[发明专利]移位m序列扩展频谱RFID空中接口上行信道

说明书

技术领域

本发明属于近程通信领域，射频识别(RFID)技术。与甚高频(VHF)，超高频(UHF)，微波(MW)频段RFID空中接口系统和设备设计有关。

背景技术

近程通信是近年来异常活跃的新的技术领域之一。此中无线传感器网络(WSN)和射频识别(RFID)技术尤其突出，具有极大的产业前景。WSN与RFID同属近程通信，所以技术上存在着某些共性。

射频识别(RFID)空中接口技术的发展过程，是从低频到高频，再到超高频和微波的载波频率提升过程，也是作用距离从接触式到非接触式，从感应场应用到辐射场应用的发展过程。国际上适合于辐射场应用的最有代表性的技术规范是射频识别(RFID)系统的空中接口通信参数标准是ISO/IEC 18000-4/-6/-7标准。在这些标准关于基本传输体制的规定中明确指出，直接序列扩展频谱(DSSS)为不被采用的技术。因此，国内外，未见有关直接序列扩展频谱(DSSS)技术在射频识别(RFID)空中接口应用中的研究与开发成果报道.

直接序列扩展频谱(DSSS)技术在其它通信系统中有广泛的应用，例如CDMA蜂窝移动通信系统IS-95中，以超长(2⁵²-1)位的m序列作为时间基准同步码，两个长度(2¹⁵-1)位的m序列作为扩展频谱码，

以64位Walsh函数作为用户接入码.在WCDMA系统中使用了m序列优选对产生Gold序列.在兰牙设计中，使用了m序列对多电平信号传输等.

近有文章称用线性反馈移位寄存器取代RFID电子标签中的计数器，以控制命令选取的报道。根本未能发挥m序列在通信系统应用的技术优势。

本发明在充分研究m序列的数学特征与RFID空中接口的应用环境的基础上，实现了利用移位m序列构建RFID空中接口新体制设计。

本发明的应用需求源于超高频以上频段辐射场环境工作的RFID无源标签发射功率受限，需要更加有效地利用系统通信资源，特别是让宝贵的频谱资源和有限的功率资源，提高RFID工作效能。

本发明的应用需求还源于读写器在对无源标签读取工作状态下，其发射单元对接收单元，会产生很强的载波泄漏干扰和杂散干扰.，降低读写器自干扰的设计对提高系统工作能力有重要价值。

本发明的应用需求还源于读写器在对有源标签读取工作状态下，其发射功率受限，而系统希望获得更大的作用距离，上下行信道都采用扩展频谱设计将可在不增加读写器发射功率的条件下扩大通信距离。

扩展频谱信号的产生和解扩可以有多种选择，硬件、固件、软件均能实现，本发明未作特殊限定。为实现简单，本发明以相关器异步相关解扩为例。

发明内容

RFID空中接口上行信道(或称反向信道，应答信道)由移位m序列扩展频谱电子标签(以下简称标签)和异步相关解扩读写器组成。与传统设计相比，本发明的特点在于引入了移位m序列扩展频谱和异步相关解扩设计。

本发明根据工作于超高频以上频段无源标签RFID空中接口的标签能量受限，为提高读写器的接收灵敏度，在无源标签RFID空中接口的上行信道引入直接序列扩展频谱设计。而且选用了相关特性良好的移位m序列作为扩展频谱序列。伴随直接序列扩展频谱设计的应用，载频调制方式也由常用的ASK调制变为BPSK调制。

本发明根据应用于超高频以上频段有源标签RFID空中接口希望有源标签能满足更大距离的通信需求，和读写器发射能量受限，及标签有自供电能力的具体情况。提出在有源标签RFID空中接口上、下行信道引入移位m序列扩展频谱设计。因此，上、下行信道一并引入BPSK调制。

根据系统所需要的扩展频谱增益，选定m序列长度，根据序列长度选择本原多项式。每个m序列本源多项式可产生一个正交移位m序列族，同一读写器天线波束覆盖区内允许多个移位m序列被选用，每个标签每次应答选择移位m序列族中的一个序列扩展频谱。本发明提出的最小移位量为1码片(chip)。设计码片宽度远大于读写器到标签的传播时延。

本发明提出应用可选移位m序列作为直接序列扩展频谱序列，同时又作为应答信道接入序列。与蜂窝移动通信中，扩展频谱用固定m序列，信道接入用Walsh函数码相比，设计简化，功能更强，符合RFID应用的特殊需求。移位m序列扩展频谱发射信号产生原理如图1。

本发明读写器接收端应用异步相关接收方式。使得接收端解扩同步设计得以简化。移位m序列扩展频谱信号读写器接收原理如图2。相关处理可以在射频或中频实现。