一種基于多接收天線同時(shí)識別多個(gè)標(biāo)簽的q參數(shù)實(shí)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種識別多個(gè)標(biāo)簽的Q參數(shù)實(shí)現(xiàn)方法，尤其涉及一種基于多接收天線 同時(shí)識別多個(gè)標(biāo)簽的Q參數(shù)實(shí)現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分。在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用射頻 識別（RadioFrequeneyldentifieation，RFID)、無線數(shù)據(jù)通信等技術(shù)，構(gòu)造一個(gè)覆蓋世界上 萬事萬物的"InternetofThings"。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，物品（商品）能夠彼此進(jìn)行"交流"， 而無需人的干預(yù)。而RFID，正是能夠讓物品"開口說話"的一種技術(shù)。在"物聯(lián)網(wǎng)"的架構(gòu) 中，RFID標(biāo)簽中存儲著規(guī)范而具有互用性的信息，通過無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)把它們自動采集 到中央信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)物品（商品）的識別，進(jìn)而通過開放性的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息交換和 共享，以實(shí)現(xiàn)對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。
[0003] 作為當(dāng)前最具發(fā)展?jié)摿Φ漠a(chǎn)業(yè)之一，物聯(lián)網(wǎng)將有力帶動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，引領(lǐng) 戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和戰(zhàn)略性調(diào)整，引發(fā)社會生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的深 度變革，具有巨大的戰(zhàn)略增長潛能，是后危機(jī)時(shí)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技創(chuàng)新的戰(zhàn)略制高點(diǎn)，已 經(jīng)成為各個(gè)國家構(gòu)建社會新模式和重塑國家長期競爭力的先導(dǎo)力。隨著世界信息產(chǎn)業(yè)第三 次浪潮"物聯(lián)網(wǎng)"時(shí)代的來臨，作為"物聯(lián)網(wǎng)"關(guān)鍵技術(shù)之一的RFID技術(shù)也將在工業(yè)自動化、 物流、交通、商業(yè)等領(lǐng)域得到更加廣泛的應(yīng)用，成為一個(gè)新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。
[0004] RFID系統(tǒng)一般由電子標(biāo)簽和閱讀器組成。閱讀器和標(biāo)簽芯片電路通過基帶信號控 制載波信號參量，將低頻基帶信號搬移至高頻，使得基帶信號適合無線信道傳輸，保證RFID 系統(tǒng)通信的傳輸有效性和可靠性。RFID系統(tǒng)通常采用幅度鍵控（Amplitude-ShiftKeying， ASK)和相移鍵控（Phase-ShiftKeying，PSK)調(diào)制方式，無源標(biāo)簽由于其內(nèi)部不帶電源，只 能利用芯片電路中調(diào)制模塊開關(guān)，通過改變芯片電路輸入阻抗來改變標(biāo)簽的功率反射系 數(shù)，進(jìn)而調(diào)節(jié)反向散射信號的幅度和相位，也就是反向散射調(diào)制。
[0005] 為了保證傳輸信號與傳輸信道的性能匹配，提高信號有效性，防止信號受到干擾 或碰撞，減少信號冗余度，保證數(shù)據(jù)傳輸速率，RFID系統(tǒng)常采用反向非歸零碼（NRZ，Not ReturntoZero)編碼、曼徹斯特（Manchester)編碼、單極性歸零（UniPolarReturnto Zero)編碼、差動雙相（FMO)編碼、密勒（Miller)編碼、變形Miller編碼等編碼方式。
[0006] 閱讀器負(fù)責(zé)發(fā)送廣播并接收標(biāo)簽的標(biāo)識信息；標(biāo)簽收到廣播命令后將自身標(biāo)識信 息發(fā)送給閱讀器。然而由于閱讀器與所有標(biāo)簽共用一個(gè)無線信道，當(dāng)閱讀器識別區(qū)域內(nèi)有 兩個(gè)或者兩個(gè)以上的標(biāo)簽在同一時(shí)刻向閱讀器發(fā)送標(biāo)識信息時(shí)，將產(chǎn)生碰撞。
[0007] 閱讀器往往無法識別沖突信號，致使不能對這些標(biāo)簽進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。解決此碰撞 的常用方法稱為防碰撞算法。典型的RFID協(xié)議的防碰撞算法主要分為兩大類：基于ALOHA 的算法和基于樹搜索的算法。目前被ISO接受的超高頻段的空中接口協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)有ISO 180006A、B、C三種，分別是基于幀時(shí)隙ALOHA算法、二進(jìn)制樹算法和動態(tài)幀時(shí)隙ALOHA算法。
[0008] 然而這些防碰撞算法，在一個(gè)信道只有一個(gè)標(biāo)簽回復(fù)時(shí)才能夠正確解碼，沖突的 信息被丟棄，標(biāo)簽要進(jìn)行重傳，大約50%的系統(tǒng)時(shí)間浪費(fèi)在這方面。這無疑浪費(fèi)了大量有用 的信息，制約了防碰撞算法識別效率的進(jìn)一步提高。如果可以有效的利用標(biāo)簽沖突信號，將 極大地促進(jìn)RFID技術(shù)的發(fā)展。
[0009] 現(xiàn)有技術(shù)中的沖突恢復(fù)方法主要有以下兩種：
[0010] 基于物理層的沖突恢復(fù)技術(shù)，需要構(gòu)造閱讀器接收信號模型，根據(jù)各標(biāo)簽反射信 號到達(dá)閱讀器接收天線的時(shí)間差異，獲取信道系數(shù)，進(jìn)而將接收信號在I/Q平面進(jìn)行分解。 即將一個(gè)標(biāo)簽信號作為一維空間，把另一個(gè)標(biāo)簽信號看成它的干擾，用在其正交子空間的 投影來進(jìn)行預(yù)測。單接收天線條件下當(dāng)兩個(gè)標(biāo)簽信號的角度差很小時(shí)，識別效果很差；多接 收天線條件下，則要求修改標(biāo)簽回復(fù)Query命令時(shí)的信號格式，增加正交的postpreamble 字段，這顯然增加了系統(tǒng)的開銷；當(dāng)兩個(gè)標(biāo)簽選擇的postpreamle值相同時(shí)，就無法將它們 分開。
[0011] 另一類沖突恢復(fù)方法是基于媒質(zhì)接入控制（MAC，MediaAccesscontrol)層的標(biāo) 簽識別碼（ID，Identification)編碼方法，如使用平衡不完全區(qū)組設(shè)計(jì)引入防碰撞算法， 并把其擴(kuò)展為多分支樹算法，提出使用BIBD作為標(biāo)簽的ID以實(shí)現(xiàn)多分支算法，但這對目前 已經(jīng)實(shí)行的RFID標(biāo)準(zhǔn)改動較大（改變了標(biāo)簽ID的定義），另一方面由于多叉樹的工作原理 需要標(biāo)簽記憶每個(gè)分支狀態(tài)，也不利干標(biāo)簽成本的控制。
[0012] 上述兩種沖突恢復(fù)方法，都是針對標(biāo)簽回復(fù)閱讀器的RN16的信號，從沖突信號 中識別出一個(gè)RN16,從而通知（一個(gè)）對應(yīng)的標(biāo)簽傳送其EPC數(shù)據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 針對以上問題，本發(fā)明提供了一種構(gòu)思巧妙、合理，有效的利用標(biāo)簽沖突信號，可 實(shí)現(xiàn)多個(gè)標(biāo)簽同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，天線識別效果好，標(biāo)簽識別效率高的基于多接收天線同時(shí)識 別多個(gè)標(biāo)簽的Q參數(shù)實(shí)現(xiàn)方法。
[0014] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0015] 上述的基于多接收天線同時(shí)識別多個(gè)標(biāo)簽的Q參數(shù)實(shí)現(xiàn)方法，其包括以下步驟： (1)在標(biāo)簽回復(fù)閱讀器的廣播查詢時(shí)，使用16比特的單位向量正交序列來代替RN16,并采 用開關(guān)電路振幅調(diào)試方式發(fā)送此信號；（2)由閱讀器根據(jù)接收到的RN16信號，結(jié)合各接收 天線對待識別的標(biāo)簽做位置估計(jì)，從中選擇出不相干的一個(gè)或一個(gè)以上標(biāo)簽，再由閱讀器 發(fā)送的ACK信號的RN16信息通知一個(gè)或一個(gè)以上對應(yīng)的標(biāo)簽發(fā)送其EPC數(shù)據(jù)；（3)標(biāo)簽根 據(jù)其在所接收RN16信息的位置，先發(fā)送一個(gè)正交序列信號，再發(fā)送其EPC數(shù)據(jù)；(4)閱讀器 根據(jù)各標(biāo)簽發(fā)送的正交序列信號，得到該時(shí)隙的信道參數(shù)，再根據(jù)一個(gè)或一個(gè)以上接收天 線情況下的計(jì)算方法，同時(shí)識別各標(biāo)簽的EPC數(shù)據(jù)，以完成對一個(gè)或一個(gè)以上標(biāo)簽的同時(shí) 識別。
[0016] 所述基于多接收天線同時(shí)識別多個(gè)標(biāo)簽的Q參數(shù)實(shí)現(xiàn)方法，其中：所述步驟（1)中 RN16是由16個(gè)比特組成，標(biāo)簽在回復(fù)閱讀器的廣播查詢時(shí)，隨機(jī)選取一個(gè)16位長度的單位 向量來代替RN16,并采用開關(guān)電路調(diào)幅方式進(jìn)行信號調(diào)制發(fā)送；所述步驟（1)中所述標(biāo)簽 是采用振幅調(diào)制的方式發(fā)送方波信號，當(dāng)取值為〇時(shí)，振幅為〇不發(fā)送信號，取值為1時(shí)才 發(fā)送。
[0017] 所述基于多接收天線同時(shí)識別多個(gè)標(biāo)簽的Q參數(shù)實(shí)現(xiàn)方法，其中；所述振幅調(diào)制 的方式包括振幅鍵控和幅度鍵控；所述振幅鍵控是載波的振幅隨著數(shù)字基帶信號而變化的 數(shù)字調(diào)制，當(dāng)數(shù)字基帶信號為二進(jìn)制時(shí)，則為二進(jìn)制振幅鍵控；所述二進(jìn)制振幅鍵控信號可 表示成具有一定波形形狀的二進(jìn)制序列與正弦型載波的乘積；所述幅度鍵控是通過乘法器 和開關(guān)電路來實(shí)現(xiàn)，載波在數(shù)字信號1或O的控制下通或斷，在信號為1的狀態(tài)載波接通， 此時(shí)傳輸信道上有載波出現(xiàn)；在信號為O的狀態(tài)下，載波被關(guān)斷，此時(shí)傳輸信道上無載波傳 送，在接收端即根據(jù)載波的有無還原出數(shù)字信號的1和0。
[0018] 所述基于多接收天線同時(shí)識別多個(gè)標(biāo)簽的Q參數(shù)實(shí)現(xiàn)方法，其中，所述步驟（2) 中待識別的標(biāo)簽的確定方法具體為：由閱讀器根據(jù)各自接收到的標(biāo)簽回復(fù)RN16信號，對每 一個(gè)單一信號的位置，根據(jù)信號到達(dá)各接收天線的時(shí)間和角度不同，根據(jù)最小二乘