Diseño de un sistema SDR (Radio Definida por Software) mediante FPGA para la recepción de dispositivos RFID

Abstract

Hoy en día la Identificación por Radio Frecuencia (RFID) está muy extendida en áreas muy diversas de nuestra vida cotidiana como los sistemas para la identificación en el control de acceso a áreas restringidas, catalogación e identificación de objetos, seguimiento en la cadena productiva de un determinado artículo, identificación animal, pagos electrónicos o la industria del automóvil. Tal y como queda patente en estos ejemplos de uso, el objetivo primordial de la tecnología RFID es transmitir una identidad única de forma similar a un código de barras. Sin embargo, estos dispositivos presentan la ventaja de poder proporcionar información añadida a la identificación como enlaces a páginas web, información sobre el control de versiones o incluso lecturas de sensores de manera inalámbrica. Este trabajo describe el diseño y desarrollo de un prototipo funcional para la lectura de dichos dispositivos RFID cuya frecuencia de trabajo se centra en la banda HF (3MHz-30MHz),concretamente en 13.56MHz. Además, otro de los objetivos de este trabajo consiste en la implementación del lector utilizando los paradigmas de la Radio Definida por Software (SDR), en la cual, los elementos hardware típicos de los receptores de radio como puede ser el mezclador o el filtrado están implementados mediante lógica digital, proporcionando la posibilidad de gobernarlos por software de más alto nivel. Dada la naturaleza de una SDR, se ha optado por sintetizarla en un dispositivo lógico programable como es una FPGA (Matriz de puertas lógicas programable), realmente versátil a la hora de implementar la lógica necesaria para el procesado digital de la señal.

Nowadays, the Radio Frequency Identification (RFID) is very widespread in many diverse areas of our everyday life such as identification systems in access control to restricted areas, cataloging and identification of objects, tracking in the production chain of a certain item, animal identification or electronic payments. As it is clear from these usage examples, the primary goal of RFID technology is to convey a unique identity similar to a barcode. However, these devices have the advantage of being able to provide information added to the identification such as web links, facts about version control or even wireless sensor readings . This work describes the design and development of a functional prototype for reading these RFID devices whose working frequency is centered in the HF band (3MHz-30MHz), specifically at 13.56MHz. In addition, another goals of this work consist of the reader’s implementation using the paradigms of Software Defined Radio (SDR), where the typical hardware elements of radio receivers such as mixer or filtering are implemented by digital logic, providing the possibility to govern them by higher level software. Given the nature of an SDR, a programmable logic device such as a FPGA (Field-programmable gate array) has been chosen to synthesize it. The FPGA is very versatile to perform the necessary logic for digital signal processing.