用于RFID读写器的解码方法及装置

  完成单位：北京智芯微电子科技有限公司

  主要完成人：赵东艳、王于波、李德建、陈家国、张晓燚、马岩、张喆、冯曦、唐晓柯

一、研发背景

工业互联网是电力、制造、石油石化、轨道交通等重要工业领域高质量发展的重要保障，数千亿工业终端设备的智能化管理，需要射频识别系统（以下简称“RFID系统”）来支撑。RFID系统包括读写器和电子标签，其核心是RFID解码技术，解码性能直接影响RFID系统在工业领域应用效果。

以美国英频杰为代表的国外企业围绕RFID解码技术布局了大量专利，垄断国内高性能RFID系统市场，高性能RFID解码技术亟需取得突破，实现RFID系统自主化。

此外，工业应用需要RFID系统在恶劣环境中高效可靠地运行，以及新兴应用对远距离识读的需求，现有技术无法满足。如何在不增加额外资源的同时有效提升解码性能，是高性能RFID系统自主化面临的主要难题。

针对以上难题，发明人团队发明了《用于RFID读写器的解码方法及装置》专利技术（以下简称：本专利），本专利首创了一种全新的信噪比增强的复数域解码处理架构，提出了收发载频同源的复信号合成、单导频音过采样数估计及低误码率判决等技术，攻克了信号处理过程信号门限高、弱信号捕获成功率低、判决误码率高等技术难题，有效提升了RFID系统的灵敏度、识读距离等性能（附件1-3）。

二、发明团队介绍

发明人团队具有丰富射频识别芯片设计及射频识别产品应用经验，开发出本专利读写器及终端产品。发明人团队在本专利相关领域获授权发明专利28项，实用新型专利5项，编制标准1项；获得集成电路布图8项，软件著作权12项；发表SCI论文1篇，EI论文4篇。形成了覆盖专利、集成电路布图设计、软件著作权等完整的知识产权保护体系。发明人团队策划组织本专利产品发布会、技术交流论坛，积极扩大产品影响力，通过专利技术许可进一步提升本专利RFID产品市场占有率。发明人团队以本专利技术作为重要支撑完成的《超高频射频温度传感芯片关键技术及应用》项目获感知领航优秀项目奖（最高奖项），是我国智能感知领域等级最高、专业性最强的奖项；以本专利技术作为重要支撑完成的《基于自主软硬件的电力二次回路监测关键技术及应用》项目获中国仪器仪表学会科学技术奖一等奖；基于本专利技术完成的《电力物联网加密射频识别芯片（SGC4002）》获“中国芯优秀市场表现奖”（附件5-6）。

专利权人北京智芯微电子科技有限公司（以下简称“智芯公司”)是国家电网所属的工业级芯片设计企业，肩负着推动“工业芯片国产化”的央企责任，连续九年获评“中国十大集成电路设计企业”，是国家高新技术企业、国家技术创新示范企业、国家规划布局内重点集成电路设计企业。智芯公司形成“射频识别”、“安全”、“主控”等八大产品线200余款芯片产品，业务范围覆盖能源电力、轨道交通、汽车电子、石油石化等领域。智芯公司持续完善知识产权管理，加大研发创新投入和知识产权保护力度，获批“国家知识产权优势企业”、“北京市知识产权示范单位”、工信部工业企业知识产权运用试点企业，取得国家标准《企业知识产权管理规范（GB/T29490-2013）》的贯标认证，构建了规范的企业知识产权管理体系（附件7）。智芯公司受《中国知识产权报》邀请介绍知识产权建设经验，高度肯定高价值专利培育经验（附件8）。

三、成果(专利)简介

本专利共包含18项权利要求，4套独立权利要求，权利要求保护范围合理，能够得到说明书的支持。专利说明书对技术方案进行清楚、详细的记载，对解码要点、解码算法、解码步骤内在关系等进行全面描述，说明书公开充分。权威机构出具的专利稳定性检索分析报告认为：本专利权利要求1-18具有新颖性和创造性（附件4）。

本专利技术是RFID系统的核心技术，在本专利公开前，国内外尚未公开高性能解码方法。国外现有技术也存在RFID读写器在低信噪比环境下误码率高的问题。本专利解决了上述误码率高的问题，克服了RFID读写器与电子标签相对移动而造成的强信号快速变换。提出了完全不同于业界现有技术的RFID解码方法，首创提出基于“复信号”的RFID解码框架，提出了收发载频同源的复信号合成、单导频音过采样数估计及低误码率判决等技术。本专利技术解决了RFID领域关键、共性技术难题，填补了国内空白。基于本专利技术形成的产品灵敏度、识读距离等性能指标达到国际领先水平，而且实现了功耗降低和成本缩减，使得产品竞争力优势明显。专利权人对本专利技术进行产品开发，形成10余款读写器及终端系列产品，应用于检定流水线、批量识别射频门、输电杆塔巡检、变电站巡检等场景。依托本专利研发的RFID系统识读距离远、抗干扰能力强、功耗低，目前在国内累计销售读写器，产品销往全国27个省、自治区和直辖市。本专利产品具备显著的性价比优势，市场竞争力强。（附件9）

四、成果（专利）转化情况介绍

为加快本专利产业化进程，提高产品核心竞争力，专利权人通过多种运用模式，实现专利的成果转化及大规模推广应用，依托本专利技术形成的产品得到了央视网《2020年双创活动周》节目专题报道。运用本专利技术RFID产品规模化应用在输电、变电、配电、后勤、安监等电力领域，目前，在电力行业应用超2年，实现资产设备的全生命周期可视化管理。本专利技术RFID产品已在智能制造物料实时精准抓取、轨道交通铁路一杆一档管理、民用航空机场行李物品的全流程追踪等系统实现运用。本专利还广泛应用于石油石化、精密仪器、物流管理等领域。

专利转化具体情况如下：  

1.通过专利自行实施，实现专利技术广泛应用

基于本专利开发出便携式读写器、台式读写器、无人机读写器等10余款RFID读写器及终端，产品已大规模应用在电力、智能制造、轨道交通等诸多领域，累计应用超2年，销售额达2.3亿，有效提升了实物资产在制造、物流、运维检修等环节的使用效率。

表1 电力行业应用产品

表2 其他行业应用产品

2.积极推进专利许可，促进专利技术的转化运用

为进一步促进专利技术成果转化，本专利以普通许可的方式许可给北京思凌科半导体科技有限公司、山东日照山川电子信息技术有限公司、深圳市国电科技通信有限公司，合同金额2600万元，为专利权人创造了可观的商业利润。目前，被许可方以成功将专利技术应用于一体化物联感知解决方案、RFID作业终端等产品中，实现了RFID技术转型升级，成功携手专利权人进一步扩大市场规模。

3.完成专利密集型产品备案

在国家专利密集型产品备案平台上完成RFID工器具柜等产品的专利密集型产品备案。（附件10）

4.引领创新，促进行业升级

专利权人智芯公司正在与中国机械科学研究总院标准技术研究所、哈尔滨电工仪器仪表研究所、中国电力科学研究院等单位合作和开展相关的专利标准制定。

五、经济效益与社会效益介绍

本专利技术是RFID读写器的核心技术，对于RFID系统的发展具有非常重要的作用，具有非常广阔的发展前景。

（一）经济效益

专利权人智芯公司已将本专利技术应用于射频识别等系列产品，自实施日至2021年底，累计销售5万套、销售额23336.15万元。（附件11）

本专利的应用直接推动了RFID移动作业终端及电子标签行业的快速发展，促使国内工业领域RFID产品加工行业形成完成的供应链，推动供应商合同额1亿元/年以上，利润3000万元/年；推动专利许可公司年合同增加超过2000万元/年，利润超过600万元/年。

（二）社会效益

1.打破国外垄断，有效解决我国“卡脖子”技术难题

由于中美贸易战、新冠疫情等原因，几乎所有国外RFID芯片全面缺货，严重限制了我国RFID及相关产业的发展。在此背景下，专利权人依靠掌握的RFID系统核心技术，开发10余款RFID读写设备，有力保障国家电网“实物ID行动计划”等工业信息化建设项目有序展开、稳步推进，解决了我国“卡脖子”技术难题，缓解了RFID芯片断供危机。

2.形成自主知识产权技术体系，实现高水平科技自立自强

国外企业围绕RFID系统布局了大量的专利，形成严密的专利壁垒，严重阻碍国内企业独立研发RFID系统。本专利的提出，有效突破了国外的技术壁垒，在解码算法、读写器设计、RFID系统设计等方面布局国内及海外多项专利、集成电路布图等，抢占国际竞争的主动权，实现了我国RFID系统从“受制于人”到“走向世界”的重大转变。

3.推动RFID系统国产化，为工业互联网建设提供重要保障

以本专利技术为核心，构建了具有完备自主知识产权的RFID系统，专利权人智芯公司成为国内首家工业RFID全系统解决方案供应商。专利产品已大规模应用于我国电力设备识别系统，将电力领域RFID读写器国产化率大幅提升。在制造、交通、民航、物流、公共服务等领域也实现规模化应用，有效推动了我国RFID系统“国产化”进程，助力“数字中国”建设，保障国家信息安全。