[发明专利]基于正交频分复用反碰撞检测射频标签系统

说明书

一、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、背景技术

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载波相互正交，于是它们的频谱是相互重叠的，这样不但减小了子载波间的相互干扰，同时又提高了频谱利用率。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冲突，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》KlausFinkenzeller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电路、处理器构成。

三、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、使用都非常繁琐。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、子载波做出不同的响应，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冲突检测。

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(802.11a、802.11g)、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：