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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