CN1419678A - 用于接收从无接触式发送机发送的数字数据的设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于接收从无接触式发送机发送的数字数据的设备，该设备包含一个模拟接收单元及一个连接在模拟接收单元下游的译码器，该设备具有一个向模拟接收单元施加测试信号波形的信号生成器以及一个校准单元，该校准单元可以根据模拟接收单元所生成的信号确定参数值，所确定的参数值可以使译码器与模拟接收单元和/或发送机相匹配。

Description

用于接收从无接触式发送机发送的数字数据的设备

本发明涉及从无接触式发送机接收数字数据的设备，该设备包含一个模拟接收单元以及一个连接在模拟接收单元下游的译码器。

在下文中，从无接触式发送机接收数字数据的设备亦可理解为同时能够向该发送机发送数据的装置。但是，本发明的主题仅涉及数据接收部分，因此在下文中将不针对发送单元进行讨论。

在该类设备的模拟接收单元中，来自于无接触式发送机的数字数据在经滤波器、放大器及去耦元件处理之后，会发生严重的失真。由于原始信号在模拟接收单元中发生延迟，因此连接在模拟接收单元下游的译码器仅能在有限的程度上对上述数字信号进行译码，并且误码率也很高。同样，原始信号经过模拟接收单元之后可能会发生信号过冲或信号衰减。这里所考虑的发送机例如是通过天线利用读/写装置交换数据及能量的发送机，例如智能卡。

因此，模拟接收单元的特性必须与发送机的特性相匹配，只有这样才能保证译码器以足够高的完整性对于来自于发送机的数字信号进行译码。目前，可以通过改变所使用的译码器的特性使译码器与模拟接收单元的特性相匹配，也就是说，可以对译码器进行校准，以将误码率降至最低。但是，上述译码器中的程序完全基于先前所确定的参数的纯人工适配，目前尚不能够对参数进行精确的确定。因此，只能估计新设置的参数对误码率所产生的有利或不利影响，然后将所确定的参数装载入译码器的寄存器。另一种能够对译码器进行适配的方法是通过微调电位器来改变其特性。

如果使用的发送机不同，例如，卡的型号不同，则必须对上述译码器采用不同的参数值。如果要将一个阅读器设计为适用于各种发送机，则只能按照所有型号的发送机的平均值设定译码器。但是，利用这种方法永远不可能获得最佳的译码器效果。

就目前所知，阅读器的另一个缺点是由于元件性能的离散性的原因，每个模拟接收单元具有不同的特性，因此，对于每个接收单元必须分别进行校准。

本发明旨在提供一种不具有上述缺点的该类设备，另外提供一种用于操作前述用于接收从无接触式发送机发送的数字数据的设备的方法。

在权利要求1中对本发明所述的从无接触式发送机接收数字数据的设备进行了说明。在权利要求8中对本发明所述的方法进行了说明。

根据本发明，除了一个模拟接收单元以及一个连接在模拟接收单元下游的译码器之外，用于从无接触式发送机接收数字数据的设备还包括一个向模拟接收单元施加测试信号波形(profile)的信号生成器，以及一个校准单元，该校准单元根据模拟接收单元所生成的信号确定用来使译码器与模拟接收单元和/或发送机相匹配的参数值。

这样，就可以使根据模拟接收单元的特性以及所用发送机的特性实现阅读器的自动校准成为可能，从而使译码器与模拟接收单元的人工匹配成为不必要。另外，该***还可以响应条件的变化，例如新型号的发送机或发送机与设备之间距离的变化。校准过程在阅读器的“后台”进行，主要依靠现有的硬件就可进行校准。该***的另外一个优点，是在误码频繁发生时，本发明可以对模拟接收单元和/或发送机的参数进行自动匹配。

因此本发明使无接触式发送机的阅读器由静态固定接收器转变为一个动态适配***。这其中采用的设计思想为：利用信号生成器在该设备天线范围内从无接触式发送机中生成一个响应信号。该响应信号在模拟接收单元中会发生失真，该响应信号可以与所生成的测试信号波形进行比较，通过这种方式使译码器被设置成可以获得最佳检测效果。

优选的改进具体实施例见各项从属权利要求。

在本发明的一个优选的改进实施例中，校准单元包含一个用于存储发送机典型信号波形的存储器，该校准单元连接至信号生成器。存储器所存储的每一种信号波形对应于一种发送机型号，例如，对于智能卡来说，ISO14443定义了两种采用不同传输协议的型号(A型和B型)。不同型号智能卡的信号波形特性存储在校准单元中，从而可以实现译码器与不同型号发送机的自动匹配。

在其中一个改进实施例中，校准单元连接至译码器的一个信号输入端和一个信号输出端，通过这种方式，校准单元对编码及译码测试信号波形均可进行评价分析。

最好将校准单元连接至与译码器相耦连的参数寄存器，在分析测试信号波形并确定了与译码器相匹配的所需的参数值之后，这些参数值被写入参数寄存器，供译码器访问。最好是将参数寄存器做为译码器的组成部分。

另外，最好是在校准单元中配备一个参数存储器。这样，在进行近似迭代以获得最佳参数的过程中，可以将参数暂时存储在该存储器中。

信号生成器中最好包含一个发送机等效电路，该等效电路连接至模拟接收单元的输入端，因此，信号生成器是发送机天线的等效电路。另一方面，测试数据信号在校准单元中生成。

根据本发明，用于使接收数字数据的设备与发送机特性匹配的方法包括以下步骤：

a)提供一个测试信号波形，

b)将该测试信号波形馈送入该模拟接收单元，

c)将可能已发生失真的信号波形发送至该校准单元，

d)分析可能已发生失真的信号并确定参数值，

e)将参数值装载入该参数寄存器，以及

f)必要时，重复上述步骤a)至e)。

在一个优选的具体实施例中还包括步骤g)，该步骤在步骤a)至e)之后，将译码器的输出信号与测试信号波形进行比较。在一个另一个优选的具体实施例中，如果输出信号与测试信号波形之间存在偏差，则将重复执行步骤a)至g)。

测试信号波形最好存储在校准单元中，并提供给信号生成器，信号生成器将测试信号波形施加在模拟接收单元的输入端。测试信号波形有利地重现发送机的典型信号波形。在这种情况下，各种测试信号波形可以存储在校准单元或另一个设备中。

在该方法的进一步的改进方案中，能够使测试信号波形包含一项衰减程度的变化的信息。利用这种方法，可以对发送机及模拟接收单元之间的不同距离进行仿真模拟。衰减程度的变化受测试信号波形边沿变化的影响，另外，信号生成器表示发射机天线的等效电路，在信号生成器中通过修改这些组成部件的参数，可以对衰减程度的变化进行仿真模拟。

为了在模拟接收单元中对测试信号波形进行分析并确定参数值，可以利用测试信号波形在模拟接收单元中的传播时间。另外，还可以确定测试信号波形的过冲及初始瞬变时间。除此之外，信号宽度和/或信号漂移的变化也可以用于分析。

下面的图将对本发明及其优点进行更加详细的说明，其中：

图1是用于从无接触式发送机接收数字数据的设备的示意图，以及

图2是图1所示的校准单元的详细结构。

图1为本发明所述用于从无接触式发送机接收数字数据的设备的结构示意图。天线5连接至模拟接收单元1的输入端16，模拟接收单元的输出端6首先连接至译码器2，然后又连接至校准单元4的输入端8。译码器2的输出端9连接至校准单元4的第二个输入端10。校准单元4的第一个输出端11连接至译码器2的参数寄存器3。但是，参数寄存器3也可以设计为独立于译码器2。校准单元的第二个输出端13连接至信号生成器22。信号生成器22的一个输出端15连接至模拟接收单元1的输入端16。

图2为图1所示校准装置4的更加详细的结构。校准单元4具有一个存储器17，该存储器用于存储各种测试信号波形。每个测试信号波形对应一种不同的发送机。因此，每个测试信号波形对应于一个发送机的响应信号，如同其在真实条件下传送至用于接收数字数据的设备的信号一样。该测试信号波形通过第二个输出端13施加在信号生成器22上，信号生成器表示发送机天线的一个等效电路，例如，它可以由两个电容器及一个线圈构成。信号生成器22将根据天线的特性而改变的信号送入模拟接收单元1的输入端16。在模拟接收单元1中，由于滤波器及放大器的作用，测试信号波形发生失真，失真的信号通过模拟接收单元的输出端6传送至译码器2及校准单元4。校准单元4具有一个分析装置19，该分析装置连接至校准单元的一个输入端8。在校准单元4中，来自模拟接收单元的输出信号与测试信号波形进行比较。为此，测试信号波形需由存储器17传送至分析装置19。

对失真或可能发生失真的测试信号波形进行的分析包括：确定模拟接收单元的滤波器传播时间；比较信号波峰的数量以确定滤波器的过冲或初始瞬变时间；以及比较信号波峰的宽度，以确定相对于测试信号波形而言信号宽度及波峰位置的变化，通过这种方式，可以确定信号漂移的变化。通过上述分析，可以确定使译码器与模拟接收单元和/或发送机的特性相匹配的参数值。为使译码器与模拟接收单元的特性相匹配，首先将上述已确定的参数存储在校准单元4的参数存储器21中，然后通过第一个输出端11将其传送至参数寄存器3。

可以通过一个另外的测试信号波形对译码器的设定质量进行检测，即，将一个完全相同的测试信号波形由校准单元4的存储器17传送至信号生成器22，测试信号波形在模拟接收单元中发生失真，然后被传输至校准单元4及译码器2。译码后的测试信号波形通过第二个输入端10传输至校准单元4的比较装置18，在该装置中，译码后的测试信号波形与来自于存储器的测试信号波形进行比较。如果信号的一致性良好，则表明利用所确定的参数使译码器达到了与模拟接收单元的良好匹配。如果比较装置证实译码后的测试信号波形与来自于存储器的测试信号波形之间仍存在较大的差异，则须重新进行新一轮的检测。该迭代测试顺序将一直持续至译码后的测试数据信号基本上与存储在存储器中的测试信号波形相吻合为止。在迭代测试的进行过程中，可以从参数存储器21中调用上一轮测试所确定的参数并将其用于分析。但是，在每一轮新的测试顺序中，新的参数值由分析装置19确定，并将被提供给参数存储器21及译码器的参数寄存器3。

所传输的测试数据信号可以采用所熟知的两比特曼彻斯特码(Menchester code)。在上述用数字方式生成的信号中，所有的信号波峰具有相同的持续时间且长度均相等。如果要对等效电路的衰减程度进行仿真模拟，可以采取两种方式，第一种方式是将一个附加信号传输至信号生成器22，通过该信号可以改变信号生成器的特性；第二种方式是改变曼彻斯特码的比特的边沿。这样，就可以对发送机与模拟接收单元之间的不同距离进行仿真模拟。

本发明基于以下原理：依据已知的测试信号波形确定译码器的参数值，可以获得模拟接收单元的信号传播时间以及信号漂移，从而使译码器在译码过程中可以使用上述信息，这样，就可以获得比现有技术高得多的译码率。

本发明可以把用于从无接触式发送机接收数字数据的设备由静态固定接收机转变为一个动态适配***。在本发明中，由一个等效电路生成位于设备天线范围中的的发送机的发送信号，通过这种方式可以确定译码器的参数值，以便在译码过程中将模拟接收单元的信号传播时间以及信号漂移考虑在内。

参数的确定既可以在设备新启动时进行，也可以在设备运行过程中进行。因此，能够对模拟接收单元中元件参数的波动进行补偿，例如对由于温度的波动所引起的参数波动进行补偿。如需将阅读器变为另一种型号的发送机，则可以从校准单元的参数存储器中调用先前确定的参数，并将其装入译码器的参数寄存器中。如果参数存储器中尚不存在适用于该发送机的参数值，则可按照上文中所述的方法进行确定并将其存储在参数存储器之中。

是否需要使用信号生成器并不是绝对的。例如，校准单元的存储器中的测试信号波形可能已经根据发送机天线的特性发生了变化，在这种情况下，即可将测试信号波形直接馈送入模拟接收单元。

Claims (14)

1.一种用于从无接触式发送机接收数字数据的设备，该设备包括一个模拟接收单元(1)以及一个连接在模拟接收单元(1)下游的译码器(2)；该设备的特征是配置一个向模拟接收单元(1)施加测试信号波形的信号生成器(22)以及一个校准装置(4)，该校准装置可以根据模拟接收单元(1)生成的信号确定参数值，所确定的参数值可以使译码器与模拟接收单元(1)和/或所述发送机相匹配。

2.根据权利要求1中的设备，其特征是所述校准单元(4)包含一个连接至信号生成器(22)的用于存储发送机典型信号波形的存储器(17)。

3.根据权利要求1或2中的设备，其特征是所述校准单元(4)连接至译码器(2)的一个信号输入端(7)及一个信号输出端(9)。

4.根据权利要求1至3中任一项的设备，其特征是所述检准单元(4)连接至一个与译码器相耦合的参数寄存器(3)。

5.根据权利要求1至4中任一项的设备，其特征是所述参数寄存器(3)为译码器(2)的一部分。

6.根据权利要求1至5中任一项的设备，其特征是所述校准单元(4)具有一个参数存储器(21)。

7.根据权利要求1至6中任一项的设备，其特征是所述信号生成器(22)构成所述发送机的一个等效电路，该等效电路连接至所述模拟接收单元(1)的输入端。

8.一种使用于接收数字数据的设备与发送机的特性相匹配的方法，其中所述用于接收数字数据的设备包含一个模拟接收单元(1)以及一个连接至模拟接收单元下游的译码器(2)。该方法包括下列步骤：

a)提供一个测试信号波形，

b)将所述测试信号波形馈送入所述模拟接收单元(1)，

c)将可能已发生失真的信号波形发送至一个校准单元(4)，

d)对可能已发生失真的信号进行分析并确定参数值，

e)将所述参数值装载入一个参数寄存器，以及

f)必要时，重复上述步骤a)至e)。

9.根据权利要求8中的方法，其特征是继步骤a)至e)之后，在步骤g)中对译码器(2)的输出信号与所述测试信号波形进行比较。

10.根据权利要求9中的方法，其特征是如果所述输出信号与所述测试信号波形之间存在偏差，则将重复执行步骤a)至g)。

11.根据权利要求8至10中任一项的方法，其特征是所述测试信号波形重现发送机的典型信号波形。

12.根据权利要求8至11中任一项的方法，其特征是将所述测试信号波形存储在所述校准单元(4)中，并且将其提供给一个信号生成器(22)，然后由信号生成器将所述测试信号波形施加在所述模拟接收单元(1)的信号输入端。

13.根据权利要求8至12中任一项的方法，其特征是所述测试信号波形包含一项改变衰减程度的信息。

14.根据权利要求8至13中任一项的方法，其特征是，为了在所述模拟接收单元中分析所述信号波形和确定参数值，则需要确定以下各值：

a)在所述模拟接收单元中的传播时间和/或，

b)过冲及初始瞬变时间和/或，

c)信号宽度的变化和/或，

d)信号漂移的变化。

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