CN103400168B - 支持simo天线的rfid读写器及数据发送接收方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子领域，公开了一种支持SIMO天线的RFID读写器及数据发送接收方法，RFID读写器主要包括：至少一个天线支路，所述天线支路包括：用于分集收发电磁信号的SIMO天线；用于将数字信号转换为电磁信号的功率放大器；用于相位与时间同步调整的前置处理器，其中，所述SIMO天线、功率放大器、前置处理器依次连接；核心处理器，与各所述天线支路中的各所述前置处理器电连接，用于按照预设的通信帧格式将请求信息封装成数据包、以及解析处理所述前置处理器传递来的应答信息。应用本发明技术方案能提高通信信号的收发成功率及质量，避免出现空缺地带及重复地带，扩大通信带宽和容量。

Description

支持SIMO天线的RFID读写器及数据发送接收方法

技术领域

本发明涉及电子领域，特别涉及一种支持SIMO天线的RFID读写器及数据发送接收方法。

背景技术

随着射频识别技术（RFID）在物联网中的发展应用，读写器的应用也越来越广。读写器是实现对RFID电子标签进行信息数据读取或写入的设备。而为了延长天线的数据连接线，扩展读写器的覆盖范围，多天线读写器应运而生。支持多天线的读写器主要是按照一定的顺序，采取轮询的方式，对多个覆盖范围内的RFID电子标签进行读写。

在进行本发明研究过程中，发明人发现现有技术存在以下问题：

一、各天线的覆盖范围之间有可能出现空缺地带，空缺地带内的电子标签无法读写；二、各天线的覆盖范围之间有可能出现重复地带，重复地带内的电子标签，会被多次读取，需要在后台进行筛选和过滤；三、轮询读取方式效率低下，虽然可以扩大通讯范围，但不能扩大通讯带宽和容量。

发明内容

本发明实施例目的在于提供一种支持SIMO天线的RFID读写器及数据发送接收方法，应用本发明技术方案能提高通信信号的收发成功率及质量，避免出现空缺地带及重复地带，扩大通信带宽和容量。

第一方面，本发明实施例提供了一种支持SIMO天线的RFID读写器，包括：至少一个天线支路，所述天线支路包括：用于分集收发电磁信号的SIMO天线；用于将数字信号转换为电磁信号的功率放大器；用于相位与时间同步调整的前置处理器，其中，所述SIMO天线、功率放大器、前置处理器依次连接；核心处理器，与各所述天线支路中的各所述前置处理器电连接，用于按照预设的通信帧格式将请求信息封装成数据包、以及解析处理所述前置处理器传递来的应答信息。

结合第一方面，在第一方面的第一种实现方式下，所述的支持SIMO天线的RFID读写器还包括：辅助模块，与所述核心处理器电连接，用于辅助各模块运行操作。

第二方面，本发明实施例提供了一种RFID读写器的数据发送方法，包括：

A、核心处理器按照预设的通信帧格式将数据请求信息封装成数据包，并将数据包发送给至少一个天线支路中的前置处理器；

B、各所述前置处理器根据所述核心处理器的时钟源、以及由所述核心处理器发送的对时命令，调整同步各所述前置处理器中各所述数据包的相位与时间，并将调整同步后的各所述数据包发送给所述天线支路中的功率放大器；

C、各所述功率放大器将各所述数据包由数字信号转换为电磁信号，并传递给所述天线支路中的SIMO天线；

D、各所述SIMO天线按照预设的发送模式，向至少一个电子标签发送各所述电磁信号。

结合第二方面，在第二方面的第一种实现方式下，所述各所述SIMO天线按照预设的发送模式，向至少一个电子标签发送各所述电磁信号，具体包括：各所述SIMO天线按照预设的发送模式，选用相同的频段，向至少一个电子标签发送各所述电磁信号。

结合第二方面，在第二方面的第二种实现方式下，所述各所述SIMO天线按照预设的发送模式，向至少一个电子标签发送各所述电磁信号，具体包括：各所述SIMO天线按照预设的发送模式，选用不同的频段，向至少一个电子标签发送各所述电磁信号。

第三方面，本发明实施例提供了一种RFID读写器的数据接收方法，包括：

A、至少一个天线支路中的SIMO天线接收至少一个电子标签发送的应答信息；

B、所述天线支路中的前置处理器根据核心处理器的时钟源、以及由所述核心处理器发送的对时命令，调整同步各所述前置处理器中各所述应答信息的相位与时间，并将调整同步后的各所述应答信息发送给所述核心处理器；

C、所述核心处理器解析处理所述应答信息。

结合第三方面，在第三方面的第一种实现方式下，所述核心处理器解析处理所述应答信息，具体包括：所述核心处理器根据各所前置处理器发送的各所述应答信息，选择并解析处理接收质量最好的所述应答信息。

由上可见，应用本实施例技术方案，RFID读写器支持至少一个天线支路，该天线支路包括：用于分集收发电磁信号的SIMO天线；用于将数字信号转换为电磁信号的功率放大器；用于相位与时间同步调整的前置处理器，其中，SIMO天线、功率放大器、前置处理器依次连接。该读写器还包括：与各天线支路中的各前置处理器电路的核心处理器。在RFID读写器向各电子标签发送请求信息时，核心处理器按照预设的通信帧格式将请求信息封装成数据包，并通过各天线支路的前置处理对该数据包进行相位以及时间同步调整，以实现支持所有天线在同一频段或在各自的频段上，向各电子标签发送该数据包。而在电子标签向读写器发送应答信息时，同理，前置处理器将各天线支路中接收的应答信息进行相位以及时间同步调整，核心处理器协同前置处理器，过滤重复的信号，选择接收信号最好的应答信息，并解析处理该应答信息。

可见，相比于现有技术有可能出现空缺地带及重复地带，本发明技术方案能避免该问题的出现，提高通信信号的收发成功率及质量。另外，读写器采用一个核心处理器加多个前置处理器的电路结构，每个前置处理器对应一个SIMO天线，能分散核心处理器的工作负荷，提高读写器整体的性能效率。

进一步的，在本发明技术方案中的各SIMO天线选用相同的频段，向各电子标签发送请求信息，既能间接地扩展读写器的信号覆盖范围，又能提高一次性可读取电子标签的数量，改善通信成功的概率，从而扩大通信的带宽与容量。

进一步的，在本发明技术方案中的各SIMO天线选用不同的频段，向各电子标签发送请求信息，可以确保读写器能够同时并行开展多个任务，提高读写器的工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1提供的一种支持SIMO天线的RFID读写器的结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的另一种支持SIMO天线的RFID读写器的可选结构示意图；

图3为本发明实施例2提供的一种RFID读写器的数据发送方法的流程示意图；

图4为本发明实施例2与3提供的一种安RFID读写器的数据发送方法及接收方法的应用场景示意图；

图5为本发明实施例3提供的一种RFID读写器的数据接收方法的流程示意图；

图6为本发明实施例1提供的支持SIMO的RFID读写器的天线布置场景图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

参见图1，本实施例提供一种支持SIMO天线的RFID读写器，其主要包括：核心处理器101、以及至少一个天线支路102。附图标记112及122为其他的天线支路。该天线支路102包括：用于分集收发电磁信号的SIMO天线1021；用于将数字信号转换为电磁信号的功率放大器1022；用于相位与时间同步调整的前置处理器1023，其中。SIMO天线1021、功率放大器1022、前置处理器1023依次连接。

在本实施例中，核心处理器101与天线支路102中的前置处理器1023电连接，用于在向电子标签发送请求信息时，按照预设的通信帧格式将请求信息封装成数据包；以及在接收电子标签的应答信息时，解析处理该应答信息。

在本实施例中，在接收或发送数据信息时，该数据信息都需经过前置处理器1023的预处理，各前置处理器1023通过核心处理器101中的时钟实现各自之间的时间同步和相位调制。核心处理器101中设置的时钟为各前置处理器1023的时钟源，间隔固定周期，核心处理器101向各前置处理器1023发送对时信号，以控制各前置处理器1023的时间同步。

作为本实施例的一种举例，在本实施例中，各天线支路102都选用同一个频段，同时发送请求信息或接收应答信息。采用本举例技术方案可扩大读写器的电磁信号覆盖范围，确保范围之内的所有标签只会同时收到同一个请求。

作为本实施例的一种举例，在本实施例中，各天线支路102分别选用不同的频段，同时发送请求信息或接收应答信息。采用本举例技术方案能确保读写器可实现多业务同时作业。

作为本实施例的一种举例，参见图2，本举例与实施例1的区别在于，还包括辅助模块203，与核心处理器101电连接，用于辅助各模块运行操作，能提高读写器的工作效率。

在本实施例中，读写器的多根SIMO天线可灵活布置。其中，如图6所示布置实例仅供参考，但不局限于此，全部的布置图也不在本文中逐一列举说明。参见图6，附图标记依次如下：600：读写器的实际布置实例；601：支持SIMO天线的读写器；602：SIMO天线；603：读写器与SIMO天线的连接数据线；610：货物的托盘堆，由货物托盘611堆积而成；611：货物的托盘，可按固定顺序，盛放一定数量的货物；612：货物，贴有电子标签。

由上可见，应用本实施例技术方案，RFID读写器支持至少一个天线支路，该天线支路包括：用于分集收发电磁信号的SIMO天线；用于将数字信号转换为电磁信号的功率放大器；用于相位与时间同步调整的前置处理器，其中，SIMO天线、功率放大器、前置处理器依次连接。该读写器还包括：与各天线支路中的各前置处理器电路的核心处理器。在RFID读写器向各电子标签发送请求信息时，核心处理器按照预设的通信帧格式将请求信息封装成数据包，并通过各天线支路的前置处理对该数据包进行相位以及时间同步调整，以实现支持所有天线在同一频段或在各自的频段上，向各电子标签发送该数据包。而在电子标签向读写器发送应答信息时，同理，前置处理器将各天线支路中接收的应答信息进行相位以及时间同步调整，核心处理器协同前置处理器，过滤重复的信号，选择接收信号最好的应答信息，并解析处理该应答信息。

可见，相比于现有技术有可能出现空缺地带及重复地带，本发明技术方案能避免该问题的出现，提高通信信号的收发成功率及质量。另外，读写器采用一个核心处理器加多个前置处理器的电路结构，每个前置处理器对应一个SIMO天线，能分散核心处理器的工作负荷，提高读写器整体的性能效率。

实施例2

参见图3，本实施例提供了一种RFID读写器的数据发送方法，适用于实施例1中所述的支持SIMO天线的RFID读写器，其主要步骤包括：

步骤301：A、核心处理器按照预设的通信帧格式将数据请求信息封装成数据包，并将数据包发送给至少一个天线支路中的前置处理器。

在本实施例中，核心处理器按照一定的通信帧格式，将需发送的请求信息进行封装成数据包后，将该数据包发送给至少一个天线支路中的前置处理器。每一个天线支路都设置有一SIMO天线、一功率放大器、一前置处理器。其中，SIMO天线、功率放大器、前置处理器、核心处理器依次电连接。

步骤302：B、各前置处理器根据核心处理器的时钟源、以及由核心处理器发送的对时命令，调整同步各前置处理器中各数据包的相位与时间，并将调整同步后的各数据包发送给天线支路中的功率放大器。

在本实施例中，核心处理器中设置有时钟，该时钟为各前置处理器的时钟源。在固定的时间间隔内，核心处理器向各前置处理器发送对时命令，以控制各前置处理器实现各自间的时间同步。

步骤303：C、各功率放大器将各数据包由数字信号转换为电磁信号，并传递给天线支路中的SIMO天线。

在本实施例中，功率放大器将各数据包数字信号转换为电磁信号，并进行功率放大以适合SIMO天线发送。

步骤304：D、各SIMO天线按照预设的发送模式，向至少一个电子标签发送各电磁信号。

在本实施例中，通过SIMO天线的相位调整，确保电磁信号在设定的物理空间内均衡传播，各电子标签处接收到的电磁信号强度都在标称范围之内，以提高电子标签的请求接收成功率。

作为本实施例的一种举例，模式1：各SIMO天线可以但不限于按照预设的发送模式，选用相同的频段，向至少一个电子标签发送各所述电磁信号。该需发送的电磁信号经过各前置处理器的时间与相位同步，可保证电子标签接收的信号完全相同。模式1可以扩大读写器的电磁信号覆盖范围，确保范围之内的所有标签只会同时收到同一个请求。

作为本实施例的一种举例，模式2：各SIMO天线按照预设的发送模式，选用不同的频段，向至少一个电子标签发送各所述电磁信号。模式2确保读写器可实现多业务同时作业。

为了更好的描述本发明，参见图4，图4为本发明应用场景示意图，如图所示，附图标记分别为：400:读写器的电源线；401:读写器的核心处理模块；402:RFID标签群；411、421、431是读写器支持的三根天线；412、422、432是天线411、421和431的连接数据线；410、420、430是天线411、421和431的覆盖范围；440是天线411覆盖范围410和天线421覆盖范围420的重叠部分；450是天线421覆盖范围420和天线431覆盖范围430的重叠部分。读写器的SIMO的多根天线411，412和431的覆盖范围可以任意重叠，通过时间同步和相位调整，覆盖区域440和450的信号不会出现重叠，跟同一信号源发射的信号完全相同。因此，读写器向电子标签发送请求时，无论非重叠区域410、420和430内的电子标签，还是重叠区域440和450内的电子标签，都只会接收到一次请求。

由上可见，应用本实施例技术方案，RFID读写器支持至少一个天线支路，该天线支路包括：用于分集收发电磁信号的SIMO天线；用于将数字信号转换为电磁信号的功率放大器；用于相位与时间同步调整的前置处理器，其中，SIMO天线、功率放大器、前置处理器依次连接。该读写器还包括：与各天线支路中的各前置处理器电路的核心处理器。在RFID读写器向各电子标签发送请求信息时，核心处理器按照预设的通信帧格式将请求信息封装成数据包，并通过各天线支路的前置处理对该数据包进行相位以及时间同步调整，以实现支持所有天线在同一频段或在各自的频段上，向各电子标签发送该数据包。而在电子标签向读写器发送应答信息时，同理，前置处理器将各天线支路中接收的应答信息进行相位以及时间同步调整，核心处理器协同前置处理器，过滤重复的信号，选择接收信号最好的应答信息，并解析处理该应答信息。

可见，相比于现有技术有可能出现空缺地带及重复地带，本发明技术方案能避免该问题的出现，提高通信信号的收发成功率及质量。另外，读写器采用一个核心处理器加多个前置处理器的电路结构，每个前置处理器对应一个SIMO天线，能分散核心处理器的工作负荷，提高读写器整体的性能效率。

进一步的，在本发明技术方案中的各SIMO天线选用相同的频段，向各电子标签发送请求信息，既能间接地扩展读写器的信号覆盖范围，又能提高一次性可读取电子标签的数量，改善通信成功的概率，从而扩大通信的带宽与容量。

进一步的，在本发明技术方案中的各SIMO天线选用不同的频段，向各电子标签发送请求信息，可以确保读写器能够同时并行开展多个任务，提高读写器的工作效率。

实施例3

参见图5，本实施例提供了本实施例提供了一种RFID读写器的数据接收方法，适用于实施例1中所述的支持SIMO天线的RFID读写器，其主要步骤包括：

步骤501：A、至少一个天线支路中的SIMO天线接收至少一个电子标签发送的应答信息。

在本实施例中，RFID读写器包括一核心处理器、以及至少一个天线支路。其中每个天线支路包括：一SIMO天线、一功率放大器、一前置处理器。接收应答信息时，各天线支路中的SIMO天线接收由电子标签发送应答信息，并传递给功率放大器。

步骤502：B、天线支路中的前置处理器根据核心处理器的时钟源、以及由核心处理器发送的对时命令，调整同步各前置处理器中各应答信息的相位与时间，并将调整同步后的各应答信息发送给所述核心处理器。

在本实施例中，各前置处理器根据核心处理器设置的时钟源、以及在固定时间间隔由核心处理器发送的对时命令，调整同步各前置处理器中各应答信息的接收时间与相位，并将调整同步后的各应答信息发送给核心处理器。

在本实施例中，读写器接收电子标签上传的电磁信号时，通过在每根天线上都进行相位调整可使得接收信号功率最大，确保电子标签的数据读取成功率更高，同时读取的电子标签数量更大；通过时间同步调整，可以有效过滤信道杂音，避免通信数据的重复性接收。前置处理器和核心处理器协同工作，能够优先选取质量最好信号和数据。

步骤503：C、核心处理器解析处理所述应答信息。

在本实施例中，核心处理器根据各所前置处理器发送的各应答信息，通过时间同步跳转，避免通信数据的重复接收，核心处理器选择并解析处理接收质量最好的应答信息。

为了更好的描述本发明，参见图4，图4为本发明应用场景示意图，图4中的附图标记如实施例2中的描述。在接收电子标签的应答信息时，非重叠区域410内的电子标签的应答会被天线411接收，非重叠区域420内的电子标签的应答会被天线421接收，非重叠区域430内的电子标签的应答会被天线431接收。重叠区域440内的电子标签的应答会被天线411和421接收到，重叠区域450内的电子标签的应答会被天线421和431接收到。读写器的前置处理器和核心处理器协作，将被多根SIMO天线重复接收到的信号过滤掉，选择质量最好的信号进行解调处理。

由上可见，应用本实施例技术方案，RFID读写器支持至少一个天线支路，该天线支路包括：用于分集收发电磁信号的SIMO天线；用于将数字信号转换为电磁信号的功率放大器；用于相位与时间同步调整的前置处理器，其中，SIMO天线、功率放大器、前置处理器依次连接。该读写器还包括：与各天线支路中的各前置处理器电路的核心处理器。在RFID读写器向各电子标签发送请求信息时，核心处理器按照预设的通信帧格式将请求信息封装成数据包，并通过各天线支路的前置处理对该数据包进行相位以及时间同步调整，以实现支持所有天线在同一频段或在各自的频段上，向各电子标签发送该数据包。而在电子标签向读写器发送应答信息时，同理，前置处理器将各天线支路中接收的应答信息进行相位以及时间同步调整，核心处理器协同前置处理器，过滤重复的信号，选择接收信号最好的应答信息，并解析处理该应答信息。

可见，相比于现有技术有可能出现空缺地带及重复地带，本发明技术方案能避免该问题的出现，提高通信信号的收发成功率及质量。另外，读写器采用一个核心处理器加多个前置处理器的电路结构，每个前置处理器对应一个SIMO天线，能分散核心处理器的工作负荷，提高读写器整体的性能效率。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种RFID读写器的数据发送方法，其特征在于，包括：

A、核心处理器按照预设的通信帧格式将数据请求信息封装成数据包，并将数据包发送给至少一个天线支路中的前置处理器；

B、各所述前置处理器根据所述核心处理器的时钟源、以及由所述核心处理器发送的对时命令，调整同步各所述前置处理器中各所述数据包的相位与时间，并将调整同步后的各所述数据包发送给所述天线支路中的功率放大器；

C、各所述功率放大器将各所述数据包由数字信号转换为电磁信号，并传递给所述天线支路中的SIMO天线；

D、各所述SIMO天线按照预设的发送模式，向至少一个电子标签发送各所述电磁信号。

2.根据权利要求1所述的数据发送方法，其特征在于，

所述各所述SIMO天线按照预设的发送模式，向至少一个电子标签发送各所述电磁信号，具体包括：

各所述SIMO天线按照预设的发送模式，选用相同的频段，向至少一个电子标签发送各所述电磁信号。

3.根据权利要求1所述的数据发送方法，其特征在于，

所述各所述SIMO天线按照预设的发送模式，向至少一个电子标签发送各所述电磁信号，具体包括：

各所述SIMO天线按照预设的发送模式，选用不同的频段，向至少一个电子标签发送各所述电磁信号。