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超高频段RFID基带信号处理及相位检测

作　者: 房静静
导　师: 刘开华
学　校: 天津大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 被动式RFID 测距相位差估计动态范围
分类号: TN911.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

近年来,定位技术日益向短距离、高精度方向发展,应用环境从室外向室内转移,涌现了许多有效的室内定位技术。其中,RFID技术以其非接触、自动识别等特点受到广泛关注,UHF频段RFID被动式定位技术又具有识别距离远、低功耗、低成本等显著优势,有着很好的发展前景。目前,这项定位技术已经有了一定的研究,主要集中在定位模型和定位算法方面,定位所依据的主要测量参数是信号传播能量衰减和传播时延,但是在实际中由于无线信道多径衰落的影响,这两种方法特别容易受到干扰,而且待测数据对接收机的灵敏度要求非常高,需要对极其微弱的信号进行估计,工程实现上难度很大。本课题组提出基于相位差的无源被动式RFID测距方法,通过测量读写器发送信号与接收信号的相位差值,估计读写器与电子标签之间的距离。针对特殊的应用环境,本文对无源被动式RFID系统的特性进行了详细分析,研究各处理节点对信号波形的影响和可能引起的附加相位偏移;以测量参数的不同为依据,系统地分析了各种定位方法的原理及性能差异,着重研究了基于相位测量的定位技术的关键问题,提出了本课题适用的相位差估计方案,并进行了仿真,得到了一些有意义的数据。为扩展距离测量的动态范围,本文提出了利用长短波长双频副载波精确测量的变频模式,尤其保证了短距离测量的精度。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-20
  1.1 射频识别技术  8-12
    1.1.1 射频识别技术简介  8-10
    1.1.2 射频识别技术的发展  10
    1.1.3 射频识别技术的应用  10-12
  1.2 研究背景与意义  12-13
  1.3 射频识别定位基本理论  13-19
    1.3.1 RFID定位原理  13-14
    1.3.2 RFID定位的特点  14-15
    1.3.3 RFID定位技术的研究现状  15-19
  1.4 主要研究内容  19-20
第二章系统特性分析  20-50
  2.1 射频电磁波定位技术  20-26
    2.1.1 无线定位技术的发展  20
    2.1.2 室内电磁波传播特点  20-23
    2.1.3 定位信息的获取  23-24
    2.1.4 基于RFID信号的相位偏移实现定位  24-26
  2.2 通信协议分析  26-29
    2.2.1 物理层  26
    2.2.2 标签识别层  26-27
    2.2.3 会话通道与查询标识  27
    2.2.4 标签状态  27-29
    2.2.5 读写器与标签之间的通信接口  29
  2.3 编码与解码  29-32
    2.3.1 FM0 编码  29-30
    2.3.2 PIE码  30-31
    2.3.3 R→T前同步码和帧同步码  31-32
  2.4 调制与解调  32-33
  2.5 通信链路仿真测试  33-50
    2.5.1 发射链路  33-41
    2.5.2 接收链路  41-44
    2.5.3 相位差检测  44-50
第三章基于相位差的无线定位  50-65
  3.1 无线定位方法  50-56
    3.1.1 能量衰减测量法  50-52
    3.1.2 传播时间测量法  52-55
    3.1.3 到达角度测量法  55-56
  3.2 基于相位差的定位技术  56-60
    3.2.1 相位差法  57-58
    3.2.2 相位差变化率法  58-60
  3.3 RFID定位参数的获取  60-65
    3.3.1 信号强度获取  61-62
    3.3.2 传播时间测量  62
    3.3.3 相位差获取  62-65
第四章副载波调制与相位差估计  65-97
  4.1 副载波调制  65-68
    4.1.1 副载波调制的必要性  65-66
    4.1.2 副载波的选取  66-68
  4.2 相位差估计  68-82
    4.2.1 初相估计  68-78
    4.2.2 直接相位差估计  78-81
    4.2.3 分析与比较  81-82
  4.3 相位差估计算法的设计  82-97
    4.3.1 调制信号特性  83-84
    4.3.2 射频直接带通采样  84-86
    4.3.3 分段滤波  86-88
    4.3.4 频谱细化估计与比值修正  88-90
    4.3.5 动态范围扩展  90-94
    4.3.6 多副载波测量  94-97
第五章总结与展望  97-99
  5.1 本文主要工作  97-98
  5.2 研究中遇到的问题和解决办法  98
  5.3 未来工作展望  98-99
参考文献  99-103
发表论文和参加科研情况说明  103-104
致谢  104

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