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RFID系统多标签防碰撞算法的研究

作　者: 陈建哲
导　师: 王桂棠
学　校: 广东工业大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: ALOHA防碰撞算法二进制树防碰撞算法混合型防碰撞算法 FPGA
分类号: TP391.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

无线射频识别(Radio Frequency Identification)技术,简称RFID,是一种利用射频信号在阅读器和标签之间进行非接触式的信息传递,以识别标签为目的的技术。RFID技术的应用也越来越广泛,但是人们在使用RFID系统来完成识别任务时经常面临多标签数据碰撞问题。而解决数据碰撞问题的算法称之为多标签防碰撞算法,主要分为随机性防碰撞算法和确定性防碰撞算法。其中比较经典的随机性防碰撞算法有：纯ALOHA算法、时隙ALOHA算法、帧时隙ALOHA算法、动态帧时隙ALOHA算法；而确定性防碰撞算法比较常用的有：基本的二进制树防碰撞算法、动态二进制树防碰撞算法、后退式二进制树防碰撞算法、跳跃式动态二进制树防碰撞算法。首先,针对比较常用的ALOHA的算法和二进制树的防碰撞算法的优点和缺点进行研究。主要运用了Matlab仿真分析防碰撞算法的查询次数、系统吞吐率、传输的信息量。其中ALOHA算法具有一定的随机性,存在标签漏读的情况。而二进制树防碰撞算法虽然能够避免标签漏读情况,但是当标签数量较大时,该类算法识别的速度较慢。为了提高二进制树防碰撞算法在大量标签情况下的识别速度,提出了一种基于跳跃式动态二进制算法的改进算法,该算法运用排斥法和非碰撞位屏蔽法,提高了阅读器的识别效率,并通过Matlab对改进的算法和跳跃式二进制算法进行仿真比较,验证了改进算法的性能优势。接着,结合了动态帧时隙ALOHA算法和跳跃式动态二进制算法的优点,提出了一种混合型算法。在本章节中运用Volt提出的标签估算模型,使混合型算法充分的利用了通信时隙,提高了防碰撞算法的系统效率。本文通过公式推导和Matlab仿真分析,得出混合型算法的系统吞吐率得到了明显的提高。最后,应用CycloneⅡ FPGA器件对跳跃式动态二进制树防碰撞算法进行了设计,包括阅读器模块的曼切斯特解码模块,LIFO存储模块,控制算法的状态机模块,在Quartus Ⅱ design设计环境下的波形仿真验证了实现该算法的正确性。最终生成了整个RFID系统防碰撞算法的功能原理图。

RFID系统多标签防碰撞算法的研究

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