CN101542929B - 无线通信装置 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例涉及一种无线通信装置。本发明的实施例提供一种无线通信装置，包括：接收信号处理器，解调接收的信号；第一信号状态检测器，从接收的信号检测第一信号的接收状态；第二信号状态检测器，从接收的信号检测第二信号的接收状态；发射信号处理器，调制发射信号；以及控制器，根据第一信号状态检测器的第一信号和第二信号状态检测器的第二信号至少之一的接收状态控制发射到发射信号处理器的信道的频率的变化。

Description

无线通信装置

技术领域

本发明的实施例涉及一种无线通信装置。

背景技术

泛在网络技术是指允许不受时间和空间限制地自然接入各种网络的技术。泛在网络技术的示例包括RFID(Radio Frequency Identification，无线射频标识)技术。

总体上，RFID技术包括标签装置和读取器装置。标签装置附着在例如货物的对象上以记录对象的细节信息。读取器装置进行和标签装置的RF(无线射频)通信以从标签装置获得对象的信息。这种RFID技术提供一种基础设施，其中能够有效地处理分发/流通管理，例如分配、组装、价格变化、以及销售。

发明内容

技术问题

本发明的实施例提供一种无线通信装置，能够利用接收的基带I信号和Q信号至少之一的接收状态分析与标签装置的通信环境的变化，并且改变向标签装置发射的信道频率。

本发明的实施例提供一种无线通信装置，能够在从标签装置接收的信号的状态不稳定的情况下控制发射信道的频率和相位。

本发明的实施例提供一种无线通信装置，能够通过改变发射信道的频率将在无线短距离通信中产生的信道之间的串音最小化，并且根据标签识别距离稳定地通信。

本发明的实施例提供一种无线通信装置，能够改善标签能量供应和标签识别率。

本发明的实施例提供一种无线通信装置，通过放大从标签装置接收的基带信号到预定的电平并且斩断该信号以正和负方波的形式处理该信号，能够容易地恢复标签装置的信号。

本发明的实施例提供一种无线通信装置，甚至当标签装置的相位和能量传递位置变化时能够稳定地恢复接收信号。

本发明的实施例提供一种无线通信装置，能够提高对利用幅移键控(ASK，amplitude shift keying)进行调制的信号的灵敏度和信噪比(SNR，signal-to-noise ratio)，并且将DC(direct current，直流)偏置和串音信号的影响最小化。

本发明的实施例提供一种无线通信装置，通过分离标签装置操作部分和读取器装置操作部分以进行编码接着再求和，能够迅速地向标签装置提供能量并且提高标签装置的识别率。

技术方案

本发明的实施例提供一种无线通信装置，包括：接收信号处理器，解调接收的信号；第一信号状态检测器，从接收的信号检测第一信号的接收状态；第二信号状态检测器，从接收的信号检测第二信号的接收状态；发射信号处理器，调制发射信号；以及控制器，根据第一信号状态检测器的第一信号和第二信号状态检测器的第二信号至少之一的接收状态控制发射到发射信号处理器的信道的频率的变化。

本发明的实施例提供一种无线通信装置，包括：混合器，转换接收的信号为第一基带信号和第二基带信号；多个第一信号处理器，顺序地放大第一基带信号并将所述信号斩断到预定的电平以输出正方波；多个第二信号处理器，顺序地放大第二基带信号并将所述信号斩断到预定的电平以输出负方波；加法器，对从所述多个第一信号处理器和第二信号处理器输出的正和负的方波信号求和以输出对应的数字信号；以及控制器，将所述加法器的数字信号识别为接收信息。

本发明的实施例提供一种无线通信装置，包括：第一混合器，混合对应于标签装置的操作部分的信号和第一局部频率信号以输出能量信号；第二混合器，混合对应于读取器装置的操作部分的信号和第二局部频率信号以输出数据信号；以及合成器，合成第一混合器的能量信号和第二混合器的数据信号以输出读取器装置信号。

有益效果

本发明的实施例能够减少信道之间的串音。

本发明的实施例能够提高对标签装置的信号识别距离和信号识别率。

本发明的实施例能够提高读取器装置的配置自由度。

本发明的实施例能够通过峰均功率比(PAR，peak-to-average powerratio)防止非线性串音信号。

本发明的实施例能够防止SNR增大。

本发明的实施例在标签装置使用ASK调制方法的情况下能够防止接收灵敏度和SNR减小，并且能够将数字信号恢复到充分的电压电平。

本发明的实施例能够提高放大增益而不使从标签装置接收的信号畸变，以进行稳定的RFID通信。

本发明的实施例通过顺序放大和斩断接收的标签信号能够将DC偏置的影响最小化。

本发明的实施例能够将衰落现象的产生最小化。

本发明的实施例能够消除由接收的信号的相位变化而造成的串音信号的影响。

本发明的实施例能够迅速地向标签装置提供能量。

附图说明

图1是根据第一实施例的无线通信系统的构造图。

图2是图1的读取器装置的构造图。

图3是图2的接收信号功率控制器的构造图。

图4是图2的接收信号处理器的构造图。

图5是图2的I信号状态检测器和Q信号状态检测器的构造图。

图6是图2的第一控制器的构造图。

图7是图2的发射信号处理器的构造图。

图8是示出根据第一实施例的I和Q信号的状态的图。

图9是示出其中图8的I和Q信号的状态已经被补偿了的信号状态的图。

图10是根据第二实施例的无线通信系统中的无线通信装置的图。

图11是图10的I信号处理器的构造图。

图12是由图11的检测器处理的信号波形的图。

图13是由图11的限幅器处理的信号波形的图。

图14是由图11的第一加法器输出的信号波形的图。

图15是根据第三实施例的无线通信装置的图。

图16是示出应用到图15的读取器装置的电子产品代码标准的时序标准的图。

具体实施方式

下面将参照附图描述各个实施例。

(第一实施例)

图1是根据第一实施例的无线通信系统的构造图。

参照图1，无线通信系统500是利用某种频率与独立对象通信的系统。例如，无线通信系统可以包括RFID类型、近场通信(near fieldcommunication，NFC)类型、蓝牙类型、Zigbee类型、超宽带(ultra-wideband，UWB)类型、无线局域网(local area network，LAN)、Wibree、Z-wave、以及专用短距离通信(dedicated short range communication，DSRC)类型之一。在说明中为了简便例如描述了RFID类型。

无线通信系统500被设计为用于无线通信装置之间的通信，并且包括例如标签(或应答机)装置10和读取器(查询机)装置100。

读取器装置100利用无线短距离通信与标签装置10通信以收集至少一个标签装置10的信息。例如，读取器装置100可以通过向标签装置10发射信息请求信号和从标签装置10接收对象细节信息来收集标签装置10的信息。读取器装置100向/从中间件(middle ware)或其它节点发射/接收收集的信息。

标签装置10具有各种形状和大小，并且按照是否对其供电分类为有源标签和无源标签，按照使用频率分类为低频系统和高频系统。标签装置10附着到个人、车辆、货物、牲畜、以及建筑物上，并且包含对应的对象的细节信息。另外，标签装置10可以与例如电子卡的装置协同工作以进行用户认证和电子支付。标签装置10可以直接附着或与其它装置协同工作以提供各种服务。

RFID系统300的RF频率标签可以分类为用于接入控制和动物管理的124-134kHz的低频(low frequency，LF)标签、用于集成电路(integrated circuit，IC)卡和身份标识卡的13.56MHz的高频(highfrequency，HF)标签、用于标识分发和流通中的容器的400-915MHz的超高频(ultra high frequency，UHF)标签、以及2.45GHz的微波标签。另外，5.8GHz的标签可以用于远程信息处理技术。这些通信频带仅是为了示范目的而提供的，并且可在本发明的实施例的技术构思和范围内改变。

甚至当随着标签装置10移动而通信环境变化时，读取器装置100应当有效地接收标签装置10的信息。

图2是图1的读取器装置的图。

参照图2，读取器装置100包括第一接收电路100A、第一发射电路100B、第一控制器160、以及频率控制电路170。在此，读取器装置100是用于解释实施例的术语。读取器装置100的功能和元件可以应用于标签装置，而不限于读取器装置。

第一接收电路100A解调从标签装置接收的信号，将信号转换为数字信号。第一发射电路100B发射例如标签信息请求信号作为读取器信号。

频率控制电路170向第一接收电路100A输出局部频率以解调接收的信号，并且向第一发射电路100B输出局部频率以调制发射的信号。在此，向接收电路100A和发射电路100B提供的局部频率可以彼此相同或不同。

第一控制器160发射标签信息请求信号并从接收的信号收集和存储标签信息。另外，第一控制器160可以与其它读取器装置或宿主计算机通信，利用从标签装置接收的信号状态检测通信环境的变化，以及自适应地控制发射信道的频率。

具体地，第一接收电路100A包括接收天线101、接收信号功率控制器110、第一切换单元118、接收信号处理器120、I信号状态检测器130、Q信号状态检测器140、以及第二切换单元150。

接收信号功率控制器110作为对来自第一控制器160的控制信号的响应，控制从接收天线101接收的信号的功率。接收信号功率控制器110的输出通过第一切换单元118输出。即，接收信号功率控制器110控制从天线101接收的信号的功率增益，由此防止接收的信号由于串音信号、天线增益、以及内部电路的放大增益的影响而饱和。

第一切换单元118分配所接收的信号并向接收信号处理器120、I信号状态检测器130、以及Q信号状态检测器140输出分配后的信号。第一切换单元118可以是分路器、环行器、或3路分路器电路。

接收信号处理器120解调接收的信号，将信号转换为数字信号，并向第一控制器160提供所述数字信号。

I信号状态检测器130从接收的信号检测具有I相位(同相位)的信号(此后称为I信号)的接收状态以向第一控制器160输出I信号。Q信号状态检测器140从接收的信号检测具有Q相位(正交相位)的信号(此后称为Q信号)的接收状态以向第一控制器160输出Q信号。在此，I信号状态检测器130和Q信号状态检测器140响应来自第一控制器160的控制信号，控制信号电平。

第二切换单元150向第一控制器160选择性地提供I信号状态检测器130和Q信号状态检测器140的输出信号。第二切换单元150可以是分路器、环行器、或双路分路器电路。

第一控制器160利用I信号状态检测器130和Q信号状态检测器140至少之一的接收状态产生分析信息。即，第一控制器160利用I信号状态和/或Q信号状态检测与标签装置的通信环境的变化，当通信环境变化时改变信道频率。在此，例如可以通过重新指定第一信道的频率来改变另一信道的频率。

频率控制电路170可以响应于来自第一控制器160的控制信号控制局部频率。频率控制电路170包括相位同步器172、第三切换单元174、以及第一移相器176。频率控制电路170的内部元件是为了便于描述而分组的，不限于此而是可以变化。

相位同步器172可以包括锁相环(PLL，phase-locked-loop)单元(未示出)和电压振荡器(未示出)。PLL单元响应于来自第一控制器160的控制信号产生参考信号，电压振荡器利用所述参考信号产生局部频率。

第三切换单元174可以在至少两条路径中输出局部频率。第三切换单元174从相位同步器172接收局部频率以选择性地进行分配。例如，局部频率通过接收信号处理器120、发射信号处理器180、以及第一移相器176传递到I信号状态检测器130和Q信号状态检测器140。

第一移相器176向I信号状态检测器130和Q信号状态检测器140输出作为I相位信号和Q相位信号的局部频率。

第一发射电路100B包括发射信号处理器180和发射天线102。发射信号处理器180调制从第一控制器160输出的发射信号以将发射信号输出到发射天线102。

在此，接收天线101和发射天线102可以单独形成。另外，天线中的一个可以设置在多个元件中，并且对天线的特性或数量没有限制。

图3是图2的接收信号功率控制器的构造图。

参照图3，接收信号功率控制器110包括第一放大器112、第一衰减器114、以及第一滤波器116。当接收的信号的功率小于参考功率时，第一放大器112放大接收的信号的功率。当接收的信号的功率大于预定水平时，第一衰减器114可以衰减接收的信号，或者放大低受控(low-controlled)信号的功率以输出接收的信号。

第一控制器160可以利用接收的I信号的接收状态和接收的Q信号的接收状态控制第一放大器112和第一衰减器114的增益。

图4是图2的接收信号处理器的图。

参照图4，接收信号处理器120包括信号分离器121、第二移相器122、第一混合器123、第二滤波器124、第二混合器125、第三滤波器126、以及模数转换器(ADC)127。

信号分离器121可以将第一切换单元118分配的信号分离为RF I信号和RF Q信号以进行输出，或者将信号分离为具有相同功率的两个RF信号。

第一混合器123混合来自信号分离器121的RF I信号和由第二移相器122移相的第一局部频率，以将信号转换为基带I信号。

第二混合器125混合来自信号分离器121的RF Q信号和由第二移相器122移相的第二局部频率，以将信号转换为基带Q信号。在此，第二移相器122从第三切换单元174接收局部频率以输出具有0°相位的第一局部频率和具有90°相位的第二局部频率。

输出到第一混合器123的信号可以作为基带中的I+和I-信号输出。输出到第二混合器125的信号可以作为基带中的Q+和Q-信号输出。

第二滤波器124移除在从第一混合器123输出的基带I信号中包括的噪声，第三滤波器126移除在从第二混合器125输出的基带Q信号中包括的噪声。

ADC 127转换基带I信号和基带Q信号为数字I信号和数字Q信号以将其输出到第一控制器160。第一控制器160可以利用数字I信号和数字Q信号至少之一分析标签信号。在此，布置至少一个ADC 127以选择性地转换基带I信号和基带Q信号为数字信号以输出数字信号。另外，ADC 127可以包括在第一控制器160中，而且不仅限于此。

图5是图2的I信号状态检测器和Q信号状态检测器的图。

参照图5，第一I信号状态检测器130包括第一隔离器131、第一混合器132、第四滤波器133、第二放大器134、第二衰减器135、第五滤波器136、以及第二隔离器137。Q信号状态检测器140包括第三隔离器141、第五混合器142、第六滤波器143、第三放大器144、第三衰减器145、第七滤波器146、以及第四隔离器147。

I信号状态检测器130的第一隔离器131和Q信号状态检测器140的第三隔离器141阻挡通过第一切换单元118引入的反射波信号。

第三混合器132混合从第一隔离器131输出的接收的信号和从第一移相器176输出的第三局部频率以输出基带I信号。

第四混合器142混合从第三隔离器141输出的接收的信号和从第一移相器176输出的第四局部频率以输出基带Q信号。

在此，第一移相器176接收局部频率以输出具有0°相位的第三局部频率和具有90°相位的第四局部频率。即，第一移相器176可以延迟局部频率之一的相位并将其输出。

第四滤波器133从基带I信号移除在第三混合器132的混合操作中引入的噪声。第二放大器134放大基带I信号到预定的电平，第二衰减器135衰减基带I信号到预定的电平。

第五滤波器136移除基带I信号中混合的噪声。即，第五滤波器136移除在放大和/或衰减操作期间在基带I信号中包括的噪声。

第二隔离器137将经过第五滤波器136的基带I信号传递到第二切换单元150并且防止引入反射波。在此，第一控制器160控制被第一放大器134和第二衰减器135放大和/或衰减的基带I信号的功率。

另外，第六滤波器143移除从第四混合器142输出的基带Q信号的噪声。基带Q信号被第三放大器144放大到预定的电平或被第三衰减器145衰减到预定的电平。

另外，第七滤波器146移除在放大和/或衰减操作期间基带Q信号中包括的噪声。第四隔离器147经过第二切换单元150将基带Q信号传递到第一控制器160，并且防止引入反射波。在此，第一控制器160控制被第三放大器144和第三衰减器145放大和/或衰减的基带Q信号的功率。

由于I信号状态检测器130和Q信号状态检测器140可以用具有不同相位信号的相同元件描述，因此忽略对Q信号状态检测器140的元件的详细描述。

I信号状态检测器130和Q信号状态检测器140可以在第一控制器160的控制下控制基带I信号和基带Q信号的增益。

I信号状态检测器130和Q信号状态检测器140的基带I信号和基带Q信号被传递到第二切换单元150。第二切换单元150选择性地切换基带I信号和基带Q信号以传递到第一控制器160。

第一控制器160可以利用输入的I信号和Q信号的接收状态判断通信环境是否变化。即，控制器160利用I信号和Q信号的状态根据当前信道的相位或功率水平的差异判断是否重新指定信道频率，以进行控制。另外，当该信道的相位或功率水平不稳定时，第一控制器160重新指定信道频率。此时，通过移动第一信道的频率或者用预定频率的启动信道来重新指定信道。

图6是图2的第一控制器的构造图。

参照图6，第一控制器160包括信道复用模块161、锁相环控制模块162、相位控制模块163、接收状态分析模块164、以及接收灵敏度控制模块165。

第一控制器160根据I信号和/或Q信号的接收状态检测与标签装置的通信环境状态，例如对标签装置的识别距离、相位变化、I/Q信号的增益的差异、I/Q信号的功率的差异，并利用检测到的信息控制分配到每个信道的频率。

接收状态分析模块164分析经过第二切换单元150输入的I信号和/或Q信号的接收状态，以在通信环境变化时产生分析信息。在此，分析信息包括接收的信号的电压电平、功率、相位、对标签装置的识别距离、以及信道信号之间的串音至少之一。

例如，在对标签装置的识别距离变化的情况下，首先，在接收的信号到达天线的时刻产生相位变化，其次，在I信号和Q信号的增益之间根据频率不同而存在差异的情况下，可以在放大操作期间产生信道之间的功率差异。在此情况下，不能恢复I信号和Q信号至少之一。另外，根据相位差和相位差的差和同步时间的差产生对标签装置的识别距离的变化，因此明显地减少信号恢复率。

另外，接收状态分析模块164具有根据信号接收状态的标准表，并参考标准表产生分析信息。此时，接收状态分析模块164转换信号格式以分析信号，并处理滤波操作以提取必需的信息。

当接收状态分析模块164分析的I信号状态和/或Q信号状态不稳定时，接收状态分析模块164向接收灵敏度控制模块165、相位控制模块163、以及信道复用模块161传递控制信息。

信道复用模块161对通信频带必需的N个信道编码。在此，信道复用模块161利用接收状态分析模块164的控制信息改变第一信道频率或特定信道频率以新指定全部信道。

在此，可以在RFID频带内改变每个信道的频率。在RFID频带是900MHz的情况下，复用的信道的频率可以在约910-914MHz的范围内变化。例如，在变化前的信道中，第一信道的频率是910.8MHz，信道间隔是200KHZ，使得可以指定16个信道。信道间隔根据国内/国际标准来指定。另外，在被移动100KHz的情况下，改变后的第一信道的频率是910.9MHz。以此方式，可以重新指定16个信道。在此，第一信道的频率可以随机地或按照预定间隔变化。

另外，当第一信道或特定信道的频率在RFID频带内按照随机频率改变时，可以以数十组到数百组来改变一组信道。复用的信道可以具有40Kbps到640Kbps的传输速度。另外，随着信道的数量增加，解决识别率的降低，能够明显地减少增益按照波长的差异。

当信道被信道复用模块161复用时，PLL控制模块162向相位同步器172传送要求改变局部频率的控制信号。相位同步器172产生对应于新信道的局部频率以输出该局部频率。在此，变化的局部频率传送到各个部件，例如图1所示的I信号状态检测器130、Q信号状态检测器140、接收信号处理器120、以及发射信号处理器180。

相位控制模块163利用接收状态分析模块164的控制信息产生用于补偿I信号和Q信号的状态的相位控制信息，并且向发射信号处理器180的数模转换器(DAC，digital-to-analog converter)181输出产生的相位控制信息。在此，DAC 181控制发射信号的电压电平以控制发射信号的相位。即，DAC 181控制发射信号的相位以同步I信号和Q信号的相位。

接收灵敏度控制模块165利用接收状态分析模块164的控制信息比较I信号和/或Q信号的功率和参考电平，控制I信号和/或Q信号的放大程度和/或衰减程度。即，接收灵敏度控制模块165向I信号状态检测器130和Q信号状态检测器140传送控制信号以控制I信号状态检测器130的第二放大器134(图5)和第二衰减器135(图5)、以及Q信号状态检测器140的第三放大器144(图5)和第三衰减器145(图5)。

当利用相位同步的信道发射读取器信号并且从标签装置接收信号时，第一控制器160通过上述处理根据接收的信号的状态重新指定信道频率，以产生新接收的信号的状态信息。此时，第一控制器160产生用于分析和解释新信号的状态的信息。

另外，由于第一控制器160精确地测量和分析每个信道的RFID信号，第一控制器160可以从复用的信道中选择性地存储具有高信号恢复率的信道，使用存储的信道的信息，并迅速地向标签装置提供能量。

图7是图2的发射信号处理器的构造图。

参照图7，发射信号处理器180包括DAC 181、第八滤波器182、第五混合器183、第三移相器184、第九滤波器185、第六混合器186、信号合成器187、第十滤波器188、以及第四放大器189。

DAC 181转换从第一控制器160传送的数字信号为基带信号，此基带信号是模拟信号。第八滤波器182和第九滤波器185从基带信号过滤具有信道带宽的信号。第五混合器183利用从第三移相器184输出的第五局部频率转换基带信号为RF I信号。第六混合器186利用被第三移相器184移相的第六局部频率转换基带信号为RF Q信号。

在此，第一控制器160利用相位控制信息控制传送到DAC 181的数字信号的相位以进行输出。此时，I信号和Q信号的相位可以被同步和输出。DAC 181利用相位控制信息控制电压电平以转换发射信号为基带信号。因此，可以同步基带信号的I信号和Q信号的相位、以及两个信号之间的电压，而增益不饱和到一侧而是被均匀地处理。

第八滤波器182和第九滤波器185按照信道带宽分别传递从DAC 181传送的基带信号。经过滤波器182和185的信号分别传送到第五混合器183和第六混合器186。第三移相器184向第五混合器183输出来自第三切换单元174的具有0°相位的第五局部频率，并且向第六混合器186输出具有90°相位的第六局部频率。

第五混合器183混合第五局部频率和基带信号以产生RF I信号。第六混合器186混合第六局部频率和基带信号以产生RF Q信号。

就此而言，RF I信号和RF Q信号的调制格式可以是根据例如ISO18000-A、ISO 18000-B、电子产品代码(EPC，Electronic Product Code)第零代、EPC第一代、以及EPC第二代的UHF RFID协议的脉冲间隔编码(PIE，pulse-interval encoding)格式。由于使用了调制标准，因此可以使用双边带-幅移键控(Double SideBand-Amplitude Shift Keying，DSB-ASK)、单边带-幅移键控(Single SideBand-Amplitude ShiftKeying，SSB-ASK)、以及反相-幅移键控(Phase Reversal-AmplitudeShift Keying，PR-ASK)的全部。

信号合成器187将RF I信号和RF Q信号合成为单一的RF信号，第十滤波器188移除在合成操作期间产生的噪声分量。

第十滤波器188过滤的RF信号被第四放大器189放大到允许发射的功率水平，通过发射天线102发射。在此，第四放大器189可以利用功率放大器实现。

此时，由于读取器装置利用改变的频率通过复用的信道发射信号，能够消除与其它装置的信道之间的串音，能够改善对标签装置的识别距离、识别灵敏度、以及识别率。另外，能够确保布置读取器装置的自由度。另外，由于复用的信道的频率间隔能够保持恒定，能够防止由于PAR、接收灵敏度的降低、以及信噪比(SNR)的增加引起的非线性串音信号。

图8是示出根据第一实施例的I和Q信号的状态的图，图9是示出其中图8的I和Q信号的状态已经被补偿的信号状态的图。

参照图8，由于I信号A1和Q信号A2的状态用90度的相位差同步，两个信号A1和A2的电压电平G1和G2在数据部分D1期间平衡。因此，数据部分D1中I信号和Q信号的状态被校正到能够被精确恢复的状态。

图9示出其中已经补偿了I信号和Q信号的状态。横轴代表水平方向上在零周围的增益水平(V)，纵轴代表竖直方向上在零周围的增益水平。在第一、第二、第三、以及第四象限分别显示具有0°、270°、180°、以及90°相位的I信号和Q信号的状态。此时，用不同符号表示的I信号和Q信号的状态具有相同间隔，并聚集在针对每个信道的4个区域内。每个信道的信号具有相同的识别距离、同步的相位、以及时间标准。

以上描述的第一实施例可以在标签装置的信号的状态不稳定时重新指定信道频率，以通过稳定的信道与标签装置通信。另外，第一实施例能够消除信道之间的串音，并改善对标签装置的距离限制、接收灵敏度、以及识别率。

(第二实施例)

图10到图13示出第二实施例。

参照图10，无线通信接收机200包括无线通信系统中的接收机，能够应用到无线短距离通信频带，例如，读取器装置、标签装置、Zigbee节点。

接收机200包括第二接收电路200A和第二控制器260。第二接收机电路200A可以稳定地恢复接收的信号，而不管其中信号的相位和能量传递位置变化的环境。

为此，第二接收电路200A包括接收天线201、第一低噪声放大器(LNA，low noise amplifier)211、第一巴伦(balun)电路213、第七混合器215、相位同步器217、第八混合器219、第十一滤波器221、第十二滤波器223、I信号处理器230、Q信号处理器240、第一加法器251、第二加法器253、第十三滤波器255、以及第十四滤波器257。

LNA 211放大从接收天线201接收的信号的期望的信号参数并将噪声最小化。LNA211消除噪声分量，并根据例如相邻信道功率比(ACPR，adjacent channel power ratio)标准规则放大期望的频带中的信号。在此，第一巴伦电路213将从第一LNA 211传送的RF信号分离为I信号(例如Esinωt)和Q信号(Ecosωt)。例如，第一巴伦电路213将信号RF信号分离为具有0°相位的信号和具有90°相位的信号。

在第一巴伦电路213中，巴伦(balun)是平衡-不平衡(balance-unbalance)的缩写。巴伦电路231将平衡信号转换为不平衡信号，反之亦然。

第一巴伦电路213向第七混合器215输出RF I信号，向第八混合器219输出RF Q信号。第七混合器215利用第一局部频率将RF I信号转换为基带I信号。第八混合器219利用第二局部频率将RF Q信号转换为基带Q信号。在此，ACPR定义功率放大操作的线性度。

第一局部频率和第二局部频率可以具有相同相位或具有差别为90°的不同相位。

相位同步器217包括VCO和PLL，向第七混合器215和第八混合器219提供合成基带I信号和基带Q信号所必需的第一和第二局部频率。

第十一滤波器221移除在基带I信号和第一局部频率的合成操作期间产生的噪声信号，第十二滤波器223移除在基带Q信号和第二局部频率的合成操作期间产生的噪声信号。

I信号处理器230处理从第十一滤波器221输出的基带I信号以输出正方波。Q信号处理器240处理从第十二滤波器223输出的基带Q信号以输出负方波。

I信号处理器230包括多个I信号处理器231-23n。多个I信号处理器231-23n顺序地连接。I信号处理器231-23n的每一个以预定增益放大信号，将放大的信号斩断到预定电压，并移除斩断信号的负分量以输出正分量的信号。

Q信号处理器240包括多个Q信号处理器241-24n。多个Q信号处理器241-24n顺序地连接。Q信号处理器241-24n的每一个以预定增益放大信号，将放大的信号斩断到预定电压，并移除斩断信号的正分量以输出负分量的信号。

第一加法器251将来自多个I信号处理器231-23n的输出信号求和，以输出输出信号，第二加法器253将来自多个Q信号处理器241-24n的输出信号求和，以输出输出信号。

第十三滤波器255移除在从第一加法器251输出的I信号中混合的噪声，第十四滤波器257移除在从第二加法器253输出的Q信号中混合的噪声。即，第十三滤波器255和第十四滤波器257移除在信号求和操作期间混合的噪声分量。

在此，I信号处理器230(231-23n)和第一加法器251用作将I信号恢复为数字信号的模数转换器。Q信号处理器240(241-24n)和第二加法器253用作将基带Q信号恢复为数字信号的模数转换器。I信号处理器231-23n的数量和Q信号处理器241-24n的数量可以是5到10。即，n＝5至10。

第二控制器260从第一加法器251和第二加法器253接收数字I信号和数字Q信号，同步两个数字信号以分析信号。

另外，第二控制器260接收为方波的数字I信号以及为方波的数字Q信号，来分析标签装置的信息。第二控制器260具有用于控制RFID通信的通信协议，分析经分析的接收的信号的代码，并且作为分析的结果生成发射信号。

另外，由于第二控制器260接收以方波形式处理的数字I信号和数字Q信号，能够精确地恢复标签装置的信号而无论相位如何变化。另外，第二控制器260能够将可能根据数字I/Q信号的DC电平而产生的DC偏置的特性变化最小化。

图11是示出根据第二实施例的I信号处理器的图。在此，由于I信号处理器230和Q信号处理器240在信号处理对象上不同，而在基本构造和操作上相同，并且按照相同顺序处理信号，因此忽略对Q信号处理器240的描述。

参照图11，多个I信号处理器231-23n的每一个包括电压增益放大器(VGA，voltage gain amplifier)230A、限幅器230B、以及检测器230C。

VGA 230A放大基带I信号到预定增益。限幅器230B的输入端连接到VGA 230的输出端，并用预定的DC电平斩断被VGA 230A放大的信号。在此，VGA 230A可以利用约10dB的放大增益放大信号，限幅器230B可以将斩断DC电平设定为约正1V的电压，或者将斩断电平设定为以1V递增的电平(例如1V，2V，…，nV)，但不限于此。

限幅器230B可以大致由3个部件实现。即，限幅器230B包括用于将具有DC分量的模拟信号的功率保持在稳定范围使得不受外界干扰影响的电路、用于控制模拟摆动电压上升/下降的补偿电路、以及用于确定不被斩断的信号范围并斩断剩余信号的限制电路。

检测器230C以耦合形式连接到限幅器230B的输出端，检测限幅器230B的输出信号以将输出信号输出到第一加法器251。此时，检测器230C输出正分量，并且移除负分量的信号。负分量的信号是指(-)分量的DC电平。

限幅器230B的输出信号输入到下一个I信号处理器的检测器230C和VGA。检测器230C的输出信号输入到第一加法器251。信号放大和斩断的操作依此顺序重复直至第n个I信号处理器23n。

第n个I信号处理器23n接收第(n-1)个限幅器的输出信号以利用预定增益放大该信号。放大的信号被限幅器230B斩断，再输出到检测器230C。检测器230C向第一加法器251输出正分量。因此，第一加法器251接收n个I信号处理器231-23n的检测器230C的输出信号以对信号求和并输出求和的信号。

此时，由于求和的信号是通过处理基带I信号获得的，信号以正的方波的形式输出。

Q信号处理器和第二加法器以与I信号处理器230和第一加法器251相同的顺序运行。由于求和的信号是通过处理基带Q信号获得的，信号以负的方波的形式输出。

图12是由图11的检测器处理的信号波形的图，图13是由图11的限幅器处理的信号波形的图。

参照图11和图12，图12A、12B以及12C示出由3个信号处理器的VGA 230A放大并由限幅器230B斩断的I信号的波形，所述波形被各个检测器230C检测。即，在此，VGA 230A利用10dB的增益放大信号，限幅器230B在增加了正DC 1V的电压处斩断放大的信号，并且上述操作被重复，使得被检测器230C检测的基带I信号达到接近数字信号波形，即正的方波。

参照图11和图13，图13A到13D示出4个I信号处理器的限幅器230B的输出波形。基带I信号被每个I信号处理器的VGA 230A放大，放大的信号的上/下部分被每个限幅器230B斩断，接着被输出。

参照图11到图13，第一加法器251从多个检测器230C接收检测信号，对接收的检测信号求和以恢复适用于RFID信号标准的数字I信号。另外，利用以上描述的产生数字I信号的方法能够恢复数字Q信号。

图14是图11的第一加法器输出的信号波形的图。

参照图11和图14，图14的第一加法器的输出波形是通过对被各个信号处理器处理的基带I信号求和来获得的。为了精确分析，第二控制器对从第一加法器输出的数字I信号的部分进行位置校正以分析信号。即，第二控制器利用从数字I信号的上升部分结束的点开始的Ta部分之后的某一点作为参考，将Tb部分分析为数字I信号的1部分。因此，第二控制器总能够将通过对斩断的信号求和而获得的电压(nV，n是信号处理器的数量)分析为1。

另外，第二控制器能够以与数字I信号相同的方法，通过数字Q信号的位置校正精确地恢复数字Q信号。由于数字I信号和数字Q信号包含相同的读取器信息和标签信息，第二控制器同步这两个信号，以进行分析。

在对应的装置使用ASK调制方法的情况下，该接收机能够将接收灵敏度的下降和SNR的下降最小化，并将数字信号恢复到充分的电压电平。另外，由于接收机能够增加幅度增益而没有信号畸变，识别率被改善并且能够稳定地进行RFID通信。另外，接收机能够通过顺序放大和斩断处理将DC偏置的影响最小化，并通过分别处理2个相位信号并将其求和来将衰落现象的产生最小化。另外，接收机能够通过相位变化消除串音信号的影响。

第三实施例

图15和图16示出第三实施例。

图15示出根据第三实施例的无线通信系统的收发机。

参照图15，读取器装置300代表例如RFID系统的收发机，包括第三接收电路300A、第三相位同步器323、第三控制器360、以及第三发射电路370。

第三接收电路300A包括接收天线301、第二低噪声放大器(LNA)311、第二巴伦电路315、第九混合器317、第一振荡器319、第十混合器321、第一低通滤波器(LPF，low pass filter)325、第二LPF 327、以及ADC 329。

第二LNA 311放大通过接收天线301接收的信号的期望的信号参数并将噪声最小化，接收滤波器313从被第二LNA 311放大的信号过滤出位于RFID接收频带内的信号，第二巴伦电路315将经过接收滤波器313的接收信号分离为彼此具有90°相位差的RF I信号和RF Q信号。

第九混合器317利用从第一振荡器319输入的第一局部频率将RF I信号转换为基带I信号，第十混合器321利用从第一振荡器319输入的第二局部频率将RF Q信号转换为基带Q信号。

第一LPF 325从基带I信号移除在混合操作期间产生的噪声，第二LPF 327从基带Q信号移除在混合操作期间产生的噪声。

ADC 329将从第一LPF 325输出的基带I信号和从第二LPF 327输出的基带Q信号至少之一转换为数字信号以将其输出到第三控制器360。

第三控制器360包括信号处理器362和信号分离器364，并且控制第三相位同步器323和第四相位同步器377以及各个部件的运行。

第三控制器360控制第三发射电路370。此时，第三控制器360发射根据PIE格式的用于控制RF信号的相位和选择时序的控制信号。对于PIE格式，可以应用根据例如ISO 18000-A、ISO 18000-B、EPC第零代、EPC第一代、以及EPC第二代的UHF RFID协议的格式。由于使用了调制标准，因此可以使用双边带-幅移键控(DSB-ASK)、单边带-幅移键控(SSB-ASK)、以及反相-幅移键控(PR-ASK)的全部。

第三控制器360的信号处理器362根据EPC第二代UHF RFID协议定义的读取器装置和标签装置的链接时序标准处理发射/接收的信号。

信号分离器364将信号处理器362处理的信号分离为标签信号部分和读取器信号部分。标签信号部分的一部分频率信号传送到发射电路370的第一加法器371，读取器信号部分的频率信号传送到第二加法器373。

第三发射电路370包括第一加法器371、第二加法器373、第二振荡器375、第三振荡器379、第十一混合器381、第十二混合器383、合成器385、发射滤波器387、功率放大器389、以及发射天线391。

第一加法器371对作为标签信号部分的部分频率信号的具有90°相位差的I信号和Q信号求和以输出单一的信号，第二加法器373对作为读取器信号部分的部分频率信号的具有90°相位差的I信号和Q信号求和以输出单一的信号。

在此，第二振荡器375利用第三相位同步器323的参考信号产生第三局部频率，以向第十一混合器381输出第三局部频率，第三振荡器379利用第四相位同步器377的参考信号产生第四局部频率，以向第十二混合器383输出第四局部频率。

第十一混合器381混合用作载波的从第二振荡器375提供的第三局部频率和从第一加法器371提供的信号以产生能量信号。

第十二混合器383混合用作载波的从第三振荡器379提供的第四局部频率和从第二加法器373提供的信号以产生数据信号。

在此，第三局部频率是按照第三相位同步器323的参考信号控制的。第三局部频率是位于工业、科学和医疗(ISM，Industrial，Scientific andMedical)频带内的信号。第四局部频率是按照第四相位同步器377的参考信号控制的。第四局部频率是位于UHF频带内的信号。第三相位同步器323和第四相位同步器377响应于第三控制器360的控制信号分别产生参考信号。第三相位同步器323和第四相位同步器377的参考信号是用于稳定地保持第三和第四局部频率使其没有扰动的相位同步信号，第三和第四局部频率是振荡频率。

由于从第十一混合器381输出的能量信号和从第十二混合器383输出的数据信号彼此分别属于不同的频带，并且根据时序标准在不同的部分同步，因此能够消除串音现象、数据解析错误、DC偏置、以及双调制/解调。

合成器385根据时序标准将从第十一混合器381输出的能量信号和从第十二混合器383输出的数据信号合成为一个信号。合成的信号经过发射滤波器387和功率放大器389，通过发射天线391发射。

发射滤波器387让发射频带内的信号通过并移除在合成操作期间由合成器产生的噪声分量。功率放大器389将发射信号放大到可以发射的功率水平。

图16是示出应用于根据第三实施例的读取器装置的EPC第二代标准的时序标准的图。

参照图16，在图的上部示出读取器装置操作的时序图，在图的下部示出标签装置操作的时序图。

读取器装置和标签装置的链接时序部分包括就绪状态、仲裁状态、回复状态、应答状态、以及开放状态各个部分。

就绪状态部分包括选择命令部分和连续波(CW，continuous wave)部分。仲裁状态部分包括查询命令、CW部分、QueryRep命令、以及CW部分。回复状态部分包括QueryRep命令和CW部分。应答状态部分包括Ack命令和CW部分。开放状态部分包括Req_RN命令和CW部分。

从读取器装置运行部分输出的信号根据命令种类运行在选择命令、查询命令、QueryRep命令、ACK命令、以及Req_RN命令的至少一个状态。对应于标签装置运行的CW部分存在于各个命令之间。

CW部分可以划分为4种时间间隔，即，第一时间间隔T1、第二时间间隔T2、第三时间间隔T3、以及第四时间间隔T4。第一到第四时间间隔T1-T4是在标签装置运行部分期间输出的频率。

标签装置运行部分在CW部分中处理，在4种时间间隔T1-T4的至少一个CW部分运行。另外，CW部分包括运行(operation)，例如16位的随机或伪随机码(RN16)、协议控制(PC，Protocol Control)位、电子产品代码(EPC)位、循环冗余检验(CRC，Cyclic Redundancy Check，16)位、以及Handle数据。

下面将详细描述各个部分和命令。

就绪状态是指其中标签装置能够通信而不损失能量的状态。当消耗标签能量时，标签装置能够被恢复到就绪状态。针对就绪状态的选择命令是用于选择将要添加到通信库存或从中删除的标签装置的命令。就绪状态的第四时间间隔T4是指确保读取器命令之间安全的最小间隔。

仲裁状态是标签装置和读取器装置一起执行连接过程而没有进行标签响应的状态。仲裁状态的查询命令是用于向被选为通信对象的标签装置发射响应请求信号的命令。仲裁状态的第一时间间隔T1是指通信权力从读取器装置转移到标签装置的时间，其可以从是否从标签天线接收到信号判断。第一时间间隔T1可以在每个状态间隔中存在。仲裁状态的第三时间间隔T3是指读取器装置响应于响应请求信号的待机时间。仲裁状态的QueryRep命令是当没有回复时减少读取器时隙值并且重新发射响应请求信号的命令。

回复状态是其中标签装置向读取器装置发射响应代码的状态。回复状态的第二时间间隔T2是指保证标签装置对读取器装置的信号进行解调的时间。回复状态的16位随机或伪随机码(RN 16)是指标签装置的响应代码。

应答状态是指其中标签装置的响应代码被发射，读取器装置发射响应代码，并且标签信息被发射。应答状态的ACK命令是指对于标签响应的应答代码。应答状态的协议控制(PC)位是涉及标签信息的物理层的信息，EPC位是用于身份标识的标签信息。另外，CRC 16是错误检测信息。

开放状态是其中在标签识别之后用于传送标签信息的一系列命令和响应被处理的状态。开放状态的Req_RN命令是发射到标签装置以请求新的RN 16的命令。开放状态的Handle命令是其中在Req_RN命令之后新的命令/响应结构被处理的状态。新的命令/响应结构可以包括与上述多个状态对应的全部结构。

另外，除了上述的部分状态之外，根据EPC协议的时序标准可以包括更多种时间部分。

参照图15和图16，在第一时间间隔T1到第四时间间隔T4中发射的信号是标签运行部分中的信号，并且代表标签运行部分中的从第三控制器360的信号分离器364输出的部分频率信号。对应于第一时间间隔T1到第四时间间隔T4的信号是具有90°相位差的I信号和Q信号，在第一加法器371处求和为单一信号。所述单一信号与第三局部频率被第十一混合器381混合并且产生为能量信号。

另外，读取器运行部分包括其中处理选择命令、Query命令、QueryRep命令、ACK命令、以及Req_RN命令的状态。

另外，读取器信号部分中的信号是具有90°相位差的I信号和Q信号，在第二加法器373处求和为单一信号。所述单一信号与第四局部频率被第十二混合器383混合并且产生为数据信号。

在此，第三局部频率信号是位于工业、科学和医疗(ISM)频带内的信号，第四局部频率信号是位于UHF频带内的信号。

因此，由于能量信号和数据信号具有不同的频带，并且根据时序标准在不同的部分中同步，所以能够消除例如串音、数据解析错误、DC偏置、以及双调制/解调的现象。

另外，由于编码操作是同时利用UHF频带内的信号和ISM频带内的信号进行的，能够向标签装置稳定地提供能量，能够稳定地接收标签装置的信息，能够将根据DC电平而可能产生的DC偏置的特征影响最小化。

此外，在一个实施例中，利用第一到第三实施例公开的读取器装置描述的无线通信装置可以应用于RFID系统的标签装置，而不限于读取器装置。另外，在每个实施例中公开的发射电路和接收电路可以用作其它实施例的发射电路和接收电路，而不限于该实施例。

尽管参考多个说明性实施例描述了本发明，应理解的是本领域技术人员可以设计落入本发明的实质和范围内的大量其它修改和实施例。例如，在实施例中具体描述的元件可以被修改，并且这些修改和应用的差异应理解为包括在由所附的权利要求限定的本发明的范围内。

工业实用性

本发明的实施例能够减少信道之间的串音。

本发明的实施例能够提高对标签装置的信号识别距离和信号识别率。

本发明的实施例能够提高读取器装置的配置自由度。

本发明的实施例能够通过峰均功率比(PAR)防止非线性串音信号。

本发明的实施例能够防止SNR增大。

本发明的实施例在标签装置使用ASK调制方法的情况下能够防止接收灵敏度和SNR减小，并且能够将数字信号恢复到充分的电压电平。

本发明的实施例能够提高放大增益而不使从标签装置接收的信号畸变，以进行稳定的RFID通信。

本发明的实施例通过顺序放大和斩断接收的标签信号能够将DC偏置的影响最小化。

本发明的实施例能够将衰落现象的产生最小化。

本发明的实施例能够消除由接收的信号的相位变化而造成的串音信号的影响。

本发明的实施例能够迅速地向标签装置提供能量。

Claims (8)

1.一种无线通信装置，包括：

接收信号处理器，解调接收的信号；

第一信号状态检测器，从接收的信号检测第一信号的接收状态；

第二信号状态检测器，从接收的信号检测第二信号的接收状态；

发射信号处理器，调制发射信号；以及

控制器，根据第一信号状态检测器的第一信号和第二信号状态检测器的第二信号至少之一的接收状态控制发射到发射信号处理器的信道的频率的变化，

其中所述控制器包括：

接收状态分析模块，分析第一信号状态检测器的第一信号和第二信号状态检测器的第二信号至少之一的状态以输出控制信息；

信道复用模块，利用所述接收状态分析模块的所述控制信息改变发射信道的频率并复用信道；

相位控制模块，响应于所述接收状态分析模块的所述控制信息控制发射信号的相位；

锁相环控制模块，输出控制信号以为频率被所述信道复用模块改变的信道产生多个局部频率；以及

接收灵敏度控制模块，控制第一信号状态检测器和第二信号状态检测器的接收灵敏度。

2.根据权利要求1所述的装置，包括：

接收信号功率控制器，控制从接收天线接收的信号的功率；以及

第一切换单元，向所述接收信号处理器、第一信号状态检测器、以及第二信号状态检测器至少之一输出接收信号功率控制器的输出信号。

3.根据权利要求1所述的装置，包括：

相位同步器，响应于所述控制器的控制信号产生局部频率信号；以及

第一移相器，向第一信号状态检测器提供相位同步器的局部频率信号作为相同相位的第一局部频率信号，并向第二信号状态检测器提供正交相位的第二局部频率信号。

4.根据权利要求3所述的装置，其中第一信号包括I信号，第二信号包括Q信号，以及

第一信号状态检测器包括：

第一混合器，混合接收的信号和相同相位的第一局部频率信号以输出第一基带信号；

第一放大器，在所述控制器的控制下放大第一基带信号；以及

第一衰减器，在所述控制器的控制下衰减第一基带信号。

5.根据权利要求3所述的装置，其中第二信号状态检测器包括：

第二混合器，混合接收的信号和正交相位的第二局部频率信号以输出第二基带信号；

第二放大器，在所述控制器的控制下放大第二基带信号；以及

第二衰减器，在所述控制器的控制下衰减第二基带信号。

6.根据权利要求1所述的装置，包括第二切换单元，用于选择性地向所述控制器输出由第一信号状态检测器和第二信号状态检测器检测的第一信号和第二信号的状态。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制器利用从第一信号状态检测器和第二信号状态检测器输入的接收状态分析电压电平、信号功率、信号相位、对标签装置的识别距离、以及信道信号之间是否发生串音至少之一。

8.根据权利要求1所述的装置，其中所述发射信号处理器包括：

数模转换器，将所述发射信号转换为模拟信号；

第三移相器，输出相同相位的第三局部频率信号和正交相位的第四局部频率信号；

第三混合器，混合所述模拟信号和第三局部频率信号以输出第一RF信号；

第四混合器，混合所述模拟信号和第四局部频率信号以输出第二RF信号；

信号合成器，合成第一RF信号和第二RF信号；以及

放大器，放大被信号合成器合成的信号的功率以将所述信号传递到天线。

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