基于DSP的UHF频段RFID阅读器基带设计与算法研究

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RFID(Radio Frequency Identification,射频识别)系统作为高效的信息识别和数据采集系统,具有数据量大,保密性高,抗干扰能力强,识别时间短,费用较低等优点,广泛应用于车辆管理、生产线、物流、库存管理等领域,预计未来五年内达到数百亿美元的市场规模,其中以UHF频段RFID技术的市场潜力最为广泛。本文以DSP为基础开发研究UHF频段RFID技术,不仅具有广阔的应用前景,同时也对开发研究拥有自主知识产权的射频识别技术具有促进作用。 以UHF频段RFID阅读器基带研发为背景,本文首先分析和研究了射频识别系统的构成、通信原理以及主流协议标准。其次,本文原创性地设计和实现了基于DSP的UHF频段RFID阅读器的基带部分软硬件构架:硬件设计方面,采用DSP+CPLD芯片构架作为处理器模块;采用IQ正交两路信号接收通路和一路信号检测通路构成信号接收回路;采用DSP芯片的多通道同步串口控制D/A芯片构成信号发送回路;采用异步串口扩展方式构成接口模块。程序设计方面,模拟滤波器编程实现信号接收回路中的滤波功能;CPLD编程实现复位防抖动电路,时钟控制,片选译码等功能;DSP编程完成信号处理,编解码,CRC校验,协议控制,接口控制等功能。最后基于已实现的软硬件构架,对UHF RFID标签防碰撞算法和跳频算法进行研究、改进和实现,提出了新的优化ALOHA类防碰撞算法和RFID自适应跳频算法。 本文是对UHF频段RFID技术全面、系统和深入的研究。文中对UHF频段RFID协议的系统性研究具有重要的指导作用和参考价值。本文设计的UHF频段RFID阅读器基带部分软硬件构架属于原创性工作:其中硬件设计思路巧妙,提高了系统工作效率和硬件资源利用率,具有很高的实用价值和广泛的应用前景;程序设计构架清晰,可移植性强,完成了RFID物理层和控制层任务。算法方面,基于DSP软硬件构架,利用OPNET作为算法仿真平台,提出了优化ALOHA类防碰撞算法和RFID自适应跳频算法,将标签识别速率提高了52%以上。本文设计的RFID阅读器已通过项目结题验收。
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