CN108256370B - 一种rfid读写器的解码方法及解码系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种RFID读写器的解码方法，包括当采样点的电平值偏离极大值或者极小值超过设定阈值时，将采样点作为RFID读写器所接收到的基带信号的电平翻转点；以电平翻转点为分界点，计算基带信号中每个脉冲的宽度；根据位速率和宽度，确定每个脉冲包含的数据位；根据RFID读写器与电子标签之间的编码方式，对基带信号进行解码。该解码方法在RFID读写器接收到基带信号后，并对其进行译码之前，通过对基带信号进行预处理，有效消除了基带信号因受到干扰而对译码造成的影响，避免了因基带信号变形所造成的译码失败等问题，实现了对基带信号的正确译码，从而提高了识别目标对象的准确率。

Description

一种RFID读写器的解码方法及解码系统

技术领域

本发明涉及无线信号处理技术领域，尤其涉及一种RFID读写器的解码方法及解码系统。

背景技术

RFID(Radio Frequency Identification，射频识别)技术的基本原理是通过获取无源目标(比如电子标签)反射回来的信号，识别目标对象并获取相关数据，因其通信距离长，读写速度快等优点，被广泛应用于仓库管理，防伪追溯，工业制造，物流管理等诸多领域。RFID读写器对电子标签返回的调制信号进行解调成基带信号，并对基带信号进行解码等数字信号处理，但是因为RFID领域的应用环境比较复杂，基带信号在传输路径中往往会收到干扰而发生变形，严重时甚至会出现噪声和有用信号区分不开的情况。

发明内容

本发明的实施例提供了一种RFID读写器的解码方法及解码系统，该解码方法及解码设备在RFID读写器接收到基带信号后，并对其进行译码之前，通过对基带信号进行预处理，有效消除了基带信号因受到干扰而对译码造成的影响，避免了因基带信号变形所造成的译码失败等问题，实现了对基带信号的正确译码，从而提高了识别目标对象的准确率。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供了一种RFID读写器的解码方法，包括当采样点的电平值偏离极大值或者极小值超过设定阈值时，将采样点作为RFID读写器所接收到的基带信号的电平翻转点；以电平翻转点为分界点，计算基带信号中每个脉冲的宽度；根据位速率和宽度，确定每个脉冲包含的数据位；根据RFID读写器与电子标签之间的编码方式，对基带信号进行解码。

可选地，当采样点的电平值偏离极大值或者极小值超过设定阈值时，将采样点作为RFID读写器所接收到的基带信号的电平翻转点的具体判断步骤为：当采样点的电平值偏离极大值或者极小值超过设定阈值，且采样点的采样时刻之后的设定时间范围内的电平值均偏离极大值或者极小值超过设定阈值，则将采样点作为基带信号的电平翻转点。

另一方面，本申请实施例还提供了一种RFID读写器的解码系统，包括：位宽计数器，用于当采样点的电平值偏离极大值或者极小值超过设定阈值时，将采样点作为RFID读写器所接收到的基带信号的电平翻转点，并以电平翻转点为分界点，计算基带信号中每个脉冲的宽度；帧同步模块，用于根据位速率和宽度，确定每个脉冲代表的数据；译码器，用于当帧同步模块判定基带信号为有效数据时，根据RFID读写器与电子标签之间的编码方式，对基带信号进行解码。

综上，本发明实施例提供了一种RFID读写器的解码方法及解码系统，在RFID读写器接收到基带信号后，并对其进行译码之前，通过对基带信号进行预处理，有效消除了基带信号因受到干扰而对译码造成的影响，避免了因基带信号变形所造成的译码失败等问题，实现了对基带信号的正确译码，从而提高了识别目标对象的准确率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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为本发明实施例提供的一种RFID读写器的解码方法流程图；

图2为本发明实施例提供的计算基带信号的脉冲宽度示意图；

图3为本发明实施例提供的对基带信号的直流电平变化进行跟踪的示意图；

图4为本发明实施例提供的一种RFID读写器的解码系统结构图。

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。

RFID技术通过被电子标签反射回来的信号来实现对电子标签的获取与识别，RFID的读写器一般包括天线射频前端，接收链路，数字基带等部分，接收链路是接收天线射频前端的从电子标签返回的调制信号，并将该调制信号解调成基带信号发送至数字基带进行解码。由于数字基带的基带信号在传输过程中容易受到周围环境的干扰，所以信号在传播路径中容易发生波形畸变，导致RFID读写器对电子标签所标识的目标对象识别不准确。

基于上述问题，本申请实施例在对基带信号进行译码之前，通过对基带信号进行预处理，提高了解码系统的信噪比，且一定程度上排除了噪声对信号的干扰，进而提高了译码的准确率。如图1所示的本申请实施例提供的一种RFID读写器的解码方法，包括步骤S101：当采样点的电平值偏离极大值或者极小值超过设定阈值时，将该采样点作为RFID读写器所接收到的基带信号的电平翻转点；步骤S102；以步骤S101确定的电平翻转点为分界点，计算基带信号中每个脉冲的宽度；步骤S103:根据位速率和每个脉冲的宽度，确定每个脉冲包含的数据位；步骤S104：根据RFID读写器与电子标签之间的编码方式，对基带信号进行解码。

因为硬件本身固有的误差，以及基带信号在传输过程中可能受到干扰，所以基带信号的波形一般不是光滑的，而且因为受到干扰，信号的波形可能会有突变，因此，现有技术中，在对基带信号译码的时候，往往会将干扰所引起的波形突变误判成电平翻转点。为了解决电平翻转点判断错误的问题，本申请在对边沿，也就是电平翻转点进行判断时设置了阈值，当采样点的电平值偏离极大值或者极小值超过所设定的阈值时，才将采样点作为RFID读写器所接收到的基带信号的电平翻转点。然后对边沿捕捉后的基带信号的脉冲进行计数，因此，本申请在对边沿捕捉时就考虑到了干扰所可能引起的对电平翻转点误判的问题，为后续的正确译码打下了基础。结合图2对其进行详细描述，如图2所示，位窗1中，基带信号的P时间点的电平值达到了极大值，此时不认为信号将要发生翻转，而P’处的电平值低于P处的采样值，且两者电平值的差值的绝对值大于所设定的阈值，因此认为电平在P’处发生了翻转。同样，在位窗2中，基带信号在Q处达到极小值，此时不认为信号将要发生翻转，但在信号的Q’处，基带信号的电平值大于极小值，且两者电平值的差值的绝对值大于所设定的阈值，因此将Q’作为电平翻转点。并以P’，Q’为分界点，计算P’和Q’之间的脉冲宽度N2，依此类推，计算出N3，N4,N5……N13。在RFID读写器的解码系统中，由位宽计数器来对脉冲宽度进行计数。当输出电平发生翻转时，位宽计数器停止计数，输出当前脉冲的宽度，到达下一位窗时，位宽计数器清零，重新开始计数。依然如图2所示，当在位窗1内遇到电平翻转点P’时，位宽计数器停止计数，输出计数值N1；P’即为位窗2的起始点，此时位宽计数器清零，重新开始计数，当新的电平翻转点Q’到来时，停止计数，输出计数值N2……依此类推，通过位宽计数器输出接下来的脉冲宽度N3，N4，N5……N13。

进一步地，因为基带信号受到的干扰一般持续时间很短，当采用上述的方法判断电平翻转点时，有可能将干扰造成的突变点作为了电平翻转点，比如，当基带信号受到干扰时，可能在受到干扰的时刻电平值偏离极大值或者极小值超过设定阈值，但是在这个时刻之后，基带信号又恢复到了正常状态，即在这一时刻之后，电平值与极大值或者极小值的差值绝对值在设定的阈值范围内，为了避免上述情况，本申请实施例在采样点的电平值偏离极大值或者极小值超过设定阈值时，对该采样点的采样时刻之后的设定时间范围内的电平值也做出判断，当采样时刻之后的设定时间范围内的电平值均偏离极大值或者极小值超过设定阈值时，将采样点作为基带信号的电平翻转点。这种判断电平翻转点的方法进一步消除了干扰对译码造成的影响。

经过上述步骤计算出每个脉冲的宽度后，根据位速率以及脉冲的宽度，判定每个脉冲宽度代表的数据，进而判断出基带信号所代表的数据，当所判定的基带信号为有效数据时，再进一步确定每个脉冲包含的数据位。

可选地，通过对基带信号进行固定序列检测来判断基带信号是否为有效数据，当基带信号的数据流符合固定帧头序列时，判定基带信号为有效数据。

在RFID读写器的解码系统中，根据位速率和脉冲的宽度，判定每个脉冲宽度代表的数据以及判定基带信号是否为有效数据的步骤是由帧同步模块来完成的。

当基带信号被判定为有效数据时，对该有效地基带信号进行位同步，确定每个脉冲所包含的数据位。

最后，根据RFID读写器与电子标签的编码方式，对基带信号进行解码。以RFID读写器与电子标签之间的编码方式为Miller码为例，位同步后，每两个数值就是一个码元，根据Miller码的特点，码元期间中点发生跳变为“1”，单独的“0”中间不发生跳变，连续的“0”在两个“0”的交界点处发生跳变。即位流“00”“11”表示“0”，位流“01”“10”表示“1”。按照上述位流的规律，对基带信号进行译码。

需要说明的是，本申请只是以Miller码为例来说明译码的过程，但是本申请的解码方法并不限定于Miller码译码。

综上，本申请提供的RFID读写器的解码方法通过准确判断基带信号的电平翻转点，消除了基带信号因受到噪声的干扰而对译码造成的影响，将有用信号从噪声中剥离出来，实现了对基带信号的准确解码，在RFID领域中，提高了识别电子标签所标识的目标对象的准确率。

进一步地，为了进一步消除噪声，本申请实施例在判断基带信号的电平翻转点之前，还对基带信号的所有频率分量进行同相叠加，在RFID的解码系统中，该同相叠加的步骤由匹配滤波器来完成，匹配滤波器输出端的瞬时功率与噪声平均功率的比值最大，且匹配滤波器的相频特性与信号的相频特性共轭，因此，信号经过匹配滤波器后，所有频率分量进行同相叠加形成峰值，进而提高了整个解码系统的信噪比，进一步削弱了噪声。

进一步地，本申请实施例在对基带信号的电平翻转点进行判断之前，还对基带信号进行整形，以跟踪基带信号中直流电平的变化。当过零点偏离正常的码元节点位置时，自动检测到偏离的大小和方向，从而自动跟踪基带信号的直流电平的缓慢变化。如图3所示，通过固定窗口对基带信号进行采样，并对采样的数据进行求和平均，当直流电平值超过参考电平一定限度后，对窗口内的数据进行整体平移处理。如图3所示，通过固定窗口对基带信号进行采样，T1时刻的求和平均值大于参考电平的阈值，对该窗口的基带信号进行整体平移，而T2时刻的求和平均值没有超过参考电平的阈值，则不对该窗口的基带信号做平移处理。通过对基带信号进行跟踪，使得基带信号的频率输出比较稳定。

可选地，在对基带信号的电平翻转点进行判断之前，还可以对基带信号进行低通滤波处理，因为基带信号的频率较低，通过低通滤波处理，可以滤除掉频率较高的噪声，进一步降噪。低通滤波可以通过将基带信号输入低通滤波器进行操作，一般数字低通滤波器包括IIR(Infinite Impulse Response，无限脉冲响应数字滤波器和FIR((Finite ImpulseResponse，有限长单位冲激响应滤波器)两大类，考虑到对称系统的FIR滤波器具有线性相位，基带信号通过该低通滤波器后相位不会发生变化，不会对后面的解码造成不好的影响，因此一般选择具有对称系数的FIR低通滤波器作为对基带信号的前置滤波器。

如图4所示，基于相同的发明构思，本申请实施例还提供了一种RFID读写器的解码系统，包括位宽计数器，用于当采样点的电平值偏离极大值或者极小值超过设定阈值时，将采样点作为RFID读写器所接收到的基带信号的电平翻转点，并以电平翻转点为分界点，计算基带信号中每个脉冲的宽度；帧同步模块，用于根据位速率和宽度，确定每个脉冲代表的数据；译码器，用于当帧同步模块判定基带信号为有效数据时，根据RFID读写器与电子标签之间的编码方式，对基带信号进行解码。

上述的帧同步模块具体用于对基带信号进行固定帧头序列检测，当基带信号符合固定帧头序列时，确定基带信号为有效数据。

可选地，该RFID解码系统还包括位同步模块，该位同步模块与帧同步模块连接，用于对进行帧同步后的数据进行位同步。

可选地，该RFID解码系统还包括匹配滤波器，该匹配滤波器用于对基带信号的所有频率分量进行同相叠加。该匹配滤波器可以与上述的帧同步模块相连接，将频率分量同相叠加后的基带信号发送给帧同步模块。

可选地，该RFID解码系统包括过零电平自动跟踪电路，该过零电平自动跟踪电路与上述的匹配滤波器相连接，用于对基带信号进行整形，以跟踪基带信号的直流电平的变化，并把整形后的基带信号发送给匹配滤波器。

可选地，RFID读写器的解码系统还包括低通滤波器，该低通滤波器与过零电平自动跟踪电路相连接，用于对RFID接收到的基带信号进行低通滤波，并将低通滤波后的基带信号发送给过零电平自动跟踪电路。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

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单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理包括，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (13)

1.一种RFID读写器的解码方法，其特征在于，包括：

当采样点的电平值偏离极大值或者极小值超过设定阈值时，将所述采样点作为所述RFID读写器所接收到的基带信号的电平翻转点，包括：当采样点的电平值偏离极大值或者极小值超过设定阈值，且所述采样点的采样时刻之后的设定时间范围内的电平值均偏离极大值或者极小值超过设定阈值，则将所述采样点作为所述基带信号的电平翻转点；

以所述电平翻转点为分界点，计算所述基带信号中每个脉冲的宽度；

根据位速率和所述宽度，确定所述每个脉冲包含的数据位；

根据所述RFID读写器与电子标签之间的编码方式，对所述基带信号进行解码。

2.根据权利要求1所述的RFID读写器的解码方法，其特征在于，

所述根据位速率和所述宽度，确定所述每个脉冲包含的数据位包括：

根据位速率判定所述基带信号为有效数据时，确定所述每个脉冲包含的数据位。

3.根据权利要求2所述的RFID读写器的解码方法，其特征在于，所述根据位速率判定所述基带信号为有效数据的判断步骤为：

对所述基带信号进行固定序列检测，当数据流符合固定帧头序列时为有效数据。

4.根据权利要求2所述的RFID读写器的解码方法，其特征在于，判断所述基带信号为有效数据之后还包括：

对所述有效数据进行位同步。

5.根据权利要求1所述的RFID读写器的解码方法，其特征在于，在判断所述基带信号的电平翻转点之前还包括：

将所述基带信号的所有频率分量同相叠加。

6.根据权利要求1或5所述的RFID读写器的解码方法，其特征在于，在判断所述基带信号的电平翻转点之前还包括：

对所述基带信号进行整形，以跟踪所述基带信号中直流电平的变化。

7.根据权利要求1所述的RFID读写器的解码方法，其特征在于，在判断所述基带信号的电平翻转点之前，还包括：

对所述基带信号进行低通滤波。

8.一种RFID读写器的解码系统，其特征在于，包括：

位宽计数器，用于当采样点的电平值偏离极大值或者极小值超过设定阈值时，将所述采样点作为所述RFID读写器所接收到的基带信号的电平翻转点，并以所述电平翻转点为分界点，计算所述基带信号中每个脉冲的宽度；

帧同步模块，用于根据位速率和所述宽度，确定所述每个脉冲代表的数据；

译码器，用于当所述帧同步模块判定所述基带信号为有效数据时，根据所述RFID读写器与电子标签之间的编码方式，对所述基带信号进行解码；

其中，所述当采样点的电平值偏离极大值或者极小值超过设定阈值时，将所述采样点作为所述RFID读写器所接收到的基带信号的电平翻转点，包括：

当采样点的电平值偏离极大值或者极小值超过设定阈值，且所述采样点的采样时刻之后的设定时间范围内的电平值均偏离极大值或者极小值超过设定阈值，则将所述采样点作为所述基带信号的电平翻转点。

9.根据权利要求8所述的RFID读写器的解码系统，其特征在于，所述帧同步模块具体用于：

对所述基带信号进行固定帧头序列检测，当所述基带信号符合固定帧头序列时，确定所述基带信号为有效数据。

10.根据权利要求9所述的RFID读写器的解码系统，其特征在于，所述解码系统还包括与所述帧同步模块连接的位同步模块，用于对进行帧同步后的数据进行位同步。

11.根据权利要求8所述的RFID读写器的解码系统，其特征在于，所述解码系统还包括匹配滤波器，用于对所述基带信号的所有频率分量进行同相叠加。

12.根据权利要求11所述的RFID读写器的解码系统，其特征在于，所述解码系统还包括与所述匹配滤波器连接的过零电平自动跟踪电路，用于对所述基带信号进行整形，以跟踪所述基带信号的直流电平的变化，并把整形后的基带信号发送给所述匹配滤波器。

13.根据权利要求12所述的RFID读写器的解码系统，其特征在于，所述解码系统还包括连接所述过零电平自动跟踪电路的低通滤波器，用于对所述RFID接收到的基带信号进行低通滤波，并将低通滤波后的基带信号发送给所述过零电平自动跟踪电路。

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