[发明专利]可提高读写距离的RFID系统、读写方法及能量分配优化方法

权利要求书

1.可提高读写距离的RFID读写系统，其特征在于，包括RFID读写器和K个配置单天线的RFID标签；所述RFID读写器配置有(M+1)根天线，所述M≥1且为正整数,K≥1且为正整数；

所述RFID读写器包括：

主控模块，用于控制读写器和标签的通信过程、信号的编解码、信号检测、执行防碰撞算法、以及与应用软件进行通信；

存储单元模块，用于存储控制指令信息、从标签读取的各种信息；

应用接口模块，用于与主机系统的连接；

电源及时钟模块，用于给读写器各模块提供电能和时钟；

导频生成模块，生成用于估计后向散射信道的导频信息；

信道估计模块，利用接收的标签后向散射导频信号，估计后向散射信道；

波束成形模块，利用估计的后向散射信道，产生波束成形信号；

基带选择模块，根据读写器的不同工作模式，选择不同的基带信号流；

射频接口模块，对应于每根读写器的天线配备一个发射前端和一个接收前端；

天线收发选择模块，根据读写器的不同工作模式，选择将每根读写器的天线连接至其射频发射前端或射频接收前端；

天线模块，根据读写器的不同工作模式，用于通过辐射电磁场向标签发送信号，或将接收的电磁信号转化为电流信号；

所述读写器的工作模式包括信道估计模式、能量波束成形模式和后向散射通信模式：

在信道估计模式下，天线收发选择模块选择任意一根天线连接至其对应的射频发射前端，且该射频发射前端与导频生成模块相连；天线收发选择模块将其余各天线连接至各自对应的射频接收前端，且所述各自对应的射频接收前端与信道估计模块相连；

在能量波束成形模式下，天线收发选择模块将第1至M根天线与各自对应的射频发射前端相连，所述各自对应的射频发射前端与波束成形模块相连；读写器的第(M+1)根天线处于空置状态；

在后向散射通信模式下，天线收发选择模块将第(M+1)根天线与其对应的射频发射前端相连，该发射前端与主控模块相连；天线收发选择模块将其余各天线与各自对应的射频接收前端相连，所述各自对应的射频接收前端与主控模块相连。

2.可提高读写距离的RFID读写方法，应用于如权利要求1所述的RFID读写系统；其特征在于，该方法包括以下步骤：

a.读写器向标签发送导频信号；

b.标签后向散射导频信号；

c.读写器接收标签后向散射的导频信号；

d.读写器估计后向散射信道；

e.读写器向标签发送能量波束成形信号；

f.标签收集射频信号能量；

g.读写器发送未调制载波信号；

h.标签利用收集的能量，通过后向散射调制，回传信息给读写器；

步骤f中，所述标签收集射频信号能量的方法是：

标签的能量收集电路将射频信号转换为直流信号，并将电能存储在电容器储能元件之中；在1个符号周期之内，标签k平均收集的能量为

其中，β_k是第k个标签的天线与读写器天线之间的前向或后向信道响应的方差，exp(.)是底数为自然常数的指数函数，是向上互补伽马函数；p₁表示导频功率，p₂表示能量波束成形模式下的读写器发送功率，w表示构造的能量波束成行向量，表示由所有K个标签的后向散射信道估计向量构成的矩阵其中，是标签k的后向散射信道估计向量；ξ_k表示能量波束成形向量中的能量分配权重；

上式可被如下函数做下限近似：

3.如权利要求2所述的可提高读写距离的RFID读写方法，其特征在于，步骤a中，所述读写器向标签发送连续正弦信号作为导频信号，记为其中p₁>0是导频功率。