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第一篇 通信思维3

第一章 射频识别空中接口的物理模型3

1.1基于射频能量传递的RFID空中接口物理模型3

1.1.1感应标签的物理模型——变压器模型3

1.1.2传播标签的物理模型——雷达模型4

1.2基于雷达模型的单信道射频识别6

1.2.1基于雷达模型的后向散射调制6

1.2.2基于单信道体制的多种工作场景6

1.2.3基于雷达模型的单信道射频识别体制特征9

1.3基于信息传输的RFID通信模型10

1.3.1 RFID空中接口工作全过程10

1.3.2通信思维10

1.3.3 RFID无线数据通信模型10

1.3.4基于通信模型的RFID空中接口的主要参数定义11

1.4基于无线数据通信的码分射频识别12

1.4.1基于无线数据通信的UHF RFID空中接口12

1.4.2 UHF码分射频识别空中接口特征13

第二章 UHF RFID空中接口的通信资源15

2.1频谱资源15

2.1.1 UHF RFID空中接口频谱与ISM频带15

2.1.2不同频带的典型应用17

2.1.3国际上800/900MHz RFID应用频段17

2.1.4我国800/900频段RFID空中接口频谱规定18

2.2功率资源19

2.2.1发射功率19

2.2.2发射功率参数监管20

2.3调制解调与制度增益20

2.3.1调制概念20

2.3.2二进制数字调制误码率特性21

2.4跳频通信与跳频扩展频谱通信增益23

2.4.1 UHF RFID跳频系统23

2.4.2跳频扩展频谱增益24

2.5噪声与接收机灵敏度25

2.5.1 UHF频段的噪声25

2.5.2接收机灵敏度27

2.6空间资源28

2.6.1天线分集28

2.6.2蜂窝组网29

2.7时间资源31

2.7.1时间资源受限于频谱资源31

2.7.2时间资源利用31

2.7.3多进制编码和多参量调制32

第三章 UHF RFID空中接口的无线电波传播特性33

3.1传播机理34

3.1.1电磁场概念34

3.1.2三种不同特性的场区34

3.1.3电磁场的工程化界限36

3.1.4 UHF RFID空中接口测试距离37

3.2基本传播损耗38

3.3 UHF RFID空中接口的介质耦合损耗39

3.3.1无线通信的介质耦合损耗39

3.3.2天线极化状态的不确定性41

3.3.3二维空间天线极化偏差影响41

3.3.4三维空间极化偏差影响42

3.4传播时延43

3.4.1标称路径长度传播时延43

3.4.2 UHF RFID路径传播时延44

3.5静态多径传播44

3.5.1传播方向的反射——驻波45

3.5.2存在地面反射的传播45

3.5.3多径传播46

3.5.4多径时延扩展47

3.6移动多径传播特性47

3.6.1多普勒效应47

3.6.2移动多径环境的时域扩散——延时功率谱50

3.6.3相关带宽51

3.6.4相关时间51

3.6.5多径衰落51

第二篇 单信道射频识别55

第四章 单信道射频识别概述55

4.1现行RFID标准及技术体制55

4.1.1演进中的ISO/IEC18000系列标准56

4.1.2 ISO/IEC18000-6 860～960MHz空中接口通信一致性参数标准56

4.1.3相应的测试标准57

4.2单信道应答信号传输数学模型57

4.3碰撞仲裁59

4.4 ISO/IEC18046/7检测标准60

4.4.1 ISO/IEC18046性能检测标准60

4.4.2 ISO/IEC18047标签与阅读器一致性的标准61

第五章 UHF RFID无源标签64

5.1 UHF RFID无源标签概述64

5.1.1 UHF RFID无源标签组成框图64

5.1.2无源标签的技术限制65

5.1.3标签的功能对系统体制的制约66

5.2无源标签UHF RFID无线功率传输66

5.2.1无线功率传输起源66

5.2.2无线功率传输（电荷泵）接收灵敏度68

5.2.3电荷泵71

5.2.4电荷储存与供电方式72

5.3无源标签包络检波接收灵敏度73

5.3.1无源标签UHF RFID空中接口下行信道数据传输原理框图73

5.3.2包络检波电路74

5.3.3包络检波接收灵敏度75

5.4 UHF RFID无源标签ASK调制76

5.4.1无源标签UHF RFID空中接口上行信道数据传输原理框图76

5.4.2后向散射调制77

5.4.3后向散射调制灵敏度需求79

第六章 UHF RFHD阅读器81

6.1无源标签UHF RFID阅读器概述81

6.1.1阅读器的任务和特点81

6.1.2阅读器简单框图82

6.1.3阅读器的硬件组成83

6.1.4阅读器的软件组成83

6.2相干解调83

6.2.1阅读器对无源标签应答信号接收83

6.2.2 AM信号相干解调84

6.2.3正交相干解调85

6.3阅读器接收灵敏度86

6.3.1晶体管噪声系数限制86

6.3.2阅读器发射机载波和杂散发射对接收机的干扰86

6.4阅读器载波泄漏抵消87

6.4.1直接耦合补偿87

6.4.2自适应补偿88

第七章 通信协议90

7.1物理层参数90

7.1.1射频参数90

7.1.2调制参数92

7.1.3基带参数部分93

7.2媒体接入控制参数94

7.2.1指令和应答94

7.2.2 ISO/IEC18000-6各型标准的标签防碰撞设计96

7.3 ISO/IEC18000-6空中接口碰撞仲裁算法96

7.3.1 ISO/IEC18000-6 Type A无源标签RFID空中接口96

7.3.2 ISO/IEC18000-6 Type C无源标签RFID空中接口98

7.3.3 ISO/IEC18000-6 Type B无源标签RFID空中接口99

7.3.4 ISO/IEC18000-6 Type D RFID空中接口100

第八章 通信资源利用状况102

8.1信道资源与系统接入能力102

8.1.1无源标签UHF RFID信道资源102

8.1.2信道利用率103

8.2频谱效率和频谱利用率104

8.2.1 ISO/IEC18000-6C频谱效率和频谱利用率104

8.2.2与同频段移动通信比较105

8.3射频功率资源与无源标签高信噪比接收106

8.3.1标签可能接收到的最高电平106

8.3.2无源标签接收端内部噪声106

8.3.3无源标签接收归一化信噪比106

8.4无源标签UHF RFID空中接口覆盖区107

8.4.1无源标签UHF RFID空中接口三种不同的灵敏度107

8.4.2不同概念的覆盖区范围及其意义109

第三篇 码分射频识别113

第九章 码分射频识别概述113

9.1码分射频识别发展需求113

9.1.1现行UHF RFID空中接口的改进需求113

9.1.2物联网的发展需求115

9.1.3 RFID接入物联网的现行技术118

9.1.4有关码分射频识别的研究119

9.2码分射频识别系统设计要点120

9.2.1码分射频识别及其技术依托120

9.2.2码分射频识别的媒体接入控制122

9.2.3码分射频识别的物理层123

9.3码分射频识别的环境条件123

9.3.1无源标签空中接口的短距离通信环境123

9.3.2突发通信环境125

9.3.3无源标签高信噪比接收环境126

9.3.4相对信道速率的频谱资源富裕度126

9.4扩展频谱信号的抗干扰特征127

9.4.1相关函数127

9.4.2相关检测128

第十章 码分射频识别数学模型133

10.1扩展频谱通信基础概念133

10.1.1扩展频谱通信的理论依据——仙农信道容量公式133

10.1.2最佳信号形式——伪随机序列信号134

10.2多进制扩展频谱编码传输数学模型135

10.2.1多进制扩展频谱编码传输信号形成135

10.2.2多进制扩展频谱编码传输信号接收136

10.3码分多标签接入扩展频谱传输数学模型137

10.3.1码分多标签接入扩展频谱信号137

10.3.2码分并行应答扩展频谱接收138

第十一章 m序列和移位m序列族140

11.1正交序列（码）与伪随机序列（码）140

11.1.1正交序列（码）140

11.1.2伪随机序列141

11.2最长线性反馈移位寄存器序列（m序列）142

11.2.1线性反馈移位寄存器序列142

11.2.2特征多项式和本原多项式143

11.2.3游程144

11.3 m序列特性145

11.3.1 m序列是伪随机序列145

11.3.2 m序列是周期序列145

11.3.3状态图和各态历经性146

11.3.4 m序列本原多项式镜像特性146

11.3.5 m序列的自相关特性148

11.3.6由本原多项式产生m序列148

11.4 m序列捕获149

11.4.1已知本原多项式捕获m序列149

11.4.2已知移位寄存器级数寻找m序列的本原多项式149

11.5移位m序列族151

11.5.1移位m序列族概念151

11.5.2移位m序列族特性152

11.5.3衍生序列152

11.5.4同族的全部序列的初始状态具有各态历经性154

11.5.5反码序列族155

第十二章 码分射频识别系统框架156

12.1码分射频识别系统组成156

12.1.1单阅读器应用156

12.1.2多阅读器码分射频识别系统158

12.2码分射频识别系统技术架构161

12.2.1总体框架161

12.2.2总体技术框架说明162

12.3码分射频识别系统参数163

12.3.1码分射频识别系统的写入和读取操作过程163

12.3.2基于通信模型的空中接口参数定义164

12.4码分射频识别系统技术特性165

12.4.1技术对比165

12.4.2预期效果165

12.5码分射频识别系统检测方法166

12.5.1基于通信模型的空中接口参数的测试装置166

12.5.2测试系统基本假定条件169

12.5.3测试程序169

第十三章 无源标签码分射频识别空中接口下行链路173

13.1码分射频识别下行链路技术特点与设备组成173

13.1.1码分射频识别下行链路任务173

13.1.2码分射频识别下行链路的技术特点174

13.1.3下行信道的设备构成176

13.2浅调幅177

13.2.1下行链路浅调幅的需求与可能177

13.2.2浅调幅设计178

13.3注入同步180

13.3.1码分射频识别系统的同步需求180

13.3.2注入同步环路构成180

13.3.3注入同步环路工作状态182

13.4 chip率相关检测183

13.4.1 CD-RFID下行信道相关的特点183

13.4.2离散信号相关原理184

13.4.3移位m序列相关检测184

13.4.4数域映射和容错185

13.5多进制扩展频谱编码序列相关检测185

13.5.1下行链路多进制编码需求与可能185

13.5.2下行链路多进制编码分组186

13.5.3移位m序列衍生和多进制编码序列相关接收189

第十四章 码分射频识别空中接口上行链路193

14.1码分射频识别上行链路技术特点与设备组成193

14.1.1上行链路的任务和技术特点193

14.1.2无源标签CD-RFID上行链路设备组成194

14.2并行应答序列分组与代码设定196

14.2.1序列分组需求196

14.2.2移位m序列族的序列分组和代码设定197

14.2.3移位m序列族序列长度选择198

14.2.4移位m序列族序列选择199

14.2.5序列族序列分组与代码设定举例200

14.3伪PSK调制201

14.3.1技术思路201

14.3.2均匀无耗传输线202

14.3.3伪PSK调制相位—反射系数与负载归一化电抗关系206

14.4标签并行应答时域分散设计206

14.4.1设计思路206

14.4.2参数选择207

14.4.3接入状态207

14.4.4各级本原多项式207

14.4.5各本原多项式m序列的接入信道状态表208

14.4.6逻辑图208

14.5扩展频谱阅读器载波泄漏干扰抵消210

14.5.1 CD-RFID系统载波泄漏干扰的特点210

14.5.2 CD-RFID阅读器载波泄漏干扰抵消211

14.6无源标签并行应答功率控制212

14.6.1需求分析212

14.6.2标签可能接收到的最大信号电压214

14.6.3分流式可变衰减器214

14.6.4衰减量计算215

14.6.5举例217

第十五章 无源标签特高频码分射频识别的应用前景219

15.1码分射频识别的体制优势219

15.2提高了网络接入能力219

15.3码分射频识别应用前景221

参考文献224

附录A 无线电频谱划分227

附录B 中国800/900MHz频段射频识别（RFID）技术应用规定（试行）229

附录C 部分m序列本原多项式结构表231

附录D 部分移位m序列族衍生关系表232

附录E 并行应答时间分散控制逻辑图241

附录F 名词术语242