在图10B中，相位反转的数据0波形示出关于直接转换笛卡尔表示，其中信号5212是同相 位部分以及信号5214是正交相位部分。在图10C中，正数据1波形示出关于直接转换笛卡尔 表不，其中信号5122是同相位部分以及信号5124是正交相位部分。在图10D中，相位反转的 数据1波形示出关于直接转换笛卡尔表示，其中信号5222是同相位部分以及信号5224是正 交相位部分。这些信号是关于如图2中的使用直接转换无线电的示例。信号以135度正交偏 移沿着45度轴线进行调制，如图6中所示的信号轨迹3400中。调制的其他定向同样是可能 的。如rtcal、分隔符等的其他类型的波形可以被类似地构成。用在图10中的正交偏移被选 择用于产生80%调制深度，尽管从80%至100%的任何调制深度包括在这些概念内。
[0112] 图11示出了示例波形的线图，该波形将以如将用于极性调制无线电架构的数据0 和数据1信号存储在存储器5000中。每个线图中的时间轴标准化为tari。在图11A中，示出了 正数据〇波形，其中信号5113是振幅部分以及信号5115是相位部分。在图11B中，示出了反转 的相位数据0波形，其中信号5213是振幅部分以及信号5215是相位部分。在图11C中，示出了 正数据1波形，其中信号5123是振幅部分以及信号5125是相位部分。在图11D中，示出了相位 反转的数据1波形，其中信号5223是振幅部分以及信号5225是相位部分。信号以0度正交偏 移沿着90度轴线进行调制。该定向被选择以易于绘图，因为相位信号在图11中关于零对称。 在图11的线图中，振幅刻度在线图的左半部分，而相位刻度（以度)在线图的右侧。如rtcal、 分隔符等的其他类型的波形可以被类似地构成。用在图11中的正交偏移被选择用于产生 80 %调制深度，尽管从80 %至100 %的任何调制深度包括在这些概念内。
[0113] 图12是关于DSP 1100的可选系统的框图，其中信号mux 6130用于选择正确的符号 波形，包括从存储器读取哪个相位。在图12中，发射机编码序列d(k)6020可具有嵌入其中的 相位信息，使得单一mux 6130具有用于选择正确波形的足够信息。有许多该概念的可能实 施方案。在此给出三个示例实施方案。在第一示例中，唯一编码可分配给每个波形，如 [0 114] 〇 =数据〇正参考相位
[0115] 1=数据0反转的参考相位
[0116] 2 =数据1正参考相位
[0117] 3 =数据1反转的参考相位
[0118] 4 =分隔符正参考相位
[0119] 5 =分隔符反转的参考相位
[0120] 6 = rtcal正参考相位
[0121 ] 7 = rtcal反转的参考相位
[0122] 8 = trcal正参考相位
[0123] 9 = trcal反转的参考相位
[0124] 10 =停止正参考相位
[0125] 11 =停止反转的参考相位
[0126] 12 = CW正参考相位
[0127] 13 = CW反转的参考相位
[0128] 在该示例中，图12中的发射机编码序列d(k)6020将采取介于0和13之间的值，以编 码RFID阅读器系统传输。以这种类型的显式枚举，任何排序是可能的，并且以上仅用于说 明。在不背离本文公开的基本想法的情况下，可使用更多或更少的波形和符号。
[0129] 在第二示例编码中，波形类型可被枚举如下
[0130] 〇 =数据 〇
[0131] 1=数据 1
[0132] 2 =分隔符
[0133] 3 = rtcal
[0134] 4 = trcal
[0135] 5 =停止
[0136] 6 = Cff
[0137] 然后，附加字段，如二进制编码系统中的附加位(bit)位置，用于编码符号的相位。 注意到以上枚举的第一示例的方式也表现类似于该第二示例，因为在该二进制编码中的最 低有效位将显式地表示相位。第一示例中的符号的其他排序将不具有如在第二示例中所表 达的"相位位字段"。
[0138] 在图12中的发射机编码序列d(k)6020的第三示例编码中，相位能够被不同地表 示，如通过"反转相位位字段"。当新的波形符号需要被相位反转时，序列编码器将设置该相 位反转字段，以及当相位不需要被反转时，相位反转字段将清除。Mux 6130在该实施方案中 将具有内部相位状态，该内部相位状态能够按所需的出现在正或反转的相位中。
[0139] 继续参考图12，注意到的是，如图12中6330的宽箭头诸如6330表示复值的信号，无 论是以笛卡尔还是极性表不。多路分解器6400将复信号表不分成待输出至DAC的分量信号。 注意到的是，多路分解器6400可能不显式地实现，但是能够仅是通过DSP至DAC数据传输机 制固有地完成的函数。分量信号f A(n)6502和fB(n)6504可以是用于在如图2的直接转换无线 电中的使用的笛卡尔表示信号ui(n)1202和u Q(n)1204,或分量信号fA(n)6502和fB(n)6504 可以是用于在极性调制发射机架构中的使用的极性表示信号a(n)1203和p(n)1205。因此， 虽然图12指DSP 1100在直接转换架构中，但是图12中说明的系统同样能应用于极性调制发 射机。
[0140]图9、图10、图11和图12示出如何使用正交偏移技术实施基于存储表的传输信号合 成，而仍能够将非线性和线性预失真并入存储的波形中。使非线性和线性预失真并入存储 波形中是非常计算有效的。出于清晰起见，图10和图11的波形线图不包括预失真，但是对于 在本领域中的这些技术人员应该明显的是，在存储波形中包括预失真使得预失真操作不必 被分开地实施是可能的和需要的。
[0141 ]其他实施方案使用在此表不的想法是可能的。例如，序列编码能够在没有相位f目 息时用在图12中，但是mux 6130能够通过保持相位状态和实施用于反转在除了分隔符和CW 的所有新的符号上的相位状态的逻辑来实施所有相位控制。这类似于上述专利申请PCT/ US2013/074897中的极性发生控制。任何这样的实施仍在本公开的精神范围内。
[0142] 基于混合波形表的合成设计是可能的，该混合波形表通过使用特别的调制角轨迹 连同对mux逻辑的简单调整，降低波形存储器5000的存储要求。例如，沿着θ = 90度轨迹的极 性调制产生相同的波形包络，但是对于正和负波形具有关于零的相位对称。同样，沿着θ = 0、90、180或270度轨迹的笛卡尔调制在同相位和正交相位分量中产生对称性，这可用于降 低存储内存。给定本文公开的信息，在本领域中的技术人员能够适当地修改在mux中的相位 反转逻辑。然而应注意到的是，这些信号对称性通常当非线性基带预失真包括在波形合成 中时消除。
[0143] 图13示出了说明产生0PR-ASK波形的过程的流程图7000。流程图开始于7010。在步 骤7020，产生PR-ASK波形。这可使用传统的Nyquist滤波完成，如使用由升余弦过滤的脉冲 编码调制，或PR-ASK波形可使用如二次规划的优化算法产生。在步骤7030，PR-ASK信号按 DSP数字字长或至传输DAC的总线接口的字宽所需的被按比例地缩放。正交偏移也在步骤 7030处被增加。在步骤7030结束时的结果是0PR-ASK波形。在步骤7040,0PR-ASK波形根据优 化传输DAC字长或出于其他原因可能所需要的进行旋转。在步骤7050，0PR-ASK信号可可选 地转换为用于在极性发射机中使用的极坐标。在步骤7060,过程可可选地增加非线性和/或 线性预失真，以补偿发射机的模拟部分中的非线性、偏移和增益/相位不平衡。在步骤7090， 过程完成。
[0144] 图14示出了说明从存储波形合成0PR-ASK信号的过程的流程图8000。该示例实施 方案跟随如图12中的实施，其中单一 mux控制块保持当前极性状态信息，并且确定波形的哪 个形式，正或负，应发送至DAC。流程图开始于8010。在步骤8012,过程检查新的RFID发射机 指令是否准备以编码的符号序列d(k)进行发送。如果没有新的指令准备，过程继续至步骤 8014,其中mux根据当前极性状态选择正或负CW波形。过程由此继续至步骤8016，在步骤 8016中波形长度计数器初始化为CW波形的长度。由此，过程继续至步骤8042,在步骤8042中 它重新加入算法的主要流程。返回至步骤8012,如果有新的RFID指令准备发送，则过程继续 至步骤8020,在步骤8020中下个符号从符号序列d(k)读取。在步骤8022,过程检查新的符号 是否是CW符号，并且如果是则继续至步骤8032。然而，如果新的符号不是CW符号，则过程继 续至步骤8024,在步骤8024中它检查新的符号是否是分隔符。如果新的符号是分隔符，则过 程移动至步骤8032，而如果它不是分隔符，则过程继续至步骤8026，在步骤8026中当前的极 性状态反转。在步骤8032,波形基于新的符号d(k)和当前的极性状态进行选择。在示例软件 实施中，波形通过将指针传给存储器中的波形的起始进行选择。在步骤8034，mu X逻辑基于 新选择的波形长度初始化波形计数器。在步骤8042,采样从波形存储器被读取，并且在步骤 8046，采样被写至发射机DAC。在步骤8050，采样计数器递减，并且在步骤8052，计数器被检 查，以确定是否有更多的采样要发送。如果有更多的采样要发送，则过程继续返回步骤 8042。另一方面，如果在当前的波形中没有更多的采样，则过程继续至步骤8060,其中符号 序列d(k)关于指令中的更多符号进行检查。如果在指令中有更多的符号，则过程绕回步骤 8020,以处理下一波形。然而，如果在指令中没有更多的符号，则过程绕回至开始，其中它检 查在8012的新指令，从而再一次开始过程。
[0145] 在本说明书中公开的示例设备、方法、装置和实施方案不是唯一可能的实施。以通 过受控的偏移的增加来移动PR-ASK信号的轨迹远离原点的意图划分的任何可选的实施方 案与本文公开的想法相同。可选的实施方案可以是使用不理想地正交于PR-ASK轨迹的偏 移，但是被有意地少量扭曲，使得包络仍通过协议一致性要求。有意地扭曲偏移，使得如按 在PR-ASK轨迹相对于与轨迹成90度的轴线的百分比投影进行测量的那样，不理想地正交但 是仅大多数地正交，这样的实施方案将仍在本文公开的想法的精神和范围内。又另一可选 的实施方案将使用表示具有有意偏移的PR-ASK信号的复杂脉冲编码调制的信号来驱动传 输滤波器，如升余弦滤波器或对在本领域中的这些技术人员熟悉的某种其他Nyquist滤波 器。换句话说，设计者能够使用序列d(m)作为编码的PR-ASK信号并且在代数上增加偏移，以 产生序列d(m)+jB，该序列随后可作为输入传给传输滤波器。实施能够可选地旋转传输滤波 器的输入或输出，以将轨迹放置在任何所需的角上。因为传输滤波器、可选的旋转以及偏移 的代数求和都是线性操作，因此对于产生相同最终结果，这些操作的顺序是不重要的。在任 何这样的实施方案中，序列d(m)可视为PR-ASK发生器，并且与偏移的总和可视作根据本说 明书所声明的偏移发生器。
[0146] 在本公开中的示例设备和方法可实现规定的符合低计算复杂性的FCC和ETSI。在 一些实施方案中，使用通用处理器，如DSP、微控制器或微处理器，并且非临时固件、软件或 微编码可存储在与设备相关的有形存储介质中。任何这样的设备可能在本文中称作"处理 器"或"微处理器"。这样的介质可能是集成在处理器中的存储器，或可能是由用于进行控制 功能的控制器寻址的存储器片。这样的固件、软件或微编码由处理器执行，并且当执行完成 之后，使处理器进行其控制功能。这样的固件或软件也能够存储在有形介质中或上，如光盘 或传统的可移动或固定的磁介质，如用于将固件或软件加载进RFID系统中的磁盘驱动器。
[0147] 应注意到的是，关于本公开的任何实施方案的对于支持命令的执行必要的数据和 信息也可被放置在可移动存储介质中。特别是对于开发目的或对于维护和更新目的来说， 这些也能够存储在磁盘上。这样的存储介质可直接或通过网络(包括互联网）进行访问。
[0148] 示例实施方案中的任何一个可在发射机中包括附加的插值阶段，出于清晰的目的 该插值阶段未显示在附图中。直接转换和极性调制无线电架构已经在本公开中进行了讨 论，但是其他无线电架构，如超外差或包络跟踪发射机也是可能的，并且不背离本公开。尽 管特定的实施方案已经在本文中说明和描述，但是在本领域中的这些技术人员意识到的 是，任何被计算出以实现相同目的的布置可取代所示的特定实施方案，以及公开在其他环 境中具有其他应用。以下的权利要求决不意于将本公开的范围限制于在本文中描述的特定 实施方案。
[0149] 在本公开中描述的示例实施方案或可选的实施方案可被实施作为分离的组件 RFID阅读器设计，如对DAC、ADC、混频器、放大器、mux、耦合器等使用物理上分开的片。波形 存储器可以是SRAM、DDR、FLASH或者在DSP处理器内部或外部的其他类型存储器。DSP处理器 可以是数字信号处理器，如来自Analog Devices公司的Blackfin处理器，或其能够是更通 用的微处理器，如ARM处理器的许多变体中的一个，或者DSP处理器能够在现场可编程门阵 列(FPGA)或在专用集成电路(ASIC)上实施。实施公开的概念的RFID阅读器也可以实施作为 片上系统（SoC)，其中许多子系统，如DSP、DAC、ADC、混频器、本地振荡器等，共同集成在片 上。有时考虑到在可能需要基于频率、功率等的过程中的变化，多片SoC解决方案用于简化 可制造性。任何分离或集成形式的RFID阅读器可采取不背离本文中公开的想法的实施的公 开想法。
【主权项】
1. 一种射频(RF)系统，包括： 相位反转幅移键控(PR-ASK)信号发生器，其用于产生表示符号序列的完全调制的AM信 号；以及 偏移发生器，其连接至所述PR-ASK信号发生器，以移动所述完全调制的AM信号的轨迹 远离原点，以便产生振幅和相位调制的偏移PR-ASK(OPR-ASK)信号，所述振幅和相位调制的 偏移PR-ASK(OPR-ASK)信号具有连续的相位调制和由受控的正交偏移降低的调制深度。2. 根据权利要求1所述的RF系统，还包括： RF源，其用于产生载波；以及 RF放大器，其连接至所述RF源和所述偏移发生器用于传输所述OPR-ASK信号。3. 根据权利要求2所述的RF系统，还包括数字预失真块，其连接在所述PR-ASK信号发生 器和所述偏移发生器的后面。4. 根据权利要求2所述的RF系统，还包括发射机调零偏移发生器，以将发射机调零偏移 加至所述OPR-ASK信号。5. 根据权利要求2所述的RF系统，还包括用于接收输入信号的接收器。6. 根据权利要求1所述的RF系统，还包括绝对值函数和角函数，所述绝对值函数和所述 角函数被连接以产生所述OPR-ASK信号作为极性信号。7. -种RFID系统，包括： 存储介质，其还包括多个存储的偏移相位反转幅移键控(OPR-ASK)波形，每个存储的 OPR-ASK波形表示在RFID符号序列中能够使用的RFID符号；以及 至少一个多路复用器，其连接至所述存储介质，以根据在给定时间的所述RFID符号序 列中所需的RFID符号，选择所述多个存储的OPR-ASK波形中的一个。8. 根据权利要求7所述的RFID系统，其中所述多个存储的OPR-ASK波形包括参考波形和 参考波形的反转的相位形式两者。9. 根据权利要求8所述的RFID系统，还包括： RF源，其用于产生载波；以及 RF放大器，其连接至所述RF源和所述多路复用器，以用于传输被调制到所述载波上以 合成RFID发射机波形的所述RFID符号序列。10. 根据权利要求9所述的RFID系统，其中所述存储的OPR-ASK波形包括施加于基本上 未失真的波形的线性和非线性预失真中的至少一个。11. 根据权利要求9所述的RFID系统，其中所述存储的OPR-ASK波形被表示在笛卡尔坐 标中以用于在直接转换发射机中使用。12. 根据权利要求9所述的RFID系统，其中所述存储的OPR-ASK波形被表示在极坐标中 以用于在极性调制发射机中使用。13. 根据权利要求9所述的RFID系统，其中所述存储的OPR-ASK波形包括旋转。14. 根据权利要求9所述的RFID系统，其中所述至少一个多路复用器包括两个多路复用 器，并且，所述RFID系统还包括连接至所述两个多路复用器的相位选择开关。15. 根据权利要求9所述的RFID系统，还包括用于接收输入RFID信号的接收器。16. -种产生RFID发射机信号的方法，所述方法包括： 通过处理器，反复地确定相应于RFID符号序列中的RFID符号的存储的偏移相位反转幅 移键控(OPR-ASK)波形的当前的极性状态； 通过处理器，反复地从所述多个存储的OPR-ASK波形根据所述当前的极性状态检索所 述存储的OPR-ASK波形，每个存储的波形表示在RFID符号序列中能够使用的RFID符号；以及 通过处理器，组装所述RFID符号序列，每个RFID符号基于相应的存储的OPR-ASK波形。17. 根据权利要求16所述的方法，其中所述存储的OPR-ASK波形包括施加于基本上未失 真的波形的线性和非线性预失真中的至少一个。18. 根据权利要求16所述的方法，还包括将所述RFID符号的序列调制到载波上，以产生 所述RFID发射机信号。19. 根据权利要求18所述的方法，其中所述存储的OPR-ASK波形包括旋转。20. 根据权利要求18所述的方法，其中所述存储的OPR-ASK波形被表示在笛卡尔坐标中 以用于在直接转换发射机中使用。21. 根据权利要求18所述的方法，其中所述存储的OPR-ASK波形被表示在极坐标中以用 于在极性调制发射机中使用。22. -种装置，包括： 用于确定的设备，其确定相应于RFID符号序列中的RFID符号的存储的偏移相位反转幅 移键控(OPR-ASK)波形的当前的极性状态； 用于检索的设备，其根据所述当前极性状态从所述多个存储的OPR-ASK波形中检索所 述存储的OPR-ASK波形，每个存储的波形表示在所述RFID符号序列中能够使用的RFID符号； 以及 用于组装的设备，其组装所述RFID符号序列，每个RFID符号基于相应的存储的OPR-ASK 波形。23. 根据权利要求22所述的装置，还包括用于将所述RFID符号序列调制到载波上的设 备。24. 根据权利要求23所述的装置，还包括用于接收输入RFID信号的设备。
【文档编号】H04B5/02GK105900348SQ201480073082
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年12月4日
【发明人】托马斯·J·弗雷德里克
【申请人】克莱尔瓦扬技术有限公司