频分复用式RFID读写器中基带信号处理系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种频分复用式RFID读写器中基带信号处理系统，包括通信接口模块、协议处理模块、接收模块、发送模块、寄存器控制模块、模拟/射频电路控制模块和AXI总线；通信接口模块和协议处理模块基于可编程微处理器实现，接收模块、发送模块、寄存器控制模块和模拟/射频电路控制模块基于可编程逻辑实现，可编程逻辑与可编程微处理器之间通过AXI总线进行通信。本发明专利技术能够实现频分复用式RFID读写器的基带信号处理与协议控制功能，使得单个频分复用式读写器能够同时盘存多个标签，从而有效提升UHF RFID系统的识别效率和吞吐率，提高UHF RFID系统适应大型物联网中需要海量标签快速接入应用场景的能力。快速接入应用场景的能力。快速接入应用场景的能力。

【技术实现步骤摘要】
频分复用式RFID读写器中基带信号处理系统及方法


[0001]本专利技术属于通信
，尤其涉及用于频分复用式UHF RFID系统读写器的频分复用式RFID读写器中基带及控制信号处理系统的设计方案，重点在于谐波干扰抑制算法设计及其实现。

技术介绍

[0002]物联网技术通过传感设备将物体连接到互联网进行信息交换，实现智能识别、定位、跟踪、监控和管理。随着物联网技术的快速发展，射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)技术凭借其多目标准确快速识别的优势已得到越来越广泛的应用。与传统识别技术相比，RFID技术的识别距离远、盘存效率高、存储数据容量大等特点，并且RFID技术有广泛的应用前景，因此RFID技术被看作是新时代中最具发展潜力的信息技术之一。
[0003]RFID(UHF RFID)系统的主要组成一般包括基站(读写器)、终端(标签)和后台处理系统(上位机)。其中读写器主要是向标签发送相应命令，从而获得标签的相关信息。当读写器接收到标签信号时，首先需要将该信号进行解调，然后将解调信号传送到读写器的信号处理模块，再将解码后的有效信息传送给上位机部分。
[0004]目前，广泛应用的UHF RFID系统中单个读写器只能通过时分复用多址方式使用一个频率信道与标签进行通信，即读写器在同一时间内只能盘存到一个标签，否则标签之间会发生碰撞。而UHF RFID系统单个信道的吞吐率受限于标签反向散射通信速率与多址接入效率，例如：采用动态帧时隙算法时，系统的接入效率最高为36.8％，这难以满足未来泛在大型物联网中海量标签的快速接入的应用需求。
[0005]采用Miller编码副载波调制技术，通过不同的M值可以将多个标签信号调制到不同的基带频率，读写器实现频分复用同时接收，可以有效提升系统的吞吐率和识别效率。由于标签反向散射通信机制，无法对反射信号进行滤波整形抑制谐波信号，不同信道之间会产生谐波干扰。其中，标签的三次谐波干扰信号功率最大，影响也最大。
[0006]由上述频分复用式UHF RFID系统存在的确定可知，解决多个标签采用频分复用技术同时响应读写器命令而引入的谐波干扰是提高RFID系统吞吐率的关键问题之一。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可以使得单个频分复用式读写器能够同时盘存多个标签，从而有效提升UHF RFID系统的识别效率和吞吐率的频分复用式RFID读写器中基带信号处理系统，提高了UHF RFID系统适应大型物联网中需要海量标签快速接入应用场景的能力。
[0008]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：频分复用式RFID读写器中基带信号处理系统，包括通信接口模块、协议处理模块、接收模块、发送模块、寄存器控制模块、模拟/射频电路控制模块和AXI总线；
[0009]通信接口模块和协议处理模块位于芯片中的可编程微处理器部分，接收模块、发送模块、寄存器控制模块和模拟/射频电路控制模块位于系统的可编程逻辑部分，可编程逻辑部分与可编程微处理部分之间通过AXI总线进行通信；
[0010]可编程微处理器部分为每个可编程逻辑部分分配一组总线地址，并通过AXI总线与可编程逻辑进行交互；
[0011]读写器通过通信接口模块与上位机进行数据通信，协议处理模块分别于接收模块、寄存器控制模块、发送模块和模拟/射频电路控制模块连接，通过模拟/射频电路控制模块与模拟/射频电路进行数据通信；接收模块、发送模块分别连接寄存器控制模块，接收模块和发送模块还与模拟/射频电路控制模块相连。
[0012]所述接收模块、发送模块、寄存器控制模块和模拟/射频电路控制模块分别为四个独立的AXI Slave模块，各模块所分配的AXI总线地址区域不相同；寄存器控制模块通过访问AXI总线地址中存储的数据获取读写器状态和相关参数并传输给发送模块与接收模块，然后接收模块与发送模块根据这些参数完成相应的工作。
[0013]接收模块作用是对接收信号的处理并将处理好的接收数据通过AXI总线协议传输到可编程微处理器读取使用；发送模块作用是通过AXI总线协议从可编程微处理器读取待发送数据，然后将这部分数据进行编码并输出到射频部分；寄存器控制模块作用是实现整个收发链路的控制，将可编程微处理器通过AXI总线协议发出的控制/配置信息转发到可编程逻辑部分的发送模块与接收模块，并且记录目前收发链路的状态，供可编程微处理器读取。
[0014]接收模块由接收控制模块，依次连接并分别与接收控制模块相连的接收信号功率检测模块、降采样滤波模块、频率粗估计模块、相位估计模块、谐波抑制模块、数字增益控制模块、相干解调模块以及解码校验模块组成；其中，接收信号功率检测模块用于对接收信号进行信号功率检测以及自动增益控制；降采样滤波模块完成各信道信号的降采样和滤波，以提取各信道信号；频率粗估计模块用于完成各个信道频率的粗估计，为相干解调模块的锁相环提供本振频率，同时计算各信道功率以判断是否开启后续接收通道；相位估计模块用于进行射频载波相位估计，去除载波相位延时；相干解调模块通过锁相环对各信道信号进行相干解调，并通过判决和采样获得基带Miller编码信号；谐波抑制模块用于重构谐波信号，并对存在干扰的信道做谐波抑制；数字增益控制模块负责将输入信号幅度均衡，输出稳定幅值的信道信号；解码校验模块对同步解调后的比特信号进行相应的解码以及CRC16校验；接收控制模块用于控制并维护接收模块的工作状态。
[0015]发送模块由发射控制模块，依次相连并分别与发射控制模块相连的数据读取模块、CRC16校验码生成模块、数据合并模块以及PIE编码模块组成；发射控制模块与寄存器控制模块相连，并通过AXI总线与协议处理模块进行通信；PIE编码模块与模拟/射频电路控制模块连接；发送控制模块用于控制并维护发送模块的工作状态；数据读取模块用于获取发送的数据信息；CRC16校验码生成模块用于生成CRC16码；数据合并模块用于将发送的数据与生成CRC16码合成一个数据整体；PIE编码模块用于对发送数据进行PIE编码，从而产生编码后的数字基带信号，供模拟端进行OOK调制。
[0016]频分复用式RFID读写器中基带信号处理方法，包括以下步骤：
[0017]步骤a、基带信号处理系统初始化，收发链路进入初始状态；
[0018]步骤b、可编程微处理器部分将发送模块使能，使得寄存器控制模块进入发送状态；
[0019]步骤c、可编程逻辑部分的发送模块模块对发送的命令进行CRC16校验码生成和编码处理后将其发送，数据发送完毕后寄存器控制模块进入发送完成状态；
[0020]步骤d、在等待接收标签信号时，可编程微处理器部分将接收模块使能，使得寄存器控制模块进入接收状态；
[0021]步骤e、接收信号时，可编程逻辑部分首先进行接收功率的检测、频率粗估计以及将四个信道接收到的信号进行降采样和滤波处理；
[0022]步骤f、若检测到信号，则寄存器控制模块进入接收处理状态，可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.频分复用式RFID读写器中基带信号处理系统，其特征在于，包括通信接口模块、协议处理模块、接收模块、发送模块、寄存器控制模块、模拟/射频电路控制模块和AXI总线；通信接口模块和协议处理模块位于芯片中的可编程微处理器部分，接收模块、发送模块、寄存器控制模块和模拟/射频电路控制模块位于系统的可编程逻辑部分，可编程逻辑部分与可编程微处理部分之间通过AXI总线进行通信；可编程微处理器部分为每个可编程逻辑部分分配一组总线地址，并通过AXI总线与可编程逻辑进行交互；读写器通过通信接口模块与上位机进行数据通信，协议处理模块分别于接收模块、寄存器控制模块、发送模块和模拟/射频电路控制模块连接，通过模拟/射频电路控制模块与模拟/射频电路进行数据通信；接收模块、发送模块分别连接寄存器控制模块，接收模块和发送模块还与模拟/射频电路控制模块相连。2.根据权利要求1所述的频分复用式RFID读写器中基带信号处理系统，其特征在于，所述接收模块、发送模块、寄存器控制模块和模拟/射频电路控制模块分别为四个独立的AXI Slave模块，各模块所分配的AXI总线地址区域不相同；寄存器控制模块通过访问AXI总线地址中存储的数据获取读写器状态和相关参数并传输给发送模块与接收模块，然后接收模块与发送模块根据这些参数完成相应的工作。3.根据权利要求1所述的频分复用式RFID读写器中基带信号处理系统，其特征在于，接收模块作用是对接收信号的处理并将处理好的接收数据通过AXI总线协议传输到可编程微处理器读取使用；发送模块作用是通过AXI总线协议从可编程微处理器读取待发送数据，然后将这部分数据进行编码并输出到射频部分；寄存器控制模块作用是实现整个收发链路的控制，将可编程微处理器通过AXI总线协议发出的控制/配置信息转发到可编程逻辑部分的发送模块与接收模块，并且记录目前收发链路的状态，供可编程微处理器读取。4.根据权利要求3所述的频分复用式RFID读写器中基带信号处理系统，其特征在于，接收模块由接收控制模块，依次连接并分别与接收控制模块相连的接收信号功率检测模块、降采样滤波模块、频率粗估计模块、相位估计模块、谐波抑制模块、数字增益控制模块、相干解调模块以及解码校验模块组成；其中，接收信号功率检测模块用于对接收信号进行信号功率检测以及自动增益控制；降采样滤波模块完成各信道信号的降采样和滤波，以提取各信道信号；频率粗估计模块用于完成各个信道频率的粗估计，为相干解调模块的锁相环提供本振频率，同时计算各信道功率以判断是否开启后续接收通道；相位估计模块用于进行射频载波相位估计，去除载波相位延时；相干解调模块通过锁相环对各信道信号进行相干解调，并通过判决和采样获得基带Miller编码信号；谐波抑制模块用于重构谐波信号，并对存在干扰的信道做谐波抑制；数字增益控制模块负责将输入信号幅度均衡，输出稳定...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄钟，文光俊，谌佳雪，黄子涵，刘研，
申请(专利权)人：四川师范大学，
类型：发明
国别省市：