[發(fā)明專利]一種基于開放式軟件無線電平臺的射頻識別系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110257280.0
• 申請日: 2011-09-02
• 公開（公告）號: CN102968649A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發(fā)明（設計）人: 錢國明;陳濤;陳毅華;程玉才;吳金嬌
• 申請（專利權）人: 錢國明;陳濤;陳毅華
• 主分類號: G06K17/00
• 分類號: G06K17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及射頻識別系統(tǒng)，更具體而言，涉及使用一種開放式軟件無線電平臺來進行標簽與讀寫器之間通信來的射頻識別技術。

背景技術

射頻識別技術(RFID，Radio?Frequency?Identification)由RFID標簽、RFID讀寫器和天線組成，其工作過程是：RFID讀寫器產(chǎn)生特定頻率的電磁波并通過空間耦合的方式從天線發(fā)射出去，當RFID標簽進入RFID讀寫器的讀取距離時，RFID標簽接收到查詢信號并將RFID讀寫器發(fā)送的電磁波進行反向散射耦合后返回給RFID讀寫器。RFID技術已廣泛應用于物流業(yè)及零售業(yè)等諸多領域，有效提高了管理效率，并大大節(jié)約了人力成本。但是，目前的RFID讀寫器都是黑盒測試系統(tǒng)，這種系統(tǒng)只提供有限的配置，缺乏自主處理信息的能力，只能將采集到的頂層信息傳輸?shù)胶笈_處理，不能夠?qū)FID的MAC層和物理層進行觀察或修改，缺乏靈活性，限制了應用范圍。如現(xiàn)有技術中，2010年11月05日公布的“一種安全射頻識別系統(tǒng)”(申請?zhí)枺?01010533310.1)就存在這樣的問題。

近年來，軟件無線電技術的出現(xiàn)為解決上述問題提供了思路。軟件無線電(SoftwareRadio)，也稱為軟件定義的無線電(Software?Defined?Radio)，是基于軟件定義的無線通信體系結構。軟件無線電的基本思想是通過加載在通用化、標準化、模塊化硬件上的開放體系結構，擺脫面向用途而完全依賴硬件的傳統(tǒng)無線電設計思路，即通信協(xié)議的空中接口、頻帶等主要功能由軟件來確定和完成，工作參數(shù)具有可編程特性，并且由軟件提供操作、控制、管理和維護功能，而不用完全更換硬件。

軟件無線電將模塊化、標準化和通用化的硬件單元以總線或交換方式連接起來構成通用平臺，通過在這種平臺上加載模塊化、通用化的軟件，實現(xiàn)各種無線通信功能。理想的軟件無線電應當是一種全部可軟件編程的無線電，全部可編程包括可編程射頻(RF)波段、信道接入方式和信道調(diào)制，基本思想就是將寬帶模數(shù)變換器(A/D)及數(shù)模變換器(D/A)盡可能地靠近射頻天線。常用的軟件無線電平臺采用通用硬件(例如：商用服務器、普通PC)作為信號處理軟件的平臺，純軟件的信號處理具有很大的靈活性，可采用通用的高級語言(如C/C++)進行軟件開發(fā)，擴展性和可移植性強。但是，通用硬件平臺在處理速度、效率、體積、功耗以及實時性方面仍然比不上現(xiàn)場可編程門陣列FPGA和數(shù)字信號處理器DSP這樣的專用硬件，且多為非開源系統(tǒng)。在專用硬件方面，F(xiàn)PGA相對DSP而言，速度快，能夠更好的實現(xiàn)并行處理；功耗較低，具有可動態(tài)配置的靈活性，能夠提高性能并節(jié)省資源。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決傳統(tǒng)射頻識別讀寫器不能處理底層信息的問題，本發(fā)明提出一種可編程、成本低的射頻識別系統(tǒng)，基于軟件無線電的基本思想，使用開放式軟件無線電平臺，不僅能夠采集到的頂層信息傳輸?shù)胶笈_處理，還能夠?qū)FID的MAC層和物理層進行觀察或修改。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明一種基于開放式軟件無線電平臺的射頻識別系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)由開放式物理層處理模塊、后臺處理機和開放式硬件接口組成。

開放式物理層處理模塊，包括基帶處理模塊、AD/DA模塊、射頻收發(fā)模塊和時鐘模塊。基帶處理模塊實現(xiàn)物理層信號的基帶和中頻信號之間的轉(zhuǎn)換。AD/DA模塊用于在不同的協(xié)議和標準中完成高頻數(shù)字信號和中頻信號之間的轉(zhuǎn)換，將從天線接收下來的射頻信號再次下變頻輸出模擬信號到通用AD模塊輸入端和把DA模塊輸出端的中頻信號上變頻成射頻信號，并通過天線發(fā)射出去。射頻收發(fā)模塊，完成射頻識別信號的調(diào)制，將查詢信號發(fā)射到空間中，并接收RFID標簽反向散射回來的信息，解調(diào)成模擬信號。時鐘模塊產(chǎn)生時鐘信號，并通過時鐘總線送至基帶處理模塊和射頻收發(fā)模塊。

后臺處理機，實現(xiàn)對所述的開放式物理層處理模塊的配置和控制，并將RFID的標簽信息返回至GUI界面，同時顯示MAC層和PHY層的信息。

開放式硬件接口，實現(xiàn)開放式物理層處理模塊和后臺處理機以及開放式物理層處理模塊內(nèi)部中的數(shù)據(jù)信號和控制信號的傳輸。

進一步地，開放式物理層處理模塊中的射頻收發(fā)模塊將RFID標簽反向散射回來的信息接收下來，通過開放式硬件接口將的MAC層和PHY層反饋給后臺處理機，并將結果通過GUI界面顯示出來。用戶可以通過GUI界面，直觀地了解到MAC層和PHY層，并在此基礎上進一步提高射頻識別的準確率和讀取速度。