CN100535922C

CN100535922C - 一种用于射频识别的多标签接入方法

Info

Publication number: CN100535922C
Application number: CNB2006101410155A
Authority: CN
Inventors: 王宏刚; 杨勤; 曹志华; 刘源花
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2026-09-28
Also published as: CN101145185A; WO2008037140A1

Abstract

本发明公开了一种用于射频识别的多标签接入方法，在阅读器初始化后，完成对标签的选择，并发出接入指令，选择接入的多个标签以一定概率进行接入回复，阅读器利用前导随机脉冲冲突检测方法检测标签回复信息中是否有冲突，阅读器根据是否有冲突来更新接入指令中的信息，转入下一帧的接入，重新发送接入指令，直到阅读器发送标签接入指令后，不再有标签回复，则结束接入流程。其中，更新接入指令中的信息，是指更新其中的标签回复帧信息和概率信息，所作更新是依据阅读器对接收到的回复信息的判断结果来调整的。本发明所述方法减小了标签碰撞的概率、能够实现多标签的接入效率、减小了时延，提高了接入效率。

Description

一种用于射频识别的多标签接入方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域中的射频识别技术，尤其涉及射频识别中多标签接入的方法。

背景技术

在射频识别(RFID)技术的应用中，通常情况下是一个阅读器对应多个电子标签。当多个标签同时接入阅读器时，就会发生碰撞，因而不能正确传送标签内的信息到阅读器。因此，需要采取一定的机制避免碰撞或减少碰撞。

为了快速有效的接入标签，在现行的国际标准ISO 18000-6中，采用了ALOHA和Binary Tree的方法解决碰撞。其中，ALOHA的基本特征是，系统将标签回复的信道按时间划分为若干间隔(该间隔称为时隙)，并要求标签选择其中一个时隙进行回复。在操作中，阅读器通过指令给每个标签一个发送概率(或者可选时隙的范围)，标签随机的选择并按时回复；若发生碰撞再重新选择并发送或者在随后的每个时隙内重新发送，直至所有标签全部接入阅读器。

为了取得更高的接入效率，本发明以ALOHA方法为基本原理，并在其中采用了一种前导随机脉冲冲突检测的方法，以辅助本发明实现更好的接入效率。这种前导随机脉冲冲突检测的方法已在此前申请专利，它的基本原理是，在数据帧的前导区内加入一定时间宽度的脉冲突发区。该区域被再次分为若干子时间区间，欲发送的标签，在其中随机选取一个子时间区间，并产生一个高电平的突发脉冲，脉冲突发区的其余时间均为低电平。当一个时隙开始时，所有回复的标签同步发送数据帧，阅读器端在预定的时间窗内检测突发脉冲，并记录个数，从而确定当前时隙中碰撞标签的个数。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于射频识别的多标签接入方法，减小标签碰撞，实现多标签的快速高效接入。

本发明提供一种用于射频识别的多标签接入方法，包括如下步骤：

(1)阅读器初始化完毕后，发送选择指令对有效场区内的标签进行选择；

(2)阅读器发送标签接入指令，开始接收标签，该标签接入指令中包括标签回复帧长信息、回复概率信息和对标签回复的确认信息；

(3)选择接入的标签依据接入指令中的信息，按照指令中的回复概率信息、在当前帧中任意选择一个时隙进行回复；

(4)阅读器在预定的时间区间内接收标签回复信息，并利用前导随机脉冲冲突检测方法检测所述标签回复信息中是否有冲突，阅读器根据是否有冲突来更新接入指令中的信息，转入下一帧的接入，返回步骤(2)，直到阅读器发送标签接入指令后，不再有标签回复，则结束接入流程。

进一步地，所述步骤(4)中利用前导随机脉冲冲突检测方法检测所述标签回复信息中是否有冲突的步骤包括：

阅读器记录下检测到的脉冲个数，以此个数作为该时隙中回复标签的个数，如果个数为0，则该时隙没有标签接入；如果个数为1，则该时隙有1个标签成功接入；如果个数是大于1的整数，则该时隙标签冲突，碰撞标签的数目为所检测到的脉冲数目。

进一步地，所述步骤(4)中根据标签回复信息来更新接入指令中的信息的步骤包括：

A、在标签接入过程中，设帧长的初始值为N₀，在第i个帧的帧长是N_i≥0且为整数，其中i≥0且为整数；

B、在第i个帧检测到的回复标签的个数为r_i，其初始值r₀＝0，则第i+1个帧的帧长N_i+1＝N_i+r_i，其中，r_i＝g_i-e_i-s_i，g_i为第i个帧中碰撞的标签数且为整数，e_i表示第i个帧中回复为空的标签数，s_i表示第i个帧中接入成功的标签数；

C、标签在第i个帧，选择的回复时隙数的选择区间为[1，N_i]，选择每个区间内每个时隙的概率为

p_{i} = \frac{1}{N_{i}},

其中，

p_{1} = \frac{1}{N_{0}};

D、将上述步骤中获得的标签回复帧长信息、回复概率信息更新到阅读器的接入指令中。

进一步地，步骤(1)中所述标签是利用前导随机脉冲冲突检测方法在数据帧的前导区内加入了随机脉冲突发区的标签。

进一步地，所述步骤(1)包括：

阅读器初始化、完成与标签通信的准备工作；

阅读器在有效场区内发送选择指令，标签收到选择指令后，与选择指令中的选择条件信息进行匹配，满足选择条件的标签进入标签接入过程，并响应标签接入相关的指令。

进一步地，步骤(2)中所述的对标签回复的确认信息，在标签接入指令首次发送时或发生标签回复冲突时，该信息为空；所述标签回复帧长信息，是指标签选择回复的时间宽度，以时隙数表示。

本发明所述的方法，利用前导随机脉冲冲突检测方法，检测标签碰撞，并依据标签回复信息，重新确定阅读器接收指令中的参数信息，并对其进行更新，使得多标签接入时的帧长信息、概率信息更加准确，减小了标签碰撞的概率，能够实现多标签的接入效率，减小了时延。

附图说明

图1是本发明实施例中涉及的标签回复数据帧结构示意图；

图2是本发明实施例中的多标签接入的流程图；

图3是本发明实施例中的多标签接入过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明所述的多标签接入方法，作进一步详细说明。

如图1所示，显示了本发明涉及的标签回复数据的帧结构示意图。所述标签恢复数据帧的特点在于：在数据帧的前导区内加入了随机脉冲突发区。该随机脉冲突发区又被分为若干子时间区间，欲发送该数据帧接入阅读器的标签，从这些子时间区间中随机选取一个，并在所选取的子时间区间产生一个高电平的突发脉冲。所述随机脉冲突发区的其余时间均为低电平。当一个时隙开始时，所有回复标签同步发送数据帧，阅读器端在预定的时间窗内检测突发脉冲，并记录个数，从而确定当前该时隙中碰撞标签的个数。

如图2所示，显示了使用本本发明的多标签接入方法的具体流程，包括如下步骤：

步骤1，阅读器初始化，主要是由阅读器完成与标签通信的准备工作，即图2的S1。

步骤2，阅读器对有效场区内的标签进行选择，即图2的S2。首先，阅读器发送选择指令，标签收到选择指令后，与指令中的条件信息进行匹配，满足选择条件的标签进入标签接入过程，并响应与标签接入相关的指令。

步骤3，阅读器发送标签接入指令，开始接收标签，即图2的S3。

其中，所述标签接入指令中包含的参数信息，至少包含：标签回复帧长信息、回复概率信息和对标签回复的确认信息。所述对标签回复的确认信息，在首次发送和发生标签回复冲突时，该信息为空。所述标签回复帧长信息是指标签选择回复的时间宽度，以时隙数表示。

步骤4，标签依据接入指令中的信息，以一定的概率，在当前帧中任意选择一个时隙回复，即图2的S4。

步骤5，阅读器在预定的时间区间(或称帧)内接收标签回复信息并对其进行处理，即图2的S5；同时，更新接入指令中的信息，转入下一帧的接入，，即图2的S6和S3，返回步骤3。

其中，阅读器对收到信息的进行处理，是指检测回复标签信息是否有冲突。所述的该突检测是通过前导随机脉冲冲突检测的方法实现。利用该前导随机脉冲冲突检测的方法进行冲突检测的具体做法是在一定参数设置条件下记录脉冲的个数，以个数代表该时隙回复标签的个数。阅读器记录下检测到的脉冲个数，以此个数作为该时隙中回复标签的个数，如果个数为0，则该时隙没有标签接入；如果个数为1，则该时隙有1个标签成功接入；如果个数是大于1的整数，则该时隙标签冲突，碰撞标签的数目为所检测到的脉冲数目。

其中，更新接入指令中的信息，是指更新上述标签回复帧信息和概率信息，所作更新是依据阅读器对接收到的回复信息的判断结果来调整，具体调整方法如下：

在标签接入过程中，设帧长的初始值为N₀，在第i个帧的帧长为N_i(i≥0，且为整数；N_i≥0，且为整数)；在第i个帧检测到的回复标签的个数为r_i，其初始值r₀＝0，则

N_i+1＝N_i+r_i (1)

其中，

r_i＝g_i-e_i-s_i (2)

式(2)中，g_i为第i个帧中碰撞的标签数，且为整数；e_i表示第i个帧中回复为空的标签数；s_i表示第i个帧中接入成功的标签数。

标签在第i个帧，选择的回复时隙数的选择区间为[1，N_i]，选择每个区间内每个时隙的概率为p_i，则

p_{i} = \frac{1}{N_{i}} - - - (3)

其中，

p_{1} = \frac{1}{N_{0}} .

如图3所示，假设阅读器选择后，有4个标签参与清点，但对于阅读器来讲，标签数目是未知的，假设帧长估计的初始值是3，则所述4个标签的接入过程如下：

(A)阅读器发送标签接入指令，开始接收标签。

设指令中的标签数目估计的初始值N₀是3，由式(3)可知标签收到指令后，以p₁为1/3的概率选择3个时隙中的任何一个进行回复。

(B)阅读器开始第一帧的接收。

阅读器在第一个时隙收到1个标签的回复，标签成功接入；阅读器第二个时隙，接收为空；阅读器在第三个时隙检测到3个标签进行回复，标签发生碰撞。因此，第一帧结束后，g₁为3、e₁为1、s₁为1，故r₁为1，N₂为4。

(C)阅读器发送标签接入指令，由式(1)和式(2)可得，此时，帧长估计值N₂为4；由式(3)可知，标签以p₂为1/4概率，选择4个时隙中的任何一个进行回复。

(D)阅读器开始第二帧的接收。

阅读器在第一个时隙，接收到1个标签的回复，成功接入；阅读器在第二个时隙，接收为空；第三个时隙，阅读器检测到2个标签的回复，发生碰撞；第4个时隙，接收为空；因此，第二帧结束后，g₂为2，e₂为2，s₂为1，根据由式(1)和式(2)可知，r₂为-1，N₃为3。

(E)阅读器发送标签接入指令，由式(1)和式(2)可得，此时，帧长估计值N₃为3；由式(3)可知，标签以p₃为1/3概率，选择3个时隙中的任何一个进行回复。

(F)阅读器开始第三帧的接收。

阅读器在第一个时隙，接收到1个标签的回复成功接入；在第二个时隙，接收为空；在第三个时隙，接收到1个标签的回复成功接入。

(H)由式(1)和(2)可知，帧长N₄更新为0，整个接入流程结束。在整个接入流程中，成功接入了4个标签，使用时间为三帧，10个时隙，通过率为0.4，接近理论最大值0.426。

步骤6，当阅读器发送标签接入指令后，不再有标签回复，则结束接入流程。

Claims

1、一种用于射频识别的多标签接入方法，其特征在于，包括如下步骤：

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中利用前导随机脉冲冲突检测方法检测所述标签回复信息中是否有冲突的步骤包括：

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中根据标签回复信息来更新接入指令中的信息的步骤包括：

p_{i} = \frac{1}{N_{i}},

其中，

p_{1} = \frac{1}{N_{0}};

4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述标签是利用前导随机脉冲冲突检测方法在数据帧的前导区内加入了随机脉冲突发区的标签。

5、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)包括：

阅读器初始化、完成与标签通信的准备工作；

6、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的对标签回复的确认信息，在标签接入指令首次发送时或发生标签回复冲突时，该信息为空；

所述标签回复帧长信息，是指标签选择回复的时间宽度，以时隙数表示。