擴(kuò)展頻譜rfid無源標(biāo)簽并行應(yīng)答功率控制的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明“擴(kuò)展頻譜RFID無源標(biāo)簽并行應(yīng)答功率控制”用于緩解擴(kuò)展頻譜RFID空中接口無源標(biāo)簽并行應(yīng)答傳輸中的遠(yuǎn)近效應(yīng)引起的干擾，選擇開環(huán)控制方法，用并聯(lián)二極管鏈串聯(lián)電阻構(gòu)成分流支路，多個(gè)不同長(zhǎng)度二極管鏈分流支路與負(fù)載支路并聯(lián)構(gòu)成可變衰減器；用二極管管壓降VJ作衡量標(biāo)簽接收電平的尺度，用不同長(zhǎng)度的二極管鏈檢測(cè)接收載波大小，通過二極管鏈導(dǎo)通與截止?fàn)顟B(tài)控制信號(hào)功率分流，實(shí)現(xiàn)功率控制，以檢測(cè)電壓EA＝VJ為起控點(diǎn)，按EA等于VJ的整數(shù)倍設(shè)分流控制點(diǎn)?？勺児β士刂圃O(shè)在標(biāo)簽接收載波到達(dá)調(diào)制器之前，載波信號(hào)經(jīng)衰減器輸出到調(diào)制器，返回應(yīng)答信號(hào)發(fā)射經(jīng)過二次衰減，因此對(duì)讀寫器接收信號(hào)衰減量是可變衰減器衰減量的二倍。
【專利說明】擴(kuò)展頻譜RFID無源標(biāo)簽并行應(yīng)答功率控制

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于短距離通信領(lǐng)域，射頻識(shí)別（RFID)技術(shù)。與甚高頻（VHF)，超高頻 (UHF)，微波（MW)頻段RFID空中接口系統(tǒng)和設(shè)備設(shè)計(jì)有關(guān)。

【背景技術(shù)】
[0002] 短距離通信是近年來異?；钴S的新的【技術(shù)領(lǐng)域】之一。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN)和射 頻識(shí)別（RFID)技術(shù)尤為突出，具有極大的產(chǎn)業(yè)前景。WSN與RFID同屬短距離通信，技術(shù)上 存在著某些共性。
[0003] 射頻識(shí)別（RFID)空中接口技術(shù)的發(fā)展過程，是從低頻到高頻，再到超高頻和微波 的提升過程，也是從接觸式到非接觸式，從感應(yīng)場(chǎng)應(yīng)用到輻射場(chǎng)應(yīng)用的發(fā)展過程。國際上適 合于輻射場(chǎng)應(yīng)用的最有代表性的技術(shù)規(guī)范是IS0/IEC18000-4/-6/-7系列射頻識(shí)別（RFID) 系統(tǒng)的空中接口通信參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于基本傳輸體制的規(guī)定中明確指出，直接序 列擴(kuò)展頻譜（DSSS)為不被采用的技術(shù)。近年來，國內(nèi)外，陸續(xù)出現(xiàn)有基于CDMA的RFID技 術(shù)研究的報(bào)導(dǎo)，涉及利用GOLD序列擴(kuò)展頻譜（DSSS)實(shí)現(xiàn)有源射頻識(shí)別（RFID)空中接口只 發(fā)不收的研究成果，尚沒有關(guān)于無源標(biāo)簽并行應(yīng)答研究成果報(bào)道.
[0004] 直接序列擴(kuò)展頻譜（DSSS)技術(shù)在其它通信系統(tǒng)中的有廣泛的應(yīng)用，如CDMA蜂窩 移動(dòng)通信系統(tǒng)IS-95。由于CDMA空中接口存在遠(yuǎn)近效應(yīng)，引起系統(tǒng)內(nèi)部自干擾，為使系統(tǒng)容 量最大化，在CDMA蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中，應(yīng)用了復(fù)雜的功率控制設(shè)計(jì)。包括前向鏈路功率 控制，反向鏈路功率控制。
[0005] 與移動(dòng)通信相似，在RFID空中接口無源標(biāo)簽擴(kuò)展頻譜RFID無源標(biāo)簽并行應(yīng)答傳 輸中同樣存在遠(yuǎn)近效應(yīng)，也會(huì)造成系統(tǒng)內(nèi)自干擾，必需對(duì)標(biāo)簽返回信號(hào)實(shí)施功率控制。功率 控制使每個(gè)標(biāo)簽的發(fā)射功率保持最小，既能符合最低的通信要求，又能避免對(duì)其它標(biāo)簽應(yīng) 答信號(hào)產(chǎn)生不必要的干擾。
[0006] 移動(dòng)通信的反向鏈路功率控制相當(dāng)于射頻識(shí)別（RFID)空中接口碼分并行應(yīng)答功 率控制。為適應(yīng)移動(dòng)通信的應(yīng)用環(huán)境需求，其反向鏈路功率控制采用開環(huán)功率控制于閉環(huán) 功率控制相結(jié)合的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)方法非常復(fù)雜。移動(dòng)通信的反向鏈路功率控制實(shí)現(xiàn)方法不可 能被RFID空中接口沿用。
[0007] 移動(dòng)通信屬于雙工通信，反向信道工作的同時(shí)前向信道可以提供控制信息，RFID 空中接口雖然在閱讀器接收狀態(tài)仍然有載波或受時(shí)鐘調(diào)制的載波發(fā)射，但是不能承載信 息，所以難于實(shí)施閉環(huán)控制。
[0008] 移動(dòng)通信屬于連續(xù)通信，可以通過閉環(huán)連續(xù)不斷地進(jìn)行功率控制，RFID空中接口 屬于突發(fā)工作方式，標(biāo)簽每次通信只發(fā)送一個(gè)突發(fā)幀結(jié)構(gòu)，不能連續(xù)發(fā)送，因此，功率控制 必需一步到位。
[0009] 移動(dòng)通信移動(dòng)臺(tái)是有源設(shè)備，允許較為復(fù)雜的設(shè)計(jì)，可以承受較大的功率消耗， RFID無源標(biāo)簽沒有自供電能力，芯片限于單純CMOS工藝，不可能自測(cè)接收信號(hào)的信號(hào)干擾 比。
[0010] 移動(dòng)通信基站到移動(dòng)臺(tái)距離幾十米至幾十千米，接收信號(hào)強(qiáng)度變化量超過100dB， RFID空中接口讀寫器到標(biāo)簽距離1?6米，無源標(biāo)簽接收信號(hào)強(qiáng)度變化范圍一般小于 13dB。無源標(biāo)簽RFID空中接口的讀寫器接收信號(hào)需經(jīng)過下行載波傳輸和上行應(yīng)答信號(hào)傳 輸兩次傳播過程，到達(dá)讀寫器信號(hào)強(qiáng)度是但路徑變化量的二倍，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)功率控制是在 標(biāo)簽接收載波到達(dá)調(diào)制器制前，信號(hào)經(jīng)衰減器輸出到調(diào)制器，返回應(yīng)答信號(hào)發(fā)射又經(jīng)過二 次衰減，所以可變衰減器實(shí)際衰減需求量還是13dB，因此，相對(duì)移動(dòng)通信，對(duì)可變衰減動(dòng)態(tài) 范圍的要求相差很多.致使射頻識(shí)別碼分并行應(yīng)答功率控制可能用簡(jiǎn)單的方法實(shí)現(xiàn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明采用由標(biāo)簽主導(dǎo)實(shí)施的開環(huán)控制，由分流是可變衰減器實(shí)現(xiàn)功率控制，一 次到位的方法，方案涉及標(biāo)簽接收信號(hào)大小檢測(cè)和可變衰減控制兩個(gè)環(huán)節(jié)，用二極管的管 壓降作為衡量標(biāo)簽接收載波信號(hào)大小的尺度，以二極管串連成二極管串，兩個(gè)長(zhǎng)度相等的 二極管串反方向并聯(lián)形成二極管鏈，每個(gè)二極管鏈與一個(gè)電阻相連構(gòu)建一個(gè)分流支路，多 個(gè)不同二極管數(shù)及相應(yīng)電阻值的分流支路，與負(fù)載支路并聯(lián)，成為分流式可變衰減器。
[0012] 由接收信號(hào)大小差異控制不同長(zhǎng)度的二極管鏈導(dǎo)通或截止，所有導(dǎo)通分流支路總 分流量與負(fù)載支路電流之和對(duì)負(fù)載支路電流之比為分流比，分流比平方取對(duì)數(shù)即衰減量， 由此實(shí)現(xiàn)可變衰減控制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1.分流式可變衰減器原理圖
[0014] 圖1給出的是分流式可變衰減器框圖，圖中天線提供感應(yīng)電壓EA，分別由1，2,3， 4和5個(gè)同向串連的二極管組成二極管串，兩個(gè)同長(zhǎng)二極管串反向并聯(lián)成二極管鏈，二極管 鏈與電阻串連構(gòu)建分流支路DpD2,D3,D4和D5 ;再與負(fù)載支路&并聯(lián)構(gòu)成分流式可變衰減 器。
[0015] 具體實(shí)施方法
[0016] 1.設(shè)計(jì)思路
[0017] 1. 1擴(kuò)展頻譜RFID空中接口功率控制需求分析示例
[0018]RFID空中接口的特點(diǎn)包括：無源標(biāo)簽的發(fā)射信號(hào)載波來自讀寫器，在載波到達(dá)調(diào) 制器前進(jìn)行功率控制，反回應(yīng)答信號(hào)再經(jīng)過可變衰減器又被衰減一次。
[0019] 設(shè)計(jì)按照以下條件為例：標(biāo)簽適用的距離范圍取lm-6m，工作頻段800/900MHZ，閱 讀器發(fā)射功率PKEADEK.T = 33dBm。按照自由空間傳播的基本傳播損耗Ls:
[0020]

【權(quán)利要求】
1. 一種擴(kuò)展頻譜RFID無源標(biāo)簽并行應(yīng)答功率控制方法，其特征是： 由標(biāo)簽主導(dǎo)實(shí)施開環(huán)控制，由分流式可變衰減器實(shí)現(xiàn)功率控制，方案涉及標(biāo)簽接收信 號(hào)大小檢測(cè)和可變衰減控制，用二極管的管壓降作為衡量標(biāo)簽接收載波信號(hào)大小的尺度， 以二極管同向串連成二極管串，例如每串二極管數(shù)分別為1，2,3,4,5個(gè)，兩個(gè)長(zhǎng)度相等的 二極管串反方向并聯(lián)形成二極管鏈，每個(gè)二極管鏈與一個(gè)電阻相連構(gòu)建一個(gè)分流支路，每 個(gè)分流支路的分流量與接收信號(hào)大小，和二極管鏈包含的二極管數(shù)及與其串聯(lián)電阻值有 關(guān)；多個(gè)具有不同二極管數(shù)及相應(yīng)電阻值的分流支路h，D2, D3, D4和D5與負(fù)載支路并聯(lián)成 為分流式可變衰減器； 以無源標(biāo)簽無線功率傳輸接收靈敏度EA = '為起控點(diǎn)，和按EA等于' 的整數(shù)倍設(shè)分 流控制點(diǎn)；同時(shí)，EA = '還代表標(biāo)簽對(duì)閱讀器最遠(yuǎn)工作距離接收?qǐng)鰪?qiáng)，分流控制就是根據(jù)接 收信號(hào)大小分別控制不同長(zhǎng)度的二極管鏈的導(dǎo)通或截止，從而獲得不同的分流比，構(gòu)成不 同的衰減量，實(shí)現(xiàn)功率控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1擴(kuò)展頻譜RFID無源標(biāo)簽并行應(yīng)答功率控制方法，其特征是： 當(dāng)接收信號(hào)EA低于二極管管壓降（')，即EA < '時(shí)，所有二極管鏈截止，沒有電流流 過，不產(chǎn)生信號(hào)功率分流，分流比等于1，衰減量為匕=OdB ; 當(dāng)接收信號(hào)EA高于二極管管壓降（')，小于二倍二極管管壓降（2')，即' < EA < 2Vj 時(shí)，單個(gè)二極管互相反接組成的分流支路Di導(dǎo)通，產(chǎn)生分流電流^，并在該二極管鏈上產(chǎn)生 管壓降，其它二極管鏈截止，對(duì)應(yīng)于一個(gè)較低的衰減量b2 ; 當(dāng)接收信號(hào)Ea高于兩倍二極管管壓降（2')，小于三倍二極管管壓降（3').即2' < Ea< 3Vj時(shí)，，由兩個(gè)二極管組成二極管串所構(gòu)成的二極管鏈％導(dǎo)通，在該二極管鏈上產(chǎn)生管 壓降，并產(chǎn)生分流電流12.單個(gè)二極管互相反接組成的分流支路Di導(dǎo)通電流增大，其它 二極管鏈截止，對(duì)應(yīng)于一個(gè)增高的衰減量b3 ; 依此類推，當(dāng)接收信號(hào)EA高于5個(gè)二極管管壓降（5Vj)，即5Vj < EA時(shí)，前述二極管組 成串的二極管鏈Dp D2, D3, D4導(dǎo)通電流1:，12, 13, 14都將繼續(xù)增強(qiáng)，由5個(gè)二極管組成串所 構(gòu)成的二極管鏈D5導(dǎo)通，產(chǎn)生分流電流15，前述二極管組成串的二極管鏈Dp D2, D3, D4導(dǎo)通 電流Ip 12, 13, I4都將繼續(xù)增強(qiáng)，總分流支路數(shù)等于5,對(duì)應(yīng)于一個(gè)最高的衰減量b6 ; 可變衰減器的衰減量計(jì)算入下： 分流支路電流等于感應(yīng)電壓減去本支路管壓降，再除以本支路串連電阻， Ii =； 式中EA為感應(yīng)電壓，i為所屬支路號(hào)，Ii為第i支路電流，氏為第i支路串聯(lián)電阻； 分流比等于所有分流支路電流與負(fù)載支路電流和與負(fù)載支路電流之比，
衰減量等于分流比的平方取對(duì)數(shù)：b = 201ogk。
【文檔編號(hào)】H03G3/00GK104348437SQ201310341734
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月5日
【發(fā)明者】劉禮白 申請(qǐng)人:劉禮白