CN1862565B

CN1862565B - 被动式射频识别系统的编码方法

Info

Publication number: CN1862565B
Application number: CN2005100688008A
Authority: CN
Inventors: 许绩贺
Original assignee: Holtek Semiconductor Inc
Current assignee: Holtek Semiconductor Inc
Priority date: 2005-05-11
Filing date: 2005-05-11
Publication date: 2010-04-28
Anticipated expiration: 2025-05-11
Also published as: CN1862565A

Abstract

本发明提供一种被动式射频识别系统的编码方法，应用于一射频识别系统上，其包含一单位长度的低电平脉冲与n个单位长度的高电平脉冲，通过调整n的值，以构成不同的指令或数据格式。本发明的编码方法结合PWM与PPM数据编码的传输特性，提供一特定编码方法，以进行特定格式协议的数据传输，同时兼顾简单解调功能，并能在被动式RFID系统的有限电源供应下，加长被动式RFID系统的使用距离。

Description

被动式射频识别系统的编码方法

技术领域

本发明涉及一种编码方法，特别涉及一种应用于被动式射频识别系统的编码方法。

背景技术

被动式射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)系统在进行数据传输时，受限于应用领域的扩展与成本考虑，无法提供复杂的通讯调制方式，因此常见以AM(振幅调制)方式进行数据传输。而被动式RFID系统的电子标签(tag)端，更因无主动的电源供应，因此在标签(tag)端的电源供应，仅能利用读取器(reader)所送出的无线射频(Radio Frequency，RF)载波当作AC交流信号，以进行交流/直流电源转换，在有限电源供应下，完成数据的传输。

在公知被动式RFID系统中，如图1所示，通过读取器(reader)01与电子标签(tag)02上的电感L101，L111来进行电磁互感感应，以进行能量与信息传输动作。其中，电感L101位于读取器01的谐振电路10中，而电感L111则位于标签02的谐振电路11中。被动式RFID在标签02端的工作偏压供应来源，是利用标签02与读取器01上平行的电感L101，L111来进行互感而产生感应电压，因此通过标签02端的电感L111，感应由读取器01端的电感形式的天线L101所发出的固定射频载波信号，作为交流电源来源。然后，经过四个或两个二极管所构成的全波或半波桥式整流电路1 2来进行交流/直流(AC/DC)转换，再经由一RC低通滤波器13，取出约略稳定的DC直流电平，以提供作为标签02端上的振荡电路15与数字逻辑电路16等电路工作所须直流电压的来源。而标签02内部的振荡电路15依据供应的直流偏压VDDA，自振出一系统频率信号，将要传送的数据信息通过编码方式，经由该调制发射电路17调制发送出去，而读取器01端接收微弱的载波信息变化，经检波处理电路解调出正确的数据信息，再通过微处理器控制单元(Microprocessor Control Unit，MCU)发出预设的相应声音或动作，以完成信号的传递。

在公知被动式RFID系统中，因整个RFID系统并非在一定距离运作，致使标签02端天线感应的AM振幅，受读取器01与标签02间的距离远近而有了高低变化差异，同时该桥式整流电路12所转换出的直流电平也相对变化。因此，在公知被动式RFID上进行AM传输时，几乎伴随数值编码，以避免直接AM解调过程发生错误，常见以脉冲宽度调制(Pulse WidthModulation，PWM)编码形式进行。

请参阅图2，其是公知被动式只读型RFID系统的数据传输示意图。如图所示，读取器送出固定高电平的载波，而标签将要传输的数据经过适当PWM编码后，调制至载波上发射出去给读取器检测解读。

请参阅图3，其是公知被动式读/写型RFID系统的数据传输示意图。如图所示，读取器读取标签传送的数据时，方式与被动式只读型RFID系统相同，也就是说，读取器送出固定高电平的载波，而标签将要传输的数据经过适当PWM编码后，调制至载波上发射出去给读取器检测解读。

当读取器上的数据要写入标签时，读取器将数据进行编码后，经由天线发射出去，在标签端检测转换出比被动式只读型RFID的标签较低的直流电源，并利用该直流电源将数据解调记录。

在被动式只读型RFID的运作上，读取器端的电感形式的天线发出固定高度的射频载波信号，以作为标签的交流电源来源，接着利用标签内的整流与滤波电路来转换出标签的工作电压，同时将标签要传送的数据耦合调制至载波上，让读取器端有效接收数据，即可完成单向的数据传输。然而，对于被动式读/写型RFID系统而言，在读取器送出含有数字数据的射频载波信号时，因为采用AM传输模式，在AM进行数据调制后，致使发射射频载波有振幅高低变化，以便于标签端进行解调，在标签端转换出的工作电压标签VDD需高于标签的最低工作电压需求。

请参阅图4，其是公知PWM读/写型RFID系统的数据传输示意图。如图所示，公知PWM读/写型RFID是以PWM格式编码，以H(high)/L(low)比例为1∶3的数据编码方式为例，LHHH代表数据“1”(DATA“1”)，HLLL代表数据“0”(DATA“0”)，若较长的连续高电平脉冲振幅出现，将使得标签端转换出较高的直流电平VDD1_L。若较长的连续低电平脉冲振幅出现，将使得标签端转换出较低的直流电平VDD0_L。无论如何，VDD1_L或VDD0_L均必须高于标签所需的最小工作电压，以避免误动作产生。因此，传统PWM编码方式当读取器与标签间的距离过长，或是读取器发射出过长的低电位载波振幅信号时，将导致标签所转换出的直流偏压不足，致使标签功能失效或误动作，或因为直流偏压不足，而缩短标签与读取器间的使用距离。

图5是另一公知的PPM编码方式，其依低电平脉波所存在的位置，来决定所代表的不同指令信息。PPM编码方式的优点在于，其仅有一单位长度的低载波振幅，可以减少标签端所转换出的直流电压的衰减程度。如图5所示，以L/H比例为1∶16为例，其固定为16单位长度或更长比例单位，致使标签与读取器间的位传输速率(BAUD rate)降低。此外，因为其利用低电平脉冲的存在位置来决定所代表的不同指令信息，因此正确判定低电平脉脉冲的存在位置是相当重要的。然而在实际运作中，并无法立即区分出低电平脉冲的起始点位置，因此，必须进行复杂的位置锁定动作，以避免误判，因此增加整个PPM解调电路的复杂性。

由上，鉴于公知技术的缺陷，提出本发明的被动式射频识别(RFID)系统的传输编码方法，用以改善上述公知技术的缺陷。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种被动式RFID系统的传输编码方法，其结合PWM与PPM数据编码的传输特性，提供一特定编码方法，以进行特定格式协议的数据传输，同时兼顾简单解调功能，并能在被动式RFID系统的有限电源供应下，加长被动式RFID系统的使用距离。

为实现上述目的，本发明提供一种编码方法，应用于一射频识别系统上，其包含一单位长度的低电平脉冲与n个单位长度的高电平脉波，通过调整n的值，以构成不同的指令或数据格式，并利用该指令或数据格式来进行特定格式协议的数据传输，以提升传输速率。

如上所述的编码方法，该射频识别系统为一被动式射频识别系统。

如上所述的编码方法，应用于该被动式射频识别系统的振幅调制(AM)上。

如上所述的编码方法，其中n≥1。

如上所述的编码方法，该指令或数据格式由该n个单位长度的高电平脉冲所构成。

如上所述的编码方法，该指令或数据格式由该一单位长度的低电平脉冲与该n个单位长度的高电平脉冲所构成。

如上所述的编码方法，该指令或数据格式由两个一单位长度的低电平脉冲间的多个具有不同单位长度的高电平脉冲所构成。

如上所述的编码方法，该一单位长度的低电平脉冲为该指令或数据格式的起始点。

为实现上述目的，本发明还提供一种编码方法，应用于一射频识别系统上，其包含一单位长度的低电平脉冲与n个单位长度的高电平脉冲，通过调整n的值，以构成不同的指令或数据格式，其中该指令或数据格式由该n个单位长度的高电平脉冲所构成，并利用该指令或数据格式来进行特定格式协议的数据传输，以提升传输速率。

如上所述的编码方法，其中n≥1。

为实现上述目的，本发明还提供一种编码方法，应用于一射频识别系统上，其包含一单位长度的低电平脉冲与n个单位长度的高电平脉冲，通过调整n的值，以构成不同的指令或数据格式，其中该指令或数据格式由该一单位长度的低电平脉冲与该n个单位长度的高电平脉冲所构成，并利用该指令或数据格式来进行特定格式协议的数据传输，以提升传输速率。

如上所述的编码方法，其中n≥1。

为实现上述目的，本发明还提供一种编码方法，应用于一射频识别系统上，其包含一单位长度的低电平脉冲与n个单位长度的高电平脉冲，通过调整n的值，以构成不同的指令或数据格式，其中该指令或数据格式由两个一单位长度的低电平脉冲间的多个具有不同单位长度的高电平脉冲所构成，并利用该指令或数据格式来进行特定格式协议的数据传输，以提升传输速率。

如上所述的编码方法，其中n≥1。

附图说明

图1为公知被动式RFID系统的架构示意图。

图2为公知被动式只读型RFID系统的数据传输示意图。

图3为公知被动式读/写型RFID系统的数据传输示意图。

图4为公知PWM读/写型RFID系统的数据传输示意图。

图5为公知PPM的编码方式。

图6为本发明一较佳实施例的被动式RFID的数据传输示意图。

图7为本发明一较佳实施例的编码方式。

图8为本发明一较佳实施例的完整传输架构示意图。

图中标号说明：

10：谐振电路 11：谐振电路

12：桥式整流电路 13：低通滤波器

14：电压限制器 15：振荡电路

16：数字逻辑电路 17：调制发射电路

具体实施方式

本发明提供一适用于被动式RFID系统进行双向通信时的通讯传输界面，其结合PWM与PPM数据编码的传输特性，采用PPM单一低电平脉冲特点，与PWM不同长度编码特性，利用两个不连续的单一低电平脉冲间的距离，来代表不同指令或数据，以设计一系列特定指令或数据，进行信息传输。

请参阅图6，其为本发明一较佳实施例的被动式RFID的数据传输示意图。如图所示，所有指令与数据均以一个单位低电平脉冲当作起始点，配合随后的高电平脉冲的单位长度来决定其代表指令或是数据，即利用高电平脉冲间的距离来区分不同的信息意义，也可视为以连续两个低电平脉冲间的距离，来决定其代表指令或是数据。

本发明的编码方式的设计范例如图7所示。所有指令或是数据均由一低电平脉冲时间当起始，且固定为标签可接受的最小单位长度时间，因此，其指令或是数据解调方式，可利用检测此低电平脉冲时间来作系统频率校正，利用此低电平脉冲时间当作指令或数据的检测起始点，测量随后的高电平脉冲的单位长度，即可简易判别出指令或数据。

因为所有指令或是数据的编码方法中，均仅有一个单位长度的低电平脉冲，所以反应在标签端的直流电源上的电压衰减变化是一致的，同时衰减影响也是最低的，也就是说，其应用的有效使用距离会较公知PWM编码方法的使用距离长。

PPM编码方式基本上是无法提供指令或数据检测的起始点，其必须通过复杂判断模式或电路方可完成。然而，本发明的编码方式均由一个单位长度的低电平脉冲时间当起始，且固定为标签可接受的最小单位时间，因此，其指令或是数据解调方式，可利用检测此低电平脉冲时间来作系统频率校正，利用此低电平脉冲时间当作指令或数据的检测起始点，测量随后的高电平脉冲的单位长度，即可简易判别出指令或数据。由于其指令与数据的单位长度长短不一，故可灵活运用，相对于PPM编码方式使用固定单位长度的指令或数据而言，本发明的传输速率快了许多。

请参阅图8，其为本发明一较佳实施例的完整传输架构示意图。该完整传输架构分成三大区块，包含封包头(header)、指令/数据(command/data)及结尾(END)，其中封包头(header)由编码指令SYNC、data“0”、data“0”、及SYNC构成，由一个低电平(L)启始，在连续两个低电平(L)中，将分别出现7-3-3-7个高电平(H)，接收端接收到此封包头(header)后可作接收端时序脉冲(clock)校正，正确分离判读出“Data_L”，“Data_H”等编码指令。指令/数据字段由8位ID、7位地址、1读/写位、8位数据、及1奇位检查构成，最后为一结尾编码指令。

综上所述，本发明的编码方式不仅改善了使用PWM编码方式而产生的标签端电源不稳的情形，并加长了读取器与标签间的使用距离。此外，本发明还提供所有指令与数据编码的起始点设计，减少了PPM编码方式所需的复杂解调电路，同时也提升了传输速率。因此，本发明能有效改善公知技术的缺陷，因此具有产业价值，进而达成发展本发明的目的。

本发明可由熟悉本领域的技术人员进行各种改型和变化，然而其均涵盖在本发明的申请专利范围之内。

Claims

1.一种编码方法，应用于一被动式射频识别系统上，其包含：

提供一单位长度的低电平脉冲与n个单位长度的高电平脉冲，通过调整n的值，以构成不同的指令或数据格式，并利用该指令或数据格式来进行特定格式协议的数据传输，以提升传输速率，其中n≥1。

2.如权利要求1所述的编码方法，应用于该被动式射频识别系统的振幅调制上。

3.如权利要求1所述的编码方法，其中该指令或数据格式由该n个单位长度的高电平脉冲所构成。

4.如权利要求1所述的编码方法，其中该指令或数据格式由该一单位长度的低电平脉冲与该n个单位长度的高电平脉冲所构成。

5.如权利要求1所述的编码方法，其中该指令或数据格式由两个一单位长度的低电平脉冲间的多个具有不同单位长度的高电平脉冲所构成。

6.如权利要求1所述的编码方法，其中该一单位长度的低电平脉冲为该指令或数据格式的起始点。

7.如权利要求3所述的编码方法，其中该一单位长度的低电平脉冲为该指令或数据格式的起始点。