專利名稱：在基于磁場的低頻無線通信中配置物理層的方法，以及存儲執(zhí)行該方法的程序的計算機 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在基于磁場的低頻無線通信中配置物理層的方法，以及存儲執(zhí)行該方法的程序的計算機可讀記錄介質(zhì)，更具體的，本發(fā)明涉及一種能夠有效的支持應(yīng)用于惡劣環(huán)境的基于磁場的低頻無線通信的、在基于磁場的低頻無線通信中配置物理層的方法，以及存儲執(zhí)行該方法的程序的計算機可讀記錄介質(zhì)。
背景技術(shù)：
眾所周知，射頻識別(RFID)是普通的基于計算的技術(shù)，其中，將識別信息輸入到標(biāo)簽，即，非常小的半導(dǎo)體，并且使用無線頻率讀取、跟蹤和控制具有這種標(biāo)簽的物體、動物和/或人?；跇?biāo)簽是使用它們自己的能量還是使用從由讀寫器接收到的無線電波獲得的能量工作，將該RFID技術(shù)歸類為主動類型、被動類型或半主動類型。此外，基于應(yīng)用領(lǐng)域或識別距離，可使用等于或低于135KHz的頻帶中的低頻(LF)、13. 56MHz頻帶中的高頻(HF)、 433. 92MHz或860_960MHz頻帶中的超高頻(UHF)、或者2. 45GHz頻帶中的微波射頻。在這些技術(shù)中，RFID技術(shù)基于磁場使用等于或低于135KHZ的頻帶中的低頻(LF)工作，因此它可抵抗周圍環(huán)境的干擾，從而它可有效的用于識別地下物體，例如，石油管道、或者由土或混凝土覆蓋的水管/污水管、或者各種類型的惡劣環(huán)境(例如，水、金屬、或者災(zāi)難環(huán)境中) 中的物體。在IS0/IEC 18000-2(以下稱為“傳統(tǒng)技術(shù)”)中詳細(xì)的規(guī)定了其中的物理(PHY) 層(即，其中的空中接口)的規(guī)范。圖1是示出了在用于傳統(tǒng)低頻無線通信的接口方法中、從主機發(fā)送到從機的一般請求格式的幀配置的圖，圖2是示出了在用于傳統(tǒng)低頻無線通信的空中接口方法中、從從機發(fā)送到主機的一般響應(yīng)格式的幀配置的圖。根據(jù)用于傳統(tǒng)低頻無線通信的空中接口方法，主機與從機的數(shù)據(jù)包格式、編碼方法和數(shù)據(jù)速率不同，其中使用了被動標(biāo)簽。首先，當(dāng)主機(例如RFID讀寫器)向標(biāo)簽(即，從機)發(fā)送命令時，使用了在圖1 中示出的一般請求格式。在這種情況下，脈沖間隔編碼(PIE)用作數(shù)據(jù)編碼方法，并且平均數(shù)據(jù)速率大約為5. llcbps。相反，當(dāng)從機向圖1的命令發(fā)送響應(yīng)時，使用在圖2中示出的一般響應(yīng)格式。將讀寫器的每個命令歸類為列表命令或者國際標(biāo)準(zhǔn)命令。當(dāng)向列表命令發(fā)送響應(yīng)時，使用以21ApS編碼的雙模式數(shù)據(jù)。相反，當(dāng)向國際標(biāo)準(zhǔn)命令發(fā)送響應(yīng)時，使用以 4kbps編碼的曼徹斯特編碼。此外，傳統(tǒng)技術(shù)定義了兩種類型的標(biāo)簽，包括A類型的FDX標(biāo)簽和B類型的HDX標(biāo)簽。通常由讀寫器為A類型的標(biāo)簽提供能量，包括在標(biāo)簽和讀寫器的通信期間由讀寫器為 A類型的標(biāo)簽提供能量，然而，由讀寫器在除了標(biāo)簽和讀寫器之間的通信之外的期間為B類型的標(biāo)簽提供能量。A類型的標(biāo)簽使用曼徹斯特編碼和幅移鍵控(ASK)調(diào)制作為數(shù)據(jù)編碼和調(diào)制方法，然而，B類型的標(biāo)簽使用不歸零(NRZ)編碼和頻移鍵控(FSK)調(diào)制。如上所述，因為主機和從機之間的數(shù)據(jù)速率被固定為單一值，并且數(shù)據(jù)編碼和調(diào)制方法也是固定的，不允許選擇，所以傳統(tǒng)的技術(shù)不能積極地適應(yīng)周圍通信環(huán)境并進行有效的通信。此外，傳統(tǒng)技術(shù)是有問題的，原因在于，因為從機(例如，標(biāo)簽)被定義為被動類型，所以響應(yīng)幀的長度受到限制；并且因為不可能向主機(例如，讀寫器)進行主動通信，所以應(yīng)用領(lǐng)域受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題從而，考慮到發(fā)生在現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，作出了本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的是提供一種在基于磁場的低頻無線通信中配置物理層的方法以及存儲執(zhí)行該方法的程序的計算機可讀記錄介質(zhì)，該方法可支持主機和從機之間的合適的數(shù)據(jù)包格式、編碼和調(diào)制，以在應(yīng)用于惡劣環(huán)境的、基于磁場的低頻無線通信中，使用根據(jù)周圍環(huán)境變化的數(shù)據(jù)速率和編碼方法進行無線通信。技術(shù)方案為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種在基于磁場的低頻無線通信中配置物理層的方法，其中，每個主機和從機之間交換的請求幀和響應(yīng)幀中包括的有效載荷字段的數(shù)據(jù)速率和編碼方法可根據(jù)周圍的通信環(huán)境而在預(yù)定的范圍內(nèi)變化。在上面的配置中，可將請求幀和響應(yīng)幀配置為相同的格式。每個請求幀和響應(yīng)幀都包括前導(dǎo)字段、頭字段和有效載荷字段。同時，前導(dǎo)字段可包括固定的16比特序列?？蓪η皩?dǎo)字段以llAps的數(shù)據(jù)速率進行曼徹斯特編碼，然后進行二進制相移鍵控(BPSK)調(diào)制。同時，頭字段可包括指示有效載荷字段的數(shù)據(jù)速率和編碼信息的區(qū)域、指示有效載荷字段的數(shù)據(jù)長度的區(qū)域和頭檢查序列(HCQ?？蓪︻^字段以llcbps的數(shù)據(jù)速率進行曼徹斯特編碼，然后進行二進制相移鍵控(BPSK)調(diào)制。同時，有效載荷字段可包括0-255字節(jié)的數(shù)據(jù)區(qū)域和2字節(jié)的幀檢查序列?？蛇x擇 1、2或41cbpS的數(shù)據(jù)速率的曼徹斯特編碼或2、4或Slibps的數(shù)據(jù)速率的不歸零電平(NRZ-L) 編碼中的一個對有效載荷字段進行編碼，然后進行BPSK調(diào)制。此外，可對NRZ-L編碼的結(jié)果進行擾頻，然后進行BPSK調(diào)制。有益效果根據(jù)本發(fā)明的一種在基于磁場的低頻無線通信中配置物理層的方法，以及存儲執(zhí)行該方法的程序的計算機可讀記錄介質(zhì)可支持主機和從機之間的合適的包格式、編碼和調(diào)制，以在應(yīng)用于惡劣環(huán)境的基于磁場的低頻無線通信中，使用根據(jù)周圍環(huán)境變化的數(shù)據(jù)速率和編碼方法進行無線通信，從而改進了通信性能和效率。


圖1是示出了在用于傳統(tǒng)低頻無線通信的接口方法中、從主機發(fā)送到從機的一般請求格式的幀配置的圖；圖2是示出了在用于傳統(tǒng)低頻無線通信的空中接口方法中、從從機發(fā)送到主機的一般響應(yīng)格式的幀配置的圖；圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的在基于磁場的低頻無線通信中配置物理層的方法中的主機和從機之間的雙向通信的格式的幀配置的圖4是示出了圖3中所示出的前導(dǎo)字段的幀配置的圖；圖5是示出了圖3中所示出的有效載荷字段的幀配置的圖；圖6是示出了可用于本發(fā)明的方法的曼徹斯特編碼和NRZ-I編碼的圖；圖7是示出了可用于本發(fā)明的擾頻器的框圖；圖8是示出了本發(fā)明的方法中的編碼和調(diào)制前導(dǎo)的過程的圖；圖9是示出了本發(fā)明的方法中的編碼和調(diào)制頭的過程的圖；以及圖10是示出了本發(fā)明的方法中的編碼和調(diào)制過程的圖。
具體實施例方式下面將參照附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的在基于磁場的無線通信中配置物理層的方法的優(yōu)選實施方式。圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的在基于磁場的低頻無線通信中配置物理層的方法中的主機和從機之間的雙向通信的格式的幀配置的圖，圖4是示出了圖3中所示出的前導(dǎo)字段的幀配置的圖，以及圖5是示出了圖3中所示出的有效載荷字段的幀配置的圖。首先，如圖3所示，根據(jù)在基于磁場的低頻無線通信中配置物理層的方法，將在主機和從機之間傳送的雙向通信幀優(yōu)選配置為格式相同。因為從主機發(fā)送到從機的通信幀的長度很長，所以優(yōu)選的將從機(例如，標(biāo)簽)實現(xiàn)為能夠使用其本身的能量工作的主動類型的從機。顯然， 可將該從機實現(xiàn)為被動類型的從機或者半主動類型的從機，該半主動類型的從機能夠根據(jù)數(shù)據(jù)的長度可變的作為主動類型的從機或者被動類型的從機工作。返回參照圖3，通信幀可順序的包括前導(dǎo)字段、頭字段和有效載荷字段。在此，前導(dǎo)字段與傳統(tǒng)的一般請求格式或一般響應(yīng)格式的幀起始(SOF)字段執(zhí)行相同的功能。前導(dǎo)字段被配置為從最低有效位(LSB)到最高有效位(MSB)的序列。前導(dǎo)包括12比特的序列 “000000000000” 和 4 比特的序列 “1010”。接下來，如圖3所示，頭字段可包括總共3字節(jié)。頭字段可被配置為從LSB到MSB 的序列，并且頭字段可包括以下內(nèi)容例如，3比特的數(shù)據(jù)速率和編碼信息區(qū)域、8比特的有效載荷數(shù)據(jù)長度區(qū)域、5比特的保留區(qū)域和8比特的頭檢查序列(HCS)。在頭字段中，8比特的有效載荷數(shù)據(jù)長度區(qū)域以字節(jié)為單位表示包括在有效載荷中的數(shù)據(jù)的長度。例如，HCS 可包括8比特的循環(huán)冗余校驗(CRC)。最后，有效載荷字段可包括最大為255字節(jié)的數(shù)據(jù)區(qū)域，例如，可包括用于保護數(shù)據(jù)區(qū)域的2字節(jié)的幀檢查序列。當(dāng)數(shù)據(jù)的長度為0時，顯然也不會包括幀檢查序列。如下面的表1所示，使用3比特來表示上述前導(dǎo)字段、頭字段和有效載荷字段的數(shù)據(jù)速率和編碼方法，并且該3比特可支持表示8種方法。表 權(quán)利要求
1.一種在基于磁場的低頻無線通信中配置物理層的方法，其中，主機和從機之間交換的每個請求幀和響應(yīng)幀中包括的有效載荷字段的數(shù)據(jù)速率和編碼方法能夠根據(jù)周圍通信環(huán)境在預(yù)定的范圍內(nèi)變化。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，該請求幀和響應(yīng)幀被配置為相同的格式。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，該請求幀和響應(yīng)幀的每個包括前導(dǎo)字段、頭字段和有效載荷字段。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，以llcbps的數(shù)據(jù)速率對該前導(dǎo)字段進行曼徹斯特編碼，并且隨后進行二進制相移鍵控調(diào)制。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，該頭字段包括指示該有效載荷字段的數(shù)據(jù)速率和編碼信息的區(qū)域、指示該有效載荷字段的數(shù)據(jù)長度的區(qū)域以及頭檢查序列(HCS)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，以llcbps的數(shù)據(jù)速率對該頭字段進行曼徹斯特編碼，并且隨后進行二進制相移鍵控(BPSK)調(diào)制。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，該有效載荷字段包括0-255字節(jié)的數(shù)據(jù)區(qū)域和2字節(jié)的幀檢查序列。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，可選擇1、2或lbps的數(shù)據(jù)速率的曼徹斯特編碼或2、4或SlAps的數(shù)據(jù)速率的NRZ-L編碼中的一個對該有效載荷字段進行編碼，并且隨后進行BPSK調(diào)制。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，對NRZ-L編碼的結(jié)果進行擾頻，并隨后進行BPSK調(diào)制。
10.一種計算機可讀記錄介質(zhì)，其存儲用于執(zhí)行權(quán)利要求1到9中的任何一個提出的方法的程序。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于無線磁場通信的低頻帶中配置物理層的方法，以及包括執(zhí)行該方法的程序的計算機可讀記錄介質(zhì)。該方法支持主機和從機之間的合適的包格式、編碼模式和調(diào)制模式，以使得能夠根據(jù)在低頻帶的外圍的環(huán)境以不同的數(shù)據(jù)速率或編碼模式，基于應(yīng)用到惡劣環(huán)境的無線磁場通信進行無線通信。本發(fā)明的方法的特征在于根據(jù)外圍的通信環(huán)境，在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)改變有效承載字段的數(shù)據(jù)速率和編碼方式，其中，有效承載字段包括在主機和從機之間的請求幀和響應(yīng)幀中。在以上所提到的配置中，該請求幀和響應(yīng)幀能夠被配置為相同的格式，并且該請求幀和響應(yīng)幀分別包括前導(dǎo)字段、頭字段和有效載荷字段。
文檔編號H04L12/28GK102257767SQ200980151637
公開日2011年11月23日 申請日期2009年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月23日
發(fā)明者元允載, 林承玉, 金善熙 申請人:電子部品研究院