CN101571906B - 一种rfid接收机的解码器和解码方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种RFID接收机的解码器，包括输入数据的输入端和输出解码后数据的输出端，还包括过零检测模块，所述过零检测模块包括计数单元、编码单元和解码单元，所述计数单元用于对输入端的输入数据进行计数，所述编码单元根据所述计数单元的输出按照简化存储格式进行编码，所述解码单元对经编码单元编码后的数据进行实时双相间隔编码的解码并将解码后数据通过所述输出端输出。本发明还公开了一种RFID接收机的解码方法。本发明采用简化存储格式对数据进行编码，不需要存储所有的数据，实现了实时解码，解决了反应时间的同时减少了硬件资源消耗；本发明结构小巧、可嵌入手机使用。

Description

一种RFID接收机的解码器和解码方法

技术领域

本发明涉及RFID读写器，具体涉及一种RFID接收机的解码器和解码方法。

背景技术

在信息化高度发展的今天，RFID(Radio Frequency Identification：射频识别)技术已经成为一种主流技术，在物流、图书馆、医疗等方面得到了越来越广泛的应用，这也促进了RFID系统行业的发展。RFID系统基本的子系统包括：读写器，标签和天线。在读写器接收端，标签反射回来的信号经过模拟前端的载波解调后，经过ADC(Analog to Digital Converter：模数转换器)采样，通过滤波、相位恢复、解码等模块恢复出原始的信号，再由协议处理单元来识别命令，从而做出相应的操作。

一般接收机的解码方法(如最大似然估计法以及插值滤波法)因为响应时间不能满足要求等都不适用于RFID系统。两步相关解调法，如图1所示，是一种能比较准确捕捉频率偏差较大的返回信号的解码方法，响应速度也能够满足要求，但是由于需要以更多的相关器以及更高的采样率来换取高的频率分辨率，硬件资源消耗很大，无法满足便携式RFID读写器对功耗及体积上的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种体积小、硬件资源消耗小的RFID接收机的解码器和基于该解码器的解码方法。

本发明的技术问题是通过以下技术方案加以解决的：

一种RFID接收机的解码器，包括输入数据的输入端和输出解码后数据的输出端，还包括过零检测模块，所述过零检测模块包括计数单元、编码单元和解码单元，所述计数单元用于对输入端的输入数据进行计数，所述编码单元根据所述计数单元的输出按照简化存储格式进行编码，所述解码单元对经编码单元编码后的数据进行实时双相间隔编码的解码并将解码后数据通过所述输出端输出。

上述简化存储格式用至少2bit表示检测长度，所述检测长度包括四种状态：用于表示所述计数单元的输出不到一个单位长度的计数；用于表示所述计数单元的输出大于或等于一个单位长度并小于两个单位长度的计数；用于表示所述计数单元的输出大于或等于两个单位长度并小于三个单位长度的计数；用于表示所述计数单元的输出大于或等于三个单位长度的计数，所述单位长度为双相间隔编码后的逻辑0中高电平或者低电平持续的时间长度。

上述解码器还包括对输入数据进行峰值检测的峰值检测模块，所述峰值检测模块的检测结果输出至所述过零检测模块。

上述峰值检测模块包括n个用于移位存储输入数据的寄存器，所述n为大于1的奇数，当峰值出现在所述n个寄存器的中间寄存器时输出检测结果，所述峰值为正峰值时，所述检测结果为1，所述峰值为负峰值时，所述检测结果为0。

上述过零检测模块还包括异或运算单元和延迟单元，所述过零检测单元的输入端输入的数据经所述延迟单元进行1时间单元的延迟后输入所述异或运算单元，再经过所述异或运算单元的异或操作后输出到所述编码单元。

一种RFID数字基带系统的解码方法，包括对输入数据进行双相间隔编码FM0的解码过程，所述解码过程包括以下步骤：

步骤B、对输入数据进行计数；

步骤C、对步骤B的计数结果按照简化存储格式进行编码；

步骤D、对编码后的数据进行实时双相间隔编码的解码。

上述步骤C具体执行以下操作：设定至少2bit表示检测长度，所述检测长度包括四种状态：所述计数单元的输出不到一个单位长度的计数；所述计数单元的输出大于或等于一个单位长度并小于两个单位长度的计数；所述计数单元的输出大于或等于两个单位长度并小于三个单位长度的计数；所述计数单元的输出大于或等于三个单位长度的计数，所述单位长度为双相间隔编码后的逻辑0中高电平或者低电平持续的时间长度。

上述单位长度由寄存器根据采样率预先设定。

在上述步骤B之前还包括步骤A：对输入数据进行峰值检测并输出峰值检测结果，所述步骤B的输入数据包括所述峰值检测结果；

上述步骤A进一步包括以下步骤：

步骤A1、用n个寄存器移位存储输入数据，所述n为大于1的奇数；

步骤A2、当峰值出现在所述n个寄存器的中间寄存器时输出检测结果，当峰值为正峰值时，输出1；当峰值为负峰值时输出0。

上述步骤A2具体执行以下操作：用所述中间寄存器的值减去其它寄存器的值，产生(n-1)个差值，用所述中间寄存器的值减去预设正阈值得到正偏差，用所述中间寄存器的值减去预设负阈值得到负偏差，所述(n-1)个差值和正偏差均为正数时，判断峰值为正峰值，输出1；所述(n-1)个差值和负偏差均为负数时，判断为负峰值，输出0。

本发明同现有技术相比较的有益效果是：

(1)本发明采用简化存储格式对数据进行编码，不需要存储所有的数据，实现了实时解码；而相关器解码方法需要存储所有的数据之后再对所有的数据进行判断处理；本发明相对于现有技术的相关器解码方法而言在解决了反应时间的同时减少了硬件资源消耗；

(2)本发明采用的简化存储格式，将计数结果分为四类，简化了存储，使后续的实时解码成为可能；

(3)本发明采用峰值检测，输出峰值检测的结果代替对过零点检测的依赖，这样就消除零点偏移对过零检测的影响，提高了系统工作的可靠性；

(4)本发明峰值检测采用奇数数的移位寄存器来实现，结构简单；

(5)本发明结构小巧可嵌入手机使用。

附图说明

图1是两步相关解调结构示意图；

图2是RFID接收机的结构示意图；

图3是RFID接收机中ADC之后及解码器之前的一种信号处理模块；

图4是本发明解码器一种具体实施方式结构示意图；

图5是本发明解码器另一种具体实施方式结构示意图；

图6是本发明解码方法具体实施方式峰值检测的输入和输出波形对应关系示意图；

图7是本发明解码方法具体实施方式简化存储格式的编码方式示意图；

图8是本发明解码方法具体实施方式解码过程示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明做进一步详细说明。

RFID接收机，如图2所示，包括射频/模拟前端滤波、去直流模块、解码器和协处理器。射频/模拟前端滤波、去直流模块对信号进行电容滤波、然后通过ADC以及数字滤波器处理后输出，其输出的信号形状和电容充放电的信号形状相似，当数据长度较长时，电容充放电的时间较长，此时的波形如果直接用过零检测或者相关器来进行相关判断的话，很可能会出现误判，因为此时数据在上书两种方法下已经发生了形变；解码器位于协议处理器之前，对信号进行FM0编码的解码，恢复传输的真正信号。FM0编码是在一个位窗内采用电平变化来表示逻辑，如果电平从位窗的起始处翻转则表示逻辑“1”，如果电平除了在位窗的起始处翻转，还在位窗的中间翻转则表示为逻辑“0”。

图3是RFID接收机中ADC之后及解码器之前的一种信号处理模块，该模块中抽取滤波器用来降低采样率，通道滤波器用来滤除信号中的直流量，相位恢复把所有的信号恢复到I路中。

本发明一种RFID接收机的解码器，其一种具体实施方式，如图4所示，包括输入数据的输入端、输出解码后数据的输出端和过零检测模块，过零检测模块进一步包括计数单元、编码单元和解码单元，计数单元用于对输入端的输入数据进行计数，编码单元根据计数单元的输出按照简化存储格式进行编码，解码单元对经编码单元编码后的数据进行实时双相间隔编码(FM0编码)的解码并将解码后数据通过输出端输出。

简化存储格式是一种自定义的编码格式，定义如下：至少用2bit表示检测长度，检测长度至少包括四种状态，即：计数单元的输出不到一个单位长度的计数；计数单元的输出大于或等于一个单位长度并小于两个单位长度的计数；计数单元的输出大于或等于两个单位长度并小于三个单位长度的计数；计数单元的输出大于或等于三个单位长度的计数，所述单位长度为双相间隔编码后的逻辑0中高电平或者低电平持续的时间长度。

在具体的实施例中，简化存储格式用2Bit表示检测长度，用“0”和“1”的排列组合来表示四种状态，例如：00表示计数单元的输出不到一个单位长度的计数，01表示计数单元的输出大于或等于一个单位长度的计数并小于两个单位长度的计数，10表示计数单元的输出大于或等于两个单位长度的计数并小于三个单位长度的计数，11表示计数单元的输出大于或等于三个单位长度的计数。

在其他具体的实施例中，简化存储格式也可用3bit或4Bit来表示检测长度，相应的也可以用“0”和“1”的排列组合来表示多种状态。

过零检测模块还包括异或运算单元和延迟单元。过零检测单元的输入端输入的数据经延迟单元进行1时间单元的延迟后输入异或运算单元，再经过所述异或运算单元的异或操作后输出到编码单元。

过零检测模块还包括存储单元，用于存储编码后的数据，该数据包括所支持协议的前导码，该前导码最多16bit。

该解码器的另一种实施方式，如图5所示，还包括对输入数据进行峰值检测的峰值检测模块，峰值检测模块的检测结果输出至过零检测模块。

峰值检测模块进一步包括n个用于移位存储输入数据的寄存器，所述n为大于1的奇数，当峰值出现在n个寄存器的中间寄存器时输出检测结果，为峰值为正峰值时，检测结果为1；峰值为负峰值时，检测结果为0。

n可以设置为5或7或9。

输入端输入的是模数转换后经过滤波、去直流的过采样数据；输出端输出的是FM0解码后的数据，且由输出数据的同步时钟来确定解码数据所在位置。

本发明一种RFID接收机的解码方法，其一种实施方式，包括对输入数据进行双相间隔编码FM0的解码过程，该解码过程包括以下步骤：

步骤B、对输入数据进行计数并在过零处重新进行计数；

步骤C、对步骤B的计数结果按照简化存储格式进行编码；

步骤D、对编码后的数据进行实时双相间隔编码FM0解码。

步骤C具体执行以下操作：设定至少2bit表示检测长度，检测长度包括四种状态：计数单元的输出不到一个单位长度的计数；计数单元的输出大于或等于一个单位长度并小于两个单位长度的计数；计数单元的输出大于或等于两个单位长度并小于三个单位长度的计数；计数单元的输出大于或等于三个单位长度的计数，单位长度为双相间隔编码后的逻辑0中高电平或者低电平持续的时间长度。

单位长度由寄存器根据采样率预先设定。

在具体的实施例中，步骤C可以设定检测长度为2bit，用00表示计数结果不到一个单位长度的计数，该情况一般认为是抖动，用01表示计数结果大于或等于一个单位长度的计数并小于两个单位长度的计数，用10表示计数结果大于或等于两个单位长度的计数并小于三个单位长度的计数，用11表示所述计数单元的输出大于或等于三个单位长度的计数。

步骤B之前还包括步骤A：对输入数据进行峰值检测并消除过零点偏移并输出峰值检测结果，步骤B的输入数据包括所述峰值检测结果。

由于前端的信号经过了多级的电容滤波处理，信号波形特性表现为电容充放电特性。这种情况下，波形在连续1的情况下有可能受电容迟豫时间较长的影响而带来零点的偏移。

步骤A进一步包括以下步骤：

步骤A1、用n个寄存器移位存储输入数据，所述n为大于1的奇数；

步骤A2、当峰值出现在所述n个寄存器的中间寄存器时输出检测结果，当峰值为正峰值时，输出1；当峰值为负峰值时输出0。

步骤A2具体执行以下操作：用中间寄存器的值减去其它寄存器的值，产生(n-1)个差值，用中间寄存器的值减去预设正阈值得到正偏差，用所述中间寄存器的值减去预设负阈值得到负偏差，该(n-1)个差值、正偏差和负偏差均为正数时，判断为正峰值，输出1；该(n-1)个差值、正偏差和负偏差均为负数时，判断为负峰值，输出0。

在步骤B中还包括计数前对输入数据进行1时间单位的延迟再进行异或操作的过程。

图6所示为峰值检测的输入和输出波形对应关系，经过峰值检测模块后数据变成1bit的数据流。本实施方式n＝5，当峰值检测模块寄存器3的值为正的最大值时，如图4中所示的3位置，这时峰值检测模块的输出为1，之后该输出一直保持为1直到峰值检测模块器寄存器3的值为负的最大值为止，如图中所示的3¹位置，这时峰值检测模块的输出由1变为0，之后一直保持为0，直到图中所示的3²位置，峰值检测模块的输出变为1，以此类推。判断峰值检测模块的寄存器3到达了正峰值或者负峰值的过程如下：每次都计算com1＝Value3-Value1，com2＝Value3-Value2，com3＝Value3-Value4，com4＝Value3-Value5，com5＝Value3-Pos_threshold，com6＝Value3-Neg_threshold，其中Value表示寄存器的值，如Value3表示寄存器3的值，Pos_threshold表示正阈值，Neg_threshold表示负阈值，当com1、com2、com3、com4、com5这5个差值都是正值时，意味着已经到达正峰值；当com1、com2、com3、com4、com6这5个差值都为负值时，意味着已经到达了负峰值。

图7所示为进行简化存储格式编码的一个具体实施例。单位长度的设定与数据速率相关，本实施方式中数据速率为40kbps，采样频率为0.5MHz，再考虑+/-22％的频偏，一个单位长度在4～8之间；预设length1＝4，length2＝8，length3＝16，分别相当于1、2、3倍的单位长度。计数结果的数据长度L小于length1的编码为00，认为是抖动；大于或等于length1小于length2的编码为01；大于或等于length2小于length3的编码为10；大于或等于length3的编码为11。对每两个过零点之间的数据长度在一定的采样率下进行计数，并在过零处重新进行计数将这个计数器的长度和定义三个预设存储器值length1、length2、length3相比较，从而确定新的编码是多少。

图8所示为进行解码过程的一个具体实施例，存储16bit编码后的数据，找到前导码后给出解码输出使能信号，根据编码规则，在非前导码中，FIFO＝10代表的是数据1，连续两个FIFO＝01代表的是数据0，从而实现实时解码，并给出解码输出的同步时钟。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明/实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种RFID接收机的解码器，包括输入数据的输入端和输出解码后数据的输出端，其特征在于：还包括过零检测模块，所述过零检测模块包括计数单元、编码单元和解码单元，所述计数单元用于对输入端的输入数据进行计数，所述编码单元根据所述计数单元的输出按照简化存储格式进行编码，所述解码单元对经编码单元编码后的数据进行实时双相间隔编码的解码并将解码后数据通过所述输出端输出；

所述简化存储格式用至少2bit表示检测长度，所述检测长度包括四种状态：用于表示所述计数单元的输出不到一个单位长度的计数；用于表示所述计数单元的输出大于或等于一个单位长度并小于两个单位长度的计数；用于表示所述计数单元的输出大于或等于两个单位长度并小于三个单位长度的计数；用于表示所述计数单元的输出大于或等于三个单位长度的计数，所述单位长度为双相间隔编码后的逻辑0中高电平或者低电平持续的时间长度。

2.根据权利要求1所述的解码器，其特征在于：还包括对输入数据进行峰值检测的峰值检测模块，所述峰值检测模块的检测结果输出至所述过零检测模块。

3.根据权利要求2所述的解码器，其特征在于：所述峰值检测模块包括n个用于移位存储输入数据的寄存器，所述n为大于1的奇数，当峰值出现在所述n个寄存器的中间寄存器时输出检测结果，所述峰值为正峰值时，所述检测结果为1，所述峰值为负峰值时，所述检测结果为0。

4.根据权利要求1至3任一所述的解码器，其特征在于：所述过零检测模块还包括异或运算单元和延迟单元，所述过零检测单元的输入端输入的数据经所述延迟单元进行1时间单元的延迟后输入所述异或运算单元，再经过所述异或运算单元的异或操作后输出到所述编码单元。

5.一种RFID数字基带系统的解码方法，包括对输入数据进行双相间隔编码FMO的解码过程，其特征在于，所述解码过程包括以下步骤：

步骤B、对输入数据进行计数；

步骤C、对步骤B的计数结果按照简化存储格式进行编码；

步骤D、对编码后的数据进行实时双相间隔编码的解码；

所述步骤C具体执行以下操作：设定至少2bit表示检测长度，所述检测长度包括四种状态：所述计数单元的输出不到一个单位长度的计数；所述计数单元的输出大于或等于一个单位长度并小于两个单位长度的计数；所述计数单元的输出大于或等于两个单位长度并小于三个单位长度的计数；所述计数单元的输出大于或等于三个单位长度的计数，所述单位长度为双相间隔编码后的逻辑0中高电平或者低电平持续的时间长度。

6.根据权利要求5所述的解码方法，其特征在于，所述单位长度由寄存器根据采样率预先设定。

7.根据权利要求5所述的解码方法，其特征在于，在所述步骤B之前还包括步骤A：对输入数据进行峰值检测并输出峰值检测结果，所述步骤B的输入数据包括所述峰值检测结果；

所述步骤A进一步包括以下步骤：

步骤A1、用n个寄存器移位存储输入数据，所述n为大于1的奇数；

步骤A2、当峰值出现在所述n个寄存器的中间寄存器时输出检测结果，当峰值为正峰值时，输出1；当峰值为负峰值时输出0。

8.根据权利要求7所述的解码方法，其特征在于，所述步骤A2具体执行以下操作：用所述中间寄存器的值减去其它寄存器的值，产生n-1个差值，用所述中间寄存器的值减去预设正阈值得到正偏差，用所述中间寄存器的值减去预设负阈值得到负偏差，所述n-1个差值和正偏差均为正数时，判断峰值为正峰值，输出1；所述n-1个差值和负偏差均为负数时，判断为负峰值，输出0。

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