[发明专利]一种低复杂度的RFID系统SSB信号生成方法

说明书

技术领域

本发明涉及射频识别(RFID)系统领域，并特别涉及该系统中单边带(SSB)调制信号的生成方法，适用于RFID系统读卡器发射机设计。本方法解决了RFID系统中，生成SSB信号复杂度过高的问题。

背景技术

RFID通信系统越来越多的应用于各行各业，该系统以其低功耗、低成本、易部署特征，飞速占据了RFID行业的主流。近年，为了进一步突出该产业低功耗的技术特征，SSB调制方式被越来越多的标准所接纳，成为诸多行业RFID应用的发送调制技术。在理论上，由于SSB调制方式仅通过射频信号中，正数边带或负数边带承载有用信号能量，因此，其能量消耗为传统双边带(DSB)调制方式的二分之一。能耗的降低可以等效于单位能量传输效率的提升，所以这项技术使得RFID系统进一步压缩功耗成本，增强抗干扰能力，提升系统通信距离，与读标签成功率指标。但是SSB信号在实现中，与传统DSB调制方式有很大的差别。尽管通过理论推导，SSB调制方式可以由DSB调制进行二次生成，但是其实现复杂度仍然高居不下，与RFID系统低成本的特征格格不入，严重限制了SSB调制技术在RFID领域的推广。

通常生成SSB调制信号有两种实现方法。一种是通过SSB滤波器的硬件芯片电路实现，该芯片直接通过频率希尔伯特滤波方式实现对于正数或负数边带的抑制。尽管芯片解决方案可以较快捷的实现SSB调制信号，但是该解决方案不仅要增加新的滤波器电路，而且会造成传统DSB调制方式的电路板无法进行再次利用。因此，其不具备软升级能力，升级成本较高。另一种方法则通过对RFID读卡器发射机的基带算法进行软件升级，可以实现硬件电路的复用。在这种方法中，有两类算法较为可行。一是根据利用希尔伯特数字基带滤波器实现，该滤波器的理论公式为无限冲击响应滤波器，即该滤波器的抽头个数为无穷大。在实现中，只有根据系统所能承受的复杂度进行对其抽头个数进行简化。因此，这种算法所能提供的SSB调制信号性能并不理想。另一种算法是根据SSB的频谱特征，将原始DSB时域信号进行傅里叶变换，然后对频率响应的正数边带或负数边带进行迫零运算，最后在通过傅里叶反变化回到时域，生成SSB的时域信号。在这个算法中，需要较大点数的傅里叶变换算法，这对RFID系统的处理能力来说是不现实的。在实际应用中，只有根据系统对于算法复杂度的承载约束，将需要进行SSB处理信号，进行分段化处理。例如，原始一个4096点的傅里叶变换，变为16个256点的傅里叶变换，并在每次傅里叶变换后分别进行独立的迫零运算和傅里叶反变换。尽管这种算法降低了对傅里叶变换阶数的要求，但是它会造成分段化处理后的数据，在段与段间的时域波形不连续，而造成的时域信号失真。

总之，尽管SSB技术被RFID领域所接受，但是目前该技术的实现方法仍有进一步提高信号性能、降低实现低复杂度的迫切需求。本方法则是在该背景下应运而生的。

发明内容

传统方法在进行SSB调制技术的实现过程中，或降低了SSB信号质量性能，或具有较高的实现复杂度，存在一定的局限性。因此，需要一种从RFID读卡器发射机整体层面考虑，将发送信号特征与传统SSB算法有机结合的方法，该方法在不改变原有传统DSB调制方式RFID系统电路的前提下，对发送机基带算法进行改进，并且严格控制新增算法的复杂度，使原有系统具备SSB调制能力。

本发明的技术方案为：根据RFID读卡器发射信号的特征，降低傅里叶变换的点数需求，从而使系统可以利用小点数傅里叶变换及迫零算法实现对单边带信号的抑制。并通过数字过采样器补偿小点数傅里叶变换与大点数变换采样精度的差异，从而获得理想的SSB调制信号。

通常，RFID系统中采用固定映射关系编码及包络调制技术，例如，PIE编码与ASK调制技术，该技术是采用两种(或有限的几种)不同的时域波形区分数据0与数据1。因此，若定义基带发送信号为f_BB(t)，则该信号是由f₁(t)、f′₁(t)、f″₁(t)…和f₀(t)、f′₀(t)、f″₀(t)…等有限数量波形集合的任意随机组合形成。为了简化推导关系假设数据0、数据1分别由一种固定波形表示，即f₀(t)和f₁(t)。