CN110830128B - 一种信号接收灵敏度检测系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种信号接收灵敏度检测系统和方法，一种用于汽车电子标识读写器的灵敏度检测装置，用以解决检测读写器在工作状态下的接收灵敏度问题。所述信号接收灵敏度检测系统，包括读写器和第一环形器和监测装置，第一环形器的第一端口与读写器连接；第一环形器的第三端口在接收到测试信号后通过第一端口发送给读写器；监测装置，用于在调整测试信号强度的过程中，监测测试信号的接收差错性能信息；以及确定所述接收差错性能信息小于预设阈值时对应的测试信号强度为读写器的接收灵敏度。

Description

一种信号接收灵敏度检测系统和方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种信号接收灵敏度检测系统和方法。

背景技术

汽车电子标识，是基于物联网无源射频识别(RFID)在智慧交通领域的延伸。汽车电子标识系统主要包括：读写器、读写器天线和电子标签等；通过在车辆前挡风玻璃内侧安装一张用于存储汽车身份数据的电子标签，与在城市道路断面上布设的电子车牌高速读写器进行通信，可以对电子标签内的数据进行读写，实现自动、非接触、不停车地完成车辆的识别和监控。

读写器汽车电子标识系统中的重要设备，其与电子标签进行实时通信。读写器的射频性能，将直接影响到与电子标签的通信距离和通信速度。因此，如何检测读写器在工作状态下的接收灵敏度成为现有技术中亟待解决的技术问题之一。

发明内容

本发明实施例提供一种信号接收灵敏度检测系统，解决了检测读写器在工作状态下的接收灵敏度的问题。

第一方面，提供一种信号接收灵敏度检测系统，包括读写器和第一环形器和监测装置，其中：

所述第一环形器的第一端口与所述读写器连接；所述第一环形器的第三端口在接收到测试信号后通过所述第一端口发送给所述读写器；

所述监测装置，用于在调整所述测试信号强度的过程中，监测所述测试信号的接收差错性能信息；以及确定所述接收差错性能信息小于预设阈值时对应的测试信号强度为所述读写器的接收灵敏度。

可选地，所述第一环形器的第三端口与信号源连接，所述测试信号包括所述信号源按照标签编码方式发送的已调波；所述第一环形器的第二端口与负载连接。

可选地，所述接收差错性能信息包括接收误码率。

可选地，所述测试信号包括标签回波信号；以及所述系统还包括发射链路和接收链路，其中：

所述发射链路包括第一数字衰减器，所述第一数字衰减器分别与所述第一环形器的第二端口和第二环形器的第一端口连接；所述第二环形器的第二端口与天线连接，所述天线与所述标签之间通过无线链路通信；

所述接收链路包括载波消除系统、第二数字衰减器和标签信号检测系统，其中，所述载波消除系统分别与第二环形器的第三端口和第二数字衰减器的一端连接，所述第二数字衰减器的另一端与所述标签信号检测系统的一端连接，所述标签信号检测系统的另一端与所述第一环形器的第三端口连接。

可选地，所述发射链路，用于接收所述读写器通过所述第一环形器的第一端口和第二端口发送的射频信号；以及通过所述第二环形器的第一端口和第二端口以及天线向所述标签发送接收到的射频信号；

所述接收链路，用于接收所述射频信号的反射信号以及所述标签通过所述天线和所述第二环形器的第三端口发送的标签回波信号；消除所述发射信号以及调整所述标签回波信号的强度。

可选地，通过所述载波消除系统消除所述发射信号；以及利用所述第二数字衰减器调整所述标签回波信号的强度。

可选地，所述接收差错性能信息包括接收误包率。

第二方面，提供一种信号接收灵敏度检测方法，应用于上述的系统中包括：

所述第一环形器的第一端口接收第一环形器的第三端口发送的已调波，所述已调波为信号源发送给第一环形器的第三端口的；

所述第一环形器的第一端口向所述阅读器发送所述已调波；

在调整所述已调波的发射功率的过程中，所述监测装置监测所述已调波的接收误码率；

所述监测装置确定所述接收误码率小于预设阈值时对应的已调波发射功率为所述读写器的接收灵敏度。

第三方面，提供另外一种信号接收灵敏度检测方法，应用于上述的系统中，所述方法包括：

所述第一环形器的第一端口接收第一环形器的第三端口发送的标签回波信号；

所述第一环形器的第一端口向所述阅读器发送所述标签回波信号；

在调整所述标签回波信号强度的过程中，所述监测装置监测所述标签回波信号的接收误包率；

所述监测装置确定所述接收误包率小于预设阈值时对应的标签回波信号强度为所述读写器的接收灵敏度。

可选地，所述标签回波信号为所述接收链路从第二环形器的第三端口接收的标签回波信号和反射信号中消除所述反射信号后获得的，所述第二环形器的第三端口通过所述第二环形器的第二端口和天线接收所述标签回波信号和所述反射信号。

本发明实施例提供的信号接收灵敏度检测系统和方法，将第一环形器的第一端口与读写器连接，第一环形器的第三端口在接收到测试信号后通过第一环形器的第一端口发送给读写器，监测装置可以在调整测试信号强度的过程中，监测测试信号的接收差错性能信息，以及确定接收差错性能信息小于预设阈值时对应的测试信号强度就是读写器的接收灵敏度，从而解决了检测读写器在工作状态下的接收灵敏度问题。

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为根据本发明实施方式的信号接收灵敏度检测系统的结构示意图；

图2a为根据本发明另一实施方式的信号接收灵敏度检测系统的结构示意图；

图2b根据本发明又一实施方式的信号接收灵敏度检测系统的结构示意图；

图3根据本发明再一实施方式的信号接收灵敏度检测系统的结构示意图；

图4为根据本发明实施方式的信号接收灵敏度检测方法的实施流程示意图；

图5为根据本发明另一实施方式的信号接收灵敏度检测方法的实施流程示意图。

具体实施方式

为了解决检测读写器在工作状态下的接收灵敏度问题，本发明实例提供了一种信号接收灵敏度检测系统和方法。

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。

如图1所示，其为本发明实施例提供的信号接收灵敏度检测系统的结构示意图，包括读写器11、第一环形器12和监测装置13，其中：

第一环形器12的第一端口与所述读写器11连接；第一环形器12的第三端口在接收到测试信号后通过第一端口发送给读写器11；

所述监测装置13，用于在调整测试信号强度的过程中，监测测试信号的接收差错性能信息；以及确定所述接收差错性能信息小于预设阈值时对应的测试信号强度为所述读写器11的接收灵敏度。

需要说明的是，附图中为了便于描述，使用端口1表示第一环形器的第一端口，端口2表示第一环形器的第二端口，端口3表示第一环形器的第三端口。

根据第三端口接收到的测试信号的来源不同，本发明实施例提供的信号接收灵敏度检测系统可以按照以下任一方式实施。

第一种实施方式：

如图2a所示，其为本发明实施例提供的信号接收灵敏度检测系统一种可能的结构示意图，包括读写器、第一环形器、发射链路、接收链路以及第二环形器和标签。

其中，发射链路用于接收读写器通过第一环形器的第一端口和第二端口发送的射频信号；并通过第二环形器的第一端口和第二端口以及天线向标签发送接收到的射频信号。较佳地，发射链路包括第一数字衰减器，第一数字衰减器分别与第一环形器的第二端口和第二环形器的第一端口连接；第二环形器的第二端口与天线连接，天线与标签之间通过无线链路通信。

接收链路，用于接收射频信号的反射信号以及标签通过天线和第二环形器的第三端口发送的标签回波信号；消除发射信号以及调整标签回波信号的强度。具体地，接收链路可以包括载波消除系统、第二数字衰减器和标签信号检测系统，载波消除系统分别与第二环形器的第三端口和第二数字衰减器的一端连接，第二数字衰减器的另一端与标签信号检测系统的一端连接，标签信号检测系统的另一端与所述第一环形器的第三端口连接。

需要说明的是，对于第二环形器，在附图中，使用端口1表示第二环形器的第一端口，使用端口2表示第二环形器的第二端口，使用端口3表示第二环形器的第三端口。

图2a所示的信号接收灵敏度检测系统的检测原理如下：读写器端口发射的射频信号经过第一环形器的端口1、第一环形器的端口2、第一数字衰减器和第二环形器的端口1，通过第二环形器的端口2上的天线发射出去，来激活标签(或通过传导方式)；由于第二环形器的端口2与天线的非理想匹配，会造成能量反射，该反射信号会连同标签回波信号通过第二环形器的端口3一起进入接收链路；接收链路的载波消除系统将该反射信号祛除，以保证只有标签回波信号进入经过第二数字衰减器，通过标签信号检测系统进入第一环形器的端口3后，进入读写器的端口，实现读写器与标签的交互流程。

因此，在这种实施方式下，第一环形器的端口3接收到的测试信号可以为标签回波信号。为了检测读写器的接收灵敏度，具体实施时，首先需要确定读写器与标签正常交互时的交互效率。本发明实施例中，阅读器与标签之间的交互效率可以通过误包率或者单位时间交互次数下降值来确定。例如，正常信号通信下，标签和读写器每分钟成功交互次数A，减小标签回波信号强度后，交互次数B。那么可以按照以下公式来确定误包率：1-B/A。

基于此，本发明实施例中，通过调整被测读写器的发射功率和或发射链路的第一衰减器，保证标签刚好激活，此时，确定被测读写器与标签处于正常交互，记录读写器与标签正常交互时每分钟成功交互次数，假设为A。

之后，通过调整接收链路上的第二数字衰减器的衰减值，降低标签回波信号的信号强度，此时进入读写器的标签回波信号强度减小，随着标签回波信号强度减小，标签与读写器在单位时间内成功交互的次数会下降，即被测读写器与标签交互的效率降低，当标签和读写器在单位时间内成功交互次数降低至设定的阈值时，通过标签信号检测系统得到的标签回波信号强度，即为被测读写器的接收灵敏度。

第二种实施方式：

如图2b所示，其为本发明实施例提供的信号接收灵敏度检测系统另外一种可能的结构示意图，具体实施时，读写器连接第一环形器的端口1，负载连接第一环形器的端口2，信号源连接第一环形器的端口3。这种实施方式下，第一环形器的第三端口在接收到测试信号可以为信号源按照标签编码方式发射的已调波。

图2b所示的信号接收灵敏度检测系统的检测原理如下：读写器正常进行信号收发工作，信号源按照标签编码方式发射已调波，读写器接收到信号源的已调波并进行解码。读写器对信号源发送的信号进行解调时，会因为信号源发射信号的功率强度变化导致读写器解析的正确率变化，这样，通过减小信号源的信号发射功率强度，来监测读写器的误码率。当误码率达到设定的阈值时，设置的信号源的发射功率强度，即为读写器在某一发射功率下的接收灵敏度。

具体实施时，可以按照以下方法来确定误码率，假设信号源发送调制的已调波比特流bit 1，当已调波进入读写器，读写器进行解调，解析得到比特流bit 2，则可以按照以下公式来确定误码率：1-(bit 2/bit 1)。其中，bit 1表示比特流中包含的bit数量，例如，可以是100000bit等。

具体实施时，本发明实施例还提供了一种载波消除系统的具体结构，如图3所示，载波消除系统(311)的工作原理如下：读写器发射信号，通过耦合器(31)，进入载波参考信号链路，在该链路上，有移相器(317)，第三数字衰减器(316)，移相器(317)保证载波参考信号与装置接收链路反射载波信号的相位相反，第三数字衰减器(316)，保证载波参考信号与装置接收链路反射载波信号的幅度相等，其中移相器(317)和第三数字衰减器(316)通过数字接口与数字控制单元(315)相连。经过处理后的载波参考信号，连同接收链路的反射信号，一同进入合成器(312)，由于载波参考信号和接收链路的反射信号，由于幅度相等，相位相反，再经过合成器(312)后，两路信号相互抵消。合成信号进入对数检波器(313)，同时A/D(模/数)(314)进行采样判断合成信号大小，进而通过数字控制单元(315)通过判断信号大小，数字控制信号单元(315)按照一定的算法，通过数字接口控制移相器(317)和第三数字衰减器(316)，调整载波参考信号的相位和幅值，保证与接收链路反射信号的幅度相等，相位相反，从而使经过合成后信号强度更小。此时读写器在与标签(38)交互后，在经过载波消除系统(311)后的信号，就只剩下标签回波信号，标签回波信号经过第二数字衰减器(36)和标签信号检测系统(33)后，再进入第一环形器(32)的端口3后，经过耦合器((31)进入读写器的端口(318)。

如图3所示，其为本发明实施例提供的包含了上述载波消除系统的信号接收灵敏度检测系统的结构示意图。

图3所示的信号接收灵敏度检测系统的检测原理如下：读写器端口(318)发射的信号经过耦合器(31)进入第一环形器(32)的端口1，发射链路(34)中的第一数字衰减器(35)，第二环形器(37)的端口1，通过第二环形器(37)的端口2上的天线(39)发射出去来激活标签(38)(或通过传导方式)；由于第二环形器(37)的端口2与天线(39)的非理想匹配，会造成能量反射，该反射信号连同标签回波信号通过第二环形器(37)的端口3一起进入接收链路(310)；接收链路(310)的载波消除系统(311)，将该反射波祛除，保证只有标签回波信号进入经过第二数字衰减器(36)，再通过标签信号检测系统(33)后进入第一环形器(32)的端口3，再经过耦合器(31)进入读写器的端口(318)，实现读写器与标签的交互流程。被测读写器在发射不同的功率下，同时调整发射链路(34)的第一衰减器(35)，保证标签(38)刚好激活，被测读写器与标签(38)进行正常交互。再通过调整接收链路(310)上的第二数字衰减器(36)的衰减值，降低标签(38)回波信号的信号强度，此时进入读写器的标签(38)回波信号强度减小，随着标签(38)回波信号强度减小，被测读写器的与标签(38)交互的效率降低，当降低至设定的阈值时，通过该装置标签信号检测(33)系统得到的标签回波信号强度，即为被测读写器的接收灵敏度。

具体地，标签(38)的回波信号足够强的时候，被测读写器与标签(38)可以正常交互，此时通过调整接收链路(310)上的第二数字衰减器(36)的衰减值，降低标签(38)回波信号的信号强度，即进入读写器的标签(38)回波信号强度减小，此时被测读写器的与标签(38)交互的效率降低，当降低至要求的阈值时，通过该标签信号检测系统(33)得到的标签回波信号强度，标签回波信号强度经过校准后，即为读写器的接收灵敏度。

本发明实施例提供的信号接收灵敏度测试装置中，第一环形器的第一端口与读写器连接，第一环形器的第三端口在接收到测试信号后通过第一环形器的第一端口发送给读写器，监测装置在调整测试信号强度的过程中，监测装置监测标签回波信号的接收误包率，监测装置确定接收误包率小于预设阈值时对应的标签回波信号强度为读写器的接收灵敏度；第一环形器的第三端口与信号源连接，测试信号包括信号源按照标签编码方式发送的已调波，第一环形器的第二端口与负载连接，监测装置在调整已调波的发射功率的过程中，监测装置监测已调波的接收误码率，监测装置确定接收误码率小于预设阈值时对应的已调波发射功率为所述读写器的接收灵敏度；从而解决了检测读写器在工作状态下的接收灵敏度问题。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了信号接收灵敏度检测方法，由于上述方法解决问题的原理与信号接收灵敏度检测系统相似，因此上述方法的实施可以参见系统的实施，重复之处不再赘述。

如图4所示，其为本发明实施例提供的一种信号接收灵敏度检测方法的实施流程示意图，包括以下步骤：

S41、第一环形器的第一端口接收第一环形器的第三端口发送的已调波。

其中，已调波为信号源发送给第一环形器的第三端口的。

S42、第一环形器的第一端口向所述阅读器发送所述已调波。

S43、在调整所述已调波的发射功率的过程中，所述监测装置监测所述已调波的接收误码率。

S44、监测装置确定所述接收误码率小于预设阈值时对应的已调波发射功率为所述读写器的接收灵敏度。

如图5所示，其为本发明实施例提供的另外一种信号接收灵敏度检测方法的实施流程示意图，包括以下步骤：

S51、第一环形器的第一端口接收第一环形器的第三端口发送的标签回波信号。

其中，所述标签回波信号为所述接收链路从第二环形器的第三端口接收的标签回波信号和反射信号中消除所述反射信号后获得的，所述第二环形器的第三端口通过所述第二环形器的第二端口和天线接收所述标签回波信号和所述反射信号。

S52、第一环形器的第一端口向所述阅读器发送所述标签回波信号。

S53、在调整所述标签回波信号强度的过程中，所述监测装置监测所述标签回波信号的接收误包率。

S54、监测装置确定所述接收误包率小于预设阈值时对应的标签回波信号强度为所述读写器的接收灵敏度。

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。

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)

1.一种信号接收灵敏度检测系统，其特征在于，包括读写器、第一环形器和监测装置，其中：

所述第一环形器的第一端口与所述读写器连接；所述第一环形器的第三端口在接收到测试信号后通过所述第一端口发送给所述读写器；

所述监测装置，用于在调整测试信号强度的过程中，监测所述测试信号的接收差错性能信息；以及确定所述接收差错性能信息小于预设阈值时对应的测试信号强度为所述读写器的接收灵敏度；

其中，所述测试信号包括标签回波信号；以及所述系统还包括发射链路和接收链路，其中：

所述发射链路包括第一数字衰减器，所述第一数字衰减器分别与所述第一环形器的第二端口和第二环形器的第一端口连接；所述第二环形器的第二端口与天线连接，所述天线与所述标签之间通过无线链路通信；

所述接收链路包括载波消除系统、第二数字衰减器和标签信号检测系统，其中，所述载波消除系统分别与第二环形器的第三端口和第二数字衰减器的一端连接，所述第二数字衰减器的另一端与所述标签信号检测系统的一端连接，所述标签信号检测系统的另一端与所述第一环形器的第三端口连接；

其中，所述监测装置，还用于若所述标签信号检测系统和所述读写器在单位时间内成功交互次数降低至设定的阈值，则标签信号检测系统得到的标签回波信号强度为被测读写器的接收灵敏度。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一环形器的第三端口与信号源连接，所述测试信号包括所述信号源按照标签编码方式发送的已调波；所述第一环形器的第二端口与负载连接。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述接收差错性能信息包括接收误码率。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述发射链路，用于接收所述读写器通过所述第一环形器的第一端口和第二端口发送的射频信号；以及通过所述第二环形器的第一端口和第二端口以及天线向所述标签发送接收到的射频信号；

所述接收链路，用于接收所述射频信号的反射信号以及所述标签通过所述天线和所述第二环形器的第三端口发送的标签回波信号；消除发射信号以及调整所述标签回波信号的强度。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，通过所述载波消除系统消除所述发射信号；以及利用所述第二数字衰减器调整所述标签回波信号的强度。

6.如权利要求1或4所述的系统，其特征在于，所述接收差错性能信息包括接收误包率。

7.一种信号接收灵敏度检测方法，其特征在于，应用于权利要求3所述的系统中；

所述方法，包括：

所述第一环形器的第一端口接收第一环形器的第三端口发送的已调波，所述已调波为信号源发送给第一环形器的第三端口的；

所述第一环形器的第一端口向阅读器发送所述已调波；

在调整所述已调波的发射功率的过程中，所述监测装置监测所述已调波的接收误码率；

所述监测装置确定所述接收误码率小于预设阈值时对应的已调波发射功率为所述读写器的接收灵敏度。

8.一种信号接收灵敏度检测方法，其特征在于，应用于权利要求5所述的系统中；

所述方法，包括：

所述第一环形器的第一端口接收第一环形器的第三端口发送的标签回波信号；

所述第一环形器的第一端口向阅读器发送所述标签回波信号；

在调整所述标签回波信号强度的过程中，所述监测装置监测所述标签回波信号的接收误包率；

所述监测装置确定所述接收误包率小于预设阈值时对应的标签回波信号强度为所述读写器的接收灵敏度。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述标签回波信号为所述接收链路从第二环形器的第三端口接收的标签回波信号和反射信号中消除所述反射信号后获得的，所述第二环形器的第三端口通过所述第二环形器的第二端口和天线接收所述标签回波信号和所述反射信号。

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