[实用新型]一种开放式的射频识别系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及射频识别系统，更具体而言，涉及使用一种开放式软件无线电平台来进行标签与读写器之间通信来的射频识别技术。 

背景技术

射频识别技术(RFID，Radio Frequency Identification)由RFID标签、RFID读写器和天线组成，其工作过程是：RFID读写器产生特定频率的电磁波并通过空间耦合的方式从天线发射出去，当RFID标签进入RFID读写器的读取距离时，RFID标签接收到查询信号并将RFID读写器发送的电磁波进行反向散射耦合后返回给RFID读写器。RFID技术已广泛应用于物流业及零售业等诸多领域，有效提高了管理效率，并大大节约了人力成本。但是，目前的RFID读写器都是黑盒测试系统，这种系统只提供有限的配置，缺乏自主处理信息的能力，只能将采集到的顶层信息传输到后台处理，不能够对RFID的MAC层和物理层进行观察或修改，缺乏灵活性，限制了应用范围。如现有技术中，2010年11月05日公布的“一种安全射频识别系统”(申请号：201010533310.1)就存在这样的问题。 

近年来，软件无线电技术的出现为解决上述问题提供了思路。软件无线电(Software Radio)，也称为软件定义的无线电(Software Defined Radio)，是基于软件定义的无线通信体系结构。软件无线电的基本思想是通过加载在通用化、标准化、模块化硬件上的开放体系结构，摆脱面向用途而完全依赖硬件的传统无线电设计思路，即通信协议的空中接口、频带等主要功能由软件来确定和完成，工作参数具有可编程特性，并且由软件提供操作、控制、管理和维护功能，而不用完全更换硬件。 

软件无线电将模块化、标准化和通用化的硬件单元以总线或交换方式连接起来构成通用平台，通过在这种平台上加载模块化、通用化的软件，实现各种无线通信功能。理想的软件无线电应当是一种全部可软件编程的无线电，全部可编程包括可编程射频(RF)波段、信道接入方式和信道调制，基本思想就是将宽带模数变换器(A/D)及数模变换器(D/A)尽可能地靠近射频天线。常用的软件无线电平台采用通用硬件(例如：商用服务器、普通PC)作为信号处理软件的平台，纯软件的信号处理具有很大的灵活性，可采用通用的高级语言(如C/C++)进行软件开发，扩展性和可移植性强。但是，通用硬件平台在处理速度、效率、体积、功耗以及实时性方面仍然比不上现场可编程门阵列FPGA和数字信号处理器DSP这样的专用硬件，且多为非开源系统。在专用硬件方面，FPGA相对DSP而言，速度快，能够更好的实现并行处理；功耗较低，具有可动态配置的灵活性，能够提高性能并节省资源。 

实用新型内容

为了解决传统射频识别读写器不能处理底层信息的问题，本实用新型提出一种可编程、成本低的射频识别系统，基于软件无线电的基本思想，使用开放式软件无线电平台，不仅能够采集到的顶层信息传输到后台处理，还能够对RFID的MAC层和物理层进行观察或修改。 

为实现上述实用新型目的，本实用新型一种开放式的射频识别系统，其特征在于，该系统由开放式物理层处理模块、后台处理机和开放式硬件接口组成。 

开放式物理层处理模块(1)，包括基带处理模块(101)、AD/DA模块(102)、射频收发模块(103)和时钟模块(104)。基带处理模块(101)采用FPGA芯片，中频信号依次经过数字下变频器和层叠梳状滤波器后变为基带信号，基带信号经过梳状内插器后变为中频信号。AD/DA模块(102)采用复数采样，对得到两组复数输入和两组复数输出进行配对，用于在不同的协议和标准中完成高频数字信号和中频信号之间的转换。射频收发模块(103)分为接收机部分和发射机部分，发射机将复数模拟信号送入混频电路与分相器电路产生的两路正交本振进行混频、求和后输出至后级射频功放器放大，最终将查询信号通过天线辐射，接收机能将 RFID标签反向散射回来的信息依次通过两级可变增益放大器、混频器和独立I/Q通道可变增益放大器后得到I/Q复数基带信号，解调成模拟信号。时钟模块(104)可以使用有源晶振，或者无源晶振，或者脉冲发生器产生时钟信号，将时钟信号通过MMCX接口送至射频模块用以提供本地振荡，以及送至基带处理模块和AD/DA模块用以进行时钟同步。开放式物理层处理模块(1)内部中的数据信号和控制信号通过串行外围设备总线接口和芯片间串行传输总线接口进行传输。基带处理模块(101)和射频收发模块(103)之间必须使用E2PROM进行标示和配对，且多个E2PROM同时使用时，需要通过地址来区分。