一种射频识别标签芯片防冲突功能的验证电路制造技术

一种射频识别标签芯片防冲突功能的验证电路，涉及无线射频识别（ＲＦＩＤ）技术领域。本实用新型专利技术包括无源射频识别标签、读卡器和数据库三部分。其结构特点是，所述读卡器基带信号处理电路通过包括缓冲器链和逻辑门电路的冲突模拟电路与多个进行防冲突功能验证的无源射频识别标签的数字基带处理模块相连接。各无源射频识别标签芯片的数字基带处理模块的调制输出信号通过逻辑门电路连接到读卡器基带信号处理电路的解调输入端，读卡器基带信号处理电路的调制输出信号通过缓冲器链连接到各无源射频识别标签芯片数字基带处理模块的解调输入端。本实用新型专利技术对标签芯片的防冲突功能直接进行验证，具有可扩展性，大大降低了验证复杂度和验证成本。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及无线射频识别(RFID)
，特别是射频识 别标签芯片的多标签防冲突功能的验证电路。
技术介绍
无线射频识别技术(Radio Frequency Identification, RFID) 是一种非接触式自动识别技术，利用射频信号和空间耦合传输特性， 实现对被识别目标的自动识别。RFID系统通常由读卡器、射频标签 和数据管理系统组成。射频标签按照获得能量方法的不同，可以分为 有源电子标签、半有源电子标签和无源电子标签三种。由于有源电子 标签和半有源电子标签需要微电池，故其体积大、成本高。无源电子 标签不需要外部电源，而是利用电源恢复技术，直接从天线接受的射 频信号中恢复出能量，为其提供工作电压，因此其工作距离一般较近。 近几年随着RFID技术的进步，无源射频识别技术获得了长足的发展， 在4WEIRP情况下，无源电子标签已经能够达到12米甚至20米的识 别距离。无源电子标签以其体积小、重量轻、成本低、寿命长、便于 携带等突出优点，成为近几年射频识别领域的研究热点。在无源射频识别应用中，经常会遇到同一个读卡器同时识别多个 标签的情况。由于无线射频识别系统通讯过程中，前向链路和返回链 路均使用相同信道和相同频率，故当读卡器发送査询命令时，多个标签都同时响应，同时向读卡器发送标签自身的ID号，读卡器就无法 从接收到的响应中获取正确的信息，我们将该现象称之为冲突或者碰 撞。为了防止多个标签无法被正确识别或者发生漏读现象，在读卡器 和标签的通信过程中就需要一种冲突仲裁机制，按照该机制，对标签 和读卡器之间的通信资源进行管理，使多个标签依次和读卡器进行通 信，完成多个标签的防冲突识别。对RFID系统冲突问题的解决一般有四种方式空分多址(SDMA)、 频分多址(FDMA)、码分多址(CDMA)和时分多址(TDMA)。由于TDMA 时分多址方式应用简单，容易实现大量标签的读写，所以防冲突算法 主要用TDMA方式实现。目前标签防冲突识别方法主要分为ALOHA 算法和二进制树(Binary Tree)査找算法两大类。其中，ALOHA算法又分为纯ALOHA算法、时隙ALOHA算法和动态 时隙ALOHA算法三种。纯ALOHA算法采用的时分多址是一种无规则的时分多址，或者叫 随机多址。操作很简单，只要标签接收到读卡器的查询命令，就立即 发送数据。但是， 一旦发生冲突，则需要等待一段随机时长后重新传 输冲突的数据包，因此，该算法效率较低。时隙ALOHA算法将时间分成多个离散时隙，每个时隙长度等于发 送一个通信帧所需的时间。标签只能在每个时隙的分界处才能发送数 据。这样标签或成功发送或完全冲突，使冲突减少一半，提高了信道 的利用率。时隙ALOHA算法冲突概率比纯ALOHA算法小，信道利用率 是其两倍，但是需要同步信号，并且要求标签能计算时隙。为了进一步提高信道利用率，产生了动态时隙ALOHA算法。读卡 器在等待状态中的循环时隙段内发送请求命令(使在读卡器作用范围 内的所有标签同步，并促使标签在下一个时隙里将它的序列号传输给 读卡器)，然后有1 2个时隙给可能存在的标签使用。如果有较多标 签在两个时隙内发生碰撞，就用下一个请求命令动态增加可供使用时 隙的数量，直到能够发现唯一一个标签为止。动态时隙ALOHA算法减 少了数据帧的错误率，但仍需要同步信号。二进制树防冲突算法是以传统的二进制树算法为基础。读卡器先 发射询问信号，场区中的标签收到后，同时将ID号发送给读卡器， 读卡器根据接收到的多个ID号来确定标签在传输中发生碰撞的数据 位，然后根据这些发生碰撞的数据位对ID号逐一进行置位来搜索读 取场区内的标签。该方法需要标签在发送数据时进行严格的同步，而 且由于读卡器与标签之间的数据交互比较频繁，因此通讯过程中需要 的带宽比较大。无论RFID系统支持的标准选用哪一种防冲突算法，都会面临对标 签芯片防冲突功能如何验证这一比较棘手的问题。 一种验证方法是， 将多个已经封装上天线的完整标签芯片同时放置到读卡器的发射场 区中，用读卡器启动防冲突识别流程对这些标签进行识别。这种方法 虽然简单，不需要额外的电路开销，但是，如果在验证过程中出现某 些标签无法识别的情况，就无法调试，很难对错误进行定位，难于确 定是标签的哪些电路模块出现了问题。这可能导致标签芯片研发周期 延长，增加研发的时间成本和经济成本，对标签芯片的研发产生不利影响。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本技术的目的提供一种经济、 简便、高效的射频识别标签芯片防冲突功能的验证电路。它利用标签 芯片的数字基带电路和读卡器的数字基带处理电路对标签芯片的防 冲突功能直接进行验证，具有可扩展性，大大降低了验证复杂度和验 证成本。为了实现上述专利技术目的，本技术技术方案以如下方式实现一种射频识别标签芯片防冲突功能的验证电路，它包括无源射频 识别标签、读卡器和数据库。从读卡器到无源射频识别标签的信号传 递方向为前向链路，从无源射频识别标签到读卡器的信号传递方向为 返回链路。所述读卡器包括天线、射频前端电路、读卡器基带信号处 理电路、接口电路和存贮器一。射频前端电路由双工器、接收机和发 射机组成。所述无源射频识别标签包括天线及其匹配电路、射频前端 模块、数字基带处理模块和存贮器二。其结构特点是，所述读卡器基 带信号处理电路通过包括缓冲器链和逻辑门电路的冲突模拟电路与 多个进行防冲突功能验证的无源射频识别标签的数字基带处理模块 相连接。各无源射频识别标签芯片的数字基带处理模块的调制输出信号t;，一. (i二l，2， 3，…，N)通过逻辑门电路连接到读卡器基带信号处理电路的解调输入端，基带信号处理电路的调制输出信号通过缓冲器链 连接到各无源射频识别标签芯片的数字基带处理模块的解调输入端。 冲突模拟电路实现射频识别系统冲突时，基带信号处理电路的收发信号和多个标签的数字基带处理模块收发信号之间的关系。 在上述验证电路中，1)、对于返回链路通信采用高电平高反射系数、低电平低反射系 数的调制方式的射频识别系统，所述逻辑门电路有如下几种实现方 式① 一个N输入或逻辑门电路，② N个非门分别和一个N输入与非门电路的N个输入端相连组成 的电路，③ 一个N输入或非门电路输出端和一个非门电路输入端相连组 成的电路， 其它任何能够实现N输入或逻辑功能的电路， 当N太大，以至于用上述四种方式中的逻辑门电路都不能够支持如此多输入信号的或逻辑运算时，可以通过这些电路多级级联来实现。2)、对于返回链路通信采用低电平高反射系数、高电平低反射系 数的调制方式的射频识别系统，所述逻辑门电路有如下几种实现方 式① 一个N输入与逻辑门电路，② N个非门分别和一个N输入或非门电路的N个输入端相连，③ 一个N输入与非门电路输出端和一个非门电路输入端相连，④ 其它任何能够实现N输入与逻辑功能的电路， 当N太大，以至于用上述四种方式中的逻辑门电路中都不能够支持如此多的输入信号的与逻辑运算时，可以通过这些电路多 级级联来实现。在上述验证电路中，所述缓冲器链满足如下要求1 )、缓冲器链需平衡信号从输入端到每一个输出端的路径延迟， 使缓冲器链的输入端到N个输出端的延迟均相等，2) 、缓冲器链的级数K由缓冲器的扇出M本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种射频识别标签芯片防冲突功能的验证电路，它由无源射频识别标签（２）、读卡器（１）和数据库（１１）三部分组成，从读卡器（１）到无源射频识别标签（２）的信号传递方向为前向链路，从无源射频识别标签（２）到读卡器（１）的信号传递方向为返回链路，所述读卡器（１）包括天线（３）、射频前端电路（４）、读卡器基带信号处理电路（８）、接口电路（９）和存贮器一（１０），射频前端电路（４）由双工器（７）、接收机（６）和发射机（５）组成，所述无源射频识别标签（２）包括天线及其匹配电路（１５）、射频前端模块（１４）、数字基带处理模块（１３）和存贮器二（１２），其特征在于，所述读卡器基带信号处理电路（８）通过包括缓冲器链和逻辑门电路的冲突模拟电路（２４）与多个进行防冲突功能验证的无源射频识别标签（２）的数字基带处理模块（１３）相连接，各无源射频识别标签（２）芯片的数字基带处理模块（１３）的调制输出信号Ｔ↓［ｘ，Ｔａｇｉ］（ｉ＝１，２，３，…，Ｎ）通过逻辑门电路连接到读卡器基带信号处理电路（８）的解调输入端，基带信号处理电路（８）的调制输出信号通过缓冲器链连接到各无源射频识别标签（２）芯片的数字基带处理模块（１３）的解调输入端，冲突模拟电路（２４）实现射频识别系统冲突时，基带信号处理电路（８）的收发信号和多个标签（２）的数字基带处理模块（１３）收发信号之间的关系。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马长明，吴行军，
申请(专利权)人：北京同方微电子有限公司，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]