專利名稱：一種用于無(wú)源射頻識(shí)別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)編碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于射頻識(shí)別通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于無(wú)源射頻識(shí)別系統(tǒng)中從讀 寫(xiě)器到標(biāo)簽的數(shù)據(jù)編碼方法。
背景技術(shù)：
射頻識(shí)別(Radio Frequency Identification,簡(jiǎn)稱RFID)通信技術(shù)是一種非接 觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，RFID系統(tǒng)主要由標(biāo)簽、讀寫(xiě)器以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)成。讀寫(xiě)器通過(guò) 射頻信號(hào)與標(biāo)簽進(jìn)行通信，獲取標(biāo)簽上存儲(chǔ)的識(shí)別信息，同時(shí)通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)讀取 的標(biāo)簽信息進(jìn)行管理和信息傳輸。RFID系統(tǒng)可以分為兩類無(wú)源RFID系統(tǒng)與有源RFID系統(tǒng)，兩者主要區(qū)別在標(biāo)簽 端。無(wú)源RFID系統(tǒng)的標(biāo)簽需要從讀寫(xiě)器發(fā)射來(lái)的射頻信號(hào)中獲取能量，而有源RFID系統(tǒng) 的標(biāo)簽自身能夠提供能量。在無(wú)源RFID系統(tǒng)中，讀寫(xiě)器利用經(jīng)編碼和調(diào)制過(guò)后的射頻信號(hào)發(fā)送信息給標(biāo)簽， 一方面通過(guò)射頻信號(hào)向標(biāo)簽提供能量，另一方面通過(guò)標(biāo)簽后向散射的信號(hào)對(duì)其進(jìn)行識(shí)別。 讀寫(xiě)器和標(biāo)簽之間采用半雙工方式進(jìn)行通信。為了保證標(biāo)簽?zāi)軌颢@得足夠高的能量，通常 采用如下兩種措施一是增加讀寫(xiě)器到標(biāo)簽的射頻信號(hào)作用時(shí)間；二是在由讀寫(xiě)器到標(biāo)簽 的通信鏈路中，將待發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，盡量增大使用高電平的概率，減小低電平的使用 概率。措施一雖然能夠提高標(biāo)簽端獲得的能量，但影響了數(shù)據(jù)傳輸速率，降低了頻譜效率， 因此目前主要采用措施二來(lái)解決無(wú)源RFID系統(tǒng)中標(biāo)簽的能量供應(yīng)問(wèn)題。對(duì)于無(wú)源RFID系統(tǒng)，現(xiàn)有的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中讀寫(xiě)器端的編碼方法通常包括 Manchester 編碼和 PIE 編碼(Pulse Interval Encoding,脈沖間隔編碼)，例如 JSO 18000-6 Type B 中采用了 Manchester 編碼；而 ISO 18000-6 Type A 與 ISO 18000-6 Type C / EPC UHF Class 1 Generation 2 中均采用 PIE 編碼。Manchester編碼利用波形電平的變化來(lái)區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)電平由低變高時(shí)，代表數(shù) 據(jù)“0”；電平由高變低時(shí)，代表數(shù)據(jù)“1”；且相位的跳變發(fā)生在符號(hào)周期的中間時(shí)刻。 Manchester編碼中攜帶了豐富的定時(shí)和同步信息，是一種自同步編碼；同時(shí)編碼無(wú)直流漂 移，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。然而，對(duì)于無(wú)源RFID系統(tǒng)而言，Manchester編碼帶來(lái)的主要問(wèn)題是編碼后的 信號(hào)中高、低電平出現(xiàn)的概率均為50%，標(biāo)簽的能量供應(yīng)效率不高。PIE編碼中數(shù)據(jù)“0”和 “1”均表示為一定長(zhǎng)度的高電平后接固定長(zhǎng)度的低電平的形式，如圖1所示，通過(guò)增大數(shù)據(jù) “1”中高電平的持續(xù)時(shí)間，有效地解決了 Manchester編碼中標(biāo)簽端能量供應(yīng)不足的問(wèn)題。 然而，由于通過(guò)引入更長(zhǎng)的高電平來(lái)表示數(shù)據(jù)“1”，導(dǎo)致單位比特的傳輸時(shí)間變長(zhǎng)，在相同 信道帶寬的約束下，降低了讀寫(xiě)器端的數(shù)據(jù)傳輸速率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，針對(duì)現(xiàn)有編碼方法的不足，通過(guò)引入多比特同時(shí)編碼的概念， 提出了一種增大頻譜效率、提高讀寫(xiě)器端數(shù)據(jù)傳輸速率的編碼方法。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種用于無(wú)源射頻識(shí)別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)編碼方法(技 術(shù)方案1)，讀寫(xiě)器將待發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)據(jù)采用如下步驟進(jìn)行編碼
將待發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)據(jù)按每?jī)杀忍剡M(jìn)行分組，如果待發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)據(jù)為奇數(shù)位，則 需對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)“0”后再分組。對(duì)每組數(shù)據(jù)，按如下方式進(jìn)行編碼
對(duì)數(shù)據(jù)分組“00”，用長(zhǎng)度為L(zhǎng)l的高電平后接長(zhǎng)度為L(zhǎng)的低電平表示， 對(duì)數(shù)據(jù)分組“01”，用長(zhǎng)度為L(zhǎng)2的高電平后接長(zhǎng)度為L(zhǎng)的低電平表示， 對(duì)數(shù)據(jù)分組“11”，用長(zhǎng)度為L(zhǎng)3的高電平后接長(zhǎng)度為L(zhǎng)的低電平表示， 對(duì)數(shù)據(jù)分組“10”，用長(zhǎng)度為L(zhǎng)4的高電平后接長(zhǎng)度為L(zhǎng)的低電平表示； 上述編碼方式同時(shí)滿足L = Ll < L2 < L3 < L4。此外，本發(fā)明還提供另外一種用于無(wú)源射頻識(shí)別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)編碼方法(技術(shù)方案 2)，讀寫(xiě)器將待發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)據(jù)采用如下步驟進(jìn)行編碼
對(duì)待發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)據(jù)按每?jī)杀忍剡M(jìn)行分組，如果待發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)據(jù)為奇數(shù)位，則 需對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)“0”后再分組。對(duì)每組數(shù)據(jù)，按如下方式進(jìn)行編碼
對(duì)數(shù)據(jù)分組“00”，用長(zhǎng)度為L(zhǎng)的低電平后接長(zhǎng)度為L(zhǎng)l的高電平表示， 對(duì)數(shù)據(jù)分組“01”，用長(zhǎng)度為L(zhǎng)的低電平后接長(zhǎng)度為L(zhǎng)2的高電平表示， 對(duì)數(shù)據(jù)分組“11”，用長(zhǎng)度為L(zhǎng)的低電平后接長(zhǎng)度為L(zhǎng)3的高電平表示， 對(duì)數(shù)據(jù)分組“10”，用長(zhǎng)度為L(zhǎng)的低電平后接長(zhǎng)度為L(zhǎng)4的高電平表示； 上述編碼方式同時(shí)滿足L = Ll < L2 < L3 < L4。綜上所述，在無(wú)源射頻識(shí)別系統(tǒng)中讀寫(xiě)器端采用本發(fā)明的數(shù)據(jù)編碼方法與采用 PIE編碼方法相比在數(shù)據(jù)傳輸速率相等的情況下，信號(hào)占用的帶寬更窄，頻譜效率更好， 單位比特能夠?yàn)闃?biāo)簽提供更多的能量，更好地解決了無(wú)源標(biāo)簽?zāi)芰抗?yīng)的問(wèn)題；在信號(hào)占 用帶寬相同的前提下，能有效提高數(shù)據(jù)傳輸速率，可以為標(biāo)簽提供與PIE編碼相當(dāng)?shù)哪芰俊?br>

圖1為PIE編碼一具體實(shí)施例的數(shù)據(jù)符號(hào)示意圖2為采用本發(fā)明的技術(shù)方案1的一具體實(shí)施例的數(shù)據(jù)符號(hào)示意圖； 圖3為采用本發(fā)明的技術(shù)方案2的一具體實(shí)施例的數(shù)據(jù)符號(hào)示意圖； 圖4為采用本發(fā)明技術(shù)方案1的一具體實(shí)施例的編碼實(shí)例示意圖； 圖5為采用本發(fā)明技術(shù)方案2的一具體實(shí)施例的編碼實(shí)例示意圖； 圖6為分別采用本發(fā)明技術(shù)方案1的一具體實(shí)施例與PIE的一具體實(shí)施例的編碼信號(hào) 的功率譜密度對(duì)比圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，但不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。為了更好地理解本發(fā)明的編碼方法，圖1給出了 PIE編碼一具體實(shí)施例的數(shù)據(jù)符 號(hào)示意圖。在圖1中，數(shù)據(jù)“1”用長(zhǎng)度為1. 5TS的高電平后接長(zhǎng)為0. 5Ts的低電平表示；數(shù) 據(jù)“0”用長(zhǎng)度為0. 5Ts的高電平后接長(zhǎng)為0. 5Ts的低電平表示。其中，Ts為單位參考時(shí)間長(zhǎng)度，根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸速率的具體要求確定。圖2是采用本發(fā)明的技術(shù)方案1的一具體實(shí)施例的數(shù)據(jù)符號(hào)示意圖，在圖2中 二進(jìn)制數(shù)據(jù)分組“00”編碼成長(zhǎng)度為L(zhǎng)l = 0. 5Ts的高電平后接長(zhǎng)度為L(zhǎng) = O. 5Ts的
低電平；
二進(jìn)制數(shù)據(jù)分組“01”編碼成長(zhǎng)度為L(zhǎng)2 = 1. 5Ts的高電平后接長(zhǎng)度為L(zhǎng) = O. 5Ts的 低電平；
二進(jìn)制數(shù)據(jù)分組“11”編碼成長(zhǎng)度為L(zhǎng)3 = 2. 5Ts的高電平后接長(zhǎng)度為L(zhǎng) = O. 5Ts的 低電平；
二進(jìn)制數(shù)據(jù)分組“10”編碼成長(zhǎng)度為L(zhǎng)4 = 3. 5Ts的高電平后接長(zhǎng)度為L(zhǎng) = O. 5Ts的 低電平。上述具體實(shí)施例中滿足L = Ll < L2 < L3 < L4的要求。圖3是采用本發(fā)明的技術(shù)方案2的一具體實(shí)施例的數(shù)據(jù)符號(hào)示意圖，在圖中 二進(jìn)制數(shù)據(jù)分組“00”編碼成長(zhǎng)度為0. 5TS的低電平后接長(zhǎng)度為0. 5Ts的高電平； 二進(jìn)制數(shù)據(jù)分組“01”編碼成長(zhǎng)度為0. 5Ts的低電平后接長(zhǎng)度為1. 5Ts的高電平； 二進(jìn)制數(shù)據(jù)分組“11”編碼成長(zhǎng)度為0. 5Ts的低電平后接長(zhǎng)度為2. 5Ts的高電平； 二進(jìn)制數(shù)據(jù)分組“10”編碼成長(zhǎng)度為0. 5Ts的低電平后接長(zhǎng)度為3. 5Ts的高電平。假設(shè)讀寫(xiě)器端待發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)據(jù)為“0111001011000100110101”。按照?qǐng)D2所示的本發(fā)明的技術(shù)方案1的具體實(shí)施例，首先將待發(fā)送的數(shù)據(jù)按每?jī)?比特進(jìn)行分組，分組為“01 I 11 I 00 ι 10 ι 11 | οο | οι | oo | n | οι | 01”，然 后按圖2所示的方案將上述數(shù)據(jù)編碼成“+++- ι +++++- ι +- ι +++++++- I +++++-+- I +++- I +- I +++++- I +++- I +++-”，其中，“+”代表長(zhǎng)度為0.5TS的持續(xù)高電平， “_”代表長(zhǎng)度為o. 5TS的持續(xù)低電平。圖4表示上述待發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)據(jù)采用圖2所示技 術(shù)方案的編碼結(jié)果。按照?qǐng)D3所示的本發(fā)明的技術(shù)方案2的具體實(shí)施例，首先將待發(fā)送的數(shù)據(jù)按每?jī)?比特進(jìn)行分組，分組為“01 I 11 I 00 ι 10 ι 11 | οο | οι | oo | n | οι | 01”，然 后按圖3所示的方案將上述數(shù)據(jù)編碼成“-+++ ι -+++++ ι -+ ι -+++++++ I -+++++ -+ I -+++ I -+ I -+++++ I -+++ I -+++”，其中，“+”代表長(zhǎng)度為0.5TS的持續(xù)高電平， “_”代表長(zhǎng)度為o. 5TS的持續(xù)低電平。圖5表示上述待發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)據(jù)采用圖3所示技 術(shù)方案的編碼結(jié)果。下面以圖2所示本發(fā)明的技術(shù)方案1的具體實(shí)施例為對(duì)象， 研究當(dāng)讀寫(xiě)器的數(shù)據(jù)傳輸速率相等與信號(hào)占用的帶寬相等這兩種情 況下本發(fā)明的編碼方法與PIE編碼方法的性能對(duì)比，主要體現(xiàn)在
當(dāng)兩種方法中讀寫(xiě)器的數(shù)據(jù)傳輸速率相等時(shí)，本發(fā)明的編碼方法能為每比特 提供更多的能量，有效地解決無(wú)源標(biāo)簽的能量供應(yīng)問(wèn)題，特別是調(diào)制深度越 高時(shí)優(yōu)勢(shì)越明顯，同時(shí)編碼信號(hào)占用的帶寬比PIE編碼信號(hào)窄，頻譜效率高；
⑵當(dāng)兩種
5方法中編碼信號(hào)占用帶寬相等時(shí)，本發(fā)明的數(shù)據(jù)傳輸速率更高，單位比特能夠提供與PIE 編碼相當(dāng)?shù)哪芰俊?(1)
當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸速率相等時(shí)
假設(shè)圖1中的單位參考時(shí)間Ts為Ifs ,圖2中單位參考時(shí)間
權(quán)利要求
1.1、一種用于無(wú)源射頻識(shí)別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)編碼方法，其特征在于，讀寫(xiě)器將待發(fā)送的二 進(jìn)制數(shù)據(jù)采用如下步驟進(jìn)行編碼將待發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)據(jù)按每?jī)杀忍剡M(jìn)行分組，如果待發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)據(jù)為奇數(shù)位，則 需對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)“0”后再分組；對(duì)每組數(shù)據(jù)，按如下方式進(jìn)行編碼對(duì)數(shù)據(jù)分組“00”，用長(zhǎng)度為L(zhǎng)l的高電平后接長(zhǎng)度為L(zhǎng)的低電平表示， 對(duì)數(shù)據(jù)分組“01”，用長(zhǎng)度為L(zhǎng)2的高電平后接長(zhǎng)度為L(zhǎng)的低電平表示， 對(duì)數(shù)據(jù)分組“11”，用長(zhǎng)度為L(zhǎng)3的高電平后接長(zhǎng)度為L(zhǎng)的低電平表示， 對(duì)數(shù)據(jù)分組“10”，用長(zhǎng)度為L(zhǎng)4的高電平后接長(zhǎng)度為L(zhǎng)的低電平表示； 上述編碼方式同時(shí)滿足L = Ll < L2 < L3 < L4。
2. 2、一種用于無(wú)源射頻識(shí)別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)編碼方法，其特征在于，讀寫(xiě)器將待發(fā)送的二 進(jìn)制數(shù)據(jù)采用如下步驟進(jìn)行編碼對(duì)待發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)據(jù)按每?jī)杀忍剡M(jìn)行分組，如果待發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)據(jù)為奇數(shù)位，則 需對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)“0”后再分組；對(duì)每組數(shù)據(jù)，按如下方式進(jìn)行編碼 對(duì)數(shù)據(jù)分組“00”，用長(zhǎng)度為L(zhǎng)的低電平后接長(zhǎng)度為 對(duì)數(shù)據(jù)分組“01”，用長(zhǎng)度為L(zhǎng)的低電平后接長(zhǎng)度為 對(duì)數(shù)據(jù)分組“11”，用長(zhǎng)度為L(zhǎng)的低電平后接長(zhǎng)度為 對(duì)數(shù)據(jù)分組“10”，用長(zhǎng)度為L(zhǎng)的低電平后接長(zhǎng)度為 上述編碼方式同時(shí)滿足L = Ll < L2 < L3 < L4。Ll的高電平表示， L2的高電平表示， L3的高電平表示， L4的高電平表示；
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于無(wú)源射頻識(shí)別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)編碼方法。技術(shù)方案是讀寫(xiě)器將待發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)據(jù)采用如下步驟進(jìn)行編碼將二進(jìn)制數(shù)據(jù)每?jī)杀忍胤譃橐唤M，將每組數(shù)據(jù)編碼為一定長(zhǎng)度的高電平與固定長(zhǎng)度的低電平的組合，根據(jù)其中高電平的長(zhǎng)度區(qū)分不同的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。本發(fā)明提供的編碼方法使信號(hào)占用帶寬窄，頻譜效率好，單位比特能夠?yàn)闃?biāo)簽提供更多的能量，較好地解決了無(wú)源標(biāo)簽?zāi)芰抗?yīng)的問(wèn)題；在信號(hào)占用帶寬相同的前提下，同現(xiàn)有方法比能有效提高數(shù)據(jù)傳輸速率，并為標(biāo)簽提供相同的能量。
文檔編號(hào)H03M5/08GK102006080SQ20101053617
公開(kāi)日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月9日
發(fā)明者任天鵬, 唐朝京, 李建成, 楊青, 王宏義, 許拔, 陳柯 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)