无线射频通信系统中防碰撞算法的研究

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随着物联网技术(TheInternetofthings)的高速发展,无线射频识别装置(WirelessRadioFrequencyIdentificationDevices)得到越来越多的应用,其相应的射频识别(Radiofrequencyidentification,RFID)技术也得到了越来越深入的研究,因而作为RFID技术典型应用的无线射频通信系统,也得到了越来越广泛的应用。无线射频通信系统的基本原理是利用射频信号与电磁耦合的传输特性自动识别目标物体,然而在其实际的射频识别过程中,当同时有多个射频标签进入读写器的读写范围时,它们就可能会同步向读写器发起通信请求命令,这样就会引起通信信道上信息的碰撞,造成读写器无法对ID进行高效的识读,严重时甚至会造成电子标签无法被识别。因此如何合理的安排信道资源,防止标签的碰撞冲突(Anti-CollisionAlgorithm)是RFID系统研究的重要方面。   本文通过建立无线射频通信系统抽象模型,理清系统各成员之间信息的交互方式和信息流向,在现有的一些RFID防碰撞算法的基础上,加入多状态、扰码以及加密信道地址、跳频机制等方式来解决读写器与卡或标签在通信识别过程中产生的碰撞冲突问题。本文的主要内容及其工作如下:   (1)在分析RFID系统的发展历史、趋势及其应用领域的基础上,完成无线射频通信系统抽象模型的构建,明确系统中读写器与卡或标签发生碰撞冲突的各种情形;   (2)归纳系统中读写器与卡或标签在通信识别过程中发生碰撞冲突的一般解决方案,以及其相应的优缺点;   (3)针对当前RFID防碰撞算法中存在标签“饿死”和查询过程比较繁复,对标签的性能要求比较高等问题,提出了一种改进的BIBD(平衡不完全区组设计)编码的RFID防碰撞算法,同时介绍了其算法的提出背景、详细的流程以及对算法进行了相关的仿真实验,并用与典型算法进行对比的实验结果证明了该改进算法的有效性;   (4)针对目前RFID系统安全性不足的问题,提出了运用以通信地址加密技术为基础的跳频机制来解决RFID碰撞问题的解决方案,并且搭建相应的测试环境来证明其跳频机制防碰撞冲突功能的有效性。
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