专利名称：一种抑制系统噪声的rfid反向信号接收方法
技术领域：
本发明涉及射频识别(RFID)系统领域，并特别涉及基于无源模式标签的RFID通信系统。适用于反向信号接收机设计。本方法解决了 RFID系统中，由于不可抗拒的噪声干扰，导致RFID读卡器读取成功率低、读取距离近的问题。
背景技术：
RFID通信系统越来越多的应用于各行各业，尤其是基于无源模式标签的RFID通信系统以其低功耗、低成本、易部署特征，飞速占据了 RFID行业的主流。无源模式标签是一种被动式标签设备，它本身没有储能原件，依靠RFID读卡器向标签发送不间断的载波(CW) 信号作为能量激励，启动标签的工作状态。标签通过反向散射技术向读卡器的反馈反向数据，因此，对于读卡器接收机来说，其接收信号为CW信号、RFID标签反向散射信号的和。由于标签反向散射的信号能量非常小，不可避免的受到系统噪声的影响。当RFID读卡器与标签距离较近吋，CW信号对标签产生较强的能量激励作用，此时标签可以反向散射能量充足的反向信号，使读卡器正确接收。但当读卡器与标签的距离不断増加，受前向路径损耗影响，标签收到的CW信号逐渐变弱，反向散射信号的能量也随之减低。同吋，由于反向路径损耗增加，RFID读卡器接收到的反向信号能量进ー步降低。当反向信号被系统噪声淹没吋， 读卡器与标签不能建立通信过程。在RFID低成本解决方案中，系统噪声是客观存在的。因此对低成本解决方案来说，系统抑制噪声的能力是提高RFID读卡器的读取距离与读取成功率的关键。通常抑制系统噪声主要采用频率滤波器与过采样两种方法。频率滤波器方法是根据目标解调信号的带宽，设计滤波器频率宽度，对目标解调信号带宽外的频率进行噪声抑制。在RFID反向通信中，该宽度约为几MHz。尽管这种方法可以有效抑制带外噪声，但是仍在目标解调信号的频谱带宽中残留了部分干扰，且这种频域滤波方法在时域是非线性的， 会造成信号时域的畸变，即引入新的干扰。过采样方法是通过远高于信号带宽的数字采样器对RFID反向信号进行过采样，然后通过曲线拟合算法，进行降采样，获得平滑的反向信号曲线。但是这种方法由于数字采样速率的限制，所能提供的过采样倍数有限，使得实际应用中获得的增益不高。总之，目前的各种低成本解决方法都是都不能提供有效地系统噪声抑制能力，使系统噪声严重约束着RFID读卡器读取成功率与读取距离指标，从而造成无源模式标签的 RFID通信系统的应用场景存在一定的局限性。而通过不断提升射频电路エ艺精度，消除系统噪声的高成本解决方案与RFID的低部署成本特征相互矛盾，无法形成主流。
发明内容
本发明要解决的问题是现有的低复杂度RFID接收机抑制系统噪声的方法，或不能有效抑制带内噪声，或不能提供足够的解调增益，存在一定局限性。因此，需要ー种从 RFID读卡器整体层面考虑，将发送机与接收机相互结合，采用低复杂度滤波器的接收机抑
3制系统噪声设计方法，以提高读卡器读取成功率与读取距离指标。本发明的技术方案为利用发射机前向信号中关于反向信号的先验信息，控制接收机前端的时域抽头滤波器，实现对反向信号中系统噪声的抑制。然后，对经过滤波器的信号进行解调、译码。定义反向基带信号fBB(t)fBB (t) = fCff (t) +fEFID (t) +η (t)式中:fCff(t)是CW波信号，fEFID(t)是RFID反向散射信号，n(t)为系统噪声，且 n(t) DN(0,い)，系统噪声的能量为ο2。该信号经过数字采样后，定义为fBB (η) = fCff (η) +fEFID (η) +η (η)本发明基于时域抽头滤波器，定义该滤波器的数学模型为h(n)，n e
。其中ν为滤波器长度，h α)表示滤波器第i个时域抽头的系数，且该抽头系数为归ー化值，即
权利要求
1.抑制系统噪声的RFID反向信号接收方法，其特征是利用时域抽头滤波器，对RFID系统反向信号进行滤波。RFID反向信号经过该滤波器处理后，会在包络时域波形的基础上，增加包络幅度特征量。然后，RFID反向接收机分另基于包络时域波形、包络幅度对滤波后的信号进行解调译码。最后将解调译码结果进行合井，以提高RFID系统读取成功率、读取距[2 O
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述时域抽头滤波器，为实时可配置抽头滤波器。 该滤波器通过对反向信号先验信息、硬件模数变换器采样速率、理论值进行解析，获得时域抽头滤波器的抽头个数与每个抽头的系数的配置准则为N = 2/3 X T，N为抽头滤波器个数， T为RFID反向信号数字采样次数。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述反向先验信息是指RFID反向信号的时间长度，该信息可以在前向协议中获得。其中所述硬件模数变换器采样速率是指反向接收系统的采样速率，该信息可以通过硬件反馈和(或)人为设置获得。其中所述理论值为常量，本发明中指2/3。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述的解析方法是指N= 2/3 X T，T为RFID反向信号数字采样次数，通过权利要求3中所述的反向先验信息和硬件模数变换器共同获得。
5.根据权利要求2所述的方法，其中所述时域抽头滤波器的抽头个数，即为权利要求4 中的算木公式结果N。
6.根据权利要求2所述的方法，其中所述时域抽头滤波器的抽头系数，为全部相同的等值系数。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述增加的包络幅度特征量是指在该信号中数据 0和数据1所采用信号的最大、最小包络幅度不同。接收机可以因此进行区分数据0与数据 1
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述的解调译码结果合并方法是指，对基于包络时域波形、包络幅度两种解调译码方法的结果进行任意組合。包括，选择基于包络时域波形方法的結果，而放弃基于包络幅度方法的结果；选择基于包络幅度方法的結果，而放弃基于包络时域波形方法的结果；将两种方法的结果进行对比，一致则输出任意ー个译码结果，不一致则解调失败。
全文摘要
抑制系统噪声的RFID反向信号接收方法，适用于基于无源式RFID标签系统中的读卡器接收机设计。本发明中RFID读卡器利用发射机前向信号中关于反向信号的先验信息，对接收机前端的时域抽头滤波器的抽头个数与抽头系数进行实时配置，通过该实时可配置滤波器实现对反向信号中系统噪声的抑制。同时，通过本方法会使RFID反向信号中增加信号包络幅度的差异信息，该信息可以用于接收机判决发送0、1数据，进一步提高解调译码成功率。本方法解决了RFID系统中，由于不可抗拒的噪声干扰，导致RFID读卡器读取成功率低、读取距离近的问题。
文档编号H04B1/10GK102592153SQ20111000563
公开日2012年7月18日 申请日期2011年1月7日 优先权日2011年1月7日
发明者张志华, 李雨翔, 高飞 申请人:北京中科国技信息系统有限公司