具体实施方式
参照图1,本发明的多标签的识别过程如下:
步骤1,阅读器上电,并进行参数初始化。
步骤2,阅读器对有效场区内的标签进行选择。
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或重传指令,开始接收标签。
标签接入指令中至少包含标签回复概率信息和对标签回复的确认信息,首次发送和发生标签回复冲突时,该信息为空。
重传指令使当前时隙中碰撞标签重新发送,其参数信息中至少包含标签回复概率信息和对标签回复的确认信息,在一个时隙中首次发送和发生标签回复冲突时,该参数信息为空。重传指令可以连续多次发送。
步骤4,标签依据接入指令或重传指令中的信息进行回复。
标签依据接入指令或重传指令中的信息对阅读器进行回复,是指标签利用接入指令或重传指令中的回复概率信息进行回复,就是以此概率在阅读器预先约定的时隙进行回复。具体实现是:设定p为回复概率,若阅读器设定时隙数为0回复,则标签在0~1/p之间选择一个随机整数,若为0,则对阅读器进行回复;
步骤5,阅读器在预定的时间区间或时隙内,接收标签回复信息并对其进行处理。
阅读器对收到信息的处理是指,检测回复标签信息是否有冲突并记录冲突标签的个数。其中冲突检测是通过前导随机脉冲冲突检测的方法实现,这种前导随机脉冲冲突检测的方法已在此之前申请专利,涉及的标签回复数据的帧结构如图2所示。这种检测方法的原理是:在数据帧的前导区内加入了随机脉冲突发区;该区域被再次分为若干子时间区间,欲发送的标签其中随机选取一个,并产生一个高电平的突发脉冲,脉冲突发区的其余时间为低电平。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,从而确定当前时隙中碰撞标签的个数。在理想同步情况和理想信道环境下,除了脉冲重叠的情况,以脉冲个数代表该时隙回复标签的个数。
步骤6,若阅读器在预定时隙正确接收标签回复信息,转入下一时隙的接收,并更新接入指令或重传指令的信息,即标签回复概率信息和标签回复确认信息,阅读器发送标签接入指令或重传指令,即重复步骤3。
上述标签回复概率信息的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,具体做法是:
在标签接入过程中,设对标签数目估计的初始值为n0,在第i个时隙的估计值为ni,i≥0,且为整数;ni≥0,且为整数;标签在第i个逻辑时隙的回复概率为pi,则
其中,
步骤7,当阅读器收到信息为空时,即无标签回复,转入下一时隙的标签接入即重复步骤3。
步骤8,若阅读器在预定时隙检测到多标签冲突,选择在该时隙发送重传指令,或转入下一时隙接收标签。
选择在一定条件下发送重传指令或转入下一时隙接收标签的条件为:设定一个阈值Nih,在时隙i检测到冲突的标签数目为ci,若ci≤Nih,则选择在该时隙发送重传指令,否则,转入下一时隙接收标签。
标签依据重传指令中的信息对阅读器进行回复,是指标签根据重传指令中的回复概率信息利用下式生成回复时隙数:
式中,PN表示标签生成的回复时隙数,“round”为一个实现四舍五入取整功能的函数,ni j为第i个逻辑时隙的第j个逻辑子时隙的标签数目的估计值,R为0~1的随机实数,fp为概率修正因子,为正实数。
若该时隙数为阅读器预先约定的时隙,则标签对阅读器进行回复;
若阅读器检测多标签冲突时,并选择转入下一时隙接收。同时更新指令信息并发送标签接入指令,即重复步骤3。
参照图3,本发明的识别方法可用一个具体事例进一步说明如下:
假设阅读器设定时隙数为0的标签回复,阅读器上电完成初始化并选择后,有4个标签参与清点,但对于阅读器标签数目是未知的。其过程是:
(1)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8,由式(1)可得标签收到指令后以p1为1/8的概率回复。
ni的估计可以采用以下方法得到:
在第i个时隙检测到的回复标签的个数为ri,其初始值r0=0,则
ni+1=ni+ri (3)
其中,
ri=gi+ei+si (4)
式(3)中,gi为第i个时隙中碰撞的标签数,gi≥2,且为整数;ei表示第i个时隙中是否回复标签数为0;若为0,ei取值为-1,否则为0;si表示第i个时隙中是否有标签成功接入;若成功,si取值为-1,否则为0。
(2)阅读器在第一个时隙收到一个标签的回复,即s1为-1,e1为0,g1为0,标签成功接入。阅读器转入下一个时隙的接收,即重新发送标签接入指令。由式(3)和(4)可知,此时标签数目估计值n2为7,由式(1)可得标签收到后以p2为1/7概率回复。
(3)阅读器在第2个时隙收到为空,即无标签回复,转入下一个时隙的接收。阅读器重新发送标签接入指令。此时,s2为0,e2为-1,g2为0;由式(3)和式(4)可得标签数目估计值n3为6,由式(1)可得标签以p3为1/6概率回复。
(4)阅读器在第3个时隙,检测到3个标签在回复,即s3为0,e3为0,g3为3。此时若选择在下一个时隙继续接收,则由式(3)和式(4)可得标签数目估计值n4更新为9,由式(1)可得标签在第四时隙以p4为1/9回复,后续时隙按照本发明给出的更新方法依次类推。
(5)若阅读器在第三时隙选择继续接收,设定阈值为6,由脉冲估计方法可知,该时隙中参与的标签数n0 3为3;所以发送重传指令。冲突的标签被重新接入的过程如下:
(5a)在第1个子时隙,标签收到重传指令后,由式(2)可生成标签回复的时隙数。A和B分别利用公式(2)生成了时隙数0,这里记数从0开始,设定fp=0.6,因此,有2个标签A、B碰撞;
(5b)在第2个子时隙,阅读器发送重传指令,在该子时隙,阅读器接收为空,即无标签回复;
(5c)在第3个子时隙,阅读器发送重传指令,标签A通过公式(2)生成时隙数0,因此回复,并成功接收;
(5d)在第4子时隙,阅读器发送重传指令,在该子时隙,阅读器接收为空,即无标签回复。
(5e)在第5个子时隙,阅读器发送重传指令,标签B、C通过公式(2)生成时隙数0,在该时隙有两个标签B、C回复,发生碰撞。
(5f)在第6个子时隙,阅读器发送重传指令,标签B通过公式(2)生成时隙数0,一个标签B回复,并成功接收。
(5g)在第7个子时隙,阅读器发送重传指令,标签C通过公式(2)生成时隙数0,一个标签C回复,并成功接收。
这样通过7个子时隙的继续接入,完成了对碰撞的3个标签的接入,其效率为3/7。对于总体的4个标签,共使用10个时隙完成接入,其效率为4/10,大于时隙ALOHA最大值1/e。