UHF频段无源RFID系统关键技术

1.系统工作基本过程

读写器对1 标签唤醒 ，并进行2 清点轮询 所要识别的标签，所有标签进行3 标签响应，如果有响应冲突进行4 冲突分解，之后对标签进行5 标签信息访问 ，再重复2~5的过程。

2.关键技术问题

性能指标：读写距离 ，识别效率/速度，识别可靠性

性能决定因素：标签芯片：功耗、灵敏度 ； 标签天线：多样性、低成本、性能 ；

读写器芯片：功耗、灵敏度、协议兼容 ； 读写器天线：近场、远场 ；

空中接口协议 ； 生产、封装、测试 ：生产效率、成品率、 封装材料和工艺、生产测试

系统性能约束：

阅读器限制：EIRP有效全向辐射功率，阅读器灵敏度

标签限制： Antenna polarization（天线极化），芯片灵敏度，电源能量， Antenna gain天线增益 ； Impedance match阻抗匹配

导致结果：距离短，漏读，速度慢

2.标签碰撞及ALOHA算法（/yixueming/article/details/）

多标签碰撞：多个标签同处在读写器的作用场内。当有两个以上的标签同时发送数据时，就会出现通信冲突和数据相互干扰（碰撞）

为了防止这些冲突的产生，射频识别系统中需要设置一定的相关命令，解决冲突问题，这些命令被称为防冲突命令或算法 ， RFID系统标签防碰撞算法大多采用 时分多路法 ，时分多路法分为以下两种。

• 基于确定轮询的机制确定性算法（咱们不用这个）

• 基于随机的机制的非确定性算法：主要ALOHA算法

• ALOHA算法是一种随机接入方法。（具体与第7次PPT结合着看）

  其基本思想是采取标签先发言的方式，当标签进入读写器的识别区域内时就自动向读写器发送其自身的ID号，在标签发送数据的过程中，若有其他标签也在发送数据，将会发生信号重叠，从而导致冲突。读写器检测接收到的信号有无冲突，一旦发生冲突，读写器就发送命令让标签停止发送，随机等待一段时间后再重新发送以减少冲突

• 纯ALOHA算法： 在纯ALOHA算法中，若读写器检测出信号存在相互干扰，读写器就会以向标签发出命令，令其停止向读写器传输信号；标签在接收到命令信号之后，就会停止发送信息，并会在随机时间段内进入到待命状态，只有当该时间段过去后，才会重新向读写器发送信息。各个电子标签待命时间片段长度是随机的，再次向读写器发送信号的时间也不相同，这样减少碰撞的可能性。

  当读写器成功识别某一个标签后，就会立即对该标签下达命令使之进入到休眠的状态。而其他标签则会一直对读写器所发出命令进行响应，并重复发送信息给读写器，当标签被识别后，就会一一进入到休眠状态，直到读写器识别出所有在其工作区内的标签后，算法过程才结束。发送帧不会产生碰撞，可以分析出，即发送成功的概率P与呑吐率与数据包含量有关。

  特点：分组长度（等长），冲突区域大，实现简单，适用于分组发送密度较低场景

  在纯ALOHA 系统中，一个 分组成功传输的概率，就是 在其产生 时刻前一个时间单位内没有分组, 并 且在该分组产生时刻的后一个时间单 位内仅有一个分组发送的概率。

• 时隙ALOHA：时隙ALOHA算法把时间分成多个离散的时隙，每个时隙长度等于或稍大于一个帧，标签只能在每个时隙的开始处发送数据。这样标签要么成功发送，要么碰撞，避免了纯ALOHA算法中的部分碰撞冲突，碰撞周期减半，提高了信道利用率。时隙ALOHA算法需要读写器对其识别区域内的标签校准时间。因为标签仅仅在确定的时隙中传输数据，所以该算法的冲撞发生频率仅仅是纯ALOHA算法的一半，但其系统的数据吞吐性能却会增加一倍。

  特点：冲突区域限制在时隙内，正确接收：无冲突、校验正确，发生碰撞：接收错误，空时隙

  时隙：将信道在时间上划分为若干等长的时间片，每个终端只能在时间片内发送分组。

• 成帧时隙ALOHA：帧时隙算法中，时间被分成多个离散时隙，电子标签必须在时隙开始处才可以开始传输信息。读写器以一个帧为周期发送查询命令。当电子标签接收到读写器的请求命令时，每个标签通过随机挑选一个时隙发送信息给读写器。如果一个时隙只被标签选中，则此时隙中标签传输的信息被读写器成功接收，标签被正确识别。如果有两个或两个以上的标签选择了同一时隙发送，则就会产生冲突，这些同时发送信息的标签就不能被读写器成功识别。整个算法的识别过程都会如此循环，一直到所有标签都被识别完成。

  帧：若干个时隙组成一帧，所有标签在帧内选择时隙发送。

  特点：该算法的缺点是当标签数量远大于时隙个数时，读取标签的时间会大大增加；当标签个数远小于时隙个数时，会造成时隙浪费。

• ALOHA算法的二项式模型：

  

• 二进制树型搜索算法：二进制树型搜索算法由读写器控制，基本思想是不断的将导致碰撞的电子标签进行划分，缩小下一步搜索的标签数量，直到只有一个电子标签进行回应。

  基本思路：多个标签进入读写器工作场后，读写器发送带限制条件的询问命令，满足限制条件的标签回答，如果发生碰撞，则根据发生错误的位修改限制条件，再一次发送询问命令，直到找到一个正确的回答，并完成对该标签的读写操作。对剩余的标签重复以上操作，直到完成对所有标签的读写操作。

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