CN110830086B - 一种信号处理装置和阅读器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种信号处理装置和阅读器，一种相关器构成RFID基带解码系统，用以解决RFID系统中由于速率偏移较大造成的接收机误码问题。包括寄存器组、针对不同速率偏移设置的抽头、相关器阵列和解码相关器阵列，其中：寄存器组，用于对基带信号进行采样后输出到相关器阵列；相关器阵列中包含有多个相关器，相关器阵列中的每一相关器，用于根据预先设置的速率偏移选择相应抽头对寄存器组输出的基带信号和本地信号进行相关运算得到第一相关值；根据得到的第一相关值确定基带信号中的前导码，并向解码相关器阵列输出前导码的位置信息和同步标志位；解码相关器阵列包含多个解码相关器，解码相关器阵列用于根据接收到的同步标志位对基带信号进行解码。

Description

一种信号处理装置和阅读器
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种信号处理装置和阅读器。
背景技术
RFID(Radio Frequency Identification，即射频识别)是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象，可快速地进行物品追踪和数据交换。
RFID系统一般由信号发射机、信号接收机、发射接收天线几部分组成。信号发射机在RFID系统中典型的形式是标签(TAG)。标签相当于条码技术中的条码符号，用来存储需要识别传输的信息，另外，与条码不同的是，标签必须能够自动或在外力的作用下，把存储的信息主动发射出去。标签一般是带有线圈、天线、存储器与控制系统的低电集成电路。在RFID系统中，信号接收机一般称为阅读器。
阅读器和标签两者之间的通信效果决定了RFID系统的性能。由于RFID系统中的标签多为被动设备，没有独立的晶振等精确的始终，所以RFID系统中标签返回的速率会发生较大的偏移，造成了接收机的误码。
发明内容
本发明实施例提供一种信号处理装置和阅读器，针对速率偏移的基带信号进行解码，避免了由于没有精确时钟的RFID系统速率偏移造成的接收机误码。
本发明实施例提供一种信号处理装置，包括寄存器组、针对不同速率偏移设置的抽头、相关器阵列和解码相关器阵列，所述相关器阵列中包含有多个相关器，所述解码相关器阵列包含多个解码相关器，其中：
所述寄存器组，用于对基带信号进行采样后输出到所述相关器阵列；
所述相关器阵列中的每一相关器，用于根据预先设置的速率偏移选择相应的抽头对所述寄存器组输出的基带信号和本地信号进行相关运算得到第一相关值；根据得到的第一相关值确定所述基带信号中的前导码，并向解码相关器阵列输出前导码的位置信息和同步标志位；
所述解码相关器阵列，用于根据接收到的同步标志位对基带信号进行解码。
可选地，所述相关器包括多个乘加模块、检测模块、缓存模块和判决模块，其中：
所述乘加模块，用于根据预先设置的速率偏移选择相应的抽头对采样后的基带信号和本地信号进行相关运算得到第一相关值；
所述检测模块，用于根据所述乘加模块输出的第一相关值，判断是否检测到前导码；以及确定检测到前导码时向所述缓存模块输出使能信号；
所述缓存模块，用于在接收到所述检测模块输出的使能信号时，开始缓存基带信号；
所述判决模块，用于获取所述前导码在所述缓存模块中的存储位置信息并输出给所述解码相关器阵列。
可选地，所述存储位置信息包括所述前导码在所述缓存模块中的偏置值。
可选地，所述检测模块，用于在检测到所述第一相关值中的最大值是否超过第一预设阈值；以及在检测到所述第一相关值中的最大值超过第一预设阈值时确定检测到前导码。
可选地，所述检测模块，还用于在检测到所述第一相关值中的最大值超过第二预设阈值时，确定前导码结束。
可选地，各解码相关器，用于在接收到同步标志位时，分别对所述基带信号和预设的波形信号进行相关运算得到第二相关值；根据各解码相关器输出的第二相关值确定解码结果。
可选地，各解码相关器分别与预先设定的码元一一对应；以及
各解码相关器，用于确定输出第二相关值中的最大值的解码相关器所对应的码元为解码结果。
可选地，所述寄存器组，用于按照预设的存储深度对基带信号进行过采样。
本发明实施例提供一种阅读器，包括上述任一信号处理装置。
本发明实施例提供的信号处理装置和阅读器，针对不同的速率偏移设置相应的抽头，这样，相关器阵列可以根据预先设置的速率偏移选择相应的抽头对基带信号和本地信号进行相关运算，并根据运算结果完成基带信号的速率确定和同步，并据此触发解码相关器对同步后的基带信号进行解码，从而减少了由于速率偏移造成的误码。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实例中，信号处理装置的结构示意图；
图2为本发明实例中，相关器的结构示意图；
图3为本发明实例中，基带信号抽头与实际速率对应关系示意图。
具体实施方式
为了解决由于速率漂移造成的系统接收机的误码问题，本发明实施例提供了一种信号处理装置和阅读器。
以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明，并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，本发明实施例中的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。
在本文中提及的“多个或者若干个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
如图1所示，其为本发明实施例提供的信号处理装置的结构示意图，包括寄存器组11、针对不同速率偏移设置的抽头12、相关器阵列和解码相关器阵列，所述相关器阵列中包含有多个相关器13，所述解码相关器阵列包含多个解码相关器14，其中：
寄存器组11，用于对基带信号进行采样后输出到所述相关器阵列；
相关器阵列中的每一相关器13，用于根据预先设置的速率偏移选择相应的抽头对所述寄存器组输出的基带信号和本地信号进行相关运算得到第一相关值；根据得到的第一相关值确定所述基带信号中的前导码，并向解码相关器阵列输出前导码的位置信息和同步标志位；
解码相关器阵列，用于根据接收到的同步标志位对基带信号进行解码。
具体实施时，寄存器组11对基带信号进行一定的过采样，然后将过采样的基带信号按照一定的深度进行存储，并向相关器阵列输出采样后的基带信号。由于基带信号速率存在偏移，因此，相关器阵列由多个相关器组成，各相关器用于针对接收到的基带信号，根据预先设置的速率偏移选择相应的抽头对接收到的基带信号和本地信号进行相关运算得到第一相关值，其中，本地信号是信号的前导码经过采样后的值。
相关器阵列根据得到的第一相关值完成基带信号速率的确定和同步，即确定基带信号中的前导码，并向解码相关器阵列输出前导码的位置信息和同步标志位。
具体地，如图2所示，相关器阵列可以包括乘加模块、检测模块、缓存模块(BUFFER)和判决模块，由于基带信号速率存在偏移，因此针对不同的偏移速率可以设置相应的乘加模块。具体实施时，根据实际同步的精度需求，可以选择不同数量的乘加模块，如果要求速率的精度高，同步的效果越精确，但是需要更多的乘加模块，消耗的硬件资源更多，反之，要求速率的精度不高，同步的效果可能越差，但是能够节约很多系统的硬件资源。
本发明实施例中，假设前导码有8个码元，每个码元以8倍速率进行过采样，假设信号速率偏移的最大值为20％，设正常速度是4倍速，则最大速率为4.8，最小速率3.2。如图3所示，以了五个偏移速率为例，每个速率对应不同的抽头点，针对不同的偏移速率，乘加模块选择相应的抽头点进行相关运算。
具体地，每一乘加模块针对接收到的基带信号和本地信号进行相关运算得到每一偏移速率下对应的第一相关值，如果设置五个偏移速率，则每次可以得到五个第一相关值。
各乘加模块将相关运算结果输出至检测模块，检测模块根据乘加模块输出的第一相关值，判断是否检测到前导码；以及在检测到前导码时向缓存模块输出使能信号。
其中，检测模块用于根据各个乘加模块输出的第一相关值，判断其中的最大值是否超过第一预设阈值，如果检测到的第一相关值中的最大值超过第一预设阈值，则确定检测到前导码。此时，检测模块向缓存模块输出是能信号，将基带信号写入缓存模块中。当确定第一相关值中的最大值达到峰值时，例如，检测模块检测到第一相关值中的最大值超过第二预设阈值时，确定前导码结束。判决模块用于获取前导码在缓存模块中的存储位置信息并输出给解码相关器阵列。具体地，判决模块判断出前导码起始位置在缓存模块中的具体存储位置信息，该存储位置信息可以通过前导码在缓存模块中存储位置的偏置值进行表示。
在前导码结束之后，将开始传输数据信号。本发明实施例中，当检测到前导码结束时，确定完成速率确定和同步，向并向解码相关器阵列输出前导码在缓存模块中存储位置的偏置值和同步标志位，以触发解码相关器阵列获取数据信号开始解码。
解码相关器阵列中包含的各个解码相关器，在接收到同步标志位时，分别对基带信号和预设的波形信号进行相关运算得到第二相关值；根据各解码相关器输出的第二相关值确定解码结果。
具体地，各解码相关器，在接收到标志位时，根据前导码在缓存中的偏置值，确定前导码的存储位置，根据前导码的存储位置确定基带信号中的数据信号在缓存模块中的存储位置，并对基带信号中的数据信号和预设的波形信号进行相关运算得到第二相关值。其中，各解码相关器分别与预先设定的码元一一对应，各解码相关器，用于确定输出第二相关值中的最大值的解码相关器所对应的码元为解码结果。
以两种码元为例，其中一个代表“1”，一个代表“0”。相应地，解码器相关阵列中包含有两个解码相关器，一个与码元“1”对应，一个与码元“0”对应，其中设置与码元对应的波形信号，对于输入的数据信号，解码相关器1与码元“1”对应的波形信号进行相关运算得到第二相关值，假设为90；解码相关器2与码元“0”对应的波形信号进行相关运算得到第二相关值，假设为50，由于码元“1”对应的相关值大于码元“0”对应的相关值，因此，确定当前解码结果为码元“1”。
本发明实施例提供的信号处理装置中，相关器阵列针对不同的数据速率选择相应速率的抽头进行相关运算，根据运算结果完成基带信号的速率确定和同步，并通知解码相关器阵列，解码相关器对同步后的基带信号进行解码，输出解码后的数据，从而减少了由于基带信号速率偏移造成的误码。
需要说明的是，具体实施时，本发明实施例提供的信号处理装置可以设置于RFID系统中的阅读器中，当然，也可以应用于其他信号接收装置中，本发明实施例对此不进行限定。
本发明实施例涉仅为本发明较佳的具体实施例，而不是对本发明技术方案的限定，任何熟悉该技术的本领域普通技术人员在本发明所提示的技术范围内，可以轻易想到的变化和替换，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。
为了描述的方便，以上各部分按照功能划分为各模块(或单元)分别描述。当然，在实施本发明时可以把各模块(或单元)的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种信号处理装置，其特征在于，包括寄存器组、针对不同速率偏移设置的抽头、相关器阵列和解码相关器阵列，所述相关器阵列中包含有多个相关器，所述解码相关器阵列包含多个解码相关器，其中：
所述寄存器组，用于对基带信号进行采样后输出到所述相关器阵列；
所述相关器阵列中的每一相关器，用于根据预先设置的速率偏移选择相应的抽头对所述寄存器组输出的基带信号和本地信号进行相关运算得到第一相关值；根据得到的第一相关值确定所述基带信号中的前导码，并向解码相关器阵列输出前导码的位置信息和同步标志位；
所述解码相关器阵列，用于根据接收到的同步标志位对基带信号进行解码。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述相关器包括多个乘加模块、检测模块、缓存模块和判决模块，其中：
所述乘加模块，用于根据预先设置的速率偏移选择相应的抽头对采样后的基带信号和本地信号进行相关运算得到第一相关值；
所述检测模块，用于根据所述乘加模块输出的第一相关值，判断是否检测到前导码；以及确定检测到前导码时向所述缓存模块输出使能信号；
所述缓存模块，用于在接收到所述检测模块输出的使能信号时，开始缓存基带信号；
所述判决模块，用于获取所述前导码在所述缓存模块中的存储位置信息并输出给所述解码相关器阵列。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述存储位置信息包括所述前导码在所述缓存模块中的偏置值。
4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，
所述检测模块，用于在检测到所述第一相关值中的最大值是否超过第一预设阈值；以及在检测到所述第一相关值中的最大值超过第一预设阈值时确定检测到前导码。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，
所述检测模块，还用于在检测到所述第一相关值中的最大值超过第二预设阈值时，确定前导码结束。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，
各解码相关器，用于在接收到同步标志位时，分别对所述基带信号和预设的波形信号进行相关运算得到第二相关值；根据各解码相关器输出的第二相关值确定解码结果。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，各解码相关器分别与预先设定的码元一一对应；以及
各解码相关器，用于确定输出第二相关值中的最大值的解码相关器所对应的码元为解码结果。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述寄存器组，用于按照预设的存储深度对基带信号进行过采样。
9.一种阅读器，其特征在于，包括权利要求1～8任一权利要求所述的信号处理装置。
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