发布时间 : 星期日 文章RFID原理及应用期末复习 - 2017-6更新完毕开始阅读5b624e60a4e9856a561252d380eb6294dd8822f5
阅读器碰撞：多个阅读器同时与一个标签通信，致使标签无法区分阅读器的信号。 电子标签碰撞：多个标签同时响应阅读器的命令而发送信息，使阅读器无法识别标签。 2）传统解决方案
1）空分多址（SDMA） 2）频分多址（FDMA） 3）码分多址（CDMA） 4）时分多址（TDMA）
应用最广泛，又可以分为基于概率的ALOHA算法（饿死）和确定的二进制算法两种。 3）ALOHA反碰撞算法
1、纯ALOHA算法 ?
主要采用标签先发言（Tag-Talk-First）的方式，即电子标签一旦进入阅读器的工作范围获
得能量后，便向阅读器主动发送自身的序列号。
?
在某个电子标签向阅读器发送数据的过程中，如果有其它电子标签也同时向该阅读器发送数
据，此时阅读器接收到的信号就会产生重叠，导致阅读器无法正确识别和读取数据。
?
阅读器通过检测并判断接收到的信号是否发生碰撞，一旦发生碰撞，阅读器则向标签发送指
令使电子标签停止数据的传送，电子标签接到阅读器的指令后，便随机的延迟一段时间再重新发送数据。 在纯ALOHA算法中，假设电子标签在t时刻向阅读器发送数据，与阅读器的通信时间为To，则碰撞时间
为2T0。G为数据包交换量，S为吞吐率。
2、Slotted ALOHA算法：
? 为提高RFID系统的吞吐率，可以把时间划分为多段等长的时隙，时隙的长度由系统时
钟确定，并且规定电子标签只能在每个时隙的开始时才能向阅读器发送数据帧，这就是Slotted ALOHA算法；
? 根据上述规定可得，数据帧要么成功发送，要么完全碰撞，避免了纯ALOHA算法中部分
碰撞的发生，使碰撞周期变为To；
? 它是纯ALOHA算法的简单改进，也属于时分多址法，它的缺点是需要同步时钟的控制；
3、Frame Slotted ALOHA算法（FSA）：
? ALOHA 的另一种改进算法是帧时隙 ALOHA 算法（FSA）。
? 它是在Slotted ALOHA 算法的基础上把 N 个相同的时隙组成一帧，且在整个电子标签
识别过程中，帧的大小是固定的，帧中的每个时隙足够一个电子标签与阅读器进行完通信，该算法也称为固定帧时隙 ALOHA 算法。
? 该算法比较适用于传输信息量较大的场合，和Slotted ALOHA 算法一样，帧时隙 ALOHA
算法同样需要一个同步开销。
步骤
? 首先由阅读器把帧长度 N 发送给电子标签，电子标签则产生[1，N]之间的随机数，接下来各电子标签选择相应的时隙，与阅读器进行通信；
? 如果当前时隙与电子标签随机产生的数相同，电子标签则响应阅读器的命令，若不同，标签则继续等待。
? 假如当前时隙内仅有一个电子标签响应，阅读器就读取该标签发送的数据，读取完了以后就使该标签处于“无声”状态。
? 如果当前时隙内有多个标签响应，则该时隙内的数据就出现了碰撞，此时阅读器会通知该时隙内的标签，让它们在下一轮帧循环中重新产生随机数参与通信。
? 逐帧循环，直到识别出所有电子标签为止。
4、Dynamic FSA 算法：
? 该算法根据上一读写周期中统计的成功识别的时隙数、发生碰撞的时隙数、空闲时隙数
信息来调整下一读写周期的帧长度。具体调整方法有两种。
? 第一种：根据统计信息，当碰撞时隙数达到规定的上限时，读写器增大下一帧的长度；
当碰撞时隙数少于规定的下限时，读写器减少下一帧时隙数。使用该方法当标签规模不大时，读写器使用
较短的帧长度就能快速识别标签，而当标签数量很多时，读写器不得不增加帧长度以减少碰撞次数。
? 第二种：读写器以 2 或 4 个时隙数为一帧开始，如果没有一个标签能够成功识别，读
写器增加帧长度开始下一轮读写周期。重复上述过程直到至少有一个标签被成功识别。当有一个标签成功识别后，读写器立刻停止当前的读写周期，然后读写器再以开始时最小的帧长度开始下一轮读写识别。
? 该算法通过动态调整帧长度，相比帧时隙算法在标签规模不大时能够取得较理想的吞吐
率。可是一旦标签个数很大时，增大帧长度就不是很好的解决方法，因为帧长度不能无限制的增大。
? 采用ALOHA系列算法，假设阅读器射频工作范围内存在 n 个标签，理论上阅读器至少
需要 n 个时隙的时间才能成功识别完，最坏的情况下，阅读器经过多次搜索也未能识别出某个标签，导致出现“饿死现象”。
? 而Binary-Tree系列算法并不会采取退避原则，而是直接进行解决。当多标签同时发送
信息而碰撞时，读写器利用碰撞位将碰撞的标签分为两个或更多子集，对每个子集分别识别。如果存在碰撞则继续再划分，直到标签被完全识别为止。这样则有效地避免了标签的“饿死现象”。
四、RFID相关电磁场理论
读写器和电子标签通过各自的天线构建了二者之间的非接触信息传输通道。根据观测点与天线之间的距离由近及远可以将天线周围的场划分为三个区域：
非辐射场区：场强与距离天线的远近有关，电磁能量只在场源附近来回流动，随着与天线的距离不断增大，
场强不断减小。
分界：R=λ/2π
辐射近场区：菲涅尔区，电磁能量会脱离天线的束缚进入到外空间。该区域里辐射场的角度分布与距天线
口径的距离远近有关。
分界：R=2D/λ（已知天线直径为D，天线波长为λ）
辐射远场区：夫郎荷费区，该区域里辐射场的角度分布与距天线口径的距离远近是不相关的。
五、RFID的能量传递
读写器到电子标签的能量传递
距离读写器R处的电子标签的功率密度S为：
电子标签所能接收到的最大功率Ptag：
S?PTx?GTx4?R22
?2P?Gtag?Stag?Ae?S?4?PtagP?G?2?????Gtag?Tx2Tx?Gtag?PTx?GTx???4?4?R?4?R?2PTx读写器的发射功率，GTx读写器发射天线的增益，Gtag电子标签接收天线的增益，R电子标签与读写器间距 电子标签到读写器的能量传递
Pback???S???PTx?GTx4?R2Sback?Pback??PTx?GTx?224?R24?R??2??PTx?GTx?PRx?Sback?Aw???GRx224?4?R??Pback电子标签反射出去的功率，σ雷达散射截面，Sback功率密度，PRx读写器接收到的功率
第四章RFID读写器
一、读写器的功能
①实现与电子标签的通讯：最常见的就是对标签进行读数，这项功能需要有一个可靠的软件算法确保安全性、可靠性等。除了进行读数以外，有时还需要对标签进行写入，这样就可以对标签批量生产，由用户按照自己需要对标签进行写入；
②给标签供能:在标签是被动式或者半被动式的情况下，需要读写器提供能量来激活射频场周围的电子标签；阅读器射频场所能达到的范围主要由天线的大小以及阅读器的输出功率决定的。天线的大小主要是根据应用要求来考虑的，而输出功率在不同国家和地区，都有不同的规定。
③实现与计算机网络的通讯 ④实现多标签识别 ⑤实现移动目标识别 ⑥实现错误信息提示 ⑦有源标签的电池信息 三、
读写器的组成
读写器射频接口逻辑控制单元计