超高频rfid系统抗干扰研究(附件)
在无线通信技术飞速发展的条件下，RFID系统对数据传输的要求越来越高，其工作频率不断提高。RFID系统的通信环境因为其在众多领域的广泛应用，由简单的近距离通信向复杂的远距离都市通信转变。在通信系统中，接收机接收到的信号由于受各种地形因素的影响而发生了反射、折射等，由此会产生多条路径的电磁波，从而发生了多径效应。本文的研究主要是为了解决多径效应下所产生瑞利衰落的问题，首先以B类标签信号为例对通信系统进行建模。然后分别在AWGN和瑞利信道下分析RFID信号的通信性能。在分析系统性能时，我用到了MATLAB仿真软件，按照模型编写相关程序就可以仿真出误码率在噪声变化时的波动曲线。最后我在多径信道中加上OFDM系统，噪声对信号的影响有了明显的增大。关键词 曼彻斯特编码，正交幅度调制，瑞利衰落信道，正交频分复用
目 录
1 引言 1
1.1 研究背景 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 主要研究内容 2
2 RFID系统简介 2
2.1 RFID基本原理 2
2.2 RFID分类 2
3 RFID通信系统建模 3
3.1 B类RFID标签通信建模 3
3.2 曼彻斯特编码 4
3.3 正交幅度调制 6
3.4 AWGN信道下系统通信性能仿真 8
3.5 瑞利信道下系统通信性能仿真 9
4 RFID信号在瑞利信道下的仿真 10
4.1 瑞利衰落信道 10
4.2 Jakes 模型 12
4.3 RFID信号在瑞利信道下的仿真 14
5 OFDM系统用于瑞利衰落信道 15
5.1 OFDM的特点与现状 15
5.2 OFDM的基本原理 16
5.3 OFDM调制、解调技术的实现 17
5.4 串并转换 17
5.5 保护间隔 17
5.6 循环前缀 17
5.7 OFDM系统用于瑞利衰落信道的仿真 18
结 论 20
致 谢 21< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
br /> 参 考 文 献 22
附录 23
1 引言
1.1 课题研究背景
在无线通信技术飞速发展的条件下，RFID系统在传输各种数据的时候有了越来越严格的要求，其工作频率不断变大。RFID系统因为越来越高的工作频率，它读取、写入数据的能力有了很大的提升，工作方向也更加准确。RFID系统的通信环境因为其在众多行业的广泛应用而有了很大的变化，慢慢地向着多个城市之间通信的方向发展。当传输中的信号遇到城市中的高楼大厦或者山坡时，会出现折射等物理现象，导致读写器和电子标签之间的无线信号产生了多径效应。综上所述，我们为了解决此类信道干扰问题，需要建立性能突出、更加稳定的通信模型。
1.2 课题研究现状
RFID系统是一种全新的自动识别技术，由于其有着优秀的性能，所以得到了普遍的应用。高斯白噪声是通信系统中最普遍的噪声之一，随着系统中噪声强度的改变，信号的误码率也会改变。当前，众多的国内外学者在钻研RFID系统的通信性能时，首要都是对高斯白噪声信道建立模型然后进行误码率仿真。在得出高斯白噪声信道下关于误码率的一般性结论之后，就可以将通信系统延伸到更加繁琐的情况进行研究与总结。
各个学者对于AWGN信道的研究结果几乎都是大同小异的。如果使用同一个信道，但是却用不同的编码方式对数据信号进行编码。研究得到的信号误码率也只是略有不同，它们的误码率都会随着信噪比的增大而减小[1]。如果用不同的调制方式对数据进行调制，比如说ASK调制，调制后的信号随着信噪比的增加误码率会越来越低[2]；如果使用相同的调制方式和编码，逐渐提升系统的准确度，信道中的误码率会随噪声强度的变化按照平方的方式变大[3]。
对于另一种常见的噪声信道瑞利信道，众多学者们也对其做了很多的研究与分析。信号在瑞利信道下传输通常会发生衰落，而经过PSAM调制过后的信号可以很好地抵制这种衰落现象[4]；有一种很简便的方法查表法，可以用来降低误码率，对于RFID系统的性能提升有很大的帮助[5]。这些研究对AWGN信道和瑞利信道中RFID系统的通信性能的研究提供了理论依据，为我们提供了很大帮助。但是他们的研究也有不足的方面，就是没有讨论在信噪比改变的过程中，信号的敏感度比较低。
1.3 课题研究内容
RFID系统的通信环境在向着复杂的通信环境的转变过程中，受到了多径效应的影响，在通信过程中出现了包含多普勒频移的瑞利衰落。为了解决这个问题，我们需要对信号在多径瑞利衰落信道中的传输进行系统建模，然后研究系统的优点和缺点。我们为了解决此类信道干扰问题，需要用OFDM系统建立更加稳定的通信模型。全文主要钻研的方面如下：
（1）对RFID信号在AWGN和瑞利衰落信道中通信性能进行建模仿真；
（2）改良RFID信号在瑞利衰落信道中的不足之处；
（3）在瑞利衰落信道加入OFDM系统，增强信号在噪声强度变化时的敏感度；
2 RFID系统简介
2.1 RFID基本原理
射频识别技术又称无线射频识别，是一种无识别系统，在通信技术的具体目标之间建立机械或光学接触。它可以通过无线电信号识别特定目标，读取和写入数据。目前，RFID技术被广泛应用于各种领域应用，如现代物流、智能交通、生产自动化等。阅读器、电子标签、天线是RFID系统的三大组成部分。RFID系统的工作过程大概分成这样几步，阅读器先发射出具有一定频率的信号，标签进入电磁场中在感应电流的作用下获得了工作所需的能量后，向阅读器发送出自身所包含的各种信息，阅读器接收其发出的信息对其进行解码，之后将数据送到电脑中进行处理。
2.2 RFID分类
RFID系统按照工作方式的不同，可以这样来分。第一种是双全工的方式，在电子标签和阅读器传输信息的过程当中，若是使用全双工的工作模式，就能够在两者之间进行信息的同时传输。第二种是半全工的方式，当其中一边在进行信息传送时，另一边就不能进行传送。最后一种是时序系统，如果RFID的工作模式为时序系统时，在雷达的帮助下，电磁场经过读写器的工作发射出去之后，存在着时间间隔且有着一定的周期性，而其中的时间间隔可以用来进行电子标签与读写器之间的数据传输。RFID系统的时序工作模式与其他工作模式相比较，有一定的缺点。在这种工作模式中，电子标签在传输信息时，在每个信息的时间间隔内是不具备能量的，我们需要在其中加入辅助电源来进行补偿，这样便会大大增加电子标签的成本。在实际应用中，从标签到阅读器的数据，通过利用负载反射调制技术将电子标签数据加载到反射波上，实现了反向散射数据的传输[6]。
目 录
1 引言 1
1.1 研究背景 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 主要研究内容 2
2 RFID系统简介 2
2.1 RFID基本原理 2
2.2 RFID分类 2
3 RFID通信系统建模 3
3.1 B类RFID标签通信建模 3
3.2 曼彻斯特编码 4
3.3 正交幅度调制 6
3.4 AWGN信道下系统通信性能仿真 8
3.5 瑞利信道下系统通信性能仿真 9
4 RFID信号在瑞利信道下的仿真 10
4.1 瑞利衰落信道 10
4.2 Jakes 模型 12
4.3 RFID信号在瑞利信道下的仿真 14
5 OFDM系统用于瑞利衰落信道 15
5.1 OFDM的特点与现状 15
5.2 OFDM的基本原理 16
5.3 OFDM调制、解调技术的实现 17
5.4 串并转换 17
5.5 保护间隔 17
5.6 循环前缀 17
5.7 OFDM系统用于瑞利衰落信道的仿真 18
结 论 20
致 谢 21< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
br /> 参 考 文 献 22
附录 23
1 引言
1.1 课题研究背景
在无线通信技术飞速发展的条件下，RFID系统在传输各种数据的时候有了越来越严格的要求，其工作频率不断变大。RFID系统因为越来越高的工作频率，它读取、写入数据的能力有了很大的提升，工作方向也更加准确。RFID系统的通信环境因为其在众多行业的广泛应用而有了很大的变化，慢慢地向着多个城市之间通信的方向发展。当传输中的信号遇到城市中的高楼大厦或者山坡时，会出现折射等物理现象，导致读写器和电子标签之间的无线信号产生了多径效应。综上所述，我们为了解决此类信道干扰问题，需要建立性能突出、更加稳定的通信模型。
1.2 课题研究现状
RFID系统是一种全新的自动识别技术，由于其有着优秀的性能，所以得到了普遍的应用。高斯白噪声是通信系统中最普遍的噪声之一，随着系统中噪声强度的改变，信号的误码率也会改变。当前，众多的国内外学者在钻研RFID系统的通信性能时，首要都是对高斯白噪声信道建立模型然后进行误码率仿真。在得出高斯白噪声信道下关于误码率的一般性结论之后，就可以将通信系统延伸到更加繁琐的情况进行研究与总结。
各个学者对于AWGN信道的研究结果几乎都是大同小异的。如果使用同一个信道，但是却用不同的编码方式对数据信号进行编码。研究得到的信号误码率也只是略有不同，它们的误码率都会随着信噪比的增大而减小[1]。如果用不同的调制方式对数据进行调制，比如说ASK调制，调制后的信号随着信噪比的增加误码率会越来越低[2]；如果使用相同的调制方式和编码，逐渐提升系统的准确度，信道中的误码率会随噪声强度的变化按照平方的方式变大[3]。
对于另一种常见的噪声信道瑞利信道，众多学者们也对其做了很多的研究与分析。信号在瑞利信道下传输通常会发生衰落，而经过PSAM调制过后的信号可以很好地抵制这种衰落现象[4]；有一种很简便的方法查表法，可以用来降低误码率，对于RFID系统的性能提升有很大的帮助[5]。这些研究对AWGN信道和瑞利信道中RFID系统的通信性能的研究提供了理论依据，为我们提供了很大帮助。但是他们的研究也有不足的方面，就是没有讨论在信噪比改变的过程中，信号的敏感度比较低。
1.3 课题研究内容
RFID系统的通信环境在向着复杂的通信环境的转变过程中，受到了多径效应的影响，在通信过程中出现了包含多普勒频移的瑞利衰落。为了解决这个问题，我们需要对信号在多径瑞利衰落信道中的传输进行系统建模，然后研究系统的优点和缺点。我们为了解决此类信道干扰问题，需要用OFDM系统建立更加稳定的通信模型。全文主要钻研的方面如下：
（1）对RFID信号在AWGN和瑞利衰落信道中通信性能进行建模仿真；
（2）改良RFID信号在瑞利衰落信道中的不足之处；
（3）在瑞利衰落信道加入OFDM系统，增强信号在噪声强度变化时的敏感度；
2 RFID系统简介
2.1 RFID基本原理
射频识别技术又称无线射频识别，是一种无识别系统，在通信技术的具体目标之间建立机械或光学接触。它可以通过无线电信号识别特定目标，读取和写入数据。目前，RFID技术被广泛应用于各种领域应用，如现代物流、智能交通、生产自动化等。阅读器、电子标签、天线是RFID系统的三大组成部分。RFID系统的工作过程大概分成这样几步，阅读器先发射出具有一定频率的信号，标签进入电磁场中在感应电流的作用下获得了工作所需的能量后，向阅读器发送出自身所包含的各种信息，阅读器接收其发出的信息对其进行解码，之后将数据送到电脑中进行处理。
2.2 RFID分类
RFID系统按照工作方式的不同，可以这样来分。第一种是双全工的方式，在电子标签和阅读器传输信息的过程当中，若是使用全双工的工作模式，就能够在两者之间进行信息的同时传输。第二种是半全工的方式，当其中一边在进行信息传送时，另一边就不能进行传送。最后一种是时序系统，如果RFID的工作模式为时序系统时，在雷达的帮助下，电磁场经过读写器的工作发射出去之后，存在着时间间隔且有着一定的周期性，而其中的时间间隔可以用来进行电子标签与读写器之间的数据传输。RFID系统的时序工作模式与其他工作模式相比较，有一定的缺点。在这种工作模式中，电子标签在传输信息时，在每个信息的时间间隔内是不具备能量的，我们需要在其中加入辅助电源来进行补偿，这样便会大大增加电子标签的成本。在实际应用中，从标签到阅读器的数据，通过利用负载反射调制技术将电子标签数据加载到反射波上，实现了反向散射数据的传输[6]。
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