基于非正交多址的多rfid標(biāo)簽同時(shí)讀取方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了基于非正交多址的多RFID標(biāo)簽同時(shí)讀取方法，所述內(nèi)容包括：在包括一個(gè)讀寫器和多個(gè)RFID標(biāo)簽的基于非正交多址的多RFID標(biāo)簽同時(shí)讀取系統(tǒng)中，當(dāng)讀寫器需要同時(shí)讀取標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)時(shí)，讀寫器向所有標(biāo)簽發(fā)送一個(gè)無線射頻信號(hào)，每個(gè)標(biāo)簽從接收的無線射頻信號(hào)中獲取能量。然后，每個(gè)標(biāo)簽將數(shù)據(jù)發(fā)送給讀寫器。讀寫器采用串行干擾刪除技術(shù)從接收信號(hào)中恢復(fù)所有標(biāo)簽的數(shù)據(jù)，即根據(jù)不同標(biāo)簽數(shù)據(jù)的信號(hào)功率大小按照從大到小的順序進(jìn)行干擾消除，實(shí)現(xiàn)正確解調(diào)，同時(shí)區(qū)分不同的標(biāo)簽。本方法允許一個(gè)RFID讀寫器同時(shí)讀取多個(gè)RFID標(biāo)簽，簡(jiǎn)化了標(biāo)簽設(shè)計(jì)，降低了成本，適用于超市、圖書館、電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)、物流行業(yè)等需要快速讀取多個(gè)RFID標(biāo)簽的場(chǎng)合。
【專利說明】
基于非正交多址的多RF ID標(biāo)簽同時(shí)讀取方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于非正交多址的多RFID標(biāo)簽同時(shí)讀取 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] RFID(即射頻識(shí)別）系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)感知層的重要組成部分，廣泛應(yīng)用在超市、圖書 館、電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)、物流行業(yè)等。RFID系統(tǒng)包括讀寫器和標(biāo)簽兩個(gè)主要元件，標(biāo)簽有 無源和有源兩種。有源標(biāo)簽由外部電源供電，可以定時(shí)向讀寫器發(fā)送數(shù)據(jù)。無源標(biāo)簽靠讀寫 器提供的功率將數(shù)據(jù)發(fā)送給讀寫器。相比有源標(biāo)簽，無源標(biāo)簽部署更靈活方便，適用范圍更 廣。
[0003] 隨著RFID系統(tǒng)普及和工作效率提高，RFID系統(tǒng)中的讀寫器必須同時(shí)讀取多個(gè)標(biāo) 簽，但是現(xiàn)有的RFID系統(tǒng)很少考慮一個(gè)讀寫器同時(shí)讀取多個(gè)標(biāo)簽的情形。就多個(gè)標(biāo)簽同時(shí) 讀取而言，它們可以使用不同的時(shí)隙、頻帶、擴(kuò)頻碼同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，即正交傳輸。但是時(shí)隙劃 分會(huì)帶來傳輸延遲，頻帶劃分需要占用更多頻譜資源，使用擴(kuò)頻碼會(huì)增加 RFID標(biāo)簽的復(fù)雜 度和成本。特別地，協(xié)調(diào)分散開的多個(gè)RFID標(biāo)簽同時(shí)傳輸還會(huì)帶來信令負(fù)擔(dān)，正交傳輸?shù)姆?完美也會(huì)引起相互干擾。
[0004] 非正交多址技術(shù)在發(fā)送端采用非正交傳輸方式，主動(dòng)引入干擾，接收端通過串行 干擾刪除實(shí)現(xiàn)正確解調(diào)，使得多個(gè)用戶在一個(gè)信道上同時(shí)傳輸，不需要碼分多址或者正交 頻分多址，進(jìn)一步提高了頻譜效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有RFID系統(tǒng)中一個(gè)讀寫器難以同時(shí)讀取多個(gè)標(biāo)簽的情形，本發(fā)明提出基于 非正交多址的多RFID標(biāo)簽同時(shí)讀取方法，使得多個(gè)RFID標(biāo)簽共享時(shí)頻資源同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)， 不需要使用擴(kuò)頻碼和通過功率控制減弱"遠(yuǎn)近效應(yīng)"。
[0006] 本發(fā)明技術(shù)方案如下：
[0007] -種基于非正交多址的多RFID標(biāo)簽同時(shí)讀取方法，利用包括一個(gè)讀寫器和N個(gè) RFID標(biāo)簽的基于非正交多址的多RFID標(biāo)簽同時(shí)讀取系統(tǒng)進(jìn)行讀取，包括如下步驟：
[0008] (1)在所述同時(shí)讀取系統(tǒng)中，當(dāng)讀寫器需要同時(shí)讀取標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)時(shí)，讀寫器向所 有標(biāo)簽發(fā)送一個(gè)無線射頻信號(hào)x(t)，第η個(gè)標(biāo)簽的接收信號(hào)為
，其中 P是讀寫器的發(fā)射功率，gn是讀寫器到第η個(gè)標(biāo)簽的信道系數(shù)，un(t)是加性高斯白噪聲；
[0009] (2)第η個(gè)標(biāo)簽從接收的無線射頻信號(hào)％(〇中獲取能量，可獲取的能量記為En=P g n|2i，其中τ是讀寫器一次傳輸無線射頻信號(hào)的時(shí)間長度，噪聲功率忽略，信號(hào)x(t)的均值 為零、方差歸一化為1;
[0010] (3)第η個(gè)標(biāo)簽以發(fā)射功率Pn將數(shù)據(jù)發(fā)送給讀寫器，其= 是標(biāo)簽一次發(fā)送 數(shù)據(jù)的時(shí)間長度；
[0011] (4)讀寫器接收所有標(biāo)簽的信號(hào)，讀寫器的接收信號(hào)
， 其中Sn(t)是第η個(gè)標(biāo)簽的發(fā)送信號(hào)，hn是第η個(gè)標(biāo)簽到讀寫器的信道系數(shù)，v(t)是加性高斯 白噪聲；
[0012] (5)讀寫器采用串行干擾刪除技術(shù)從接收信號(hào)z(t)中恢復(fù)所有標(biāo)簽的數(shù)據(jù)，即讀 寫器根據(jù)不同標(biāo)簽數(shù)據(jù)的信號(hào)功率大小按照從大到小的順序進(jìn)行干擾消除，實(shí)現(xiàn)正確解 調(diào)，同時(shí)區(qū)分不同的標(biāo)簽。
[0013] 所述讀寫器進(jìn)行干擾消除的具體步驟為:讀寫器先恢復(fù)第1個(gè)標(biāo)簽的數(shù)據(jù)，并從接 收信號(hào)z⑴中減去第1個(gè)標(biāo)簽的發(fā)送信號(hào)S1(t)，得到信號(hào)？(小然后從砟)中恢復(fù)第2個(gè)標(biāo)簽 的數(shù)據(jù)，并從中減去第2個(gè)標(biāo)簽的發(fā)送信號(hào)s 2(t)，依次類推，直到所有標(biāo)簽的數(shù)據(jù)被正 確恢復(fù)。
[0014] 優(yōu)選的，所述標(biāo)簽均為無源標(biāo)簽。
[0015] 本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明允許一個(gè)RFID讀寫器同時(shí)讀取多個(gè)RFID標(biāo)簽，簡(jiǎn)化 了標(biāo)簽設(shè)計(jì)，降低了成本，可用于超市、圖書館、電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)、物流行業(yè)等需要快速 讀取多個(gè)RFID標(biāo)簽的場(chǎng)合。
【附圖說明】
[0016] 圖1為基于非正交多址的多RFID標(biāo)簽同時(shí)讀取示意圖。
[0017]圖中，1.讀寫器2.標(biāo)簽。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具 體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0019] 如圖1所示，基于非正交多址的多RFID標(biāo)簽同時(shí)讀取系統(tǒng)包括一個(gè)讀寫器和N個(gè) RFID標(biāo)簽。標(biāo)簽都是無源的。當(dāng)讀寫器需要同時(shí)讀取標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)時(shí)，讀寫器向所有標(biāo)簽發(fā) 送一個(gè)無線射頻信號(hào)x(t)，第η個(gè)標(biāo)簽的接收信號(hào)為父幻=^^^(>) + ?少），其中？是讀寫 器的發(fā)射功率，gn是讀寫器到第η個(gè)標(biāo)簽的信道系數(shù)，un(t)是加性高斯白噪聲。第η個(gè)標(biāo)簽從 接收的無線射頻信號(hào)yn(t)中獲取能量，可獲取的能量記為En = P I gn|2T，其中τ是讀寫器一 次傳輸無線射頻信號(hào)的時(shí)間長度，噪聲功率忽略，信號(hào)x(t)的均值為零、方差歸一化為1。然 后，第η個(gè)標(biāo)簽以發(fā)射功率Pn將數(shù)據(jù)發(fā)送給讀寫器，其中
，Τ是標(biāo)簽一次發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí) 間長度。讀寫器接收所有標(biāo)簽的信號(hào)，讀寫器的接收信號(hào)，
，其中 Sn(t)是第η個(gè)標(biāo)簽的發(fā)送信號(hào)，hn是第η個(gè)標(biāo)簽到讀寫器的信道系數(shù)，v(t)是加性高斯白噪 聲。讀寫器采用串行干擾刪除(SIC)技術(shù)從接收信號(hào)z(t)中恢復(fù)所有標(biāo)簽的數(shù)據(jù)，即讀寫器 根據(jù)不同標(biāo)簽數(shù)據(jù)的信號(hào)功率大小按照從大到小的順序進(jìn)行干擾消除，實(shí)現(xiàn)正確解調(diào)，同 時(shí)區(qū)分不同的標(biāo)簽。串行干擾刪除的基本原理是逐步消除信號(hào)功率最大的用戶的干擾，SIC 檢測(cè)器在接收信號(hào)中對(duì)多個(gè)用戶逐個(gè)進(jìn)行數(shù)據(jù)判決，判決出一個(gè)用戶就同時(shí)減去該用戶信 號(hào)造成的多址干擾，按照信號(hào)功率大小順序依次判決，直到消除所有的多址干擾。不失一般 性，N個(gè)標(biāo)簽數(shù)據(jù)的信號(hào)功率大小按照從大到小排序?yàn)?，···，Ν。讀寫器先恢復(fù)第1個(gè)標(biāo)簽的 數(shù)據(jù)，并從z(t)中減去Sl(t)，得到信號(hào)砟),然后從時(shí))中恢復(fù)第2個(gè)標(biāo)簽的數(shù)據(jù)，并從？(r)中 減去 S2(t)，依次類推，直到所有標(biāo)簽的數(shù)據(jù)被正確恢復(fù)。串行干擾刪除技術(shù)使得讀寫器的 硬件復(fù)雜度提高，但是讀寫器由外部電源供電，而且處理器的計(jì)算能力已大大提高，能夠順 利完成串行干擾刪除，正確恢復(fù)所有標(biāo)簽的數(shù)據(jù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于非正交多址的多RFID標(biāo)簽同時(shí)讀取方法，其特征在于，利用包括一個(gè)讀寫 器和N個(gè)RFID標(biāo)簽的基于非正交多址的多RFID標(biāo)簽同時(shí)讀取系統(tǒng)進(jìn)行讀取，包括如下步驟： (1) 當(dāng)讀寫器需要同時(shí)讀取標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)時(shí)，讀寫器向所有標(biāo)簽發(fā)送一個(gè)無線射頻信 號(hào)x(t)，第n個(gè)標(biāo)簽的接收信號(hào)巧，其中P是讀寫器的發(fā)射功率，gn是 讀寫器到第n個(gè)標(biāo)簽的信道系數(shù)，Un(t)是加性高斯白噪聲；(2) 第n個(gè)標(biāo)簽從接收的無線射頻信號(hào)yn(t)中獲取能量，可獲取的能量記為En = P Ignl2T，其中T是讀寫器一次傳輸無線射頻信號(hào)的時(shí)間長度，噪聲功率忽略，信號(hào)X(t)的均值為 零、方差歸一化為1; (3) 第n個(gè)標(biāo)簽W發(fā)射功率Pn將數(shù)據(jù)發(fā)送給讀寫器，其^ ，T是標(biāo)簽一次發(fā)送數(shù)據(jù) 的時(shí)間長度； (4) 讀寫器接收所有標(biāo)簽的信號(hào)，讀寫器的接收信號(hào)）竄中Sn (t)是第n個(gè)標(biāo)簽的發(fā)送信號(hào)，hn是第n個(gè)標(biāo)簽到讀寫器的信道系數(shù)，v(t)是加性高斯白噪 聲； (5) 讀寫器采用串行干擾刪除技術(shù)從接收信號(hào)z(t)中恢復(fù)所有標(biāo)簽的數(shù)據(jù)，即讀寫器 根據(jù)不同標(biāo)簽數(shù)據(jù)的信號(hào)功率大小按照從大到小的順序進(jìn)行干擾消除，實(shí)現(xiàn)正確解調(diào)，同 時(shí)區(qū)分不同的標(biāo)簽。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于非正交多址的多RFID標(biāo)簽同時(shí)讀取方法，其特征在于，所 述讀寫器進(jìn)行干擾消除的具體步驟為:讀寫器先恢復(fù)第1個(gè)標(biāo)簽的數(shù)據(jù)，并從接收信號(hào)z(t) 中減去第1個(gè)標(biāo)簽的發(fā)送信號(hào)si(t)，得到信號(hào)然后從信號(hào)中恢復(fù)第2個(gè)標(biāo)簽的數(shù) 據(jù)，并從信號(hào)?tf：)中減去第2個(gè)標(biāo)簽的發(fā)送信號(hào)S2(t)，依次類推，直到所有標(biāo)簽的數(shù)據(jù)被正 確恢復(fù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于非正交多址的多RFID標(biāo)簽同時(shí)讀取方法，其特征在于，所 述標(biāo)簽均為無源標(biāo)簽。
【文檔編號(hào)】G06K17/00GK105916102SQ201610357126
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年5月25日
【發(fā)明人】陳宏濱, 趙峰, 李曉歡, 李春海
【申請(qǐng)人】桂林電子科技大學(xué)