基于RFID系統的改進Q值防碰撞算法
在RFID系統中,當讀寫器的天線范圍內有多個標簽存在時,標簽會同時回應讀寫器,不可避免的發生碰撞問題。因此標簽碰撞成為影響系統識別效率和準確率的重要因素,如何解決這一問題成為了研究的熱點。
由于標簽結構簡單和時分多址技術方便易實現等優點,國際上主要采用了TDMA方法解決此類問題,對于高頻階段,流行的解決方案是Q值標簽防碰撞算法。該算法本質上是一種幀時隙(FSA)算法,根據幀內每個時隙的識別情況,通過累加參數c和浮點數Qfp,動態的調整幀長度的大小。但是在調整過程中,會出現Q值決定的時隙數與待識別標簽數不相符,系統不能達到最高識別效率的情況,且標簽預測需要較高的硬件支持和大量的額外系統開銷。為了解決這些問題,本文在連續碰撞研究的基礎上,區分討論空閑與碰撞時隙的不同處理情況,重新確定調整閾值,提出了一種基于連續碰撞檢測機制改進的Q值RFID防碰撞算法。
1 基于連續碰撞檢測機制的Q值算法
為使參數Q取得合適的初始值,在每幀開始前應對待識別的標簽數目進行估計,并按照[3]中所提供的時隙數和標簽數的關系,在保證系統效率最高的情況下,調整并選擇相應的Q值。但實際操作中,標簽估計算法需要有強大的硬件支持并會帶來巨大的額外損耗,相對于結構較為簡單讀寫器來說,運營成本會大幅度提高。為解決這一問題,本文提供一種更為簡單的標簽估計方法――連續碰撞檢測估計算法。基本思路為:每個識別幀開始時,設前4個時隙被定為估算時隙,并對4個時隙進行監測,獲取其通信狀態,如果出現連續的4個空閑或者連續的3個碰撞狀態,立即對Q值進行加1或者減1操作,降低了標簽估計的復雜程度和實現難度。
2 連續碰撞檢測機制的Q值算法程序流程
通過上述分析以及參考文獻,本文給出該算法程序的流程圖,如圖1。

3 仿真結果與性能比較
本文用MatLab軟件對算法進行了仿真,并與原標準Q值算法進行了比較。仿真結果如下:圖2是通信量和系統效率間關系的實驗結果圖。圖3是系統識別標簽的平均時延圖。通過實驗結果我們可以得出結論:改進的連續碰撞檢測Q值算法,在未增加系統復雜程度的情況下,提高了系統的效率和對標簽數量急劇增加情況的適應能力。

4 結束語
本文詳細介紹了基于連續碰撞檢測機制的Q值算法,通過空閑時隙和碰撞時隙發生的概率不同,分別確定了連續碰撞檢測機制調整Q值的具體時隙數。從而在較小幅度提高成本和功耗的情況下,整體上對標簽預測和Q值調整進行了改進。實驗仿真證明了該算法可在不增加系統復雜程度的情況下,加快Q值調整速度,提高識別效率,增強系統應對大數量標簽的能力。