超高頻無源RFID多標(biāo)簽防碰撞算法性能分析與優(yōu)化.pdf

1、射頻識(shí)別是一種利用射頻信號(hào)的空間耦合傳輸特性,在讀寫器和標(biāo)簽之間進(jìn)行雙向通信的非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。與條碼和二維碼技術(shù)相比,具有多標(biāo)簽識(shí)別能力、非視距讀取、讀取速度快、存儲(chǔ)容量大、安全性高等優(yōu)點(diǎn)。
　　RFID系統(tǒng)中一般存在多個(gè)讀寫器和大量的標(biāo)簽,讀寫器與讀寫器、讀寫器與標(biāo)簽之間的通信通常是在單一信道上進(jìn)行,讀寫器和標(biāo)簽隨機(jī)占用信道造成信號(hào)混疊,致使彼此都不能正確獲取信息,即在復(fù)雜的RFID系統(tǒng)中一般存在著兩種形式的碰撞:讀寫器碰

2、撞和標(biāo)簽碰撞。特別是低成本無源RFID標(biāo)簽,標(biāo)簽碰撞現(xiàn)象尤為突出。本論文主要針對(duì)860~960MHz這個(gè)頻段的超高頻無源 RFID標(biāo)簽碰撞現(xiàn)象進(jìn)行了細(xì)致深入的研究。本文所做的主要工作如以下兩個(gè)方面。
　　(1)本文在分析RFID幀時(shí)隙類ALOHA防碰撞算法性能的基礎(chǔ)上,明確了影響RFID系統(tǒng)吞吐率的兩類因素:幀長和碰撞時(shí)隙的處理方式。首先根據(jù)標(biāo)簽在幀上的分布特征,推導(dǎo)出最佳幀長的計(jì)算公式,并構(gòu)造了標(biāo)簽數(shù)估計(jì)函數(shù)。由標(biāo)簽數(shù)估計(jì)函數(shù)和

3、最佳幀長計(jì)算公式可以求得算法的最佳幀長。其次根據(jù)二進(jìn)制散列機(jī)制的時(shí)隙散列模型求解出解決碰撞標(biāo)簽所需時(shí)隙數(shù)的數(shù)學(xué)期望,證明了碰撞標(biāo)簽數(shù)在一定范圍內(nèi)時(shí),二進(jìn)制散列機(jī)制能夠高效地處理標(biāo)簽碰撞。利用最佳幀長估計(jì)機(jī)制和二進(jìn)制散列機(jī)制對(duì)RFID幀時(shí)隙類ALOHA防碰撞算法進(jìn)行優(yōu)化,可以較為有效地提高RFID系統(tǒng)的吞吐率。
　　(2)考慮到EPC Class1 Generation2協(xié)議中SA算法中存在的不足,為進(jìn)一步提高RFID系統(tǒng)吞吐率,在

4、不增加標(biāo)簽端算法復(fù)雜度和硬件的條件下,本文提出了預(yù)設(shè)調(diào)整盤存周期的差分門限、時(shí)隙前向檢測(cè)后向預(yù)測(cè)和二進(jìn)制散列的方法,協(xié)同處理當(dāng)前時(shí)隙和下一個(gè)時(shí)隙的標(biāo)簽響應(yīng)情況。利用預(yù)設(shè)差分門限的方式避免讀寫器進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算,同時(shí)通過時(shí)隙前向檢測(cè)和后向預(yù)測(cè)的方法提前判別當(dāng)前時(shí)隙和下一個(gè)時(shí)隙的標(biāo)簽響應(yīng)情況,然后快速跳過當(dāng)前空閑時(shí)隙和下一個(gè)空閑時(shí)隙,并對(duì)在當(dāng)前碰撞時(shí)隙和下一個(gè)碰撞時(shí)隙響應(yīng)的標(biāo)簽實(shí)時(shí)進(jìn)行二進(jìn)制散列。
　　最后通過盤存周期調(diào)整方式比較、時(shí)隙散