超高频射频识别(UHF RFID)系统抗干扰策略的研究

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工作在UHF频段的RFID系统,具有识别距离远、数据传输快等优点,是目前应用和研究的重点。然而,超高频射频识别(UHF RFID)系统在实际应用环境中,会受到各种干扰的影响,使得误码率增大、识别速度变慢、识别距离减小,难以满足物联网等应用。因此,对UHF RFID系统抗干扰策略进行研究具有重要的理论意义和实用价值。本论文以工作在UHF频段的RFID系统为对象,对其受到的部分干扰进行了分类,在此基础上提出了相应的抗干扰策略。首先,详细分析研究了UHF RFID系统受到的干扰,并且根据干扰产生的原理不同,将其划分为四类,即安全隐私问题、多径干扰、冲突干扰和同频段设备干扰,并对已有的抗干扰方法进行了研究。其次,针对UHF RFID系统的安全隐私问题,提出了基于Hash锁的同步强化RFID验证协议。该协议基于Hash函数和密钥刷新机制,实现了双向认证、动态密钥刷新。并且通过在数据库中添加保护同步密钥解决了密钥刷新机制可能导致“数据同步问题”,实现了数据同步加强。同时,该协议具有防止信息泄露、防止位置跟踪和健壮性的安全要求,且计算复杂度低。再次,针对多径干扰问题,首次将Bussgang盲均衡算法引入高性能UHF RFID系统。Bussgang类盲均衡算法中的恒模盲均衡算法(CMA)具有计算复杂度低、适于实时信号处理、收敛性能好、代价函数仅与接收信号的幅度有关而与其相位无关等特点。恒模盲均衡算法的上述特点使其适用于RFID系统。通过对Reyleigh衰落信道与Rician衰落信道的仿真,证明该方法能有效降低UHF RFID系统的误码率。最后,针对RFID读写器冲突干扰问题,提出了三种读写器防冲突算法,即基于分布式功率控制的防冲突算法、基于SAQ学习的防冲突算法和基于神经网络图着色的防冲突算法。由于三种算法分别基于空分复用、频分复用和时分复用机制,因此对于不同的应用场合,在算法的选择上具有较强的灵活性。上述协议和算法为UHF RFID系统提出一个较为完整的抗干扰策略,在一定程度上解决了干扰恶化系统性能的问题。仿真实验结果证明了上述算法的有效性。
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