一种能自适应载波波形的调制解调系统技术方案

一种能自适应载波波形的调制解调系统方案，涉及NFC技术和移动互联网技术领域。所述的调制解调系统方案，采用FPGA实现，包括调制链路和解调链路。调制链路包括载波恢复模块、帧封装模块和编码模块。解调链路包括方波化模块、信号自动识别模块、载波频率测量模块和字节封装模块。本发明专利技术基于FPGA改进了传统的数学运算的解调方式，改为同步采样的方式，FPGA内部不同逻辑块并行执行，可同时处理不同事务，具有很高的执行效率，可负责大量的数据运算及实时处理，减小了因载波波形差异和噪声等因素对该测试仪表准确性的影响，解决了现有测试仪表的兼容与匹配问题。

【技术实现步骤摘要】
一种能自适应载波波形的调制解调系统
本专利技术涉及NFC(NearFieldCommunication，近距离无线通信)技术和移动互联网
，具体涉及一种能自适应载波波形的调制解调系统。
技术介绍
NFC技术，最早是在2002年由荷兰飞利浦和日本索尼公司共同开发，由诺基亚和索尼等著名厂商联合主推的一种近距离非接触式识别和互联技术，由原有的13.56MHz非接触式射频识别(RadioFrequencyIdentification，RFID)技术和无线互联技术整合RFID读写器、RFID标签和点对点通信功能演变而来，能与兼容设备在短距离内进行识别和数据交换。近年来，移动互联网发展迅猛，以智能手机为代表的移动设备，因其携带方便，应用扩展灵活多样等特点，成为人们越来越重要的信息终端。移动设备对近距离互联技术的需求使得NFC技术找到了它适合的应用平台。NFC技术在国外已经被炒得火热，尽管很多手机已经集成了NFC功能，但是并没有经过完善的测试，这就导致在使用过程中有很多的不确定性，NFC微小的差异在实际应用中会产生较大的性能偏差。而许多厂商的不测试、不完善测试导致了实际应用推广的难度。而且由于应用场景不同，生产厂家、生产技术的参差不齐和技术标准不同等原因，现在流通的NFC标签并不能达到统一的标准，其中最明显的即各类NFC标签进行数据调制的载波波形不一，据试验测试，以正弦波、方波两种最为常见。这些问题直接导致了现有的NFC测试仪器有与某些NFC标签的不兼容、不匹配、终端标准不一等问题，以至于无法进行正确的测试。
技术实现思路
为了解决现有的NFC测试仪器无法正确测试的问题，本专利技术基于FPGA(Field－ProgrammableGateArray，现场可编程门阵列)提出了一种能自适应载波波形的调制解调系统。本专利技术提供的调制解调系统，采用FPGA实现，包括调制链路和解调链路。所述调制链路包括：载波恢复模块、帧封装模块和编码模块。场上的载波输入FPGA，经过载波恢复模块得到与载波同频同相的时钟信号，之后把时钟信号传给编码模块；FPGA将ARM(AdvancedRISCMachines，精简指令芯片)传来的数据通过帧封装模块封装成帧后传给编码模块；编码模块得到时钟和成帧的数据后完成编码，编码后的波形经过乘法器和载波调制到一起。所述解调链路包括：方波化模块、信号自动识别模块、载波频率测量模块和字节封装模块。模拟信号经过采样后得到离散的数字信号，离散的数字信号进入FPGA之后进入方波化模块，经过判决，将离散的数字信号转化为连续的数字信号输出；连续的数字信号进入信号自动识别模块，识别出信号的制式、速率和通信的方向，之后改写相应的寄存器，再把输入寄存器的值输出给字节封装模块。同时，进入FPGA的离散的数字信号进入载波频率测量模块，测量出数字信号的频率，之后改写相应的寄存器，然后把输入寄存器的值输出给字节封装模块。字节封装模块整合两路输入寄存器的值，再将两路输入寄存器的值重新整合封装成既定的4个字节形式。ARM等主控设备和模拟前端等设备与本专利技术所述的一种可自适应载波波形的调制解调系统采用接口连接，能更好的实现各部分之间的独立性。本专利技术的优点与积极效果在于：1)本专利技术基于FPGA改进了传统的依赖数学运算的解调方式，因FPGA内部不同逻辑块可并行执行，可同时处理不同事务，具有很高的执行效率的优点，可负责大量的数据运算及实时处理，所以本专利技术采用同步采样的方式进行数据解调，减小了因载波波形差异和噪声等因素对该测试仪表准确性的影响。2)本专利技术实现的一个可用于自适应NFC测试仪表的调制解调系统及其方法，确保了测试仪表可用来测试现有的各类NFC标签，如公交卡、手机内嵌入的NFC标签等的物理性能。3)本专利技术实现了NFC模拟射频性能测试技术，为解决不同NFC终端和POS机之间的兼容性问题了提供测试平台，从而有效地解决了现有测试仪表的兼容与匹配问题。附图说明图1是14443-A协议下调制链路发送数据链路的设计方案示意图；图2是14443-A协议下传统的解调方式示意图；图3是本专利技术在14443-A协议下改进后的解调方式示意图；图4是本专利技术调制解调系统的功能设计框图；图5是载波为正弦波时传统的解调系统的解调结果；图6是载波为方波时传统的解调系统的解调结果；图7是应用本专利技术的解调链路方案对载波的解调结果。具体实施方式下面将结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术提出的一种能自适应载波波形的调制解调系统，按功能可分为调制链路与解调链路两部分，调制链路由FPGA编码调制与前端模拟调制电路组成；解调链路由FPGA编码解调与前端模拟解调电路组成。本专利技术中对前端模拟电路的设计方案不作详细介绍。调制链路一方面接收控制指令，将控制指令映射成具体的可被前端模拟调制电路识别的指令；另一方面接收数据，将接收的具体数据按照相应的协议进行调制。本调制链路采用FPGA实现，具体包括：载波恢复模块、帧封装模块和编码模块。实现原理为：场上的载波输入FPGA，经过载波恢复模块得到与载波同频同相的时钟信号，之后把时钟信号传给编码模块；FPGA收到ARM传来的数据后，通过帧封装模块封装成帧后也传给编码模块；编码模块得到时钟信号和成帧的数据后完成编码，编码后的波形经过乘法器和载波调制到一起。解调链路的主要功能是接收前端模拟解调电路传来的信号，将其解调并存储转发至逻辑控制部分进行后续的处理。解调链路采用FPGA实现，具体包括：方波化模块，信号自动识别模块，载波频率测量模块和字节封装模块。实现原理为：前端模拟电路输出的模拟信号经过采样后得到离散的数字信号，离散的数字信号进入FPGA，一方面首先进入方波化模块，经过判决，将离散的数字信号转化为连续的数字信号输出；之后进入信号自动识别模块，识别出是何种制式、何种速率、通信的方向，之后改写相应的寄存器，在寄存器中输入信号的制式、速率和通信方向的值，再把输入寄存器的值输出给字节封装模块。另一方面，进入FPGA的数字信号进入载波频率测量模块，测量出数字信号频率，之后改写相应的寄存器，在寄存器中输入数字信号频率的值，然后将输入寄存器的值输出给字节封装模块。字节封装模块整合两路输入寄存器的值再重新整合封装成既定的4个字节形式。下面将以NFC协议中的ISO/IECI4443-A协议为例，基于FPGA的控制设计，对本专利技术的技术方案进行详细的说明。以ISO/IECI4443-A协议为例，在调制链路中，PCD(ProximityCouplingDevice，近程耦合设备)发送的数据为ASK(幅移键控)调制，载波频率为fc，编码方式为修正的米勒码(ModifiedMiller)编码。在调制链路中发送数据链路的设计方案，如图1所示，具体为：ARM发送数据部分分为两路控制载波产生，其中一路为ARM发送控制指令，选择相应的脉冲映射机制，映射机制从控制指令选择出具体的指令，然后发送到DDS(DirectDigitalSynthesizer，直接数字式频率合成器)配置电磁场，产生载波。另一路为ARM发送具体的数据信息，经过奇偶校验保证具体数据的传输正确，发送的串行数据经过串并转换得到10位的并行数据，将并行数据存储到FIFO(FirstInFirstOut，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能自适应载波波形的调制解调系统，基于FPGA实现，包括调制链路和解调链路；其特征在于，所述解调链路包括：方波化模块、信号自动识别模块、载波频率测量模块和字节封装模块；前端模拟电路发出的模拟信号经过采样得到离散的数字信号，离散的数字信号进入FPGA之后进入方波化模块，经过判决，将离散的数字信号转化为连续的数字信号输出；连续的数字信号进入信号自动识别模块，识别出信号的制式、速率和通信的方向，之后改写相应的寄存器，再把输入寄存器的值输出给字节封装模块；同时，进入FPGA的离散的数字信号进入载波频率测量模块，测量出数字信号的频率，之后改写相应的寄存器，然后把输入寄存器的值输出给字节封装模块；最后，字节封装模块整合两路输入寄存器的值，再将两路输入寄存器的值重新整合封装成既定的4个字节形式。

【技术特征摘要】
1.一种能自适应载波波形的调制解调系统，基于FPGA实现，包括调制链路和解调链路；其特征在于，所述解调链路包括：方波化模块、信号自动识别模块、载波频率测量模块和字节封装模块；前端模拟电路发出的模拟信号经过采样得到离散的数字信号，离散的数字信号进入FPGA之后进入方波化模块，经过判决，将离散的数字信号转化为连续的数字信号输出；连续的数字信号进入信号自动识别模块，识别出信号的制式、速率和通信的方向，之后改写相应的寄存器，再把输入寄存器的值输出给字节封装模块；同时，进入FPGA的离散的数字信号进入载波频率测量模块，测量出数字信号的频率，之后改写相应的寄存器，然后把输入寄存器的值输出给字节封装模块；最后，字节封装模块整合两路输入寄存器的值，再将两路输入寄存器的值重新整合封装成既定的4个字节形式。2.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张锦南，李靖，李传岚，王赛，左勇，袁学光，李利静，吴恩森，赵泽学，甘渊，郐洪楠，孙恺泽，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京,11