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HF频段RFID系统协议分析软件的设计与应用

作　者: 李浩
导　师: 戎蒙恬
学　校: 上海交通大学
专　业: 电路与系统
关键词: 射频识别协议分析快速匹配算法信道纠错编码读写距离
分类号: TP391.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 17次
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内容摘要

射频识别技术(RFID)是20世纪90年代兴起的一项自动识别技术。它利用射频方式进行非接触式的双向通信,交换数据从而达到识别的目的。由于未来可能的应用,RFID即将迎来非常巨大增长的时期,这种技术、芯片、读卡器、软件和业务的全球市场从2002年的10亿美元将增长到2008年的26亿美元。在RFID产品的生产及测试过程中,由于产品内部原因所造成的性能上的缺陷是难以被发现的,并且产品是否与协议的要求相一致也很难得到确认,为了深入了解产品的性能,就需要我们知道RFID产品的读写器和标签之间传输信号的详细信息,有些人可能用频谱分析仪等设备进行观测并手工译码来了解信号的信息,但面对成千上万的肉眼都难以区别的信号波形,这种手工方法对人们耐心将是一次巨大的考验,并且最重要的是这种方法的效率极低,出现的误差也较大,所以本文提出了一种计算机辅助的RFID系统协议分析方案,并设计和实现了软件系统,利用这一软件可以对RFID读写器和应答器之间的信号进行快速精确地译码,从而得到RFID产品的性能参数。本文在详细分析了RFID系统在HF频段的ISO15693和ISO14443协议的基础上,针对ISO15693协议,设计了基于该协议的RFID产品协议分析软件,该软件可以对Reader和Tag之间的无线信号进行译码,得到这些信号所表示的帧的信息以及根据这些信息得到的RFID产品性能参数信息,如标签吞吐率,标签的响应时间等,并且由这些参数分析出RFID读写器的在协议实现上,防冲突算法上及通信时间利用率上是否存在不足之处,并根据实际应用对产品性能的不足之处提出改进建议。利用此软件分析市场上的同类产品,可以准确地知道该产品与其他产品的相比具有的优势及劣势,找到自己的产品在市场上的定位,使我们可以改进自己产品的缺点同时吸收其他产品的优点,提高产品在市场上的竞争力。在该软件系统的实现中,本文通过引入滑动窗口和快速傅立叶变换的思想,提出了一种新的相关匹配算法使用,将软件中的匹配执行效率提高了80%。最后利用本软件对HF频段的几款RFID产品进行了分析,发现了产品中存在的链路受限的问题,针对此问题我们提出了利用信道纠错编码提高读写距离的方法,并对该方法进行了仿真测试,实验证明该方法可以将HF频段的RFID系统的识别距离提高30%。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第一章绪论  12-26
  1.1 背景及研究意义  12-14
  1.2 RFID 系统简介  14-21
    1.2.1 RFID 系统工作原理  14-18
    1.2.2 RFID 的发展历史  18-19
    1.2.3 RFID 的分类  19-21
  1.3 RFID 系统的应用及现存问题  21-24
    1.3.1 RFID 的应用方式  21-23
    1.3.2 RFID 的现存问题  23-24
  1.4 本文的组织与结构  24-26
第二章 HF 频段各标准的介绍与分析  26-42
  2.1 国际标准 15010536 紧耦合 IC 卡  26
  2.2 国际标准15014443 近耦合IC 卡  26-35
    2.2.1 A 型卡  28-30
    2.2.2 B 型卡  30-35
  2.3 国际标准ISO15693 疏耦合IC 卡  35-40
    2.3.1 阅读器到疏耦合 IC 卡之间的数据传输  35-38
    2.3.2 疏耦合IC 卡到阅读器之间的数据传输  38-39
    2.3.3 ISO15693 协议中防冲突算法  39-40
  2.4 本章小节  40-42
第三章，协议分析软件的设计方案及具体实现  42-75
  3.1 ISO15693 协议分析软件架构及流程图  42-45
  3.2 READER 信号处理模块  45-52
    3.2.1 模块概述  45-46
    3.2.2 函数f_corr  46-48
    3.2.3 函数find_wav  48-49
    3.2.4 函数vcdDecoding  49-50
    3.2.5 函数convert01ToStrVICC  50-52
  3.3 POWER DOWN/UP处理模块  52-57
    3.3.1 模块概述  52-54
    3.3.2 函数findPowDwnUpos  54-55
    3.3.3 函数judgePow  55-57
  3.4 TAG 信号处理模块  57-62
    3.4.1 模块概述  57
    3.4.2 函数findVICCPos  57-59
    3.4.3 函数viccDecoding  59-61
    3.4.4 函数convert01ToStrVICC  61-62
  3.5 打印模块及图形用户界面  62-66
    3.5.1 打印模块  62-63
    3.5.2 图形用户界面（GUI）部分  63-66
  3.6 ISO15693 协议分析软件中的波形匹配算法  66-73
    3.6.1 算法复杂度分析  71
    3.6.2 改进算法的优点  71-73
  3.7 本章小结  73-75
第四章 RFID 协议分析软件的应用  75-80
  4.1 识别距离与误码率的关系  75-76
  4.2 RFID 系统性能分析  76-77
  4.3 加入纠错编码的RFID 系统性能分析  77-79
  4.4 本章小结  79-80
第五章总结  80-81
参考文献  81-84
符号与缩略语（附录1）  84-88
致谢  88-89
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  89

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