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內容簡介

　　

　　《特高頻無源標簽碼分射頻識彆》共分為三篇，第一篇通信思維。提供按照通信思維認識現行UHFRFID空中接口標準和建立碼分射頻識彆技術體製所必需的基礎知識。第二篇單信道射頻識彆。簡略介紹現行UHFRFID空中接口基本技術，用通信思維分析該係統體製的瓶頸所在及其對通信資源的浪費。作為碼分射頻識彆新體製的技術背景。第三篇詳細介紹作者研究提齣的碼分射頻識彆體製設計技術。《特高頻無源標簽碼分射頻識彆》分析瞭現行單信道射頻識彆瓶頸和對通信資源的浪費和碼分射頻識彆的需求，通過對無源標簽UHFRFID空中接口應用環境的分析，提齣瞭碼分射頻識彆體製設計原理。《特高頻無源標簽碼分射頻識彆》可供從事UHFRFID空中接口技術研究設計、工程應用的人員參考。

內頁插圖

目錄

序
前言
第一篇 通信思維
第一章 射頻識彆空中接口的物理模型
1.1 基於射頻能量傳遞的RFID空中接口物理模型
1.1.1 感應標簽的物理模型變壓器模型
1.1.2 傳播標簽的物理模型雷達模型
1.2 基於雷達模型的單信道射頻識彆
1.2.1 基於雷達模型的後嚮散射調製
1.2.2 基於單信道體製的多種工作場景
1.2.3 基於雷達模型的單信道射頻識彆體製特徵
1.3 基於信息傳輸的RFID通信模型
1.3.1 RFID空中接口工作全過程
1.3.2 通信思維
1.3.3 RFID無綫數據通信模型
1.3.4 基於通信模型的RFID空中接口的主要參數定義
1.4 基於無綫數據通信的碼分射頻識彆
1.4.1 基於無綫數據通信的UHF RFID空中接口
1.4.2 UHF碼分射頻識彆空中接口特徵
第二章 UHF RFID空中接口的通信資源
2.1 頻譜資源
2.1.1 UHF RFID空中接口頻譜與ISM頻帶
2.1.2 不同頻帶的典型應用
2.1.3 國際上800/900MHz RFID應用頻段
2.1.4 我國800/900頻段RFID空中接口頻譜規定
2.2 功率資源
2.2.1 發射功率
2.2.2 發射功率參數監管
2.3 調製解調與製度增益
2.3.1 調製概念
2.3.2 二進製數字調製誤碼率特性
2.4 跳頻通信與跳頻擴展頻譜通信增益
2.4.1 UHF RFID跳頻係統
2.4.2 跳頻擴展頻譜增益
2.5 噪聲與接收機靈敏度
2.5.1 UHF頻段的噪聲
2.5.2 接收機靈敏度
2.6 空間資源
2.6.1 天綫分集
2.6.2 蜂窩組網
2.7 時間資源
2.7.1 時間資源受限於頻譜資源
2.7.2 時間資源利用
2.7.3 多進製編碼和多參量調製
第三章 UHF RFID空中接口的無綫電波傳播特性
3.1 傳播機理
3.1.1 電磁場概念
3.1.2 三種不同特性的場區
3.1.3 電磁場的工程化界限
3.1.4 UHF RFID空中接口測試距離
3.2 基本傳播損耗
3.3 UHF RFID空中接口的介質耦閤損耗
3.3.1 無綫通信的介質耦閤損耗
3.3.2 天綫極化狀態的不確定性
3.3.3 二維空間天綫極化偏差影響
3.3.4 三維空間極化偏差影響
3.4 傳播時延
3.4.1 標稱路徑長度傳播時延
3.4.2 UHF RFID路徑傳播時延
3.5 靜態多徑傳播
3.5.1 傳播方嚮的反射駐波
3.5.2 存在地麵反射的傳播
3.5.3 多徑傳播
3.5.4 多徑時延擴展
3.6 移動多徑傳播特性
3.6.1 多普勒效應
3.6.2 移動多徑環境的時域擴散延時功率譜
3.6.3 相關帶寬
3.6.4 相關時間
3.6.5 多徑衰落
第二篇 單信道射頻識彆
第四章 單信道射頻識彆概述
4.1 現行RFID標準及技術體製
4.1.1 演進中的ISO/IEC18000係列標準
4.1.2 ISO/IEC18000-6860~960MHz空中接口通信一緻性參數標準
4.1.3 相應的測試標準
4.2 單信道應答信號傳輸數學模型
4.3 碰撞仲裁
4.4 ISO/IEC18046/7檢測標準
4.4.1 ISO/IEC18046性能檢測標準
4.4.2 ISO/IEC18047標簽與閱讀器一緻性的標準
第五章 UHF RFID無源標簽
5.1 UHF RFID無源標簽概述
5.1.1 UHF RFID無源標簽組成框圖
5.1.2 無源標簽的技術限製
5.1.3 標簽的功能對係統體製的製約
5.2 無源標簽UHF RFID無綫功率傳輸
5.2.1 無綫功率傳輸起源
5.2.2 無綫功率傳輸(電荷泵)接收靈敏度
5.2.3 電荷泵
5.2.4 電荷儲存與供電方式
5.3 無源標簽包絡檢波接收靈敏度
5.3.1 無源標簽UHF RFID空中接口下行信道數據傳輸原理框圖
5.3.2 包絡檢波電路
5.3.3 包絡檢波接收靈敏度
5.4 UHF RFID無源標簽ASK調製
5.4.1 無源標簽UHF RFID空中接口上行信道數據傳輸原理框圖
5.4.2 後嚮散射調製
5.4.3 後嚮散射調製靈敏度需求
第六章 UHF RFID閱讀器
6.1 無源標簽UHF RFID閱讀器概述
6.1.1 閱讀器的任務和特點
6.1.2 閱讀器簡單框圖
6.1.3 閱讀器的硬件組成
6.1.4 閱讀器的軟件組成
6.2 相乾解調
6.2.1 閱讀器對無源標簽應答信號接收
6.2.2 AM信號相乾解調
6.2.3 正交相乾解調
6.3 閱讀器接收靈敏度
6.3.1 晶體管噪聲係數限製
6.3.2 閱讀器發射機載波和雜散發射對接收機的乾擾
6.4 閱讀器載波泄漏抵消
6.4.1 直接耦閤補償
6.4.2 自適應補償
第七章 通信協議
7.1 物理層參數
7.1.1 射頻參數
7.1.2 調製參數
7.1.3 基帶參數部分
7.2 媒體接入控製參數
7.2.1 指令和應答
7.2.2 ISO/IEC18000-6各型標準的標簽防碰撞設計
7.3 ISO/IEC18000-6空中接口碰撞仲裁算法
7.3.1 ISO/IEC18000-6 Type A無源標簽RFID空中接口
7.3.2 ISO/IEC18000-6 Type C無源標簽RFID空中接口
7.3.3 ISO/IEC18000-6 Type B無源標簽RFID空中接口
7.3.4 ISO/IEC18000-6 Type DRFID空中接口
第八章 通信資源利用狀況
8.1 信道資源與係統接入能力
8.1.1 無源標簽UHF RFID信道資源
8.1.2 信道利用率
8.2 頻譜效率和頻譜利用率
8.2.1 ISO/IEC18000-6C頻譜效率和頻譜利用率
8.2.2 與同頻段移動通信比較
8.3 射頻功率資源與無源標簽高信噪比接收
8.3.1 標簽可能接收到的最高電平
8.3.2 無源標簽接收端內部噪聲
8.3.3 無源標簽接收歸一化信噪比
8.4 無源標簽UHF RFID空中接口覆蓋區
8.4.1 無源標簽UHF RFID空中接口三種不同的靈敏度
8.4.2 不同概念的覆蓋區範圍及其意義
第三篇 碼分射頻識彆
第九章 碼分射頻識彆概述
9.1 碼分射頻識彆發展需求
9.1.1 現行UHF RFID空中接口的改進需求
9.1.2 物聯網的發展需求
9.1.3 RFID接入物聯網的現行技術
9.1.4 有關碼分射頻識彆的研究
9.2 碼分射頻識彆係統設計要點
9.2.1 碼分射頻識彆及其技術依托
9.2.2 碼分射頻識彆的媒體接入控製
9.2.3 碼分射頻識彆的物理層
9.3 碼分射頻識彆的環境條件
9.3.1 無源標簽空中接口的短距離通信環境
9.3.2 突發通信環境
9.3.3 無源標簽高信噪比接收環境
9.3.4 相對信道速率的頻譜資源富裕度
9.4 擴展頻譜信號的抗乾擾特徵
9.4.1 相關函數
9.4.2 相關檢測
第十章 碼分射頻識彆數學模型
10.1 擴展頻譜通信基礎概念
10.1.1 擴展頻譜通信的理論依據仙農信道容量公式
10.1.2 最佳信號形式僞隨機序列信號
10.2 多進製擴展頻譜編碼傳輸數學模型
10.2.1 多進製擴展頻譜編碼傳輸信號形成
10.2.2 多進製擴展頻譜編碼傳輸信號接收
10.3 碼分多標簽接入擴展頻譜傳輸數學模型
10.3.1 碼分多標簽接入擴展頻譜信號
10.3.2 碼分並行應答擴展頻譜接收
第十一章 m序列和移位m序列族
11.1 正交序列(碼)與僞隨機序列(碼)
11.1.1 正交序列(碼)
11.1.2 僞隨機序列
11.2 最長綫性反饋移位寄存器序列(m序列)
11.2.1 綫性反饋移位寄存器序列
11.2.2 特徵多項式和本原多項式
11.2.3 遊程
11.3 m序列特性
11.3.1 m序列是僞隨機序列
11.3.2 m序列是周期序列
11.3.3 狀態圖和各態曆經性
11.3.4 m序列本原多項式鏡像特性
11.3.5 m序列的自相關特性
11.3.6 由本原多項式産生m序列
11.4 m序列捕獲
11.4.1 已知本原多項式捕獲m序列
11.4.2 已知移位寄存器級數尋找m序列的本原多項式
11.5 移位m序列族
11.5.1 移位m序列族概念
11.5.2 移位m序列族特性
11.5.3 衍生序列
11.5.4 同族的全部序列的初始狀態具有各態曆經性
11.5.5 反碼序列族
第十二章 碼分射頻識彆係統框架
12.1 碼分射頻識彆係統組成
12.1.1 單閱讀器應用
12.1.2 多閱讀器碼分射頻識彆係統
12.2 碼分射頻識彆係統技術架構
12.2.1 總體框架
12.2.2 總體技術框架說明
12.3 碼分射頻識彆係統參數
12.3.1 碼分射頻識彆係統的寫入和讀取操作過程
12.3.2 基於通信模型的空中接口參數定義
12.4 碼分射頻識彆係統技術特性
12.4.1 技術對比
12.4.2 預期效果
12.5 碼分射頻識彆係統檢測方法
12.5.1 基於通信模型的空中接口參數的測試裝置
12.5.2 測試係統基本假定條件
12.5.3 測試程序
第十三章 無源標簽碼分射頻識彆空中接口下行鏈路
13.1 碼分射頻識彆下行鏈路技術特點與設備組成
13.1.1 碼分射頻識彆下行鏈路任務
13.1.2 碼分射頻識彆下行鏈路的技術特點
13.1.3 下行信道的設備構成
13.2 淺調幅
13.2.1 下行鏈路淺調幅的需求與可能
13.2.2 淺調幅設計
13.3 注入同步
13.3.1 碼分射頻識彆係統的同步需求
13.3.2 注入同步環路構成
13.3.3 注入同步環路工作狀態
13.4 chip率相關檢測
13.4.1 CD-RFID下行信道相關的特點
13.4.2 離散信號相關原理
13.4.3 移位m序列相關檢測
13.4.4 數域映射和容錯
13.5 多進製擴展頻譜編碼序列相關檢測
13.5.1 下行鏈路多進製編碼需求與可能
13.5.2 下行鏈路多進製編碼分組
13.5.3 移位m序列衍生和多進製編碼序列相關接收
第十四章 碼分射頻識彆空中接口上行鏈路
14.1 碼分射頻識彆上行鏈路技術特點與設備組成
14.1.1 上行鏈路的任務和技術特點
14.1.2 無源標簽CD-RFID上行鏈路設備組成
14.2 並行應答序列分組與代碼設定
14.2.1 序列分組需求
14.2.2 移位m序列族的序列分組和代碼設定
14.2.3 移位m序列族序列長度選擇
14.2.4 移位m序列族序列選擇
14.2.5 序列族序列分組與代碼設定舉例
14.3 僞PSK調製
14.3.1 技術思路
14.3.2 均勻無耗傳輸綫
14.3.3 僞PSK調製相位反射係數與負載歸一化電抗關係
14.4 標簽並行應答時域分散設計
14.4.1 設計思路
14.4.2 參數選擇
14.4.3 接入狀態
14.4.4 各級本原多項式
14.4.5 各本原多項式m序列的接入信道狀態錶
14.4.6 邏輯圖
14.5 擴展頻譜閱讀器載波泄漏乾擾抵消
14.5.1 CD-RFID係統載波泄漏乾擾的特點
14.5.2 CD-RFID閱讀器載波泄漏乾擾抵消
14.6 無源標簽並行應答功率控製
14.6.1 需求分析
14.6.2 標簽可能接收到的最大信號電壓
14.6.3 分流式可變衰減器
14.6.4 衰減量計算
14.6.5 舉例
第十五章 無源標簽特高頻碼分射頻識彆的應用前景
15.1 碼分射頻識彆的體製優勢
15.2 提高瞭網絡接入能力
15.3 碼分射頻識彆應用前景
參考文獻
附錄A 無綫電頻譜劃分
附錄B 中國800/900MHz頻段射頻識彆(RFID)技術應用規定(試行)
附錄C 部分m序列本原多項式結構錶
附錄D 部分移位m序列族衍生關係錶
附錄E 並行應答時間分散控製邏輯圖
附錄F 名詞術語

精彩書摘

　　第一篇 通信思維
　　RFID源於雷達，用於自動識彆，基於數據通信，被歸類於無綫短距離通信。
　　按其工作機理分，曆史上曾經有過變壓器模型和雷達模型。
　　1948年，HarryStockman發錶的《利用反射功率的通信》奠定瞭RFID的理論基礎，從此RFID也被打下瞭深深的雷達思維烙印。就射頻能量傳遞而言，對於應用最為廣泛的無源標簽RFID空中接口，其藉用閱讀器發送載波通過“後嚮散射調製”返迴應答信號的過程，類似於雷達。但是按照信息傳輸思維，這個係統實際上可以分解為下行和上行兩個鏈路，下行鏈路通過調製下達詢問指令，上行鏈路通過調製返迴應答數據，所以歸根到底還是通信係統。技術的不斷發展，應用內涵的日漸豐富，使得數據通信的特徵在係統中的重要性更加突齣，係統的技術進步更多地寄托於現代通信技術發展既得成果的推動；有源標簽的齣現，使得最基本的利用反射功率傳送應答信號的前提不復存在，RFID空中接口完全失去瞭與雷達模型的思維關聯。即便是對於無源標簽係統，利用反射功率也僅僅是係統內信號傳輸中的一個環節。所以從技術發展的角度，當今國際上把RFID歸屬於無綫短距離通信範疇體現瞭RFID空中接口的數據通信本質的一緻認知。
　　盡管無綫通信與雷達同屬於無綫電設備，甚至可以認為雷達是通信的一種特例，但具體而言，雷達與無綫數據通信由於用途不同，設計思維大相徑庭。
　　雷達是自發自收係統，信號形式已知，其通過返迴信號的波形變化、到達時間和被探測體的後嚮散射功率獲取目標信息，是一個單信道的閉環操作係統。
　　無綫數據通信是發射端對接收端傳送信息，載波受信息調製成為信號，接收端對信息未知。波形變化屬於乾擾分量，到達時間無關緊要。無綫數據通信係統設計關注係統設備能力。多用戶共享係統資源，進行開環操作。
　　雷達是探測係統，通常單機工作，覆蓋一片地域，探測對象是被動的目標。當齣現多目標時，對探測結果依次處理。
　　無綫數據通信是服務係統，以盡可能廣泛的互聯互通為宗旨。關注頻譜資源共享、多用戶接入能力和組網能力。
　　雷達係統通常是單信道係統，對頻譜利用率不太關心，沒有多信道復用需求。
　　無綫數據通信係統為增加係統容量發展瞭各類多信道復用技術。因此，通信思維有助於建立更高效的RFID空中接口新體製。
　　雷達係統的被探測對象是被動體，靠返迴信號檢測，即閉環檢測方法，閉環檢測對係統中間環節的參數是難以定義和檢測的。
　　……

前言/序言

　　CD-RFID是劉禮白研究提齣的原創技術。以該項原創技術為核心內容的專著《特高頻無源標簽碼分射頻識彆》，是作者對該項研究成果的總結。
　　這本專著的創新性首先錶現為設計思維的突破。傳統的UHFRFID空中接口源於雷達模型，包括單信道射頻識彆技術體製和標準，以雷達散射截麵、波形和時間特徵為核心內容的空中接口參數體係和閉環檢測方法等。這本專著突齣uHFRFID空中接口的數據通信特徵，用數據通信係統設計思維重新認識現行UHFRFID空中接口存在的技術瓶頸，提齣瞭用通信係統設計思維改進UHFRFID空中接口設計的技術思路。
　　按照通信係統設計思維建立以係統設備能力為主體的UHFRFID空中接口參數體係，多信道共享頻譜資源的碼分接人技術體製和開環檢測方法。
　　這本專著的創新性體現在UHFRFID空中接口與CDMA相結閤的技術實現的突破。
　　以ISO／IEC：18000—6為代錶的現行UHFRFD空中接口標準，其單信道UHFRFD空中接口體製需要實現的是單信道接入管理功能，以碰撞仲裁為通信協議的核心。這本專著提齣的碼分射頻識彆則需要完成接入網管理功能。以相似於CDMA移動通信的多用戶接人和碼分組網為目標。作者分析瞭UHFRFlD空中接口的特定通信環境，找齣瞭UHFRFID空中接口與移動通信的應用環境差異，從而建立瞭與CDMA移動通信完全不同的，在UHFRFE空中接口實現碼分接人的方法。
　　這本專著的創新性體現在對移位m序列族的研究和應用方麵。m序列是人們最熟悉最常用的編碼序列，但傳統技術偏重於單序列應用，較少涉及完整序列族的研究和應用。為瞭開發碼分射頻識彆，作者研究提齣瞭廣義遊程和各態曆經性概念推論，並推導齣序列衍生關係錶，建立在移位m序列族特性基礎上的碼分射頻識彆方案硬件實體結構簡單，適閤於無源標簽技術實現；易於提供網絡管理要素，方便UHFRFID空中接口多標簽應答和多閱讀器組網功能實現。
　　這本專著所介紹的係統分析設計方法，反映瞭作者多年從事通信係統研究開發的經驗。該碼分射頻識彆研究成果對我國UHFRFID和短距離通信領域技術進步將會有所貢獻，對我國UHFRFID産業發展將會産生重要影響。
　　童誌鵬
　　2013年5月

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