专利名称：射频标签阅读机频移键控信号的低采样率解码方法
技术领域：
本发明涉及一种UHF甲类射频标签识别(RFID)阅读机频移键控(FSK)信号的低采样率数值解码方法背景技术 UHF甲类射频标签信号为频移键控(FSK)信号，分别为2.2MHz和3.3MHz。频移键控信号的检测通常采用滤波或者过零检验的方法检测信号的频率，这些方法都要求信号具有较高的采样频率或者较低的符号频率，以保证在每个符号时间内有足够的样点来表达信号的频率特征。根据信号处理的理论，要充分表达信号的频率特征，至少要以高于信号频率的两倍频率采样，即采样的奈奎斯特频率(1/2采样频率)应高于信号频率。对UHF甲类射频标签来说，采样频率应大于6.6MHz。在高符号率情况下即使采样的奈奎斯特频率高于信号的最高频率分量，由于被采样信号符号时间间隔内的最小有效采样时间仅为3.5μs，使得采样样点数较少，从而对信号的检测造成困难。而直接对信号进行过零检验则要求信号本身有较高的信噪比。以高采样率对信号进行处理，不仅要求高频的模数转换芯片且同时还要求高速的运算处理，这将大大提高信号处理装置成本，从而降低产品的利润和在市场上的竞争能力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种UHF甲类射频标签识别(RFID)阅读机频移键控(FSK)信号的低采样率数值解码方法，旨在解决高符号率情况下采用低采样率并利用混叠信号对频移键控信号进行检测的问题，同时还解决多信号碰撞检测的问题，获得准确可靠的解码数据。
为实现上述目的，本发明解决关键技术问题的技术方案是提出一种UHF甲类射频标签识别(RFID)阅读机频移键控(FSK)信号的低采样率数值解码方法，其特征是包括以下步骤(1)接收UHF甲类射频标签的频率分别为2.2MHz和3.3MHz频移键控信号或者1.1MHz和1.65MHz频移键控信号；(2)对接收的信号进行模数转换，将信号以13.2MHz或3.0MHz或2.5MHz的采样率由模拟信号转换为数字信号；(3)用离散傅氏变换(DFT)对信号频率进行检测以确定符号时间间隔内的信号频率；(4)根据检测到的信号频率对信号进行解码以获得所需的数字信息。
本发明提供的上述射频标签阅读机频移键控信号的低采样率解码方法，具有以下积极效果①本发明提供的离散傅氏变换(DFT)频率检测方法即适用于采样率高于检测信号频率两倍时对信号检测，也适用于采样率低于检测信号频率两倍时对信号检测；②特别是在高符号率情况下采用低采样率给其他信号检测方法造成困难，而本发明较好的解决了高符号率情况下采用低采样率并利用混叠信号对频移键控信号进行检测的问题，同时还解决了多信号碰撞检测的问题。
③本发明提供的方法在使用离散傅氏变换进行频率检测需结合I、Q信号，这使信号的信噪比提高3dB，从而提高了信号检测的可靠性。
④在数值信号处理装置成本中，模数转换和运算处理芯片的价格占有很大的比重，而模数转换和运算处理芯片的价格和采样率成正比。因此采用低采样能大大降低模数转换和运算处理芯片的成本，从而提高利润和增加产品在市场上的竞争能力。
图1为射频标签信号示意2为13.2MHz采样无碰撞时DFT计算结果；a)数据0；b)数据1(其中上图为8点DFT计算结果；下图为6点DFT计算结果。)图3为2.5MHz采样无碰撞时DFT计算结果；a)数据0；b)数据1图4为13.2MHz采样碰撞时DFT计算结果；能量比为1∶1图5为13.2MHz采样碰撞时DFT计算结果；能量比为2∶1图6为2.5MHz采样碰撞时DFT计算结果；能量比为1∶1图7为2.5MHz采样碰撞时DFT计算结果；能量比为2∶具体实施方式
(1)接收到的射频标签信号如图1所示。(图中的标示没有按照实际比例绘制)(2)对接收的射频信号调制处理后做模数转换。采样率可采用13.2MHz的过采样，或者3.0MHz或2.5MHz的欠采样由模拟信号转换为数字信号。过采样时利用频移键控信号的固有频率做解码；而欠采样时则要利用由于欠采样所产生的混叠信号的频率对频移键控信号进行解码。
(3)用离散傅氏变换(DFT)对信号频率进行检测以确定符号时间间隔内的信号频率。以下是N点离散傅氏变换(DFT)的运算公式，通常N取偶数。
(4)N点离散傅氏变换可计算N/2个频率点，所表达的频率与采样率有关，频率间隔为采样率的1/N。
(5)当采用13.2MHz采样率时，取N＝12，这频率点间隔为1.1MHz。标签信号分别为2.2MHz和3.3MHz，所对应的频率点为k＝2和k＝3。图2为无碰撞时数据分别为0(2.2MHz)和1(3.3MHz)的计算结果。
(6)当采用2.5MHz采样率时，取N＝8和N＝6，这频率点间隔为312KHz和417KHz。标签信号分别为由欠采样所产生的300KHz和800KHz混叠信号，所对应的频率点当N＝8时为k＝1和k＝3；当N＝6时为k＝1和k＝2。图3为无碰撞时数据分别为0(300KHz)和1(800KHz)的计算结果。
(7)当采用3.0MHz采样率时，处理方法同(6)。
(8)当采用13.2MHz采样率时，处理方法同(5)。图4为碰撞时数据分别为(0，1)与(1，0)的计算结果。图4中两信号能量比为1∶1。图5为碰撞时数据分别为(0，1)和(1，0)的计算结果，其中两信号能量比为2∶1。
(9)当采用2.5MHz采样率时，处理方法同(6)。图6为碰撞时数据分别为(0，1)与(1，0)的计算结果。图6中两信号能量比为1∶1。图7为碰撞时数据分别为(0，1)和(1，0)的计算结果，其中两信号能量比为2∶1。
(10)当采用3.0MHz采样率时，由于所检测频率不是DFT频率点的整倍数。故可采样Goertzel算法对所计算的频率进行纠正，以便取得更佳的检测效果。
上述步骤(1)接收的UHF甲类射频标签的频率或者分别为1.1MHz和1.65MHz频移键控信号。
权利要求
1.一种射频标签阅读机频移键控信号的低采样率解码方法，其特征在于包括如下步骤(1)接收UHF甲类射频标签的频率分别为2.2MHz和3.3MHz频移键控信号；(2)对接收的信号进行模数转换，将信号以13.2MHz或3.0MHz或2.5MHz的采样率由模拟信号转换为数字信号；(3)用离散傅氏变换(DFT)对信号频率进行检测以确定符号时间间隔内的信号频率；(4)根据检测到的信号频率对信号进行解码以获得所需的数字信息。
2.如权利要求1所述的射频标签阅读机频移键控信号的低采样率解码方法，其特征在于在上述步骤(1)接收UHF甲类射频标签的频率分别为1.1MHz和1.65MHz频移键控信号。
3.如权利要求1或2所述的射频标签阅读机频移键控信号的低采样率解码方法，其特征在于在上述步骤(2)中进行数模转换的为13.2MHz时在步骤(3)中采用12点离散傅氏变换。
4.如权利要求1或2所述的射频标签阅读机频移键控信号的低采样率解码方法，其特征在于在上述步骤(2)中进行数模转换的为3.0MHz时在步骤(3)中采用8点带频率修正的离散傅氏变换。
5.如权利要求1或2所述的射频标签阅读机频移键控信号的低采样率解码方法，其特征在于在上述步骤(2)中进行数模转换的为2.5MHz时在步骤(3)中同时采用6点与8点离散傅氏变换。
全文摘要
一种射频标签阅读机频移键控信号的低采样率解码方法，接收UHF甲类射频标签的频率分别为2.2MHz和3.3MHz或1.1MHz和1.65MHz频移键控信号；对接收的信号以13.2MHz或3.0MHz或2.5MHz的采样率由模拟信号转换为数字信号；用离散傅氏变换(DFT)对信号频率进行检测以确定符号时间间隔内的信号频率；根据检测到的信号频率对信号进行解码以获得所需的数字信息。本发明提供的离散傅氏变换(DFT)频率检测方法既适用于采样率高于检测信号频率两倍时对信号检测，也适用于采样率低于检测信号频率两倍时对信号检测。本发明较好地解决了高符号率情况下采用低采样率并利用混叠信号对频移键控信号进行检测的问题，同时还解决了多信号碰撞检测的问题。本发明提供的方法在使用离散傅氏变换进行频率检测时需结合I、Q信号，这能使信号的信噪比提高3dB，从而提高了信号检测的可靠性。采用低采样率能大大降低模数转换和运算处理芯片的成本。
文档编号H04L27/144GK1561055SQ20041000757
公开日2005年1月5日 申请日期2004年2月27日 优先权日2004年2月27日
发明者罗进文, 刘一京, 王喆 申请人:兰州交通大学