專(zhuān)利名稱(chēng)：一種抑制系統(tǒng)噪聲的rfid反向信號(hào)接收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及射頻識(shí)別(RFID)系統(tǒng)領(lǐng)域，并特別涉及基于無(wú)源模式標(biāo)簽的RFID通信系統(tǒng)。適用于反向信號(hào)接收機(jī)設(shè)計(jì)。本方法解決了 RFID系統(tǒng)中，由于不可抗拒的噪聲干擾，導(dǎo)致RFID讀卡器讀取成功率低、讀取距離近的問(wèn)題。
背景技術(shù)：
RFID通信系統(tǒng)越來(lái)越多的應(yīng)用于各行各業(yè)，尤其是基于無(wú)源模式標(biāo)簽的RFID通信系統(tǒng)以其低功耗、低成本、易部署特征，飛速占據(jù)了 RFID行業(yè)的主流。無(wú)源模式標(biāo)簽是一種被動(dòng)式標(biāo)簽設(shè)備，它本身沒(méi)有儲(chǔ)能原件，依靠RFID讀卡器向標(biāo)簽發(fā)送不間斷的載波(CW) 信號(hào)作為能量激勵(lì)，啟動(dòng)標(biāo)簽的工作狀態(tài)。標(biāo)簽通過(guò)反向散射技術(shù)向讀卡器的反饋反向數(shù)據(jù)，因此，對(duì)于讀卡器接收機(jī)來(lái)說(shuō)，其接收信號(hào)為CW信號(hào)、RFID標(biāo)簽反向散射信號(hào)的和。由于標(biāo)簽反向散射的信號(hào)能量非常小，不可避免的受到系統(tǒng)噪聲的影響。當(dāng)RFID讀卡器與標(biāo)簽距離較近吋，CW信號(hào)對(duì)標(biāo)簽產(chǎn)生較強(qiáng)的能量激勵(lì)作用，此時(shí)標(biāo)簽可以反向散射能量充足的反向信號(hào)，使讀卡器正確接收。但當(dāng)讀卡器與標(biāo)簽的距離不斷増加，受前向路徑損耗影響，標(biāo)簽收到的CW信號(hào)逐漸變?nèi)酰聪蛏⑸湫盘?hào)的能量也隨之減低。同吋，由于反向路徑損耗增加，RFID讀卡器接收到的反向信號(hào)能量進(jìn)ー步降低。當(dāng)反向信號(hào)被系統(tǒng)噪聲淹沒(méi)吋， 讀卡器與標(biāo)簽不能建立通信過(guò)程。在RFID低成本解決方案中，系統(tǒng)噪聲是客觀存在的。因此對(duì)低成本解決方案來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)抑制噪聲的能力是提高RFID讀卡器的讀取距離與讀取成功率的關(guān)鍵。通常抑制系統(tǒng)噪聲主要采用頻率濾波器與過(guò)采樣兩種方法。頻率濾波器方法是根據(jù)目標(biāo)解調(diào)信號(hào)的帶寬，設(shè)計(jì)濾波器頻率寬度，對(duì)目標(biāo)解調(diào)信號(hào)帶寬外的頻率進(jìn)行噪聲抑制。在RFID反向通信中，該寬度約為幾MHz。盡管這種方法可以有效抑制帶外噪聲，但是仍在目標(biāo)解調(diào)信號(hào)的頻譜帶寬中殘留了部分干擾，且這種頻域?yàn)V波方法在時(shí)域是非線性的， 會(huì)造成信號(hào)時(shí)域的畸變，即引入新的干擾。過(guò)采樣方法是通過(guò)遠(yuǎn)高于信號(hào)帶寬的數(shù)字采樣器對(duì)RFID反向信號(hào)進(jìn)行過(guò)采樣，然后通過(guò)曲線擬合算法，進(jìn)行降采樣，獲得平滑的反向信號(hào)曲線。但是這種方法由于數(shù)字采樣速率的限制，所能提供的過(guò)采樣倍數(shù)有限，使得實(shí)際應(yīng)用中獲得的增益不高?？傊?，目前的各種低成本解決方法都是都不能提供有效地系統(tǒng)噪聲抑制能力，使系統(tǒng)噪聲嚴(yán)重約束著RFID讀卡器讀取成功率與讀取距離指標(biāo)，從而造成無(wú)源模式標(biāo)簽的 RFID通信系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景存在一定的局限性。而通過(guò)不斷提升射頻電路エ藝精度，消除系統(tǒng)噪聲的高成本解決方案與RFID的低部署成本特征相互矛盾，無(wú)法形成主流。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問(wèn)題是現(xiàn)有的低復(fù)雜度RFID接收機(jī)抑制系統(tǒng)噪聲的方法，或不能有效抑制帶內(nèi)噪聲，或不能提供足夠的解調(diào)增益，存在一定局限性。因此，需要ー種從 RFID讀卡器整體層面考慮，將發(fā)送機(jī)與接收機(jī)相互結(jié)合，采用低復(fù)雜度濾波器的接收機(jī)抑
3制系統(tǒng)噪聲設(shè)計(jì)方法，以提高讀卡器讀取成功率與讀取距離指標(biāo)。本發(fā)明的技術(shù)方案為利用發(fā)射機(jī)前向信號(hào)中關(guān)于反向信號(hào)的先驗(yàn)信息，控制接收機(jī)前端的時(shí)域抽頭濾波器，實(shí)現(xiàn)對(duì)反向信號(hào)中系統(tǒng)噪聲的抑制。然后，對(duì)經(jīng)過(guò)濾波器的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、譯碼。定義反向基帶信號(hào)fBB(t)fBB (t) = fCff (t) +fEFID (t) +η (t)式中:fCff(t)是CW波信號(hào)，fEFID(t)是RFID反向散射信號(hào)，n(t)為系統(tǒng)噪聲，且 n(t) DN(0,い)，系統(tǒng)噪聲的能量為ο2。該信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)字采樣后，定義為fBB (η) = fCff (η) +fEFID (η) +η (η)本發(fā)明基于時(shí)域抽頭濾波器，定義該濾波器的數(shù)學(xué)模型為h(n)，n e
。其中ν為濾波器長(zhǎng)度，h α)表示濾波器第i個(gè)時(shí)域抽頭的系數(shù)，且該抽頭系數(shù)為歸ー化值，即
權(quán)利要求
1.抑制系統(tǒng)噪聲的RFID反向信號(hào)接收方法，其特征是利用時(shí)域抽頭濾波器，對(duì)RFID系統(tǒng)反向信號(hào)進(jìn)行濾波。RFID反向信號(hào)經(jīng)過(guò)該濾波器處理后，會(huì)在包絡(luò)時(shí)域波形的基礎(chǔ)上，增加包絡(luò)幅度特征量。然后，RFID反向接收機(jī)分另基于包絡(luò)時(shí)域波形、包絡(luò)幅度對(duì)濾波后的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)譯碼。最后將解調(diào)譯碼結(jié)果進(jìn)行合井，以提高RFID系統(tǒng)讀取成功率、讀取距[2 O
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述時(shí)域抽頭濾波器，為實(shí)時(shí)可配置抽頭濾波器。 該濾波器通過(guò)對(duì)反向信號(hào)先驗(yàn)信息、硬件模數(shù)變換器采樣速率、理論值進(jìn)行解析，獲得時(shí)域抽頭濾波器的抽頭個(gè)數(shù)與每個(gè)抽頭的系數(shù)的配置準(zhǔn)則為N = 2/3 X T，N為抽頭濾波器個(gè)數(shù)， T為RFID反向信號(hào)數(shù)字采樣次數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述反向先驗(yàn)信息是指RFID反向信號(hào)的時(shí)間長(zhǎng)度，該信息可以在前向協(xié)議中獲得。其中所述硬件模數(shù)變換器采樣速率是指反向接收系統(tǒng)的采樣速率，該信息可以通過(guò)硬件反饋和(或)人為設(shè)置獲得。其中所述理論值為常量，本發(fā)明中指2/3。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述的解析方法是指N= 2/3 X T，T為RFID反向信號(hào)數(shù)字采樣次數(shù)，通過(guò)權(quán)利要求3中所述的反向先驗(yàn)信息和硬件模數(shù)變換器共同獲得。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述時(shí)域抽頭濾波器的抽頭個(gè)數(shù)，即為權(quán)利要求4 中的算木公式結(jié)果N。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述時(shí)域抽頭濾波器的抽頭系數(shù)，為全部相同的等值系數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述增加的包絡(luò)幅度特征量是指在該信號(hào)中數(shù)據(jù) 0和數(shù)據(jù)1所采用信號(hào)的最大、最小包絡(luò)幅度不同。接收機(jī)可以因此進(jìn)行區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)0與數(shù)據(jù) 1
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的解調(diào)譯碼結(jié)果合并方法是指，對(duì)基于包絡(luò)時(shí)域波形、包絡(luò)幅度兩種解調(diào)譯碼方法的結(jié)果進(jìn)行任意組合。包括，選擇基于包絡(luò)時(shí)域波形方法的結(jié)果，而放棄基于包絡(luò)幅度方法的結(jié)果；選擇基于包絡(luò)幅度方法的結(jié)果，而放棄基于包絡(luò)時(shí)域波形方法的結(jié)果；將兩種方法的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，一致則輸出任意ー個(gè)譯碼結(jié)果，不一致則解調(diào)失敗。
全文摘要
抑制系統(tǒng)噪聲的RFID反向信號(hào)接收方法，適用于基于無(wú)源式RFID標(biāo)簽系統(tǒng)中的讀卡器接收機(jī)設(shè)計(jì)。本發(fā)明中RFID讀卡器利用發(fā)射機(jī)前向信號(hào)中關(guān)于反向信號(hào)的先驗(yàn)信息，對(duì)接收機(jī)前端的時(shí)域抽頭濾波器的抽頭個(gè)數(shù)與抽頭系數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)配置，通過(guò)該實(shí)時(shí)可配置濾波器實(shí)現(xiàn)對(duì)反向信號(hào)中系統(tǒng)噪聲的抑制。同時(shí)，通過(guò)本方法會(huì)使RFID反向信號(hào)中增加信號(hào)包絡(luò)幅度的差異信息，該信息可以用于接收機(jī)判決發(fā)送0、1數(shù)據(jù)，進(jìn)一步提高解調(diào)譯碼成功率。本方法解決了RFID系統(tǒng)中，由于不可抗拒的噪聲干擾，導(dǎo)致RFID讀卡器讀取成功率低、讀取距離近的問(wèn)題。
文檔編號(hào)H04B1/10GK102592153SQ20111000563
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2011年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月7日
發(fā)明者張志華, 李雨翔, 高飛 申請(qǐng)人:北京中科國(guó)技信息系統(tǒng)有限公司