Технические науки. Электротехника и радиоэлектроника

Филиппенко И.В.

Харьковский национальный университет радиоэлектроники

Имитационное моделирование процесса взаимодействия узлов системы FRID с использованием технологии CDMA

На сегодняшний день глобальная информатизация, как новая методология оптимизации и организации оптимальных потоков, их обработки глобальными коммуникационными инфраструктурами обусловила необходимость развития нового вида идентификационных технологий – радиочастотной идентификации RFID.

Система RFID состоит из трех главных компонентов: метки, считывателя и канала связи. Метка имеет свой уникальный номер, который и должен быть идентифицирован по беспроводному каналу связи ридером и передаваться для обработки дальше. Одной из главных задач при построении таких систем является проблема коллизий, так как при считывании информации множество сигналов от разных меток могут одновременно поступать на входную антенну ридера, и считывание информации становится невозможным.

Использование технологии CDMA (Code Division Multiple Access) дает возможность системе RFID использовать все ее преимущества, допускающей повторное использование спектра, обладающей высокой информационной скрытностью работы и позволяющей повысить помехоустойчивость и надежность передачи информации, а также решить вопрос электромагнитной совместимости радиотехнических средств различного назначения.

Однородность сигнала и полное использование рабочей полосы частот, с увеличением скорости передачи данных, уменьшение мощности, передаваемой от метки, без снижения качества передачи информации, а также невозможность идентифицировать сигнал без знания псевдослучайной последовательности может обеспечить эффективное кодовое разделение большого количества одновременно активных меток.

В данной статье предложен алгоритм разрешения проблем коллизии с использованием технологии CDMA, на основе которого была разработана имитационная модель реализованная в пакете MATLAB системы визуального моделирования Simulink.

Имитационная модель, включает в себя множество меток, ридер, и модель канала связи между ридером и метками. В данной модели параметры канала связи, кодирующие последовательности могут быть скорректированы для проверки работы системы в различных условиях. Так же может быть увеличено число как меток, так и число декодирующих устройств. Для анализа поведения модели в сложных шумовых условиях может быть включен дополнительный блок имитирующий источник помех в эфире.

Предложенная имитационная модель работает следующим образом. Информационный сигнал в метке кодируется псевдослучайной последовательностью. Параметры псевдослучайной последовательности могут быть изменены.

Рисунок 1. Информационный сигнал, закодированный
псевдослучайной последовательностью

В канале связи сигналы передаваемые от всех меток складываются, также добавляется шум эфира, который в имитационной модели задается с помощью генератора белого шума (его мощность можно менять имитируя различную шумовую обстановку).

Рисунок 2. Сигнал в канале связи

На приемной стороне происходит синхронизация последовательности генератора местного ПСП с расширяющей последовательностью принятого сигнала, после чего сигнал подается на устройство, осуществляющее свертку.

Рисунок 3. Восстановленный информационный сигнал.

Результаты моделирования показывают, что предложенная имитационная модель RFID использующая метод CDMA является эффективным методом решения проблемы коллизий и может быть реализована в аппаратном виде. Модель обеспечивает анализ во временной области. Настраиваемые модули позволяют осуществить анализ работы системы при различных условиях. Также эта имитационная модель может быть использована для любого числа меток использующих кодирование информации с помощью псевдослучайной последовательности.

Литература

1. D.Shih, P.L. Sun, D.C. Yenand, S.M. Huang, Taxonomy and Survey of RFID Anti-collision protocols, Computer and Communications, Vol. 29 , pp. 2150- 2166, 2006.

2. Прокис Дж. Цифровая связь. Пер. с англ - М.: Радио и связь, 2000. – 800с.

3. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение, 2-ое издание.: Пер. с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2003. – 1104с.

4. Goswami C. S, 1984: " Linear codes for spread spectrum communications” Msc Thesis, University of Manchester.