一种微波专用短程通信方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种微波专用短程通信方法和系统，该系统包括电子标签和固定设备组成，电子标签由数字数据处理器、一体化微波接收与检波电路、一体化微波调制与发射电路、微功耗触发电路和电源控制电路组成。该通信方法的步骤包括电子标签在通信区域外，电子标签处于微功耗状态；无电子标签在通信区域，固定设备周期性广播；电子标签进入通信区域，电子标签进入工作状态；电子标签收到广播信号，发送专用链路请求信号；固定设备为电子标签建立专用通信链路；固定设备与电子标签基于专用通信链路交互信息。本发明专利技术体积小，可实现较低功耗和较远距离传输，设备简化，成本低，降低对核心数字处理芯片要求，同时可满足多应用和应用扩展要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及智能交通系统的专用短程通信
，特别涉及一种微波专用短程通信方法和系统。
技术介绍
智能交通系统(Intelligent Transportation System，简称ITS)的专用短程通信技术(Dedicated Short Range Communication，简称DSRC)，主要基于无线通信(包括红外和微波技术等)而实现，用于电子不停车收费、车辆自动辨识、物资管理、驾车安全等领域，以实现人、车、路之间在限定区域内的无线信息交互，专用短程通信技术一般采用定向天线技术将无线通信局限在特定空间范围内。应用专用短程通信技术的系统通常包括两个关键设备电子标签、固定设备，其中电子标签安装在车辆、集装箱等被标识的移动或固定的物体上，并存储该物体的关键信息；固定设备主要功能是采集电子标签所记录的信息，实现对被标识物体的自动辨识，并与电子标签通过无线链路进行信息交互以配合完成相关的应用流程。关于专用短程通信技术，目前在欧洲、北美和日本等几个不同地区采用了不同的技术方案，说明如下(1)欧洲地区欧洲地区CEN标准体系采用5.8GHz微波专用短程通信技术，通信距离15～20米，主要定位于智能交通中自动收费、小额支付、物资管理等信息传输量不大的应用，其方案特点是a)采用被动反射式电子标签，电子标签本身不含有5.8GHz载波频率发生器，其载波频率由电子标签读写器提供；b)中等通信数据速率(下行500Kbps/上行250kbps)；c)下行采用ASK调制方式，上行采用2-PSK副载波调制技术和ASK调制技术；d)下行采用FMO编码方式，上行采用NRZI编码方式；e)关于电子标签与固定设备之间的通信方法采用OSI体系架构中的三层(物理层、数据链路层和应用层)，协议数据和应用数据基于ASN.1语法定义。(2)北美地区北美地区专用短程通信系统采用ASTM标准体系，通信距离15～1000米，主要定位于公共安全防护、信息服务、收费管理等智能交通应用。北美地区采用902M～928MHz和5.85G～5.925GHz两个频段(I)902M～928MHz频段的方案特点915MHz反射式或者主动式电子标签；中等通信速率(500Kbps)；下行ASK调制和上行ASK调制加2PSK副载波调制；下行曼彻斯特编码和上行曼彻斯特编码(主动式)或NRZI编码(被动式)。(II)5.8GHz频段的方案特点5.8GHz主动式电子标签，电子标签自带载波频率信号发生器；高通信速率(6M～27Mbps)；采用16QAM或64QAM调制方式；关于电子标签与固定设备之间的通信采用IEEE802.11协议和OSI的七层架构。(3)日本日本的采用ARIB标准体系，专用短程通信应用采用5.79-5.85GHz频段，通信距离15～30米，主要定位于信息服务、自动收费、小额支付等应用，其方案特点a)采用5.8GHz主动式电子标签，电子标签自带5.8GHz载波频率信号发生器；b)中高通信速率(1Mbps或4Mbps)；c)上下行都采用2ASK或者4PSK调制；d)上下行都采用曼彻斯特编码；e)关于电子标签与固定设备之间的通信采用OSI架构中三层(物理层、数据链路层和应用层)，并征对多应用增加了一个应用子层ASL(由ARIB STD-T88规范)。欧洲地区的技术方案优点是电子标签成本较低，体积较小，可适于多应用，但由于采用了被动反射式技术，而且常采用电池供电，存在如下缺陷(1)电子标签发射信号的功率有限，带来通信距离近(20米内)和数据速率低的缺点，不适合用于道路安全防护、信息服务(如Internet服务、地图和视频数据下载等)等长距离或者大数据量传输的应用场合；(2)电子标签由于采用了特殊的副载波调制和编解码技术，造成设计较复杂，厂商往往需要借用专门设计的编解码芯片来降低成本和减小体积；(3)采用ASN.1语法的数据信息冗余稍多，对数字处理器要求较高；北美地区和日本的技术方案特点是采用了主动式电子标签技术，车载装置采用汽车供电，发射功率大，通信距离较远，适于道路安全防护和信息服务等多种应用，但电子标签自带信号源和要求通信距离远，有如下缺陷(1)电子标签设备系统复杂；(2)电子标签成本较高；(3)电子标签功耗较大；(4)电子标签体积较大；
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种微波专用短程通信方法和系统。该通信方法和系统综合主动式和被动反射式电子标签的优点，在较小的设备体积下，能实现较远传输距离和较低的电源消耗，同时降低设备成本和电子标签复杂度。本专利技术的目的通过下述方案实现所述一种微波专用短程通信系统包括电子标签和固定设备组成，所述电子标签由数字数据处理器、一体化微波接收与检波电路、一体化微波调制与发射电路、调频编码器和调频解码器、微功耗触发电路和电源控制电路相互连接组成，其中，所述数字数据处理器通过调频编码器与一体化微波调制与发射电路相连接，还通过调频解码器连接放大整形电路，所述一体化微波接收与检波电路分别与放大整形处理电路、微功耗触发电路相连接，所述电源控制电路与微功耗触发电路相连接，并外接电源。为了更好地实现本专利技术，所述固定设备由数字数据处理器、发射信号处理电路、接收信号处理电路、调频编码器和调频解码器、微带阵列发射天线和微带阵列接收天线相互连接组成，其中，所述数字数据处理器通过调频编码器、调频解码器分别与发射信号处理电路、接收信号处理电路相连接，所述微带阵列发射天线和微带阵列接收天线分别与发射信号处理电路、接收信号处理电路相连接，所述发射信号处理电路和接收信号处理电路分别与载波频率源相连接。所述电子标签的一体化微波接收与检波电路由印刷天线、匹配电容与检波二极管相互连接而成。所述电子标签的一体化微波调制与发射电路包括电平变换电路、微波介质振荡器。所述调频编码器和调频解码器采用不同周期或频率的电平信号表示数字0和数字1。所述一种微波专用短程通信方法包括如下步骤(1)电子标签在通信区域外时处于微功耗状态；(2)无电子标签在通信区域，固定设备周期性发送广播信号；(3)电子标签进入通信区域后进入工作状态；(4)电子标签收到广播信号，延时后发送专用链路请求信号给固定设备；(5)固定设备接收到专用链路请求信号并分析后，建立专用通信链路；(6)固定设备与电子标签通过专用通信链路交互信息；(7)电子标签完成信息交互离开通信区域，进入步骤(1)所述的微功耗状态。电子标签在通信区域外时，一体化微波接收与检波电路无输出信号，使微功耗触发电路无振荡信号输出，后者使电源控制电路关闭，电子标签处于微功耗状态，即电子标签中除一体化微波接收与检波电路、微功耗触发电路和电源控制电路以外，其余部分的电源供应处于被关闭状态。电子标签进入通信区域后，微功耗触发电路检测到来自一体化微波接收与检波电路的输出信号，该信号使微功耗触发电路输出振荡信号(高电平0.5V以上)，电子标签进入工作状态，即电子标签中除一体化微波接收与检波电路、微功耗触发电路和电源控制电路以外，其余部分的电源供应处于周期性开启—关闭状态。为了防止和其它电子标签同时发送信号，所述电子标签延时的时间长度由电子标签编号确定。所述专用通信链路地址由电子标签编号确定。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微波专用短程通信系统包括电子标签和固定设备组成，其特征是：所述电子标签由数字数据处理器、一体化微波接收与检波电路、一体化微波调制与发射电路、调频编码器和调频解码器、微功耗触发电路和电源控制电路相互连接组成，其中，所述数字数据处理器通过调频编码器与一体化微波调制与发射电路相连接，还通过调频解码器连接有放大整形处理电路，所述微波接收与检波电路分别与放大整形处理电路、微功耗触发电路相连接，所述电源控制电路与微功耗触发电路相连接，并外接电源。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗瑞发，刘咏平，杜水荣，赖展军，李兴锐，黄伟斌，
申请(专利权)人：深圳市金溢科技有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]