基于RFID系統(tǒng)的改進(jìn)Q值防碰撞算法

　　在RFID系統(tǒng)中，當(dāng)讀寫(xiě)器的天線(xiàn)范圍內(nèi)有多個(gè)標(biāo)簽存在時(shí)，標(biāo)簽會(huì)同時(shí)回應(yīng)讀寫(xiě)器，不可避免的發(fā)生碰撞問(wèn)題。因此標(biāo)簽碰撞成為影響系統(tǒng)識(shí)別效率和準(zhǔn)確率的重要因素，如何解決這一問(wèn)題成為了研究的熱點(diǎn)。

　　由于標(biāo)簽結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和時(shí)分多址技術(shù)方便易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，國(guó)際上主要采用了TDMA方法解決此類(lèi)問(wèn)題，對(duì)于高頻階段，流行的解決方案是Q值標(biāo)簽防碰撞算法。該算法本質(zhì)上是一種幀時(shí)隙(FSA)算法，根據(jù)幀內(nèi)每個(gè)時(shí)隙的識(shí)別情況，通過(guò)累加參數(shù)c和浮點(diǎn)數(shù)Qfp，動(dòng)態(tài)的調(diào)整幀長(zhǎng)度的大小。但是在調(diào)整過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)Q值決定的時(shí)隙數(shù)與待識(shí)別標(biāo)簽數(shù)不相符，系統(tǒng)不能達(dá)到最高識(shí)別效率的情況，且標(biāo)簽預(yù)測(cè)需要較高的硬件支持和大量的額外系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)。為了解決這些問(wèn)題，本文在連續(xù)碰撞研究的基礎(chǔ)上，區(qū)分討論空閑與碰撞時(shí)隙的不同處理情況，重新確定調(diào)整閾值，提出了一種基于連續(xù)碰撞檢測(cè)機(jī)制改進(jìn)的Q值RFID防碰撞算法。

　　1 基于連續(xù)碰撞檢測(cè)機(jī)制的Q值算法

　　為使參數(shù)Q取得合適的初始值，在每幀開(kāi)始前應(yīng)對(duì)待識(shí)別的標(biāo)簽數(shù)目進(jìn)行估計(jì)，并按照[3]中所提供的時(shí)隙數(shù)和標(biāo)簽數(shù)的關(guān)系，在保證系統(tǒng)效率最高的情況下，調(diào)整并選擇相應(yīng)的Q值。但實(shí)際操作中，標(biāo)簽估計(jì)算法需要有強(qiáng)大的硬件支持并會(huì)帶來(lái)巨大的額外損耗，相對(duì)于結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單讀寫(xiě)器來(lái)說(shuō)，運(yùn)營(yíng)成本會(huì)大幅度提高。為解決這一問(wèn)題，本文提供一種更為簡(jiǎn)單的標(biāo)簽估計(jì)方法――連續(xù)碰撞檢測(cè)估計(jì)算法。基本思路為：每個(gè)識(shí)別幀開(kāi)始時(shí)，設(shè)前4個(gè)時(shí)隙被定為估算時(shí)隙，并對(duì)4個(gè)時(shí)隙進(jìn)行監(jiān)測(cè)，獲取其通信狀態(tài)，如果出現(xiàn)連續(xù)的4個(gè)空閑或者連續(xù)的3個(gè)碰撞狀態(tài)，立即對(duì)Q值進(jìn)行加1或者減1操作，降低了標(biāo)簽估計(jì)的復(fù)雜程度和實(shí)現(xiàn)難度。

　　2 連續(xù)碰撞檢測(cè)機(jī)制的Q值算法程序流程

　　通過(guò)上述分析以及參考文獻(xiàn)，本文給出該算法程序的流程圖，如圖1。

　　3 仿真結(jié)果與性能比較

　　本文用MatLab軟件對(duì)算法進(jìn)行了仿真，并與原標(biāo)準(zhǔn)Q值算法進(jìn)行了比較。仿真結(jié)果如下：圖2是通信量和系統(tǒng)效率間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖。圖3是系統(tǒng)識(shí)別標(biāo)簽的平均時(shí)延圖。通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果我們可以得出結(jié)論：改進(jìn)的連續(xù)碰撞檢測(cè)Q值算法，在未增加系統(tǒng)復(fù)雜程度的情況下，提高了系統(tǒng)的效率和對(duì)標(biāo)簽數(shù)量急劇增加情況的適應(yīng)能力。

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　本文詳細(xì)介紹了基于連續(xù)碰撞檢測(cè)機(jī)制的Q值算法，通過(guò)空閑時(shí)隙和碰撞時(shí)隙發(fā)生的概率不同，分別確定了連續(xù)碰撞檢測(cè)機(jī)制調(diào)整Q值的具體時(shí)隙數(shù)。從而在較小幅度提高成本和功耗的情況下，整體上對(duì)標(biāo)簽預(yù)測(cè)和Q值調(diào)整進(jìn)行了改進(jìn)。實(shí)驗(yàn)仿真證明了該算法可在不增加系統(tǒng)復(fù)雜程度的情況下，加快Q值調(diào)整速度，提高識(shí)別效率，增強(qiáng)系統(tǒng)應(yīng)對(duì)大數(shù)量標(biāo)簽的能力。