[发明专利]一种超高频无源RFID数字基带的低功耗架构系统

说明书

本发明公开一种超高频无源RFID数字基带的低功耗架构系统；包括射频模拟前端、数字基带处理器部分和存储器；射频模拟前端主要作用经过整流电路是将天线接收到的交流射频能量转化成标签其他电路可用的直流能量，同时通过检波电路从接收到的射频信号中恢复出阅读器发射的数据，以及通过时钟产生电路产生驱动数字基带处理器部分工作的时钟信号，并对标签返回的信号进行调制发送；数字基带处理器部分主要负载进行协议处理；存储器则用于存储相关有用信息。本发明通过改进之后，该结构结合含有门控时钟的电源管理机制可以有效地使电子标签的功耗较为均匀地分配到整个工作时段，从而降低最大瞬时功耗。

技术领域

本发明涉及物联网中对应于低功耗无线通信领域，具体来讲属于一种射频识别系统中数字基带部分的低功耗技术。

背景技术

射频识别技术是一种利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递，并通过所传递信息达到多目标识别和运动目标识别的无线通信技术。该技术具有抗恶劣环境、高准确性、安全性、灵活性和可扩展性等诸多优点；便于通过互联网实现物品跟踪和物流管理；可以广泛应用于铁路车皮识别、自动高速公路收费、航空行李处理、资产跟踪、公共交通、物流管理、门禁安全、动物识别/跟踪等；它将成为未来信息社会建设的一项基础技术。

最基本的RFID系统由电子标签(Tag)和阅读器(Reader)组成。阅读器和电子标签之间的信息交换是通过射频方式完成的。阅读器发送给电子标签的电磁波一方面给电子标签提供了工作的能量,另一方面还将经过编码的基带信号调制在载波上发送给电子标签；电子标签接收到这些信号后,经过解调、解码等过程将数据还原出来,然后送给数据处理部分,同样,电子标签也将数据编码并通过负载调制将编码后的数据调制到载波上,返回给阅读器:阅读器接收后,进行相应的处理过程,还原出其中的数据信息。

按照能量供给方式的不同,射频识别电子标签可以分为无源标签、半有源标签和有源标签。其中无源标签的芯片上没有电池,其能量来源于电磁载波；半有源标签的能量既可以通过电磁载波获取,也可以由标签所附的电池提供；有源标签的能量由电子标签所附的电池提供,有源标签可以主动发出射频信号。对于无源标签而言，只要电子标签处于有效电磁场域中,就能源源不断地从电磁载波中恢复出提供标签芯片工作的能量，并且标签芯片的工作距离与功耗成反比:功耗越低,有效工作距离越远。

目前,电子标签的数字基带处理器架构或者采用按功能划分的有限状态机结构,或者采用基于CISC指令集的CPU结构；但这两类结构在划分上都没有考虑到电子标签特低功耗需求的特殊性,通常是多个模块协同配合、同时工作的,因而会产生较大的瞬时功耗。

巨大的市场需求对RFID系统提出了低成本、低功耗的要求，尤其是在需求量极大的电子标签方面这一要求更为迫切。影响整个电子标签功耗的因素主要有:电源能量的利用率(由射频模拟前端整流电路的效率，天线匹配情况决定)，射频模拟前端的功耗，数字基带处理器的功耗以及存储器电路(EEPROM)的功耗。其中，电源能量的利用率所占的影响因子最大，但一般很难提高该利用率；数字基带的功耗较大，约占整流后功耗的50％；射频模拟前端和存储器(EEPROM)的功耗相当，各占整流后功耗的25％。研究表明：一方面，通过优化改进射频前端电路和存储器电路的设计来实现较大幅度地降低标签功耗是十分困难的；另一方面，对于数字基带处理器作为协议执行的核心部件，其功耗是可以通过采用先进的低功耗技术来实现较大程度地降低的。因此，本发明将着重研究数字基带处理器的低功耗设计，以此一个突破口来降低标签芯片功耗，提高工作距离。

发明内容

因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种超高频无源RFID数字基带的低功耗架构系统；本发明通过分析电子标签协议处理的特点，通过改进之后，该结构结合含有门控时钟的电源管理机制可以有效地使电子标签的功耗较为均匀地分配到整个工作时段，从而降低最大瞬时功耗。

本发明是这样实现的，构造一种超高频无源RFID数字基带的低功耗架构系统，主要包括射频模拟前端、数字基带处理器部分和存储器；