(12)发明专利申请
(10)申请公布号(10)申请公布号 CN 104361383 A(43)申请公布日 2015.02.18
(21)申请号 201410605376.5(22)申请日 2014.10.31
(71)申请人上海复亚微电子有限公司
地址200433 上海市杨浦区国定东路200号
3号楼402-1室(72)发明人徐琦 陈佳建
(74)专利代理机构上海三方专利事务所 31127
代理人吴玮 单大义(51)Int.Cl.
G06K 19/077(2006.01)
权利要求书1页 说明书3页 附图2页权利要求书1页 说明书3页 附图2页
(54)发明名称
一种超高频RFID读写器FM0编码的解码方法(57)摘要
本发明涉及无线信号处理技术领域，具体来说是一种超高频RFID读写器FM0编码的解码方法，包括频率提取模块和模板比较模块，利用一个滑动窗口，以频率设定值为初始值，对FM0编码周期进行加权滑动平均，得到一个接近实际频率的频率信号，完成频率提取的工作，然后根据这个频率，得到下一个码元理想的1或是0的模板，用实际信号和这个模板做比较，更接近的那个作为本次解码的结果。本发明是利用一个滑动窗口，以频率设定值为初始值，对FM0编码周期进行加权滑动平均，对FM0信号进行正确的解码，大大降低了读写器的误码率，提高了读写器的读写效率，具有响应速度快，计算规模小，信号输出延时小等优点，实用性非常强。CN 104361383 A CN 104361383 A
权 利 要 求 书
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1.一种超高频RFID读写器FM0编码的解码方法，包括频率提取模块和模板比较模块，其特征在于利用一个滑动窗口，以频率设定值为初始值，对FM0编码周期进行加权滑动平均，得到一个接近实际频率的频率信号，完成频率提取的工作，然后根据这个频率，得到下一个码元理想的1或是0的模板，用实际信号和这个模板做比较，更接近的那个作为本次解码的结果。
2.如权利要求1所述的一种超高频RFID读写器FM0编码的解码方法，其特征在于所述FM0编码的信号要求每个码元在起始处电平都要不同于前一个码元的结束处的电平，每个码元的起始处都会翻转一次。
3.如权利要求1所述的一种超高频RFID读写器FM0编码的解码方法，其特征在于所述的频率提取模块完成了对FM0信号所携带的频率信号的提取，码元长度的预估值Yn：
Yn＝1/4X(n-2)+1/4X(n-1)+1/2Xn其中Xn代表码元的计数值，X(n-1)代表前一个码元的计数值，X(n-2)代表前二个码元的计数值。
4.如权利要求1所述的一种超高频RFID读写器FM0编码的解码方法，其特征在于所述模板比较模块利用频率提取模块提供的码元长度预估出下一个码元为0或者为1的模板，利用此模板和实际信号比较，得到比较结果。
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CN 104361383 A
说 明 书
一种超高频RFID读写器FM0编码的解码方法
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[技术领域]
[0001] 本发明涉及无线信号处理技术领域，具体来说是一种超高频RFID读写器FM0编码的解码方法。
[背景技术]
[0002] RFID(radio frequency identification)技术是指以识别和数据交换为目的，利用感应、无线电波或微波进行非接触双向通信的自动识别技术，利用这种技术可以实现对所有物理对象的追踪和管理。2006年EPC global(全球产品电子代码管理中心)纳入ISO/IEC 18000-6C标准，2013年11月，批准了新标准EPC Gen2V2.0，用于900MHz左右的UHF的RFID技术规范，现在被我国作为第1类第2代UHF RFID 860MHz-960MHz通信协议，UHF频段RFID系统具有读写速度快、存储容量大、识别距离远、成本低、尺寸小等特点，更适合未来物流、供应链领域的应用，也为实现“物联网”提供可能，因此超高频RFID系统的发展是当今RFID系统发展的重点。超高频RFID读写器是基于EPC Gen2标准来实现的，读写器对标签的读写是通过发送射频能量和对回波检测来实现的，其中由标签返回给读写器数据发送采用FM0编码格式，对该格式信号的解码的好坏，直接影响到读写器的灵敏度和吞吐率，成为评定读写器性能的一个重要指标。
[0003] FM0编码的全称为双相间隔码编码。在一个码元内采用电平变化表示逻辑。如果电平从码元的起始处翻转，则表示逻辑“1”，如果电平除了在码元的起始处翻转，还在码元中间翻转则表示逻辑“0”，根据FM0编码的规则可以发现无论传送的数据是0还是1，在码元的起始处都需要发生跳变。传统的解码方法是在一个码元的1/4和3/4处采样，如果两次采样相同，则该码元判断为“1”，如果两次采样不同，则该码元判断为“0”。[0004] 但是在实际的电路中，标签的回波频率和码元“0”的占空比往往会偏离设定值，而且在读写器接收部分前级信号处理的时候，由于量化的误差，也会引起信号占空比的偏移，而无处不在的电源和辐射干扰，也会使FM0信号中混杂有各种干扰信号，有一些频率甚至就在数据带宽之内，无法通过滤波器滤除。[0005] 由于频率偏差造成的解码误码，由于累计误差的存在，当接收数据超过一定长度时，采样点的位置和实际信号发生偏差造成误采样从而造成误解码。在传统方法中，也有使用锁相环来锁定FM0信号频率的，但是由于超高频RFID的通讯模式是突发式的，要求读写器很快抓住标签的反射信号并且解码，锁相环在这个应用里面响应速度太慢，并且计算规模较大，往往会造成信号频率被锁定前，误码已经产生，该次通讯失效，因此实用性不强。[发明内容]
[0006] 本发明的目的是为了解决传统的RFID读写器FM0编码的解码方法产生的标签返回FM0信号频率偏移、及读写器接收端信号处理时造成的占空比偏移和电源或其它因素引起的FM0信号的干扰的技术问题，设计一种通过滑动窗口对FM0编码本身携带的时间信息进行提取，用接近于人工判别的超高频RFID读写器FM0编码的解码方法。
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说 明 书
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为了实现上述目的，设计一种超高频RFID读写器FM0编码的解码方法，包括频率提取模块和模板比较模块，利用一个滑动窗口，以频率设定值为初始值，对FM0编码周期进行加权滑动平均，得到一个接近实际频率的频率信号，完成频率提取的工作，然后根据这个频率，得到下一个码元理想的1或是0的模板，用实际信号和这个模板做比较，更接近的那个作为本次解码的结果。
[0008] 所述FM0编码的信号要求每个码元在起始处电平都要不同于前一个码元的结束处的电平，每个码元的起始处都会翻转一次。
[0009] 所述的频率提取模块完成了对FM0信号所携带的频率信号的提取，码元长度的预估值Yn：
[0010] Yn＝1/4X(n-2)+1/4X(n-1)+1/2Xn[0011] 其中Xn代表码元的计数值，X(n-1)代表前一个码元的计数值，X(n-2)代表前二个码元的计数值。
[0012] 所述模板比较模块利用频率提取模块提供的码元长度预估出下一个码元为0或者为1的模板，利用此模板和实际信号比较，得到比较结果。[0013] 本发明优点在于：利用一个滑动窗口，以频率设定值为初始值，对FM0编码周期进行加权滑动平均，使用很小的电路规模，在很短的时间内，得到一个接近实际频率的频率信号，即完成频率提取的工作，对FM0信号进行正确的解码，大大降低了读写器的误码率，提高了读写器的读写效率，具有响应速度快，计算规模小，信号输出延时小等优点，实用性非常强。
[附图说明]
[0014] 图1是本发明的解码方法的框架示意图；
[0015] 图2是本发明中频率提取模块提取信号的原理示意图；[0016] 图3是本发明中模板比较法解码示意图；[0017] 指定图1作为本发明的摘要附图。
[具体实施方式]
[0018] 下面结合附图对本发明作进一步说明，这种装置的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0019] 本发明是一种基于EPC协议的超高频RFID读写器FM0解码方法，该解码方法的框图如图1所示，FM0编码的信号要求每个码元在起始处电平都要不同于前一个码元的结束处的电平，也就是说每个码元的起始处都会翻转一次，如果这个码元为“1”，那么在整个码元周期内不再翻转；如果码元为“0”，那么在这个码元的周期内还会再翻转一次，这种编码的特点使得码元本身携带了频率的信息。对标签而已，由于其内部震荡器无法做准，所以其反射回来的FM0编码信号的频率是有偏差的。根据EPC generation-2V2.0.0协议规定，标签返回的FM0编码信号的允许频率偏差根据不同的频率最大可以达到±22％。[0020] 本发明利用一个滑动窗口，以频率设定值为初始值，对FM0编码周期进行加权滑动平均，这样使用很小的电路规模，在很短的时间内，就可以得到一个接近实际频率的频率
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说 明 书
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信号，即完成频率提取的工作，然后根据这个频率，得到下一个码元理想的“1”或是“0”的模板，用实际信号和这个模板做比较，更接近的那个作为本次解码的结果，该方法可以分成两个模块，一个为频率提取，一个为模板比较。
[0021] 频率提取模块完成了对FM0信号所携带的频率信号的提取，其原理见图2。假设FM0码率为100k，系统采样时钟为20M，用系统时钟对码元计数，那么设定的每个码元的计数值为200，假设标签的返回信号频率偏大了15％左右，即每个码元的计数值Xn约为170左右，滑动窗口数取为3，3次计数数据的加权数分别为0.5，0.25，0.25，这样可以得到码元长度的预估值Yn：
[0022] Yn＝1/4X(n-2)+1/4X(n-1)+1/2Xn[0023] 由图2可见，第一个码元到来时，用设定值来估计码元长度，此时和实际的长度偏差有16％，经过3个周期后，最大的偏差被校正到4.7％。这个差距可以大大提高解码的准确度。
[0024] 模板比较利用频率提取模块提供的码元长度预估出下一个码元为“0”或者为“1”的模板，利用此模板和实际信号比较，得到比较结果，如图3所示，虽然这个FM0的信号上有很多干扰，但是从人工来判断，这个FM0的信号更接近于码元“0”，模板比较的结果就是希望判别结果接近于人工判断。在一个码元周期内用主时钟对码元进行采样，其结果与预设模板比较，相同的话，则相应的模板计分加1，到模板周期结束时看“0”的模板计分值高还是“1”的模板计分值高。在图3中可以看到，对FM0的信号进行24次采样，对于“0”的模板，得分为20分。而对于“1”的模板，得分为12分。由此可以判断，此码元的解码结果为“0”。
[0025] 通过上述方法对FM0信号进行解码，用很小的计算规模在很短的时间内就可以对FM0信号进行正确的解码，大大降低了读写器的误码率，提高了读写器的读写效率。
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说 明 书 附 图
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图1
图2
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说 明 书 附 图
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图3
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