CN110460345B - 一种超高波特率接收电路参数检测配置方法 - Google Patents
一种超高波特率接收电路参数检测配置方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种超高波特率(VHBR)接收链路参数检测配置的实现方法,其中超高波特率(VHBR)指ISO/IEC 14443协议中规定的数据传输率为1.70Mbit/s、3.39Mbit/s、6.78Mbit/s的波特率。本发明主要针对支持ISO/IEC 14443超高波特率(VHBR)协议非接触或双界面智能卡芯片的设计,利用协议中规定的读卡器(机具)向智能卡发送的数据帧格式特点和数据帧中起始帧(Start of Frame,SOF)及SOF前场强相对稳定的时间段内信号信息。通过参数检测配置方法,对接收链路中电路参数进行自动或非自动方式配置,实现对接收到的调制载波数据进行合理滤波、放大、量化等,以达到正确的解调量化和解码效果。
Description
技术领域
本发明属于非接触或双界面智能卡芯片设计领域,具体涉及一种超高波特率(VHBR)接收链路参数检测配置方法,其利用非接触或双界面智能卡的相关国际标准ISO/IEC 14443超高波特率(VHBR)协议标准特点,合理利用非接场场强、调制深度,数据传输率,起始帧(Start of Frame,SOF)格式及起始帧信号的幅值等信息,通过泄放电路、检波电路、滤波电路、放大电路、量化电路、解码电路、检测电路、参数配置逻辑电路等配合,对接收链路中模块参数进行自动或非自动方式配置,从而实现超高波特率(VHBR)数据的正确解调量化和解码。
背景技术
支持ISO/IEC 14443的超高波特率(VHBR)协议标准的非接触或双界面智能卡芯片,由于协议要求的读卡器(机具)发送信号是通过调制脉冲的形式实现。不同场强(1.0A/m~7.5A/m)、调制深度(8%~21%)、数据传输率(1.70Mbit/s、3.39Mbit/s、6.78Mbit/s)、读卡器(机具)下,智能卡芯片收到的信号波形具有很大的差异,致使无法通过固定滤波、增益、量化窗口阈值等参数完成所有条件下的正确解调量化和解码。ISO/IEC 14443的超高波特率(VHBR)协议中规定了数据帧的格式,每帧数据的帧头部分有约12~14etu时间即起始帧(Start of Frame,SOF)部分,是不进行有效数据传输的。因此可以合理利用起始帧(Start of Frame,SOF)的信息,通过检测电路在SOF和SOF到来前场强相对稳定的整段时间内进行采样、检测、量化并给出对应标识码字,作为接收链路滤波参数、放大增益、量化窗口阈值等参数配置的依据。同时,在起始帧(Start of Frame,SOF)的整个包络时间或SOF整个包络内的某段时间,参数配置逻辑电路对超高波特率(VHBR)接收链路参数进行从默认值到目标值的配置,以完成解调量化和解码工作。
本发明提出的超高波特率(VHBR)接收链路参数检测配置实现方法,是巧妙的利用读卡器(机具)发送数据帧格式特点和数据帧中起始帧(Start of Frame,SOF)信息。通过合理地检测手段,辅以参数配置逻辑电路对滤波电路、放大电路、量化电路等电路参数及接收链路其他电路参数进行自动或非自动方式配置,从而实现对接收到的调制载波数据进行合理滤波、增益放大、解调量化等操作,达到正确的解调量化和解码效果。
发明内容
本发明的目的,在于针对不同的工作场强、调制深度、数据传输率(1.7Mbit/s、3.39Mbit/s、6.78Mbit/s)乃至读卡器(机具)等,通过接收链路的参数检测配置以实现正确的解调量化和解码。因为ISO/IEC 14443标准中,对于智能卡接收来说:不同读卡器(机具)所发送的调制波形以及智能卡在通信瞬间接收到的场强、调制深度等都具有较大差异;此外,在不同的数据传输率下,智能卡收到的调制波形也有较大差异。因此,超高波特率(VHBR)接收链路中,固定的滤波、放大、量化等参数,难以实现各种条件下的正确解调量化和解码。本发明的方法就是针对此种情况所提出的创新方法,基于该方法的参数检测配置,超高波特率(VHBR)接收链路可以实现在不同场强、调制深度、数据传输率、读卡器(机具)等条件下的正确解调量化和解码。
本发明是基于ISO/IEC 14443协议中的超高波特率(VHBR)信号幅移键控(Amplitude Shifting Keying,ASK)调制方式进行的参数检测配置,其特征在于支持ISO/IEC14443协议的非接触或双界面智能卡芯片中,超高波特率(VHBR)接收链路包括:泄放电路、检波电路、滤波电路、放大电路、量化电路、解码电路、检测电路、参数配置逻辑电路;其中:
泄放电路对天线从非接场中获取的用于维持智能卡芯片正常工作之外的多余能量进行泄放处理。
检波电路是对天线端口信号进行检波并输出包络信号,其检波参数可以根据数据传输率(1.70Mbit/s、3.39Mbit/s、6.78Mbit/s)进行合理配置,以实现最优的检波性能。
滤波电路是对检波电路输出的信号进行干扰、噪声、谐波等滤除,防止无用信号经后级电路被放大、量化致使解调量化和解码发生错误,如智能卡谐振频率的二次及更高次谐波。滤波电路在实现上会根据射频场、数据传输率或两者其一的不同,针对性地进行滤波参数调整。
放大电路是对滤波电路输出信号进行放大,放大电路的增益参数可以根据不同需求进行调整配置。放大电路通常由逻辑控制开关和运算放大电路实现。
量化电路是对经检波、滤波、放大等调整后的信号进行数字量化。量化电路通常由比较器和阈值切换开关组成以实现多种不同的量化阈值,通过输入信号与量化阈值的比较,输出方波信号。量化电路的参数可以通过对其阈值的配置进行合理的调节。
解码电路是对量化电路输出的方波信号进行解码,其中ISO/IEC 14443标准规定的编码方式是非归零码(NRZ);解码逻辑电路通常会与参数配置等其他逻辑电路综合在一起,可不以独立的模块呈现。
检测电路是对电压、电流、非接场强等信号进行采样、检测、量化,并给出与被检信号所对应的标识码字。检测电路可置于但不限于泄放电路、滤波电路之后,可以是接收链路中的任何可能节点。其检测点可以为起始帧(Start of Frame,SOF)乃至起始帧前场强相对稳定的整个时间段或其中任一时刻点、时间段,起始帧为从SOF的第一个下降沿(含第一个下降沿)开始到第二个下降沿(含第二个下降沿)结束的整个包络。检测电路的检测对象包括但不限于被检信号的电压幅值、电流幅值、及其幅值变化率、幅值相对关系。检测电路跟据对信号的检测和量化,给出对应的标识码字,以供参数配置逻辑电路使用。
参数配置逻辑电路结合检测电路给出的标识字码输出对应的滤波参数、增益档位、量化窗口阈值等参数的配置值。参数配置逻辑电路通常会与解码等其他逻辑电路综合在一起,可不以独立的模块呈现。参数配置的手段包含自动参数配置和非自动参数配置。在参数配置完成后,超高波特率(VHBR)接收链路实现正确的解调量化和解码工作。
本发明方法,在起始帧(Start of Frame,SOF)乃至起始帧前场强相对稳定的整个时间段或其中任一时刻点、时间段进行操作的电路也不限于检测电路,包括采样电路、运算电路等最终为接收链路参数调整服务的其他电路,其中起始帧为从SOF的第一个下降沿(含第一个下降沿)开始到第二个下降沿(含第二个下降沿)结束的整个包络。检测对象不限于被检信号的电压幅值、电流幅值,及其幅值变化率、幅值相对关系;电路的位置也不限于泄放电路、滤波电路之后,可以是接收链路中的任何可能节点。
本发明方法,在参数配置的发起点和参数配置的过程中进行操作的电路也不限于参数配置逻辑电路,包括最终为接收链路参数配置服务的其他电路。参数配置的发起点可以为起始帧(Start of Frame,SOF)内的任一可能的时刻点,含SOF的第一个下降沿、第一个上升沿、第二个下降沿,其中SOF上升沿、下降沿不限于由量化电路产生,也包括由检测电路、解码电路或其他电路及方式衍生出的等效于SOF的沿。参数配置的过程处于起始帧(Start of Frame,SOF)的整个时间段,即从SOF的第一个下降沿(含第一个下降沿)开始到第二个下降沿(含第二个下降沿)结束的整个包络,也可以为SOF整个包络内的某段时间。参数配置目标可以为超高波特率(VHBR)链路中的任何子电路参数,包括但不限于滤波参数、增益档位、量化窗口阈值。
本方法的核心还在于,超高波特率(VHBR)接收链路通过参数检测配置方法,可以实现各子电路从默认参数到目标参数的合理切换,并在目标参数基础上实现并完成不同工作场强、调制深度、数据传输率(1.7Mbit/s、3.39Mbit/s、6.78Mbit/s)乃至读卡器(机具)下的解调量化和解码工作。
结合本发明的具体实施方式和附图可以更好更全面的了解本发明的方法,本发明的方法和思路可以有效的用于处理其他问题,不限于ISO/IEC 14443协议中超高波特率(VHBR)接收链路参数检测和配置方法。
附图说明
图1是一种非接触或双界面智能卡超高波特率(VHBR)接收链路框图。
图2是一个实施例的参数检测配置说明。
具体实施方式
本发明的核心是在超高波特率(VHBR)接收链路中,通过对起始帧(Start ofFrame,SOF)乃至起始帧前场强相对稳定的整个时间段或其中任一时刻点、时间段进行采样、检测、量化并输出与被检信号相对应的标识码字,然后结合标识字码在起始帧(Startof Frame,SOF)内的任一可能的时刻点,含SOF的第一个下降沿、第一个上升沿、第二个下降沿发起参数配置,并在起始帧(Start of Frame,SOF)的整个时间段或某段时间进行并完成配置过程,实现各电路从默认参数到目标参数的合理切换,并在目标参数基础上实现并完成不同工作场强、调制深度、数据传输率(1.7Mbit/s、3.39Mbit/s、6.78Mbit/s)乃至读卡器(机具)下的解调量化和解码工作。
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于理解,下面结合附图和实施例,进一步阐述本发明。
如图1非接触或双界面智能卡超高波特率(VHBR)接收链路图所示。01代表泄放电路,通过天线端口从非接场中获取维持智能卡芯片工作的能量,并将多余能量进行泄放处理。02代表检波电路,对天线端口信号进行检波并输出包络信号。03代表滤波电路,对检波电路输出的信号进行干扰、噪声、谐波等滤除。04代表放大电路,对滤波电路的输出信号进行放大,以便于后续的量化处理。05代表量化电路,对放大电路的输出信号进行数字量化,输出方波信号。06代表解码电路,是对量化模块的方波信号进行解码。07代表检测电路,对电压、电流、非接场强等信号进行采样、检测、量化,并给出与被检信号所对应的标识码字。08代表参数配置逻辑电路,结合检测电路给出的标识码字输出对应的滤波参数、增益档位、量化窗口阈值等参数的配置值。
图1中的01代表泄放电路,通过天线从非接场中获取维持智能卡芯片工作的能量,并将多余能量进行泄放处理。
图1中的02代表检波电路,对天线端口信号进行检波并输出包络信号,其检波参数可以根据数据传输率(1.70Mbit/s、3.39Mbit/s、6.78Mbit/s)进行合理配置,以实现最优的检波性能。
图1中的03代表滤波电路,对检波电路输出的信号进行干扰、噪声、谐波等滤除,防止无用信号经后级电路被放大、量化致使解调量化和解码发生错误,如智能卡谐振频率的二次及更高次谐波。滤波电路在实现上会根据射频场、数据传输率或两者其一的不同,针对性地进行滤波参数调整。
图1中的04代表放大电路,是对滤波电路输出信号进行放大,放大电路的增益参数可以根据不同需求进行调整配置。放大电路通常由逻辑控制开关和运算放大电路实现。
图1中的05代表量化电路,对经检波、滤波、放大等调整后的信号进行数字量化。量化电路通常由比较器和阈值切换开关组成以实现多种不同的量化阈值,通过输入信号与量化阈值的比较,输出方波信号。量化电路的参数可以通过对其阈值的配置进行合理的调节。
图1中的06代表解码电路,对量化电路输出的方波信号进行解码,其中ISO/IEC14443标准规定的编码方式是非归零码(NRZ);解码逻辑电路通常会与参数配置等其他逻辑电路综合在一起,可不以独立的模块呈现。
图1中的07代表检测电路,对电压、电流、非接场强等信号进行采样、检测、量化,并给出与被检信号所对应的标识码字。本实施例中,对起始帧(Start of Frame,SOF)乃至起始帧前场强相对稳定的整个时间段或其中任一时刻点、时间段进行采样、检测、量化并输出与信号相对应的标识码字的功能由检测电路来实现。
图1中的08代表参数配置逻辑电路,结合检测电路给出的标识字码输出对应的滤波参数、增益档位、量化窗口阈值等参数的配置值。本实施例中,结合标识字码在起始帧(Start of Frame,SOF)内的任一可能的时刻点,含SOF的第一个下降沿、第一个上升沿、第二个下降沿发起参数配置,并在起始帧(Start of Frame,SOF)的整个时间段或某段时间进行并完成配置过程,实现各子电路从默认参数到目标参数的合理切换的功能由参数配置逻辑电路实现。
图2中标示了ISO/IEC 14443协议规定的SOF标准数据格式、读卡器(机具)射频场波形示意、及超高波特率(VHBR)接收链路中不同节点的波形实例。其中读卡器(机具)的射频场波形由于其内置芯片的不同、外围匹配电路的不同以及数据传输率等不同,所发送的包络信号可能出各种变化情况(图2所示不代表唯一性)。检测电路对起始帧(Start ofFrame,SOF)乃至起始帧前场强相对稳定的整个时间段或其中任一时刻点、时间段进行采样、检测、量化并输出与被检信号相对应的标识码字。参数配置逻辑电路结合标识码字在起始帧(Start of Frame,SOF)内的任一可能的时刻点,含SOF的第一个下降沿、第一个上升沿、第二个下降沿发起参数配置,并在起始帧(Start of Frame,SOF)的整个时间段或某段时间进行并完成配置过程,实现各子电路从默认参数到目标参数的合理切换,进而在目标参数下完成信号的检波、滤波、放大、量化、解码等工作,实现正确的解调量化和解码。
以上通过实施例描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所述的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种超高波特率(VHBR)接收链路参数检测配置方法,其特征在于,支持ISO/IEC14443协议的非接触或双界面智能卡芯片中,超高波特率(VHBR)接收链路包括:泄放电路、检波电路、滤波电路、放大电路、量化电路、解码电路、检测电路、参数配置逻辑电路;其中:泄放电路:对智能卡从非接场中获取的多余能量进行泄放处理;检波电路:对天线端口信号进行检波并输出包络信号;滤波电路:对检波电路输出的包络信号进行干扰、噪声、谐波滤除;放大电路:对经滤波净化后的包络信号进行增益调整,用于后续量化处理;量化电路:对放大电路的输出信号进行数字量化,输出方波信号;解码电路:对量化电路输出的方波信号进行解码,其中ISO/IEC 14443标注规定的编码方式是非归零码(NRZ);检测电路:用于对电压、电流、非接场强等信号进行采样、检测、量化,并给出与被检信号所对应的标识码字,目的是进行信号电压幅值、电流幅值、非接场强大小或范围的判断;参数配置逻辑电路:用于超高波特率(VHBR)接收链路中滤波参数、增益档位、量化窗口阈值及其他参数的配置输出;实现超高波特率(VHBR)接收链路参数检测配置的方法,主要包含以下步骤:
步骤1:在起始帧(Start of Frame,SOF)乃至起始帧前场强相对稳定的整个时间段,通过检测电路的采样、检测、量化,给出与幅值、场强相对应的标识码字;
步骤2:参数配置逻辑电路根据步骤1所得标识码字,在起始帧(Start of Frame,SOF)期间发起并完成接收链路中电路的参数配置;
步骤3:在参数配置完成后,超高波特率(VHBR)接收链路实现正确的解调量化和解码。
2.如权利要求1所述的一种超高波特率(VHBR)接收链路参数检测配置方法,其特征在于,所述步骤1中的检测电路用于检测并量化信号,可置于泄放电路、滤波电路、检波电路、放大电路之后。
3.如权利要求1所述的一种超高波特率(VHBR)接收链路参数检测配置方法,其特征在于,所述步骤1中的检测电路的检测点可以为起始帧(Start of Frame,SOF)乃至起始帧前场强相对稳定的整个时间段或其中任一时刻点、时间段,起始帧为从SOF的第一个下降沿开始到第二个下降沿结束的整个包络, 含下降沿本身所占用时间。
4.如权利要求1所述的一种超高波特率(VHBR)接收链路参数检测配置方法,其特征在于,所述步骤1中的检测电路的检测对象包括信号的电压幅值、电流幅值、幅值变化率、及幅值相对关系;检测电路跟据对被检信号采样、检测、量化,给出对应的标识码字,以供参数配置逻辑电路使用。
5.如权利要求1所述的一种超高波特率(VHBR)接收链路参数检测配置方法,其特征在于,在起始帧(Start of Frame,SOF)乃至起始帧前场强相对稳定的整个时间段或其中任一时刻点、时间段进行操作的电路除了检测电路,还包括采样电路、运算电路及最终为超高波特率(VHBR)接收链路参数调整服务的其他电路。
6.如权利要求1所述的一种超高波特率(VHBR)接收链路参数检测配置方法,其特征在于,所述步骤2中的参数配置逻辑电路结合检测电路给出的标识码字输出对应的滤波参数、增益档位、量化窗口阈值的配置值;参数配置逻辑电路的配置目标可以为超高波特率(VHBR)链路中的任何子电路参数。
7.如权利要求1所述的一种超高波特率(VHBR)接收链路参数检测配置方法,其特征在于,所述步骤2中的参数配置逻辑电路的参数配置的发起点可以为起始帧(Start ofFrame,SOF)内的任一可能的时刻点,含SOF的第一个下降沿、第一个上升沿、第二个下降沿,其中SOF上升沿、下降沿除了由量化电路产生外,还包括由检测电路、解码电路或其他电路及方式衍生出的等效于SOF的沿。
8.如权利要求1所述的一种超高波特率(VHBR)接收链路参数检测配置方法,其特征在于,所述步骤2中的参数配置的过程处于起始帧(Start of Frame,SOF)的整个时间段或起始帧整个时间段内的某段时间,起始帧为从SOF的第一个下降沿开始到第二个下降沿结束的整个包络,含下降沿本身所占用时间。
9.如权利要求1所述的一种超高波特率(VHBR)接收链路参数检测配置方法,其特征在于,所述步骤2中的参数配置逻辑电路通常会与解码等其他逻辑电路综合在一起,可不以独立的模块呈现;参数配置的手段包含自动参数配置和非自动参数配置。
10.如权利要求1所述的一种超高波特率(VHBR)接收链路参数检测配置方法,其特征在于,在参数配置的发起点和参数配置的过程中进行操作的电路除了参数配置逻辑电路外,还可以是最终为超高波特率(VHBR)接收链路参数配置服务的其他电路。
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