码分射频识别体制解析PDF电子书下载

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第1篇 现行UHF RFID系统体制解析 2

第1章 现行UHF RFID单信道体制 2

1.1 UHFRFID的潜在优势与困惑 2

1.1.1 UHF通信资源 2

1.1.2 无源标签 4

1.2 现行UHF RFID体制规范 5

1.2.1 系统规范 5

1.2.2 单信道体制 5

1.2.3 多信道接入的思考 6

1.3 多标签应用与碰撞仲裁 8

1.3.1 UHFRFID多标签应用 8

1.3.2 多标签应答的概率性特征 8

1.3.3 标签应答的确定性特征 9

1.4 多阅读器密集应用 9

1.4.1 ISO/IEC18000-6C标准密集阅读器应用 9

1.4.2 ETSI EN 302 208标准的说前听工作方式 10

1.4.3 新的防阅读器碰撞算法探索 10

第2章 单信道UHF RFID的标签碰撞 11

2.1 概率性算法 11

2.1.1 概率性算法演进 11

2.1.2 Aloha算法的通过率 13

2.1.3 Aloha的平均时延 14

2.1.4 动态帧时隙Aloha标签数估算 17

2.2 确定性算法 22

2.2.1 二叉树算法的演进 22

2.2.2 二叉树搜索算法的传输时延构成 24

2.2.3 二叉树算法的传输时延 26

2.2.4 二叉树算法的通过率 27

2.3 评述 27

第3章 单信道UHF RFID的阅读器碰撞 28

3.1 多阅读器配置参数 28

3.1.1 UHFRFID空中接口传播参数 28

3.1.2 多阅读器环境天线波束覆盖参数 30

3.1.3 多阅读器配置情况下的碰撞 31

3.1.4 与碰撞有关的两种特殊结点 32

3.2 ISO/IEC18000-6C标准密集阅读器模式 34

3.2.1 ISO/IEC18000-6C标准规的密集阅读器方法 34

3.2.2 密集阅读器应用模式举例 34

3.2.3 ISO/IEC18000-6C标准防阅读器碰撞能力分析 36

3.3 UHF RFID防阅读器碰撞的需求 36

3.3.1 多阅读器应用特点 36

3.3.2 当前应对阅读器碰撞的主要技术思路 37

3.4 基于覆盖的阅读器防碰撞控制算法 37

3.4.1 思路和实施方法 37

3.4.2 局域群组阅读器应对碰撞算法 38

3.4.3 分部式自适应功率控制算法和概率功率算法 39

3.5 基于调度的阅读器防碰撞算法 40

3.5.1 基于调度的阅读器单信道碰撞控制算法 40

3.5.2 基于调度的多信道阅读器碰撞控制算法 41

3.5.3 基于多信道的智能信息处理算法 41

3.6 评述 42

第4章 现行UHF RFID的系统传输效率 43

4.1 单阅读器应用的系统传输效率 43

4.1.1 单阅读应用频谱利用率 43

4.1.2 单阅读应用频谱效率 44

4.2 多阅读器应用的系统传输效率 45

4.2.1 多阅读器应用的系统传输效率参数表 45

4.2.2 多阅读器环境中各阅读器频谱利用率和频谱效率 45

4.2.3 多阅读器环境中各阅读器的平均频谱利用率和平均频谱效率 46

4.3 现行UHF RFID与同频段移动通信的系统传输效率比较 46

第2篇 基于CDMA的RFID课题研究解析 49

第5章 基于CDMA的RFID正交序列族研究 49

5.1 线性反馈移位寄存器序列 49

5.2 最长线性反馈移位寄存器序列 50

5.2.1 特征多项式 50

5.2.2 本原多项式 50

5.3 m序列优选对和优选组合 51

5.3.1 m序列优选对 51

5.3.2 m序列优选组合 51

5.3.3 m序列主要特性 51

5.3.4 移位m序列族 51

5.4 Gold序列族 52

5.4.1 Gold序列族产生 52

5.4.2 Gold序列族的主要特性 52

5.5 kasami序列族 54

5.5.1 小kasami序列族生成 54

5.5.2 小kasami序列族相关特性 55

5.5.3 大kasami序列族生成 55

5.5.4 大kasami序列族相关特性 55

5.6 Gold序列族与kasami序列族比较 56

5.6.1 序列数 56

5.6.2 自相关和互相关峰值比较 56

5.6.3 互相关值-1出现的概率 56

5.6.4 Gold序列族与kasami序列族系统误码特性比较 56

5.6.5 综合对比 57

5.7 评述 58

第6章 Aloha结合CDMA的研究 59

6.1 SS-RFID系统方案 59

6.2 检测器选择 60

6.2.1 最大似然检测器 60

6.2.2 传统检测器 60

6.2.3 解相关检测器 61

6.3 系统性能 61

6.3.1 通过率 61

6.3.2 读取时间比较 61

6.4 评述 63

第7章 基于CDMA的RFID抗标签碰撞算法 64

7.1 系统构成 64

7.2 算法说明 64

7.2.1 算法框图 64

7.2.2 序列族特性 64

7.3 对基于CDMA的RFID抗标签碰撞算法研究的评述 65

第8章 CDMA与Hash Chain结合RFID安全设计 68

8.1 基础构件 68

8.1.1 假设条件 68

8.1.2 码分接入（CDMA） 68

8.1.3 哈希链（Hask-Chain） 69

8.1.4 数据结构 69

8.2 多标签识别 70

8.2.1 阅读器对标签认证 70

8.2.2 标签对阅读器认证 70

8.2.3 阅读器挑选就近标签 71

8.2.4 阅读器认证就近标签 71

8.3 评述 71

第9章 DS-CDMA有源标签只发RFID系统概念 73

9.1 系统结构 73

9.1.1 有源标签发射信号结构 73

9.1.2 有源标签结构 75

9.1.3 阅读器接收机结构 75

9.1.4 帧检测器结构 77

9.2 性能分析 77

9.2.1 检测概率 77

9.2.2 虚警概率 78

9.2.3 系统容量 79

9.3 计算机仿真 80

9.3.1 仿真系统参数 80

9.3.2 系统仿真数学模型 80

9.3.3 仿真条件 81

9.4 计算机仿真结果 81

9.4.1 检测概率 81

9.4.2 虚警概率 81

9.4.3 系统容量 82

9.4.4 Aloha与DS-CDMA检测概率比较 83

9.4.5 评述 84

第10章 DS-CDMA有源标签只发RFID系统验证 84

10.1 原型系统构成 84

10.1.1 有源标签 84

10.1.2 阅读器结构 85

10.2 检测方法 86

10.2.1 非相干检测 86

10.2.2 相干检测 87

10.2.3 串行干扰抵消（Successive Interference Cacellation-SIC） 88

10.3 实验验证 89

10.3.1 抗碰撞性能 89

10.3.2 远近效应 90

10.3.3 有源标签只发的DS-CDMA/RFID系统实验结论 90

10.4 评述 91

第11章 DS-CDMA半无源标签RFID系统 92

11.1 方案设计 92

11.1.1 基于CDMA的半无源标签RFID系统构成 92

11.1.2 基于CDMA的半无源标签RFID系统阅读器结构 93

11.1.3 基于CDMA的半无源标签RFID系统标签结构 94

11.2 基于CDMA的扩展码选择 94

11.2.1 选择依据 94

11.2.2 具体设计 94

11.3 试验结果 94

11.4 评述 95

第3篇 码分射频识别的技术内涵 97

第12章 码分射频识别选择移位m序列族 97

12.1 m序列特性 97

12.1.1 m序列是伪随机序列 97

12.1.2 m序列是周期序列 98

12.1.3 状态表和状态图 98

12.1.4 各态历经性 98

12.1.5 广义游程及其分布特性 98

12.1.6 镜像特性 98

12.1.7 m序列的自相关特性 99

12.2 m序列产生与捕获 100

12.2.1 由本原多项式产生m序列 100

12.2.2 已知本原多项式捕获m序列 100

12.2.3 已知移位寄存器级数寻找m序列的本原多项式 101

12.3 移位m序列族概念 101

12.3.1 m序列的移位等价 102

12.3.2 移位等价序列族形成 102

12.4 移位m序列族特性 102

12.4.1 移位m序列族为正交序列族 102

12.4.2 移位m序列族的序列数 102

12.4.3 同m序列族的全部序列的初始状态具有各态历经性 103

12.4.4 移位m序列族的判决模糊特性 103

12.4.5 反码序列族 103

12.4.6 生成多序列 104

12.5 Gold序列族回顾 105

12.5.1 Gold序列族的由来 105

12.5.2 Gold序列族的生成 106

12.5.3 Gold序列族的特性 107

12.5.4 Gold序列族与移位m序列族主要特性对比 108

第13章 CD-RFID系统序列配置 109

13.1 移位m序列族的序列资源 109

13.1.1 适用序列长度 109

13.1.2 本原多项式数 110

13.2 下行链路逻辑信道与序列数需求 110

13.2.1 逻辑信道 110

13.2.2 公共信道 110

13.2.3 应答响应信道 111

13.3 扩展频谱序列长度选择 112

13.3.1 基于2MHz频谱资源的设计 112

13.3.2 基于5MHz频谱资源的设计 112

13.3.3 基于高抗碰撞需求的设计 112

13.3.4 上、下行链路的关联 112

13.4 扩展频谱序列分组 113

13.4.1 多进制编码传输 113

13.4.2 标签芯片的通用性 113

13.4.3 正交组网需求 113

13.4.4 等间隔序列分组 113

13.5 上行链路逻辑信道与序列数需求 114

13.5.1 应答信道序列配置 114

13.5.2 基于移位m序列族的代码定义 115

第14章 码分射频识别的下行链路设计思路 116

14.1 UHFRFID无源标签接收信噪比 116

14.1.1 无源标签接收信号功率 116

14.1.2 标签内部噪声 117

14.1.3 标签接收端信号噪声比 117

14.2 高信噪比情况下的扩展频谱信号接收 118

14.2.1 高信噪比情况下的ASK信号检测 118

14.2.2 序列信号相关解扩 118

14.3 标签接收工作流程 120

14.3.1 上电流程 120

14.3.2 同步流程 121

14.3.3 询问信号的接收流程 122

14.3.4 单阅读器应用下应答响应信号接收流程 122

14.3.5 多阅读器组网应用下应答响应信号接收流程 123

14.4 典型的下行链路设计 124

14.4.1 5MHz频谱资源 124

14.4.2 2MHz频谱资源 125

第15章 CD-RFID的同步／激活信道 127

15.1 CD-RFID的同步需求 128

15.1.1 码分射频识别的系统特点 128

15.1.2 下行链路的同步需求 128

15.1.3 上行链路的同步需求 129

15.1.4 系统同步参数 129

15.2 同步时钟 130

15.2.1 本地序列chip时钟 130

15.2.2 多进制编码序列同步 130

15.2.3 阅读器激活指令数据同步 130

15.2.4 应答呼应数据时钟 131

15.2.5 标签应答chip时钟 131

15.2.6 标签应答数据时钟 131

15.3 同步时钟传递 131

15.3.1 同步序列构建同步信道 131

15.3.2 同步序列发送 131

15.3.3 同步时钟精度保证 132

15.4 八进制编码序列同步时钟提取逻辑 132

15.4.1 63位移位m序列族八进制编码同步时钟提取逻辑 133

15.4.2 15位移位m序列族八进制编码同步时钟提取逻辑 134

第16章 码分射频识别的应答响应信道 135

16.1 应答响应信道的特点 135

16.1.1 码分射频识别系统设计的重心 135

16.1.2 面对2MHz和5MHz许可射频带宽 135

16.1.3 阅读器组网与单阅读器应用 136

16.1.4 应答信道数与应答数据速率 136

16.2 阅读器组网应答响应信道 136

16.2.1 小区制组网 136

16.2.2 阅读器代码到序列组转换 137

16.2.3 多序列生成 137

16.3 抗阅读器碰撞应答响应信道优选设计举例 138

16.3.1 直接输出多序列应答响应信道设计举例 138

16.3.2 衍生多序列应答响应信道举例 140

16.4 代功耗高应答速率优先设计 141

16.4.1 5 MHz高数据速率应答响应信道优选设计举例 141

16.4.2 2 MHz射频带宽最低功耗优选设计 143

16.5 单阅读器应答响应信道 143

16.5.1 最多标签应答信道数优选设计 144

16.5.2 最高标签应答数据率优选设计 145

16.5.3 单阅读器最低功耗设计选择 146

第17章 码分射频识别射频功率控制 148

17.1 码分射频识别射频功率闭环控制思路 148

17.1.1 CD-RFID与CDMA移动通信的差异 148

17.1.2 功率控制调整需求 149

17.1.3 CD-RFID的射频功率电平变化图 150

17.1.4 CD-RFID的射频功率控制电平变化图 151

17.2 CD-RFID的射频功率控制 151

17.2.1 CD-RFID空中接口功率控制原理框图 151

17.2.2 功率控制调整方法 152

17.3 分流式可变功率衰减器 153

17.3.1 分流式可变功率衰减器实现方法 153

17.3.2 衰减量计算 154

17.4 参数选择举例 155

第18章 无源标签低功耗设计 157

18.1 无源标签的射频能量需求 157

18.1.1 上电时段 157

18.1.2 准备时段 158

18.1.3 指令接收和应答响应时段 158

18.1.4 应答时段 159

18.2 CD-RFID按需分配射频能量 159

18.2.1 无线功率传输的功率需求 159

18.2.2 指令信号检测和同步时钟检测的功率需求 159

18.2.3 标签应答信号发送时的伪PSK调制功率需求 159

18.2.4 不同时段的射频功率分配 160

18.3 无源标签的芯片功耗 160

18.3.1 CMOS芯片功耗构成 160

18.3.2 CD-RFID系统设计关注 161

18.4 简化硬件设计 162

18.4.1 序列产生 162

18.4.2 序列同步捕获 162

18.4.3 数据时钟提取 162

18.4.4 数域映射相关判决 162

18.4.5 超正交序列应用 162

18.4.6 注入同步 163

18.4.7 综合设计 163

18.5 简化接入管理软件设计 163

18.5.1 简化同步设计 163

18.5.2 调制波形简化 163

18.5.3 CD-RFID适用多标签接入管理 163

18.5.4 CD-RFID采用单一传输速率和编码形式 164

18.5.5 CD-RFID不采用四会话应答程序 164

18.5.6 无须碰撞仲裁协议应对标签碰撞 164

18.5.7 无须防阅读器碰撞协议应对阅读器碰撞 164

第4篇 码分射频识别的体制优势 166

第19章 码分射频识别的通信资源利用率 166

19.1 频谱资源利用 166

19.1.1 现行UHF RFID的频谱资源利用率 166

19.1.2 CD-RFID的频谱资源利用率 168

19.2 空间资源利用 170

19.2.1 现行单信道UHFRFID体制的多阅读器密集应用 170

19.2.2 CD-RFID的正交码分组网 170

19.2.3 CD-RFID的阅读器天线波束重叠覆盖应用 170

19.2.4 空间资源利用的改善 170

19.3 功率资源利用 171

19.3.1 现行单信道UHFRFID体制功率资源利用 171

19.3.2 CD-RFID功率资源利用 171

19.3.3 功率资源利用率的改善 171

19.4 时间资源利用 171

19.4.1 现行单信道UHFRFID体制 172

19.4.2 CD-RFID体制 172

第20章 码分射频识别支持物联网泛在接入 173

20.1 泛在接入需求 173

20.1.1 使用RFID的使能和接入 173

20.1.2 关注使能对象分布特性的使能接入模式 173

20.1.3 注重使能对象特定参数的使能接入模式 174

20.2 支持泛在接入模式的构成 175

20.2.1 CD-RFID应用模式特点 175

20.2.2 单阅读器应用模式 175

20.2.3 阅读器组网模式 177

第21章 码分射频识别抗标签碰撞机理 179

21.1 伪随机时域分散 179

21.1.1 时域分散随机因子 180

21.1.2 伪随机分布处理 180

21.1.3 多信道应答状态 181

21.1.4 可变长度移位m序列产生器综合设计 181

21.2 码分射频识别环路功率控制 182

21.2.1 功率控制的需求 182

21.2.2 CD-RFID的功率控制的实现 182

21.2.3 自适应功率控制环的组成 183

21.3 正交码分接入相关处理 184

21.3.1 现行UHF RFID标签应答信号检测 184

21.3.2 码分射频识别信号检测 184

第22章 码分射频识别阅读器组网特性 186

22.1 码分射频识别组网中的可能碰撞 186

22.1.1 重叠覆盖区的标签碰撞和阅读器碰撞 186

22.1.2 蜂窝小区结构的同序列组碰撞 187

22.2 码分射频识别阅读器组网抗阅读器碰撞条件 187

22.2.1 蜂窝网的小区干扰结构 187

22.2.2 天线方向性 188

22.3 CD-RFID对干扰阅读器的空间隔离 189

22.3.1 碰撞干扰源 189

22.3.2 干扰分量传播损耗 189

22.3.3 阅读器干扰电平 189

22.3.4 标签应答信号最低电平 189

22.3.5 阅读器接收端信号干扰比 189

22.4 CD-RFID应答标签信号调制制度增益 190

22.4.1 CD-RFID空中接口基本设备能力 190

22.4.2 CD-RFID抗阅读器碰撞的传输体制增益 190

第23章 码分射频识别的安全性优势 192

23.1 UHF RFID空中接口信号特征 192

23.1.1 传播损耗 192

23.1.2 UHF RFID空中接口的发射源 193

23.1.3 发射源的环境特征 195

23.2 UHF RFID的电子侦测与窃听威胁 196

23.2.1 侦测与窃听 196

23.2.2 对现行UHFRFID发射信号的有效侦测距离 196

23.2.3 对CD-RFID发射信号的有效侦测距离 197

23.3 抗电子侦测能力评估 198

23.3.1 抗电子侦测能力的数学表达 198

23.3.2 现行UHFRFID的抗电子侦测能力 199

23.3.3 CD-RFID的抗电子侦测能力 199

23.4 UHFRFID的近距离入侵威胁与对策 200

23.4.1 非法获取信息举例 200

23.4.2 利用识别信息的攻击 201

23.4.3 利用截取接收信息的攻击 202

23.4.4 暴力攻击 202

23.5 现行UHFRFID的脆弱性与安全防范 203

23.5.1 现行UHFRFID体制的脆弱性 203

23.5.2 现行UHFRFID的安全防范 203

23.6 码分射频识别的抗攻击要素 204

23.6.1 抗攻击设计思路 204

23.6.2 码分射频识别的安全要素 204

23.6.3 码分射频识别抗干扰 205

23.6.4 码分射频识别抗暴力攻击 206

第24章 码分射频识别的电磁环境友好特性 207

24.1 我国800/900 MHz频段的频谱安排状况 207

24.1.1 我国800/900 MHz频段RFID频谱主要参数 207

24.1.2 我国800/900 MHz频段其他业务频谱分配 208

24.2 现行RFID对相关业务的干扰 208

24.2.1 RFID对点对点立体声传输的干扰 208

24.2.2 RFID对无中心通信的干扰 209

24.2.3 RFID对GSM下行链路的干扰 209

24.3 CD-RFID扩展频谱的效果 210

24.3.1 标准的一致性 210

24.3.2 电磁环境更友好 210

24.3.3 发挥频谱资源优势 210

附录1 同步／激活信号相关接收逻辑图 211

附录2 阅读器组网应用应答响应序列相关接收逻辑图 213

附录3 单阅读器应用下行链路相关接收逻辑图 216

参考文献 218

名词与术语 221

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