基于CDMA的大规模RFID防碰撞方法

摘要

本发明提出了一种基于CDMA的RFID防碰撞方法，该方法首先将所有的标签进行调整分组，然后以递归的方式将碰撞的标签分组，为标碰撞标签选择码片，然后将标签数据用正交码扩频后发送出去，并在阅读器端用相同码片进行解扩，最后对读取标签进行重复和遗漏的核查，该方法可以同时识别多个标签，解决了现有的基于ALOHA算法和二进制算法方案的不足。

主权项

1.一种基于CDMA的RFID防碰撞方法，其特征在于，包括下述步骤：步骤1，将所有标签进行调整分组，步骤1包括以下步骤，步骤1.1，标签向阅读器发送会话请求消息（HELLO），步骤1.2，系统默认最大分组数为G,阅读器根据收到会话请求消息（HELLO）的信号强度初始化本次会话分组数K，K<=G，或者直接采用本次会话分组数K的预设数值，阅读器向标签广播分组命令（GROUP，K），让标签分为K组；步骤1.3，标签收到分组命令后随机选择该标签的分组序列低K位中的一位并置为1，其余为0，该序列称之为分组序列信息（POSION）；步骤1.4，标签将分组序列信息（POSION）发送回阅读器，阅读器在收到的所有标签分组序列信息（POSION）后根据碰撞位生成合成分组序列；阅读器收到所有标签的分组序列信息（POSION）后，对所有为1的位置进行整合；步骤1.5，阅读器选取待通信的M个分组，循环向标签发送允许通信命令（ADJUST，S_POSION），其中序列（S_POSION）为选定分组的分组序列信息（POSION），长度为K，仅有一位为1，序列（S_POSION）与标签内保存的分组序列信息（POSION）结构一致，标签收到该命令后，检查是否与自己的分组序列信息（POSION）一致，若一致，则将数据扩频后发送出去，否则，不响应；步骤1.6，阅读器统计这M个分组的碰撞率P(x≥2)，只要有1组的标签碰撞率P(x≥2)大于阈值P(x≥2|n＝N)，P(x≥2|n＝N)为当n=N时计算所得的碰撞概率，则将K的值扩大为k×K后，从新分组，发送分组（GROUP，K）命令，回到步骤1.3；否则，分组成功进入步骤2；其中，假设有N个正交码片，每组内能容纳的最大标签个数为N，设组内实际标签数为n，设标签选择任一码片的概率是相等的，即p=1/N，每个标签对码片的选择是相互独立的，在一个组内一个码片没有被任何标签选中的概率如下：$P(x=0)=\frac{{(N-1)}^n}{N^n}$x代表选中该码片的标签数量，一个码片仅被一个标签选中的概率如下，$P(x=1)=\frac{C_n^1{(N-1)}^{n-1}}{N^n}=\frac{n{(N-1)}^{n-1}}{N^n}$其中，表示从n个标签数中随机选择一个标签，当有两个或两个以上标签选中同一码片时则发生碰撞，其概率如下，$P(x\ge 2)=1-[\frac{{(N-1)}^n}{N^n}+\frac{n{(N-1)}^{n-1}}{N^n}]$步骤2，对分组时产生碰撞的标签进行碰撞处理；步骤2的子步骤如下，步骤2.1，预设碰撞缓冲值（BUFFER）的初始值，阅读器维护一个未识别的组号集合和一个碰撞缓冲值（BUFFER），所述未识别的分组集合，是所有存在未识别的标签的分组的集合，使碰撞缓冲值（BUFFER）初始化为一正整数值，发生碰撞的码片数期望为：$E\left(X\right)=\mathrm{NP}(x\ge 2)=\frac{N^n-(n+N-1){(N-1)}^{n-1}}{N^{n-1}}$其中，X为发生碰撞的码片数量；在K个分组中发生碰撞的码片数总期望为K×E（X），将该值设置为碰撞缓冲（BUFFER）的初始值；从未通信的标签分组中选定一个分组发送通信命令（SEND,S_POSION）,分组序列信息(POSION)与分组信息的序列（S_POSION）一致的标签随机从正交矩阵中选取一行作为码片，将自己的数据用码片扩频后发送给阅读器；阅读器收到信息后通过同样的正交码片分离出所有数据后,将已经识别的标签ID逐个广播，各标签检查如果已被阅读器正确识别，则已被阅读器正确识别，进入休眠状态；此过程中如阅读器检测到碰撞，就将当前的碰撞缓冲值（BUFFER）减1；步骤2.2，判断碰撞缓冲值（BUFFER）是否等于0，如为0，进入步骤2.3，否则直接进入步骤2.4；步骤2.3，调整标签分组，并将缓冲值（BUFFER）重置为初始值；调整过程如下，将这些不同组内发生碰撞的标签重新合成为新的一组，删去旧的组，并将新合并的组号放入未识别的组号集合里；进入步骤2.4；步骤2.4，阅读器检测是否还存在未通信的标签分组，如存在，回到步骤2.1，否则结束步骤2，进入步骤3；步骤3，对读取的标签进行重复和遗漏核查，阅读器中设置一个变量L，L初始值为系统核查次数的上限值；步骤3具体实施的子步骤如下，步骤3.1，阅读器广播核查命令（CHECK）；步骤3.2，所有标签检查自己的发送标志位和反馈标志位，只要有1位不为1，则标签向阅读器返回其分组信息，发送重传请求（MSS，R_POSION），其中，（R_POSION）为该标签的分组序列（POSION）信息；步骤3.3，阅读器在发送核查命令（CHECK）后，如果没有标签响应，则表示所有标签被正确识别，识别过程结束；如果阅读器收到了标签的响应，则说明存在未识别的标签或者存在故障标签，进入步骤3.4；步骤3.4，阅读器广播发送重传命令(WAKE_UP，R_POSION)，通知遗漏的标签重新发送数据；步骤3.5，未被识别的标签收到重传(WAKE_UP，R_POSION)命令后，检查（R_POSION）与自己的分组序列（POSION）信息是否相同，如果相同，则重传数据；阅读器再将收到的所有需要重传的分组序列（R_POSION）依次广播后，一个检查过程结束，将L减1；若L不为0，回到步骤3.1；若L为0，同样结束该过程，并向用户发送错误报告。