[发明专利]一种UHF RFID读写器频偏估计&帧同步方法和装置

说明书

技术领域：

一种用于UHF RFID读写器设备中对标签返回信号进行频偏估计和帧同步的方法和装置，它属于数字通信技术领域。

背景技术：

射频识别技术(RFID)是一种非接触的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号空间耦合的传输特性，实现自动识别。

RFID系统一般由两部分组成，即标签和读写器设备。在RFID实际应用中，标签附着在被识别物体的表面，当标签进入读写器设备可读范围时，读写器通过AGC调整、频偏估计&帧同步和FM0解码等步骤实现对标签信息的读取。

由于RFID标签需要满足低成本和低功耗的要求，所以标签电路芯片的性能存在一定的局限性，如标签生成发射数据的码率准确度很差。同时，标签信号在信道传输中存在一定的失真现象。这两个因素就对读写器设备的频偏估计&帧同步模块的性能提出了很高的要求。

有一种直观的方案是，针对并行相关器阵列中每一个相关器，设计一个对应的同步阈值，只要存在接收信号序列与某个相关器中的本地序列互相关运算得出的相关值大于相应的同步阈值，则估计该相关器表征的频率偏差表示标签发射数据的码率偏差，该时刻为同步时刻。这样做虽然实现起来简单，但存在两个缺点：第一这个方案中频偏估计的精度不高、帧同步的准确度不高。第二这个方案采取了固定阈值的方法，抗干扰性能差。

发明内容：

为了解决标签发射数据码率准确度低、帧头同步码短、噪声干扰等问题，本发明采用一种自适应同步阈值的方法。通过该方法提高了读写器设备读取识别范围内标签数据的准确率。

本发明提供了一种用于UHF RFID读写器设备中对标签信号自适应频偏估计&帧同步的方法和装置，首先在接收启动的同时，设定一个时间窗口，求出该时间窗口内接收信号与并行相关器阵列互相关运算中相关值的最大值，乘以一个可设置的调节系数作为初始的同步阈值。并行相关器阵列如图4所示，由16个相关器组成，每个相关器本地序列的长度与该相关器表征的频率偏差相关。

初始同步阈值设置完毕后，将接收信号序列持续与并行相关器阵列的各本地序列进行互相关运算，如果某一时刻接收信号序列与并行相关器阵列得出的相关值的最大值大于同步阈值，则将同步时刻更新为该时刻且将同步阈值更新为并行相关器阵列输出相关值的最大值乘以可设置的阈值调节系数(调节系数介于1～2之间)。

如果在一定时间内，不再存在接收信号序列与并行相关器阵列得出的最大相关值大于同步阈值，则表示已经完成频偏估计和成功捕获到前同步码，同步时刻并行相关器阵列中得到最大相关值的相关器所对应的频率偏差即为估计出的标签返回信号码率偏差。

本发明提供了一种用于UHF RFID读写器设备中对标签反射回的信号进行频偏估计&帧同步的装置，该装置具有下列模块：初始同步阈值设置模块、并行互相关运算模块、阈值比较模块和同步阈值&同步时刻更新模块。初始同步阈值设置模块的作用是通过自适应的方法计算出适当的初始阈值，提高抗干扰性能。并行互相关运算模块的作用是计算出接收信号序列与并行相关器阵列的本地序列进行互相关运算的结果。阈值比较模块的作用是比较并行互相关运算模块得出的最大相关值与同步阈值的大小关系。同步阈值&同步时刻更新模块的作用是更新同步时刻且根据阈值调节系数更新同步阈值。采用上述方法的频偏估计&帧同步的装置，具有频偏估计准确度高，对多径信道环境下抗干扰性能好的优点，提高了在各种复杂条件下的标签数据读取的正确率。

用于UHF RFID读写器设备中对标签基带信号进行频偏估计&帧同步的装置，包括初始同步阈值设置模块、并行互相关运算模块、阈值比较模块和同步阈值&同步时刻更新模块；其中：

初始同步阈值设置模块通过自适应的方法计算出适当的初始阈值，提高抗干扰性能；

并行互相关运算模块计算出接收信号序列与并行相关器阵列中各相关器的本地序列进行互相关运算的结果；

阈值比较模块比较并行互相关运算模块运算的结果的最大值与同步阈值的大小关系；

同步阈值&同步时刻更新模块更新同步时刻且根据阈值调节系数更新同步阈值。

步骤如下：

1)设置初始的同步阈值和同步时刻；

2)将接收信号序列分别与并行相关器阵列中各相关器的本地序列进行互相关运算，选择出相关运算值的最大值；