CN113098817B - 一种基于Goertzel算法的标签信号解调方法与系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于Goertzel算法的标签信号解调方法，包括以下步骤：S1、实时处理ADC采样的标签信号采样数据；S2、运用Goertzel算法求出该标签信号采样数据在调制频率的能量；S3、根据该能量的强弱随时间的实时变化对该标签信号采样数据进行实时解调。本发明还提供了一种基于Goertzel算法的标签信号解调系统。本发明的有益效果是：具有快速和稳定地解调标签信息的优点，便于标签读取效率的提高。

Description

一种基于Goertzel算法的标签信号解调方法与系统
技术领域
本发明涉及标签信号解调方法，尤其涉及一种基于Goertzel算法的标签信号解调方法与系统。
背景技术
在处理数字信号时，对信号的频域特征进行分析是重要的一步。DFT(离散傅立叶变换)广泛应用于数字信号处理，FFT(快速)是计算DFT的快速算法，常用于对数字信号的频域特征分析。在解决数字信号解调的问题时，提取信号调制载波的频域特征进行分析是关键的一步。信号载波的频率是其频域的一个或几个值，提取信号在这些频率特征时，仅需要计算信号在一个或几个频点的特征。Goertzel(格兹尔)算法是一种有效的估计部分区域DFT的方式。因此如何运用Goertzel算法提取这些频率特征，设计一种对信号进行实时解调的方法，从而快速和稳定地解调标签信息，是本领域技术人员所亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种基于Goertzel算法的标签信号解调方法与系统。
本发明提供了一种基于Goertzel算法的标签信号解调方法，包括以下步骤：
S1、实时处理ADC采样的标签信号采样数据；
S2、运用Goertzel算法求出该标签信号采样数据在调制频率的能量；
S3、根据该能量的强弱随时间的实时变化对该标签信号采样数据进行实时解调。
作为本发明的进一步改进，步骤S2中，在每个采样点，运用Goertzel算法求出该标签信号采样数据在调制频率的能量。
作为本发明的进一步改进，在步骤S3中，结合标签遵循的协议，分析和总结标签信息内不同的信号对应的能量随时间的变化规律，运用得出的变化规律，识别标签信息内不同的信号，进而实现标签信号的解调。
作为本发明的进一步改进，解调符合ISO/IEC 15693协议的标签信号。
作为本发明的进一步改进，在步骤S1中，将ADC采样的已滤除主载波的标签信号采样数据作为输入。
作为本发明的进一步改进，在步骤S2中，运用Goertzel算法实时计算标签信号采样数据在副载波频率fs1的能量。
作为本发明的进一步改进，步骤S3包括以下子步骤：
S31、判断是否解析出信号帧头，如果否，则返回步骤S1，如果是，则进入下一步骤；
S32、解析信号符号的高低位；
S33、判断是否解析出信号帧尾，如果否，则返回步骤S32，如果是，则进入下一步骤；
S34、输出解调后的标签数据。
本发明还提供了一种基于Goertzel算法的标签信号解调系统，包括可读存储介质，所述可读存储介质中存储有执行指令，所述执行指令被处理器执行时用于实现如上述中任一项所述的方法。
本发明的有益效果是：解调速率快，稳定性好。
附图说明
图1是本发明一种基于Goertzel算法的标签信号解调方法的整体流程图。
图2是本发明一种基于Goertzel算法的标签信号解调方法的具体流程图。
图3是ISO/IEC 15693单载波高速率模式标签信息帧头(SOF)的示意图。
图4是标签信息帧头(SOF)在副载波频率fs1的能量随时间的变化示意图。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1至图4所示，一种基于Goertzel(格兹尔)算法的标签信号解调方法，实时处理ADC的标签信号采样数据，运用Goertzel算法求出信号在调制频率的能量，根据该能量的强弱随时间的变化，实时解调标签信号。分析该能量随时间的变化，首先需要对接收到的标签数据进行采样，然后在每个采样点，运用Goertzel算法求出该信号在调制频率的能量，最后结合标签遵循的协议，分析和总结标签信息内不同的信号对应的能量随时间的变化规律。运用得出的规律，识别标签信息内不同的信号，进而实现标签信号的解调。
下面将结合附图(图2)，具体说明应用于ISO/IEC 15693协议的标签信号解调算法。以最常用的单载波高速率模式为例，举例简要说明一张标签信息的解调过程。如图2所示，ADC的标签信号采样数据作为算法的输入(已滤除主载波)，运用Goertzel算法实时计算信号在副载波频率fs1的能量，然后根据该能量随时间的变化，对信号进行解调。如果没有解析出帧头(SOF)，则继续处理采样数据；如果解析出帧头，则开始解析信号符号的高低位，同时判断是否解析出信号帧尾(EOF)。如果没有解析出帧尾，则继续解析信号的高低位；如果解析出帧尾，则输出解调后的标签信号数据。对解调后的标签数据进行的后续处理(例如，解码)，在本文不做赘述。(注：根据采样率和目标频率，选取频率检测区段采样值数量N等参数，用于计算出信号在目标频率的值，属于Goertzel算法的范畴，在本文不做赘述。目标频率的能量为该值实部的平方与虚部的平方之和，也可对能量取对数用分贝(dB)表示。)
标签信号帧头(SOF)和其在副载波频率fs1的能量随时间的变化如附图(图3、4)所示。需要注意的是，其在副载波频率fs1的能量与采样率和选取频率检测区段采样值数量N等参数有关，这些参数的选择需要结合具体的情况。当采样的时间约等于信号帧头的时间长度时，其在副载波频率fs1的能量变化特征可以由以下几点来确定：1.在T2时段的能量平均值V2大于在T1时段的能量平均值V1一定的阈值；2.在T2时段的能量稳定在其平均值V2的一定范围；3.在t1时刻的能量小于V2一定的阈值；4.在t2时刻的能量和V2接近。这几点特征可以在解析信号帧头时算出，如果符合信号帧头的能量变化特征，则判定解出信号帧头，输出V2和V1(接收信号的强度(RSSI)可以通过V2和V1求出)。
当采样的时间大于或约等于信号符号(高位或低位)的时间时，符号可以通过该时刻信号在副载波频率fs1的能量和V2的关系判定。如果该能量接近V2，则符号为高位；如果V2大于该能量一定的阈值，则符号为低位。信号的帧尾(EOF)符合信号符号高低位的特定的排列规律，如果解析出的信号符号高低位符合该规律时，则判定解出信号帧尾。
通过上述方法对标签信号进行解调，代码实现简单，有快速和稳定地解调标签信息的优点，便于标签读取效率的提高。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于Goertzel算法的标签信号解调方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、实时处理ADC采样的标签信号采样数据；
S2、运用Goertzel 算法求出该标签信号采样数据在调制频率的能量；
S3、根据该能量的强弱随时间的实时变化对该标签信号采样数据进行实时解调；
在步骤S2中，在每个采样点，运用Goertzel算法求出该标签信号采样数据在调制频率的能量；
在步骤S3中，结合标签遵循的协议，分析和总结标签信息内不同的信号对应的能量随时间的变化规律，运用得出的变化规律，识别标签信息内不同的信号，进而实现标签信号采样数据的解调。
2.根据权利要求1所述的基于Goertzel算法的标签信号解调方法，其特征在于：在步骤S1中，将ADC采样的已滤除主载波的标签信号采样数据作为输入。
3.根据权利要求2所述的基于Goertzel算法的标签信号解调方法，其特征在于：在步骤S2中，运用Goertzel算法实时计算标签信号采样数据在副载波频率fs1的能量。
4.根据权利要求3所述的基于Goertzel算法的标签信号解调方法，其特征在于，步骤S3包括以下子步骤：
S31、判断是否解析出信号帧头，如果否，则返回步骤S1，如果是，则进入下一步骤；
S32、解析信号符号的高低位；
S33、判断是否解析出信号帧尾，如果否，则返回步骤S32，如果是，则进入下一步骤；
S34、输出解调后的标签数据。
5.一种基于Goertzel算法的标签信号解调系统，其特征在于：包括可读存储介质，所述可读存储介质中存储有执行指令，所述执行指令被处理器执行时用于实现如权利要求1至4中任一项所述的方法。
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