基于贝叶斯估计的RFID帧时隙ALOHA算法概要

基于序贯线性贝叶斯的RFID标签数量估计算法

基于序贯线性贝叶斯的RFID标签数量估计算法王帅;杨晓东【摘要】为解决现有标签数量估计算法中估计精度与复杂度之间的矛盾,在分析比较现有算法的基础上,提出一种基于序贯线性贝叶斯的射频识别(RFID)标签数量估计算法.首先,基于线性贝叶斯理论,充分利用空闲、成功和碰撞时隙数量观测值及相关性,建立了标签数量估计问题的线性模型;然后,推导了标签数量估计值的闭式表达式,给出了表达式各阶统计量的序贯式求解方法;最后,对序贯式贝叶斯算法的计算复杂度进行了分析和对比.仿真结果表明,所提算法通过序贯贝叶斯方法提高了估计精度和识别效率,当观测时隙数为帧长一半时估计误差仅为4％.该算法以线性解析式形式更新标签数量估计值,避免了穷举搜索,与高精度的最大后验概率和马氏距离算法相比,计算复杂度由O(n2)和O(n)下降为O(1).经理论分析和仿真验证,基于序贯线性贝叶斯的RFID标签数量估计算法兼具高精度和低复杂度的特性,能很好地满足硬件资源受限应用场景下对标签数量的估计需求.【期刊名称】《计算机应用》【年(卷),期】2018(038)011【总页数】6页(P3287-3292)【关键词】射频识别;防碰撞;标签数量估计;序贯线性贝叶斯;动态帧时隙ALOHA 【作者】王帅;杨晓东【作者单位】河南理工大学电气工程与自动化学院,河南焦作454000;河南理工大学电气工程与自动化学院,河南焦作454000【正文语种】中文【中图分类】TN301.60 引言射频识别(Radio Frequency IDentification, RFID)技术是构建物联网应用的基础，与传统条形码技术相比，具有应用灵活、通信距离远、穿透性强和存储容量大等优点，目前已广泛用于物流、工农业生产和自动控制领域，在物体识别、产品管理和过程控制等方面发挥了巨大作用。

RFID系统由读写器和标签构成，由读写器发出查询命令，处于读写器识别范围内的标签响应该命令并返回相应信息。

一种改进的RFID动态帧时隙ALOHA算法

Ｋｙｗｒｓｌｍｌｔ；ＬＨｌｒｈａｔｃｌｓｎｔｒｕｈｕ；ａｉｆｑｅｃｅｔｃｔｎＲＩ）ｅｏｄ：ｆｅｓｔｄＡＯＡａｇｉｍ；ｎ —ｏｉｏ；ｈｏｇｐｔｒｄｅｕｎｙｉｎｆａｉ（ＦＤａｏｅｏｔｉｌｉｏｒｄｉｉｏ０引言
１０４
传感器与微系统（ｒｎｄｃｒｎｃｏｙｔｍＴｃｎｌｉｓＴａｓｕｅｄＭｉｓｓｅｈｏｏｅ）ａｒｅｇ
２１０２年第３卷第７期ｌ
一
种改进的ＲＩ动态帧时隙ＡＬＦＤＯＨＡ算法
潘峥嵘，尚凯
（兰州理工大学电气与信息工程学院。甘肃兰州７０５）３００
ｒｓｎｅｏｅｄｒａｈｅｓｍｅｔｍｅ，ｃｌａｓｌｃｒｎｉａｏｌｓｏＡｎｅｈｎｃｄｄｎｍｉｒｍｅｓｏｔｄｅｐｏｓｎｅｒａｅｔｔａｉｗｈｉｈｗｉｌｃｕｅｅｅｔｏｃｔｇｃｌｉｉｎ．ｎａｅｙａｃｆａｌｔｅＡＬＯＨＡｌｏｉｈｍｏｎｉｃｌｉｉｎｉａｇｒｔｆｒａｔ— ｏｌｓｏｎＲＦＩｓｔｍｓｉｒｐｓｄｙｎａｙｉｇｆａｓｏｔｄＡＬＯＨＡｌｏｔＤｙｓｅｓｐｏｏｅｂａｌｚｎｒｍｅｌｔｅａｇｒｈｍ．ｉＴｈｓａｇｒｔｍａｅｈｉｌｏｈｍｋｓｔｅＲＦＩｓｓｅｇｔｔｅｍａｉｍｈｏｇｐｎｍｐｏｅｔａｓｒｃｇｉｉｎｆｃｅｃｙｉＤｙｔｍｅｈｘｍｕｔｒｕｈｕｔａｄｉｒｖｈｅｔｇｅｏｎｔｏｅｉｎｙｂｉｅｔｍａｉｈａｕｂｒｗｉｈｎｈｃｐｆｔｅｄｒａｄｓｔｉｇｔｅｂｅｔｆａｅｌｎｔＳｉｌｔｏｅｓｌｓｓｏｓｉｔｎｇｔｅｔｇｎｍｅｔｉｔｅｓｏｅｏｈｅｒａｅｎｅｔｎｈｓｒｍｅｇｈ．ｍｕａｉｎｒｕｔｈｗｔａｈｏ￣ｙｏｈｒｐｅｌｏｔｍｓｉｏｅｃｍｐｒｄｗｉｒｄｔａｈｔｔｅｐｒｐｅｆｔｅｐｏｏｓｄａｇｒｈｉｍｐｒｖｄ，ｏａｅｔｔａｉｉｌＡＬＯＨＡｌｏｔ．ｉｈｏｎａｇｒｈｍｉ

基于ALOHA的分组动态帧时隙RFID系统防碰撞算法

ｃａｎｌａａｌｂｌｔｈｎｅｖｉａｉｉｙ．Ｋｅｒｓ：ｒｄｏｒｅｕｎｙｄｎｉｃｔｏｔｃｎｌｇｙｗｏｄａｉｆｑｅｃｉｅｔｆａｉｎｅｈｏｏｙ；ａｔ— ｏｌｓｏｅｅｔｏｉｔｇ；ＡＬＯＨＡａｇｒｔｍ；ｉｎｉｃｌｉｉｎ；ｌｃｒｎｃａｌｏｉｈＧＤＦＡｌｏｔＳａｇｒｈｍｉ
０引言
无线射频识别技术ＲＩｒｄｏｆｑｅｃｅｔＦＤ（ａｉｒｕｎｙｉｎｉｅｄ — ｉｔｎ是一种非接触式自动识别技术．ＦＤ系统ｆａｉ）ｃｏＲＩ
主要由天线、读写器、电子标签、中间件和系统应用
软件几部分组成．ＲＩ在ＦＤ系统中阅读器和电子标
ａｔａｄｒｅｕｒｍｅｔｉｏｉｈｗｈｎｔｇｎｍｂｒｉｃｅｓｓＴｈｅｇｏｐｎｙｍｉａｄｓｏｔｄｎｄｉｈｒｗａｅｒｑｉｅｎｓｔｏｈｇｅａｕｅｎｒａｅ．ｓｒｕｉｇｄｎａｃｆｍｅｌｔｅｒ
ｔｇｃｌｓｎｉｒｄｏｆｑｅｃｅｔｃｔｎＲＩｙｔｌｉａｉｒｕｎｙｉｎｉａｏ（ＦＤ）ｓｓｍａｄｉｒｖｄｔｎｉａｉｆｉｃｎｉｏｎｅｄｆｉｉｅｍｈｄｆｏｆｅｉｉ
ＡＯＡａｏｉｍ（ＤＳＬＨｇｒｈＧＦＡ）ｗｓｐｏｏｅ．ｅａｏｔｍｅｅｎｄｔｅｎｍｅｆｈａｓｒｕｎｌｔａｒｐｓｄＴｇｒｈｄｔｍｉｅｈｕｂｒｏｅｔｇ ’ｇｐａｄｈｌｉｒｔｏ

帧时隙ALOHA反碰撞算法仿真及数据分析

专业推荐↓精品文档帧时隙ALOHA反碰撞算法仿真及数据分析邓晓，何怡刚，陈洪云，谢涛（湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙410082）摘要：用MATLAB模拟实际的无源标签反碰撞过程.设计了帧时隙ALOHA算法仿真及数据分析程序，对碰撞过程中的相关数据进行了统计分析，获得碰撞时隙中平均标签数目与碰撞时隙比例的关系，为动态调整帧长度，提高识别效率提供依据.关键词：射频识别；反碰撞；帧时隙ALOHA算法中图分类号：TN911文献标识码：A0引言标签反碰撞算法对于射频识别（RFID）系统的识别能力至关重要，同时还关系到阅读器的实现难度与标签成本，是RFID系统的关键技术之一.标签冲突问题和计算机网络冲突问题类似，但是由于RFID系统本身的一些限制，应用于传统网络中的很多反碰撞技术无法或很难在RFID系统中直接应用.目前，RFID系统的标签反碰撞算法以时分复用（TDMA）为主，主要可以分为基于ALOHA的算法和基于树的算法.基于树的反碰撞算法又可以分为二进制树算法和查询树算法两种类型[1-2].基于ALOHA 的算法是随机性算法，标签利用随机时间响应阅读器的命令.在基本ALOHA算法基础上，产生了时隙ALOHA、帧时隙ALOHA和动态帧时隙ALOHA算法等改进算法[3-5].帧时隙ALOHA算法对系统要求较简单，识别速度较快，在很多国际和国内RFID标准中被采用[6-7]，本文也基于该算法对标签反碰撞过程进行仿真和分析.1算法原理在基本ALOHA算法中，标签进入阅读器读写范围，随机等待一定时间后，向阅读器发送自身ID.在标签的发送过程中，如果其他标签也在发送数据，那么就会发生信号重叠，从而导致完全冲突或部分冲突，如图1所示.发生冲突后，阅读器无法接受正确的信号，标签没有被正确识别，标签随机等待一定的时间后重新发送信号.基本ALOHA算法的一个最大缺点就是发生冲突的概率很大.如果标签传送整个收稿日期：2008-06-30作者简介：邓晓（1975－），男，湖南浏阳人，博士研究生.E－mail：dengxiao＿***********基金项目：国家自然科学基金资助项目（50677014）；国家863计划资助项目（2006AA04A104）；高校博士点基金资ID 的时间为T ，那么其他标签在整个数据发送期T 以及之前的时间T 内发送数据，都会导致冲突的发生.时隙ALOHA （Slotted ALOHA ）算法对此进行了改进，它在基本ALOHA 算法的基础上把时间分成多个离散的时隙，标签只能在每个时隙开始的时候发送数据，这样标签要么就被识别，要么就发生完全冲突，避免了部分冲突，将冲突期减少了一半，提高了信道利用率.这种方法需要一个同步时钟使所有的标签同步，这个同步时钟可以由阅读器发出.帧时隙ALOHA （Frame Slotted ALOHA ）算法在此基础上将多个时隙组成一帧，在一帧中只允许标签发送一次数据，进一步减少了冲突.在一帧中，如果某个时隙没有标签应答，则这个时隙称为空时隙；如果只有一个标签应答，则标签将被识别，称为识别时隙；如果有两个或两个以上的标签应答，则发生标签碰撞，标签无法被识别，称为碰撞时隙.未识别的标签在下一帧时隙中继续参与反碰撞循环，直到所有标签被识别.一帧时隙中，识别时隙与帧长度之比定义为传输通路的（平均）吞吐率S ，吞吐率越高，RFID 系统的识别速度越快.在帧时隙ALOHA 算法中，设空时隙、识别时隙和碰撞时隙的数目分别为F 0、F 1和F C ，这些时隙与帧长度F 之比分别用P 0、P 1和P C 表示.P 0、P 1和P C 与读写范围内的标签数量n 及帧长度F 的概率关系可以表示为:P 0＝（F －1）n F n ，P 1＝C n 1（F －1）n －1Fn ，P C ＝1－P 0－P 1.图2表示三种时隙所占的比例与标签数量、帧长度之间的关系，图中G 为平均数据包交换量，代表标签总数n 与帧长度F 之比.由图可知，当标签数目等于帧长度，即G =1时，吞吐率S 最大，最大值为36.8%[7].因此，如果能根据标签数目动态地调整帧长度，可以使帧时隙ALOHA 算法获得最大的吞吐率.动态帧时隙ALOHA 算法允许根据需要，动态地调整帧长度.由于读写范围内的标签数量是未知的，而且在识别过程中未被识别的标签数目是改变的，因此，怎样估算标签数量，合理地调整帧长度成为动态帧时隙ALOHA 算法的关键.2算法仿真及数据分析本文用MATLAB 设计了一个帧时隙ALOHA 算法仿真和数据分析程序，模拟帧时隙ALOHA 算法的反碰撞过程，算法流程如图3所示. 部分冲突完全冲突共享介质标签3标签2标签1图1基本ALOHA 算法第3期邓晓等：帧时隙ALOHA 反碰撞算法仿真及数据分析592012-05-19########################2012-05-19########################2012-05-192012-05-19########################2012-05-19########################2012-05-19程序对不同帧长度的多个样本进行了模拟，同时，对不同情况下每个碰撞时隙中的平均标签数e 进行了统计.统计表明，不同帧长度碰撞时隙中的平均标签数e 与碰撞时隙所占比例P c 的关系基本相同，关系曲线如图4所示.可以利用如图4所示的曲线估算出未识别的标签数目，然后动态地调整帧长度，步骤如下：1）以帧长度F 进行一轮识别后，统计出碰撞时隙个数F C ；2）计算P C ＝F C /F ；3）根据如图4所示的曲线获得相应的e 值；4）估算未识别标签数目n u ＝e ·F C ；5）调整帧长度为n u 进行下一轮识别.图3程序流程图图4e 与P c 关系曲线汕头大学学报（自然科学版）第23卷602012-05-19########################2012-05-19########################2012-05-192012-05-19########################2012-05-19########################2012-05-19为了测试这种标签数目估算方法的效果，以帧长度等于64为例，对本文所提的估算方法和已有的两种估算方法进行仿真比较[8-9]，结果如图5所示，图中误差E error指估算数目与未识别标签实际数目的差，是对100000个样本进行估算的均方差，“free slots ”曲线和“collision slots ”曲线分别代表原有的利用空时隙和碰撞时隙与总标签数目的关系进行估算的结果，“e -P ccurve ”曲线代表利用本文提出的方法估算的结果.图5表明，本文提出的方法不仅简单快速，准确度也比原有方法有较大提高.当平均数据交换量G 小于1.5时，估算误差减少30%以上，当G 小于1时，误差减少50%以上.这一点非常重要，因为经过一两次帧长度调整后，数据包交换量G 通常会接近1.3结语本文用MATLAB 设计了一个模拟帧时隙ALOHA 算法的仿真和数据分析程序.通过模拟帧时隙ALOHA 算法并对相关数据进行统计和分析，获得了不同帧长度时每个碰撞时隙中平均数目与碰撞时隙比例之间的关系曲线，提出了利用该曲线进行未识别标签估算并动态调整帧长度的方法.与原有标签估算方法相比，用本文方法估算未识别标签的准确度有较大提高.参考文献:[1]Wang Tsanpin.Enhanced binary search with cut -through operation for anti -collision in RFID systems[J].IEEE Communications Letters ，2006，10（4）：236-238.[2]Gyorfi L ，Gyori S.Analysis of tree algorithm for collision resolution[C]//2005International Conference on Analysis of Algorithms ，DMTCS proc ，2005：357-364.[3]Schoute F C.Dynamic frame length ALOHA[J].IEEE Transactions on Communications ，1983，（31）：565-568.[4]Vogt H.Multiple object identification with passive RFID tags systems[C].IEEE International Confer -ence on Systems ，Man and Cybernetics ，2002（3）：651-656.[5]吴春华，陈军.动态ALOHA 法在解决RFID 反碰撞问题中的应用[J].电子器件，2003，26（2）：173-176.[6]Auto -ID Center.Operational specification for a class -1UHF radio -frequency identification （RFID ）tag ，class 1generation 2RFID tag specification ，revision number 0.27.6[S].October ，2003.[7]Finkenzeller K.RFID handbook fundamentals and applications in contactless smart cards and identi -fication[M].2nd ed.West Sussex ：John Wiley &Sons Ltd ，2003．[8]程文青，赵梦欣.改进的RFID 动态帧时隙ALOHA 算法[J].华中科技大学学报，2007，35（6）：14-16.[9]高乐，吴援明.一种用于R F I D 系统中的帧长度调整方法[J].微计算机信息，2007，23（2）：213-215.第3期邓晓等：帧时隙ALOHA反碰撞算法仿真及数据分析612012-05-19########################2012-05-19########################2012-05-192012-05-19########################2012-05-19########################2012-05-19（上接第57页）[14]马建华.水杨酸甲酯清除羟基自由基活性的研究[J].化学通报，2006，3（3）：228-230.[15]Hiroshi Kitagaki M T.1，1-Diphenyl -2-Picrylhydrazyl radical （DPPH ）scavenging ability of sake dur -ing storage[J].Journal of Bioscience And Bioengineering ，1999，87（3）：328-332.[16]Lizette G.Contribution to characterization of oxidative stress in HIV/AIDS patients[J].Pharmacolog -ical research ，2003（47）：217-224.Research on κ-Carrageenan Modified by Salicylic AcidGUO Xi -kun ，SUN Wen -bing ，LIN Shu -dong（Department of Chemistry ，College of Science ，Shantou University ，Shantou 515063，Guangdong ，China ）Abstract ：Low molecular weight （LMW ）κ-carrageenan with the number -average molecular weight of 10000was achieved by depolymerizing natural κ-carrageenan in mild hydrochloric acid condition ，and then was turned into tetrabutylammonium salt.O -salicyloyl LMW κ-carrageenan was obtained by the salt modified with salicylic acid.The fine structure of O -salicyloyl LMW κ-carrageenan was characterized by 1H NMR ，13C NMR ，IR and UV.The results indicated that salicylic acid was reacted with the Hydroxyl groups on G4S 6of κ-carrageenan and formed the O -salicyloyl LMW κ-carrageenan.The degree of acylation was worked out to be 0.69.Meanwhile ，modifying κ-carrageenan with salicylic acid could improve its antioxidative activity in vitro.Key words ：salicylic acid ；κ-carrageenan ；degree of acylation ；antioxidative activity in vitroSimulation and Data Analysis of Frame Slotted ALOHAAlgorithm for Anti -collision in RFID SystemsDENG Xiao ，HE Yi -gang ，CHEN Hong -yun ，XIE Tao（College of Electrical and Information Engineering ，Hunan University ，Changsha 410082，Hunan ，China)Abstract ：Tag Collision arbitration for passive RFID tags is significant for fast identification.A simulation and data analysis program imitating frame slotted ALOHA Algorithm is presented.The relationship between the average tags quantity in collision slots and the collision slots proportion in a frame is analyzed.A novel frame -size adjusting method was proposed based on the relationship for dynamic frame slotted ALOHA Algorithm.Key words ：RFID ；anti -collision ；dynamic frame slotted ALOHA汕头大学学报（自然科学版）第23卷622012-05-19########################2012-05-19########################2012-05-192012-05-19########################2012-05-19########################2012-05-19。

RFID动态帧时隙ALOHA防冲突中的标签估计和帧长确定

RFID动态帧时隙ALOHA防冲突中的标签估计和帧长确定吴海锋;曾玉
【期刊名称】《自动化学报》
【年(卷),期】2010(0)4
【摘要】为提高射频识别(Radio frequency identification,RFID)标签的识别效率,本文针对RFID动态帧时隙ALOHA防冲突系统,提出了新的标签估计方法和帧长确定方案.标签估计中采用了不同的贝叶斯代价函数,提出了几种贝叶斯标签估计方法,它们的估计结果准确,而且通过减小标签数取值范围可使计算复杂度得到降低.随后,推导出一种根据标签数确定最优帧长的方案,它能使系统达到最大的信道利用率,该最大信道利用率要大于帧的时隙数等于标签数时所能达到的最大利用率.
【总页数】5页(P620-624)
【作者】吴海锋;曾玉
【作者单位】云南民族大学电气信息工程学院,昆明,650500;云南民族大学电气信息工程学院,昆明,650500
【正文语种】中文
【相关文献】
1.动态RFID系统中一种准确标签估计的动态帧时隙ALOHA算法 [J], 王达;李晓武
2.自适应帧Aloha的RFID标签防冲突协议 [J], 吴海锋;曾玉
3.基于帧时隙 ALOHA 的 RFID 标签集合检测协议框架 [J], 梁雪萍;马存庆;梁颖升
4.基于二分查找的动态帧时隙标签防冲突算法 [J], 郭志涛;李玮玮;梁志刚;顾军华
5.面向RFID动态帧时隙ALOHA协议的帧长优化 [J], 何金栋;卜艳玲;石聪聪;谢磊因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

16 RFID动态帧时隙ALOHA防冲突中的标签估计和帧长确定

+∞
1) 低复杂度的贝叶斯估计. 式 (10) 和式 (12) 的贝叶斯估计要求在 n ˜ 的取值范围 Ω 内找到极值, 其实, 通过减小 Ω, 可以减少搜索次数, 从而降低复杂度. 把一个帧长内观测到的空时隙数 c0 去代替其均值 a0 (L, n), 那么由式 (2a), 有 c0 L n ¯= 1 ln L ln (13)
1− −
(1b) 1− 1 L
n−1
(1c)
因此, 一个信息帧内平均的空时隙数、可读时隙数和冲突时隙数分别为 n 1 a0 (L, n) = L 1 − (2a) L
a1 (L, n) = n 1 − 1 L
n
1 L n L
n−1
(2b) 1 L
n−1
aκ (L, n) = L 1 − 1 −
−
1−
射频识别 (Radio frequency identiﬁcation, RFID) 标签冲突本质上是多址接入问题, 目前, 许多学者把多址接入的防冲突思想用于 RFID 标签冲突中[1−2] , 提出了两大类算法: 树[3−9] 和 ALOHA 类[10−19] 算法. ALOHA 类算法适用于移动站点功能有限而基站功能强大, 且每个站点传送的数据不大的多址接入系统. 由于通常的 RFID 系统的阅读器为主动, 标签为被动, 且标签的数据量也不大, 因此 ALOHA 类算法在 RFID 标签防冲突中得到了广泛的应用. ALOHA 类算法可分为纯 ALOHA、时隙 ALOHA 和动态帧时隙 ALOHA. 纯 ALOHA 和时隙 ALOHA 系统效率较
1
系统描述
在 RFID 动态帧时隙 ALOHA 防冲突系统中, 一个信息帧的时隙数为 L, 若阅读的标签数为 n, 那么帧中的一个时隙为空、可读和冲突时隙的概率为[11−12,15−17,19]

基于时隙预测的RFID防碰撞ALOHA算法

ＴｈｉｈｃａｓＲＦＩａｓａｅｃｐｔｖｅｍｉａｏｄｓｎｇｓｗｉｈｔｋｅＤｔｇｓｐｒｅｉｅｔｒｎｌｎｅ．Ｋｅｙｗｏｒ：ＲＦＩ；ｎｔ－ｌｉｉｎ；ｄｓＤａｉｃｏｌｓｏＦＳＡｇｏｉｈｍ；ｃｓｏｎｔｅｈｏｄ；ｌｔｐｅｃｉ－ｌａｒｔｄｅｉｉｈｒｓｌｓｏ — ｒｄｉｔｎｇ
ＡｂｔａｔＴｈｒｐｓｄａｇｒｔｍｄｆｄｔｅｐｏｒｍｅｓｚｙｃｍｐｒｏｔｈｒｓｔｅｉｉｎｔｒｓｏｄａｄｓｒｃ：ｅｐｏｏｅｌｏｉｈｍｏｉｅｈｒｒｆａｉｅｂｏａｉｎｗｉｔｅｐｅｅｃｓｈｅｈｌｎｉｉｓｈｄｏｉｅｔｆｄｔｅｅｄｃｎｉｏｓｂｓｄＯｌｅｖｌｅｏｃｕｌｔｎｆｃｏｏＣｐｏｏｏ．ｈｌｔｒｄｃｉｇｂｎｒｅｄｎｉｅｎｏｄｔｎａｅｉｔａｕｆｃｍｕａｉａｔｒＣｆｉｈｉｈａｏＥＰｒｔｃ１Ｔｅｓ — ｅｉｔｉａｙｓ一ｏｐｎ１ｃｉｎｓｈｍｅｗａｓｄｉａｈｆａｃｅｅａｅｉｌｌｔｎｏｖｏｌｉｎｔｉａｙｓｌｃｉｎｉｓａｔ，ＯｔａｅｔｃｅｓｕｅｎｅｃｒｍｅｔａｃｌｒｔｅｓｏｓａｄｓｌｅｃｌｉｏｓｗｉｂｎｒｅｅｔｔｌＳｈｔｏｏｄｓｈｏｎｎｙｔｅｕｅｔｅｉｖｌｌｔ．ｉｌｔｎｒｓｌｈｗａｅｐｏｏｅｇｒｈｃｎｉｃｅｓｈｙｔｍｈｏｇｐｔａｄｏｒｄｃｈｎａｉｓｏｓＳｍｕａｉｅｕｔｓｏｔｔｈｒｐｓｄａｏｉｍａｎｒａｅｔｅｓｓｄｏｓｈｔｌｔｅｔｒｕｈｕｎｃｎｕｓｌｓｏｒａｄｆｗｅｉｌｔａｒｖｏｓｗｏｋｎｒｖｄｏｕｉｎｆｒｄｔｏｌｃｏｆＩｔｒｅｆｏｓｍｅｅｓｐｗｅｎｅｒｔｍｅｓｏｓｔｎｐｅｉｕｒ，ａｄｐｏｉｅａｓｌｔｏａａｃｌｔｎｏｎｅｎｔｈｏｅｉｏ

时隙ALOHA

纯ALOHA算法
纯 ALOHA算法（PA）是 ALOHA类算法中最基础、最易实现的一种随机性标签防碰撞算法，也就是说该算法对标签的识别是基于随机概率的，所以不能保证所有标签都能被识别出来，所以这类算法应用领域比较少，只应用在一些标签数量较少且简单的只读标签中。
图1纯 ALOHA算法碰撞原理示意图PA算法的工作原理是基于“标签先发言机制”的方法，也就是说标签进入阅读器产生的磁场区域后，通过天线接收到电磁波而被激活，激活后的标签主动向阅读器发送消息，这个主动发送不受时间的先后限制。如果标签未能被阅读器所成功接收，也就是说此时时间信道内有多个标签在传输数据，由于信道的限制和某些因素产生了数据间的碰撞，一旦此情况发生，阅读器会发送一指令命令所有标签延迟发送数据。由于标签发送数据时间的随机性和延迟时间的随机性，使得信道内标签的数据呈现三种形式，即完成碰撞、部分碰撞和成功识别。如下图1所示为纯 ALOHA算法的碰撞原理图。阅读器识别范围内有三个标签，当标签 1和标签 2发生碰撞后，阅读器命令他们随机延迟一段时间后再发送消息，直到阅读器检测出只有一个标签3与其通信，则成功识别出该标签。
重要参数
（1）G：表示系统的输入负载，即 T时间内所有标签 N向阅读器发送的总的数据包量。
（2）S：表示系统的吞吐率，也称为识别效率，即所有标签成功传送的、有效的总的数据包量，也就是在时间 T内标签与阅读器成功通信的平均次数，因此吞吐率S等于 G与成功传送概率的乘积。对于 RFID系统内标签与阅读器来说，S=1表示每个标签的数据都被成功传送给阅读器，没有发生标签碰撞的情况；S=0表示数据在传送过程中发生了碰撞，阅读器没有接收到任何数据信息，也可能是无数据传输的情况。由此可以看出，在 RFID系统中，系统的吞吐率与信道的利用率和标签成功传输的机率成正比关系，与数据错误传输的机率成反比关系。

RFID防碰撞算法中ALOHA算法的研究

科技信
ＲＩＦＤ防碰撞簧法巾ＡＬＡ算法昀邱究ＯＨ
成都信息工程学院电子工程学院刘青杜江
［摘要防碰撞算法是ＲＤ应用系统中的关键问题之一，ＦＩ解决这个问题可以采用时分多路（ＤＭＡ）Ｔ技术。其相关的方法有Ａ０一ＬＨ－－时隙ＡＯＨＡ￣＇，ｔＬＡ算法。计算及仿真结果证明，ＬＨＡｏＡ算法能够成功的解决多标签碰撞的问，系统获得高吞吐率，题使低错误率，从而提高ＲＦＤ系统的工作效率。本文主要介绍ＡＯＨＡ算法，ＩＬ并对其进行分析和认证。［关键词］ＦＤ防碰撞算法ＡＯＨＲＩＬＡ算法
一
瓣崮０．２肆缸
０．１
Ｏ．Ｏ
平均数据包交换量
图１
３帧时隙ＡＬ．ＯＨＡ算法帧时隙ＡＯＡＦｍｏｅＡＯＡ算法，在时隙ＡＯＡＬＨ（ｒｅｌｔＬＨ）ａＳｔｄ是ＬＨ算法的基础上，Ｎ个时隙组成一个帧，签在每Ｎ将标个时隙中随机选择一个时隙发送信息。帧时隙需要阅读器和标签之间的同步操作，每个时隙需要阅读器进行同步，并且每帧的最大时隙数Ｎ需要预先设定为默认值。令一帧时隙数为Ｎ，标签总数为ｎ则有ｒ，个标签在一个时隙内传输的概率为
ＡＯＡ随机接人方式的基本思想很简单：ＬＨ当用户想要发送数据帧时，它就可以在任何时候发送，我们称之为纯ＡＯＨＬＡ。这样一来不同用户发出的数据帧就有可能发生冲突，冲突的帧将被破坏，导致传输失败，发送方就得不到确认响应。发送方如果鉴别出它所发送的帧被破坏，它就应该等待一段随机长度的时间后再次发送前一次发送失败的数据帧。当标签不多时，它可以很好的工作，是在数据帧发送过程但中，发生碰撞的概率是很大的。下面来分析这种算法读取标签的性能。在发送数据帧时，平均交换的数据帧含量Ｇ与经过一段时间Ｔ的平均值相符，则平均交换的数据帧可用如下式子表示为

基于贝叶斯估计的RFID帧时隙ALOHA算法

S , n - S) N ,
n
式中 P ( n) 为标签个数的概率分布函数 . 若能够求出 P ( n) , 则利用数学期望来估计标签个数可以更为有效地去除标签的随机性带来的算法误差 . 因此提出了一种基于贝叶斯估计的帧时隙 AL O HA 算法 , 其步骤如下 :a . 计算出初始帧长 N ; b. 阅读器将初始帧的长度设为 N , 并等待标签返回信号 ; c . 设定标签个数的初始概率分布函数 ; d. 根据阅读器接收到的信息更新标签个数的概率分布函数 , 需要掌握的信息包括最近一帧中碰撞、成功和空闲这 3 种情况下各自的时隙数 ; e . 根据更新的标签个数的概率分布函数和已被成功识别的标签个数 , 调整下一帧的长度 ; f . 若还有碰撞发生 ,
( Depart ment of Elect ro nics Science and Technology , Huazho ng U niversity of Science and Technology , Wuhan 430074 , China)
Abstract : In radio f requency identificatio n ( RFID) system , o ne of t he key p ro blems is t he collisio n be2 t ween tags which lower s t he t hro ughp ut of t he system. The f ramed slotted AL O HA algorit hm is a widely used algorit hm in t he anti2collisio n field of RFID system. The main challenge of t he algorit hm is t he accurate estimatio n of unidentified tags. A dynamic f ramed slotted AL O HA algo rit hm is p resen2 ted based o n Bayesian estimatio n. Co mpared wit h t he co nventio nal algorit hms , t his algorit hm takes t he advantage of t he evidence in p revio us f rames as t he p riori informatio n of t he current f rame which leads to t he p recise estimatio n of t he tag number and ratio nal f rame lengt h adjust ment . The simulatio n result s show t hat t he algorit hm can imp rove t he average t hro ughp ut of t he RFID system and reduce t he total slot s used to identif y tags. Key words : radio f requency identificatio n ( RFID) ; slot ; f rame ; t hro ughp ut ; Bayesian estimatio n