第八章-RFID防碰撞技术ppt课件.ppt

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1、第八章RFID防碰撞技术快速、准确、有效的防碰撞问题解决方案对RFID技术的发展有着至关重要的作用。标签防碰撞算法就是要解决在读写器的有效通信范围内，多个标签如何同时与读写器进行通信的问题。在高频（HF）频段，标签的防碰撞算法一般采用ALOHA。在超高频（UHF）频段，主要采用二进制树型搜索算法。本章将重点介绍这两类算法及其扩展算法。8.1RFID系统中的碰撞与防碰撞RFID系统中的碰撞RFID系统经常会出现多个读写器以及多个标签的应用场合，从而导致标签之间或读写器之间的相互干扰，这种干扰称为碰撞，也称为冲突。RFID系统存在两类碰撞问题：（

2、1）一类称为多标签碰撞问题，即多个标签与同一个读写器同时通信时产生的碰撞；（2）另一类称为多读写器碰撞问题，即相邻的读写器在其信号交叠区域内产生干扰，导致读写器的阅读范围减小，甚至无法读取标签。8.1RFID系统中的碰撞与防碰撞1.多读写器碰撞当相邻的读写器作用范围有重叠时，多个读写器同时读取同一个标签时可能会引起多读写器与标签之间的干扰。如图标签同时收到3个读写器的信号，标签无法正确解析读写器发来的查询信号。读写器自身有能量供应，能进行较高复杂度的计算，所以读写器能检测到碰撞产生，并通过与其他读写器之间的交流互通来解决读写器的碰撞问题，如读

3、写器调度算法和功率控制算法。8.1RFID系统中的碰撞与防碰撞2.多标签碰撞多标签碰撞是指读写器同时收到多个标签信号而导致无法正确读取标签信息的问题。如图读写器发出识别命令后，在标签应答过程中可能会两个或者多个标签同一时刻应答，或一个标签还没有完成应答时其他标签就做出应答。它会使得标签之间的信号互相干扰，从而造成标签无法被正常读取。本章后续讨论的防碰撞都是针对多标签防碰撞。8.1RFID系统中的碰撞与防碰撞RFID系统中防碰撞算法分类电子标签的低功耗、低存储能力和有限的计算能力等限制，导致许多成熟的防碰撞算法（如空分多路法）不能直接在RFID

4、系统中应用。这些限制可以归纳为：（1）无源标签没有内置电源，标签的能量来自于读写器，因此算法在执行的过程中，标签功耗要求尽量低；（2）RFID系统的通信带宽有限，因此防碰撞算法应尽量减少读写器和标签之间传输信息的比特数目；（3）标签不具备检测冲突的功能而且标签间不能相互通信，因此冲突判决需要读写器来实现；（4）标签的存储和计算能力有限，这就要求防碰撞协议尽可能简单，标签端的设计不能太复杂。8.1RFID系统中的碰撞与防碰撞1.无线通信中的防碰撞方法解决防碰撞的方法主要包括空分多路（SDMA）、频分多路法（FDMA）、码分多路法（CDMA）和时

5、分多路法（TDMA）。1）空分多路法空分多路法（SDMA）是在分离的空间范围内实现多个目标识别。一种实现方法是将读写器和天线之间的作用距离按空间区域进行划分，把读写器和天线安置在一个天线阵列中。当标签进入这个天线阵列的覆盖范围后，与其距离最近的读写器对该标签进行识别。由于每个天线的覆盖范围较小，相邻的读写器识别范围内的标签同样可以进行识别而不受相邻读写器的干扰，如果多个标签根据在天线阵列中的空间位置的不同，可以同时被识别。另一种实现方法是读写器利用相控阵天线，让天线的方向性图对准单独的标签，标签根据其在读写器作用范围内的角度位置不同而区别开来

6、。空分多路法的缺点是天线系统复杂，会大幅度提高成本。8.1RFID系统中的碰撞与防碰撞2）频分多路法频分多路法（FDMA）是把若干个使用不同载波频率的调制信号在同时供通信用户使用的信道上进行传输的技术。通常情况下，RFID系统的前向链路（从读写器到标签）频率是固定的，用于能量的供应和数据的传输。对于反向链路，不同标签采用不同频率的载波进行数据调制，信号之间不会产生干扰，读写器对接收到的不同频率的信号进行分离，从而实现对不同标签的识别。频分多路法的缺点是导致读写器和标签成本要求较高。因此在RFID应用中，频分多路法很少使用。8.1RFID系统中

7、的碰撞与防碰撞3）码分多路法码分多路法（CDMA）是基于扩频通信技术发展起来的。扩频技术包含扩频与多址两个基本概念。扩频目的是扩展信息带宽，即把需发送的具有一定信号带宽的信息数据，用一个带宽远大于其信号带宽的伪随机码进行调制，使原来的信息数据的带宽被扩展，最后通过载波调制发送出去。解扩是指在接收端采用一致的伪随机码，与接收到的宽带信号作相关处理，把宽带信号转换成原来的信息。多址是给每个用户分配一个地址码，码型互不重叠。码分多路法具有抗干扰性好，保密安全性高，信道利用率高等优点。但是该技术也存在诸多缺点，如频带利用率低、信道容量小，伪随机码的产

8、生和选择较难，接收时地址码捕获时间长等，所以该方法很难应用于实际的RFID系统中。8.1RFID系统中的碰撞与防碰撞4）时分多路法时分多路法（TDMA）是把整个可供