[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

说明书

本发明涉及后向散射通信系统领域中的射频自动识别技术，其公开了一种能够提高RFID读写距离的RFID读写系统和读写方法，解决传统技术中被动式RFID系统读写距离短的问题。本发明中的RFID读写方法包括以下步骤：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。本发明在不增加发送端能耗、不增加标签复杂度的条件下，极大地提高了RFID读写器的读写范围，能有效解决制约RFID系统读写距离短的严重缺陷，适用于实现远距离RFID读写。

技术领域

本发明涉及后向散射通信系统领域中的射频自动识别(RFID)技术，具体涉及一种能够提高RFID读写距离的RFID系统及其读写方法以及能量分配优化方法。

背景技术

RFID(Ratio Frequency Identification)技术是一种重要的非接触式自动识别技术。它利用无线射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现非接触双向数据通信，并通过所传递的信息达到识别目的。相比传统的自动识别技术，RFID技术具有很多优点，比如非接触、远距离、可读写、信息量大、无需人工干扰等。

RFID系统一般由读写器、天线和标签组成。其中，被动式RFID系统使用被动式标签，其不具有固定电源电池，需要收集无线能量以给标签供电。被动式标签具有成本低和易于大规模布置等优点，因而广泛应用在供应链管理、防盗系统、停车场控制、自动生产线、图书管理、动物跟踪等领域。

其中，通过电磁场实现双向数据通信的RFID系统主要工作在915MHz、2.45GHz甚至更高频率，其工作分为以下两个过程：(1)标签接收读写器发射的信号，其中包括已调制载波和未调制载波。当标签接收的信号没有被调制时，载波能量全部被转换为直流电压，该电压供给标签内部芯片能量；当载波携带数据或者命令时，标签通过接收电磁波作为自己的能量来源，并对接收信号进行处理，从而接收读写器的指令或数据。(2)标签向读写器返回数据时，读写器只向标签发送未调制载波，载波能量一部分被标签转化成直流电压供给标签工作；另一部分能量被标签通过改变射频前端电路的阻抗调制并后向散射载波来向读写器传递信息。

现有被动式RFID系统的应用严重受限于其较短的读写距离(商用被动式RFID标签的典型读写距离不超过10米)，因为仅有很少部分的无线能量能从读写器传输给标签。

波束成形，或称波束赋形(Beamforming)，是一种适用于多天线无线系统的信号处理技术。在具有多天线的发射端，通过对各个天线的馈电进行幅度和相位调整，以最大化接收端接收信号的强度。从天线方向图视角来看，相当于形成了指向接收机的波束，该技术称为发送波束成形。同样原理也适用于具有多天线的接收端，即接收机的多天线对接收到的各路信号进行加权合成，形成所需的理想信号，称为接收波束成形。本发明仅涉及发送波束成形技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提出一种能够提高RFID读写距离的RFID读写系统及其读写方法，以及能量分配优化方法解决传统技术中被动式RFID系统读写距离短的问题。

本发明解决上述技术问题所采用的方案是：可提高读写距离的RFID读写系统，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等；

存储单元模块，用于存储控制指令信息、从标签读取的信息等各种信息；

应用接口模块，用于与主机系统的连接；