一种对低信噪比下超高频RFID信号的解调方法技术

本发明专利技术公开了一种对低信噪比下超高频RFID信号的解调方法，包括如下步骤：步骤一、采用基于自适应拟合的预处理方法拟合出RFID信号的变化包络曲线，然后进行去扰，获得基带信号；步骤二、先将RFID基带信号波形进行相关匹配，再利用帧头滤波输出与反馈信息的联合进行对齐处理，然后分别进行“1”、“0”编码波形的匹配处理，最后在最佳采样点位置对匹配输出进行判决得到最终的解调结果。本发明专利技术不仅具有很强的抗噪、抗干扰性能，可较好地适应于恶劣的电磁环境，且所需的信号样本点少，运算量较小，对RFID信号监测系统、认知无线电接收系统、交通信号管控系统等都具有较高的工程实用价值。同时，本发明专利技术的解调方法性能优越，适用性强。

A demodulation method for UHF RFID signals with low SNR

The invention discloses a demodulation method for UHF RFID signal under low signal to noise ratio, including the following steps: Step 1, fitting the change envelope curve of the RFID signal by the preprocessing method based on adaptive fitting, then disturbing and obtaining the baseband signal; step two, first the correlation of the RFID baseband signal waveform is carried out. With the combination of the frame head filter output and the feedback information, the matching process of the \1\ and \0\ coded waveforms is processed respectively. Finally, the final demodulation results are obtained by the decision of the matching output at the optimal sampling point position. The invention not only has strong anti noise and anti-interference performance, but also can be well adapted to the bad electromagnetic environment, and the required signal sample points are few, and the computation is small. It has high engineering practical value for the RFID signal monitoring system, the cognitive radio receiving system, the traffic signal control system and so on. Meanwhile, the demodulation method of the invention has superior performance and strong applicability.

【技术实现步骤摘要】
一种对低信噪比下超高频RFID信号的解调方法
本专利技术涉及一种对低信噪比下超高频RFID信号的解调方法。
技术介绍
无线射频识别技术(RadioFrequencyIdentification，RFID)是一种自动识别技术，即利用射频信号和空间耦合传输特性，实现物体的自动识别。随着无线通信、物联网研究的发展，RFID技术在各领域迅速兴起，形成巨大的产业链。超高频段RFID信号典型的工作频率主要包括433MHz、860MHz至960MHz等，其数据传输率高，防碰撞机制较为完善，可以同时读取大批量的标签，目前已用于智能交通、智能制造、物流、身份识别等很多方面，越来越受到重视。以RFID系统为基础，结合已有的网络技术、数据库技术、中间件技术等，构筑一个由大量联网的阅读器和无数移动的标签组成的，比Internet更为庞大的物联网是RFID技术发展的趋势。例如在民用方面，世界各国的许多大型企业包括沃尔玛、强生公司等都支持超高频RFID系统在物流中的应用；美国的铁路运输标准AARS-918中规定采取了超高频RFID技术，有利于实现轨道控制系统的自动化。在军事领域，美军通过和SAVI公司等合作，研发的特定物品查寻系统、物资可视化管理系统、军械军备物资出入库管理等都是基于超高频RFID传感器技术进行构建，从而使美军的物资补给、交通运输时间大大缩短，在阿富汗战争和伊拉克战争的实际应用中也取得了理想的效果。并据报道，北约部队已利用车辆RFID传感器实现了“驻地警戒”功能，即在安全距离预先获取车辆的身份信息，对于非法身份目标提前进行安全警戒和防御部署。超高频段RFID设备的基本原理是采用反向散射方式，当电磁波从天线向周围空间发射，会遇到不同目标，反射能量中的一部分最终将返回发射天线，在雷达技术中用这种方式测量目标的距离和方位。对于RFID系统，则利用电磁波反射机制完成从电子标签到读写器的数据传输。开始时，超高频RFID读写器持续发射较大功率的查询(单音能量)信号，用以激活标签，当电子标签收到能量信号后，将其一部分整流为直流电源，供电子标签内的电路工作使用，另一部分能量信号被电子标签内保存的数据信息调制后反射回读写器。读写器接收反射回的信号，提取出标签中标识性数据信息。如图1所示。工作过程中，读写器发出的查询信号与接收发射回的标签信号是同时存在的，此时RFID幅移键控调制信号与同频能量信号叠加。实际读写器到标签的能量信号功率较大，还将导致接收到的反射信号调制指数很低。另一方面，由于硬件因素限制，读写器一般能收到的反射调制信号微弱，在读写器和标签数据通信时，随着距离增加，信噪比更低，须对信号进行消除干扰和降噪，以此提高可靠性和数据传输的准确性。并且由于传播过程中多径效应与接收机载波泄露、直流偏移等因素，RFID信号还表现出明显的衰落现象，时域波形变化大。这些问题将会恶化接收信噪比，导致RFID读写器的接收距离下降和误码率增加，读写器性能下降。在低信噪比情况下，RFID信号包络起伏变化较严重，如图2所示。随着超高频RFID系统的大量应用，使得其系统传输信息安全性逐渐成为了研究关注的焦点。RFID安全研究人员通常希望能够获得系统的信息数据，以便能够找到提高读取标签信息准确率以及实现缩短读取时隙的方法。然而，多数商用的RFID读写器只提供上层结果，底层数据并不对用户公开，属于厂家私有协议，这使得RFID信息交互的鲁棒性能很少为人所知。另一方面，从无线电监测的角度，对超高频RFID信号实现非合作解调，即可在此基础上获取标签中的身份信息、位置信息和其它各种信息，进行安全监测。目前，通过专利检索，尚未发现在低信噪比情况下对超高频RFID信号进行解调的解决方案。检索到的、已提出专利申请的类似方法有：1.“一种用于RFID读卡器的接收解调电路及方法”，(公开号：104166826A，申请号：201410404667.8，申请人：中山大学，广州中大微电子有限公司，广州中大数码科技有限公司，专利技术人：郝志刚，胡建国，丁一等)。该方法设计了一种用于RFID读卡器的接收解调电路，应用于读卡器芯片领域。但该方法仅针对合作通信中的RFID信号，信噪比需求也较高，无法对低信噪比下的信号进行非合作解调。2.“RFID读写器的解调器电路”，(公开号：103546400A，申请号：201010514585.0，申请人：上海华虹NEC电子有限公司，专利技术人：杜涛，朱红卫，彭敏)。该方法实现了一种RFID读写器的解调器电路，包括依次相连的接收天线；混频、滤波和放大模块、位解码模块等。该方法也只能适用于理想情况的解调，难以达到对低信噪比的RFID信号解调的目的。超高频RFID设备已广泛应用于各个方向，并对其发展起着推动作用，在安全监测、认知无线电领域也倍受关注。对于这些场景中成功地获取、掌握目标对象交互的信息数据，必须要有效解决针对低信噪比的超高频RFID信号解调的问题。但由于接收距离较远，电磁环境较为复杂，且由于读写器能量信号和标签信号的发射频率相同，以及受到多径效应、环境干扰等因素影响，所以基于传统的方法难以正确解调。结合实际需求，因此需要提出一种低信噪比下超高频RFID信号的解调方法。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺点，本专利技术提供了一种对低信噪比下超高频RFID信号的解调方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种对低信噪比下超高频RFID信号的解调方法，包括如下步骤：步骤一、采用基于自适应拟合的预处理方法拟合出RFID信号的变化包络曲线，然后进行去扰，获得基带信号；步骤二、先将RFID基带信号波形进行相关匹配，再利用帧头滤波输出与反馈信息的联合进行对齐处理，然后分别进行“1”、“0”编码波形的匹配处理，最后在最佳采样点位置对匹配输出进行判决得到最终的解调结果。与现有技术相比，本专利技术的积极效果是：本专利技术有效地解决了低信噪比下超高频RFID信号的非合作解调问题，可应用于安全监测、认知无线电等领域。对于非合作方，需要在复杂环境中进行接收处理，受到各种噪声和干扰的影响，导致信号质量较差。传统的一些方法在低信噪比的条件下对RFID信号的非合作解调性能不理想，难以正确得出信息数据，本专利技术的解调方法不仅具有很强的抗噪、抗干扰性能，可较好地适应于恶劣的电磁环境，且所需的信号样本点少，运算量较小，对RFID监测系统、认知无线电接收系统、交通信号管控系统具有较高的工程实用价值。同时，本专利技术的解调方法在实际环境中经过大量测试，性能优越，该方法稍加改进也能扩展应用于其它多种类型的无线智能传感器信号解调，适用性强。附图说明本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中：图1为超高频RFID系统工作原理示意图；图2为RFID信号包络的剧烈起伏变化示意图；图3为改进的同步解调结构；图4为自适应算法的拟合曲线；图5为去除干扰后的信号波形；图6为解调性能曲线。具体实施方式本专利技术提出了一种在低信噪比下超高频RFID信号的解调方法。核心思想是利用了自适应降噪算法以及优化的盲同步解调实现结构，从而具有良好的性能。在预处理过程中，首先需要对接收信号进行正交下变频，为降低噪声干扰，加入带通滤波处理，这样可以在一定程度上降低后续运算中非线性处理带来的信噪比损失。但是从图2中可以看出，此时的标签本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对低信噪比下超高频RFID信号的解调方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、采用基于自适应拟合的预处理方法拟合出RFID信号的变化包络曲线，然后进行去扰，获得基带信号；步骤二、先将RFID基带信号波形进行相关匹配，再利用帧头滤波输出与反馈信息的联合进行对齐处理，然后分别进行“1”、“0”编码波形的匹配处理，最后在最佳采样点位置对匹配输出进行判决得到最终的解调结果。

【技术特征摘要】
1.一种对低信噪比下超高频RFID信号的解调方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、采用基于自适应拟合的预处理方法拟合出RFID信号的变化包络曲线，然后进行去扰，获得基带信号；步骤二、先将RFID基带信号波形进行相关匹配，再利用帧头滤波输出与反馈信息的联合进行对齐处理，然后分别进行“1”、“0”编码波形的匹配处理，最后在最佳采样点位置对匹配输出进行判决得到最终的解调结果。2.根据权利要求1所述的一种对低信噪比下超高频RFID信号的解调方法，其特征在于：步骤一所述在进行基于自适应拟合的预处理时，采用的权系数更新公式如下：y(n)＝W(n)HX(n)；e(n)＝d(n)-y(n)；W(n...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊刚，饶志宏，张晓，康荣保，刘丹，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51