1.RFID協(xié)議一致性測試系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

　　近年來，RFID技術(shù)得以快速發(fā)展，已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、商業(yè)自動化、交通運(yùn)輸控制管理等眾多領(lǐng)域。隨著制造成本的下降和標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)現(xiàn)，RFID技術(shù)的全面推廣和普遍應(yīng)用將是不可逆轉(zhuǎn)的趁勢，這也給RFID測試領(lǐng)域帶來了巨大的需求和嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。負(fù)責(zé)制訂RFID標(biāo)準(zhǔn)的兩大主要國際組織ISO和EPCglobal都針對RFID協(xié)議一致性測試及其系統(tǒng)設(shè)計(jì)發(fā)布了相關(guān)的規(guī)范。

　　1.1RFID協(xié)議一致性測試的相關(guān)規(guī)范

　　RFID協(xié)議一致性測試規(guī)范是隨著RFID協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展而發(fā)展起來的，測試規(guī)范的目的即確定被測單元的特性與協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定一致。ISO和EPCglobal都根據(jù)已發(fā)布的RFID協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)制訂了對應(yīng)的測試規(guī)范，用于指導(dǎo)進(jìn)行規(guī)范、可靠的RFID協(xié)議一致性測試。由于不同RFID協(xié)議的調(diào)制參數(shù)、編碼方式、防沖突機(jī)制、幀結(jié)構(gòu)、指令集等都各不相同，且不同頻段的RFID產(chǎn)品可能具有完全不同的特性，所以每一種協(xié)議都有其對應(yīng)的一致性測試規(guī)范，如表1-1所示：

表1-1：RFID協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)的一致性測試規(guī)范

　　RFID協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了包括物理層和協(xié)議層在內(nèi)的各項(xiàng)特性，而一致性測試規(guī)范中則規(guī)定了測試環(huán)境、測試項(xiàng)目和測試預(yù)期結(jié)果，根據(jù)測試規(guī)范列舉的測試項(xiàng)目，通過比較被測單元的實(shí)際輸出與預(yù)期輸出的異同，來判定被測單元是否與協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定一致。

　　除此之外，每個(gè)國家或地區(qū)還會有特定的RFID產(chǎn)品規(guī)范，會對產(chǎn)品的功率、頻率、帶寬等參數(shù)進(jìn)行限制，該規(guī)范所規(guī)定的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)也屬于RFID協(xié)議一致性測試的范疇。對于在中國銷售和使用的RFID產(chǎn)品，國家信息產(chǎn)業(yè)部于2007年發(fā)布了“800/900MHz頻段RFID技術(shù)應(yīng)用試行規(guī)定”，以規(guī)范該頻段RFID 產(chǎn)品的應(yīng)用。

　　1.2RFID協(xié)議一致性測試系統(tǒng)面臨的困難與挑戰(zhàn)

　　對于大多數(shù)已長期應(yīng)用的無線通訊系統(tǒng)，如GSM等，傳統(tǒng)測試儀器制造商已能夠?yàn)槠涮峁┚C合測試儀。典型的協(xié)議一致性測試配置包括一臺綜合測試儀和被測設(shè)備，其中綜合測試儀作為主單元，被測設(shè)備作為從單元，兩者之間通過射頻電纜相連或通過天線經(jīng)空中傳輸相連，在建立通訊鏈路的基礎(chǔ)上進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置及測試。RFID技術(shù)作為無線通訊的新興領(lǐng)域之一，其協(xié)議一致性測試目前仍然較多的依靠信號發(fā)生器、頻譜儀和示波器等傳統(tǒng)儀器的組合，但由于RFID技術(shù)在具有無線通訊所共有的特性之外，又有著其獨(dú)有的特殊性，采用傳統(tǒng)儀器的組合很難構(gòu)建出完善的協(xié)議一致性測試系統(tǒng)。

　　首先，RFID閱讀器與標(biāo)簽的測試與傳統(tǒng)設(shè)備的測試差異較大，以EPC UHF Class 1 Gen 2標(biāo)準(zhǔn)為例，閱讀器和標(biāo)簽通訊的時(shí)序如圖1-1所示：

圖1-1：EPC UHF Class 1 Gen 2通訊時(shí)序

　　整個(gè)實(shí)時(shí)通訊過程在數(shù)毫秒內(nèi)即全部完成，其中包含了2條指令以及2條應(yīng)答交互的實(shí)時(shí)握手操作，即Query（指令）→RN16（應(yīng)答）→ACK（指令）→PC+EPC+CRC16（應(yīng)答），其中鏈接時(shí)間T1和T2都在微秒量級。根據(jù)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，ACK指令中必須正確包含前一條應(yīng)答中的16位隨機(jī)數(shù)，且在規(guī)定的鏈接時(shí)間T2之內(nèi)反饋給標(biāo)簽，否則通訊將失敗。因此采用預(yù)生成信號的方式無法完成實(shí)時(shí)通訊過程，測試系統(tǒng)必須具有在極短的時(shí)間內(nèi)實(shí)時(shí)生成信號的能力，傳統(tǒng)的信號發(fā)生器無法滿足該協(xié)議的時(shí)序要求。

　　其次，RFID協(xié)議一致性測試的關(guān)鍵在于測試的完整性，必須根據(jù)一致性測試規(guī)范對被測單元進(jìn)行完整的物理層和協(xié)議層測試。傳統(tǒng)儀器通常只能夠完成對物理層參數(shù)的測試，而由于其靈活性的局限無法對協(xié)議層參數(shù)進(jìn)行測試。另一方面，由于測試條件眾多，對于單個(gè)參數(shù)，如鏈接時(shí)間等，需要在不同頻率，不同碼率，不同編碼方式等情況下分別進(jìn)行測試，這就使得測試點(diǎn)成幾何級數(shù)增長。如果采用傳統(tǒng)儀器進(jìn)行手動測試，完成完整的協(xié)議一致性測試將需要很長的時(shí)間，如何提高測試速度也成為了RFID協(xié)議一致性測試系統(tǒng)的課題之一。

　　再次，RFID協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)種類眾多，有適用于近距離通訊的LF、HF頻段標(biāo)準(zhǔn)，還有適用于遠(yuǎn)距離通訊的UHF、Microwave頻段標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)頻段內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)還由于工作模式、數(shù)據(jù)傳輸?shù)鹊牟煌煌Ｃ恳环NRFID協(xié)議都有自己獨(dú)特的測試需求，在ISO和EPCglobal制訂的各個(gè)RFID協(xié)議一致性測試規(guī)范中，對一致性測試系統(tǒng)的描述和要求也不盡相同。RFID協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的多樣性為協(xié)議一致性測試系統(tǒng)帶來了巨大的挑戰(zhàn)，如何用一個(gè)通用測試平臺來覆蓋所有的RFID協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，可靠的實(shí)現(xiàn)RFID協(xié)議一致性測試，是亟需解決的一個(gè)問題。

　　最后，RFID技術(shù)本身還在不斷演進(jìn)，包括ISO和EPCglobal在內(nèi)的國際組織，以及RFID領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)，還在不斷的完善現(xiàn)有協(xié)議，發(fā)展新協(xié)議，如即將發(fā)布的EPC HF Class 1 Gen 2標(biāo)準(zhǔn)將作為Mode 3對ISO 18000-3標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行擴(kuò)展。新協(xié)議的出現(xiàn)，又會帶來新的物理層空中接口規(guī)定和協(xié)議層數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，因此需要一個(gè)靈活可擴(kuò)展的測試平臺與之相適應(yīng)，使之不僅能實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)有RFID協(xié)議的一致性測試，也能快速應(yīng)對下一代RFID協(xié)議的測試需求。

　　2.RFID協(xié)議一致性測試系統(tǒng)概述

　　目前應(yīng)用于RFID協(xié)議一致性測試的系統(tǒng)主要有以下幾種構(gòu)架方式，即：成功/失敗模式、監(jiān)聽模式、激勵/響應(yīng)模式、實(shí)時(shí)仿真模式，依次覆蓋了從簡單到復(fù)雜不同層次的一致性測試需求。本節(jié)中我們將對比不同構(gòu)架的特點(diǎn)及其局限性，并引入軟件無線電等關(guān)鍵技術(shù)，結(jié)合各種測試構(gòu)架來應(yīng)對RFID協(xié)議一致性測試中面臨的困難與挑戰(zhàn)。

　　2.1RFID協(xié)議一致性測試系統(tǒng)的構(gòu)架方式

　　1.成功/失敗模式

　　最簡單的RFID協(xié)議一致性測試系統(tǒng)采用一個(gè)參考閱讀器與被測標(biāo)簽之間進(jìn)行通訊，得出通訊成功或失敗的結(jié)果，以此判定被測標(biāo)簽的特性，或反之采用參考標(biāo)簽判定被測閱讀器的特性。成功/失敗模式如圖2-1所示：

圖2-1：成功/失敗模式

　　該測試模式的特點(diǎn)是系統(tǒng)構(gòu)成簡單，測試時(shí)間極短，適合于生產(chǎn)線等對測試速度要求很高的測試場合。但其缺點(diǎn)在于測試項(xiàng)目少，測試結(jié)果簡單，僅能提供被測單元是否正常工作的信息，對于判定被測單元的協(xié)議一致性來說是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。另外，當(dāng)遇到測試結(jié)果為失敗時(shí)，由于無法分析失敗的原因，不能夠?qū)Ρ粶y單元的改進(jìn)提供有用的信息。

　　2.監(jiān)聽模式

　　嚴(yán)格來說，成功/失敗模式并未真正構(gòu)成RFID協(xié)議一致性測試系統(tǒng)，該模式更多的只作為一種輔助的測試手段。針對成功/失敗模式的不足，我們可以在它的基礎(chǔ)上增加頻譜儀和示波器等儀器，構(gòu)成監(jiān)聽模式。進(jìn)一步的，我們可以采用矢量信號分析儀等高級信號分析儀器替代頻譜儀和示波器，以獲得更加強(qiáng)大的信號分析能力。在該測試模式中，當(dāng)參考單元和被測單元之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)，我們可以通過第三方儀器對通訊的信號進(jìn)行采集和分析。監(jiān)聽模式如圖2-2所示：

圖2-2：監(jiān)聽模式

　　該測試模式能夠?qū)崿F(xiàn)的協(xié)議一致性測試功能主要取決于兩個(gè)要素，首先是矢量信號分析儀。RFID協(xié)議一致性測試，要求矢量信號分析儀不僅具有傳統(tǒng)的時(shí)域和頻域分析功能，還需要具有針對RFID協(xié)議的解調(diào)和解碼功能，才能獲得通訊過程中的數(shù)據(jù)。同時(shí)，矢量信號分析儀還需要具備適合于RFID信號的同步觸發(fā)采集功能，如射頻功率觸發(fā)或頻譜模板觸發(fā)。由于幾乎所有RFID信號都是間斷的瞬時(shí)信號，具有射頻功率開啟標(biāo)志著通訊開始的共同特征，射頻功率觸發(fā)已成為最常用的觸發(fā)采集方式。除此之外，由于RFID閱讀器和標(biāo)簽之間的通訊速率很快，受限于矢量信號分析儀的操作和信號處理速度，監(jiān)聽模式下無法實(shí)現(xiàn)對信號的實(shí)時(shí)分析，而只能采用實(shí)時(shí)采集，離線分析的方式，因此矢量信號分析儀的信號存儲能力就顯得至關(guān)重要了。

　　監(jiān)聽模式在彌補(bǔ)了成功/失敗模式的不足的同時(shí)，也存在著同樣的局限性，即該測試模式的另一個(gè)要素，參考單元（閱讀器或標(biāo)簽）。在RFID協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)中，對于大多數(shù)參數(shù)的規(guī)定，都采用了靈活組合的方式，即閱讀器和標(biāo)簽都可以在寬泛的范圍內(nèi)進(jìn)行操作，如不同的調(diào)制參數(shù)、編碼方式、數(shù)據(jù)速率、強(qiáng)制的和可選的指令集等。需要說明的是，協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定閱讀器和標(biāo)簽并不需要同時(shí)支持所有的參數(shù)組合方式，而由于研發(fā)和生產(chǎn)成本等因素的制約，實(shí)際的RFID產(chǎn)品也無法支持所有的參數(shù)組合方式。

　　參考單元的選擇很大程度上決定了該測試模式的效果，但尋找一個(gè)包含了所有功能的“完美”參考單元幾乎是不現(xiàn)實(shí)的。退一步來看，即使找到了“完美”參考單元，對于完成RFID協(xié)議一致性測試來說還是不夠的，因?yàn)樵趨f(xié)議一致性測試中，不僅需要測試協(xié)議規(guī)定的正確通訊流程，還需要執(zhí)行非正常流程來測試被測單元在特定條件下的反應(yīng)。

　　受參考單元功能限制的影響，監(jiān)聽模式很難實(shí)現(xiàn)全面的協(xié)議一致性測試，但對于協(xié)議一致性測試來說，測試的完整性卻又是必須保證的。因此，監(jiān)聽模式只適合于基本的物理層測試，如不依賴于標(biāo)簽應(yīng)答的閱讀器射頻參數(shù)等。

　　3.激勵/響應(yīng)模式

　　RFID協(xié)議一致性測試系統(tǒng)的第三種實(shí)現(xiàn)是激勵/響應(yīng)模式，在這種模式下，參考單元被矢量信號發(fā)生器所取代，矢量信號發(fā)生器可以發(fā)射特定的RFID信號給被測單元，并同時(shí)給矢量信號分析儀發(fā)送一個(gè)數(shù)字觸發(fā)標(biāo)志，在收到觸發(fā)時(shí)矢量信號分析儀開始同步采集通訊信號以進(jìn)行分析。激勵/響應(yīng)模式如圖2-3所示：

圖2-3：激勵/響應(yīng)模式

　　該測試模式在各類測試應(yīng)用中是比較常見的，因?yàn)檫@種測試模式具有很強(qiáng)的可控性并且容易實(shí)現(xiàn)自動化測試。與被動的監(jiān)聽模式不同，激勵/響應(yīng)模式能夠主動的發(fā)射所需的激勵信號，以此獲得一個(gè)預(yù)期的響應(yīng)信號，可以有效的提高信號分析工作的效率。對比于分析一個(gè)已知的預(yù)期信號，被動的分析一個(gè)未知信號往往要花費(fèi)成倍的運(yùn)算量與處理時(shí)間。激勵/響應(yīng)模式的可控性，還在于它可以通過激勵信號主動的控制被測單元的狀態(tài)，進(jìn)而控制整個(gè)測試的流程，這也是自動化測試必不可少的條件。

　　在使用矢量信號發(fā)生器替代參考單元之后，監(jiān)聽模式下最大的局限性也得以改善。現(xiàn)代的矢量信號發(fā)生器通常都是支持程控的，可以通過軟件來自由的控制各種物理層參數(shù)，仿真不同RFID協(xié)議的閱讀器指令或標(biāo)簽應(yīng)答，而矢量信號發(fā)生器和矢量信號分析儀的協(xié)同工作，也使得協(xié)議層參數(shù)的控制成為可能。進(jìn)一步的，該模式下還能夠執(zhí)行非正常流程，測試被測單元的錯(cuò)誤處理機(jī)制，進(jìn)行完整的協(xié)議一致性測試。

　　激勵/響應(yīng)模式的優(yōu)勢顯而易見，這也使它成為RFID協(xié)議一致性測試的最佳方案，此外還可以用于RFID互操作性測試和性能測試。但基本的激勵/響應(yīng)模式仍然有一個(gè)問題尚未解決，即RFID協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)中的實(shí)時(shí)握手通訊過程，因此只能適用于大多數(shù)不需要實(shí)時(shí)握手通訊的RFID協(xié)議一致性測試。

　　4.實(shí)時(shí)仿真模式

　　 作為激勵/響應(yīng)模式的衍生和改進(jìn)，實(shí)時(shí)仿真模式采用了通用的基于FPGA的基帶處理器，同時(shí)替代了矢量信號發(fā)生器的信號發(fā)生模塊和矢量信號分析儀的信號分析模塊，配合射頻前端協(xié)同工作。對于射頻前端部分，可以采用具有基帶信號輸入功能的矢量信號發(fā)生器和具有基帶信號輸出功能的矢量信號分析儀，或直接采用獨(dú)立的射頻上變頻器和射頻下變頻器，通過基帶信號接口與FPGA基帶處理器相連接。實(shí)時(shí)仿真模式如圖2-4所示：

圖2-4：實(shí)時(shí)仿真模式

　　該測試模式最大的特點(diǎn)是將原本分離的信號發(fā)生和信號分析模塊合二為一，在同一個(gè)基帶處理器上依靠FPGA強(qiáng)大的實(shí)時(shí)處理能力，實(shí)現(xiàn)了從信號仿真到信號測量的全部功能，并且實(shí)現(xiàn)了從信號分析到信號發(fā)生的實(shí)時(shí)反饋，最終解決了RFID協(xié)議一致性測試中的實(shí)時(shí)握手通訊問題。除此之外，信號發(fā)生和信號分析模塊的一體化，還為進(jìn)一步提高測試速度提供了可能，F(xiàn)PGA的靈活可編程特性，也為快速應(yīng)對未來RFID協(xié)議的測試需求提供了保障。

　　2.2RFID協(xié)議一致性測試系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

　　嵌入FPGA基帶處理器的實(shí)時(shí)仿真模式，實(shí)質(zhì)上是引入了“軟件無線電”這一關(guān)鍵技術(shù)。所謂軟件無線電技術(shù)，即通訊過程的信號由軟件來確定，是一種用軟件實(shí)現(xiàn)物理層鏈接的無線通訊設(shè)計(jì)。軟件無線電技術(shù)的核心是將寬帶A/D、D/A盡可能靠近天線端，采用軟件數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)盡可能多的無線電功能，其中心思想是在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通用硬件平臺上，通過軟件編程，實(shí)現(xiàn)一種具有多模式無線通訊功能的開放式體系結(jié)構(gòu)。

　　1992年5月在美國通訊系統(tǒng)會議上，約瑟夫•米托拉首次明確提出了“軟件無線電”的概念。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及，軟件無線電技術(shù)快速發(fā)展，特別是在測試測量領(lǐng)域以其獨(dú)特的優(yōu)勢得到了越來越廣泛的運(yùn)用。軟件無線電技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)在于它的靈活性，可以通過增加軟件模塊，方便地增加新功能。在軟件無線電中，諸如信道帶寬、調(diào)制參數(shù)、編碼方式等都可以進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，以適應(yīng)不同通訊或測試的需求。軟件無線電技術(shù)具有較強(qiáng)的開放性，由于采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化結(jié)構(gòu)，其硬件可以隨器件和技術(shù)的發(fā)展而更新或擴(kuò)展，軟件也可以隨需要不斷升級，能夠有效的降低系統(tǒng)的開發(fā)升級成本，提高資源的重復(fù)利用度，節(jié)約開發(fā)時(shí)間。

　　軟件無線電作為一種開放式構(gòu)架，在不同的具體應(yīng)用中其體系結(jié)構(gòu)也會稍有差異， 借鑒ITU-R SM.1537標(biāo)準(zhǔn)對軟件無線電接收機(jī)的定義，我們可以看到適用于各種軟件無線電系統(tǒng)的一般準(zhǔn)則，如圖2-5所示：

圖2-5：軟件無線電（接收機(jī)）的體系結(jié)構(gòu)

　　軟件無線電的體系結(jié)構(gòu)包含三個(gè)關(guān)鍵要素：模塊化硬件，開放高速總線，數(shù)字信號處理，以下將依次介紹各要素的特點(diǎn)及其對RFID協(xié)議一致性測試系統(tǒng)的影響。

　　1.模塊化硬件

　　隨著無線通訊技術(shù)的高速發(fā)展，對于測試測量也提出了更高的要求，測試項(xiàng)目和范圍與日俱增，測試精度和速度要求急劇提高。在測試系統(tǒng)中，對儀器的“智能”要求越來越高，儀器中微機(jī)的任務(wù)不斷加重，儀器在很多方面逐漸向計(jì)算機(jī)靠攏，測試系統(tǒng)中包含的重復(fù)部件也越來越多，因此需要統(tǒng)籌地考慮儀器與計(jì)算機(jī)之間的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在這種背景下，1982年首次出現(xiàn)了一種與PC機(jī)配合使用的模塊化儀器，測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)逐漸也從傳統(tǒng)的機(jī)架層迭式結(jié)構(gòu)發(fā)展成為模塊化硬件結(jié)構(gòu)。

　　基于模塊化硬件的測試系統(tǒng)通過選擇合適的硬件模塊并在標(biāo)準(zhǔn)的軟件環(huán)境中定制測試程序，即可滿足各種具體的應(yīng)用需求，采用模塊化硬件構(gòu)建的測試系統(tǒng)比傳統(tǒng)儀器具有更高的同步特性、數(shù)據(jù)吞吐量、測量精度和靈活性。在RFID協(xié)議一致性測試中，以實(shí)時(shí)仿真模式為例，我們可以選擇模塊化的FPGA基帶處理器、模塊化的射頻上變頻器、模塊化的射頻下變頻器來構(gòu)成集成的測試系統(tǒng)。靈活的模塊化硬件結(jié)構(gòu)也為系統(tǒng)提供了良好的擴(kuò)展性， FPGA基帶處理器可以滿足不斷演進(jìn)的RFID協(xié)議，通用的射頻前端則提供了HF、UHF 以及Microwave等多種頻率接口。

　　2.開放高速總線

　　僅模塊化硬件并不足以構(gòu)成一個(gè)完整的測試系統(tǒng)，模塊化硬件之間還需要開放的高速總線來連接成為一個(gè)有機(jī)的整體，在測試測量技術(shù)發(fā)展的過程中，先后出現(xiàn)了GPIB、VXI、PXI、PXI Express等多種儀器總線。

　　早在機(jī)架層迭式結(jié)構(gòu)的階段，人們就認(rèn)識到幾乎不可能采用獨(dú)立儀器來實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的測試系統(tǒng)，提出了采用不同儀器組合，通過儀器總線來構(gòu)建測試系統(tǒng)的方法。最早于60年代中期發(fā)展起來的惠普接口總線（HP-IB）是第一種被廣泛應(yīng)用的儀器總線，也被稱為GPIB，它能夠把最多15臺儀器連接到一臺控制器上，最高數(shù)據(jù)傳輸速率為1MB/s，許多儀器制造商提供了大量支持GPIB總線的測試儀器。GPIB總線的主要局限在于它的帶寬，在應(yīng)用于高數(shù)據(jù)流量的測試場合，如無線通訊測試時(shí)，可能成為系統(tǒng)的瓶頸。在模塊化硬件結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，則發(fā)展出了基于VEM總線的儀器擴(kuò)展平臺VXI總線，基于PCI總線的儀器擴(kuò)展平臺PXI總線，以及基于最先進(jìn)的PCI Express總線的儀器擴(kuò)展平臺PXI Express總線。

　　PXI總線在每一個(gè)橋段上允許連接7個(gè)外圍設(shè)備，使用PCI-PCI橋接后最多可以有256個(gè)擴(kuò)展設(shè)備，能夠達(dá)到132 MB/s的最大數(shù)據(jù)傳輸速率。在大幅度提高總線帶寬的同時(shí)，PXI總線還加入了多背板同步時(shí)鐘，把10MHz的參考時(shí)鐘分布到所有的外圍設(shè)備上，并且有8條可選擇的總線觸發(fā)線。PXI Express總線在具有PXI總線一系列優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)之上，更進(jìn)一步的把最大數(shù)據(jù)傳輸速率提高到了數(shù)GB/s級別。在RFID協(xié)議一致性測試中，通訊過程通常在毫秒量級的時(shí)間內(nèi)即完成，這就要求測試系統(tǒng)的各個(gè)組件之間具有可靠的高速同步機(jī)制，對于脫離開放高速總線的系統(tǒng)來說，精確的同步機(jī)制通常很難做到。另一方面，通訊信號的采集分析需要較高的采樣率來保證信號的完整性，由此而帶來的高數(shù)據(jù)流量也得益于開放高速總線而解決。

　　3.數(shù)字信號處理

　　強(qiáng)大的數(shù)字信號處理是軟件無線電技術(shù)的關(guān)鍵，具體又分為固化于模塊化硬件上的硬件數(shù)字信號處理，以及運(yùn)行于FPGA和CPU上的軟件數(shù)字信號處理。在無線通訊測試領(lǐng)域，數(shù)字上變頻（DUC）和數(shù)字下變頻（DDC）是最常見的兩種硬件數(shù)字信號處理功能。DUC可通過硬件進(jìn)行正交數(shù)字上變頻和基帶信號插值， DDC可通過硬件進(jìn)行正交數(shù)字下變頻和基帶信號抽取，從而大大降低信號的數(shù)據(jù)量，減少數(shù)據(jù)處理和傳輸時(shí)間。DUC和DDC的應(yīng)用價(jià)值在于，在實(shí)際的射頻測試儀器的實(shí)現(xiàn)中，出于抗干擾等一系列因素的考慮，A/D、D/A的轉(zhuǎn)換通常并非直接在基帶完成，而是在介于基帶和最終射頻信號之間的某一“中頻”信號下完成，具體可參閱相關(guān)射頻技術(shù)書籍。DUC和DDC實(shí)現(xiàn)了數(shù)字基帶信號和數(shù)字中頻信號之間的雙向轉(zhuǎn)換，此功能極大的提高了RFID協(xié)議一致性測試系統(tǒng)的性能。

　　運(yùn)行于FPGA和CPU上的軟件數(shù)字信號處理則能夠完成基帶信號相關(guān)的分析處理功能，其中 FPGA具有可配置的觸發(fā)、定時(shí)和板載決策，能夠?qū)崟r(shí)地控制I/O信號，特別適合于RFID協(xié)議一致性測試中實(shí)時(shí)處理功能的構(gòu)建，各種復(fù)雜的數(shù)字濾波、調(diào)制/解調(diào)、編碼/解碼、CRC以及邏輯控制算法在FPGA上都得以實(shí)時(shí)執(zhí)行。CPU對于各種通用軟件的強(qiáng)大支持特性，非常適合于完成復(fù)雜的非實(shí)時(shí)信號處理工作，以及構(gòu)建上層的測試應(yīng)用程序，如運(yùn)用測試管理軟件來組織RFID協(xié)議一致性測試眾多的測試項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動化測試系統(tǒng)。

　　3.RFID協(xié)議一致性測試系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

　　軟件無線電這一關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，使得RFID協(xié)議一致性測試系統(tǒng)能夠突破傳統(tǒng)儀器受專有硬件限制的局限性，在標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、層次化的體系結(jié)構(gòu)上滿足一致性測試的需求。RFID協(xié)議一致性測試系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)分為硬件層和軟件層，硬件層即根據(jù)具體的測試需要，選取適合的模塊化硬件而構(gòu)成，軟件層主要包括RFID協(xié)議仿真軟件，RFID協(xié)議一致性測試軟件和自動化測試管理軟件。

　　3.1RFID協(xié)議一致性測試系統(tǒng)的硬件構(gòu)架

　　RFID協(xié)議一致性測試系統(tǒng)的硬件構(gòu)架如圖3-1所示：

圖3-1：軟件無線電的RFID協(xié)議一致性測試系統(tǒng)

　　該系統(tǒng)具有非常簡潔的系統(tǒng)構(gòu)架，嵌入式主控制器、FPGA基帶處理器、射頻下變頻器和射頻上變頻器等模塊化硬件通過PXI或PXI Express開放高速總線交換數(shù)據(jù)及指令，射頻模塊之間通過射頻電纜傳輸中頻信號，并提供與RFID被測單元之間的射頻信號接口。

　　FPGA基帶處理器用于建立RFID無線通訊，主控制器用于信號的后續(xù)分析和測試流程的控制。測試過程中主控制器發(fā)送指令給各功能模塊，基帶處理器由FPGA實(shí)時(shí)生成RFID基帶IQ信號，再通過板載DUC以及DAC轉(zhuǎn)化為中頻信號，傳送給射頻上變頻器調(diào)制在射頻載波上經(jīng)電纜或天線發(fā)送給RFID被測單元。從被測單元返回的信號經(jīng)射頻下變頻器轉(zhuǎn)化為中頻信號后傳送給基帶處理器，通過板載ADC以及DDC轉(zhuǎn)化為數(shù)字基帶IQ信號，最后通過總線送至主控制器進(jìn)行物理層和協(xié)議層各項(xiàng)參數(shù)的分析。

　　RFID協(xié)議一致性測試的基本方式為通過電纜進(jìn)行測試，而通過天線的測試方式主要應(yīng)用于性能測試場合，故測試天線以及電波暗室等要素將不列入RFID協(xié)議一致性測試系統(tǒng)的基本構(gòu)架。

　　3.2RFID協(xié)議一致性測試系統(tǒng)的軟件構(gòu)架

　　RFID協(xié)議一致性測試系統(tǒng)的軟件構(gòu)架如圖3-2所示，自硬件驅(qū)動層之上，分別在FPGA開發(fā)環(huán)境和HOST開發(fā)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)RFID協(xié)議仿真，RFID協(xié)議一致性測試和自動化測試管理。

圖3-2：RFID協(xié)議一致性測試系統(tǒng)軟件構(gòu)架

　　RFID協(xié)議仿真層是整個(gè)RFID協(xié)議一致性測試的基礎(chǔ)，主要利用FPGA的實(shí)時(shí)處理能力，仿真實(shí)現(xiàn)各種RFID協(xié)議的通訊過程，如編碼、解碼，指令構(gòu)造和解析，協(xié)議狀態(tài)跳轉(zhuǎn)等核心功能。RFID協(xié)議一致性測試層則根據(jù)測試規(guī)范的規(guī)定，實(shí)現(xiàn)每一個(gè)測試項(xiàng)目的具體步驟，所有的功能模塊由最上層的自動化測試管理層進(jìn)行統(tǒng)一的控制和調(diào)用。

　　雖然不同RFID協(xié)議之間的具體實(shí)現(xiàn)方式都不盡相同，但得益于軟件無線電技術(shù)的高度靈活性，軟件開發(fā)過程中可以進(jìn)行層次化、模塊化的封裝，將對不同RFID協(xié)議的支持很好的整合在一起，并且為將來可能擴(kuò)展的新標(biāo)準(zhǔn)提供接口。

　　4.RFID協(xié)議一致性測試系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)

　　在確定了RFID協(xié)議一致性測試系統(tǒng)的總體構(gòu)架之后，我們可以借助于儀器制造商提供的成熟軟、硬件產(chǎn)品，來具體設(shè)計(jì)RFID協(xié)議一致性測試系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例。一個(gè)完整的RFID系統(tǒng)由記錄了識別信息的電子標(biāo)簽和能夠與標(biāo)簽之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的閱讀器組成，RFID協(xié)議一致性測試也相應(yīng)的分為兩部分，即標(biāo)簽的一致性測試和閱讀器的一致性測試。兩者之間既有共性也有差異，以下我們首先介紹共有的硬件層設(shè)計(jì)，再根據(jù)不同的功能實(shí)現(xiàn)來分別介紹軟件層設(shè)計(jì)及其余特性。

　　硬件層設(shè)計(jì)采用PXI / PXI Express開放高速總線為基礎(chǔ)，配合支持該總線標(biāo)準(zhǔn)的模塊化硬件來實(shí)現(xiàn)RFID協(xié)議一致性測試系統(tǒng)的基礎(chǔ)功能。以模塊化儀器的倡導(dǎo)者之一美國國家儀器為例，可選用的模塊化硬件如下：嵌入式主控制器PXIe-8108，F(xiàn)PGA基帶處理器PXIe-5641R，射頻下變頻器PXI-5600，射頻上變頻器PXI-5610，由此我們可以得到RFID協(xié)議一致性測試系統(tǒng)的一個(gè)具體設(shè)計(jì)，如圖4-1所示：

圖4-1：RFID協(xié)議一致性測試系統(tǒng)硬件層的具體設(shè)計(jì)

　　4.1RFID標(biāo)簽協(xié)議一致性測試系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)

　　當(dāng)被測單元為RFID標(biāo)簽時(shí)，F(xiàn)PGA基帶處理器需要被配置為RFID閱讀器仿真模式，與被測標(biāo)簽建立通訊，并配合主控制器完成各項(xiàng)測試工作。RFID標(biāo)簽協(xié)議一致性測試系統(tǒng)的具體功能實(shí)現(xiàn)如圖4-2所示，其中括號中為以EPC UHF Class 1 Gen 2協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)為例的具體算法：

圖4-2：RFID標(biāo)簽協(xié)議一致性測試系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

　　在軟件的設(shè)計(jì)中，仍然采用模塊化的層次結(jié)構(gòu)，F(xiàn)PGA層次主要完成符合RFID協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的狀態(tài)機(jī)，以及相應(yīng)的實(shí)時(shí)信號處理功能，在此不再詳述。HOST層次又劃分為多個(gè)功能模塊：硬件控制、物理層測試、協(xié)議層測試和流程管理。

　　其中，硬件控制模塊實(shí)現(xiàn)對模塊化硬件的控制，包括硬件的配置、觸發(fā)采集等；物理層測試模塊實(shí)現(xiàn)對信號的物理參數(shù)測試，包括時(shí)、頻、調(diào)制域的各種測量分析；協(xié)議層測試模塊實(shí)現(xiàn)對信號的協(xié)議參數(shù)測試，包括數(shù)據(jù)分析，幀結(jié)構(gòu)分析等。流程管理模塊則與專業(yè)自動化測試流程管理軟件（例如TestStand）配合，實(shí)現(xiàn)對RFID協(xié)議一致性測試項(xiàng)目的管理，以及測試報(bào)告的生成等。RFID標(biāo)簽協(xié)議一致性測試軟件的示例如圖4-3所示：

圖4-3：RFID標(biāo)簽協(xié)議一致性測試軟件界面

　　在RFID無線通訊中，標(biāo)簽的后向散射信號（Backscatter）是較為特殊的，它不同于傳統(tǒng)的ASK或PSK信號，而是兩者的結(jié)合，因此對后向散射信號的正確解析，也是RFID標(biāo)簽協(xié)議一致性測試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程中需要特別關(guān)注的一個(gè)問題。

圖4-4：后向散射信號和傳統(tǒng)ASK、PSK信號的Smith圖

　　后向散射信號的特性，與RFID標(biāo)簽的物理實(shí)現(xiàn)有著密切的關(guān)聯(lián)。RFID標(biāo)簽工作時(shí)，由天線收集電磁波，經(jīng)過內(nèi)部芯片的處理后，再以特定的方式將電磁波向原發(fā)射方反射，數(shù)據(jù)的傳遞則依賴于RFID標(biāo)簽在兩個(gè)不同的阻抗?fàn)顟B(tài)之間快速切換，以此產(chǎn)生變化的電磁波反射。通常每個(gè)狀態(tài)的阻抗都同時(shí)具有實(shí)部和虛部，實(shí)部和虛部的分布還會隨工作頻率的變化而變化，這樣后向散射信號就會在幅度和相位上都發(fā)生改變，成為ASK和PSK結(jié)合的信號。后向散射信號的處理算法是RFID標(biāo)簽協(xié)議一致性測試的保證，也是更多高級測試，如?RCS等的基礎(chǔ)。對于后向散射信號，可以采用改進(jìn)的PSK解調(diào)算法，如圖4-5所示：

圖4-5：后向散射信號的處理

　　4.2RFID閱讀器協(xié)議一致性測試系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)

　　當(dāng)被測單元為RFID閱讀器時(shí)，F(xiàn)PGA基帶處理器需要被配置為RFID標(biāo)簽仿真模式，與被測閱讀器建立通訊。在RFID閱讀器協(xié)議一致性測試系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)中，與標(biāo)簽測試所具有的共性就不再復(fù)述，本節(jié)中主要專注于RFID閱讀器測試所特有的功能實(shí)現(xiàn)。

　　RFID閱讀器協(xié)議一致性測試的最大不同在于通訊過程的主導(dǎo)性，由于絕大多數(shù)RFID協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)都定義為ITF（Interrogator Talk First），即閱讀器先發(fā)信號模式，在與標(biāo)簽通訊的過程中，閱讀器占有主導(dǎo)地位，能夠主動的控制通訊的參數(shù)和流程。在進(jìn)行RFID閱讀器協(xié)議一致性測試時(shí)，測試系統(tǒng)需要根據(jù)接收到的閱讀器指令，來返回特定的標(biāo)簽信號，而不可能通過通訊信號來直接控制被測閱讀器的狀態(tài)。因此，閱讀器的測試與標(biāo)簽的測試相比，具有一定的不可預(yù)見性，即不能夠保證每一次通訊取得的信號都正好是測試所需的。

　　這里我們將引入一個(gè)針對RFID閱讀器協(xié)議一致性測試的新功能，即信號的實(shí)時(shí)流盤。所謂實(shí)時(shí)流盤技術(shù)是持續(xù)的采集通訊過程中的信號并不間斷的記錄下來，以供信號分析和測試軟件提取所需的信號片段，如圖4-6所示。實(shí)時(shí)流盤的關(guān)鍵在于保證信號的不遺漏，這就要求系統(tǒng)能夠支持足夠高的數(shù)據(jù)傳輸數(shù)率，并且擁有足夠大的數(shù)據(jù)存儲容量。得益于PXI / PXI Express開放高速總線的高帶寬，以及基于計(jì)算機(jī)磁盤的高密度存儲技術(shù)，實(shí)時(shí)流盤功能也得以輕松實(shí)現(xiàn)。值得一提的是，在實(shí)時(shí)流盤軟件的具體設(shè)計(jì)中，軟件本身的執(zhí)行效率也是最關(guān)重要的，需要進(jìn)行專門的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

圖4-6：實(shí)時(shí)流盤技術(shù)

　　另一方面，通訊過程的主導(dǎo)性問題還可以通過在RFID協(xié)議一致性測試系統(tǒng)和被測閱讀器之間增加額外的通訊鏈路的方式來解決，如串口、USB或局域網(wǎng)。絕大多數(shù)閱讀器都提供了以上一種或多種控制接口，在測試過程中，測試系統(tǒng)可以通過通訊接口給被測閱讀器發(fā)送控制指令，使之發(fā)射所需的射頻信號并進(jìn)入預(yù)期的測試狀態(tài)。但該方案在具體實(shí)現(xiàn)上仍然存在不可忽略的問題，即目前的閱讀器所提供的控制接口千差萬別，并未形成一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，在RFID協(xié)議一致性測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)對每一種閱讀器的控制幾乎是不可能的。幸運(yùn)的是，為解決該問題，目前已有部分的國家和組織開始了閱讀器控制接口標(biāo)準(zhǔn)的制訂工作。

　　RFID閱讀器協(xié)議一致性測試的另一個(gè)不同之處在于，標(biāo)簽信號的生成。如前所述，真實(shí)的RFID標(biāo)簽通過在兩個(gè)不同的阻抗?fàn)顟B(tài)之間快速切換來產(chǎn)生后向散射信號。對于測試系統(tǒng)來說，如果希望仿真一個(gè)真實(shí)的通訊過程，就不能夠直接通過射頻上變頻器來給被測閱讀器發(fā)送射頻信號，而是需要通過某種方式來產(chǎn)生一個(gè)向散射信號。事實(shí)上，在眾多RFID協(xié)議一致性測試規(guī)范中，也定義了阻抗切換模塊來完成該功能，例如在ISO 18047-6規(guī)范中的定義如圖4-7所示：

圖4-7：ISO 18047-6定義的標(biāo)簽?zāi)M器

　　在RFID閱讀器協(xié)議一致性測試系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)中，我們可以利用FPGA基帶處理器的輸出，直接驅(qū)動外置的阻抗切換模塊，反射來自閱讀器的電磁波，仿真一個(gè)真實(shí)RFID標(biāo)簽的工作。

　　5.RFID協(xié)議一致性測試系統(tǒng)演示

　　在具體實(shí)現(xiàn)了RFID協(xié)議一致性測試系統(tǒng)之后，我們將可以應(yīng)用于對RFID單元的實(shí)際測試之中，本節(jié)以EPC UHF Class 1 Gen 2（也被稱為ISO 18000-6 Type C）標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議一致性測試為例，來介紹RFID標(biāo)簽和閱讀器的協(xié)議一致性測試實(shí)例。盡管每一種RFID協(xié)議都有微妙的不同，但EPC UHF Class 1 Gen 2標(biāo)準(zhǔn)仍然是最具有代表性的一種協(xié)議，因?yàn)樵搮f(xié)議是目前應(yīng)用最為廣泛的UHF RFID標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)其協(xié)議一致性測試規(guī)范，也是眾多規(guī)范中定義最為完備的一種。通過EPC UHF Class 1 Gen 2標(biāo)準(zhǔn)的測試實(shí)例，我們可以看到對各種RFID標(biāo)準(zhǔn)都適用的一般準(zhǔn)則。

　　5.1RFID標(biāo)簽協(xié)議一致性測試實(shí)例

　　EPC UHF Class 1 Gen 2標(biāo)準(zhǔn)RFID標(biāo)簽協(xié)議一致性物理層測試項(xiàng)目如表5-1所示，測試點(diǎn)數(shù)表明該測試項(xiàng)目需要在多少種測試條件組合下進(jìn)行測試：

表5-1：RFID標(biāo)簽協(xié)議一致性物理層測試項(xiàng)目

　　物理層測試中，我們選取FM0前導(dǎo)碼的單個(gè)測試點(diǎn)為例。FM0前導(dǎo)碼測試的目的是檢查標(biāo)簽應(yīng)答是否以協(xié)議中所規(guī)定的特定前導(dǎo)碼序列開頭，該前導(dǎo)碼用于閱讀器對標(biāo)簽應(yīng)答信號的識別和同步。FM0前導(dǎo)碼的協(xié)議規(guī)定前7個(gè)脈沖長度的相對比值為2:1:1:2:1:3:2，允許誤差為正負(fù)2.5%，如圖5-1所示：

圖5-1：FM0信號的前導(dǎo)碼（TRext=0）

　　測試過程中，RFID標(biāo)簽協(xié)議一致性測試系統(tǒng)給被測標(biāo)簽發(fā)送Query指令，并檢查返回的應(yīng)答信號。實(shí)測信號如圖5-2所示，兩個(gè)光標(biāo)之間為標(biāo)簽應(yīng)答的前導(dǎo)碼，前7個(gè)脈沖的絕對長度依次為4.20，2.12，2.08，4.16，2.08，6.26，4.16微秒，相對比值為2:1.01:0.99:1.98:0.99:2.98:1.98，符合協(xié)議規(guī)定。

圖5-2：FM0前導(dǎo)碼實(shí)測信號

　　EPC UHF Class 1 Gen 2標(biāo)準(zhǔn)RFID標(biāo)簽協(xié)議一致性協(xié)議層測試項(xiàng)目如表5-2所示：

　　測試規(guī)范序號協(xié)議層測試項(xiàng)目測試點(diǎn)數(shù)

　　66鏈接頻率誤差72

　　70鏈接時(shí)間T172

　　70最小鏈接時(shí)間T272

　　70最大鏈接時(shí)間T272

　　86TID內(nèi)存數(shù)據(jù)2

　　93滅活操作2

　　97只讀標(biāo)簽CRC162

　　97讀寫標(biāo)簽CRC162

　　101PC內(nèi)存數(shù)據(jù)2

　　102默認(rèn)PC數(shù)值2

　　123, 124, 132, 136Ready和Reply狀態(tài)2

　　123, 129Arbitrate狀態(tài)6

　　123, 137, 138Acknowledged狀態(tài)2

　　123, 139, 141Open狀態(tài)2

　　123, 142Secured狀態(tài)2

　　145Acknowledged到Secured狀態(tài)跳轉(zhuǎn)2

　　148, 149Open到Killed狀態(tài)跳轉(zhuǎn)2

　　148, 149Secured到Killed狀態(tài)跳轉(zhuǎn)2

　　132, 136Acknowledged到Reply狀態(tài)跳轉(zhuǎn)2

　　132, 136Open到Reply狀態(tài)跳轉(zhuǎn)2

　　132, 136Secured到Reply狀態(tài)跳轉(zhuǎn)2　　

　　協(xié)議層測試中，我們選取鏈接時(shí)間T1和Open狀態(tài)兩個(gè)測試項(xiàng)目的單個(gè)測試點(diǎn)為例。

　　鏈接時(shí)間T1測試的目的是測量標(biāo)簽從接收到閱讀器指令到返回應(yīng)答之間的時(shí)間間隔，閱讀器在發(fā)送完指令之后，會在特定的時(shí)間窗內(nèi)檢測來自標(biāo)簽的應(yīng)答信號，落在時(shí)間窗之外的標(biāo)簽信號將會丟失。鏈接時(shí)間T1應(yīng)該處于[Max(RTCal,10Tpri)*(1-FT)-2, Max(RTCal,10Tpri)*(1+FT)+2]區(qū)間之內(nèi)，計(jì)算公式中各參數(shù)在協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)中都有明確定義，簡便起見，我們這里直接給出在該測試點(diǎn)下的具體數(shù)值為[33.1, 44.9]微秒。

　　測試過程中，RFID標(biāo)簽協(xié)議一致性測試系統(tǒng)給被測標(biāo)簽發(fā)送Query指令，并測量指令結(jié)束到應(yīng)答開始的時(shí)間間隔。實(shí)測信號如圖5-3所示，兩個(gè)光標(biāo)之間為鏈接時(shí)間T1，數(shù)值為36.8微秒，符合協(xié)議規(guī)定。

圖5-3：鏈接時(shí)間T1實(shí)測信號

　　Open狀態(tài)測試的目的是驗(yàn)證標(biāo)簽?zāi)軌蛘_的從其他狀態(tài)進(jìn)入Open狀態(tài)，正確的協(xié)議狀態(tài)跳轉(zhuǎn)是標(biāo)簽?zāi)軌蛲瓿筛黜?xiàng)應(yīng)用功能的基礎(chǔ)。進(jìn)入Open狀態(tài)的過程是標(biāo)簽協(xié)議狀態(tài)圖的一個(gè)子集，如圖5-4所示：

圖5-4：標(biāo)簽協(xié)議狀態(tài)圖Open相關(guān)子集

　　測試過程中，從標(biāo)簽上電開始，RFID標(biāo)簽協(xié)議一致性測試系統(tǒng)給被測標(biāo)簽依次發(fā)送Query，QueryRep，ACK，ReqRN指令，驗(yàn)證標(biāo)簽是否依次經(jīng)過了不返回應(yīng)答的Arbitrate狀態(tài)，返回RN16的Reply狀態(tài)，返回PC,EPC,CRC16的Acknowledged狀態(tài)，最終進(jìn)入返回Handle,CRC16的Open狀態(tài)。實(shí)測信號如圖5-5所示，即Query→無應(yīng)答→QueryRep→無應(yīng)答→QueryRep→RN16→ACK→PC,EPC,CRC16→ReqRN→Handle,CRC16, 符合協(xié)議規(guī)定。

圖5-5：Open狀態(tài)實(shí)測信號

　　5.2RFID閱讀器協(xié)議一致性測試實(shí)例

　　EPC UHF Class 1 Gen 2標(biāo)準(zhǔn)RFID閱讀器協(xié)議一致性物理層測試項(xiàng)目如表5-3所示：

　　測試規(guī)范序號物理層測試項(xiàng)目測試點(diǎn)數(shù)

　　7頻率準(zhǔn)確度50

　　12數(shù)據(jù)編碼2

　　14射頻包絡(luò)12

　　14射頻包絡(luò)22

　　21上電射頻包絡(luò)11

　　22上電射頻包絡(luò)21

　　24下電射頻包絡(luò)11

　　25下電射頻包絡(luò)21

　　32前導(dǎo)碼2

　　42FHSS射頻包絡(luò)1

　　46FHSS信道50

　　48多閱讀器模式頻譜1

　　51密集閱讀器模式頻譜1

　　358單邊帶模式頻譜1

　　物理層測試中，我們選取數(shù)據(jù)編碼，射頻包絡(luò)1和密集閱讀器模式頻譜三個(gè)測試項(xiàng)目的單個(gè)測試點(diǎn)為例。

　　數(shù)據(jù)編碼測試的目的是測量閱讀器信號中的PIE編碼參數(shù)，編碼參數(shù)確定了閱讀器信號數(shù)據(jù)位的標(biāo)準(zhǔn)長度，并間接確定了標(biāo)簽信號的鏈接速率。閱讀器信號采用不同的脈沖長度進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的編碼，數(shù)據(jù)0應(yīng)在6.25到25微秒之間，數(shù)據(jù)1與數(shù)據(jù)0的長度之比，應(yīng)滿足如圖5-6所示的規(guī)定：

圖5-6：PIE編碼符號

　　測試過程中，RFID閱讀器協(xié)議一致性測試系統(tǒng)接收被測閱讀器發(fā)送的指令，并測量Query指令中數(shù)據(jù)0和數(shù)據(jù)1 的編碼參數(shù)。實(shí)測信號如圖5-7所示，三個(gè)光標(biāo)之間依次為數(shù)據(jù)1和數(shù)據(jù)0，其中數(shù)據(jù)0長度，即Tari為24.8微秒，數(shù)據(jù)1長度為43.2微秒，PIEx為18.4微秒，符合協(xié)議規(guī)定。

圖5-7：PIE編碼實(shí)測信號

　　射頻包絡(luò)1測試的目的是測量閱讀器信號中的ASK調(diào)制參數(shù)，包括調(diào)制深度、上升沿時(shí)間、下降沿時(shí)間和脈沖寬度，調(diào)制參數(shù)必須在一定的范圍之內(nèi)，標(biāo)簽才能夠正確識別閱讀器的信號。閱讀器到標(biāo)簽傳輸?shù)钠胀ˋSK和PR-ASK信號的射頻包絡(luò)都有嚴(yán)格的定義，調(diào)制深度應(yīng)在80%到100%之間，上升沿、下降沿時(shí)間應(yīng)小于0.33數(shù)據(jù)位長度，脈沖寬度應(yīng)在0.265到0.525數(shù)據(jù)位長度之間，如圖5-8所示：

圖5-8：普通ASK和PR-ASK信號的射頻包絡(luò)

　　測試過程中，RFID閱讀器協(xié)議一致性測試系統(tǒng)接收被測閱讀器發(fā)送的指令，并測量特定脈沖的調(diào)制參數(shù)。實(shí)測信號如圖5-9所示，被測閱讀器采用的是PR-ASK信號，經(jīng)過脈沖成型濾波后波形變得圓滑，數(shù)據(jù)位長度為24.8微秒，調(diào)制深度為97.4%，上升沿時(shí)間為8.0微秒，下降沿時(shí)間為7.6微秒，脈沖寬度為12.6微秒，符合協(xié)議規(guī)定。

圖5-9：PR-ASK射頻包絡(luò)實(shí)測信號

　　密集閱讀器模式頻譜測試的目的是測量閱讀器信號的頻譜構(gòu)成，在密集閱讀器模式下，應(yīng)用環(huán)境中將有多個(gè)閱讀器在不同的信道上同時(shí)通訊，因此要求每個(gè)閱讀器只能占用自己的信道，發(fā)射信號在該信道以外的功率應(yīng)該足夠小，否則可能干擾相鄰信道閱讀器的正常通訊。密集閱讀器模式頻譜在第1、2、3鄰道的抑制比需要分別達(dá)到-30、-60、-65dBch，如圖5-10所示：

圖5-10：密集閱讀器模式頻譜模板

　　測試過程中，RFID閱讀器協(xié)議一致性測試系統(tǒng)接收被測閱讀器發(fā)送的指令，并計(jì)算一段Select指令的信號頻譜，與標(biāo)準(zhǔn)的頻譜模板進(jìn)行比較。實(shí)測信號如圖5-11所示，被測閱讀器采用數(shù)據(jù)位長度25微秒的信號，相應(yīng)信道寬度為100kHz，頻譜未超出模板的限制，符合協(xié)議規(guī)定。

圖5-11：密集閱讀器模式頻譜實(shí)測信號

　　EPC UHF Class 1 Gen 2標(biāo)準(zhǔn)RFID閱讀器協(xié)議一致性協(xié)議層測試項(xiàng)目如表5-4所示，主要為各個(gè)鏈接時(shí)間的測量。測試過程中，RFID閱讀器協(xié)議一致性測試系統(tǒng)接收被測閱讀器發(fā)送的指令，并根據(jù)測試需求返回相應(yīng)的應(yīng)答信號，類似于標(biāo)簽測試中的鏈接時(shí)間測試，故不再單獨(dú)舉例：

　　測試規(guī)范序號協(xié)議層測試項(xiàng)目測試點(diǎn)數(shù)

　　70鏈接時(shí)間T22

　　70鏈接時(shí)間T32

　　70鏈接時(shí)間T42