20.500.12556/RUL-105877 METODE SPREJEMA SIGNALA RFID IN MOŽNOSTI DIGITALNE IZVEDBE SPREJEMNIKA METHODS OF RFID SIGNAL RECEPTION AND POSSIBILITIES OF DIGITAL RECEIVER IMPLEMENTATION V tem doktorskemu delu predstavimo digitalni sprejemniški sistem iz- praševalnika za sprejem signalov radiofrekvenčne identikacije ali RFID [3] v območju visokih frekvenc. Protokoli, za sprejem katerih je sprejemniški sistem zasnovan, spadajo v podpodročje RFID, imenovano komunikacije v bližnjem po- lju (angl. near-eld communication ali NFC) [4], kjer je nosilna frekvenca 13,56 MHz. Namen doktorskega dela je bilo zasnovati del sprejemniškega sistema viso- kofrekvenčenga (angl. high frequency ali HF) RFID izprasevalnika, ki smo ga poimenovali korelacijski sistem. V ta namen opišemo koncept, delovanje in se- stavo korelacijskega sistema, izvedenega v digitalni domeni. Izpostavimo pred- nosti digitalne izvedbe korelacijskega sistema v primerjavi z analogno izvedbo. Motivacija za razvoj je bila povečanje uspešnosti sprejema podatkovnih paketov sprejemniškega sistema HF RFID izpraševalnika. V uvodu med drugim naredimo pregled stanja tehnike na področju spre- jemniških sistemov RFID izpraševalnikov, z večjo pozornostjo na NFC iz- praševalnikih. Ob temu odkrijemo, da je na področju sprejemniških sistemov NFC izpraševalnikov v primerjavi z ostalimi podpodročji RFID izrazito pomanj- kanje člankov. V drugem poglavju opišemo sestavo sprejemniškega sistema, zacensi pri an- tenskem sistemu izpraševalnika in pametne kartice. Opis nadaljujemo v analo- gnem in digitalnem delu sprejemniškega sistema, kjer navedemo osnovne smernice načrtovanja. Opis zaključimo s podrobnim opisom koncepta, sestavnih delov in različnih načinov delovanja digitalnega korelacijskega sistema. Sprejemniški sistem izpraševalnika obsega analogni del, kjer izvedemo kva- draturno mešanje, ojačenje in ltriranje, ter digitalni del, kjer izvedemo digi- talno ltriranje, operacijo korelacije in prepoznavo simbolov. Analogno-digitalni pretvornik tvori most med analogno in digitalno domeno. Izhod digitalnih sit predstavlja diskretni večbitni signal pri podnosilni frekvenci. Funkcijo korelacije razdelimo na njene tri sestavne funkcije (množenje, fazni ali časovni premik in povprečenje). Iz blokov, ki opravljajo eno izmed sestavnih funkcij, tvorimo di- gitalni korelacijski sistem. Na ta način lahko vsak blok optimiziramo za dosego večje uspešnosti komunikacij HF RFID izpraševalnika. Delovanje in zmogljivosti digitalnega korelacijskega sistema preverimo z me- ritvami pogostosti bitnih ali paketnih napak na FPGA razvojni plošči in na končnem integriranem vezju. Rezultate meritev gračno predstavimo in komen- tiramo. Primerjava s teoretičnimi pogostostmi bitnih oziroma paketnih napak kodirnih shem NFC protokolov vrne razlike v razmerju signal-šum od 2,4 do 6,4 dB, odvisno od protokola in hitrosti prenosa podatkov. Te razlike pripišemo razlikam med izračunom teoretične meje pogostosti bitnih napak in meritvam po- gostosti napak realnih podatkovnih paketov, kjer moramo tudi uspešno zaznati začetek paketa podatkov. This work presents a digital reception system for a radio-frequency identi- cation (RFID) reader, in the high frequency (HF) domain. The protocols, for which the reception system was designed, fall into a subcategory of RFID called near-eld communication (NFC), where the carrier frequency is 13.56 MHz. The goal of this work was to design a part of the reception system of a HF RFID reader, called the correlation system. For this purpose, the concept, ope- ration, and composition of the correlation system, implemented in the digital domain, are described. The advantages of a digital implementation over an ana- log implementation are put forth. The motivation for developement was the improvement of sensitivity to signals and robustness to inteferance of a HF RFID reader reception system. An overview of the state of the art of RFID reader reception systems is pre- sented, with a focus on NFC readers. Upon investigation, it is found that there is a distinct lack of articles on the topic of NFC reader reception systems, compared to other areas of RFID. A description of the composition of the reception system is given, beginning with the antenna system of the reader and smart card. The description continues with the analog part and digital part, where the essential design guidelines are presented. The description is concluded by a detailed description of the concept, components, and dierent modes of operation of the digital correlation system. The reception system of a reader comprises of an analog part, where direct conversion, amplication, and ltering are performed and the digital part, where digital ltering, correlation, and symbol recognition are performed. An analog to digital converter serves as a bridge between the analog and digital domains. The output of the digital lters represents a discrete multi-bit signal at the subcarrier frequency. Using the properties of the signal, such as bit coding and data packet structure, simplied correlation is implemented. The operation of correlation is broken down into its three fundamental components (multiplication, phase or time shift, and averaging), which form the digital correlation system. The operation and performances of the digital correlation system are deter- mined by bit or packet error rate measurements, rst on a FPGA developement board and secondly on the nal integrated circuit. The results are graphically presented and commented upon. A comparison with theoretical bit or packet error rates of NFC protocol coding schemes shows dierences in signal to noise ratios from 2.4 dB to 6.4 dB, depending on protocol and data rate. These die- rences are attributed to the dierence between theoretical value calculation and real data packet measurements, where the start of the data packet must also be successfully detected. digitalni demodulator korelacija NFC RFID sprejemnik correlation digital demodulator NFC RFID receiver true false false Slovenski jezik Angleški jezik Doktorsko delo/naloga 2018-12-21 13:20:02 2018-12-21 13:20:09 2022-08-18 03:46:34 0000-00-00 00:00:00 2018 0 0 0000-00-00 NiDoloceno NiDoloceno NiDoloceno 0000-00-00 0000-00-00 0000-00-00 1970-01-01 45141 Svete_Tilen_-_METODE_SPREJEMA_SIGNALA_RFID_IN_MOZNOSTI_DIGITALNE_IZVEDBE_SPREJEMNIKA.pdf Svete_Tilen_-_METODE_SPREJEMA_SIGNALA_RFID_IN_MOZNOSTI_DIGITALNE_IZVEDBE_SPREJEMNIKA.pdf 1 959183B98C404422FBFBC22022A39776 716164c9f91ed62ab08135cf3620d6d5004b7cb4dec507f13493e19faf17b94b 3b0e4558-a1b6-11eb-a523-00155dcfd717 https://repozitorij.uni-lj.si/Dokument.php?lang=slv&id=116572 Fakulteta za elektrotehniko 0 0 0