UHF RFID讀寫(xiě)器的設計方案(一)

為了分析UHF RFID讀寫(xiě)器系統抗干擾性能，本文提出了基于ISO18000-6 type B 協(xié)議下UHF RFID讀寫(xiě)器的設計方案，并對其通信過(guò)程進(jìn)行了Simulink仿真，給出了曼徹斯特編解碼以及2ASK調制解調的模型。

　　最后，結合實(shí)際中經(jīng)常遇到的高斯白噪聲信道分析了系統的信道抗干擾性能，給出了系統的誤碼率隨信噪比變化曲線(xiàn)。仿真表明本方案所設計的UHF RFID讀寫(xiě)器系統具有較高的抗干擾性能。

　　0 引言

　　射頻識別系統是一種非接觸的自動(dòng)識別系統，通過(guò)射頻無(wú)線(xiàn)信號自動(dòng)識別目標對象，并進(jìn)行讀、寫(xiě)數據等相關(guān)操作，這種無(wú)線(xiàn)獲取數據的方式在工業(yè)自動(dòng)化、商業(yè)自動(dòng)化、交通運輸控制管理眾多領(lǐng)域得到廣泛應用。

　　RFID系統由閱讀器、電子標簽和計算機網(wǎng)絡(luò )構成，其中讀寫(xiě)器是RFID系統信息控制和處理中心，在系統工作中起著(zhù)舉足輕重的作用，其性能的好壞直接影響到數據獲取的可靠性和有效性。而超高頻讀寫(xiě)器在遠距離識別以及高速數據讀取方面有著(zhù)顯著(zhù)的優(yōu)勢，為此本文研究基于ISO 18000-6標準的Type B協(xié)議下的高頻讀寫(xiě)器具有重要的現實(shí)意義。

　　1 RFID工作原理

　　不同的RFID系統，工作原理略有不同，但其依據的基本工作原理是一樣的。RFID系統讀寫(xiě)器與電子標簽基本結構如圖1所示。由讀寫(xiě)器模塊中振蕩器產(chǎn)生射頻振蕩信號，經(jīng)過(guò)載波形成電路產(chǎn)生載波信號，再經(jīng)過(guò)發(fā)送通道編碼、調制和功率放大后經(jīng)天線(xiàn)發(fā)出射頻信號，當電子標簽進(jìn)入到工作區域，讀取讀寫(xiě)器發(fā)送的信號，一部分用于產(chǎn)生能量驅動(dòng)電源激活自身工作，一部分用于獲取信息，并根據指令將帶有自身信息的信號經(jīng)過(guò)編碼、調制后由天線(xiàn)發(fā)送給讀寫(xiě)器。讀寫(xiě)器再將讀取的信號傳送給數據處理模塊進(jìn)行相應操作。

　　讀寫(xiě)器在RFID 系統中扮演重要的角色，主要負責與電子標簽的雙向通信，同時(shí)接收來(lái)自主機系統的控制指令。各種讀寫(xiě)器雖然在耦合方式、通信流程、數據傳輸方法，特別是在頻率范圍等方面有著(zhù)根本的差別，但是在功能原理上，以及由此決定的構造設計上，各種讀寫(xiě)器是十分類(lèi)似的。在ISO18000-6 Type B 協(xié)議下RFID 系統是基于讀寫(xiě)器先發(fā)言原理工作，即讀寫(xiě)器先發(fā)送出一定頻率的射頻信號，當電子標簽進(jìn)入到該工作區域時(shí)，首先產(chǎn)生感應電流對自身激活，進(jìn)而發(fā)射出帶有自身信息的信號，讀寫(xiě)器讀取該信號后送到信息處理中心并進(jìn)行相應的處理。

　　2 UHF RFID讀寫(xiě)器設計

　　超高頻射頻識別系統采用的頻率主要位于ISM 頻段，基于ISO 18000-6標準的射頻識別系統的頻率主要位于860~930 MHz，常用頻率為915 MHz.在該頻段下，電子標簽的識別距離一般能達到1~10 m，而電子標簽的識別距離取決于讀寫(xiě)器的輸出功率，識別距離越遠，其被識別的準確率越高，但同時(shí)讀寫(xiě)器輸出功率越高，其造價(jià)及技術(shù)難度將越高，實(shí)際應用中，一般根據系統要求來(lái)確定實(shí)施方案。

　　2.1 讀寫(xiě)器的編解碼模型設立

　　在RFID 中，為了使讀寫(xiě)器在讀取數據時(shí)能很好地解決同步的問(wèn)題，往往不直接使用數據的NRZ 碼對射頻進(jìn)行調制，而是將數據的NRZ 碼進(jìn)行編碼變換后再對射頻信號進(jìn)行調制。在ISO18000-6 TypeB協(xié)議下，使用的是曼徹斯特編碼。其編碼原則是，當原始數據為“1”，將其編碼為“10”;當原始數據為“0”，將其編碼為“01”。這種編碼的特點(diǎn)是每個(gè)碼元中間都有跳變，低頻能量較少，便于接收端提取時(shí)鐘信息。

　　仿真實(shí)現時(shí)，用一個(gè)頻率為原始數據發(fā)送頻率2倍的矩形波與原始數據做異或運算即可實(shí)現曼徹斯特編碼。對曼徹斯特編碼進(jìn)行解碼的目的是從接收到的曼徹斯特碼流中恢復出原始信號，仿真實(shí)現時(shí)可以使用和編碼相反的方法，即用一個(gè)頻率為原始碼流一半的矩形波與原始數據做異或運算即可實(shí)現曼徹斯特解碼，其仿真模型如圖2所示，仿真結果如圖3所示。曼徹斯特編解碼后的輸出信號與原始信號保持一致，符合