[发明专利]一种基于碰撞因子的自适应分叉查询树多标签防碰撞方法

说明书

本发明公开了一种基于碰撞因子的自适应分叉查询树多标签防碰撞方法，首先，在每一次查询过程中，通过计算碰撞因子来对当前查询树的一个分支里标签数量进行估计；然后，依据所估计的标签数量，选择合适的分叉规则，对查询树的节点进行自适应的分叉。若标签数量较多，则采用碰撞前缀编码转换的无空闲时隙的四叉树搜索方式进行查询，反之，则采用二叉树搜索方式进行查询。本发明提供了一种基于碰撞因子的自适应分叉查询树多标签防碰撞方法，依据每次查询中的碰撞因子的大小自适应选择分叉机制进行下一步的查询，完全避免了空闲时隙的产生，同时也减少了总的查询时隙数，提高了系统吞吐量。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，更具体的说是涉及一种基于碰撞因子的自适应分叉查询树多标签防碰撞方法。

背景技术

随着信息技术的高速发展，人们的生活也在不断地被改变着，物联网的兴起堪称信息领域的一次新革命。在物联网中，其通信终端可以是我们身边的任何一个物体，能够实现物物互联。而射频识别技术作为物联网的关键技术之一，发挥着不可替代的作用，其所具有的无接触式自动识别、低成本和低功耗等优点，在国内外具有着广泛的应用。但同时，RFID技术也面临着很多的挑战，比如在一个RFID系统中，多个标签存在于同一个阅读器工作范围内，当它们同时向阅读器传输数据时，便会发生标签碰撞。尤其是未来物联网中的RFID系统必然会存在海量标签，碰撞问题会变得愈加严重，因此，提出有效的防碰撞策略对提高RFID系统的性能至关重要。

关于RFID系统中多标签防碰撞算法主要分为两类，分别为：基于ALOHA的不确定性防碰撞算法和基于二进制树的确定性防碰撞算法。但由于基于ALOHA的防碰撞算法存在标签饥饿的问题，而基于二进制数的确定性算法可以对标签进行逐一识别，有效的避免了标签饥饿现象的发生，但同时也造成了识别总时隙数量的增多，因而如何减少标签识别的总时隙数，提高系统的吞吐量是首要解决的问题。对此，许多相关领域的学者对该问题进行了研究与改进，提出了许多优秀的基于树的防碰撞协议。查询树算法(Query Tree，QT)，是最经典的基于树的防碰撞算法，首次引入堆栈，用以存储新生成的查询前缀，是一种标签无记忆算法，许多优秀的协议都是基于其来改进的，它采用逐位识别，直至堆栈为空；碰撞树算法(Collision Tree，CT)是在QT算法的基础上改进的，在每次查询中，只关注首碰撞位，将原有查询前缀分别加0和1，然后将它们压入堆栈，该算法相比于QT算法，可以减少总查询时隙的数量，提高系统吞吐量；自适应多叉树防碰撞算法(Adaptive Anti-collisionAlgorithm Based on Multi-tree，AMS)，引入了碰撞因子的概念，当碰撞因子大于或等于0.75时，采用四叉查询树的方法进行查询，当碰撞因子小于0.75时，采用二叉查询树的方法进行查询，在一定程度上提高了系统的吞吐量，但同时也存在很多空闲时隙，且随着标签数量的增多，系统吞吐量并不能保持很好的稳定性；自适应四叉修剪查询树算法(Adaptive4-ary Pruning Query Tree,A4PQT)，在每次查询过程中，仅关注最高碰撞位及其后一个比特位，根据后一个比特位的特征，对四叉查询树进行有效的修剪，从而减少部分空闲时隙，但当两个标签ID为00和11时，阅读器经曼彻斯特解码得到XX，仍然要产生两个空闲时隙；位仲裁树协议(Bit Arbitration Tree，BAT)，首次提出了两个规则，分别为基于特征值的分组规则和碰撞比特位规则，进一步减少了空闲时隙的数量，在一定程度上提高了系统吞吐量，但同时由于分组查询指令的发送，也引入了许多碰撞时隙。

因此，如何提供一种依据每次查询中的碰撞因子的大小自适应选择分叉机制进行下一步的查询，完全避免空闲时隙的产生，并可减少总的查询时隙数，提高系统吞吐量的基于碰撞因子的自适应分叉查询树多标签防碰撞方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于碰撞因子的自适应分叉查询树多标签防碰撞方法，依据每次查询中的碰撞因子的大小自适应选择分叉机制进行下一步的查询，完全避免了空闲时隙的产生，同时也减少了总的查询时隙数，提高了系统吞吐量。