CN116522977A - 一种无线通信方法、电子标签、基站及无线通信系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无线通信方法、电子标签、基站及无线通信系统，应用于电子标签的方法包括：接收基站发送的下行信号，利用下行信号进行充电供能；对下行信号进行解调和解码，获取针对电子标签的指令信息；根据指令信息生成上行信号，将上行信号传输给基站。本发明公开的无线通信方法，令电子标签直接与基站通信，由基站代替了电子标签中的读写器，不仅降低了电子标签的应用成本，也消除了读写器可能带来的不兼容问题，由于基站接收机的高灵敏度，电子标签与基站的读写距离比普通读写器更大，可以达到两百米及以上。此外，由于基站和核心网的通信连接，电子标签可以通过基站将数据上传至核心网，从而与其他设备互联通信，获得组网能力。

Description

一种无线通信方法、电子标签、基站及无线通信系统
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种无线通信方法、电子标签、基站及无线通信系统。
背景技术
在传统的电子标签(RFID)系统中，电子标签依靠读写器发送射频信号，才能将自身编码信息发射出去。
这种依赖读写器的电子标签存在以下局限性：1、成本高：需要配备特定的读写器和电子标签进行通讯，使得大规模部署的成本较高；2、读写距离限制：RFID系统的读写器只能在一定距离内读取标签，以超高频段读写器为例，RFID系统的读写距离通常在十几米，具体取决于电子标签和读写器的天线功率、环境干扰等因素；3、系统兼容问题：不同类型的RFID系统可能分别与特定类型的读写器兼容，而不兼容其他类型的读写器，因此会增加应用部署的维护成本；4、不具备组网能力：RFID无源标签是一种被动式设备，其只有在收到读写器的电磁场激励时才会发送数据，而且它们通常只能向读写器发送单向通信信息。
发明内容
本发明提供了一种无线通信方法、电子标签、基站及无线通信系统，以实现电子标签与基站的直接通信。
根据本发明的一方面，提供了一种无线通信方法，所述方法应用于电子标签，包括：
接收基站发送的下行信号，利用所述下行信号进行充电供能；
对所述下行信号进行解调和解码，获取针对所述电子标签的指令信息；
根据所述指令信息生成上行信号，将所述上行信号传输给所述基站。
进一步地，所述电子标签包括接收天线，所述接收天线用于收发双频信号。
进一步地，所述电子标签包括能量获取电路，所述能量获取电路用于将光能转换成电能并存储。
进一步地，根据所述指令信息生成上行信号，将所述上行信号传输给所述基站，包括：
根据所述指令信息编码得到基带信号；
接收用户终端发送的上行连续载波信号，将所述基带信号调制在所述上行连续载波信号上得到所述上行信号；
将所述上行信号空口传输给所述基站。
进一步地，所述方法还包括：
接收用户终端发送的上行连续载波信号，利用所述上行连续载波信号进行充电供能。
根据本发明的另一方面，提供了一种无线通信方法，所述方法应用于基站，包括：
向电子标签发送下行信号；
接收所述电子标签发送的上行信号。
进一步地，接收所述电子标签发送的上行信号之后，还包括：
解析所述上行信号，并将解析后的数据信息发送到核心网。
根据本发明的另一方面，提供了一种电子标签，包括：
下行信号接收模块，用于接收基站发送的下行信号，利用所述下行信号进行充电供能；
解调解码模块，用于对所述下行信号进行解调和解码，获取针对所述电子标签的指令信息；
上行信号传输模块，用于根据所述指令信息生成上行信号，将所述上行信号传输给所述基站。
可选的，电子标签包括接收天线，所述接收天线用于收发双频信号。
可选的，电子标签包括能量获取电路，所述能量获取电路用于将光能转换成电能并存储。
可选的，上行信号传输模块还用于：
根据所述指令信息编码得到基带信号；
接收用户终端发送的上行连续载波信号，将所述基带信号调制在所述上行连续载波信号上得到所述上行信号；
将所述上行信号空口传输给所述基站。
可选的，电子标签还包括上行连续载波信号接收模块，用于接收用户终端发送的上行连续载波信号，利用所述上行连续载波信号进行充电供能。
根据本发明的另一方面，提供了一种基站，包括：
下行信号发送模块，用于向电子标签发送下行信号；
上行信号接收模块，用于接收所述电子标签发送的上行信号。
可选的，基站还包括数据发送模块，用于解析所述上行信号，并将解析后的数据信息发送到核心网。
根据本发明的另一方面，提供了一种无线通信系统，所述系统包括：电子标签和基站，
所述电子标签用于接收所述基站发送的下行信号，利用所述下行信号进行充电供能后，对所述下行信号进行解调和解码，获取针对所述电子标签的指令信息，并根据所述指令信息生成上行信号，将所述上行信号传输给所述基站；
所述基站用于向所述电子标签发送下行信号，并接收所述电子标签发送的上行信号。
可选的，所述系统还包括用户终端，所述用户终端用于向所述电子标签发送上行连续载波信号。
本发明公开的无线通信方法，应用于电子标签，首先接收基站发送的下行信号，利用下行信号进行充电供能；然后对下行信号进行解调和解码，获取针对电子标签的指令信息；最后根据指令信息生成上行信号，将上行信号传输给基站。本发明公开的无线通信方法，令电子标签直接与基站通信，由基站代替了电子标签中的读写器，不仅降低了电子标签的应用成本，也消除了读写器可能带来的不兼容问题，由于基站接收机的高灵敏度，电子标签与基站的读写距离比普通读写器更大，可以达到两百米及以上。此外，由于基站和核心网的通信连接，电子标签可以通过基站将数据上传至核心网，从而与其他设备互联通信，获得组网能力。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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是根据本发明实施例一提供的一种无线通信方法的流程图；
图2是根据本发明实施例二提供的一种无线通信方法的流程图；
图3是根据本发明实施例三提供的一种电子标签的结构示意图；
图4是根据本发明实施例四提供的一种基站的结构示意图；
图5是根据本发明实施例五提供的一种无线通信系统的结构示意图；
图6是根据本发明实施例五提供的一种无线通信系统的交互过程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明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，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种无线通信方法的流程图，本实施例可适用于利用电子标签进行无线通信的情况，该方法可以由电子标签来执行，该电子标签可以采用硬件和/或软件的形式实现，该电子标签可配置于电子设备中。如图1所示，该方法包括：
S110、接收基站发送的下行信号，利用下行信号进行充电供能。
其中，基站即公用移动通信基站，是移动设备接入互联网的接口设备，也是无线电台站的一种形式，是指在一定的无线电覆盖区中，通过移动通信交换中心，与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。
在无线电通信中，电磁波是信息的载体，信号调制是使一种波形的某些特性按另一种波形或信号而变化的过程或处理方法。通过调制，可以对频谱进行挪移，将被调制的信号的频谱挪移倒所需的位置，从而把被调制的信号变换为适用于信道传输或者是利于信道进行多路复用的信号。下行信号即基站发送给电子标签的经过调制处理的无线信号。
优选地，本实施例中的电子标签可以是无源标签，即没有自带电源的电子标签，可以从射频能量中提取其工作所需的电源。
在本实施例中，电子标签可以根据接收到的下行信号，将部分微波能量转化为直流电供自己作业。
S120、对下行信号进行解调和解码，获取针对电子标签的指令信息。
其中，解调是调制的反过程，是通过具体的方法从携带信息的已调信号中恢复消息的过程。
在本实施例中，电子标签接收到下行信号后，可以对下行信号进行解调和解码。解调和解码之后，电子标签可以得到下行信号中携带的对电子标签的指令信息，该指令信息可以指示电子标签在生成上行信号时，在上行信号中携带的信息的内容。
可选的，解调的方式有正弦波幅度解调、正弦波角度解调和共振解调等技术，具体的解调方法可以根据下行信号的调制方式确定，调制方式不同，解调方法也不一样。
S130、根据指令信息生成上行信号，将上行信号传输给基站。
其中，指令信息是基站发送的下行信号中携带的，可以用于指示电子标签将何种信息反馈给基站。
在本实施例中，电子标签从下行信号解码得到指令信息后，可以根据该指令信息将需要传输给基站的信息携带于上行信号中，再传输给基站。
举例说明，电子标签可以应用于生产流水线管理中，在此场景下，基站发送的下行信号中携带的指令信息可以用于指示电子标签反馈流水线上的工序信息和工艺操作信息等，当电子标签通过解调得到该指令信息后，即可通过上行信号携带相应的信息发送给基站。再以电子标签在智能仓储管理领域的应用为例，基站可以通过发送下行信号指示电子标签反馈货物位置、货物存储情况等信息，电子标签同样可以根据解调出的指令信息生成相应的包含货物位置、货物存储情况等信息的上行信号，并传输给基站。
可选的，将上行信号传输给基站的方式可以是：根据指令信息编码得到基带信号；接收用户终端发送的上行连续载波信号，将基带信号调制在上行连续载波信号上得到上行信号；将上行信号空口传输给基站。
其中，用户终端(UE)是无线通信中的终端设备，例如可以是手机等设备。上行连续载波信号是用户终端发送的运载信息的连续波信号。
在本实施例中，电子标签在向基站发送上行信号时，可以通过空口传输的方式，空口即空中接口(Air Interface)。在无线通信技术当中，“空中接口”定义了终端设备与基站之间的电波链接的技术规范，使无线通信像有线通信一样可靠。反向散射通信是利用射频信号反向散射原理，设计出极低功耗的调制与传输技术，电子标签可以利用用户终端发送的上行连续载波信号进行反向散射，从而实现与基站之间的空口传输。
具体的，用户终端发送的上行连续载波信号可以激活电子标签，电子标签利用反向散射通信将自身信息调制到该射频信号上，使基站接收到该电子标签的反射信号并进行解调，实现信息传输。
进一步地，本方法还包括：接收用户终端发送的上行连续载波信号，利用上行连续载波信号进行充电供能。
在本实施例中，电子标签除了利用基站发送的下行信号进行充电供能之外，还可以利用用户终端发送的上行连续载波信号作为能量来源，为标签的下行解调进行充电供能。
优选地，电子标签进行充电供能时，可以优先利用基站发送的下行信号，若接收的下行信号射频能量不够，则通过用户终端辅助提供电子标签工作所需的电源。
可选的，电子标签包括能量获取电路，能量获取电路用于将光能转换成电能并存储。
具体的，电子标签除了利用基站发送的下行信号以及用户终端发送的上行连续载波信号进行充电供能以外，还可以利用预设的能量获取电路，将光能转换成电能并进行存储，以供电子标签使用。
可选的，电子标签包括接收天线，接收天线用于收发双频信号。
其中，接收天线为RFID电子标签的应答器天线，是一种通信感应天线。
在本实施例中，电子标签的接收天线可以使电子标签支持双频通信，即基站给电子标签发射的下行信号和用户终端提供的上行连续载波信号可以是两个频段。
具体的，用于收发双频信号的天线，可以是一个宽带天线(接收带宽很宽，覆盖所支持的两个频段)，也可以是两根天线，带宽相对窄，分别收发所支持的两个频段。例如，基站的下行射频频率可以是蜂窝通信的900MHz，用户终端提供的上行射频频率可以是945MHz；也可以支持基站的下行射频率是4G FDD_LTE的1840MHz，用户终端提供的上行射频频率是1740MHz；也可以支持基站的下行射频频率是蜂窝通信的900MHz，用户终端提供的上行射频频率是1740MHz。
本发明公开的无线通信方法，应用于电子标签，首先接收基站发送的下行信号，利用下行信号进行充电供能；然后对下行信号进行解调和解码，获取针对电子标签的指令信息；最后根据指令信息生成上行信号，将上行信号传输给基站。本发明公开的无线通信方法，令电子标签直接与基站通信，由基站代替了电子标签中的读写器，不仅降低了电子标签的应用成本，也消除了读写器可能带来的不兼容问题，由于基站接收机的高灵敏度，电子标签与基站的读写距离比普通读写器更大，可以达到两百米及以上。此外，由于基站和核心网的通信连接，电子标签可以通过基站将数据上传至核心网，从而与其他设备互联通信，获得组网能力。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的一种无线通信方法的流程图，本实施例可适用于利用基站进行无线通信的情况，该方法可以由基站来执行，该基站可以采用硬件和/或软件的形式实现。如图2所示，该方法包括：
S210、向电子标签发送下行信号。
在本实施例中，基站与电子标签进行通信时，要把需要传输的信息转换成原始的电信号，然后将原始电信号通过调制转换成适合信道传输的下行信号，再发送给电子标签。原始电信号需要进行调制变换的原因是，原始电信号频率很低(我们称这种信号为基带信号)，在信道中传输损耗大，不宜直接传输。其中，调制是将各种基带信号转换成适于信道传输的调制信号。
可选的，基站发送的下行信号中携带对电子标签的指令信息，该指令信息可以指示电子标签在生成上行信号时，在上行信号中携带的信息的内容。
S220、接收电子标签发送的上行信号。
在本实施例中，基站可以直接接受到电子标签发送的上行信号。
可选的，基站和电子标签之间可以通过空口传输的方式进行通信，电子标签可以利用用户终端发送的上行连续载波信号，将上行连续载波信号作为上行反向散射所需载波，利用反向散射通信将自身信息调制到该射频信号上，基站即可接收到电子标签发送的上行信号。
进一步地，接收电子标签发送的上行信号之后，还可以：解析上行信号，并将解析后的数据信息发送到核心网。
在本实施例中，基站与核心网之间存在通信连接，因此，基站对电子标签发送的上行信号进行解析后，可以将标签数据上传至核心网进而与其他设备和互联网进行通信，从而使得电子标签间接获得组网能力。
本发明实施例公开的无线通信方法，首先向电子标签发送下行信号，然后接收电子标签发送的上行信号。本发明实施例提供的无线通信方法，令基站代替电子标签中的读写器，直接与电子标签通信，降低了电子标签的应用成本，也消除了读写器可能带来的不兼容问题，由于基站接收机的高灵敏度，增大了电子标签与基站的读写距离。此外，由于基站和核心网的通信连接，电子标签可以通过基站将数据上传至核心网，从而与其他设备互联通信，使电子标签获得组网能力。
实施例三
图3为本发明实施例三提供的一种电子标签的结构示意图。如图3所示，该电子标签包括：下行信号接收模块310，解调解码模块320和上行信号传输模块330。
下行信号接收模块310，用于接收基站发送的下行信号，利用下行信号进行充电供能。
解调解码模块320，用于对下行信号进行解调和解码，获取针对电子标签的指令信息。
上行信号传输模块330，用于根据指令信息生成上行信号，将上行信号传输给基站。
可选的，电子标签包括接收天线，接收天线用于收发双频信号。
可选的，电子标签包括能量获取电路，能量获取电路用于将光能转换成电能并存储。
可选的，上行信号传输模块330还用于：
根据指令信息编码得到基带信号；接收用户终端发送的上行连续载波信号，将基带信号调制在上行连续载波信号上得到上行信号；将上行信号空口传输给基站。
可选的，电子标签还包括上行连续载波信号接收模块340，用于接收用户终端发送的上行连续载波信号，利用上行连续载波信号进行充电供能。
本发明实施例所提供的电子标签可执行本发明实施例一所提供的无线通信方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例四
图4为本发明实施例四提供的一种基站的结构示意图。如图4所示，该基站包括：下行信号发送模块410和上行信号接收模块420。
下行信号发送模块410，用于向电子标签发送下行信号。
上行信号接收模块420，用于接收电子标签发送的上行信号。
可选的，基站还包括数据发送模块430，用于解析上行信号，并将解析后的数据信息发送到核心网。
本发明实施例所提供的基站可执行本发明实施例二所提供的无线通信方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例五
图5为本发明实施例五提供的一种无线通信系统的结构示意图。如图5所示，该系统包括：电子标签510和基站520。
电子标签510用于接收基站520发送的下行信号，利用下行信号进行充电供能后，对下行信号进行解调和解码，获取针对电子标签510的指令信息，并根据指令信息生成上行信号，将上行信号传输给基站520。
基站520用于向电子标签510发送下行信号，并接收电子标签510发送的上行信号。
在本实施例中，基站520与电子标签510进行通信时，首先把需要传输的信息转换成原始的电信号，然后将原始电信号通过调制转换成适合信道传输的下行信号，再发送给电子标签510。电子标签510可以根据接收到的下行信号，将部分微波能量转化为直流电供自己进行信号解调作业。通过解调下行信号，电子标签510可以得到下行信号中携带的对电子标签510的指令信息，该指令信息可以指示电子标签510在生成上行信号时，在上行信号中携带的信息的内容。然后，电子标签510可以根据该指令信息将需要传输给基站520的信息携带于上行信号中，再传输给基站520。
进一步地，基站520接收电子标签510发送的上行信号之后，还可以解析上行信号，并将解析后的数据信息发送到核心网。
在本实施例中，基站与核心网之间存在通信连接，因此，基站对电子标签发送的上行信号进行解析后，可以将标签数据上传至核心网进而与其他设备和互联网进行通信，从而使得电子标签间接获得组网能力。
可选的，系统还包括用户终端530，用户终端530用于向电子标签510发送上行连续载波信号。
在本实施例中，用户终端530可以向电子标签510发送上行连续载波信号，该上行连续载波信号作为电子标签510上行反向散射所需载波。
具体的，电子标签510在向基站520发送上行信号时，可以通过空口传输的方式，空口即空中接口(Air Interface)。在无线通信技术当中，“空中接口”定义了终端设备与基站之间的电波链接的技术规范，使无线通信像有线通信一样可靠。反向散射通信是利用射频信号反向散射原理，设计出极低功耗的调制与传输技术，电子标签可以利用用户终端发送的上行连续载波信号进行反向散射，从而实现与基站之间的空口传输。
可选的，电子标签510还可以接收用户终端530发送的上行连续载波信号，利用上行连续载波信号进行充电供能。
在本实施例中，电子标签510除了利用基站520发送的下行信号进行充电供能之外，还可以利用用户终端530发送的上行连续载波信号作为能量来源，为标签的下行解调进行充电供能。
优选地，电子标签510进行充电供能时，可以优先利用基站520发送的下行信号，若接收的下行信号射频能量不够，则通过用户终端530辅助提供电子标签510工作所需的电源。
可选的，电子标签510可以包括接收天线，用于收发双频信号从而使电子标签510支持双频通信，即基站520给电子标签510发射的下行信号和用户终端530提供的上行连续载波信号可以是两个频段。
图6为本发明实施例提供的一种无线通信系统的交互过程示意图，如图所示，接收基站520向电子标签510发送下行信号，电子标签510可以利用下行信号进行充电供能，然后解调下行信号。用户终端530向电子标签510发送上行连续载波信号，电子标签510将该上行连续载波信号作为电子标签510上行反向散射所需载波，将上行信号空口传输给基站520。
本发明实施例所提供的无线通信系统，令电子标签直接与基站通信，由基站代替了电子标签中的读写器，不仅降低了电子标签的应用成本，也消除了读写器可能带来的不兼容问题，由于基站接收机的高灵敏度，电子标签与基站的读写距离比普通读写器更大，可以达到两百米及以上。此外，由于基站和核心网的通信连接，电子标签可以通过基站将数据上传至核心网，从而与其他设备互联通信，获得组网能力。

Claims (11)

1.一种无线通信方法，其特征在于，所述方法应用于电子标签，包括：
接收基站发送的下行信号，利用所述下行信号进行充电供能；
对所述下行信号进行解调和解码，获取针对所述电子标签的指令信息；
根据所述指令信息生成上行信号，将所述上行信号传输给所述基站。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电子标签包括接收天线，所述接收天线用于收发双频信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电子标签包括能量获取电路，所述能量获取电路用于将光能转换成电能并存储。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述指令信息生成上行信号，将所述上行信号传输给所述基站，包括：
根据所述指令信息编码得到基带信号；
接收用户终端发送的上行连续载波信号，将所述基带信号调制在所述上行连续载波信号上得到所述上行信号；
将所述上行信号空口传输给所述基站。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
接收用户终端发送的上行连续载波信号，利用所述上行连续载波信号进行充电供能。
6.一种无线通信方法，其特征在于，所述方法应用于基站，包括：
向电子标签发送下行信号；
接收所述电子标签发送的上行信号。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，接收所述电子标签发送的上行信号之后，还包括：
解析所述上行信号，并将解析后的数据信息发送到核心网。
8.一种电子标签，其特征在于，包括：
下行信号接收模块，用于接收基站发送的下行信号，利用所述下行信号进行充电供能；
解调解码模块，用于对所述下行信号进行解调和解码，获取针对所述电子标签的指令信息；
上行信号传输模块，用于根据所述指令信息生成上行信号，将所述上行信号传输给所述基站。
9.一种基站，其特征在于，包括：
下行信号发送模块，用于向电子标签发送下行信号；
上行信号接收模块，用于接收所述电子标签发送的上行信号。
10.一种无线通信系统，其特征在于，所述系统包括：电子标签和基站，
所述电子标签用于接收所述基站发送的下行信号，利用所述下行信号进行充电供能后，对所述下行信号进行解调和解码，获取针对所述电子标签的指令信息，并根据所述指令信息生成上行信号，将所述上行信号传输给所述基站；
所述基站用于向所述电子标签发送下行信号，并接收所述电子标签发送的上行信号。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述系统还包括用户终端，所述用户终端用于向所述电子标签发送上行连续载波信号。
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