可计算RFID上行通信链路优化方法技术

本发明专利技术属于移动感知计算邻域，尤其涉及了一种自适应信道质量与吞吐率动态帧长调整及冗余编码算法来提高无线射频识别技术（RFID）上行数据传输的性能,具体为一种可计算RFID上行通信链路优化方法。在无源感知网络中采用固定帧长是不太明智的。因为在恶劣的通信链路条件下，采用较短的帧很容易避开干扰，可以很好的降低冲突的概率，充分利用信道的通信能力。在较好的通信链路条件下，采用较长的帧，每成功发送一次以传送更多的信息，实现信道的充分利用。本发明专利技术动态数据帧长调整控制的主要思想是在WISP运行时，根据阅读器端的吞吐量测量及标签端的存储能量测量反馈，调整数据帧长及数据校验位帧长，从而提高数据的吞吐量。

Computable RFID uplink communication link optimization method

The invention belongs to the mobile computing domain, especially relates to an adaptive channel quality and dynamic frame length adjustment and redundancy encoding algorithm to improve the throughput of wireless radio frequency identification (RFID) performance of uplink data transmission, in particular to a calculation of the RFID uplink communication link optimization method. It is not wise to use a fixed frame length in a passive sensing network. Because under the condition of bad communication link, short frame is very easy to avoid interference, which can reduce the probability of collision very well and make full use of the communication ability of the channel. In a better communication link, a longer frame is used, and more information is transmitted each time successfully, so as to make full use of the channel. The main idea of the dynamic data frame length adjustment control of the invention is to adjust data frame length and data check bit frame length according to the reader's terminal throughput measurement and the storage energy measurement at the tag end during WISP runtime, so as to improve data throughput.

【技术实现步骤摘要】
可计算RFID上行通信链路优化方法
本专利技术属于移动感知计算邻域，尤其涉及了一种自适应信道质量与吞吐率动态帧长调整及冗余编码算法来提高无线射频识别技术(RFID)上行数据传输的性能,具体为一种可计算RFID上行通信链路优化方法。
技术介绍
无源感知和计算标签(WISP标签)可以增加RFID的感知能力,WISP标签利用一个16位的低功耗微处理器去进行感知和计算，传感器节点已经可以被成功地集成在WISP标签。WISP标签可以模拟EPC协议去让阅读器接收标签的ID，它的能量来源是远程的RFID阅读器。WISP标签在每次查询过程中可以传递64比特的信息，它就像传统的超高频无源标签，可以利用阅读器来提供自己所需要的所有能量。WISP标签与UHFRFID阅读器传输数据时，与仅传输标识符的传统RFID标签不同，WISP标签需要在每个通信周期内将大量收集的数据传送给UHFRFID读取器。然而，UHFRFID通信链路不是可靠的通信链路。当WISP标签缓存器中有大量的缓存数据需要传输时，必须提出一种更可靠的通信机制，以确保数据传输的快速和准确性。
技术实现思路
本专利技术目的是动态改变WISP标签的EPC数据帧长度及校验位长度，根据通信链路的实际情况，WISP标签端的数据帧长度实时进行调整，不同的数据帧长用于提高WISP数据传输和数据处理速度，从而优化吞吐量，为上行多路数据传输提供了可靠的保证。本专利技术是采用如下的技术方案实现的：可计算RFID上行通信链路优化方法，包括以下步骤：(1)WISP标签周期性跟踪储能电容的电压，得到第k个工作周期内充电时间t后WISP标签的电压是：U(t)＝U(0)e-t/τ+Umax(1-e-t/τ)，式中U(0)表示的是充电开始的电压值，τ为RC电路的时间常数，Umax这里表示的是在当前的能量捕获条件下电容可以达到的最大充电电压；(2)充电时间为t时，WISP标签能够捕获的能量的大小式中C表示的是WISP标签中充电电容的大小，U(min)表示的是WISP标签的最小工作电压；(3)设定WISP标签接到或发送每一比特数据平均要消耗的能量为Ebit,则WISP标签发送一帧数据需要消耗的能量为Eframe＝Ebit×L,L＝α+l+ω；α代表的帧头长度，l代表的是数据帧的长度，ω代表的是数据校验位帧长；(4)当wisp标签中缓存数据不为零，并且接受到阅读器的Query(盘存)命令后，wisp标签开始进行数据传输工作；(5)wisp标签先从缓存中提取N个长度为L的源数据帧，初始帧长设置为32bit，且N小于χk，用χk表示在第k个工作周期内WISP所能传输数据帧的最大个数，由于受限制于能量的捕获，χk满足E(t)≥χkEframe；(6)阅读器监听接收到的帧，当完成一次数据传输时，阅读器记录所用时间，得到这段时间内的有效吞吐量，将本次吞吐量和上一次进行比较；如果本次吞吐量相较于上一次吞吐量提高，则返回ACK(访问请求)命令告知WISP标签增加发送帧长度L；反之则减少发送帧长度L，且每次增加或减少帧长度的单位为16bit；(7)当完成一个周期的数据传输时，阅读器记录所用时间，得到本次周期的有效吞吐量，将本次吞吐量和上一周期进行比较；如果本周期吞吐量相较于上一吞吐量提高，则返回ACK(访问请求)命令告知WISP标签增加帧数N和发送帧长度L；反之则减少帧数N和发送帧长度L；(8)一个工作周期数据发送完成后进行下一个工作周期的数据发送，直到本轮数据帧全部发完或等到阅读器发送QueryRep帧。上述的可计算RFID上行通信链路优化方法，在一个工作周期内为了避免频繁更改帧长度，设定调节参数δ，如果吞吐量提高或降低的比例不超过δ，则不改变帧长度。上述的可计算RFID上行通信链路优化方法，在一个工作周期内，一次传输过程中所采用的数据校验位帧长ω满足在无源感知网络中采用固定帧长是不太明智的。因为在恶劣的通信链路条件下，采用较短的帧很容易避开干扰，可以很好的降低冲突的概率，充分利用信道的通信能力。在较好的通信链路条件下，采用较长的帧，每成功发送一次以传送更多的信息，实现信道的充分利用。在恶劣条件下使用长帧，发送失败的概率很大，使用长帧的效率还不如使用短帧。在优良的条件下使用短帧.则无用额外开销又浪费了信道的通信能力。所以在无源感知链路中采用变长帧进行通信才能最大限度地提高链路的利用率。本专利技术动态数据帧长调整控制的主要思想是在WISP运行时，根据阅读器端的吞吐量测量及标签端的存储能量测量反馈，调整数据帧长及数据校验位帧长，从而提高数据的吞吐量。具体实施方式可计算RFID上行通信链路优化方法，包括以下步骤：(1)WISP标签周期性跟踪储能电容的电压，得到第k个工作周期内充电时间t后WISP标签的电压是：U(t)＝U(0)e-t/τ+Umax(1-e-t/τ)，式中U(0)表示的是充电开始的电压值，τ为RC电路的时间常数，Umax这里表示的是在当前的能量捕获条件下电容可以达到的最大充电电压；(2)充电时间为t时，WISP标签能够捕获的能量的大小式中C表示的是WISP标签中充电电容的大小，U(min)表示的是WISP标签的最小工作电压；(3)设定WISP标签接到或发送每一比特数据平均要消耗的能量为Ebit,则WISP标签发送一帧数据需要消耗的能量为Eframe＝Ebit×L,L＝α+l+ω；α代表的帧头长度，l代表的是数据帧的长度，ω代表的是数据校验位帧长；(4)当wisp标签中缓存数据不为零，并且接受到阅读器的Query(盘存)命令后，wisp标签开始进行数据传输工作；(5)wisp标签先从缓存中提取N个长度为L的源数据帧，初始帧长设置为32bit，且N小于χk，用χk表示在第k个工作周期内WISP所能传输数据帧的最大个数，由于受限制于能量的捕获，χk满足E(t)≥χkEframe；(6)阅读器监听接收到的帧，当完成一次数据传输时，阅读器记录所用时间，得到这段时间内的有效吞吐量，将本次吞吐量和上一次进行比较；如果本次吞吐量相较于上一次吞吐量提高，则返回ACK(访问请求)命令告知WISP标签增加发送帧长度L；反之则减少发送帧长度L，且每次增加或减少帧长度的单位为16bit；(7)当完成一个周期的数据传输时，阅读器记录所用时间，得到本次周期的有效吞吐量，将本次吞吐量和上一周期进行比较；如果本周期吞吐量相较于上一吞吐量提高，则返回ACK(访问请求)命令告知WISP标签增加帧数N和发送帧长度L；反之则减少帧数N和发送帧长度L；(8)一个工作周期数据发送完成后进行下一个工作周期的数据发送，直到本轮数据帧全部发完或等到阅读器发送QueryRep帧。上述的可计算RFID上行通信链路优化方法，在一个工作周期内为了避免频繁更改帧长度，设定调节参数δ，如果吞吐量提高或降低的比例不超过δ，则不改变帧长度。上述的可计算RFID上行通信链路优化方法，在一个工作周期内，一次传输过程中所采用的数据校验位帧长ω满足在数据传输中主要采用CRC检错码，采用更高位的校验码需要的传输时间和能耗也必然将增高，也必然导致传输时延，所以这里必须衡量编码的冗余度与实际传输情况。对标签发出的96位数据分别加上5位、8位和16位CRC校验，经过仿真分析当所加CRC校验位数ω本文档来自技高网...

【技术保护点】
可计算RFID上行通信链路优化方法，其特征在于包括以下步骤：(1)WISP标签周期性跟踪储能电容的电压，得到第k个工作周期内充电时间t后WISP标签的电压是：U(t)＝U(0)e

【技术特征摘要】
1.可计算RFID上行通信链路优化方法，其特征在于包括以下步骤：(1)WISP标签周期性跟踪储能电容的电压，得到第k个工作周期内充电时间t后WISP标签的电压是：U(t)＝U(0)e-t/τ+Umax(1-e-t/τ)，式中U(0)表示的是充电开始的电压值，τ为RC电路的时间常数，Umax这里表示的是在当前的能量捕获条件下电容可以达到的最大充电电压；(2)充电时间为t时，WISP标签能够捕获的能量的大小式中C表示的是WISP标签中充电电容的大小，U(min)表示的是WISP标签的最小工作电压；(3)设定WISP标签接到或发送每一比特数据平均要消耗的能量为Ebit,则WISP标签发送一帧数据需要消耗的能量为Eframe＝Ebit×L,L＝α+l+ω；α代表的帧头长度，l代表的是数据帧的长度，ω代表的是数据校验位帧长；(4)当wisp标签中缓存数据不为零，并且接受到阅读器的Query命令后，wisp标签开始进行数据传输工作；(5)wisp标签先从缓存中提取N个长度为L的源数据帧，初始帧长设置为32bit，且N小于χk，用χk表示在第k个工作周期内WISP所能传输数据帧的最大个数，由于受限制于...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵菊敏，李灯熬，李吉，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14