CN104091139A - 一种q参数的获取方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种Q参数的获取方法及装置。上述Q参数的获取方法包括：在当前时隙中，阅读器接收来自于所有标签中多个标签的多个伪随机序列，其中，上述伪随机序列是基于平衡不完全区组设计BIBD矩阵构造的；上述阅读器根据发送上述伪随机序列的标签个数，并结合上述BIBD矩阵中每个区组包含的元素个数获取Q参数。根据本发明提供的技术方案，在不改变协议标准的条件下，使得阅读器能够从冲突的伪随机码信息中提取出有用信息，进而大大提高了RFID系统的识别效率。

Description

一种Q参数的获取方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种Q参数的获取方法及装置。

背景技术

射频识别技术(Radio Frequency Identification，简称为RFID)是通过射频方式进行非接触双向数据通信，对标签加以识别并获取相关数据的系统。它对网络、生活、经济、文化、军事等诸多方面产生了深远影响，成为继Internet和无线移动通信之后又一个重要技术。在实际RFID的应用中，系统面临的一个严重问题是多标签碰撞问题。当多个电子标签处在阅读器的作用范围内，假如有两个以上的电子标签同时发送数据就会出现通信冲突，无法进行信息识别。为减少冲突的产生，RFID系统中需要设计相关的防碰撞算法。例如，国际标准ISO18000-6中的纯ALOHA算法，Binary tree算法和Q参数算法。这三种防碰撞算法都以减少碰撞次数为目的，在读取范围内只允许一个标签向阅读器发送信息，时隙效率一般不超过36.8％。

上述三种算法中的Q参数算法最早由EPCglobal提出，后被国际标准化组织接受为ISO18000-6TYPE C的防碰撞算法。Q参数算法的原理是当阅读器向标签发出查询指令时，所有标签在其计数器产生一个0～2^Q随机数，这个随机数用于选择时隙。计数器为0的标签发送一个16比特的伪随机序列RN16。此时可能出现三种时隙：空时隙，即没有标签发送RN16；碰撞时隙，即多个标签同时发送RN16；成功时隙，即只有一个标签发送RN16。如果是成功时隙，则标签将被正确识别。如果是碰撞时隙，阅读器会检测出该碰撞，并因此调整Q值；在下一轮的识别过程中，标签根据新的Q值产生新的随机数。

相关技术中，基于BIBD码的改进的Q参数算法的实现方案，在不改变协议标准的条件下，使得阅读器能够从冲突的RN16信息中提取出有用信息，可以大大提高RFID系统的识别效率。该算法对目前已经广泛应用的ISO18000-6Q参数算法改动很少，阅读器、标签的硬件实现也无需任何修改，因此具有较强的实用意义。然而，在该方案的基础上，为进一步提高RFID系统的识别效率，如何改进Q参数的获取方案，目前还缺乏相应的技术方案。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种Q参数的获取方法及装置，以解决上述问题至少之一。

根据本发明的一个方面，提供了一种Q参数的获取方法。

根据本发明的Q参数的获取方法包括：在当前时隙中，阅读器接收来自于所有标签中多个标签的多个伪随机序列，其中，上述伪随机序列是基于平衡不完全区组设计(BIBD)矩阵构造的；上述阅读器根据发送上述伪随机序列的标签个数，并结合上述BIBD矩阵中每个区组包含的元素个数获取Q参数。

根据本发明的另一方面，提供了一种Q参数的获取装置。

根据本发明的Q参数的获取装置包括：接收模块，用于在当前时隙中，接收来自于所有标签中多个标签的多个伪随机序列，其中，上述伪随机序列是基于BIBD矩阵构造的；获取模块，用于根据发送上述伪随机序列的标签个数，并结合上述BIBD矩阵中每个区组包含的元素个数获取Q参数。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：阅读器根据发送上述伪随机序列的标签个数，并结合上述BIBD矩阵中每个区组包含的元素个数获取Q参数，在不改变协议标准的条件下，使得阅读器能够从冲突的伪随机码信息中提取出有用信息，进而大大提高了RFID系统的识别效率。

附图说明

图1为根据本发明实施例的Q参数的获取方法的流程图；

图2为根据本发明优选实施例的Q参数的获取方法的流程图；

图3为根据本发明实例的系统识别效率与标签数的仿真示意图；

图4为根据本发明实施例的Q参数的获取装置的结构框图；以及

图5为根据本发明优选实施例的Q参数的获取装置的结构框图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

图1为根据本发明实施例的Q参数的获取方法的流程图。如图1所示，该Q参数的获取方法主要包括以下处理：

步骤S101：在当前时隙中，阅读器接收来自于所有标签中多个标签的多个伪随机序列，其中，上述伪随机序列是基于平衡不完全区组设计(BIBD)矩阵构造的；

步骤S103：上述阅读器根据发送上述伪随机序列的标签个数，并结合上述BIBD矩阵中每个区组包含的元素个数获取Q参数。

图1所示的方法中，阅读器根据发送上述伪随机序列的标签个数，并结合上述BIBD矩阵中每个区组包含的元素个数获取Q参数，在不改变协议标准的条件下，使得阅读器能够从冲突的伪随机码信息中提取出有用信息，进而大大提高了RFID系统的识别效率。

其中，上述区组设计理论是组合数学的一个重要分支。它主要研究有限集中满足一定条件的子集系的存在性问题、构造性问题，以及相应的计数问题。平衡不完全区组设计(BIBD)又是区组设计的一个分类。

平衡不完全区组设计一般记作BIBD(b,v,r,k,λ)，指由集合X中的子集构成的区组的集合。b为区组的数目；每个区组含集合X中的k个元素；区组里存在的元素记为1，不存在的元素记为0，形成的v×b阶矩阵称为关联矩阵。下面以BIBD(20,16,5,4,1)关联矩阵为例进行说明：

$\left[\begin{array}{cccccccccccccccccccc}1& 1& 1& 1& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 1& 0& 0& 0& 0& 1& 1& 1& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 1& 1& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 1& 1& 1& 0& 0& 0\\ 0& 1& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 1& 0& 0\\ 0& 1& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 1& 0\\ 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 1\\ 0& 0& 1& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 1\\ 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 1& 0& 0& 1& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 1& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& 1& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 1& 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& 1& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 1& 1& 0& 0\\ 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 1& 1& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 1\\ 0& 0& 0& 0& 1& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 1\\ 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 1& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 1& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 1& 0& 0\end{array}\right]$

其中，b＝20表示区组的个数(矩阵的列数)，v＝16表示集合的元素个数(矩阵的行数)，r＝5表示每个元素在所有区组中出现的次数(矩阵中每行1的个数)，k＝4表示每个区组包含的元素个数(矩阵中每列1的个数)，λ＝1表示一对元素组合在所有区组中出现的次数。b,v,r,k,λ之间存在如下关系(1)(2)：

b·k＝v·r    (1)

$r=\frac{\mathrm{\λ}(v-1)}{k-1}$ 且r≥λ    (2)

由于上述关系的存在，BIBD(b,v,r,k,λ)通常被写作BIBD(v,k,λ)。例如，BIBD(20,16,5,4,1)可以写为BIBD(16,4,1)。理论上可以证明对于BIBD(v,k,1)，任意不超过k个不同区组的集合所包含的元素集合是唯一的。

优选地，上述步骤S101中的BIBD矩阵可以为BIBD(16,4,1)矩阵，当然，也可以为其他BIBD矩阵。以下均以BIBD(16,4,1)为例进行说明。

优选地，在步骤S101中的上述阅读器接收来自于所有标签中多个标签的多个伪随机序列之后，还可以包括以下处理：当上述阅读器接收到的上述多个伪随机序列小于等于k时，上述阅读器对上述多个伪随机序列进行识别,其中，k为上述BIBD矩阵中每个区组包含的元素个数；上述阅读器从识别出的多个伪随机序列中选择一个伪随机序列，并将选择结果进行公告，以使被公告的标签发送数据。

优选地，步骤S103中，上述阅读器根据发送上述伪随机序列的标签个数，并结合上述BIBD矩阵中每个区组包含的元素个数获取Q参数可以进一步包括以下处理：上述阅读器根据发送上述伪随机序列的标签个数所属的区间范围，确定Q参数的浮点数Q_fp，其中，上述区间范围与BIBD矩阵中每个区组包含的元素个数相关；上述阅读器对上述Q_fp进行取整获取上述Q参数。

在优选实施过程中，上述阅读器根据发送上述伪随机序列的标签个数所属的区间范围，确定Q参数的浮点数Q_fp可以进一步包括以下处理：

当发送上述伪随机序列的标签个数小于2时，Q参数的浮点数Q_fp取区间(0，Q_fp-C)中的最大值，其中，C为区间[0.1,0.5]中的一个小数；

当发送上述伪随机序列的标签个数大于等于2且小于等于k时，Q参数的浮点数Q_fp维持不变,其中，k为上述BIBD矩阵中每个区组包含的元素个数；

当发送上述伪随机序列的标签个数大于k时，Q参数的浮点数Q_fp取区间(15，Q_fp+C)中的最小值。

以下结合图2进一步描述上述优选实施方式。

图2为根据本发明优选实施例的Q参数的获取方法的流程图。如图2所示，该Q参数的获取方法主要包括以下处理：

步骤S201:阅读器初始化Q的浮点数Q_fp。

步骤S203：阅读器广播对浮点数Q_fp取整的Q参数，其中，通常采用四舍五入法取整数。

步骤S205：阅读器接收来自于所有标签中多个标签的多个RN16，其中，RN16是基于BIBD(16,4,1)构造的；阅读器确定发送上述伪随机序列的标签个数(即响应的标签的个数)；当响应的标签的个数小于2时，执行步骤S207；当响应的标签的个数大于等于2小于等于4时，执行步骤S209；当响应的标签的个数大于4时，执行步骤S211。

步骤S207：阅读器对Q_fp取区间(0，Q_fp-C)中的最大值，其中，C为区间[0.1,0.5]中的一个小数。

步骤S209：阅读器将Q参数的浮点数Q_fp维持不变；

步骤S211：阅读器Q参数的浮点数Q_fp取区间(15，Q_fp+C)中的最小值。

通过上述处理，在不改变协议标准的条件下，阅读器能够从冲突的伪随机码信息中提取出有用信息，并大大提高了RFID系统的识别效率。图3为根据本发明实例的系统识别效率与标签数的仿真示意图。如图3所示，采用本发明实施例提供的Q参数的获取方法，系统识别效率可以达到60％以上，而传统的Q参数算法的识别效率一般在34％左右，最高也不超过38％。

图4为根据本发明实施例的Q参数的获取装置的结构框图。如图4所示，该Q参数的获取装置主要包括：接收模块40，用于在当前时隙中，接收来自于所有标签中多个标签的多个伪随机序列，其中，上述伪随机序列是基于平衡不完全区组设计BIBD矩阵构造的；获取模块42，用于根据发送上述伪随机序列的标签个数，并结合上述BIBD矩阵中每个区组包含的元素个数获取Q参数。

在图4所示的装置中，获取模块42根据发送上述伪随机序列的标签个数，并结合上述BIBD矩阵中每个区组包含的元素个数获取Q参数，在不改变协议标准的条件下，能够从冲突的伪随机码信息中提取出有用信息，进而大大提高了RFID系统的识别效率。

需要说明的是，上述装置可以设置于阅读器中。

优选地，如图5所示，上述获取模块42可以进一步包括：确定单元420，用于根据发送上述伪随机序列的标签个数所属的区间范围，确定Q参数的浮点数Q_fp，其中，上述区间范围与BIBD矩阵中每个区组包含的元素个数相关；获取单元422，用于对上述Q_fp进行取整获取上述Q参数。

优选地，上述确定单元420，进一步用于：当发送上述伪随机序列的标签个数小于2时，将Q参数的浮点数Q_fp取区间(0，Q_fp-C)中的最大值，其中，C为区间[0.1,0.5]中的一个小数；当发送上述伪随机序列的标签个数大于等于2且小于等于k时，将Q参数的浮点数Q_fp维持不变,其中，k为上述BIBD矩阵中每个区组包含的元素个数；当发送上述伪随机序列的标签个数大于k时，将Q参数的浮点数Q_fp取区间(15，Q_fp+C)中的最小值。

优选地，如图5所示，上述装置还可以包括：识别模块44，用于当所阅读器接收到的上述多个伪随机序列小于等于k时，对上述多个伪随机序列进行识别,其中，k为上述BIBD矩阵中每个区组包含的元素个数；公告模块46，用于从识别出的多个伪随机序列中选择一个伪随机序列，并将选择结果进行公告，以使被公告的标签发送数据。

优选地，上述BIBD矩阵可以为BIBD(16,4,1)矩阵(即上述k值为4)，当然，也可以为其他BIBD矩阵。

需要说明的是，上述装置中各模块相互结合的优选实施方式，具体可以参见图1至图3，此处不再赘述。

综上所述，借助本发明提供的实施例，在不改变协议标准的条件下，使得阅读器能够从冲突的RN16信息中提取出有用信息，可以大大提高RFID系统的识别效率。该算法对目前已经广泛应用的ISO18000-6Q参数算法改动很少，阅读器、标签的硬件实现也无需任何修改，因此具有较强的实用意义。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种Q参数的获取方法，其特征在于，包括：

在当前时隙中，阅读器接收来自于所有标签中多个标签的多个伪随机序列，其中，所述伪随机序列是基于平衡不完全区组设计BIBD矩阵构造的；

所述阅读器根据发送所述伪随机序列的标签个数，并结合所述BIBD矩阵中每个区组包含的元素个数获取Q参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阅读器根据发送所述伪随机序列的标签个数，并结合所述BIBD矩阵中每个区组包含的元素个数获取Q参数包括：

所述阅读器根据发送所述伪随机序列的标签个数所属的区间范围，确定Q参数的浮点数Q_fp，其中，所述区间范围与BIBD矩阵中每个区组包含的元素个数相关；

对所述Q_fp进行取整获取所述Q参数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述阅读器根据发送所述伪随机序列的标签个数所属的区间范围，确定Q参数的浮点数Q_fp包括：

当发送所述伪随机序列的标签个数小于2时，Q参数的浮点数Q_fp取区间(0，Q_fp-C)中的最大值，其中，C为区间[0.1,0.5]中的一个小数；

当发送所述伪随机序列的标签个数大于等于2且小于等于k时，Q参数的浮点数Q_fp维持不变，其中，k为所述BIBD矩阵中每个区组包含的元素个数；

当发送所述伪随机序列的标签个数大于k时，Q参数的浮点数Q_fp取区间(15，Q_fp+C)中的最小值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阅读器接收来自于所有标签中多个标签的多个伪随机序列之后，还包括：

当所述阅读器接收到的所述多个伪随机序列小于等于k时，所述阅读器对所述多个伪随机序列进行识别，其中，k为所述BIBD矩阵中每个区组包含的元素个数；

所述阅读器从识别出的多个伪随机序列中选择一个伪随机序列，并将选择结果进行公告，以使被公告的标签发送数据。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述BIBD矩阵为BIBD(16,4,1)矩阵。

6.一种Q参数的获取装置，其特征在于，包括：

接收模块，用于在当前时隙中，接收来自于所有标签中多个标签的多个伪随机序列，其中，所述伪随机序列是基于平衡不完全区组设计BIBD矩阵构造的；

获取模块，用于根据发送所述伪随机序列的标签个数，并结合所述BIBD矩阵中每个区组包含的元素个数获取Q参数。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述获取模块包括：

确定单元，用于根据发送所述伪随机序列的标签个数所属的区间范围，确定Q参数的浮点数Q_fp，其中，所述区间范围与BIBD矩阵中每个区组包含的元素个数相关；

获取单元，用于对所述Q_fp进行取整获取所述Q参数。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述确定单元，进一步用于：

当发送所述伪随机序列的标签个数小于2时，将Q参数的浮点数Q_fp取区间(0，Q_fp-C)中的最大值，其中，C为区间[0.1,0.5]中的一个小数；

当发送所述伪随机序列的标签个数大于等于2且小于等于k时，将Q参数的浮点数Q_fp维持不变，其中，k为所述BIBD矩阵中每个区组包含的元素个数；

当发送所述伪随机序列的标签个数大于k时，将Q参数的浮点数Q_fp取区间(15，Q_fp+C)中的最小值。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：

识别模块，用于当所阅读器接收到的所述多个伪随机序列小于等于k时，对所述多个伪随机序列进行识别,其中，k为所述BIBD矩阵中每个区组包含的元素个数；

公告模块，用于从识别出的多个伪随机序列中选择一个伪随机序列，并将选择结果进行公告，以使被公告的标签发送数据。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的装置，其特征在于，所述BIBD矩阵为BIBD(16,4,1)矩阵。