专利名称：基于正交频分复用反碰撞检测射频标签系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种频分反碰撞检测装置，尤其涉及一种正交频分复用反碰撞检测应用于RFID ( Radio Frequency Identification)标签与RFID读写器之间通信的 实现装置。二、 ff景技术现在的射频标签系统由射频标签、读写器、软件系统构成。见《射频识别(RFID) 技术原理与应用实例》周晓光王晓华编著人民邮电出版社2006年12月第一版 第18 — 30页。射频标签和读写器之间通信采用振幅键控(ASK)、移频键控(FSK)、移相键 控(PSK)。但以上三种数字调制方式存取速度慢。正交频分复用(OFDM ):是一种无线环境下的高速传输技术。众所周知，无 线信道的频率响应曲线大多是非平坦的，而OFDM技术的主要思想就是在频域内将 给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且 各子载波并行传输，这样可以大大消除信号波形间的干扰。由于在OFDM系统中各 个子信道的栽波相互正交，于是它们的频语是相互重叠的，这样不但减小了子栽 波间的相互干扰，同时又提高了频语利用率。OFDM这种无线电使用效益高、抗噪 声能力强、适合高速数据传输的特点使它被认为是第四代移动通信的核心技术。射频识别系统工作时，可能会有一个和一个以上的电子标签同时处在读写器 作用的范围内，这样如果有两个或两个以上的电子标签同时发送数据时就会出现 通信沖突，数据之间相互干扰(碰撞)。为了解决碰撞的问题，采用频分多路法； 空分多路法；时分多路法；码分多路法。见《射频识别(RFID)技术原理与应用实 例》周晓光王晓华编著人民邮电出版社2006年12月第一版第77 - 98页。空分多路法利用相控阵列天线，产生旋转扫描波束，利用空分实现射频标 签的反碰撞算法，见《射频识别(RFID)技术原理与应用实例》周晓光王晓华编 著人民邮电出版社2006年12月第一版第88 - 89页。《射频识别技术》Klaus Finkenzeller著吴晓峰陈大才译电子工业出版社2006年10月第一版第157-158页。现有的RFID读写器框图见图1所示，由101射频天线、102射频电路、103A/D、 D/A电硌、处理器构成。二、发明内容1、 要解决的问题(1) 现有技术中采用ASK、 PSK、 FSK实现射频标签与射频标签读写器 之间的通信，ASK、 PSK、 FSK的传输数据的速率低，通信时间长， 不能适用未来大量数据通信的应用需求。本发明中利用正交频分复用，利用正交频分大大提高了频带 的资源利用率，大大提高RFID射频标签与RFID读写器之间数据通 信速率。(2) 现有技术中采用频分多路法，利用不同的频率同时读写不同频率 的标签来实现同时读写多个射频标签，每个标签采用不同的频 率。生产、使用都非常繁瑣。如果有两个相同频率的标签同时在 同一个RFID读写器的读写场中还会发生错误。本发明利用正交频分复用不同的正交子信道，子载波实现 RFID读写器范围内的多个标签的反碰撞冲突检测问题，每个射 频标签在程序的控制下对不同的子信道、子栽波i坆出不同的响 应，从而实现对同一读写器下的反碰撞算法。(3) 利用相控阵列空分反碰撞算法和正交频分复用组合，空分减少碰 撞机会，利用正交频分复用的不同子载波来实现频分反碰撞沖突 检测。2、 技术方案(1 )正交频分复用应用于RFID标签与RFID之间通信现有技术中OFDM已应用于无线局域网(802. lla、 802. llg)、 WiMAX 中已使用OFDM为宽带数据传输的调制/解调方式。在RFID系统中频率采 用ISM (Industrial Scientific medicinal工业、科学、医学)免费 使用的频率，对射频信号的强度、频率范围都有严格的限制。因此本发明对标准的OFDM调制/解调方式做适当的修改。为了能在RFID中使用OFDM调制/解调应用于RFID系统，需要对此作 如下修改从读写器到射频标签的通信，采用广播方式OFDM;从射频标签的 返回数据也采用OFDM方式。有源射频标签的靠电池供应射频芯片的工作电能，但射频反射的 能量是靠的反射RFID读写器的。无源射频标签不管芯片使用的电能还是射频能量均来源于射频读 写器的辐射过来的电能。为了利用OFDM无线电波向射频标签提供能量和数据通信1)第一种方式(子栽波分频方式)在OFDM系统多载波频率中，一部分用于载频用于读写器辐射能量， 一部分载频用于下行、上行传输数据，实现充电和数据传输同时进行处理，并能实现半双工、全双工通信。在实施例1中详细叙述，读写器如何利用 一部分子载波辐射能量。在实施例2中详细叙述，读写器一部分子载波发送数据， 一部分子载波用于射频标签给读写器应答数据。3、 有益效果现有技术传输数据的速率低，本发明由于采用正交频分复用，大大 提高了频谱资源的利用率，大大提高了数据传输速率，节省了宝贵的频语资源。四
1、 图1为RFID系统框架图；2、 图2为RFID原理组成框图；ii具体实施方式
下面结合优选实例进行说明 实施例1:子载波分频系统中，读写器如何利用一部分"子载波"辐射能在OFDM系统中，相邻的子载波采用正交调制，为了充分辐射能量， 在0FDM中的子载波中不采用正交调制，而采用全向辐射方式。如图2所示，在201为I信号，202为Q信号，203为声表滤波器， 204为声表滤波器，205为乘法器，206为输出子载波信号，207为混频器， 208为VCO压控振荡器，209混频后输出的信号，210为声表滤波器，211 为滤波后输出的信号。201、 202为自激振荡器，产生正弦波信号，可使用有源晶振或RC振 荡器产生。203、 204为声表滤波器，声表滤波器滤除无关的频率信号，让有用的 子载波信号通过。205为正交乘法器，将203输入的I信号和204输入的Q信号相乘后 形成正交信号输出给206。207为混频器，将206输入的信号与208压控振荡器的输入信号相乘 后由209输出。210为声表滤波器，将除需求的子栽波的信号，其它信号全部滤除。
权利要求
1. 基于正交频分复用反碰撞检测射频标签系统，包括射频标签和射频标签读写器组成；其特征是所述的射频标签读写器装置还包括在I、Q信号发生器，声表滤波器，乘法器，压控振荡器，混频器，声表滤波器构成为射频标签提供能量。
2、 根据权利要求1所述的基于正交频分复用反碰撞检测射频标 签系统，在一个正交频分系统中，采用其中一个子载波为射频 标签提供能量。
全文摘要
基于正交频分复用反碰撞检测射频标签系统，由天线、射频电路、A/D、D/A转换器，处理器组成。本发明解决了，在发送数据的同时，利用一些子载波发送能量，从而实现对射频标签的供电；本发明利用一部分子载波实现下行广播，一部分子载波用于上行传输数据，两个标签可使用不同的子载波，从而实现分频同时传输数据；本发明采用分时方式实现OFDM多个射频标签的通行。可广泛应用在射频标签系统，无线传感器等应用场所。
文档编号G06K7/00GK101256614SQ200710067300
公开日2008年9月3日 申请日期2007年2月27日 优先权日2007年2月27日
发明者华晓军, 华晓勤, 顾士平 申请人:顾士平