基于ISO/IEC18000-6B/6C多协议RFID阅读器基带电路设计及其防碰撞算法的研究

论文摘要

射频识别（Radio Frequency Identification, RFID）技术是自动识别技术的一种,它通过无线射频信号对标签内的信息进行读写,并可实现多目标和移动目标识别,与互联网技术联合还可以对全球范围内物品的进行跟踪和完成数据共享,以后会被更多的领域采用。目前RFID已经成为国内外重要的研究开发领域。虽然RFID技术的到快速的发展,但其在应用中还存在很多需要注意的问题如：识别准确率不高, RFID标准化进程缓慢等。其中,在RFID工作中由于各种原因产生碰撞问题是影响RFID识别效率的最主要的原因。为了能使RFID技术的到广泛应用,我们必须重视防碰撞问题,针对不同的标准研究出快速、准确、有效的防碰撞算法。本论文在了解了射频识别技术研究背景、国内外发展现状、技术发展趋势的基础上,对ISO18000-6B/6C两种协议进行了分析和比较,并深入研究了RFID的数字带电路及其防碰撞算法。本论文对基于ISO18000-6B/6C两种协议的阅读器基带处理电路进行了研究,对基带处理电路中的几个主要模块进行了研究设计。基带处理电路的主要由调制模块和解调模块、编码模块和解码模块、前导码/帧同步码模块、CRC校验模块、成型滤波器模块、控制模块组成,其中重点介绍了前四种模块的设计。在发送端,根据协议的不同,采用不同的编码方式：6B采用曼彻斯特编码,6C采用PIE编码。本论文还对各种防碰撞算法进行了研究。防碰撞算法主要有ALOHA算法和二进制搜索算法这两大类以及它们的改进算法。RFID系统中,现在被业界推崇的防碰撞方法主要有时隙ALOHA算法和二进制搜索算法,均是ISO18000-6协议中提及的方法。这两种方法都属于时分多路法（TDMA）。本论文对纯ALOHA算法,时隙ALOHA算法,固定帧时隙ALOHA算法,动态帧时隙ALOHA算法,二进制搜索算法以及动态二进制搜索算法进行了介绍。论文还对基于帧时隙ALOHA算法的Q算法进行了改进。在帧的结束处,算法通过检测机制来进行Q值的更新。因为改进的Q算法中每个清点周期的帧大小都会自动地取较优值,所以降低了识别所需要的总时隙数和周期数。仿真结果显示改进的Q算法比TypeC标准中的Q算法更有效。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 RFID技术概述
• 1.2 国内外技术现状
• 1.3 技术发展趋势
• 1.4 论文的主要研究内容
• 1.5 论文的结构安排
• 第二章 ISO/IEC18000-6B/6C协议介绍
• 2.1 RFID标准体系
• 2.1.1 ISO/IEC JTC1制定的RFID标准体系
• 2.1.2 EPCglobal制定的RFID标准体系
• 2.1.3 日本UID制定的RFID标准体系
• 2.2 两种协议的数据传输
• 2.2.1 阅读器到标签的数据传输
• 2.2.2 标签到阅读器的数据传输
• 2.3 ISO/IEC18000-6B与6C的比较
• 2.4 本章小结
• 第三章 阅读器基带处理电路的设计
• 3.1 阅读器基带处理电路的总体结构设计
• 3.2 调制模块和解调模块
• 3.2.1 ASK解调模块设计
• 3.2.2 PSK解调模块设计
• 3.2.3 ASK调制模块的设计
• 3.3 编码模块和解码模块设计
• 3.3.1 接收端的解码模块设计
• 3.3.2 发送端的编码模块设计
• 3.4 CRC校验模块设计
• 3.4.1 CRC校验原理
• 3.4.2 发送端的CRC校验码计算
• 3.4.3 接收端CRC校验
• 3.5 前导码和帧同步码模块设计
• 3.6 模块RTL仿真
• 3.7 本章小结
• 第四章 RFID防碰撞算法
• 4.1 防碰撞算法原理
• 4.2 防碰撞的多路存取法
• 4.2.1 空分多路法（SDMA）
• 4.2.2 频分多路法（FDMA）
• 4.2.3 时分多路法（TDMA）
• 4.2.4 码分多路法
• 4.3 ALOHA算法
• 4.3.1 纯ALOHA算法
• 4.3.2 时隙ALOHA算法
• 4.3.3 固定帧时隙ALOHA算法
• 4.3.4 动态帧时隙ALOHA算法
• 4.4 二进制搜索算法
• 4.4.1 基本的二进制搜索算法
• 4.4.2 动态二进制搜索算法
• 4.5 一种改进的Q算法
• 4.5.1 常用Q算法的分析
• 4.5.2 改进的Q算法
• 4.6 本章小结
• 第五章 总结和展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录