基于GB/T29768-2013标准的UHF RFID读写器数字基带系统的设计与研究

摘要

近年,随着计算机通讯技术及CMOS集成电路工艺的发展,RFID（Radio Frequency IDentification）即射频识别逐渐被大规模的应用。RFID技术具有存储数据容量大、读写距离大、标签数据可加密等优点，由此被普遍应用在物流、商场等领域，我国政府也非常重视RFID技术产业的发展，并于2013年9月发布了800/900MHz无源RFID“GB/T29768-2013信息技术射频识别800/900MHz空中接口协议”，新的国家标准的确立为有效管理RFID产业提供了便利，遵循国家标准的产品的研发及设计工作也就迫在眉睫。　　本文主要是对遵循新国标的读写器数字基带系统的设计与研究，首先介绍了研究的背景意义，对比分析了新国标与国际标准ISO18000-6C在数字基带系统部分的差异，然后对数字基带系统重点模块的相关技术进行了研究，并深入研究了数字基带系统的防碰撞算法模块。　　数字基带系统中防碰撞算法分确定性和非确定性两种。本文一方面针对确定性防碰撞算法目前存在的平均查询周期数低，总传输时延大的问题，提出一种改进的算法，该算法中运用了锁定碰撞位的方法，讨论映射表最大位数取值，比较碰撞位数与映射表最大位数的大小，进而调用合适的映射表，同时提出分组的思想，把与映射表位数相同的碰撞位对应标签全部搜索完之后再进行下一组搜索操作，直到所有的标签搜索结束。该算法相比较后退式二进制搜索算法和基于连续碰撞位映射的防碰撞算法减少了平均查询周期，降低了传输数据量，从而缩短了总的传输时延；另一方面，本文深入研究了非确定性防碰撞算法，将理想状态下的动态帧时隙ALOHA防碰撞算法、国际ISO/IEC18000-6C协议标准中规定的基于 Q值选择的防碰撞机制以及新国标采用的分散收缩二叉树防碰撞机制即DDS-BT三者进行综合仿真，仿真结果表明分散收缩二叉树（DDS-BT）防碰撞算法的吞吐率指标要明显优于前二者。　　最后单独测试读写器数字基带部分及射频部分的功能实现，验证前向链路及反向链路中读写器与标签的通信正确性，测试结果表明，新国标读写器数字基带系统可以准确的进行数据处理及信息传输。

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1 绪论

1.1 背景意义

1.2 UHF RFID发展

1.3 UHF RFID研究现状

1.4 标准分析

1.5 读写器工作原理

1.6 本课题所研究的内容

2 UHF RFID标准中数字基带系统规定的对比分析

2.1 物理层和媒体访问控制层

2.2 链接时序

2.3 编码体系

2.4 读写器命令集

2.5 防碰撞机制

2.6 信息安全

2.7 本章小结

3 新国标读写器数字基带系统关键技术研究

3.1 前向链路重点模块

3.2 反向链路重点模块

3.3 本章小结

4 防碰撞算法研究

4.1 确定性防碰撞算法

4.2 非确定性防碰撞算法

4.3 本章小结

5 新国标读写器系统测试

5.1 新国标读写器测试环境搭建

5.2 新国标读写器测试结果分析

6 全文总结和展望

致谢

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果