針對目前RFID系統(tǒng)工作頻率多樣，各類標(biāo)準(zhǔn)眾多且差距較大,，不適合多種標(biāo)簽同時應(yīng)用的情況,，提出了基于軟件無線電及LabVIEW 設(shè)計RFID閱讀器的思想。通過加載不同的軟件代碼,，仿真閱讀器可以實(shí)現(xiàn)對不同頻段,，符合不同標(biāo)準(zhǔn)的RFID標(biāo)簽進(jìn)行讀寫。通過與標(biāo)準(zhǔn)閱讀器的讀取結(jié)果進(jìn)行比對,，仿真閱讀器實(shí)現(xiàn)了對RFID標(biāo)簽攜帶信息的讀取,，節(jié)約了需要配置各種不同類型閱讀器的成本,。
0 引言
射頻識別（Radio Frequency Identification,RFID）是利用射頻信號的空間耦合及反向散射特性對目標(biāo)對象進(jìn)行自動識別以及數(shù)據(jù)交換的技術(shù),。因此識別過程不需要人工干預(yù)，具有高精度,。長壽命,。易操作等特點(diǎn)。
超高頻射頻識別（UHF RFID）由于識別距離遠(yuǎn)（最大可達(dá)10 m）的特點(diǎn),，已經(jīng)被越來越多地應(yīng)用于物流管理,。交通運(yùn)輸管理。工廠生產(chǎn)控制等領(lǐng)域,。目前RFID標(biāo)準(zhǔn)繁雜,，沒有一個較為通用的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，所以對于標(biāo)簽種類眾多的應(yīng)用場合及RFID技術(shù)研究開發(fā)院所,，開發(fā)一個能夠支持多種RFID 標(biāo)簽標(biāo)準(zhǔn)的閱讀器就顯得很有必要,。利用軟件無線電的特性，將不同的RFID標(biāo)準(zhǔn)用軟件代碼來實(shí)現(xiàn),，通過加載不同軟件代碼的方法實(shí)現(xiàn)對符合不同標(biāo)準(zhǔn)的RFID標(biāo)簽進(jìn)行讀寫操作,，可以方便地解決需要購買不同的閱讀器才可以對不同類型的RFID標(biāo)簽進(jìn)行讀寫的問題。
軟件無線電是20世紀(jì)90年代以后逐漸興起的一種全新的設(shè)計思想,，其核心是在通用的模塊化,。可編程的硬件平臺上通過加載不同的通信軟件,，以實(shí)現(xiàn)不同通信方式間的轉(zhuǎn)換,。這種設(shè)計思想使通信中的無線電臺可以適應(yīng)不同的通信方式，軟件無線電良好的兼容性和可編程性使得通信系統(tǒng)的開發(fā)主要成為數(shù)字信號處理軟件的研究,?；谶@一思想，可以試圖將RFID的各種標(biāo)準(zhǔn)以軟件代碼的形式實(shí)現(xiàn),，從而實(shí)現(xiàn)通過加載不同軟件來完成符合各種不同標(biāo)準(zhǔn)的RFID閱讀器的功能,。
本文使用NI公司開發(fā)的LabVIEW軟件來編寫軟件無線電的代碼,，LabVIEW 是目前國際上應(yīng)用最廣的數(shù)據(jù)采集和控制開發(fā)環(huán)境之一，其在通信仿真領(lǐng)域有著重要的作用,。它使用圖形化的編程語言（又稱“G”語言）編寫程序,，產(chǎn)生的程序是框圖的形式。LabVIEW 也是通用的編程系統(tǒng),，有一個完成任何編程任務(wù)的龐大函數(shù)庫,，包括數(shù)據(jù)采集。GPIB.串口控制,。數(shù)據(jù)分析,。數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲等?？梢栽鰪?qiáng)研究和開發(fā)人員構(gòu)建自己科學(xué)和工程系統(tǒng)的能力,，并提供實(shí)現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。
1 基于軟件無線電的RFID閱讀器模型
RFID 標(biāo)簽要反射回自身所攜帶的信息,，需要首先獲得激勵信號,，然后經(jīng)過電壓調(diào)節(jié)器將閱讀器傳送過來的射頻信號轉(zhuǎn)換為直流穩(wěn)壓電源。所以需要軟件無線電（仿真閱讀器）首先發(fā)射激勵波,，在一些較為安全的RFID 應(yīng)用協(xié)議中,，還包括了安全認(rèn)證以及對標(biāo)簽進(jìn)行操作的過程，這就需要在激勵波中增加一些操作指令代碼,，來從標(biāo)簽中獲取相應(yīng)的信息,。標(biāo)簽的反射信號攜帶了自身的信息，在反射信號的接收過程中,，信道的衰落,。多徑效應(yīng)，加上接收器本身也會引進(jìn)噪聲,。因此,，在信息解析之前需要濾掉這些影響。仿真閱讀器采用與激勵波頻率相同的載波進(jìn)行相干解調(diào),。整個RFID仿真閱讀器的框架,。
2 標(biāo)簽信息的解析
本文對符合AAR S-918標(biāo)準(zhǔn)的RFID標(biāo)簽進(jìn)行了讀取。該標(biāo)準(zhǔn)對RFID系統(tǒng)的工作頻率,。發(fā)送/接收帶寬,。調(diào)制方式。發(fā)射機(jī)功率以及編碼方案等做了詳細(xì)的規(guī)定,。
其編碼方案如圖2所示,，從圖2中可以看出，每1位用戶數(shù)據(jù)位用8 個子位來代替,，即用戶數(shù)據(jù)“1”用“10101100”來代替,，用戶數(shù)據(jù)“0”用“11001010”來代替,。數(shù)據(jù)幀標(biāo)識頭為“1010101010101100”。在對標(biāo)簽反射信號進(jìn)行濾波,。解調(diào)等信號處理之后,，還原出基帶原始信號。接下來對標(biāo)簽攜帶信息進(jìn)行還原,。AAR S-918標(biāo)準(zhǔn)中采用特有6 b ASCII編碼,。
3 閱讀器性能測試
根據(jù)RFID系統(tǒng)的工作原理及AAR S-918標(biāo)準(zhǔn)中對工作的頻率的規(guī)定，首先使用LabVIEW 軟件編寫發(fā)射激勵波的程序,，設(shè)置載波頻率為915 MHz,采樣率為800 kHz,發(fā)射增益為30 dB.程序前面板與系統(tǒng)框圖,。
當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入閱讀器的識別區(qū)域后，就會將自身所攜帶的信息通過電磁反射回傳給閱讀器,，仿真閱讀器根據(jù)AAR S-918 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,，將反射回來的ASK 信號進(jìn)行解調(diào)，并根據(jù)AAR S-918標(biāo)準(zhǔn)的編碼規(guī)則對其所攜帶的信息進(jìn)行解碼,，閱讀器的信號處理及解碼程序,。
經(jīng)過解析,，標(biāo)簽所攜帶的信息為“$1（B,S1$”,，用標(biāo)準(zhǔn)商用閱讀器讀到的數(shù)據(jù)如圖7所示。從圖7中可以看出,，商用閱讀器讀出的數(shù)據(jù)與仿真閱讀器讀出的數(shù)據(jù)完全一致,。仿真閱讀器成功讀取到了標(biāo)簽自身所攜帶的信息，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)閱讀器的功能,。
4 結(jié)語
本文通過對軟件無線電和RFID 系統(tǒng)的學(xué)習(xí)研究,，采用LabVIEW圖形化編程語言設(shè)計了一個基于軟件無線電的RFID仿真閱讀器。通過與標(biāo)準(zhǔn)閱讀器的讀取結(jié)果進(jìn)行比對,，這一設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)閱讀器的讀取功能,。從而實(shí)現(xiàn)了通過加載不同軟件來讀寫符合不同標(biāo)準(zhǔn)的RFID標(biāo)簽的功能，適合于多種不同標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)簽同時應(yīng)用的場合,。
本文所針對的AAR S-918標(biāo)準(zhǔn)因其不具有復(fù)雜的協(xié)議認(rèn)證過程,，可以較為簡單地實(shí)現(xiàn)。在以后的工作中,，將會對其他協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究,，將其加入到代碼庫中，以方便地實(shí)現(xiàn)用加載代碼的方式來完成對RFID標(biāo)簽的讀寫操作,。