【摘要】射頻識別技術作為自動識別領域中的一項新興技術，針對RFID系統(tǒng)中閱讀器與標簽碰撞問題，論文介紹了解決這一問題的常用的防碰撞算法。

【關鍵詞】RFID；閱讀器；防碰撞

0.引言

射頻識別技術（RFID技術）是上世紀九十年代興起的一種自動識別技術，利用射頻信號進行目標識別，通過空間耦合的方式來達到不需要接觸信息傳遞，能夠利用所傳遞的信息實現(xiàn)識別的一項技術[1][2][3][4][5]。RFID系統(tǒng)存在兩種通信方式：從讀寫器到應答器的通信和從應答器到讀寫器的通信，在這種雙向通信中會產(chǎn)生兩個問題：

①在讀寫器穩(wěn)定通信范圍內(nèi)，可能存在多個應答器，多個應答器之間在數(shù)據(jù)發(fā)送時產(chǎn)生信息碰撞；

②多個讀寫器作用于一個應答器，這樣也會產(chǎn)生信息碰撞使得應答器不能有效識別哪一個讀寫器發(fā)送的命令。因此，RFID系統(tǒng)需要采用相應的方法來減少沖突現(xiàn)象的發(fā)生，使得應答器能夠被正確的識別。

在無線通信技術中，針對信息碰撞問題，主要采用以下技術，分別為：空分多路法[6]、頻分多路法、碼分多路法[7] [8]、時分多路法。

1.空分多路算法

空分多路法是利用分離的空間范圍，對多個目標進行識別的技術。在射頻識別中，存在兩種方法實現(xiàn)空間分割，一種方法是使單個讀寫器的作用范圍減小，把大量的讀寫器和天線旋轉(zhuǎn)在一個陣列里面，這樣應答器靠近這個陣列時，與之距離較近的讀寫器能夠與之通信，對其進行識別，由于每個天線的覆蓋區(qū)域較小，這樣相鄰的讀寫器區(qū)域內(nèi)有別的應答器依然能夠進行信息交換，但是不受到相鄰讀寫器的影響。

這樣在多個應答器處于陣列中時，根據(jù)空間分布的不同能夠?qū)⑵渥R別；第二種方法是讀寫器利用相控陣天線，讓天線的方向?qū)蕬鹌?，這樣各個應答器方向有不同的波束，使得各個應答器通過其在讀寫器射頻區(qū)域內(nèi)的角度位置的不同而區(qū)分；不同方向的偶極子的單個波疊加形成天線的方向，在某個方向上，相位關系偶極子元件的單個場的疊加幫助其加強方向，在其它方向上，一部分則會被抵消。射頻識別系統(tǒng)用的自適應SDMA方法，由于其要具有復雜的天線系統(tǒng)，只有頻率在850MHz以上（典型的頻率是2.45GHz），SDMA可以在RFID中應用，并且實施費用較高，因此，SDMA方法只適用于一些特定的場合。

2.頻分多路算法

頻分多路法的特點是同時為用戶提供多個不同頻率的傳輸通路，在一般情況下，這種射頻識別系統(tǒng)從讀寫器到應答器的頻率是固定的，用于能量供應和命令數(shù)據(jù)的傳輸；而對于從應答器到讀寫器，不同的射頻應答器可以采用不同的、獨立的副載波頻率進行數(shù)據(jù)傳輸；頻分多路的缺點是對讀寫器和應答器的制作成本要求較高，每個接收通路必須使用自已單獨的接收器，因此在實際的RFID系統(tǒng)中，頻分多路法也很少得到使用。

3.碼分多路算法

碼分多路法是利用擴頻技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，擴頻技術包含擴頻與多址。擴頻是對信息帶寬進行擴展，把一定帶寬的信息數(shù)據(jù)通過大帶寬的高速偽隨機碼調(diào)制，從而擴展帶寬，再經(jīng)過載波調(diào)制發(fā)送出去；解擴是指接收端使用相同的偽隨機碼，把寬帶信號轉(zhuǎn)換成原信息數(shù)據(jù)的窄帶信號。

4.時分多路算法

時分多路法的特點是把信道按時間分配給多個用戶，在多個應答器碰撞中，所有的應答器同時由讀寫器進行控制，通過一種規(guī)定的算法，在讀寫器作用范圍內(nèi)，首先在選擇的應答器組中選中一個應答器，然后完成讀寫器和應答器之間的通信（識別、讀出或?qū)懭霐?shù)據(jù)），在同一時間只能建立一個通信關系，所以如果要選擇另外一個應答器，應該解除與原來應答器的通信關系；在多應答器碰撞中主要有兩種算法：ALOHA算法和二進制搜索法。

目前，ALOHA算法（概率性防碰撞算法和樹形算法（確定性防碰撞算法）是常用的防碰撞算法。

（1）概率性防碰撞算法。目前，概率性防碰撞算法主要有純ALOHA算法[9]、時隙ALOHA算法[10]，幀時隙ALOHA算法[11]、動態(tài)幀時隙ALOHA算法[12]等。

（2）確定性防碰撞算法。確定性防碰撞算法主要是樹形防碰撞算法，包括二進制樹算法[13]、后退式二進制樹算法[14]、動態(tài)二進制樹算法[15]、修剪枝二進制搜索算法[16]等。

RFID系統(tǒng)的通信協(xié)議也基本采用上述的算法，例如：ISO/IEC 18000-6 TYPE B、ISO/IEC 14443 TYPE A 、EPC class lUHF，采用了樹形防碰撞算法；EPC claSSl HF、ISO/IEC 18000-3 MODE l、ISO/IEC 15693、ISO/IEC 14443 TYPE B采用時隙ALOHA算法；而ISO/IEC 18000-6 TYPE A采用純ALOHA算法。

5.總結

射頻識別技術作為自動識別領域中的一項新興技術，已經(jīng)在自動識別領域受到強烈的關注，也是二十一世紀最有前途與潛力的技術，但是目前RFID防碰撞算法還需要不斷研究，需要不斷提高防碰撞算法的識別率、識別速度、信道利用率，以適應高速運動、多目標識別系統(tǒng)的應用。

參考文獻

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作者簡介：張韓飛（1986—），男，江蘇泗陽人，碩士，主要研究方向：檢測技術、智能儀表。