CN106295451B - 低信噪比下的rfid信号miller解码方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低信噪比下的RFID信号MILLER解码方法。其包括获取标签信号数据，匹配滤波，标识极值，标识前导码信号，MILLER解码，判断单码元接收状态，判断标签返回信号数据类型，判断标签数据接收状态。本发明将MILLER编码分解成正交的基元“1”、基元“0”作为匹配模板，实时与标签返回的数据进行匹配滤波计算，并结合匹配滤波的极值位置与单码元的时长容限对标签返回数据进行解码；采用基元的匹配滤波解码方式，延时仅半个基元时长；判断标签结束的条件使阅读器能自适应的解码不定长度的标签数据，而无需配置接收长度；能有效的滤除信号毛刺、畸变的干扰，保证了阅读器与标签的实时通信，使之能在更低的信噪比下可靠、稳定的工作。

Description

低信噪比下的RFID信号MILLER解码方法
技术领域
本发明属于射频识别技术领域，尤其涉及一种低信噪比下的RFID信号MILLER解码方法。
背景技术
射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术，是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术。
MILLER编码，码元“0”为位窗中间无相位翻转的高电平或低电平，相邻两个码元“0”之间进行相位翻转；码元“1”在位窗中间位置存在一次相位翻转，且相邻两个码元“1”之间不发生相位翻转。若射频识别技术中标签数据信息采用MILLER编码，则读写器对应启用MILLER解码。
读写器和标签数据通信时，信号易遭到电磁干扰和噪声的破坏，MILLER码元波形容易产生毛刺、畸变，随着信噪比的进一步降低，信号质量迅速恶化，致使阅读器与标签的通信效率大幅降低。
发明内容
本发明的发明目的是：为了解决现有技术中MILLER解码方法在低信噪比条件下通信效率低等问题，本发明提出了一种低信噪比下的RFID信号MILLER解码方法。
本发明的技术方案是：一种低信噪比下的RFID信号MILLER解码方法，包括以下步骤：
A、获取标签信号数据；
B、将MILLER编码分解成正交的基元1、基元0，设置基带波形中高电平的匹配滤波系数为1，低电平的匹配滤波系数为-1，将标签返回信号与标准基元数据进行实时匹配滤波；
C、将步骤B中匹配滤波后的结果取绝对值，求出局部极大值并予以标识；
D、将步骤C中极值对应匹配位置作为匹配极值点，结合前导码数据规则，标识前导码信号；
E、根据步骤D中前导码信号，对标签返回信号数据进行MILLER解码；
F、判断单码元是否接收完成；若基元0的匹配极值点在预设时长容限范围内，则单码元接收完成，将该匹配极值点作为标识单码元结束的位置，并进行下一步骤；若基元0的匹配极值点不在预设时长容限范围内，则单码元接收未完成，返回步骤E；
G、判断标签返回信号数据类型是否是码元1；若标签返回信号位窗中间位置存在相位翻转，则其数据类型为码元1；若标签返回信号位窗中间位置不存在相位翻转，则其数据类型为码元0；
H、将步骤D的前导码信号中基元0的匹配极值点均值乘以预设权系数作为动态阈值，判断标签数据是否接收完成；若基元0的极值大于或等于动态阈值，则标签数据未接收完成，返回步骤E；若基元0的极值小于动态阈值，则标签数据接收完成，完成MILLER解码。
进一步地，所述步骤B中将标签返回信号与标准基元数据进行实时匹配滤波具体为：将实时标签返回信号数据与对应的匹配滤波系数进行乘累加。
进一步地，所述步骤H中预设权系数为0.5。
本发明的有益效果是：本发明将MILLER编码分解成正交的基元“1”、基元“0”作为匹配模板，实时与标签返回的数据进行匹配滤波计算，并结合匹配滤波的极值位置与单码元的时长容限对标签返回数据进行解码；采用基元的匹配滤波解码方式，延时仅半个基元时长；判断标签结束的条件使阅读器能自适应的解码不定长度的标签数据，而无需配置接收长度；能有效的滤除信号毛刺、畸变的干扰，保证了阅读器与标签的实时通信，使之能在更低的信噪比下可靠、稳定的工作。
附图说明
图1是本发明的低信噪比下的RFID信号MILLER解码方法流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，为本发明的低信噪比下的RFID信号MILLER解码方法流程示意图。一种低信噪比下的RFID信号MILLER解码方法，包括以下步骤：
A、获取标签信号数据；
B、将MILLER编码分解成正交的基元1、基元0，设置基带波形中高电平的匹配滤波系数为1，低电平的匹配滤波系数为-1，将标签返回信号与标准基元数据进行实时匹配滤波；
C、将步骤B中匹配滤波后的结果取绝对值，求出局部极大值并予以标识；
D、将步骤C中极值对应匹配位置作为匹配极值点，结合前导码数据规则，标识前导码信号；
E、根据步骤D中前导码信号，对标签返回信号数据进行MILLER解码；
F、判断单码元是否接收完成；若基元0的匹配极值点在预设时长容限范围内，则单码元接收完成，将该匹配极值点作为标识单码元结束的位置，并进行下一步骤；若基元0的匹配极值点不在预设时长容限范围内，则单码元接收未完成，返回步骤E；
G、判断标签返回信号数据类型是否是基元1；若标签返回信号位窗中间位置存在相位翻转，则其数据类型为基元1；若标签返回信号位窗中间位置不存在相位翻转，则其数据类型为基元0；
H、将步骤D的前导码信号中基元0的匹配极值点均值乘以预设权系数作为动态阈值，判断标签数据是否接收完成；若基元0的极值大于或等于动态阈值，则标签数据未接收完成，返回步骤E；若基元0的极值小于动态阈值，则标签数据接收完成，完成MILLER解码。
MILLER编码有三种类型，分别为M＝2、M＝4、M＝8，但每种码型都是由基元“0”、基元“1”构成，本发明将以M＝2的MILLER编码来说明适用于低信噪比条件下的MILLER解码方法，M＝4、M＝8这两种类型的MILLER解码与之类似不再详细阐述。
本发明将超高频阅读器接收到标签返回信号数据与标准的基元0、基元1进行实时匹配，匹配的结果存在极值点，该极值点能反应实时信号与基元0、基元1相关程度，由前导码固定的数据格式可知，基元1存在于前导码相应的码元中，基元1的极值点位置关系能够表征前导码信号，在找到前导码信号后，阅读器与标签之间的通信便能够同步；接下来，求取前导码信号中基元“0”的匹配极值均值与预设权系数作为接收标签信号结束的动态阈值，若基元0实时匹配的极值小于该动态阈值则结束解码工作，否则依据基元“1”的匹配极值位置是否在码元的中部，以及基元“0”的匹配极值位置是否在码元的时长容限范围内这两个条件来判断码元类型及结束位置。
在步骤A中，本发明获取标签信号数据，这里的标签信号数据为AD量化后经CIC抽取滤波的2.5Mhz采样数据，标签信号数据周期为12.5us，这样标签返回信号的单个数据码元为32个采样点，前导码采用ISO/IEC 18000-6C协议中的数据格式：010111。
在步骤B中，本发明将MILLER编码分解成正交的基元1、基元0，并设置基带波形中高电平的匹配滤波系数为1，低电平的匹配滤波系数为-1，即将基元1、基元0中高电平的匹配滤波系数置为1，低电平的匹配滤波系数置为-1，同时将滤波器阶数置为32；再将标签返回信号与标准基元数据进行实时匹配滤波，具体为将实时标签返回信号数据与对应的匹配滤波系数进行乘累加。
在步骤C中，本发明将步骤B中匹配滤波后得到的结果取绝对值，求出局部极大值并予以标识，这里的局部极大值表示实时标签返回信号与标准基元数据模板的匹配相关程度。
在步骤D中，本发明将步骤C中极值对应匹配位置作为匹配极值点，结合前导码数据规则，这里的前导码数据规则具体为：前导码码元固定格式为010111，实时标签返回信号与基元1的匹配极值点的相互位置关系与前导码码元格式必然一一对应，例如前导码中第一个基元1与第二个基元1其匹配的极值点相差50us，第二个基元1与第三个基元1其匹配极值点相差25us；从而根据基元1的匹配极值位置标识出前导码信号，为后续的数据解码提供同步信号。
在步骤E中，本发明根据步骤D中前导码信号实现阅读器与标签之间的通信同步，对标签返回信号数据进行MILLER解码。
在步骤F中，本发明判断单码元是否接收完成，M＝2的MILLER码元时长在22us-28us内，即预设时长容限范围为22us-28us；若基元0的匹配极值点在预设时长容限范围内，则说明单码元接收完成，将基元0的匹配极值点作为标识单码元结束的位置，并进行下一步骤；若基元0的匹配极值点不在预设时长容限范围内，则说明单码元接收未完成，返回步骤E继续进行解码。
在步骤G中，本发明判断标签返回信号数据类型是否是码元1，由于码元1的MILLER编码在位窗的中部相位翻转，即基元1的匹配极值点也应位于位窗中部，对码元0，其位窗的中部无相位翻转，即整个码元0位窗中，其中部不会出现基元1的匹配极值点，据此判断标签实时返回信号的数据类型；若标签返回信号位窗中间位置存在相位翻转，则标签返回信号数据类型为码元1；若标签返回信号位窗中间位置不存在相位翻转，则标签返回信号数据类型为码元0。
在步骤H中，本发明将步骤D的前导码信号中基元0的匹配极值点均值乘以预设权系数作为动态阈值，判断标签数据是否接收完成，MILLER编码中基元的结束信息是由基元0构成，若返回信号中含有标签数据，该信号与基元0的匹配必定相关且存在较大极值点，反之，实时匹配的极值点必定较小，因此，本发明取前导码信号中基元0的匹配极值点均值乘以预设权系数作为动态阈值，并作为判断标签数据是否接收完成的标准；若基元0的极值大于或等于动态阈值，则标签数据未接收完成，返回步骤E继续进行解码；若基元0的极值小于动态阈值，则标签数据接收完成，完成MILLER解码。这里的预设权系数为0.5。
本发明将MILLER编码分解成正交的基元0、基元1，从而利用匹配滤波来揭示实时信号与标准码元的相关性，结合单个码元的时长范围，对数据进行一一解码，能有效的降低毛刺、波形畸变的干扰，使RFID阅读器能够工作在更低的信噪比下。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种低信噪比下的RFID信号MILLER解码方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、获取标签信号数据；
B、将MILLER编码分解成正交的基元1、基元0，设置基带波形中高电平的匹配滤波系数为1，低电平的匹配滤波系数为-1，将标签返回信号与标准基元数据进行实时匹配滤波；
C、将步骤B中匹配滤波后的结果取绝对值，求出局部极大值并予以标识；
D、将步骤C中极值对应匹配位置作为匹配极值点，结合前导码数据规则，标识前导码信号；
E、根据步骤D中前导码信号，对标签返回信号数据进行MILLER解码；
F、判断单码元是否接收完成；若基元0的匹配极值点在预设时长容限范围内，则单码元接收完成，将该匹配极值点作为标识单码元结束的位置，并进行下一步骤；若基元0的匹配极值点不在预设时长容限范围内，则单码元接收未完成，返回步骤E；
G、判断标签返回信号数据类型是否是码元1；若标签返回信号位窗中间位置存在相位翻转，则其数据类型为码元1；若标签返回信号位窗中间位置不存在相位翻转，则其数据类型为码元0；
H、将步骤D的前导码信号中基元0的匹配极值点均值乘以预设权系数作为动态阈值，判断标签数据是否接收完成；若基元0的极值大于或等于动态阈值，则标签数据未接收完成，返回步骤E；若基元0的极值小于动态阈值，则标签数据接收完成，完成MILLER解码。
2.如权利要求1所述的低信噪比下的RFID信号MILLER解码方法，其特征在于，所述步骤B中将标签返回信号与标准基元数据进行实时匹配滤波具体为：将实时标签返回信号数据与对应的匹配滤波系数进行乘累加。
3.如权利要求2所述的低信噪比下的RFID信号MILLER解码方法，其特征在于，所述步骤H中预设权系数为0.5。
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