CN105005751A - 一种rfid标签芯片信号反射方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种RFID标签芯片信号反射方法，用于RFID标签芯片与阅读器之间的数据通信，所述方法包括：阅读器随机选择或指定一个信号调制频率；将包含指令信息的数据调制于载波之中，并发射调制后的载波信号到所述标签芯片；标签芯片对该载波信号进行解调，恢复阅读器的指令信息，并锁定解调信号的频率；标签芯片选择一个信号反射频率，作为该标签芯片到该阅读器通信的信号频率，生成一个该频率下的标签反射信号，并将反馈信息反射回该阅读器。本发明提高了标签芯片信号反射频率的可控性以及RFID系统的安全性。

Description

一种RFID标签芯片信号反射方法

技术领域

本发明涉及射频识别技术，特别涉及RFID标签芯片与阅读器之间的数据通信方法，具体是涉及一种RFID标签芯片信号反射方法。籍此方法，标签芯片通过锁定阅读器的信号调制频率，并根据阅读器发送的指令信息选择信号反射频率，实现RFID标签芯片和阅读器之间的通信，提高了标签芯片信号反射频率的可控性以及RFID系统的安全性。

背景技术

RFID（射频识别技术）是利用集成电路与无线通信技术相结合而产生的一种自动识别技术。结构上，RFID包括阅读器和应答器（通常为标签芯片）以及软件系统。传统的RFID标签芯片根据所采用的技术标准，一般以某个固定的反射频率，将反馈信号反射回阅读器，并由阅读器检测。无论是阅读器的信号调制频率，还是标签芯片的信号反射频率，一般都远低于载波频率。不同标签芯片上振荡器的频率存在一定的偏差，具有不确定性。因此，一般需要对振荡器的频率进行校准，得到一个比较精确的频率，但增加了RFID系统的成本。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种RFID标签芯片信号反射方法，这种方法提高了标签芯片信号反射频率的可控性以及RFID系统的安全性。

本发明提供的RFID标签芯片信号反射方法，用于RFID标签芯片与阅读器之间的数据通信，其特征在于，所述方法包括下述过程：

（1）所述阅读器通过其内部调制频率选择电路随机选择或者指定一个频率，作为该阅读器到所述标签芯片通信的信号调制频率；

（2）所述阅读器根据上述被选择的信号调制频率，将包含指令信息的数据调制于载波之中，并发射调制后的载波信号到所述标签芯片；

（3）所述标签芯片对接收到的所述载波信号进行解调，利用其内部时钟数据恢复电路恢复所述阅读器的所述指令信息，并锁定解调信号的频率为上述阅读器选择或者指定的所述信号调制频率；

（4）所述标签芯片根据其锁定的所述信号调制频率和阅读器发送的反射频率选择信号选择一个信号反射频率，作为该标签芯片到该阅读器通信的信号频率，生成一个该频率下的标签反射信号，并将反馈信息反射回该阅读器。

上述本发明RFID标签芯片信号反射方法的特征还在于：所述的阅读器包括一个调制频率选择电路，在远低于载波频率的一定频率范围内，可产生多个频率不同的时钟信号，该阅读器随机选择或者指定其中一个频率，将包含指令信息的数据信号调制到载波信号中。

所述的标签芯片包括一个时钟数据恢复电路，用于对所述解调信号中的指令信息进行恢复，并锁定解调信号的频率为上述阅读器选择或者指定的所述信号调制频率，并产生一个倍频的时钟信号。

所述的阅读器发送的指令信息包括一段前置信号，例如时钟信号，位于有效的指令信息之前，该前置信号的频率与该阅读器选择的信号调制频率相同。标签芯片内部的时钟数据恢复电路通过对该前置信号进行处理，锁定阅读器的信号调制频率。前置信号持续时间足够长，保证时钟数据恢复电路能够有效锁定阅读器的信号调制频率。

所述阅读器发送的指令信息还包括一个反射频率选择信号，该反射频率选择信号用于规定所述标签芯片信号反射频率和该阅读器信号调制频率的相关性。该相关性可以为相等、分频或者倍频。

所述的标签芯片还包括一个反射频率选择电路，该反射频率选择电路根据所述阅读器发送的反射频率选择信号来选择标签芯片的信号反射频率，并产生一个该频率下的反射时钟信号，用于对标签反馈信息的处理，生成标签反射信号。

所述的阅读器进行下一次识别时，可采用与上一次识别相同的信号调制频率和标签芯片信号反射频率，也可改变其信号调制频率和标签芯片的信号反射频率。

上述本发明提供的RFID标签芯片信号反射方法，阅读器可以灵活选择通信频率，即信号调制频率，并指定标签的信号反射频率。标签芯片则通过锁定该阅读器的信号调制频率，并根据阅读器发送的指令信息产生一个精确的信号反射频率，该信号反射频率与阅读器信号调制频率的相关性由阅读器来指定。阅读器每次对标签芯片进行识别时，可选择不同的信号调制频率且指定标签芯片的反射频率，通过检测标签芯片反射频率与阅读器信号调制频率的相关性是否正确，来判断标签芯片反馈信息的合法性，提高了标签芯片信号反射频率的可控性以及RFID系统的安全性。

附图说明

图1是本发明实施例RFID标签芯片信号反射方法的应用示意图；

图2是本发明实施例RFID标签芯片信号反射方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明的具体实施方式进一步加以描述，以使本发明所属技术领域的技术人员能够容易实施本发明。

本实施例提供的RFID标签芯片信号反射方法，包括下述过程：

（1）所述阅读器通过其内部调制频率选择电路随机选择或者指定一个频率，作为该阅读器到所述标签芯片通信的信号调制频率；

（2）所述阅读器根据上述被选择的信号调制频率，将包含指令信息的数据调制于载波之中，并发射调制后的载波信号到所述标签芯片；

（3）所述标签芯片对接收到的所述载波信号进行解调，利用其内部时钟数据恢复电路恢复所述阅读器的所述指令信息，并锁定解调信号的频率，即锁定阅读器的信号调制频率，为上述阅读器选择或者指定的所述信号调制频率；

（4）所述标签芯片根据其锁定的所述信号调制频率和阅读器发送的反射频率选择信号选择一个信号反射频率，作为该标签芯片到该阅读器通信的信号频率，生成一个该频率下的标签反射信号，并将反馈信息反射回该阅读器。

所述的阅读器包括一个调制频率选择电路，在远低于载波频率的一定频率范围内，可产生多个频率不同的时钟信号，该阅读器随机选择或者指定其中一个频率，将包含指令信息的数据信号调制到载波信号中。该远低于载波频率的一定频率范围为10KHz至10MHz。

所述的标签芯片包括一个时钟数据恢复电路，用于对所述解调信号中的指令信息进行恢复，并锁定解调信号的频率，即锁定阅读器的信号调制频率，为上述阅读器选择或者指定的所述信号调制频率，并产生一个倍频的时钟信号。

所述的阅读器发送的指令信息包括一段前置信号，例如时钟信号，位于包括帧头、指令、帧尾等有效的指令信息之前，该前置信号的频率与该阅读器选择的信号调制频率相同。标签芯片内部的时钟数据恢复电路通过对该前置信号进行处理，锁定阅读器的信号调制频率。前置信号持续时间足够长，保证时钟数据恢复电路能够有效锁定阅读器的信号调制频率。

所述阅读器发送的指令信息还包括一个反射频率选择信号，该反射频率选择信号用于规定所述标签芯片信号反射频率和该阅读器信号调制频率的相关性。该相关性可以为相等、分频或者倍频。

所述的标签芯片还包括一个反射频率选择电路，该反射频率选择电路根据所述阅读器发送的反射频率选择信号来选择标签芯片的信号反射频率，并产生一个该频率下的反射时钟信号，用于对标签反馈信息的处理，生成标签反射信号。该反射频率选择电路可集成到数字逻辑电路中。

所述的阅读器进行下一次识别时，可采用与上一次识别相同的信号调制频率和标签芯片信号反射频率，也可改变其信号调制频率和标签芯片的信号反射频率。

下面结合图1、图2进一步说明本发明方法。图1所示的RFID系统包括阅读器和标签芯片。其中，阅读器包括发射器、接收器、调制频率选择电路等。标签芯片主要包括整流器、稳压电路、解调器、时钟数据恢复电路、反射频率选择电路、调制器、复位电路、数字逻辑电路和存储器电路等。图2是本发明实施例RFID标签芯片信号反射方法的流程图。

标签芯片中的整流器利用载波能量产生一个电源信号，稳压电路为标签芯片提供稳定的电源电压。解调器对阅读器发射的载波信号进行解调。时钟数据恢复电路对该解调信号进行处理，恢复该解调信号中阅读器的指令信息。同时，时钟数据恢复电路对解调信号的频率进行锁定，即对阅读器选择或者指定的信号调制频率进行锁定，产生一个数倍于上述频率的高速时钟信号，提供给反射频率反射电路和数字逻辑电路使用。反射频率选择电路根据阅读器发送的标签反射频率选择信号，指定标签芯片的信号反射频率，并生成一个该频率下的反射时钟信号，提供给数字逻辑电路使用。该数字逻辑电路为标签芯片的逻辑控制和信号处理单元。调制器将标签的反馈信息反射回阅读器。复位电路为数字逻辑电路提供复位信号，使数字逻辑电路正确复位，从而响应阅读器的指令。存储器存储标签芯片的识别码等数据信息，供RFID系统工作时，被阅读器读写。

RFID系统工作时，阅读器需要对RFID标签芯片进行读写操作。此时阅读器从调制频率选择电路在远低于载波频率的10KHz至10MHz频率范围内生成的多个频率中随机选取或者指定其中的一个频率，作为信号调制频率fm，将相关指令信息调制到载波中。此外，阅读器在有效的指令信号如帧头、指令、帧尾等之前添加一段前置信号。前置信号同样采用阅读器信号调制频率fm进行调制，例如频率与阅读器信号调制频率fm相同的一段时钟信号。之后，发射器通过阅读器天线将经过调制的频率为fc的载波信号发射出去。

RFID标签芯片通过标签天线接收到阅读器发射的频率为fc的载波信号。标签芯片的解调器对该频率为fc的载波信号进行解调，得到解调信号，并将该解调信号输出给时钟数据恢复电路。解调信号包括前置信号和阅读器指令信息。时钟数据恢复电路首先接收到前置信号，对前置信号的频率进行锁定，前置信号的频率即为阅读器的信号调制频率fm。前置信号的持续时间足够长，保证数据恢复电路能够有效锁定阅读器的信号调制频率fm。当时钟数据恢复电路在锁定阅读器的信号调制频率fm后，产生一个数倍于上述频率的高速时钟信号和一个锁定完成信号。锁定完成信号标志时钟数据恢复电路对阅读器的信号调制频率fm完成锁定。时钟数据恢复电路利用其产生的高速时钟信号对解调信号中后续的阅读器指令信息进行处理，得到包含阅读器指令信息的数据信号。时钟数据恢复电路将其产生的数据信号、时钟信号以及锁定完成信号输出到数字逻辑电路进行处理。一方面，数字逻辑电路根据阅读器指令信息，完成相关操作，包括对存储器的读写等，产生标签芯片的反馈信息。另一方面，当数字逻辑电路检测到锁定完成信号有效后，输出控制信号给时钟数据恢复电路，使其保持当前锁定状态不变。即当没有解调信号输入时，时钟数据恢复电路仍产生稳定的频率数倍于阅读器信号调制频率的高速时钟信号，保证数字逻辑电路正常工作。

反射频率选择电路根据阅读器的指令信息以及时钟数据恢复电路锁定的阅读器的信号调制频率fm，选取标签芯片的信号反射频率fb。阅读器发送的指令信息中包含一个标签芯片的反射频率选择信号。该反射频率选择信号规定了标签芯片的信号反射频率fb与阅读器的信号调制频率fm的关系。上述关系可以为相等、分频，或者倍频，即fb=k×fm，k为大于0的整数或分数。由阅读器来指定。时钟数据恢复电路在恢复阅读器的指令信息后，将其中的反射频率选择信号以及其产生的时钟信号输入给反射频率选择电路。反射频率选择电路根据上述信号，确定标签芯片的反射频率，并生成一个该频率下的反射时钟信号输出到数字逻辑电路。反射频率选择电路可集成到数字逻辑电路中。

数字逻辑电路利用反射频率选择电路产生的反射时钟信号对标签芯片的反馈信息进行处理，生成标签反射信号，标签反射信号的频率与反射时钟信号的频率相同。因此，标签芯片的信号反射频率与阅读器的信号调制频率具有相关性，该相关性由阅读器通过标签反射频率选择信号来指定，包括相等、分频，或者倍频。

数字逻辑电路将标签反射信号输出给调制器。调制器对标签反射信号进行调制，如采用ASK调制，或者其他一些调制方式，并通过标签天线将反射信号反射回去。

阅读器通过阅读器天线接收标签芯片的标签反射信号。接收器对接收到的标签反射信号进行处理，得到标签芯片的反馈数据信息。阅读器同时可以对标签反射信号的频率进行检测，来判断标签芯片反馈信息的有效性和合法性。由于阅读器指定了标签芯片的信号反射频率，只有合法的标签才能以正确的频率产生正确的响应。若标签芯片的信号反射频率与阅读器指定的频率不一致，则可判断该响应无效或者非法。此外，阅读器在下一次进行识别时，可改变其通信频率和标签芯片的信号反射频率，防止使用相同的通信频率而被破解。

Claims (7)

1.一种RFID标签芯片信号反射方法，用于RFID标签芯片与阅读器之间的数据通信，其特征在于，所述方法包括下述过程：

（1）所述阅读器通过其内部调制频率选择电路随机选择或者指定一个频率，作为该阅读器到所述标签芯片通信的信号调制频率；

（2）所述阅读器根据上述被选择的信号调制频率，将包含指令信息的数据调制于载波之中，并发射调制后的载波信号到所述标签芯片；

（3）所述标签芯片对接收到的所述载波信号进行解调，利用其内部时钟数据恢复电路恢复所述阅读器的所述指令信息，并锁定解调信号的频率为上述阅读器选择或者指定的所述信号调制频率；

（4）所述标签芯片根据其锁定的所述信号调制频率和阅读器发送的反射频率选择信号选择一个信号反射频率，作为该标签芯片到该阅读器通信的信号频率，生成一个该频率下的标签反射信号，并将反馈信息反射回该阅读器。

2.根据权利要求1所述的RFID标签芯片信号反射方法，其特征在于：所述的阅读器包括一个调制频率选择电路，在远低于载波频率的一定频率范围内，可产生多个频率不同的时钟信号，该阅读器随机选择或者指定其中一个频率，将包含指令信息的数据信号调制到载波信号中。

3.根据权利要求1所述的RFID标签芯片信号反射方法，其特征在于：所述的标签芯片包括一个时钟数据恢复电路，用于对所述解调信号中的指令信息进行恢复，并锁定解调信号的频率为上述阅读器选择或者指定的所述信号调制频率，并产生一个倍频的时钟信号。

4.根据权利要求1所述的RFID标签芯片信号反射方法，其特征在于：所述的阅读器发送的指令信息包括一段前置信号，位于有效的指令信息之前，该前置信号的频率与该阅读器选择的信号调制频率相同。

5.根据权利要求1所述的RFID标签芯片信号反射方法，其特征在于：所述阅读器发送的指令信息还包括一个反射频率选择信号，该反射频率选择信号用于规定所述标签芯片信号反射频率和该阅读器信号调制频率的相关性。

6.根据权利要求1所述的RFID标签芯片信号反射方法，其特征在于：所述的标签芯片还包括一个反射频率选择电路，该反射频率选择电路根据所述阅读器发送的反射频率选择信号来选择标签芯片的信号反射频率，并产生一个该频率下的反射时钟信号，用于对标签反馈信息的处理，生成标签反射信号。

7.根据权利要求1所述的RFID标签芯片信号反射方法，其特征在于：所述的阅读器进行下一次识别时，可采用与上一次识别相同的信号调制频率和标签芯片信号反射频率，也可改变其信号调制频率和标签芯片的信号反射频率。