CN105916102B - 基于非正交多址的多rfid标签同时读取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于非正交多址的多RFID标签同时读取方法，所述内容包括：在包括一个读写器和多个RFID标签的基于非正交多址的多RFID标签同时读取系统中，当读写器需要同时读取标签中的数据时，读写器向所有标签发送一个无线射频信号，每个标签从接收的无线射频信号中获取能量。然后，每个标签将数据发送给读写器。读写器采用串行干扰删除技术从接收信号中恢复所有标签的数据，即根据不同标签数据的信号功率大小按照从大到小的顺序进行干扰消除，实现正确解调，同时区分不同的标签。本方法允许一个RFID读写器同时读取多个RFID标签，简化了标签设计，降低了成本，适用于超市、图书馆、电子不停车收费系统、物流行业等需要快速读取多个RFID标签的场合。

Description

基于非正交多址的多RFID标签同时读取方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及基于非正交多址的多RFID标签同时读取方法。
背景技术
RFID(即射频识别)系统是物联网感知层的重要组成部分，广泛应用在超市、图书馆、电子不停车收费系统、物流行业等。RFID系统包括读写器和标签两个主要元件，标签有无源和有源两种。有源标签由外部电源供电，可以定时向读写器发送数据。无源标签靠读写器提供的功率将数据发送给读写器。相比有源标签，无源标签部署更灵活方便，适用范围更广。
随着RFID系统普及和工作效率提高，RFID系统中的读写器必须同时读取多个标签，但是现有的RFID系统很少考虑一个读写器同时读取多个标签的情形。就多个标签同时读取而言，它们可以使用不同的时隙、频带、扩频码同时发送数据，即正交传输。但是时隙划分会带来传输延迟，频带划分需要占用更多频谱资源，使用扩频码会增加RFID标签的复杂度和成本。特别地，协调分散开的多个RFID标签同时传输还会带来信令负担，正交传输的非完美也会引起相互干扰。
非正交多址技术在发送端采用非正交传输方式，主动引入干扰，接收端通过串行干扰删除实现正确解调，使得多个用户在一个信道上同时传输，不需要码分多址或者正交频分多址，进一步提高了频谱效率。
发明内容
针对现有RFID系统中一个读写器难以同时读取多个标签的情形，本发明提出基于非正交多址的多RFID标签同时读取方法，使得多个RFID标签共享时频资源同时发送数据，不需要使用扩频码和通过功率控制减弱“远近效应”。
本发明技术方案如下：
一种基于非正交多址的多RFID标签同时读取方法，利用包括一个读写器和N个RFID标签的基于非正交多址的多RFID标签同时读取系统进行读取，包括如下步骤：
(1)在所述同时读取系统中，当读写器需要同时读取标签中的数据时，读写器向所有标签发送一个无线射频信号x(t)，第n个标签的接收信号为其中P是读写器的发射功率，gn是读写器到第n个标签的信道系数，un(t)是加性高斯白噪声；
(2)第n个标签从接收的无线射频信号yn(t)中获取能量，可获取的能量记为En＝P|gn|2τ，其中τ是读写器一次传输无线射频信号的时间长度，噪声功率忽略，信号x(t)的均值为零、方差归一化为1；
(3)第n个标签以发射功率Pn将数据发送给读写器，其中T是标签一次发送数据的时间长度；
(4)读写器接收所有标签的信号，读写器的接收信号为其中sn(t)是第n个标签的发送信号，hn是第n个标签到读写器的信道系数，v(t)是加性高斯白噪声；
(5)读写器采用串行干扰删除技术从接收信号z(t)中恢复所有标签的数据，即读写器根据不同标签数据的信号功率大小按照从大到小的顺序进行干扰消除，实现正确解调，同时区分不同的标签。
所述读写器进行干扰消除的具体步骤为：读写器先恢复第1个标签的数据，并从接收信号z(t)中减去第1个标签的发送信号s1(t)，得到信号然后从中恢复第2个标签的数据，并从中减去第2个标签的发送信号s2(t)，依次类推，直到所有标签的数据被正确恢复。
优选的，所述标签均为无源标签。
本发明的有益效果为：本发明允许一个RFID读写器同时读取多个RFID标签，简化了标签设计，降低了成本，可用于超市、图书馆、电子不停车收费系统、物流行业等需要快速读取多个RFID标签的场合。
附图说明
图1为基于非正交多址的多RFID标签同时读取示意图。
图中，1.读写器 2.标签。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，基于非正交多址的多RFID标签同时读取系统包括一个读写器和N个RFID标签。标签都是无源的。当读写器需要同时读取标签中的数据时，读写器向所有标签发送一个无线射频信号x(t)，第n个标签的接收信号为其中P是读写器的发射功率，gn是读写器到第n个标签的信道系数，un(t)是加性高斯白噪声。第n个标签从接收的无线射频信号yn(t)中获取能量，可获取的能量记为En＝P|gn|2τ，其中τ是读写器一次传输无线射频信号的时间长度，噪声功率忽略，信号x(t)的均值为零、方差归一化为1。然后，第n个标签以发射功率Pn将数据发送给读写器，其中T是标签一次发送数据的时间长度。读写器接收所有标签的信号，读写器的接收信号为其中sn(t)是第n个标签的发送信号，hn是第n个标签到读写器的信道系数，v(t)是加性高斯白噪声。读写器采用串行干扰删除(SIC)技术从接收信号z(t)中恢复所有标签的数据，即读写器根据不同标签数据的信号功率大小按照从大到小的顺序进行干扰消除，实现正确解调，同时区分不同的标签。串行干扰删除的基本原理是逐步消除信号功率最大的用户的干扰，SIC检测器在接收信号中对多个用户逐个进行数据判决，判决出一个用户就同时减去该用户信号造成的多址干扰，按照信号功率大小顺序依次判决，直到消除所有的多址干扰。不失一般性，N个标签数据的信号功率大小按照从大到小排序为1,…,N。读写器先恢复第1个标签的数据，并从z(t)中减去s1(t)，得到信号然后从中恢复第2个标签的数据，并从中减去s2(t)，依次类推，直到所有标签的数据被正确恢复。串行干扰删除技术使得读写器的硬件复杂度提高，但是读写器由外部电源供电，而且处理器的计算能力已大大提高，能够顺利完成串行干扰删除，正确恢复所有标签的数据。

Claims (2)

1.一种基于非正交多址的多RFID标签同时读取方法，其特征在于，利用包括一个读写器和N个RFID无源标签的基于非正交多址的多RFID标签同时读取系统进行读取，包括如下步骤：
(1)当读写器需要同时读取标签中的数据时，读写器向所有标签发送一个无线射频信号x(t)，第n个标签的接收信号为其中P是读写器的发射功率，gn是读写器到第n个标签的信道系数，un(t)是加性高斯白噪声；
(2)第n个标签从接收的无线射频信号yn(t)中获取能量，可获取的能量记为En＝P|gn|2τ，其中τ是读写器一次传输无线射频信号的时间长度，噪声功率忽略，信号x(t)的均值为零、方差归一化为1；
(3)第n个标签以发射功率Pn将数据发送给读写器，其中T是标签一次发送数据的时间长度；
(4)读写器接收所有标签的信号，读写器的接收信号为其中sn(t)是第n个标签的发送信号，hn是第n个标签到读写器的信道系数，v(t)是加性高斯白噪声；
(5)读写器采用串行干扰删除技术从接收信号z(t)中恢复所有标签的数据，即读写器根据不同标签数据的信号功率大小按照从大到小的顺序进行干扰消除，实现正确解调，同时区分不同的标签。
2.根据权利要求1所述的基于非正交多址的多RFID标签同时读取方法，其特征在于，所述读写器进行干扰消除的具体步骤为：读写器先恢复第1个标签的数据，并从接收信号z(t)中减去第1个标签的发送信号s1(t)，得到信号然后从信号中恢复第2个标签的数据，并从信号中减去第2个标签的发送信号s2(t)，依次类推，直到所有标签的数据被正确恢复。
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