CN104753835A - 一种阅读器多接收天线的分片调整的信道参数估计实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种阅读器多接收天线的分片调整的信道参数估计实现方法，其是先根据最初识别的多个标签的正交训练信号来获取初始的信道参数；再将所接收的标签冲突信号分为几段，假设每一段中的信道参数保持不变；对一段冲突标签数据进行数据恢复之后，利用恢复数据和原始接收信号，对信道参数做调整，获取一组新的信道系数，用于下一段冲突标签数据的恢复；如此反复直至所有冲突数据处理完毕。本发明的方法构思巧妙、合理，可方便、准确地获取对应的信道参数，获取更可靠的标签恢复数据，能确保信道估计的可靠性，不仅可以将RFID冲突恢复技术用于较恶劣的信道环境，而且也可以应用于移动环境，拓展了RFID系统应用范围。
Description
技术领域
本发明涉及一种信道估计实现方法，尤其涉及一种阅读器多接收天线的分片调整的信道参数估计实现方法。
背景技术
物联网是新一代信息技术的重要组成部分。在计算机互联网的基础上，利用射频识别(RadioFrequeneyIdentifieation，RFID)、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。在这个网络中，物品(商品)能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。而RFID，正是能够让物品“开口说话”的一种技术。在“物联网”的架构中，RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息，通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统，实现物品(商品)的识别，进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。
作为当前最具发展潜力的产业之一，物联网将有力带动传统产业转型升级，引领战略性新兴产业的发展，实现经济结构和战略性调整，引发社会生产和经济发展方式的深度变革，具有巨大的战略增长潜能，是后危机时代经济发展和科技创新的战略制高点，已经成为各个国家构建社会新模式和重塑国家长期竞争力的先导力。随着世界信息产业第三次浪潮“物联网”时代的来临，作为“物联网”关键技术之一的RFID技术也将在工业自动化、物流、交通、商业等领域得到更加广泛的应用，成为一个新的经济增长点。
RFID系统一般由电子标签和阅读器组成。阅读器和标签芯片电路通过基带信号控制载波信号参量，将低频基带信号搬移至高频，使得基带信号适合无线信道传输，保证RFID系统通信的传输有效性和可靠性。RFID系统通常采用幅度键控(Amplitude-ShiftKeying，ASK)和相移键控(Phase-ShiftKeying，PSK)调制方式，无源标签由于其内部不带电源，只能利用芯片电路中调制模块 开关，通过改变芯片电路输入阻抗来改变标签的功率反射系数，进而调节反向散射信号的幅度和相位，也就是反向散射调制。
为了保证传输信号与传输信道的性能匹配，提高信号有效性，防止信号受到干扰或碰撞，减少信号冗余度，保证数据传输速率，RFID系统常采用反向非归零码(NRZ，Not Return to Zero)编码、曼彻斯特(Manchester)编码、单极性归零(UniPolar Return to Zero)编码、差动双相(FMO)编码、密勒(Miller)编码、变形Miller编码等编码方式。
阅读器负责发送广播并接收标签的标识信息；标签收到广播命令后将自身标识信息发送给阅读器。然而由于阅读器与所有标签共用一个无线信道，当阅读器识别区域内有两个或者两个以上的标签在同一时刻向阅读器发送标识信息时，将产生碰撞。
阅读器往往无法识别冲突信号，致使不能对这些标签进行实时处理。解决此碰撞的常用方法称为防碰撞算法。典型的RFID协议的防碰撞算法主要分为两大类：基于ALOHA的算法和基于树搜索的算法。目前被ISO接受的超高频段的空中接口协议标准有lSO 180006A、B、C三种，分别是基于帧时隙ALOHA算法、二进制树算法和动态帧时隙ALOHA算法。
然而这些防碰撞算法，在一个信道只有一个标签回复时才能够正确解码，冲突的信息被丢弃，标签要进行重传，大约50％的系统时间浪费在这方面。这无疑浪费了大量有用的信息，制约了防碰撞算法识别效率的进一步提高。如果可以有效的利用标签冲突信号，将极大地促进RFID技术的发展。
基于物理层的冲突恢复技术，需要构造阅读器接收信号模型，根据各标签反射信号到达阅读器接收天线的时间差异，获取信道系数，进而将接收信号在I/Q平面进行分解。即将一个标签信号作为一维空间，把另一个标签信号看成它的干扰，用在其正交子空间的投影来进行预测。单接收天线条件下当两个标签信号的角度差很小时，识别效果很差；多接收天线条件下，则要求修改标签回复Query命令时的信号格式，增加正交的postpreamble字段，这显然增加了系统的开销；当两个标签选择的postpreamle值相同时，就无法将它们分开。
同时现有方法对于阅读器接收标签信号的处理方法，没有考虑到实际信道的各种复杂情况，适合于短小的RN16冲突信号，对于较长的标签信息数据则不一定适用。
综上所述，有必要对现有技术做进一步完善。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种构思巧妙、合理，可方便、准确地获取对应的信道参数，获取更可靠的标签恢复数据，能确保信道估计的可靠性，不仅可以将RFID冲突恢复技术用于较恶劣的信道环境，而且也可以应用于移动环境，拓展了RFID系统应用范围的阅读器多接收天线的分片调整的信道参数估计实现方法。
本发明的技术方案如下：
上述的阅读器多接收天线的分片调整的信道参数估计实现方法，是先根据最初识别的多个标签的正交训练信号来获取初始的信道参数；再将所接收的标签冲突信号分为几段，假设每一段中的信道参数保持不变；对一段冲突标签数据进行数据恢复之后，利用恢复数据和原始接收信号，对信道参数做调整，获取一组新的信道系数，用于下一段冲突标签数据的恢复；如此反复直至所有冲突数据处理完毕。
所述阅读器多接收天线的分片调整的信道参数估计实现方法，其中：在调整信道的过程中，可根据信道参数变化的快慢来适当调整分段长度的大小，以确保信道估计的可靠性。
所述阅读器多接收天线的分片调整的信道参数估计实现方法，其中，所述信道估计实现方法具体包括以下步骤：(1)由阅读器通过ACK信号通知一个或一个以上标签同时传送EPC数据；(2)阅读器得到初始信道系数，并开始接收各标签的EPC数据；(3)由标签将EPC数据划为一个或一个以上小片，每次发送一片数据，再由标签使用BCH纠错码，对每片数据编码后发送；(4)由阅读器根据当前的信道系数，对所接受的冲突数据进行识别，并将识别的数据做BCH解码，以得到各标签每片的发送数据；接着由阅读器根据BCH纠错后的编码数据以及原始接收信号对信道系数进行调整；再对后续的标签数据接收并根据新的信道系数进行；(5)阅读器根据解码出的CRC，对各标签所发送的数据进行校验，并通知校验成功的标签识别完毕，未被通知的标签则表示没有被成功识别，将继续后续的识别过程。
所述阅读器多接收天线的分片调整的信道参数估计实现方法，其中：所 述步骤(1)中一个或多个标签在发送EPC之前发送一组正交序列。
所述阅读器多接收天线的分片调整的信道参数估计实现方法，其中：所述步骤(2)中阅读器是根据所述的一组正交序列得到初始信道系数。
所述阅读器多接收天线的分片调整的信道参数估计实现方法，其中：所述步骤(3)中标签EPC数据的长度介于96到512比特之间。
所述阅读器多接收天线的分片调整的信道参数估计实现方法，其中：所述步骤(3)中标签是将长度介于96到512比特之间的EPC数据平均分为一个或一个上小组，每组算作一个小片。
所述阅读器多接收天线的分片调整的信道参数估计实现方法，其中：所述步骤(4)中BCH纠错码可采用BCH(31，26)，其码长是31位，有效数据是26，可纠正一个错误的情况，对应的，可将每片的长度设置为26。
有益效果：
本发明阅读器多接收天线的分片调整的信道参数估计实现方法构思巧妙、合理，在现有冲突恢复技术的基础上，充分考虑各种实际影响因素，比如阅读器、标签相对运动或其他因素引起的信道参数变化；可方便、准确地获取对应的信道参数，并根据接收信号的变化情况，及时对所得参数进行自适应地调整，以获取更可靠的标签恢复数据；在调整信道的过程中，可以根据信道参数变化的快慢来适当调整分段长度的大小，以确保信道估计的可靠性。
同时，在实际应用中，过往的人流、物体、车辆等，会对到达阅读器的信号造成干扰；在阅读器和标签有相对运动的移动环境中，标签与阅读器之间的信道变化也可能非常剧烈。这种复杂环境下的多标签冲突恢复就显得非常困难。本发明所采用的方案主要是借助阅读器系统强大的计算能力，将较长的信号分解为多个较短的信号，根据每一段冲突数据的恢复数据对信道参数进行自适应的调整，从而在接收数据时将信道带来的干扰去除，保证接收数据的准确恢复。该方法的实施，不仅可以将RFID冲突恢复技术用于较恶劣的信道环境，而且也可以应用于移动环境，拓展了RFID系统的应用范围，将对该项技术的发展有很好的促进作用。
附图说明
图1为本发明阅读器多接收天线的分片调整的信道参数估计实现方法的 处理流程图。
具体实施方式
本发明阅读器多接收天线的分片调整的信道参数估计实现方法，是先根据最初识别的多个标签的正交训练信号来获取初始的信道参数；再将所接收的标签冲突信号分为几段，假设每一段中的信道参数保持不变；对一段冲突标签数据进行数据恢复之后，利用恢复数据和原始接收信号，对信道参数做调整，获取一组新的信道系数，用于下一段冲突标签数据的恢复；如此反复直至所有冲突数据处理完毕。
其中，在调整信道的过程中，可以根据信道参数变化的快慢来适当调整分段长度的大小，以确保信道估计的可靠性。
下面结合本发明阅读器多接收天线的分片调整的信道参数估计实现方法的具体处理流程来对本发明作进一步阐述。
如图1所示，本发明阅读器多接收天线的分片调整的信道参数估计实现方法，具体包括以下步骤：
S010、由阅读器通过ACK信号通知一个或多个标签同时传送EPC数据，并确保一个或多个标签在发送EPC之前发送一组正交序列；
S020、阅读器根据这组正交序列，得到初始信道系数，并开始接收各标签的EPC数据；
S030、标签将EPC数据划为一些小片(标签EPC数据的长度可以不同，一般介于96到512比特之间，标签将这些数据平均分为许多小组，每一组算作一个小片)，每次发送一片数据；为了防止阅读器从冲突数据中识别标签数据出现错误，标签使用BCH纠错码(如采用BCH(31，26)，它的码长是31位，有效数据是26，可以有效纠正一个错误的情况，对应的，可以将每片的长度设置为26)，对每片数据编码后发送；
S040、阅读器根据当前的信道系数，对所接受的冲突数据进行识别，并将识别的数据做BCH解码，从而得到各标签每片的发送数据；接着，阅读器根据BCH纠错后的编码数据以及原始接收信号对信道系数进行调整；再对后续的标签数据接收，将根据新的信道系数进行；
S050、标签数据的最后都包含一个CRC校验，阅读器根据解码出的CRC， 对各标签所发送的数据进行校验，并通知校验成功的标签识别完毕，未被通知的标签则表示没有被成功识别，将继续后续的识别过程。
其中，阅读器将接收信号解调，得到的基带信号如下公式所示：
S(t)＝Aleak(t)+h1a1(t)+h2a2(t)+n(t)；
这里分别表示两个标签的复信道系数，Aleak(t)表示复发射天线泄漏信号，n(t)是系统噪声。多标签(大于两个)冲突的接收信号模型可以类似推广得到。
与已有模型不同，h1，h2在整个数据识别过程中不再是常数，而是由初始所得的信道参数加上一个调整变量Δ(t)。
本发明构思巧妙、合理，可方便、准确地获取对应的信道参数，获取更可靠的标签恢复数据，能确保信道估计的可靠性，不仅可以将RFID冲突恢复技术用于较恶劣的信道环境，而且也可以应用于移动环境，拓展了RFID系统应用范围。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。
Claims (8)
1.一种阅读器多接收天线的分片调整的信道参数估计实现方法，其特征在于，是先根据最初识别的多个标签的正交训练信号来获取初始的信道参数；再将所接收的标签冲突信号分为几段，假设每一段中的信道参数保持不变；对一段冲突标签数据进行数据恢复之后，利用恢复数据和原始接收信号，对信道参数做调整，获取一组新的信道系数，用于下一段冲突标签数据的恢复；如此反复直至所有冲突数据处理完毕。
2.如权利要求1所述的阅读器多接收天线的分片调整的信道参数估计实现方法，其特征在于：在调整信道的过程中，可根据信道参数变化的快慢来适当调整分段长度的大小，以确保信道估计的可靠性。
3.如权利要求1或2所述的阅读器多接收天线的分片调整的信道参数估计实现方法，其特征在于，所述信道估计实现方法具体包括以下步骤：
(1)由阅读器通过ACK信号通知一个或一个以上标签同时传送EPC数据；
(2)阅读器得到初始信道系数，并开始接收各标签的EPC数据；
(3)由标签将EPC数据划为一个或一个以上小片，每次发送一片数据，再由标签使用BCH纠错码，对每片数据编码后发送；
(4)由阅读器根据当前的信道系数，对所接受的冲突数据进行识别，并将识别的数据做BCH解码，以得到各标签每片的发送数据；接着由阅读器根据BCH纠错后的编码数据以及原始接收信号对信道系数进行调整；再对后续的标签数据接收并根据新的信道系数进行；
(5)阅读器根据解码出的CRC，对各标签所发送的数据进行校验，并通知校验成功的标签识别完毕，未被通知的标签则表示没有被成功识别，将继续后续的识别过程。
4.如权利要求3所述的阅读器多接收天线的分片调整的信道参数估计实现方法，其特征在于：所述步骤(1)中一个或多个标签在发送EPC之前发送一组正交序列。
5.如权利要求4所述的阅读器多接收天线的分片调整的信道参数估计实现方法，其特征在于：所述步骤(2)中阅读器是根据所述的一组正交序列得到初始信道系数。
6.如权利要求3所述的阅读器多接收天线的分片调整的信道参数估计实现方法，其特征在于：所述步骤(3)中标签EPC数据的长度介于96到512此特之间。
7.如权利要求6所述的阅读器多接收天线的分片调整的信道参数估计实现方法，其特征在于：所述步骤(3)中标签是将长度介于96到512此特之间的EPC数据平均分为一个或一个上小组，每组算作一个小片。
8.如权利要求3所述的阅读器多接收天线的分片调整的信道参数估计实现方法，其特征在于：所述步骤(4)中BCH纠错码可采用BCH(31，26)，其码长是31位，有效数据是26，可纠正一个错误的情况，对应的，可将每片的长度设置为26。
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