rfid动态帧时隙aloha与查询树防碰撞算法研究

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1、分类号TP301.6密级公开UDC004学位论文编号D-10617-30852-(2016)-02012重庆邮电大学硕士学位论文中文题目RFID动态帧时隙Aloha与查询树防碰撞算法研究英文题目ResearchoftheDynamicFrameSlottedAlohaandQueryTreeAnti-collisionAlgorithminRFIDSystem学号S130231012姓名宫腾飞学位类别工程硕士学科专业计算机技术指导教师龙昭华教授完成日期2016年4月8日重庆邮电大学硕士学位论文摘要摘要人们在广泛使用RFID技术的同时，除要面临系统成本高、技术

2、标准不统一、应用环境不成熟等诸多问题外，在天线设计、安全通信、隐私保护和防碰撞等关键技术上也存在着许多亟待解决的难题。当读写器周围有多个标签与之通信时，各标签间往往会因为信道竞争而产生数据碰撞。所以，如何有效规避这种碰撞现象的发生，将对于保证RFID系统中读写器与标签间的正常通信具有重要的意义。本文主要对RFID系统中的标签防碰撞技术展开研究。首先，通过归纳总结，将现有标签防碰撞算法分为三类进行了详细介绍，列举并分析了每类方法中一些代表性算法的工作原理和利弊，比较了三类算法的优缺点。其次，本文重点研究了Aloha类不确定方法中的动态帧时隙Aloha(DFSA

3、)算法，详细分析了该算法的系统模型，指出了标签估计在DFSA算法中的重要性。为了更加准确高效地估计出待识别标签的数量，本文在研究现有标签估计方法的基础上，探究了非空时隙平均数与待识别标签数之间存在的规律，提出了一种基于非空时隙数(NESB)的标签估算算法。通过仿真与对比分析，当帧长为128，待识别标签数为300时，本文NESB算法在估算误差率方面比碰撞时隙比率Cratio估计法低87.74%，比AdaptiveSlottedALOHAProtocol(ASAP)算法低83.13%。在估算时间上，相比最大后验概率(MAP)估计法和ASAP算法，分别减少了25.

4、49%和14.03%。此外，为了验证NESB估计方法的实际可行性，本文将其应用于DFSA算法中，提出了改进型DFSA算法并在OPNET中搭建RFID通信系统模型对该算法进行了仿真。仿真结果表明，改进型DFSA算法性能较改进前更优，其系统吞吐率能够始终保持在理论最大值附近。最后，本文对查询树算法及其改进算法中的四元查询树算法和自适应多叉树算法进行了分析，指出了当中存在的不足，提出了一种自适应二—四叉混合查询树算法。该改进算法完全消除了标签在被识别过程中产生的空时隙，优化了系统在标签数量规模较小情况下的查询次数和吞吐率，减少了整个识别工作中读写器与标签之间的传输

5、信息量。仿真实验表明，在待识别标签数量小于系统最大标签数的60%的情况下，自适应二—四叉混合查询树算法的性能明显优于查询树算法I重庆邮电大学硕士学位论文摘要和四元查询树算法。当标签ID所占比特数为8，待识别标签数为50时，相比查询树和四元查询树算法，自适应二—四叉混合查询树算法在查询次数方面分别减少了24.35%和25.64%，在吞吐率方面分别提高了32.18%和34.66%，在传输信息量方面分别降低了53.9%和50.3%。关键词：射频识别，防碰撞，动态帧时隙Aloha，标签估计，查询树算法II重庆邮电大学硕士学位论文AbstractAbstractWhi

6、leRFIDtechnologyiswidelyusedinpeople’slife,inadditiontofacingtheissuesofhighsystemcost,diversetechnicalstandards,immatureapplicationenvironmentandetc,italsohasmanyurgentproblemstobesolvedinantennadesign,securecommunications,privacyprotection,anti-collisionandmanyotherkeytechnologie

7、s.Whenareadercommunicateswithmultipletagsaround,datacollisionbetweendifferenttagsisoftengeneratedbychannelcompetition.SohowtoeffectivelyavoidsuchcollisionsfromhappeningwillbeofgreatsignificancetoensurethenormalcommunicationbetweenthereaderandtagsinRFIDsystem.Thisthesisfocusesonrese

8、archingthetaganti-collisio