[发明专利]基于全分裂的标签防碰撞装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信中射频识别(RFID)领域，具体涉及一种基于全分裂的标签防碰撞装置及方法。

背景技术

在RFID实际应用中，很多情况下是在射频场中存在一个阅读器对应多个电子标签。当阅读器同时清点多个标签时，就会出现信道争用，发生碰撞，标签无法将信息正确发送给阅读器。因此，需要采取一定的机制避免碰撞或减少碰撞。

现有的RFID国际标准ISO 18000-6中，A类和C类采用时隙ALOHA算法，而B类采用Binary Tree算法解决碰撞问题。时隙ALOHA和Binary Tree算法都是基于时分多路访问方式。

时隙ALOHA算法，是把时间分成若干离散时隙，要求标签随机选择其中一个时隙，在时隙的分界处发送数据。在ISO 18000-6A类和C类协议中，使用时隙ALOHA算法实现防碰撞的过程为：在每次清点过程开始，阅读器通知所有标签一个可选时隙的范围，标签从中随机选择一个时隙回复，标签或成功发送或完全碰撞，若发生碰撞则重新选择并发送，直至所有标签全部成功发送。

Binary Tree算法示意图如图1所示，其基本思想与二叉树的深度优先遍历类似，它将处于碰撞的标签分裂成左右两个子集0和1，先查询子集0，若没有冲突，则正确识别标签，若仍有冲突则再分裂，把子集0分为00和01两个子集，依次类推，直到识别出子集0中的所有标签，再按此步骤查询子集1。在ISO 18000-6B类协议中，使用Binary Tree算法实现防碰撞的过程如图2所示：阅读器发送开始清点指令，使所有标签开始回复，标签在收到指令后，由随机数发生器生成0或1，这样就将标签分成随机数为0和随机数为1的两个子集，与二叉树对应，这里我们称之为左分支(0分支)和右分支(1分支)；随机数为0的标签，即处在左分支的标签，立即回复，而随机数为1的标签，即处在右分支的标签，将计数器值设为1，必须等待左分支回复完才能执行分裂回复；若没有碰撞并回复成功，则阅读器发送指令确认，并使得标签计数器值减1；若标签碰撞，阅读器发送指令，使计数器为0的标签，即左分支的标签重新分裂，计数器非0的标签，即右分支的标签计数器值加1；如此循环直到所有标签全部成功回复。

从对ISO 18000-6B类协议防碰撞过程的描述，我们可以看出，此过程总是首先致力于解决0分支的碰撞，让其分裂，直到0分支只剩下一个标签，也就是二叉树的叶子节点，将其清点出来之后，才开始处理1分支的标签，处理完1分支之后依次处理2，3，…，n分支，即总是从左到右顺序进行分裂清点。0分支分裂时，非0分支的多个标签始终不分裂，一直在等待0分支标签清点完成。这样在0分支清点完成之后，后续分支会浪费很多时间执行和0分支类似的分裂过程。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于全分裂的并行分裂二叉树标签防碰撞装置，以及一种基于全分裂的并行分裂二叉树标签防碰撞方法。本发明是对ISO 18000-6B类协议中采用的Binary Tree算法进行有效改进，可以使得标签回复碰撞次数降低，提高了多标签的清点效率，通过合理的完全分裂程度控制，可以保证在不增加过多空闲时隙的前提下，尽可能让标签快速地分散开，有效地减少了碰撞时隙。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于全分裂的标签防碰撞装置，包括一个阅读器和n个标签，每个标签包括一个计数器和一个随机数发生器，随机数发生器与计数器连接，所述阅读器用于发送指令给标签的计数器并接收计数器的信号，所述n≥2且n为自然数；该装置还包括指令数目计数器，所述指令数目计数器是阅读器或标签的一部份，其为标签的一部份时，指令数目计数器与标签的随机数发生器连接。

所述指令数目计数器是失败指令计数器时，其为标签的一部份，与标签的随机数发生器连接，用于保存收到的失败指令数以及判断是否启动随机数发生器。

所述指令数目计数器是正确清点计数器时，其为阅读器的一部份，用于记录正确清点的标签数目以及判断阅读器是否发出指令。

一种基于全分裂的标签防碰撞方法，包括如下步骤：

步骤一、阅读器选择处于射频场区域的标签，设置完全分裂程度及规定时隙，然后发送指令开始清点标签，同时开始在规定的时隙内接收来自标签的信号，标签收到开始清点的指令后，初始化自身信息，计数器设置为0，并回复ID(identity，身份标识号码)信息给阅读器；