ES2872573T3

ES2872573T3 - Lector RFID y procedimiento para reconocer etiquetas RFID

Info

Publication number: ES2872573T3
Application number: ES16155476T
Authority: ES
Inventors: Ibrahim Hazem Elsaid; Hamed Kenawy; Jörg Robert; Albert Heuberger; Wolfram Strauss
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Friedrich Alexander Univeritaet Erlangen Nuernberg FAU
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Friedrich Alexander Univeritaet Erlangen Nuernberg FAU
Priority date: 2016-02-12
Filing date: 2016-02-12
Publication date: 2021-11-02
Anticipated expiration: 2036-02-12
Also published as: EP3206158B1; EP3206158A1; US10095892B2; US20170235979A1

Abstract

Lector de identificación por radiofrecuencia, RFID (1), que comprende un transmisor (2) configurado para transmitir una señal de solicitud, un receptor (3) configurado para recibir señales de etiquetas de identificación por radiofrecuencia, RFID (10) y un evaluador (4), donde el receptor (3) está configurado para recibir las señales de las etiquetas RFID (10) dentro de un número dado de intervalos de una trama de tiempo con un tamaño de trama dado L, donde el receptor (3) está configurado para proporcionar un número de intervalos exitosos ss en los que se ha recibido una señal y un número de intervalos que han colisionado cs en los que no fue posible detectar una sola señal, donde el evaluador (4) está configurado para establecer un tamaño de trama modificado L' en función de un número estimado de etiquetas RFID nest, donde el evaluador (4) está configurado para determinar el número estimado de etiquetas RFID nest en función del tamaño de trama L, el número de intervalos exitosos ss y el número de intervalos que han colisionado cs, caracterizado porque el receptor (3) está configurado para realizar una recuperación de colisión mediante la identificación de una señal dentro de un intervalo que tiene más de una señal, donde el receptor (3) está configurado para obtener una probabilidad de recuperación de colisión α en la que el receptor realiza la recuperación de colisión, donde el receptor (3) está configurado para proporcionar, en la provisión, el número de intervalos exitosos ss y el número de intervalos que han colisionado cs después de realizar la recuperación de colisión, y donde el evaluador (4) está configurado para determinar el número estimado de etiquetas RFID nest en función del tamaño de trama L, el número de intervalos exitosos ss, el número de intervalos que han colisionado cs y la probabilidad de recuperación de colisión α calculando la cantidad de intervalos que han colisionado antes de la recuperación de colisión, Cb y el número de intervalos exitosos antes de la recuperación de colisión, Sb, según Sb = ss - α / (1 - α) * C, y Cb = cs / (1 - α) y determinando el número estimado de etiquetas RFID en función del tamaño de trama, el número de intervalos que han colisionado Cb y la cantidad de intervalos exitosos Sb.

Description

DESCRIPCIÓN

Lector RFID y procedimiento para reconocer etiquetas RFID

[0001] La presente invención se refiere a un lector de identificación por radiofrecuencia y a un procedimiento para reconocer etiquetas de identificación por radiofrecuencia.

[0002] La identificación por radiofrecuencia (RFID) es un sistema de identificación automática que usa comunicaciones inalámbricas para identificar objetos. Hoy en día, se usan grandes cantidades de etiquetas RFID en las cadenas de suministro para la identificación de productos o redes de sensores, especialmente, donde el coste y la energía son críticos.

[0003] Recientemente, el número de aplicaciones que usan tecnología RFID ha aumentado y la velocidad de lectura se ha convertido en uno de los problemas más críticos en estas aplicaciones.

[0004] En los sistemas RFID, las etiquetas típicamente comparten un canal de comunicaciones común. Por lo tanto, existe una cierta probabilidad de colisiones de etiquetas, es decir, múltiples etiquetas que responden simultáneamente. Esta probabilidad de colisión aumenta naturalmente en redes densas con muchas etiquetas. Dado que las etiquetas pasivas son las etiquetas más prácticas del mercado, debido a su bajo precio y diseño simple, no pueden detectar el canal o comunicarse con las otras etiquetas. Como resultado, el lector es responsable de coordinar la red y tiene que evitar colisiones de etiquetas usando algoritmos anticolisión específicos.

[0005] El algoritmo anticolisión convencional es el algoritmo ALOHA a intervalos de tramas (FSA) [1], que es solo un protocolo de capa de control de acceso al medio (MAC). En tales sistemas, solo la respuesta de una sola etiqueta se considera un intervalo exitoso, y si múltiples etiquetas responden simultáneamente, se produce una colisión. A continuación, se descartan de este intervalo todas las etiquetas a las que se ha respondido.

[0006] El rendimiento de los protocolos basados en FSA se maximiza adaptando la longitud de trama L al número de etiquetas RFID n. La longitud del trama o tamaño de trama L especifica el número de intervalos asociados con la cantidad de tiempo o trama de la que el lector RFID está esperando respuestas de las etiquetas RFID después de enviar la señal de solicitud a las etiquetas RFID.

[0007] Sin embargo, en aplicaciones prácticas, se desconoce el número de etiquetas n en la región de interrogación.

[0008] Además, el número de etiquetas n puede incluso variar, por ejemplo, cuando las etiquetas están montadas en artículos en movimiento.

[0009] Por lo tanto, se usa comúnmente el denominado ALOHA a intervalos de tramas dinámico (DFSA) [2].

[0010] DFSA estima primero el número de etiquetas en el área de interrogación y a continuación calcula el tamaño de trama óptimo L para el siguiente ciclo de lectura. Por lo tanto, el rendimiento del sistema está controlado por la precisión y rapidez con que se estima el número de etiquetas en el área de interrogación.

[0011] Vogt [2] y Schoute [3] han propuesto procedimientos simples de estimación.

[0012] El procedimiento de estimación de límite inferior propuesto por Vogt [2] establece que el número restante de etiquetas es el doble del número de intervalos que han colisionado en la trama anterior.

[0013] Schoute [3] propuso un factor esperado a posteriori de 2,39 para estimar el número de etiquetas en el área de interrogación.

[0014] Sin embargo, ambos procedimientos dependen sólo de una única información que es el número de intervalos que han colisionado. Por lo tanto, aumentan el error de estimación de etiquetas en redes densas [4].

[0015] El autor de [1] propuso un procedimiento de estimación más complejo que minimiza la distancia entre los intervalos observados Eobs vacíos, Sobsexitosos y Cobs que han colisionado y los valores esperados E, S, C para una longitud de trama dada L.

[0016] Esto se debe hacer a través de la siguiente fórmula:

[0017] Sin embargo, este procedimiento requiere búsqueda numérica para encontrar el valor óptimo de n.

[0018] Además, se supone que las respuestas de las etiquetas se distribuyen de manera idéntica en los intervalos, lo que generalmente no es una suposición exacta.

[0019] Otra estrategia viene dada por [5]. Se supone que las etiquetas en la trama se distribuyen usando el modelo binomial. Una vez que se obtienen los valores de los intervalos vacíos (E), exitosas (S) y que han colisionado (C) para un número dado de intervalos de tiempo L, se calcula una distribución a posteriori. Después, se busca el número de etiquetas n que maximiza la probabilidad a posteriori dada.

[0020] En [6] se presenta una versión mejorada que incluye la dependencia mutua de diferentes tipos de intervalos (vacíos, exitosos y que han colisionado). Sin embargo, este procedimiento es más complejo y necesita más iteraciones para encontrar el valor óptimo de n. Además, no mejora el rendimiento del FSA en comparación con la propuesta de [5].

[0021] En [4] se usa la misma estrategia que en [5], pero basada en el modelo de Poisson en lugar del modelo binomial. Esto se hace con el fin de obtener una ecuación menos compleja y disminuir la complejidad de búsqueda. Sin embargo, todavía necesita iteraciones de búsqueda para obtener el valor óptimo de n.

[0022] Las propuestas que incluyen una solución de forma cerrada para estimar el número de etiquetas n sin necesidad de iteraciones de búsqueda vienen dadas por [7, 8]. Sin embargo, ambos procedimientos usaban interpolaciones numéricas para alcanzar el valor óptimo de n. Por lo tanto, ambas ecuaciones de resultado no se pueden usar utilizando parámetros adicionales como la probabilidad de recuperación de colisión que se discutirá más adelante.

[0023] Un aspecto diferente que vale la pena considerar es el siguiente.

[0024] Los sistemas RFID modernos tienen la capacidad de convertir algunos intervalos que han colisionado en intervalos exitosos. En tales sistemas, el número de intervalos que han colisionado y exitosos entregados a la capa MAC no son información exacta sobre el número real de etiquetas en el área de lectura. Por lo tanto, debería tenerse en cuenta la probabilidad de recuperación de colisión a.

[0025] En [9], para una estrategia de estimación de [1], se tuvo en cuenta la probabilidad de recuperación de colisión a. Sin embargo, este procedimiento conduce a una búsqueda multidimensional, que consume mucho tiempo y tiene una alta complejidad. Y todavía queda el problema de exactitud subyacente al procedimiento según [1]. Antecedentes

[0026]

[1] H. Vogt, "Efficient object identification with passive RFID rags", International Conference on Pervasive Computing, Zurich, 2002.

[2] H. Vogt, "Multiple object identification with passive rfid tags", Systems, Man and Cybernetics, 2002 IEEE International Conference on, vol. 3, págs. 6 págs. vol.3, Oct 2002.

[3] F. Schoute, "Dynamic Frame Length ALOHA", IEEE Transactions on Communications, vol. 31, no. 4, págs. 565 -568, 1983.

[4] A. Zanella, "Estimating collision set size in framed slotted aloha wireless networks and rfid systems", Communications Letters, IEEE, vol. 16, págs. 300 - 303, 2012.

[5] W.-T. Chen, "An accurate tag estimate method for improving the performance of an rfid anticollision algorithm based on dynamic frame length aloha", Automation Science and Engineering, IEEE Transactions on, vol. 6, págs. 9 - 15, 2009.

[6] E. Vahedi, V. Wong, I. Blake y R. Ward, "Probabilistic analysis and correction of chen 's tag estimate method", Automation Science and Engineering, IEEE Transactions on, vol. 8, págs. 659 - 663, 2011.

[7] P. Solic, J. Radic y N. Rozic, "Linearized combinatorial model for optimal frame selection in gen2 rfid system", en RFID (RFID), 2012 ⁱE^eE International Conference on, págs. 89 - 94, 2012.

[8] P. Solic, J. Radic y N. Rozic, "Energy efficient tag estimation method for aloha-based rfid systems", Sensors Journal, IEEE, vol. 14, págs. 3637 - 3647, 2014.

[9] B. Li y J. Wang, "Efficient anti-collision algorithm using the capture effect for iso 18000-6c rfid protocol", Communications Letters, IEEE, vol. 15, págs. 352 - 354, 2011.

[10] H. Salah, H. Ahmed, J. Robert y A. Heuberger, "A time and capture probability aware closed form frame slotted aloha frame length optimization", Communications Letters, IEEE, vol. 19, págs. 2009 - 2012, 2015.

[11] C. Angerer, R. Langwieser, y M. Rupp, "Rfid reader receivers for physical layer collision recovery", Communications, IEEE Transactions on, vol. 58,, págs. 3526 - 3537, 2010.

[0027] El objeto de la invención es proporcionar un lector RFID y un procedimiento para reconocer etiquetas RFID que se ocupe del problema de colisión de intervalos y el efecto de recuperación de colisión.

[0028] Este objeto se logra mediante la materia de las reivindicaciones independientes.

[0029] El objeto se logra mediante un lector de identificación por radiofrecuencia (RFID). El lector RFID comprende un transmisor configurado para transmitir una señal de solicitud, un receptor configurado para recibir señales de etiquetas de identificación por radiofrecuencia (RFID) y un evaluador. El receptor está configurado para recibir las señales de las etiquetas RFID dentro de un número dado de intervalos de una trama de tiempo con un tamaño de trama dado L. El receptor está configurado para proporcionar un número de intervalos vacíos (es) en los que no se ha recibido señal, un número de intervalos exitosos (ss) en los que se ha recibido una señal y un número de intervalos que han colisionado (cs) en los que no fue posible una detección de una sola señal, es decir, en los que se produjo una colisión de las respuestas de diferentes etiquetas RFID. El evaluador está configurado para establecer un tamaño de trama modificado (L') en función de un número estimado de etiquetas RFID (nest). Además, el evaluador está configurado para determinar el número estimado de etiquetas RFID (nest) en función del tamaño de trama (L), el número de intervalos exitosos (ss) y el número de intervalos que han colisionado (cs).

[0030] El lector RFID en una realización, especialmente, está usando EL ALOHA a intervalos de tramas dinámico.

[0031] En una realización, el evaluador está configurado para determinar el número estimado de etiquetas RFID (nest) usando una solución de forma cerrada.

[0032] En una realización nest es el número estimado de etiquetas RFID, L' es el tamaño de trama modificado y el evaluador está configurado para establecer el tamaño de trama modificado L' a través de L' = nest /- 5 %.

[0033] En una realización diferente, el evaluador establece el tamaño de trama modificado mediante una función dada del número estimado de etiquetas RFID.

[0034] Según una realización del lector RFID, nest es el número estimado de etiquetas RFID, L es el tamaño de trama (que se usó para la medición inicial o anterior y que se va a modificar), cs es el número de intervalos que han colisionado y ss es el número de intervalos exitosos. En esta realización, el evaluador está configurado para determinar el número estimado de etiquetas RFID (nest) usando la siguiente fórmula:

con:

a = *1/120 * (L -cs),

b = 1/24 * (I -cs - ss/5),

c= 1/6 * (L -cs - ss/4),

d = 1/2 * (L -cs - ss/3),

e = (L - cs - ss/2),

[0035] Según una realización diferente, el receptor está configurado para funcionar con una probabilidad de recuperación de colisión auna recuperación de colisión mediante la identificación de una señal dentro de un intervalo que tiene más de una señal. En esta realización, el receptor está configurado para proporcionar el número de intervalos exitosos ss y el número de intervalos que han colisionado cs después de realizar la recuperación de colisión. Además, el evaluador está configurado para determinar el número estimado de etiquetas RFID nest en función del tamaño de trama L, el número de intervalos exitosos ss, el número de intervalos que han colisionado cs y la probabilidad de recuperación de colisión a. En esta realización, en los intervalos que han colisionado se produjo más de una respuesta de las etiquetas RFID y no fue posible que el receptor resolviera las colisiones e identificara una sola señal.

[0036] En una realización siguiente, la recuperación de colisión afecta a la fórmula para calcular el número estimado de etiquetas.

[0037] En esta realización, nest es el número estimado de etiquetas RFID, L es el tamaño de trama (usado con el fin de obtener los siguientes números de intervalos), cs es el número de intervalos que han colisionado, ss es el número de intervalos exitosos y a es la probabilidad de recuperación de colisión (que depende del tipo de recuperación de colisión usado por el receptor y depende de la situación, por ejemplo, de la relación señal/ruido de las señales recibidas).

[0038] Usando estos valores, el evaluador está configurado para determinar el número estimado de etiquetas RFID nest usando la siguiente fórmula:

con:

a = 1/120 * (L -Cb),

b = 1/24 * (L -Cb-Sb/5),

c = 1/6 * (L -Cb-Sb/4),

d = 1/2 * (L -Cb-Sb/3),

e -(L- Cb - Sb/2)

[0039] En estas ecuaciones:

Cb es el número de intervalos que han colisionado antes de la recuperación de colisión realizada por el receptor y Cb está asociado con el número de intervalos que han colisionado, es decir, con la salida del receptor después de la recuperación de colisión, por la probabilidad de recuperación de colisión a a través de: Cb = cs / (1 - a).

[0040] Sb es el número de intervalos exitosos antes de la recuperación de colisión realizada por el receptor y Sb está asociado con el número de intervalos exitosos ss por la probabilidad de recuperación de colisión a a través de: Sb = ss - a/ (1 - a) * C. Esto se basa en el hecho de que el número de intervalos exitosos se incrementa por las señales recuperadas de los intervalos que han colisionado originales.

[0041] El cálculo del número estimado de etiquetas RFID nestse realiza en una realización mediante la inserción de los valores en las ecuaciones respectivas y se realiza en una realización diferente o adicional mediante el uso de tablas o valores almacenados o pares de valores.

[0042] El objeto también se logra mediante un procedimiento para reconocer al menos una etiqueta de identificación por radiofrecuencia (RFID).

[0043] El procedimiento comprende al menos las etapas siguientes:

• transmitir una señal de solicitud,

• recibir señales dentro de un número dado de intervalos de una trama de tiempo con un tamaño de trama dado (L), • proporcionar un número de intervalos exitosos (ss) en los que se ha recibido una señal y un número de intervalos que han colisionado (cs) en los que no fue posible una detección de una sola señal debido a una colisión de las señales de las etiquetas RFID dentro del intervalo respectivo,

• determinar un número estimado de etiquetas RFID (nest) en función del tamaño de trama (L), el número de intervalos exitosos (ss), el número de intervalos que han colisionado (cs) y una probabilidad de recuperación de colisión (a), y • establecer un tamaño de trama modificado (L') en función de un número estimado de etiquetas RFID (nest).

[0044] Las realizaciones y características discutidas anteriormente del lector RFID también se pueden realizar mediante el procedimiento y viceversa.

[0045] La probabilidad de recuperación de colisión a es la probabilidad de recuperar la señal de respuesta proveniente de una etiqueta RFID después de que esta señal y al menos otra señal proveniente de una etiqueta RFID diferente se transmitieran en el mismo intervalo de tiempo que conduce a una colisión dentro del intervalo. Por lo tanto, los intervalos que han colisionado son intervalos en los que se produjo una colisión, pero para los que no fue posible detectar una sola señal. Por consiguiente, los intervalos exitosos son intervalos con una sola señal o intervalos con una recuperación de colisión exitosa.

[0046] La invención se explicará a continuación con respecto a los dibujos adjuntos y las realizaciones representadas en los dibujos adjuntos, en los que:

la fig. 1 muestra esquemáticamente un lector RFID inventivo,

la fig. 2 muestra la probabilidad de captura frente a la relación señal/ruido para un lector RFID ejemplar, la fig. 3 muestra el error de estimación relativo frente al número normalizado de etiquetas n/L para sistemas sin (fig. 3a) y con capacidad de recuperación de colisión (fig. 3b),

la fig. 4 muestra el error de estimación relativo frente a la probabilidad de recuperación de colisión, donde el número de intervalos L es igual al número de etiquetas n, y

la fig. 5 muestra el retraso de identificación promedio para sistemas sin (fig.5a) y con capacidad de recuperación de colisión (fig. 5b).

[0047] La fig. 1 muestra esquemáticamente un lector RFID inventivo 1 en las inmediaciones de diferentes etiquetas RFID 10. El lector RFID 1 envía a través de su transmisor 2 una señal de solicitud a las etiquetas RFID 10 solicitando una respuesta que incluya una identificación procedente de las etiquetas RFID 10. Esta señal de solicitud es seguida por una cierta cantidad de tiempo o una trama de tiempo de tamaño L en la que el receptor 3 está escuchando señales de respuesta procedentes de las etiquetas RFID 10.

[0048] Esta trama de tiempo se divide en un número dado de intervalos con la intención de que cada etiqueta RFID 10 responda durante un intervalo diferente. Para esta distribución aleatoria de las respuestas, por lo general, se usa un número aleatorio de 16 bits (RN16).

[0049] En caso de que más de una etiqueta RFID responda en el mismo intervalo, el intervalo se descarta, ya que generalmente solo se puede identificar una etiqueta RFID dentro de un intervalo.

[0050] El lector de RFID mostrado 1 puede realizar una recuperación de colisión, es decir, extraer una señal de un intervalo que tiene más de una señal de respuesta. Tal identificación es posible, por ejemplo, cuando las etiquetas RFID en cuestión tienen distancias diferentes desde el lector RFID que conducen a amplitudes de señal claramente diferentes. Esta recuperación de colisión ocurre en la capa física del receptor 3.

[0051] Después de escuchar las respuestas durante la trama de tiempo, el receptor 3 proporciona el número de intervalos exitosos (ss o S en una parte de la siguiente explicación), el número de intervalos que han colisionado y, por lo tanto, descartados (cs o C a continuación), y el número de intervalos vacíos (es o E a continuación). La suma de los números de los intervalos es igual al número de intervalos de la trama L. Por lo tanto, en una realización, el receptor proporciona solo los números de dos tipos de intervalos (por ejemplo, intervalos que han colisionado y exitosos).

[0052] En función del número de intervalos que han colisionado y exitoso, el tamaño de trama actual L y la probabilidad de recuperación de colisión a, el evaluador 4 determina un valor estimado del número de etiquetas RFID 10 presentes en las inmediaciones del lector RFID 1: nest. Con este valor nest se determina, es decir, se ajusta en consecuencia, el tamaño de trama modificado L' para el siguiente turno de escucha de las respuestas de las etiquetas RFID.

[0053] En la invención para adaptar el tamaño de trama L a la situación dada y al número de etiquetas RFID presentes, el número de etiquetas RFID se estima usando una solución de forma cerrada y teniendo en cuenta la probabilidad de recuperación de colisión a del sistema.

[0054] Como un aspecto de la invención, la probabilidad de recuperación de colisión a se calcula a partir de los parámetros de la capa física.

[0055] La invención proporciona una relación directa entre el número estimado de etiquetas n y la longitud de trama L, el número de intervalos exitosos y que han colisionado S (o ss), C (o cs) y la probabilidad de recuperación de colisión a. Esta forma cerrada facilita el cálculo del número estimado de intervalos nest, reduciendo así el consumo de energía necesario para los cálculos y los requisitos sobre las instalaciones de cálculo del lector RFID. Además, en contraste con un cálculo iterativo del tamaño de trama, es posible obtener un valor óptimo incluso después de una medición inicial.

[0056] La invención se basa en la estimación clásica de probabilidad máxima (ML) tal como viene dada por [5].

[0057] Según el procedimiento clásico de estimación de ML, se busca el valor óptimo del número estimado de etiquetas RFID: nest que maximiza la probabilidad condicional del vector de observación v = (C, S, E) con el número de intervalos que han colisionado, exitosos y vacíos, respectivamente. Esto se hace bajo el supuesto de que n etiquetas transmiten a una longitud de trama L.

[0058] Esta probabilidad condicional viene dada por:

[0059] C, S y E son sucesivamente el número de intervalos que han colisionado, exitosos y vacíos para una longitud de trama dada L. Pe, Ps y Pc son, respectivamente, las probabilidades de transmisión vacía, exitosa y que ha colisionado por ranura.

[0060] Como los lectores RFID modernos tienen una capacidad de recuperación de colisión, la capa física permite convertir una parte de los intervalos que han colisionado en intervalos exitosos. Esto se describe mediante las siguientes relaciones:

E = Eb

S = Sb a * Cb, y (2)

C = Cb-a * Cb = Cb (1 - a)

[0061] Eb, Sb y Cb son sucesivamente el número de intervalos vacíos, exitosos y que han colisionado antes de una recuperación de colisión del sistema RFID. C, S, E son, respectivamente, el número de intervalos que han colisionado, exitosos y vacíos después de la recuperación de colisión del sistema. Finalmente, a es la probabilidad de recuperación de colisión.

[0062] En la capa MAC, solo se conocen los valores de C, S, E después de la recuperación de colisión, y no hay información sobre estos valores (Eb, Sb y Cb) antes de la recuperación de colisión.

[0063] Por lo tanto, los sistemas de estimación convencionales que incluyen la estimación clásica del número de etiquetas ML en la fórmula (1) usan los valores de C, S, E después de la recuperación de colisión en sus cálculos.

[0064] Sin embargo, estos valores no son indicadores exactos sobre el número real de etiquetas en el área de lectura.

[0065] En el sistema inventivo, se estima el valor de la probabilidad de recuperación de colisión media actual a como se muestra en [10].

[0066] Posteriormente, se calculan los valores correspondientes de Eb, Sb y Cb, usando las fórmulas (2): Eb = E,

Sb = S -a / (1 - a) * C y

Cb = C / (1 -a).

[0067] Esto se hace con la condición de que los números respectivos de intervalos antes de la recuperación de colisión estén relacionados con la longitud de trama L a través de:

L = Eb Sb Cb. ₍4₎[0068] Esto implica que el número máximo de intervalos que han colisionado antes de la recuperación de colisión Cb(máx) viene dado por:

y que el número mínimo de intervalos exitosos antes de la recuperación de colisión Sb(mín) viene dado por:

Sb(min) ~ 0.

[0069] Por lo tanto, la probabilidad condicional de ML consciente de la recuperación de colisión propuesta se puede formalizar como:

[0070] Teniendo en cuenta una red RFID densa, se usa la aproximación sugerida en [4] para la probabilidad de transmisión de las etiquetas RFID por intervalo, que se consideran como variables aleatorias de Poisson independientes con una media desconocida ^y= nest/ L con el número estimado de etiquetas nest y la longitud de trama L.

[0071] Las probabilidades respectivas vienen dadas por:

[0072] Sustituyendo las probabilidades en la fórmula (5) por las probabilidades de (6) y normalizando la

__L!_ _

ecuación de resultado L! a partir de la constante É'i.'S 'iM '-'f.l la probabilidad condicional propuesta resultante será: P(n/L,S . C b

, a E, a) ^{ySb . e ~ T L} ( e ^ - l - 7 )

⁽7⁾

[0073] El cálculo de la fórmula (7) se podría hacer numéricamente para obtener el valor óptimo de nest que maximiza la fórmula (7). Sin embargo, el cálculo de la fórmula (7) puede conducir a problemas de inestabilidad numérica usando dispositivos de baja complejidad.

[0074] Por lo tanto, en el procedimiento según la invención, se usa una solución de forma cerrada para la estimación consciente de la recuperación de colisión.

[0075] Esto se logra diferenciando la fórmula (7) con respecto a y = nest / L e igualando los resultados a cero, es decir, calculando un extremo de la fórmula (7).

[0076] Después de diferenciar, la ecuación se puede simplificar como:

[0077] El análisis de la fórmula (8) indica que los valores relevantes para ^yse encuentran en la región cercana a uno (compárese con [10]).

[0078] Por lo tanto, se puede desarrollar una serie de Taylor para e-Y, que conduce a:

[0079] Después de sustituir la fórmula (8) y algunas simplificaciones adicionales, la ecuación final es un polinomio de cuarto orden:

[0080] Las abreviaturas se dan en los términos respectivos y son:

a = 1/120 * (L -Cb),

b = 1/24 * (L -Cb-Sb/5),

c = 1/6 * (L -Cb-Sb/4),

d = 1/2 * (L - Cb - Sb/3),

e = (L - Cb- Sb/2).

[0081] De modo que:

a * Y 4 k * Y 3 c * Y 2 d * Y - e = 0

[0082] La ecuación (10) tiene cuatro raíces dadas por:

usando las siguientes sustituciones:

(esta sustitución S no debe confundirse con el número S de intervalos exitosos),

[0083] Usando las reglas de Descartes de signo - que establece que si los términos de un polinomio de variable única con coeficientes reales se ordenan por exponente variable descendente, entonces el número de raíces positivas del polinomio es igual al número de diferencias de signo entre coeficientes consecutivos distintos de cero o es menor que él un número par - la solución de forma cerrada propuesta para la estimación de etiqueta consciente de recuperación de colisión es:

[0084] Esta ecuación permite estimar el número de etiquetas RFID presentes en los alrededores de un lector RFID y permite establecer el tamaño de trama L para un siguiente turno de envío de una señal de solicitud y espera de respuestas de las etiquetas RFID actuales.

[0085] Para la determinación del número estimado de etiquetas RFID nest, se requiere el tamaño de trama de una primera lectura de las respuestas de las etiquetas RFID a una señal de solicitud L, el número de intervalos que han colisionado antes de la recuperación de colisión Cb y el número de intervalos exitosos antes de la recuperación de colisión Sb. El número de intervalos que han colisionado antes de la recuperación de colisión Cb y el número de intervalos exitosos antes de la recuperación de colisión Sb se determinan usando las ecuaciones (10) en función de la probabilidad de recuperación de colisión a.

[0086] Por lo tanto, se realiza una medición que conduce al número de intervalos que han colisionado C (o cs) y el número de intervalos exitosos S (o ss). Con estos resultados, el tamaño de trama L usado y la probabilidad de recuperación de colisión a, la fórmula (12) permite determinar el número estimado de etiquetas RFID nest en los alrededores del lector RFID. Este número estimado nest permite ajustar el tamaño de trama L para la siguiente medición.

[0087] Por lo tanto, es necesario obtener la probabilidad de recuperación de colisión a.

[0088] A continuación, se dará una realización para determinar la probabilidad de recuperación de colisión a que varía en el intervalo de 0 < a < 1 y que depende del procedimiento usado por el lector RFID para recuperar señales de etiquetas de un intervalo que ha colisionado.

[0089] El valor de la probabilidad de recuperación de colisión a depende de la relación señal/ruido (SNR) de las señales recibidas.

[0090] En la siguiente realización, se medirá la SNR para cada intervalo, permitiendo el cálculo de la SNR promedio por trama.

[0091] En [11], para una recuperación de colisión, se propuso capturar la respuesta de etiqueta más fuerte basada en las propiedades de la capa física que conducen a una curva de tasa de errores de bits (BER) frente a la SNR.

[0092] En la siguiente realización, se calcula la probabilidad de captura para un paquete RN16 que ha colisionado completo, que incluye 16 bits sucesivos aleatorios. La BER se asigna a la tasa de errores de paquetes (POR) mediante simulación, ya que el canal no es un canal simétrico binario (BSC). La proporción de errores de paquetes en el campo de la transmisión digital es el número de paquetes de datos recibidos incorrectamente dividido por el número total de paquetes recibidos. Un paquete se declara incorrecto si al menos un bit es erróneo.

[0093] La probabilidad de captura se puede expresar como: a = (1 - PER).

[0094] La fig. 2 presenta los valores de las probabilidades de captura frente a la relación señal/ruido promedio por trama. Esto se hace para un ejemplo de un lector RFID (una expresión diferente es receptor RFID). Debe tenerse en cuenta que la probabilidad de recuperación de colisión a depende en primer lugar de las capacidades del lector RFID usado y su capacidad de recuperación de colisión. En el siguiente ejemplo, la probabilidad de captura promedio se calcula a partir de la SNR promedio correspondiente en la trama actual.

[0095] Sigue una evaluación del rendimiento de la invención.

[0096] Al principio, una métrica de rendimiento llamada error de estimación relativo £ se definirá de la siguiente manera:

[0097] La fig. 3 muestra el porcentaje del error de estimación relativo para el sistema propuesto en comparación con la bibliografía frente al número normalizado de etiquetas n/L.

[0098] La fig. 3a muestra un sistema que carece de capacidad de recuperación de colisión (a = 0). Obviamente, la invención propuesta proporciona un error de estimación relativo idéntico en comparación con [5].

[0099] Sin embargo, el sistema propuesto da una solución de forma cerrada, pero la solución de [5] se basa en la búsqueda numérica. El procedimiento según [6] que incluía la independencia mutua de los tipos de intervalos tiene casi los mismos resultados en comparación con los resultados propuestos. Sin embargo, incluye algoritmos de búsqueda muy complejos en comparación con la solución de forma cerrada propuesta.

[0100] La fig. 3b muestra un ejemplo de sistemas modernos que tienen capacidad de recuperación de colisión.

[0101] Para la figura, se usó una probabilidad de recuperación de colisión a = 0,7.

[0102] La fig. 3b muestra que la curva del procedimiento inventivo tiene un rendimiento de estimación más exacto en comparación con toda la bibliografía.

[0103] La fig. 4 muestra el error de estimación relativo frente a la probabilidad de recuperación de colisión a suponiendo que el número de etiquetas en el área de lectura es igual a la longitud de trama, es decir, donde n = L se mantiene.

[0104] Muestra que cuando el valor de la probabilidad de recuperación de colisión aumenta, el rendimiento de todas las demás propuestas disminuye, excepto que el procedimiento propuesto tiene un rendimiento casi constante independiente del valor de la probabilidad de recuperación de colisión.

[0105] La fig. 5 muestra el retraso de identificación promedio para un grupo de etiquetas.

[0106] La fig. 5a muestra el tiempo de identificación para sistemas sin capacidad de recuperación de colisión (a = 0). En estas simulaciones se supuso que la longitud de trama óptima es la 2 Q cuantificada más cercana para L = n. El procedimiento propuesto da resultados idénticos en comparación con [5] y [6] mejor que la otra bibliografía.

[0107] La fig. 5b muestra que el retraso de identificación promedio para los sistemas tiene una probabilidad de recuperación de colisión a = 0,7.

[0108] El retraso de identificación promedio ha disminuido para todos los sistemas debido a la capacidad de recuperación de colisión. Sin embargo, el sistema propuesto ahorra casi el 10 % del tiempo total de identificación en comparación con los demás debido únicamente al rendimiento de estimación.

[0109] La invención comprende las siguientes características:

• El procedimiento de estimación propuesto considera la probabilidad de recuperación de colisión del sistema. Aquí, la probabilidad de recuperación de colisión depende del tipo de receptor y el valor actual de la SNR.

• La exactitud de estimación del procedimiento de estimación propuesto no se ve afectada por el valor de la probabilidad de recuperación de colisión del lector RFID (valor de a).

• El procedimiento propuesto propone una solución de forma cerrada.

[0110] El uso de la solución de forma cerrada proporciona al menos las siguientes ventajas:

• No hay necesidad de ninguna tabla de consulta.

• No surgen problemas de inestabilidad numérica usando dispositivos de baja complejidad, incluso en redes RFID densas.

[0111] La invención es útil para todas las aplicaciones RFID que:

• siguen los estándares EPCglobal clase 1 gen 2.

• se ven afectadas por un número denso de etiquetas.

• adolecen del hecho de que el tiempo es un problema muy crítico en el procedimiento de identificación.

[0112] Aunque se han descrito algunos aspectos en el contexto de un aparato, está claro que estos aspectos también representan una descripción del procedimiento correspondiente. Análogamente, los aspectos descritos en el contexto de una etapa de procedimiento también representan una descripción de un bloque o elemento o característica correspondiente de un aparato correspondiente.

[0113] Algunas realizaciones según la invención comprenden un soporte de datos que tiene señales de control electrónicamente legibles, que son capaces de cooperar con un sistema informático programable, de tal forma que se realiza uno de los procedimientos descritos en esta solicitud.

[0114] En general, las realizaciones de la presente invención se pueden implementar como un producto de programa informático con un código de programa, siendo código de programa operativo para realizar uno de los procedimientos cuando el producto de programa informático se ejecuta en un ordenador. El código de programa se puede almacenar, por ejemplo, en un soporte legible por máquina.

[0115] Otras realizaciones comprenden el programa informático para realizar uno de los procedimientos descritos en esta solicitud, almacenados en un soporte legible por máquina.

[0116] En otras palabras, una realización del procedimiento inventivo es, por lo tanto, un programa informático que tiene un código de programa para realizar uno de los procedimientos descritos en esta solicitud, cuando el programa informático se ejecuta en un ordenador.

[0117] Una realización adicional del procedimiento inventivo es, por lo tanto, un soporte de datos (o un medio de almacenamiento digital, o un medio legible por ordenador) que comprende, grabado en el mismo, el programa informático para realizar uno de los procedimientos descritos en esta solicitud. El soporte de datos, el medio de almacenamiento digital o el medio grabado son típicamente tangibles y/o no transitorios.

[0118] Una realización adicional del procedimiento inventivo es, por lo tanto, un tren de datos o una secuencia de señales que representan el programa informático para realizar uno de los procedimientos descritos en esta solicitud. El tren de datos o la secuencia de señales pueden, por ejemplo, estar configurados para ser transferidos a través de una conexión de comunicación de datos, por ejemplo, a través de Internet.

[0119] Una realización adicional comprende un medio de procesamiento, por ejemplo, un ordenador, o un dispositivo lógico programable, configurado para o adaptado para realizar uno de los procedimientos descritos en esta solicitud.

[0120] En algunas realizaciones, se puede usar un dispositivo lógico programable (por ejemplo, una matriz de puertas programables in situ) para realizar algunas o todas las funcionalidades de los procedimientos descritos en esta solicitud. En algunas realizaciones, una matriz de puertas programables in situ puede cooperar con un microprocesador con el fin de realizar uno de los procedimientos descritos en esta solicitud. En general, los procedimientos se realizan preferiblemente por cualquier aparato de hardware.

[0121] El aparato descrito en esta solicitud puede implementarse usando un aparato de hardware, o usando un ordenador, o usando una combinación de un aparato de hardware y un ordenador.

[0122] Los procedimientos descritos en esta solicitud pueden realizarse usando un aparato de hardware, o usando un ordenador, o usando una combinación de un aparato de hardware y un ordenador.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Lector de identificación por radiofrecuencia, RFID (1),

que comprende un transmisor (2) configurado para transmitir una señal de solicitud, un receptor (3) configurado para recibir señales de etiquetas de identificación por radiofrecuencia, RFID (10) y un evaluador (4),

donde el receptor (3) está configurado para recibir las señales de las etiquetas RFID (10) dentro de un número dado de intervalos de una trama de tiempo con un tamaño de trama dado L, donde el receptor (3) está configurado para proporcionar un número de intervalos exitosos ss en los que se ha recibido una señal y un número de intervalos que han colisionado cs en los que no fue posible detectar una sola señal,

donde el evaluador (4) está configurado para establecer un tamaño de trama modificado L' en función de un número estimado de etiquetas RFID nest, donde el evaluador (4) está configurado para determinar el número estimado de etiquetas RFID nest en función del tamaño de trama L, el número de intervalos exitosos ss y el número de intervalos que han colisionado cs,

caracterizado porque el receptor (3) está configurado para realizar una recuperación de colisión mediante la identificación de una señal dentro de un intervalo que tiene más de una señal,

donde el receptor (3) está configurado para obtener una probabilidad de recuperación de colisión a en la que el receptor realiza la recuperación de colisión,

donde el receptor (3) está configurado para proporcionar, en la provisión, el número de intervalos exitosos ss y el número de intervalos que han colisionado cs después de realizar la recuperación de colisión, y

donde el evaluador (4) está configurado para determinar el número estimado de etiquetas RFID nest en función del tamaño de trama L, el número de intervalos exitosos ss, el número de intervalos que han colisionado cs y la probabilidad de recuperación de colisión a calculando la cantidad de intervalos que han colisionado antes de la recuperación de colisión, Cb y el número de intervalos exitosos antes de la recuperación de colisión, Sb, según Sb = ss - a / (1 - a) * C, y Cb = cs / (1 - a) y determinando el número estimado de etiquetas RFID en función del tamaño de trama, el número de intervalos que han colisionado Cb y la cantidad de intervalos exitosos Sb.

2. Lector RFID (1) de la reivindicación 1,

donde dicho evaluador (4) está configurado para determinar el número estimado de etiquetas RFID nest usando una solución de forma cerrada.

3. Lector RFID (1) de la reivindicación 1 o 2,

donde nest es el número estimado de etiquetas RFID, donde L' es el tamaño de trama modificado, y

donde el evaluador (4) está configurado para establecer el tamaño de trama modificado L' a través de L' = nest /- 5 %.

4. Lector RFID (1) de la reivindicación 3,

donde el evaluador (4) está configurado para determinar el número estimado de etiquetas RFID nest de modo que:

con:

a = 1/120 * (L -Cb),

b = 1/24 * (L -Cb -Sb/5),

c = 1/6 * (L -Cb-Sb/4),

d = 1/2 * (L - Cb - Sb/3),

e = (L - Cb ~ Sb/2),

5. Procedimiento para reconocer al menos una etiqueta de identificación por radiofrecuencia, RFID (3),

que comprende: transmitir una señal de solicitud,

recibir señales dentro de un número dado de intervalos de una trama de tiempo con un tamaño de trama dado L, proporcionar un número de intervalos exitosos ss en los que se ha recibido una señal y un número de intervalos que han colisionado cs en los que no fue posible detectar una sola señal,

determinar un número estimado de etiquetas RFID nest en función del tamaño de trama L, el número de intervalos exitosos ss, el número de intervalos que han colisionado cs y una probabilidad de recuperación de colisión a, y establecer un tamaño de trama modificado L' en función de un número estimado de etiquetas RFID nest, caracterizado porque el procedimiento comprende además

realizar una recuperación de colisión mediante la identificación de una señal dentro de un intervalo que tiene más de una señal, y

obtener una probabilidad de recuperación de colisión a en la que se realiza la recuperación de colisión, donde la provisión proporciona el número de intervalos exitosos ss y el número de intervalos que han colisionado cs después de realizar la recuperación de colisión, y

donde el número estimado de etiquetas RFID nest se determina en función del tamaño de trama L, el número de intervalos exitosos ss, el número de intervalos que han colisionado y la probabilidad de recuperación de colisión a calculando el número de intervalos que han colisionado antes de la recuperación de colisión, Cb y el número de intervalos exitosos antes de la recuperación de colisión, Sb, según Sb = ss - a / (1 - a) * C, y Cb = cs / (1 - a) y determinando el número estimado de etiquetas RFID en función del tamaño de trama, el número de intervalos que han colisionado Cb y el número de intervalos exitosos Sb.