[发明专利]移位m序列族扩展频谱并行应答RFID空中接口

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ISO/IEC 18000-4/-6/-7标准。，在这些标准中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的有广泛的应用，例如CDMA蜂窝移动通信系统IS-95中，以超长(2⁵²-1)位的m序列作为时间标准同步码，两个长度(2¹⁵-1)位的m序列作为扩展频谱码，以64位Walsh码作为用户接入码.在WCDMA系统中使用了优选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空中接口发射功率受限，需要更加有效地利用宝贵的频谱资源和有限的功率资源。

现有的RFID应用系统，无一例外地属于单件应答设计，即无论现场有多少被读标签，每次成功应答的标签数不多于一个。如果出现多于一个标签同时应答，则进入防碰撞程序。因此产生了相应的防碰撞算法。其中最常用的是二进制树算法和ALOHA算法。因此，现行设计属于碰撞后处理的方法，任何时候只允许单个标签应答，影响读取效率。

发明内容

本发明提出基于m序列的移位等价特性，构建移位m序列正交序列族，选用m序列族作为扩展频谱序列组，同时又作为应答信道接入用正交序列族。与蜂窝移动通信中，扩展频谱用m序列，信道接入用Walsh函数正交码组相比，设计简化，符合RFID应用的特殊需求。

本发明利用m序列族的正交特性实现RFID读写器对多标签应答信号并行接收。个改变了RFID空中接口标签逐个接受应答的传统设计。

本发明提出基于m序列的各态历经特性，对同一个移位等价序列族的序列进行分组。形成多个正交序列组。序列分组组数取2的倍数，即2组，4组或8组。序列组的代码长度为分组的2进制位数，对应2组，4组和8组的序列组代码分别为1位，2位和3位。并按以上分组确定代码长度，按照序列的初始状态的第一游程进行分组。第一游程相同的序列属于同一序列组。每个RFID读写器可以按需要被分配一个特定的序列，或特定的序列组

本发明提出用序列组代码作为读写器代码。

本发明提出由标签产生随机数随机选择应答序列，其选择范围局限于所应答读写器被指配的序列组。随机数取值小于等于序列组的序列数。标签应答过程的临时代码(简称标签临时代码)为序列的初始状态。标签临时代码由两部分组成。前半部分是读写器代码，后半部分，即序列初始状态除去序列组代码的剩余部分，是标签在该读写器所被指配的序列组中随机选定的序列号，由标签的随机数产生器在每次应答时选定。

本发明利用移位m序列良好的正交特性，实行并行应答，允许多标签同时在多个码道上同时应答.当同时应答标签数小于或等于读写器并行接收的码道数时，一般不发生碰撞或较少发生碰撞。

如果同时应答标签数大于读写器并行接收单元的码道数时，出现标签应答碰撞，读写器向产生碰撞的标签发送应答失败指令，碰撞标签重新产生随机数，选择码道进行再应答。只有在大量标签同时应答的情况下，读写器发送启动随机延时控制，让在场的标签分散在不同的时段上应答。

附图说明

图1。并行应答扩展频谱标签

标签接收到读写器发来的读取指令后，启动随机数发生器，产生随机数选择序列，由所选序列与应答数据模2相加后对载波进行BPSK调制。发送回读写器。