[发明专利]无源超高频射频识别系统的通信误码率测试方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种无源超高频射频识别（Radio frequency identification, RFID）系统中射频标签至阅读器反向通信链路误码率测试方法和装置。

背景技术

无源超高频RFID系统射频标签至阅读器的通信利用反向散射调制技术，通过芯片阻抗变化改变标签反射系数，将应答信号调制到辐射电磁波上，阅读器解调射频标签的反向散射信号得到射频标签信息，无源超高频RFID系统等效电路如图2、3所示。无源超高频RFID系统的性能主要包括系统的识别距离和识别率，系统识别距离主要取决于标签反向散射信号的强弱，标签的识别率由标签返回信号的质量决定。标签反向散射信号强弱由标签的雷达散射截面决定，信号质量可以用阅读器接收端的误码率来判定。

现有误码率测试的主要工具是误码率测试仪，其测试系统如图3所示，测试系统包括误码测试仪和待测信道，待测信道通过相应的数据端口与误码测试仪连接。其中，待测信道的输出端口与误码测试仪的输入端口连接，待测信道的输入端口与误码测试仪的输出端口连接。测试时，误码测试仪通过输出端口发送一组已知的伪随机序列，误码测试仪输入端口接收待测信道返回的伪随机序列，两者比较，通过统计出错的次数便可计算出误码率。

现有误码率测试系统需要专用的误码测试仪，待测系统为无线通信时，将误码测试仪的测试端口与待测信道的接口连接将变得非常困难，尤其通信协议不定时，测试系统还需要额外的解码设备。此外，上述测试方法主要通过伪随机序列完成对信道误码率的测试，无法完成测试信道的实时信道质量和实时误码率的分析和测量，测试的参考价值不大，适用范围小。

发明内容

为了满足无源超高频RFID系统在各种应用场景下对反向散射链路通信误码率的测试成本和测试速度的要求，本发明提供一种实现简单、测试效率高，适用范围广，在各种实际应用场景中均具有较好测量精度和测试速度的无源超高频射频识别系统的通信误码率测试方法和装置。

本发明的基本思想是，通过测量射频标签反向散射信号状态为“1”和“0”时的雷达散射截面，计算状态 “1”和“0”之间的雷达散射截面差值，从而确定反向散射链路的误码率。

本方法的具体工作原理如下：雷达散射截面（Radar cross section, RCS）是目标在雷达波照射下所产生的回波信号强度的量度。无源超高频射频标签的RCS与其形状、结构、材料、天线极化方向以及入射波的频率和入射角等因素有关。当电磁波照射在射频标签时，射频标签通过天线散射返回信号，反向散射信号包括结构模式散射信号和天线模式散射信号，其RCS表示为：

                        (1)

式中，Γ=(Z_L-Z_A)/(Z_L+Z_A)是射频标签反射系数，G_t是射频标签天线增益,Z_A是射频标签天线阻抗，Z_L是射频标签芯片作为天线负载时的阻抗，λ是入射波波长，C是射频标签结构模式散射的结构常数。超高频RFID射频标签通常采用中心馈点细线偶极子天线,结构常数为1，则公式(1)简化为：

                       (2)

根据电磁场理论及RCS定义，当射频标签所处位置的入射波功率密度为S_i时，射频标签反向散射功率P_bs与标签RCS成正比，即：

                           (3)

阅读器接收机与接收天线间通常存在阻抗匹配电路，可以假设接收天线可获取功率被阅读器接收机全部吸收，根据Friis公式，则接收机吸收功率P_read-in和射频标签芯片吸收功率P_tag-in分别为：

                    (4)

                       (5)

式中，G_r是接收天线增益，d是射频标签至阅读器接收天线距离，Y是接收机等效导纳实部，V_r是接收机信号电压，射频标签的共轭反射系数ρ为：

                         (6)