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Untersuchungen zur Leistungssteigerung von Funkidentifikationssystemen

Schmidt, Philip

Funkidentifikationsverfahren, im Allgemeinen als „Radio Frequency Identification“ (RFID)-Systeme bekannt, werden mittlerweile standardmäßig beispielsweise in Zutrittskontrollsystemen, bei der Rückverfolgung von Warenchargen in der Lebensmittelindustrie oder in Sensorsystemen im industriellen Produktionsumfeld eingesetzt. Die durch ein solches System zu identifizierenden Objekte werden mit aktiven oder passiven Transpondern ausgestattet, welche eine sehr hohe Energieeffizienz erfordern. Bei RFID-Systemen mit aktiven, d.h. batteriegestützt betriebenen Transpondern, soll die Batterielebenszeit des Transponders demnach möglichst hoch sein. Passive Transponder hingegen verfügen über ein stark begrenztes Energieangebot, da deren Energieversorgung über die Luft von der Basisstation zum Transponder erfolgt. Als Energiereichweite wird die korrespondierende, maximale Distanz beschrieben, über die ein passiver Transponder mit ausreichend Energie versorgt werden kann. Von dieser wiederum hängt die Lesereichweite ab, sie misst die Distanz, über die der Transponder Daten übertragen kann. Die Leistungsfähigkeit von RFID-Systemen wird folglich sowohl durch die Energiereichweite als auch durch die Lesereichweite charakterisiert. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, wie die Leistungsfähigkeit von RFID-Systemen optimiert werden kann. In dem Zusammenhang wurde ein neuartiges RFID-Kommunikationsverfahren entwickelt und untersucht. Bei diesem neuartigen Verfahren liegt das vom Transponder zur Basisstation übertragene Signal in dem Frequenzband, das durch die Signalübertragung von der Basisstation zum Transponder belegt wird. Dies muss in konventionellen RFID-Systemen jedoch zwingend vermieden werden, da eine Datenübertragung vom Transponder zur Basisstation ansonsten nicht möglich wäre. Dieses Problem adressierend, ist die Datenübertragung zwischen Transponder und Basisstation in dem RFID-Kommunikationsverfahren, deren Entwicklung und Untersuchung Gegenstand dieser Arbeit ist, zeitgleich in beide Richtungen möglich.

Radio frequency identification (RFID) systems are broadly applied for different purposes. Amongst others, they are embedded in access control systems, in retracing systems for groceries, or in industrial manufacturing systems. The objects to be identified are marked by either active or passive tags, both facing high requirements concerning their energy efficiency. While active, i.e. battery powered tags should ideally have maximally long-lived batteries, passive tags are wirelessly supplied with energy necessary for operation by the base station. However, their energy supply is rather limited. The maximum distance over which a passive tag is able to be powered by the base station is called energy distance. Furthermore, the maximum readout distance of tags is determined by the energy distance. Via a combination of energy distance and readout distance, the RFID system´s performance is characterized. The objective of this thesis is to improve the performance of RFID systems. In this context a novel RFID communication technique has been developed and investigated. Compared to the state-of-the-art technique, the main characteristic of my approach is a tag signal lying within the carrier signal’s bandwidth. Though, in state-of-the-art systems this has to be avoided to ensure data transmission between base station and tag. However, by applying the proposed RFID communication technique, a full duplex communication between both elements can be realized.

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Schmidt, Philip: Untersuchungen zur Leistungssteigerung von Funkidentifikationssystemen. 2017.

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