CN1697435A - 无线电通信系统、无线电通信装置、及无线电通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过利用吸收和反射所接收的无线电波的反向散射方式来实现数据通信的无线电系统，其中，数据读取装置发送频率为f₀的未调制载波；数据发送装置以中心频率f_s对发送数据进行初次调制，并通过将初次调制所得的信号与反向散射方式的未调制载波的输入相乘而对初次调制所得的信号进行二次调制，以产生反射调制波，其中频率f₀+f_s和f₀－f_s中的一个受到抑制；以及，数据读取装置接收来自于数据发送装置的反射波信号，其中频率f₀+f_s和f₀－f_s中的一个受到抑制。

Description

无线电通信系统、无线电通信装置、 及无线电通信方法

技术领域

本发明涉及一种使用特定频带内的微波的无线电波通信方式的无线电通信系统、无线电通信装置、和无线电通信方法，尤其涉及一种用于实现较短距离的设备间的低功耗通信操作的无线电通信系统、无线电通信装置、及无线电通信方法。

具体地说，本发明涉及一种利用通过发送来自于读取装置侧的未调制载波，并基于发送装置侧的天线的终端操作而吸收和反射所接收的无线电波的反向散射方式执行数据通信的无线电通信系统、无线电通信装置、和无线电通信方法，尤其涉及一种可消除发送器的噪声对读取装置侧的影响，从而提高接收灵敏度并增加通信距离的无线电通信系统、无线电通信装置、和无线电通信方法。

背景技术

RFID是一种仅能用于有限范围内的无线通信装置。RFID系统包括标签和读取器，在该系统中读取器以非接触方式读取存储在标签中的信息。虽然该系统还被称作“ID系统”、“数据载体系统”等等，但该系统普遍通用的名称是RFID系统。RFID系统可简称为RFID。顺便提一句，RFID系统即“使用高频(无线电波)的识别系统”。标签和读取器/记录器之间的通信方法包括诸如电磁耦合类型、电磁感应类型、及射频通信类型(例如，可参见KlausFrinkenzeller(译自英国，Swadlincote，Rachel Waddington，德文第3版)的“非接触智能卡及识别的基本原理及应用(Fundamentals andApplications in Contactless Smart Cards and Identification)”(Wiley& Sons LTD))。

RFID标签是一种包括固有识别信息的装置，并具有响应于特定频率的无线电波的接收来振荡具有对应于该识别信息的调制频率的无线电波的操作特性。在RFID标签的振荡频率的基础上，读取装置侧可以识别出该RFID标签。因此，采用RFID的系统可利用写入RFID标签的固有ID来识别出物品、所有者等等。RFID系统目前被用于很多系统中，包括，例如，房间出入监视系统、配售中的物品识别系统、餐馆和类似地方中的帐单支付系统、以及在销售CD、软件等商品的商场中防止付款前带出的系统。

通过将具有发送和接收功能和存储器功能的IC芯片、驱动芯片的电源、以及天线封装在一起可生产出小尺寸的无线电识别装置(参见日本专利公开号Hei 6-123773)。根据该无线电识别装置，可以通过天线将物品上的各种数据发送给IC芯片中的接收装置并将输出存储到存储器中，并且根据需要还可以读出存储器中的数据并通过天线以无线电方式将数据发送至外部。因此，可以快速简单地检查并跟踪物品的存在和位置等。

RFID系统包括RFID标签和标签读取器。当标签接收到由标签读取器发射的未调制波f₀时，该未调制波f₀被整流转换成直流电源，并且该直流电源可以被用作标签的操作电源。标签侧根据发送数据的位图执行天线的终端操作，从而利用所接收无线电波的吸收和反射来表示数据。具体来说，当数据为1时，标签通过天线阻抗来终止天线而吸收来自标签读取器的无线电波。当数据为0时，标签通过将天线的终端设置为开启状态来反射来自于标签读取器的无线电波。与从标签读取器发出的信号相同频率的信号通过反向散射方式的反射被返回。通过吸收和反射这些接收到的无线电波的方式来表示数据的通信方法被称作“反向散射方式”。因此，标签不需要电源就可将其内部的信息发送到读取器侧。

传统上说，反向散射方式的无线电通信系统被限制在较短距离的通信范围内，因此通常应用于用RFID标签代表的物品、人等的识别和认证。

另一方面，RFID标签通常没有电源，来自于读取器的无线电波的功率可提供给它。该功率是由装置内的电池提供的，由此可以通过反向散射方式实现低功耗的无线电数据传输。即，当通信距离有限时，反向散射方式的无线电通信具有能够建立很低功耗的无线电通信线路的特征。近来，随着封装技术的改进，出现了具有存储器功能的IC芯片，并且IC芯片的存储器的容量也增加了。因此不仅希望能够传送像识别信息和验证信息这样的较短数据，也希望将反向散射方式的通信用于一般的数据传输。例如，在将数码相机中或手提电话中的图片传送到PC机、打印机、电视或其他设备时，反向散射方式通信很有用。

基于反向散射方式的通信系统将通过在天线的终端操作的基础上吸收和反射接收到的无线电波来执行数据通信作为基本操作。通常，来自读取器的载波频率和反射波的中心频率是相同的，并且读取器侧以相同的频率执行发射和接收。

在此情况下，接收单元受到从发送侧进入接收单元的发送频率的影响，并且需要处理功率较弱的反射波。即，接收单元容易受到DC偏移和发送器噪声的影响，因此很难增加传输距离。另外，在多数情况下，反向散射方式中的调制方式通常是ASK调制方式或PSK调制方式，因此很难提高速度。

图7示出了传统反向散射方式的无线电通信系统的结构举例。

标号500表示移动装置侧的无线电发送装置。标号510表示读取器侧的无线电发送和接收装置。假定数据传输是从无线电发送装置500到无线电发送和接收装置510通过反向散射方式执行的。

无线电发送装置500与诸如数码相机等应用单元503相连。类似地，无线电发送和接收装置510与诸如打印机等应用单元519相连。

无线电发送和接收装置510包括：天线511；将发送波与接收波彼此分离的循环器512；接收单元514；本机振荡器513，它由接收单元514及发送单元517共用进行发送和接收；以及基带处理单元518。假定在图中所示的例子中，接收单元514和发送单元517都使用的是直接转换方式。此外，接收单元514包括正交解调单元515和AGC放大器516。未调制载波通过由基带处理单元518启动发送单元517、从而将本机振荡器513的频率f₀经由循环器512从天线511发送而发送到无线电发送装置500。

所发送的未调制载波f₀到达无线电发送装置500。无线电发送装置500包括天线501和反向散射调制器502。反向散射调制器502根据应用单元503的传输数据执行反向散射式ASK、PSK、或QPSK调制。这些调制可以通过二极管、GaAs开关等的开/关操作很容易地完成。因此，所产生的从天线501最终反射回的调制波以未调制载波的中心频率f₀为中心。

在无线电发送和接收装置510中，由天线511、循环器512、及接收单元514接收具有中心频率f₀的经过反向散射的调制波。向正交解调单元515提供本机振荡器513的频率f₀，执行直接转换接收，并产生基带信号的I′信号和Q′信号。

在随后的阶段，基带信号的I′信号和Q′信号被AGC放大器516放大到所需的电平。从而得到基带信号的I信号和Q信号。基带信号的I信号和Q信号被提供给基带处理单元518。基带处理单元518执行解调，然后将接收到的数据和接收到的时钟提供给应用单元519。

来自于发送单元517的未解调载波f₀通过循环器512从天线511发出，并进入接收单元514侧。进入接收单元514侧的部分可以由循环器512减少到一定程度。然而，减少值不是无限的，实际值是大约20dB的偏离。

图7还示出了读取器侧的频谱。标号520表示正交解调单元515的输入端的频谱。标号521表示通过反向散射所反射的调制波，例如BPSK调制波。标号522表示未调制载波。当调制信号521很小时，未调制载波522有较大值。

未调制载波f₀进入正交解调单元515，与本机振荡器513的本振频率f₀混合。结果产生了高直流电压。这形成了DC偏移，对正交解调单元515的操作产生了很大的负面影响。因此，这个非常小的调制信号产生失真，难以进行解调，从而构成了增加传输距离的障碍的主要原因。

作为解决这个问题的一种方法，有一种方法是在标签侧上将接收频率f₀在正方向或负方向上偏移预定的中心频率f_s，然后将反射波返回。在此情况下，在标签读取器侧接收的反射波的频率与发送频率不同。因此可以避免DC偏移和发送器噪声的影响，所以可以以高灵敏度接收反射波。从而可以增加传输距离。

例如，提出了这样一种方法，该方法首先使用副载波执行QPSK调制，然后通过反向散射方式执行ASK或PSK调制作为二次调制(参见，日本专利公开号Hei 10-209914)。

图5示出了一种RFID系统的结构实例，在该系统中，标签侧将接收频率f₀在正方向或负方向上移动预设的中心频率f_s，然后使反射波返回。

标号100表示在移动装置侧的无线电发送装置。标号110表示读取器侧的无线电发送和接收装置。假设从无线电发送装置100向无线电发送和接收装置110的数据发送通过反向散射系统执行。无线电发送装置100与诸如数码相机等的应用单元105相连。类似地，无线电发送和接收装置110与诸如打印机等的应用单元119相连。

无线电发送和接收装置110包括：天线111；用于将发射波与接收波彼此分开的循环器112；接收单元114；用于接收单元114的本机振荡器115；发送单元116；用于发送单元116的本机振荡器117；以及基带处理单元118。假定在这种情况下，接收单元114和发送单元116使用的都是直接转换方式。

未调制载波通过由基带处理单元118开启发送单元116、并将本机振荡器117的频率f0通过带通滤波器113和循环器112从天线111发送，而被发送到无线电发送装置100。所发送的未调制载波f0可到达无线电发送装置100。带通滤波器113被提供用来减少发送器噪声对接收单元114的影响。

无线电发送装置100包括天线101、反向散射调制器102、副载波QPSK调制器103、以及副载波振荡器104。

副载波QPSK调制器103以副载波频率f_s执行QPSK调制。将要进行QPSK调制的数据作为发送数据(TXDATA)和发送时钟(TXCLK)从应用单元105接收。

QPSK调制通常需要90°移相器。然而，当由数字电路实现QPSK调制时，可以很容易地由四倍f_s的时钟来创建90°移相器。此外，可以使用模拟延迟线。

生成的具有中心频率f_s的QPSK调制波由反向散射调制器102进行ASK调制。反向散射调制可以很容易地通过使用二极管、GaAs开关等(已知)来执行。因此，最终从天线101反射的QPSK调制波在未解调载波频率f₀的两个边带上产生，即，两个中心频率为f₀+f_s和f₀-f_s的频带。

在图5所示的例子中，使用了被分解成两个边带的调制波的f₀+f_s。通过使用接入在天线101和反向散射调制器102之间的带通滤波器106可除去调制波中的f₀-f_s。然而，带通滤波器106的接入损耗出现了两次，导致反射效率降低。另外，带通滤波器106的接入增加了装置的成本。

在无线电发送和接收装置110中，具有f₀+f_s的反向散射调制波由天线111、循环器112、及接收单元114接收。

接收单元114以本机振荡器115的f₀+f_s频率执行直接转换接收。QPSK调制波被转换成基带信号I和Q。基带信号I和Q被传送到基带处理单元118。

基带处理单元118执行QPSK解调处理(载波同步和符号同步)，从而产生接收数据RXDATA和接收时钟RXCLK，然后将接收数据RXDATA和接收时钟RXCLK提供给应用单元119。

然而，上述的在标签侧将来自于标签读取器侧的频率为f₀的未调制载波偏移f_s、并返回反射波的方法具有以下问题。

(1)反射回的调制波所显示状态为被分解成由来自于读取器的未调制载波的中心向正方向和负方向偏移了副载波频率的两个边带。因为实际上需要调制的波仅在一侧，所以另一侧需要由滤波器截止。然而，在反向散射系统中使用滤波器时，在两个方向上都产生了由于接入滤波器引起的损失，导致了反射效率的降低。另外，滤波器引起的成本增加也是个问题。

(2)反射波的能量被分到两个边带中。因此，当只使用一侧的边带时，分配到另一未使用侧的能量造成了功率损耗，因此导致反射波功率的减少。例如，可以认为反射波的功率减少了至少3dB。反向散射系统使用的ASK调制进一步增加了这种功率减少。

图6示出了如图5所示的RFID系统中的反射波的频谱。假定反向散射的调制方式是ASK。

标号200表示无线电发送和接收装置110所发送的频率为f₀的未调制载波的返回分量。标号201表示中心频率为f₀+f_s的QPSK调制波。标号202表示中心频率f₀-f_s的QPSK调制波。

如图所示，无线电发送和接收装置110发送的未调制载波被分成分量200、201、和202，然后被反射回。因此，每一侧的调制信号的电平都较低。即，原本非常弱的反射波的电平被进一步削弱，这是发送距离减小的原因之一。

发明内容

人们希望能提供一种无线电通信系统、无线电通信装置、和无线电通信方法，能够通过利用从读取装置侧发送未调制载波、并在终止发送装置侧的天线的操作的基础上吸收和反射所接收的无线电波的反向散射方式来有效执行数据发送。

还希望能提供一种无线电通信系统、无线电通信装置、和无线电通信方法，能够有效去除发送器噪声对读取装置侧的影响，以提高接收灵敏度并增加通信距离。

还希望能提供一种无线电通信系统、无线电通信装置、和无线电通信方法，能有效去除DC偏移和发送器噪声对标签读取器侧的影响来提高接收灵敏度，并通过将来自标签读取器侧的频率f₀的未调制载波偏移f_s并返回反射波来增加通信距离。

还希望能提供一种无线电通信系统、无线电通信装置、和无线电通信方法，能使得可通过提高反射效率并防止当将来自标签读取器侧的频率f₀的未调制载波偏移f_s并返回反射波时的反射波功率损失来提高接收灵敏度和增加通信距离。

考虑到上述问题提出本发明。根据本发明的实施例，提出了一种通过利用吸收和反射所接收无线电波的反向散射方式来进行数据通信的无线电通信系统，其中，数据读取装置发射频率为f₀的未调制载波；数据发送装置以中心频率f_s对发送数据进行初次调制，并将初次调制所得的信号通过将初次调制所得的信号与反向散射方式的未调制载波的输入相乘进行二次调制以产生反射调制波，在该反射调制波中，频率f₀+f_s和f₀-f_s中的一个受到抑制；以及，数据读取装置从数据发送装置接收反射波信号，在该信号中，频率f₀+f_s和f₀-f_s中的一个受到抑制。

这里所说的系统指的是多个装置(或实现特定功能的功能模块)的逻辑组，而不管每个装置或功能模块是否位于同一机壳内。

根据本发明实施例的无线电通信系统可应用于RFID系统，其中，标签可以在没有电源的情况下通过反向散射方式进行数据通信。数据发送装置相当于标签，数据读取装置相当于标签读取器。

在普通的RFID系统中，来自读取器的载波频率和反射波的中心频率相同，并且由于读取器侧以相同的频率执行发送和接收，因而标签读取器的接收单元需要在经受DC偏移和发送器噪声影响的同时，处理功率较弱的反射波。

另一方面，根据本发明实施例的无线电通信系统通过在标签侧将来自标签读取器侧的频率f₀的未调制载波偏移f_s并返回反射波来去除DC偏移和发送器噪声对标签读取器侧的影响。从而可以提高接收灵敏度并增加发送距离。

另外，当未调制载波在标签侧偏移了f_s并且返回反射波时，反射调制波显示状态为被分解为由副载波频率将未调制载波的中心向正方向和负方向偏移的两个边带。因此，由于反射波中的能量被分配到两个边带中，所以存在功率损耗的问题，以及由于用滤波器截去其中一侧导致成本的增加。

另一方面，在本发明中，数据发送装置以中心频率f_s对发送数据进行初次调制，并将初次调制后的信号与未调制载波相乘以进行二次调制。此时，数据发送装置产生反射波的调制信号，其中频率f_o+f_s和f_o-f_s中的一个受到抑制，然后发送反射波的调制信号。因此，可以提高反射效率并防止反射波的功率损失，从而提高了接收灵敏度并增加了传输距离。另外，因为两个被划分的边带之一上的反射波不需要由滤波器去除，所以可以防止成本的增加。

数据发送装置通过BPSK方式或QPSK方式之一使用中心频率f_s对传输数据进行初次调制。数据发送装置因此产生发送数据I。同样，数据发送装置通过将发送数据I移相90°来生成发送数据Q。

此外，该数据发送装置通过反向散射方式将发送数据与用于正交调制的未调制载波的I和Q相乘来生成反射波的调制信号，其中频率f₀+f_s和f₀-f_s中的一个被抑制。

通过改变用于正交调制的未调制载波的输入I和Q与初次调制所得的发送数据I和Q的相乘的组合，可以有选择地产生频率为f₀+f_s和f₀-f_s之一的反射调制波。

例如，通过把将要进行正交调制的未调制载波的输入I与初次调制发送数据I相乘，并把将要进行正交调制的未调制载波的输入Q与初次调制发送数据Q相乘，可以将频率为f_o-f_s的反射波返回到数据读取装置。可选地，通过把将要进行正交调制的未调制载波的输入I与初次调制发送数据Q相乘、并把将要进行正交调制的未调制载波的输入Q与初次调制发送数据I相乘，可以将频率为f₀+f_s的反射波返回到数据读取装置。

数据发送装置可以改变用于初次调制的中心频率f_s。

当通过对用于初次调制频率f_s进行分频而获得发送数据的时钟时，因为时钟统一而很容易实现同步。

根据本发明的实施例，可以提供一种无线电通信系统、无线电通信装置、及无线电通信方法，使得可通过将读取装置侧的发送频率与作为来自于发送装置侧的反射波而返回的接收频率相分离以提高接收灵敏度，并增加了通信距离。

另外，根据本发明的实施例，可以提供一种无线电通信系统、无线电通信装置、和无线电通信方法，能有效去除DC偏移和发送器噪声对标签读取器侧的影响，以提高接收灵敏度，并通过在标签读取器侧将来自于标签读取器侧的频率为f₀的未调制载波偏移f_s并返回反射波来增加通信距离。

另外，根据本发明的实施例，可以提供一种无线电通信系统、无线电通信装置、和无线电通信方法，使得可通过提高反射效率并防止当将来自于标签读取器侧的频率为f₀的未调制载波偏移f_s并返回反射波时的功率损耗而提高接收灵敏度和增加通信距离。此外，因为标签读取器侧不需要由滤波器滤去两个划分边带的一侧上的反射波，可以防止成本的增加。

通过结合附图和以下描述的本发明的实施例进行更详细的描述，本发明的各种目的、特点和优点将变得显而易见。

附图说明

图1示出了根据本发明的一个实施例的无线电通信装置的结构的示意图；

图2示出了如图1所示的作为RFID标签的无线电通信装置的变体的示意图；

图3示出了根据本发明的实施例的无线电通信装置的具体结构的示意图；

图4示出了图3所示的无线电通信装置中的反射波的频谱的示意图；

图5示出了一种RFID系统的结构实例的示意图，其中标签侧将接收频率f₀在正方向或负方向中的一个方向上偏移预设的中心频率f_s并返回反射波；

图6示出了如图5所示的RFID系统中的反射波的频谱的示意图；以及

图7示出了传统的反向散射方式(系统)的无线电通信系统的结构实例的示意图。

具体实施方式

以下结合附图详细描述本发明的优选实施例。

本发明涉及一种RFID系统，其中标签可以在没有电源的情况下以反向散射方式进行数据发送。

在传统的RFID系统中，来自读取器的载波频率与反射波的中心频率相同，并且因为读取器侧以相同的频率执行发送和接收，所以标签读取器的接收单元受到DC偏移和发送器噪声的影响。

另一方面，根据本发明实施例的无线电通信系统通过在标签侧将来自于标签读取器侧的频率为f₀的未调制载波偏移f_s并返回反射波而消除了DC偏移和发送器噪声对标签读取器侧的影响。

图1示出了根据本发明实施例的无线电通信装置10的结构。图中所示的无线电通信装置相当于RFID系统中的标签。无线电通信装置接收来自于标签读取器的频率为f₀的未调制载波，并通过反向散射方式将该载波偏移频率f_s。同样，无线电通信装置产生反射波的调制信号，其中两个边带f₀+f_s和f₀-f_s中的一个受到抑制，然后发送调制信号。

如图1所示，无线电通信装置10包括频率发生单元11、初次调制单元12、及二次调制单元13。

频率发生单元11产生用于初次调制的中心频率f_s。频率发生单元11可以改变用于初次调制的中心频率f_s。

初次调制单元12通过BPSK或QPSK方式使用中心频率f_s对发送数据进行初次调制。该初次调制单元12因此产生发送数据的I轴信号。此外，初次调制单元12通过将发送数据的I轴信号移相90°而产生发送数据的Q轴信号。

二次调制单元13对经过初次调制的发送数据进行二次调制。本实施例中的二次调制单元由正交调制器形成，用来通过反向散射方式对来自于标签读取器的频率为f₀的未调制载波进行正交调制。即，二次调制单元13将输入其自身的未调制载波的I轴信号和Q轴信号分别与上述的经过初次调制发送数据的I轴信号和Q轴信号相乘。

通常，当对两个不同的频率f₀和f_s进行频率操作时，将产生f₀的两个边带频率分量f₀+f_s和f_o-f_s，并且彼此互相干扰。另一方面，如上所述，通过将频率信号的I轴信号和Q轴信号相乘并因此实现正交调制，可以生成反射波的调制信号，其中频率f₀+f_s和f₀-f_s中的一个受到抑制。即，可以仅产生所需频率分量的信号，从而去除掉干扰波。

这样的结果是，可以提高反射效率并防止反射波的功率损失，提高接收灵敏度，并增加发送距离。此外，因为标签读取器侧不需要通过滤波器滤掉两个边带之一上的反射波，防止了成本的增加。

图2示出了如图1所示的作为RFID标签的无线电通信装置的变体。图中所示的无线电通信装置还包括切换单元14。

切换单元14改变了未调制载波的I轴信号和Q轴信号与如上所述的经过初次调制的发送数据的I轴信号和Q轴信号相乘的组合。

通过改变未调制载波的I轴信号和Q轴信号与初次调制的发送数据的I轴信号和Q轴信号相乘的组合，可以有选择地产生反射波的调制信号，其中频率f₀+f_s和f_o-f_s中的一个受到抑制。

具体说来，通过把将要进行正交调制的未调制载波的输入I与经过初次调制的发送数据I相乘，并把将要进行正交调制的未调制载波的输入Q与经过初次调制发送数据Q相乘，可以将频率为f₀-f_s的反射波返回到标签数据读取器。可选地，通过把将要进行正交调制的未调制载波的输入I与经过初次调制发送数据Q相乘，并把将要进行正交调制的未调制载波的输入Q与经过初次调制发送数据I相乘，可以将频率为f₀+f_s的反射波返回到标签数据读取器。

图3示出了根据本发明实施例的无线电通信装置的具体结构。图中显示的作为RFID系统中的标签运行的无线电通信装置能够通过反向散射方式在提高反射效率、抑制有害频谱的情况下进行QPSK无线通信。该无线通信装置的特征在于，使用了图像载波抑制型反向散射调制器以提取出仅仅位于调制波一侧的分量。

标号300表示图像载波抑制型反向散射调制器。该反向散射调制器300包括天线301、分波/合成器302、高频开关303和305、以及λ/8移相器304。通常，高频开关303和305由二极管、GaAs开关等构成，移相器304由带状线等构成。标号301～305表示的部件形成了正交调制单元。

由天线301接收的信号被分波/合成器302分裂为两个信号。接通一个高频开关303以通过天线阻抗来终止天线301，并因此吸收来自于标签读取器的无线电波，关闭该开关可反射来自于标签读取器的无线电波。即，高频开关303可根据数据建立开路状态和短路状态的全反射，并因此作为具有180°相差的BPSK调制器来工作。

另一高频开关305类似地通过接通或关闭来吸收或反射来自于标签读取器的无线电波。然而，因为λ/8移相器304被接入在中间点上，所以作为BPSK调制器来运行的高频开关305在两个方向上总计提前λ/4，即，90°。

因此，两个高频开关303和305及移相器304可以形成反向散射类型的正交调制器。假定在这种情况下，由高频开关303控制的信号是I轴信号，而由高频开关305控制的信号是Q轴信号。发送数据被赋予I和Q，从而形成反向散射类型的QPSK调制器。然而，无法实现反射波的移频。因此要求具有移频f_s的功能。

图3中标号306～311产生了要移频f_s的发送数据的I轴信号和Q轴信号。

首先，S/P转换单元309将发送数据(TX DATA)和发送时钟(TX CLK)进行包括格雷编码(Gray coding)的串行-并行转换。假定输出是P1和P2。具体来说，发送数据00被转换为(P1＝0，P2＝0)；发送数据01被转换为(P1＝0，P2＝1)；发送数据10被转换为(P1＝1，P2＝0)；发送数据11被转换为(P1＝1，P2＝1)。

需要用移位时钟振荡器310来将频率偏移f_s。该振荡器以频率f_s或4倍f_s振荡。移位时钟振荡器310的输出在90°移相器308中被分成0°和90°的两个信号。

在由数字电路形成90°移相器308时，90°移相器308可以很容易地由4倍f_s的时钟形成。同样，可以不使用4倍f_s的时钟，而使用模拟延迟线。彼此相差为90°的两个信号被输入QPSK调制器306。

QPSK调制器306由来自于移相器308的两个信号产生彼此间相差为90°的四个频率为f_s的信号。QPSK调制器306根据发送数据P1和P2选择四个信号来产生数字QPSK信号。将该数字QPSK信号作为I轴信号312。另外，将Q轴信号313作为通过90°移相器307将I轴信号312的相位延迟90°而获得的信号。

QPSK调制器306的调制方式由调制切换信号(MOD CONT)314控制，因此可以在调制方式QPSK和BPSK之间进行切换。例如，MOD CONT＝0时为BPSK调制，而MOD CONT＝1时为QPSK调制。

上述的I轴信号312和Q轴信号313通过上述的正交调制单元进行反向散射调制。从而可以获得这样的频谱，其中，出现在载波频率两侧的QPSK频谱中的一侧被衰减。

为了计算，令A(＝±1)和B(＝±1)为数据P1和P2，X＝2πf_s，且Y＝2πf₀，经过QPSK调制的I轴信号312和相对于I轴信号312相位滞后90°的Q轴信号313可以表示如下：

I＝AcosX+BsinX，Q＝AsinX-BcosX...(1)

由正交调制单元使用来自于标签读取器的未调制载波f₀对上述信号进行正交调制。由天线301反射的调制波信号如下：

(AcosX+BsinX)×cosY+(AsinX-BcosX)×sinY

＝AcosXcosY+BsinXcosY+AsinXinY-BcosXsinY

$=\frac{1}{2}\{A\cos (X+Y)+A\cos (X-Y)+B\sin (X+Y)+B\sin (X-Y)-A\cos (X+Y)+A\cos (X-Y)-B\sin (X+Y)+B\sin (X-Y)\}=A\cos (X-Y)+B\sin (X-Y)...\left(2\right)$

上述等式表示反射调制波仅出现在f₀的两侧边带中的f₀-f_s侧。另外，以相反的方式结合I和Q，可以生成仅在f₀+f_s侧的调制波。

另一方面，仅在I侧执行调制时，在天线301终端侧的调制波如下：

$\frac{1}{2}\left\{A\cos \right(X+Y)+A\cos (X-Y)+B\sin (X+Y)+B\sin (X-Y\left)\right\}=\frac{1}{2}\left\{A\cos \right(X+Y)+B\sin (X+Y\left)\right\}+\frac{1}{2}\left\{A\cos \right(X-Y)+B\sin (X-Y\left)\right\}...\left(3\right)$

表明在该情况下，调制波同时发生在两个边带f₀+f_s和f₀-f_s上。还表明信号电平减半。

上述计算实例与QPSK调制有关。然而，在图3中，P2总是被设置为0，P1被设置为传输数据(TX DATA)，并且通过设置MODCONT＝0执行BPSK调制，上述等式(2)得出Acos(X-Y)，从而类似地得到f₀-f_s侧的BPSK信号。

图3中的标号311表示分频器。分频器311划分移位时钟振荡器310的频率。通过使用1、2、4等作为分频率n并使用分频器的输出信号作为传输时钟，可以在90°移相器307和QPSK调制器306的EXOR输出处同步产生I轴信号和Q轴信号。然而，因为数据转换点和时钟转换点会变得相同，这样做会有危害。解决这种情况的方法与本发明的目的没有直接关系，因此在此不作赘述。

当通过划分用于初次调制的频率f_s以获得用于传输数据的时钟时，因为时钟的一致性所以容易实现同步。

图4示出了这样产生的反射波的频谱。

标号401表示以中心频率为f₀-f_s的QPSK调制波。标号400表示中心频率为f₀的QPSK调制波的泄漏分量，标号402表示中心频率为f₀+f_s的QPSK调制波的泄漏分量。这两个分量都是由f₀和f_s上的正交不平衡引起的，而不是在理想状态下生成的。

图5示出的反射和接收装置110可以用作标签读取器来接收和解调上述f₀+f_s调制波，因此，为了避免重复而不再赘述。

通过以上方法，可以通过反向散射方式实现PSK或QPSK调制的无线电发送装置，该装置提高了反射效率并抑制了有害频谱。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种无线电通信系统，用于通过利用吸收和反射所接收的无线电波的反向散射方式来进行数据通信，其中

数据读取装置发送频率为f₀的未调制载波；

数据发送装置以中心频率f_s对发送数据进行初次调制，并通过将得自所述初次调制的信号与所述反向散射方式的所述未调制载波的输入相乘而对得自所述初次调制的所述信号进行二次调制，以产生反射调制波，所述反射调制波中频率f₀+f_s和f₀-f_s之一被抑制；以及

所述数据读取装置接收来自于所述数据发送装置的具有所述频率f₀+f_s和f₀-f_s之一的频率的反射波。

2.根据权利要求1所述的无线电通信系统，其中

所述数据发送装置通过BPSK方式和QPSK方式之一对所述发送数据进行初次调制。

3.根据权利要求1所述的无线电通信系统，其中

所述数据发送装置以中心频率f_s对所述发送数据进行初次调制，并产生发送数据I和与所述发送数据I的相位差为90°的发送数据Q；以及

所述数据发送装置通过将用于反向散射类型正交调制的所述未调制载波的输入I和Q分别与所述发送数据I和Q相乘来执行二次调制，并产生所述反射波的调制信号，所述反射波中所述频率f₀+f_s和f₀-f_s之一被抑制。

4.根据权利要求3所述的无线电通信系统，其中

所述数据发送装置包括改变装置，用于改变用于所述正交调制的所述未调制载波的所述输入I和Q与得自所述初次调制的所述发送数据I和Q相乘的组合，并有选择地产生所述反射波的所述调制信号，其中所述频率f₀+f_s和f₀-f_s之一被抑制。

5.根据权利要求1所述的无线电通信系统，还包括频率控制装置，用于改变用于所述初次调制的所述中心频率f_s。

6.根据权利要求1所述的无线电通信系统，其中

所述数据发送装置通过对用于所述初次调制的所述频率f_s进行分频而获得所述发送数据的时钟。

7.一种无线电通信装置，用于通过利用吸收和反射所接收的无线电波的反向散射方式来执行数据通信，所述无线电通信装置包括：

初次调制装置，用于以中心频率f_s对发送数据进行初次调制；以及

二次调制装置，用于通过将得自所述初次调制的信号与未调制载波相乘执行二次调制，并产生反射调制波，其中频率f₀+f_s和f₀-f_s之一被抑制。

8.根据权利要求7所述的无线电通信装置，其中，所述初次调制装置通过BPSK方式和QPSK方式中之一对所述发送数据进行所述初次调制。

9.根据权利要求7所述的无线电通信装置，其中

所述初次调制装置以中心频率f_s对所述发送数据进行所述初次调制，并产生发送数据I和与所述发送数据I的相位差为90°的发送数据Q；以及

所述二次调制装置包括所述反向散射方式的正交调制器，将输入到所述正交调制器的所述未调制载波的输入I和Q分别与所述发送数据I和Q相乘，并产生所述反射调制波，其中所述频率f₀+f_s和f₀-f_s之一被抑制。

10.根据权利要求9所述的无线电通信装置，还包括改变装置，用于改变用于正交调制的所述未调制载波的所述输入I和Q与得自所述初次调制的所述发送数据I和Q相乘的组合。

11.根据权利要求7所述的无线电通信装置，还包括频率控制装置，用于改变用于所述初次调制的所述中心频率f_s。

12.根据权利要求7所述的无线电通信装置，其中

所述初次调制装置通过对用于所述初次调制的所述频率f_s进行分频而获得所述发送数据的时钟。

13.一种无线电通信方法，用于通过利用吸收和反射所接收的无线电波的反向散射方式来执行数据通信，所述无线电通信方法包括：

初次调制步骤，用于以中心频率f_s对发送数据进行初次调制；以及

二次调制步骤，用于通过将得自所述初次调制的信号与未调制载波相乘执行二次调制，并产生反射调制波，其中频率f₀+f_s和f₀-f_s之一被抑制。

14.根据权利要求13所述的无线电通信方法，其中

在所述初次调制步骤中，通过BPSK方式和QPSK方式中之一对所述发送数据进行所述初次调制。

15.根据权利要求13所述的无线电通信方法，其中

在所述初次调制步骤中，以中心频率f_s对所述发送数据进行所述初次调制，并产生发送数据I和与所述发送数据I的相位差为90°的发送数据Q；以及

在所述二次调制步骤中，提供所述反向散射方式的正交调制器，将所述未调制载波的输入I和Q分别与所述传输数据I和Q相乘，并产生所述反射调制波，其中所述频率f₀+f_s和f₀-f_s中之一被抑制。

16.根据权利要求15所述的无线电通信方法，还包括改变步骤，用于改变用于正交调制的所述未调制载波的所述输入I和Q与得自所述初次调制的所述发送数据I和Q相乘的组合。

17.根据权利要求13所述的无线电通信方法，还包括频率控制步骤，用于改变用于所述初次调制的所述中心频率f_s。

18.根据权利要求13所述的无线电通信方法，其中

在所述初次调制步骤中，通过对用于所述初次调制的所述频率f_s进行分频而获得所述发送数据的时钟。

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