一种RFID空中接口防冲突调度方法技术

本发明专利技术公开了一种ＲＦＩＤ空中接口防冲突调度方法，包括，阅读器发送同步／激励信号，处于该阅读器的天线控制区域的标签接收到该同步／激励信号后选择一个预置的工作频点作为信道并随机选择数据帧内的一个时隙发送ＩＤ号；若所述阅读器在所述时隙识别出所述标签的ＩＤ号后，立即发送一个应答信号，确认收到该标签的数据，该标签接收到应答后，在所述阅读器范围内不再发送ＩＤ号；所述方法采用的所述阅读器具有天线阵，该天线阵的任一天线连接多个带通滤波器且所有天线处于收发信号的工作状态，相邻天线的控制区域互不重叠，所述标签具有多个工作频点。本发明专利技术技术方案适用于有源、半有源ＲＦＩＤ系统的防冲突调度方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及射频识别(Radio Frequency Identification,简称RFID)
， 特别涉及一种RFID阅读系统防冲突调度方法。
技术介绍
现有的标签空中接口防冲突方法是基于时分复用(TDM)的思想，主要分为 两大类 一类是非确定性算法，即基于Aloha思想的算法；另一类是确定性算法， 即基于二进制树型搜索的算法。Aloha算法协议族可分为纯ALOHA、时隙ALOHA (Slotted Aloha)、帧-隙Aloha (Frame-slotted Aloha)。然而，基于ALOHA的 算法存在不稳定工作区间，理论上吞吐量被限制在1/e以内。更为严重的是 ALOHA协议族会导致特定的标签可能在很长的一段时间内都无法被正确识别。而 二进制树型搜索的算法以二进制搜索算法BS(Binary Search Algorithm)为基 础发展出来的各种变形的二进制算法有动态进制搜索(DBS)算法， BBT(Bit_by_Bit tree)算法、Q-tree算法、ABS(Adaptive binary splitting) 算法等等。然而，基于二进制搜索算法标签的ID不能太长，如果太长，会导致 系统开销大，时延长，这将使得有源、半有源标签的耗电量大幅上升，使用寿命 下降；同时，采用二进制树协议的算法信息较多泄漏，安全性较差。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种RFID空中接口防冲突调度方法，旨在大幅减少 RFID空中接口冲突概率，解决ALOHA协议族吞吐量小的、二进制树协议系统开 销大、ID号不能太长等问题。本专利技术的技术方案是， 一种RFID空中接口防冲突调度方法，其特征在于， 包括以下步骤阅读器发送同步/激励信号，处于该阅读器的天线控制区域的标签接收到该 同步/激励信号后选择一个预置的工作频点作为信道并随机选择数据帧内的一个时隙发送ID号；若所述阅读器在所述时隙识别出所述标签的ID号后，立即发送一个应答信 号，确认收到该标签的数据，该标签接收到应答后，在所述阅读器范围内不再发 送ID号；若所述阅读器无法识别所述标签的ID号，则无法向该标签发送应答信号， 所述标签在所述时隙所在的数据帧内没有收到应答信号，该标签判断发送失败， 在下一帧中延时随机个时隙后再次发送ID号；重复上述步骤，直到所述阅读器与所述标签通信应答成功，同时，所述方法采用的所述阅读器具有天线阵，该天线阵的任一天线连接多个带通 滤波器且所有天线处于收发信号的工作状态，相邻天线的控制区域互不重叠，所 述标签具有多个工作频点。进一步的，该方法还包括在接收到同步/激励信号前，所述标签处于休眠状态；当监听到同步/激励信号后，所述标签延时随机个时隙，选择内部预置的一 个工作频点作为信道发送ID号，随后进入监听状态；如果在固定的监听时间内收到了来自所述阅读器的应答，则通讯成功，标签 进入休眠状态；如果没有收到所述阅读器的应答，则发送失败，所述标签监听所述阅读器的 帧同步信号，等待下一帧到来后再次发送。所述标签发送数据完成后就进入休眠状态，直到离开所述阅读器的工作区域 后才接受再次被激励。本专利技术提出一种全新的、高效的、易于实现的适用于有源、半有源RFID系 统的防冲突调度方法。相对现有技术，本专利技术的方法具有以下技术特点 (1)采用了频分复用(FDM)技术在RFID系统中，产生冲突的主要原因是在同一信道上，大量RFID标签使用 同一码型同时发送数据，导致空中接口数据冲突，阅读器无法正确判断。本专利技术 采用多信道并行传输方式，使不同的标签在不同的信道上传输数据；同时，用于 RFID通讯的各子信道之间设立隔离带，这样就保证了各路信号互不干扰。使用 该算法后，系统吞吐量成倍提高，空中接口发生数据冲突的可能成倍下降。另外， 前向信道和反向信道采用不同的工作频率，以减轻单个频点的负荷。(2) 采用了空分复用(SDM)技术本专利技术方法中，RFID阅读器将需要控制的区域划分为若干个相互独立的小 区，每个小区由一个波束覆盖。这样，处于不同波束控制范围内的RFID标签， 可以在同一时间使用同一频率和同一码型传输数据而不会相互干扰。使用该技术 可以显著地提升系统容量，同时削弱来自外界的干扰。(3) 采用了时分复用(TDM)技术 本专利技术的方法采用了类似于时隙AL0HA防冲突算法的设计，在传统AL0HA算法的基础上，把时间分成多个离散时隙，每个标签随机选一个时隙的分界处来发 送自己的识别码信息，这样标签或成功发送或完全冲突，避免了纯ALOHA算法中 的部分冲突，使冲突期减少了一半，提高了信道的利用率。(4) 采用了时分双工(TDD)技术在本专利技术中，阅读器首先发送激励/同步信号，提供时隙ALOHA系统中的时 隙同步；然后，RFID标签选择一个时隙，发送ID号；如果RFID阅读器接收ID 号成功，则在下一个时隙返回应答信号，用于中止标签再次发送，减少空中接口 冲突，相当于采用了时分双工的机制。综合以上四点，本专利技术的技术方案通过软、硬件相结合，同时融合频分复用 (FDM)、空分复用(SDM)、时分复用(TDM)和时分双工(TDD)技术，是一种适 用于RFID系统的、大幅提升性能的、全新解决方案附图说明图1是以本专利技术的方法构建的一实施例中RFID防冲突系统示意框图图2是本专利技术一实施例中防冲突方法标签工作流程示意图图3是本专利技术一实施例中防冲突系统工作时序图图4是本专利技术中阅读器天线阵示意图图5是本专利技术中阅读器的带通滤波器原理示意图具体实施例方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步说明。在RFID系统中，对于阅读器和标签，采用的阅读器具有天线阵，该天线阵 的任一天线连接多个带通滤波器且所有天线处于收发信号的工作状态，相邻天线5的控制区域互不重叠，标签具有多个工作频点。为实现空分复用的需求，本方法采用定向天线，即峰值灵敏度为方向函数的 天线。定向天线有一个较大的主瓣，以及若干子波瓣或旁瓣。在主瓣最大辐射方 向两侧，辐射强度降低3dB (功率密度降低一半)的两点间的夹角是波瓣宽度。 波瓣宽度越窄，方向性越好，控制的范围越小，抗干扰能力越强。本方法中定向 天线的角度根据天线阵中辐射单元的数量和需要控制的角度确定。阅读器的天线阵是由若干个独立的辐射单元(定向天线)组合而成的结构， 阵中每个天线都有特定的角度，它们的电磁场在空间叠加，从而在远场形成一个 特定的方向图。考虑到RFID系统部署的可操作性，天线阵主要采用线阵和平面 阵。为了充分利用空间，减少干扰，相邻天线的控制区域应做到基本不重叠。图 4是本专利技术中阅读器天线阵示意图。在本专利技术的方法中，为实现频分复用，在RFID阅读器的处理模块中，采用 多个带通滤波器并联的方式工作，即一路天线输入信号后，经过一组带通滤波器 区分出不同频率的信号，同时输出，从而实现同时接收多个频点信息并分离的功 能。图5是本专利技术中阅读器的带通滤波器原理示意图。阅读器发送同步/激励信号，处于该阅读器的天线控制区域的标签接收到该 同步/激励信号后选择一个预置的工作频点作为信道并随机选择数据帧内的一个 时隙发送ID号；若所述阅读器在所述时隙识别出所述标签的ID号后，立即发送 一个应答信号，确认收到该标签的数据，该标签接收到应答后，在所述阅读器范 围内不再发送本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＲＦＩＤ空中接口防冲突调度方法，其特征在于，包括以下步骤：　阅读器发送同步／激励信号，处于该阅读器的天线控制区域的标签接收到该同步／激励信号后选择一个预置的工作频点作为信道并随机选择数据帧内的一个时隙发送ＩＤ号；　若所述阅读 器在所述时隙识别出所述标签的ＩＤ号后，立即发送一个应答信号，确认收到该标签的数据，该标签接收到应答后，在所述阅读器范围内不再发送ＩＤ号；　若所述阅读器无法识别所述标签的ＩＤ号，则无法向该标签发送应答信号，所述标签在所述时隙所在的数据帧 内没有收到应答信号，该标签判断发送失败，在下一帧中延时随机个时隙后再次发送ＩＤ号；　重复上述步骤，直到所述阅读器与所述标签通信应答成功，同时，　所述方法采用的所述阅读器具有天线阵，该天线阵的任一天线连接多个带通滤波器且所有天线处 于收发信号的工作状态，相邻天线的控制区域互不重叠，所述标签具有多个工作频点。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：戴奕，
申请(专利权)人：上海邮政科学研究院，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]