專利名稱：對調(diào)制信號進(jìn)行解調(diào)的方法、解調(diào)器和接收機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對調(diào)制信號進(jìn)行解調(diào)的方法、 一種解調(diào)器、 和一種接收機(jī)。
背景技術(shù)：
如 "RFID-Handbuch，Grundlagen und praktische Anwendungen induktiver Funkanlagen， Transponder und kontaktloser Chipkarten"， Klaus Finkenzeller，第三版，Hanser， Munich, 2002中所公開，將數(shù) 據(jù)從RFID應(yīng)答器或標(biāo)簽發(fā)送至讀取器的一個(gè)通常方法是負(fù)載調(diào)制 (load modulation),負(fù)載調(diào)制是特定形式的幅度調(diào)制。當(dāng)RFID應(yīng)答器 或標(biāo)簽靠近讀取器時(shí)，應(yīng)答器電感耦合至讀取器。讀取器發(fā)射磁場， 并且應(yīng)答器表現(xiàn)為為讀取器的負(fù)載。通過調(diào)節(jié)應(yīng)答器的負(fù)載阻抗(例 如，通過調(diào)節(jié)應(yīng)答器的負(fù)載電阻或電容)，可以改變在讀取器處的變換 阻抗，引起改變讀取器天線兩端的電壓。因此，實(shí)現(xiàn)了負(fù)載調(diào)制。
基于負(fù)載調(diào)制的傳統(tǒng)RFID系統(tǒng)受到可實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)速率和載波信
號的幅度和調(diào)制序列之間的比率的限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于對調(diào)制信號(特別是負(fù)載調(diào)制信 號)進(jìn)行解調(diào)的改進(jìn)方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種相應(yīng)的解調(diào)器和接收機(jī)。 根據(jù)本發(fā)明，通過用于對調(diào)制信號進(jìn)行解調(diào)的方法來實(shí)現(xiàn)上述目
標(biāo)，所述方法包括以下步驟
接收調(diào)制信號，所述調(diào)制信號包括調(diào)制和未調(diào)制信號序列并源自 未調(diào)制信號；
通過使調(diào)制信號經(jīng)過希爾伯特變換來產(chǎn)生希爾伯特變換調(diào)制信號；
至少間接地將希爾伯特變換調(diào)制信號與參考信號相比較，該參考
信號與希爾伯特變換未調(diào)制信號相對應(yīng)；以及
基于所述比較來識別調(diào)制信號內(nèi)的調(diào)制和未調(diào)制信號序列。 特別地，所述調(diào)制信號是幅度調(diào)制信號，并特別是用于讀取器和
RFID應(yīng)答器(標(biāo)簽)之間的通信的負(fù)載調(diào)制信號。盡管對讀取器和應(yīng) 答器沒有約束，但針對使用負(fù)載調(diào)制的應(yīng)答器和讀取器通信來描述本 發(fā)明的方法。
當(dāng)將信號從應(yīng)答器發(fā)送至讀取器時(shí)，如 "RFID-Handbuch，Grundlagen und praktische Anwendungen induktiver Funkanlagen ， Transponder und kontaktloser Chipkarten " ， Klaus Finkenzeller，第三版，Hanser， Munich ， 2002中所公開，應(yīng)答器關(guān)
閉并磁耦合至讀取器。讀取器產(chǎn)生磁場，并且應(yīng)答器表現(xiàn)為讀取器的 負(fù)載。通過改變內(nèi)部參數(shù)，可以改變由應(yīng)答器所表現(xiàn)的負(fù)載，從而在 讀取器的天線處引起不同的電壓信號z(t)。因此，信號z(t)具有負(fù)載調(diào) 制序列和未調(diào)制序列。在讀取器天線處的電壓信號z(t)近似為 z(O =爿sin(o r) +《(O +
其中力sin(W)是載波信號、《W是表示負(fù)載調(diào)制的信號、以及一)是 噪聲。當(dāng)使用負(fù)載調(diào)制時(shí)，信號^)近似為方波并在未調(diào)制序列期間
近似等于零。
根據(jù)本發(fā)明的方法，使信號z(t)經(jīng)過希爾伯特變換。希爾伯特變換 通常是已知的并定義為
其中，^W是信號z(t)的希爾伯特變換信號。
如果使信號z(t)經(jīng)過希爾伯特變換，則信號部分hin(戰(zhàn))獲得-;r相 移的正弦信號，與負(fù)載調(diào)制(通常與幅度相關(guān))相關(guān)的信號^)還將 影響希爾伯特變換信號2//(/)。
根據(jù)本發(fā)明的方法，將希爾伯特變換信號^(,)與參考信號相比 較，參考信號與未調(diào)制信號的希爾伯特變換信號相對應(yīng)。未調(diào)制信號相當(dāng)于該示例 爿sin一)。
根據(jù)本發(fā)明方法，利用該比較來識別可能是負(fù)載或幅度調(diào)制信號 的接收調(diào)制信號內(nèi)的調(diào)制和未調(diào)制信號序列。
希爾伯特變換信號^(/)的相位受到載波信號Ain(wO的希爾伯特 變換信號和信號^)的希爾伯特變換信號的影響。根據(jù)本發(fā)明的方法
的限制版本，確定希爾伯特調(diào)制變換信號的自變量并將其與參考信號 的自變量相比較。然后，基于這兩個(gè)自變量的比較來識別調(diào)制信號內(nèi) 的調(diào)制序列和未調(diào)制序列。
根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例，通過獲得希爾伯特變換調(diào)制信號的 自變量和參考信號的自變量之間的差值來比較兩個(gè)自變量，并基于該 差值，來識別調(diào)制信號內(nèi)的調(diào)制和未調(diào)制信號序列。與未調(diào)制信號比 較，信號^)影響調(diào)制信號的相位。在未調(diào)制序列信號期間，信號W)
近似為零，從而希爾伯特變換調(diào)制信號的相位與參考信號的相位沒有
不同，或僅有一點(diǎn)點(diǎn)不同。因此，差值的特征包括關(guān)于未調(diào)制和調(diào)制
信號序列存在的信息。
特別地，可以通過以下步驟來執(zhí)行產(chǎn)生希爾伯特變換調(diào)制信號
通過使調(diào)制信號經(jīng)過離散傅立葉變換來產(chǎn)生譜調(diào)制信號；
通過利用希爾伯特濾波器對譜調(diào)制信號進(jìn)行濾波來產(chǎn)生濾波譜
調(diào)制信號；以及
向?yàn)V波的譜調(diào)制信號應(yīng)用逆傅立葉變換。 如果在離散域內(nèi)實(shí)現(xiàn)希爾伯特濾波器(還被稱作希爾伯特變換 器)，則希爾伯特濾波器是離散希爾伯特濾波器并具有以下傳遞函數(shù)
<formula>formula see original document page 7</formula>其中，0"S7V-"
根據(jù)本發(fā)明，還可以通過用于對調(diào)制信號進(jìn)行解調(diào)的解調(diào)器來實(shí) 現(xiàn)本發(fā)明的目的，所述解調(diào)器包括
希爾伯特變換器，用于產(chǎn)生調(diào)制信號的希爾伯特變換調(diào)制信號，
7該調(diào)制信號包括調(diào)制和未調(diào)制信號序列并源自未調(diào)制信號；以及
比較裝置，用于將希爾伯特變換調(diào)制信號與參考信號相比較，參 考信號與希爾伯特變換未調(diào)制信號相對應(yīng)；所述解調(diào)制器配置為基于
該比較來識別調(diào)制和未調(diào)制信號序列。
特別地，調(diào)制信號是幅度調(diào)制信號，特別是負(fù)載調(diào)制信號。
本發(fā)明的解調(diào)器還可以包括用于確定希爾伯特變換調(diào)制信號的 自變量的功能模塊，其中，所述比較裝置配置為將希爾伯特變換調(diào)制 信號的自變量與參考信號的自變量相比較，并且其中，解調(diào)器配置為 基于自變量的比較來識別調(diào)制信號內(nèi)的調(diào)制和未調(diào)制信號序列。
在本發(fā)明的解調(diào)器的一個(gè)實(shí)施例中，所述比較裝置是減法器，用 于通過從參考信號的自變量中減去希爾伯特變換調(diào)制信號的自變量或 通過從希爾伯特變換調(diào)制信號的自變量中減去參考信號的自變量來獲 得差值信號。然后，本發(fā)明的解調(diào)器可以配置為通過分析所述差值信 號來識別調(diào)制信號內(nèi)的調(diào)制和未調(diào)制信號序列。
根據(jù)本發(fā)明，還可以通過接收機(jī)來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，接收機(jī)配 置為接收調(diào)制信號并包括對所接收的調(diào)制信號進(jìn)行解調(diào)的本發(fā)明解調(diào) 器。
特別地，所述調(diào)制信號是幅度調(diào)制信號，特別是負(fù)載調(diào)制信號，
并且接收機(jī)是從RFID應(yīng)答器接收負(fù)載調(diào)制信號的讀取器。


參考附圖中所示的實(shí)施例，作為非限制性示例，下文將更詳細(xì)地 對本發(fā)明進(jìn)行描述。
圖l是發(fā)射機(jī)接收機(jī)系統(tǒng)；
圖2a-2d示出了示例性負(fù)載調(diào)制信號和由圖l的接收機(jī)的解調(diào)器導(dǎo) 出的信號；
圖3是圖1接收機(jī)的本發(fā)明解調(diào)器的實(shí)施例的電路圖；以及 圖4是示出了本發(fā)明方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
圖l示出了發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，發(fā)射機(jī)是示例性實(shí)施例的RFID應(yīng)答 器l，接收機(jī)是示例性實(shí)施例的讀取器2。應(yīng)答器1向讀取器2發(fā)送作為 幅度調(diào)制信號的示例的負(fù)載調(diào)制信號3，并且讀取器2接收圖2a中所示 的相應(yīng)負(fù)載調(diào)制信號3。負(fù)載調(diào)制信號3包括未調(diào)制序列4 (實(shí)線)和負(fù) 載調(diào)制序列5 (虛線)。對于示例性實(shí)施例，未調(diào)制序列4與邏輯"1" 相對應(yīng)，調(diào)制序列5與邏輯"0"相對應(yīng)。然而，本發(fā)明的方法還可以 應(yīng)用于相反的邏輯。
應(yīng)答器l通過以本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的方式對載波信號(未調(diào)制 信號)進(jìn)行調(diào)制來產(chǎn)生負(fù)載調(diào)制信號。例如，從 "RFID-Handbuch，Grundlagen und praktische Anwendungen induktiver Funkanlagen ， Transponder und kontaktloser Chipkarten ，， ， Klaus Finkenzeller，第三版，Hanser， Munich, 2002已知利用應(yīng)答器加載調(diào)
制信號的方法。
對于示例性實(shí)施例，負(fù)載調(diào)制信號3可以模擬為 w(/1) = sin(") ++ "00
其中，sin(M)是載波信號并與未調(diào)制信號相對應(yīng)、《W是表示負(fù)載 調(diào)制的信號、以及W)是噪聲。對于示例性實(shí)施例，載波信號的幅度
為K
當(dāng)使用負(fù)載調(diào)制時(shí)，信號^)近似為方波并在未調(diào)制序列4期間近 似為零。
因此，如果接收到未調(diào)制序列4，則對于示例性實(shí)施例接收的負(fù) 載調(diào)制信號3為
讀取器2包括解調(diào)器6，用于根據(jù)圖4所示的流程圖示出的本發(fā)明 方法對接收的負(fù)載調(diào)制信號3進(jìn)行解調(diào)。在圖3中示出了解調(diào)器6的電路圖。
實(shí)現(xiàn)為示例性實(shí)施例的適當(dāng)?shù)乜删幊涛⑻幚砥鞯慕庹{(diào)器6包括希 爾伯特變換器7，使負(fù)載調(diào)制信號3經(jīng)過希爾伯特變換以便獲得希爾伯 特變換負(fù)載調(diào)制信號18。希爾伯特變換是公知的變換并定義為對一維 實(shí)信號一)進(jìn)行積分<formula>formula see original document page 10</formula>
其中 (,)是希爾伯特變換信號。
對于示例性實(shí)施例，使用傅立葉變換器8、連接在傅立葉變換器8 后面的希爾伯特濾波器9、和連接在希爾伯特濾波器9后面的逆傅立葉 變換器10的串聯(lián)連接來實(shí)現(xiàn)希爾伯特變換器7。在對負(fù)載調(diào)制信號3(時(shí) 域中是連續(xù)信號)進(jìn)行變換之前，對負(fù)載調(diào)制信號3進(jìn)行采樣并饋送至 傅立葉變換器8。傅立葉變換器8使用離散傅立葉變換和N個(gè)樣本，將 采樣的負(fù)載調(diào)制信號3從時(shí)域變換到頻域。通過針對示例性實(shí)施例的所 謂快速傅立葉變換(FFT)來實(shí)現(xiàn)離散傅立葉變換。傅立葉變換器8的 輸出信號是頻域中的負(fù)載調(diào)制信號3，其被稱作譜負(fù)載調(diào)制信號19。
將譜負(fù)載調(diào)制信號19饋送至希爾伯特濾波器9。希爾伯特濾波器9 是具有以下離散變換函數(shù)/ZOt)的FIR濾波器
<formula>formula see original document page 10</formula>
希爾伯特濾波器9的輸出信號被稱作濾波譜負(fù)載調(diào)制信號20，其 被饋送至傅立葉變換器IO，所述傅立葉變換器10使濾波的譜負(fù)載調(diào)制 信號20進(jìn)行離散逆傅立葉變換。針對示例性實(shí)施例，離散逆傅立葉變 換10實(shí)現(xiàn)為離散逆快速傅立葉變換(IFFT)。逆傅立葉變換器10的輸 出信號是希爾伯特變換負(fù)載調(diào)制信號18。
希爾伯特變換的負(fù)載調(diào)制信號18具有由解調(diào)器6的功能模塊11確 定的自變量。圖2b示出了功能模塊ll的輸出信號，也稱作自變量信號
13。對于示例性實(shí)施例，自變量信號13具有鋸齒形狀并在:t;r范圍內(nèi)。
對于示例性實(shí)施例，然后將自變量信號13饋送至減法器14，所述 減法器14從參考信號15中減去自變量信號13。參考信號15是希爾伯特 變換的載波信號sin(紐:)的自變量。參考信號15在圖2c中以實(shí)線示出。
減法器14的輸出信號是自變量信號13和參考信號15之間的差值， 表示為差值信號16，并在圖2d中示出。
如上所述，對于示例性實(shí)施例，負(fù)載調(diào)制信號3可以表示為= sin(a>0 +柳+ , 希爾伯特變換信號部分sin(紐)的自變量(相位)具有線性相位， 并相對于未變換的信號sin(紐)發(fā)生-;r相移。因此，圖2b所示的自變量
信號13起始于-;r。
在負(fù)載調(diào)制信號3的未調(diào)制序列4期間，信號部分^)近似為零。
因此，對于示例性實(shí)施例，負(fù)載調(diào)制信號3在未調(diào)制序列4期間可以近 w(O = sin—) + w(/1)
因此，未調(diào)制序列4期間的自變量信號13近似匹配于參考信號15， 參考信號15是希爾伯特變換載波信號的自變量。未調(diào)制序列4期間的自 變量信號13在圖2c中以點(diǎn)劃線13a示出。
如圖2c所示，在調(diào)制的序列5期間，信號^)不等于零并因此影響
希爾伯特變換負(fù)載調(diào)制信號18的自變量。負(fù)載調(diào)制信號3的調(diào)制序列5 期間的自變量信號13以虛線13b示出。如圖2c和2d，很明顯的是，針對 示例性實(shí)施例，差值信號16在未調(diào)制序列4期間近似為零并在負(fù)載調(diào)制 信號3的調(diào)制序列5期間具有峰值17。
最后，解調(diào)器6配置為在差值信號16內(nèi)檢查這些峰值信號17，艮口， 檢測負(fù)載調(diào)制信號3中的邏輯"0"和邏輯"1"，以便識別負(fù)載調(diào)制信 號3內(nèi)的調(diào)制和未調(diào)制序列4、 5，并因此以便對負(fù)載調(diào)制信號3進(jìn)行解 調(diào)。
盡管通過上述應(yīng)答器讀取器系統(tǒng)對本發(fā)明方法和本發(fā)明解調(diào)器 及本發(fā)明的接收機(jī)進(jìn)行了描述，但本發(fā)明不限于這樣的解調(diào)器和接收 機(jī)。此外，除了負(fù)載或幅度調(diào)制信號，本發(fā)明還可以適用于諸如頻率 或相位調(diào)制信號的其他調(diào)制信號。除了希爾伯特變換的負(fù)載調(diào)制信號 18以外，通常還可以通過如上所述的其他裝置來產(chǎn)生希爾伯特變換調(diào) 制信號。
最后，應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實(shí)施例不是對本發(fā)明的限制，并且本 領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明范圍的情況下將 能夠設(shè)計(jì)許多可選的實(shí)施例。特別地，本發(fā)明通常應(yīng)用于幅度調(diào)制信 號。在權(quán)利要求中，置于圓括號內(nèi)的任何附圖標(biāo)記不能視作對權(quán)利要求的限制。單詞"包括"等不排除除了在任一權(quán)利要求或整個(gè)說明書 中羅列的那些單元或步驟以外的單元或步驟的存在。單元的單個(gè)參考 不排除這樣元件的多個(gè)參考，反之亦然。在列舉了若干裝置的設(shè)備權(quán) 利要求中，可以通過一個(gè)和相同項(xiàng)的軟件或硬件來體現(xiàn)這些裝置中的 若干裝置。事實(shí)在于在彼此不同的從屬權(quán)利要求中陳述的特定措施不 表示使用這些措施的組合是不利的。
權(quán)利要求
1、一種對調(diào)制信號進(jìn)行解調(diào)的方法，所述方法包括以下步驟接收調(diào)制信號(3)，所述調(diào)制信號(3)包括調(diào)制信號序列(5)和未調(diào)制信號序列(4)并源自未調(diào)制信號；通過使所述調(diào)制信號(3)經(jīng)過希爾伯特變換來產(chǎn)生希爾伯特變換調(diào)制信號(18)；至少間接地將所述希爾伯特變換調(diào)制信號(18)與參考信號(15)相比較，所述參考信號(15)與希爾伯特變換未調(diào)制信號相對應(yīng)；以及基于所述比較來識別所述調(diào)制信號(3)內(nèi)的所述調(diào)制和未調(diào)制信號序列(4、5)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中，所述調(diào)制信號是包括幅度調(diào)制 信號序列(5)和幅度未調(diào)制信號序列(4)的幅度調(diào)制信號(3)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，包括以下步驟確定所述希爾伯特調(diào)制變換信號(18)的自變量(13);將所述希爾伯特調(diào)制變換信號(18)的自變量(13)與所述參考信號的自變量(15)相比較；以及基于對所述自變量(13、 15)的所述比較來識別所述調(diào)制信號(3) 內(nèi)的所述調(diào)制和未調(diào)制信號序列(4、 5)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，作為所述的比較步驟，包括獲得所述 希爾伯特調(diào)制變換信號(18)的所述自變量(13)和所述參考信號的 所述自變量(15)之間的差值(16);以及基于所述差值(16)來識別所述調(diào)制信號(3)內(nèi)的所述調(diào)制和 未調(diào)制信號序列(4、 5)。 '
5、 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中，產(chǎn)生所述希爾伯特變換調(diào)制信 號(18)是通過以下步驟來實(shí)現(xiàn)的通過使所述調(diào)制信號(3)經(jīng)過離散傅立葉變換來產(chǎn)生譜調(diào)制信號(19);通過利用希爾伯特濾波器(9)對所述譜信號(19)進(jìn)行濾波來產(chǎn)生濾波譜調(diào)制信號(20);以及向所述濾波譜信號(20)應(yīng)用逆傅立葉變換。
6、 一種對調(diào)制信號進(jìn)行解調(diào)的解調(diào)器，所述解調(diào)器包括. 希爾伯特變換器(17)，用于產(chǎn)生調(diào)制信號(3)的希爾伯特變換調(diào)制信號(18)，所述調(diào)制信號(3)包括調(diào)制信號序列(5)和未調(diào)制 信號序列(4)并源自未調(diào)制信號；以及比較裝置(14)，用于將所述希爾伯特變換調(diào)制信號(18)與參 考信號(15)相比較，所述參考信號(15)與希爾伯特變換未調(diào)制信 號相對應(yīng)；所述解調(diào)器(6)配置為基于所述比較來識別所述調(diào)制和未 調(diào)制信號序列(4、 5)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6的解調(diào)器，其中，所述調(diào)制信號是包括幅度調(diào) 制信號序列(5)和幅度未調(diào)制信號序列(4)的幅度調(diào)制信號(3)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6的解調(diào)器，包括用于確定所述希爾伯特變換調(diào) 制信號(18)的自變量(13)的功能模塊(11)，其中，所述比較裝置(14) 配置為將所述希爾伯特變換調(diào)制信號(18)的自變量(13)與 所述參考信號的自變量(15)相比較，以及其中所述解調(diào)器(6)配置 為基于所述自變量(13、 15)的所述比較來識別所述調(diào)制信號(3)內(nèi) 的所述調(diào)制和非調(diào)制信號序列(4、 5)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6的解調(diào)器，其中，所述比較裝置是減法器(14)， 用于通過從所述參考信號的所述自變量(15)中減去所述希爾伯特變 換調(diào)制信號(18)的所述自變量(13)或通過從所述希爾伯特變換調(diào) 制信號(18)的所述自變量(13)中減去所述參考信號的所述自變量(15) 來獲得差值信號(16)，以及其中，所述解調(diào)器(6)配置為通 過分析所述差值信號G6)來識別所述調(diào)制信號(3)內(nèi)的所述調(diào)制和 未調(diào)制信號序列(4、 5)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求6的解調(diào)器，其中，所述希爾伯特變換器(7) 包括-傅立葉變換器(8)，用于通過使所述調(diào)制信號(3)經(jīng)過離散傅 立葉變換來產(chǎn)生譜調(diào)制信號(19);希爾伯特濾波器(9)，用于通過利用所述希爾伯特濾波器(9)對所述譜調(diào)制信號(19)進(jìn)行濾波來產(chǎn)生濾波譜調(diào)制信號(20);以及 逆傅立葉變換器(10)，用于通過向所述濾波的譜調(diào)制信號(20) 應(yīng)用逆傅立葉變換來產(chǎn)生所述希爾伯特變換調(diào)制信號(18)。
11、 一種接收機(jī)，包括根據(jù)權(quán)利要求6至10中任一項(xiàng)所述的解調(diào) 器(6)，其中所述接收機(jī)(2)配置為接收要由所述解調(diào)器(6)解調(diào) 的調(diào)制信號(3)。
全文摘要
一種對調(diào)制信號(3)進(jìn)行解調(diào)的解調(diào)器(6)，包括用于產(chǎn)生調(diào)制信號(3)的希爾伯特變換調(diào)制信號(18)的希爾伯特變換器(7)。希爾伯特變換調(diào)制信號(18)包括調(diào)制信號序列(5)和未調(diào)制信號序列(4)并源自未調(diào)制信號。解調(diào)器(6)還包括用于將希爾伯特變換調(diào)制信號(18)與參考信號(15)相比較的比較裝置(14)，參考信號(15)與希爾伯特變換未調(diào)制信號相對應(yīng)。解調(diào)器(6)還配置為基于所述比較來識別調(diào)制和未調(diào)制信號序列(4、5)。
文檔編號H03D1/00GK101473528SQ200780023206
公開日2009年7月1日 申請日期2007年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月21日
發(fā)明者哈拉爾德·威茨尼格, 約翰內(nèi)斯·布魯克鮑伊爾 申請人:Nxp股份有限公司