rfid 防碰撞技术中算法研究

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1、RFID防碰撞技术中算法研究　　摘要：通过对RFID中的碰撞问题和防碰撞算法进行分析，结合动态帧时隙ALOHA算法和动态二进制搜索算法的优点，提出一种基于标签估计和标签识别的混合算法。关键词：无线射频辐射；防碰撞算法；ALOHA算法；二进制搜索中图分类号：TP301文献标识码：A文章编号：1009-3044（2013）15-3514-02在RFID系统中，常用的标签防碰撞算法有基于时分多路法（TDMA）的ALOHA系列的算法和二进制防碰撞系列算法，而两种算法需根据标签的数量才能发挥其优点。但当标签数量无法估计的情况，单纯运用

2、一种算法效率会较低。如能同时运用该两种算法，结合动态帧时隙ALOHA算法和动态二进制搜索算法的优点，能根据非固定标签数量，较快速解决碰撞问题。1RFID防碰撞算法概述无线射频辐射技术（RadioFrequency8Identification，RFID），是20世纪90年代兴起的一项非接触式的自动识别技术。它是通过射频方式进行非接触式双向通信，以达到对目标对象自动识别的目的。目前已广泛应用于身份识别、工厂制造、物流管理等领域，也是正在发展的物联网的核心技术。在RFID系统中，防碰撞技术是信号识别的关键技术之一。当只有一个标签

3、位于一个阅读器的可读范围内，则可直接进行阅读。但实际情况，通常会有多个标签同时位于一个阅读器的可读范围。在信道共用、频率相同的情况下，多个标签同时将信号送入一个阅读器的读通道会产生信道争用，各信号之间互相干扰，产生数据碰撞，从而造成阅读器和标签之间的通信失败。在解决碰撞问题中已研究出许多解决方法，目前防碰撞技术的解决方法为通信技术常用的多路存取法，基本上有四种。空分多路法（SDMA）、频分多路法（FDMA）、码分多路法（CDMA）和时分多路法（TDMA）。前三者基于硬件的技术，通过改善硬件的条件来解决碰撞问题，但因利用率低、

4、实现成本比较高，所以较少实用。一般采用的是易于更新的软件方法，即基于时分多路法（TDMA）的ALOHA系列算法和二进制防碰撞系列算法。2ALOHA系列算法2.1ALOHA算法8ALOHA算法的是一种为交互计算机传输设计的时分多路法的多路存取方法，是一种随机接入方式。基本原理是：当用户要发送数据帧时，就可以在任何时候发送，当发生冲突时，冲突的帧被破坏，发送方就得不到响应。当标签被识别或不被识别时，都会随机退避一段时间。退避时间是标签在某个时间内随机产生的随机数，因为随机数不同，便达到了避开碰撞的目的。假设S为吞吐率，T0为传输

5、的一个数据包所用的时间，G为交换的数据量，Pe为成功完成的概率，x为每秒发送的帧数，则t秒发送n个数据帧的概率为：P（n）=（xt）ne-xt/n！则在T0内发送信息的概率是：Pe=e-G所以在2T0没发送的概率是：Pe=e-2G可算得吞吐量为：S=Ge-2G当G=0.5时，吞吐率达到最大值18.4%。ALOHA算法最大的优点是：算法原理简单，实现成本较低，当标签不多时效率高。缺点是：1）适应于实时性不高的场合，只能用于只读标签。2）当标签数量越大碰撞的概率越大。2.2时隙ALOHA算法和动态时隙ALOHA算法时隙ALOHA

6、算法采用的是时分随机多址的方式，在数据的传送总是在同步的时隙内才开始，避免了ALOHA算法的部分碰撞，发生碰撞的时间缩短到T=t。所以该算法的吞吐量为：S=Ge-G当G=1时，吞吐率达到最大值36.8%。8但当G=1时，标签数量继续增大时，因所有的时隙段的持续时间与可能存在的标签有关，且可能只有一个标签处于读写器的作用范围的时候，便出现“死读”现象，无法读取。如果标签数量过小，则会浪费信道。解决方法可采用非固定的时隙。动态时隙ALOHA算法原理是通过阅读器发送两个时隙大小不同的时隙，如碰撞标签数量多，则用下一个请求命令增加时

7、隙数量，直到发现一个的标签为止，以此方法找到调整时隙大小。2.3帧时隙ALOHA算法、动态帧时隙ALOHA算法和增强的动态帧时隙ALOHA算法帧时隙ALOHA算法把N个时隙作为一个通信单位，帧。标签在每个帧时隙中随机发送一次信息，因此传输数量增大，适合传输数量较大的情况。但由于所有帧具有相同且固定的时隙长度，如时隙ALOHA算法相似的，固定的时间段必直接影响了识别的效率。所以需动态调整发送的时间段。动态帧时隙ALOHA算法能根据每个帧中空闲和碰撞情况动态的调整帧长度，在每一个循环中都利用一个标签估计函数来修改帧的大小。标签估

8、计函数是根据阅读器反馈的空时隙数、成功时隙数和碰撞时隙数计算下一个识别循环需要的时隙数。8增加的动态帧时隙ALOHA算法是基于对标签数量的限制或标识来改进算法。如分组动态帧时隙ALOHA算法，通过分组来限制每帧中的响应标签数。后也有提出通过对分组的函数的改善，提出很多改进的方法。如加入分数