[发明专利]一种基于Whittle index的RFID多阅读器信道资源分配方法

说明书

本发明涉及无线射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)中的多标签‑多阅读器防碰撞技术，具体地说是一种基于Whittle index的RFID多阅读器信道资源分配方法。具体步骤包括RFID多阅读器信道模型建立、信道Whittle index值计算、接入信道选择、信道索引值更新。本发明在RFID多阅读器信道资源分配问题中建立无休止多臂赌博机(Restless Multi‑Armed Bandit，RMAB)模型，采用Whittle index算法求解此RMAB模型，该算法根据每个时隙数据发送成功与否作为反馈来动态更新信道的索引值，选择索引值最大的信道作为标签可能感知接入的信道，并对信道分配过程中可能出现的标签碰撞，采用等待一个时隙后再次根据更新后的信道索引值重新选择接入信道的方法，从而对有限的信道资源进行合理的动态分配，提高了系统吞吐率。

技术领域

本发明涉及无线射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)中的多标签-多阅读器防碰撞技术，具体地说是一种基于Whittle index的RFID多阅读器信道资源分配方法。

背景技术

无线射频识别(RFID)技术是一种利用无线射频通信实现的非接触式自动识别技术，无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学的接触便可通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据。作为一种快速采集信息与处理信息的高新技术，RFID技术可实现快速读写、移动识别、非可视多目标识别。在无需人为干预下，通过计算机设备和互联网，对物品进行自动识别，从而实现信息的互联和共享，被广泛应用在物品识别和数据采集等领域。

传统的RFID系统中通常只有一个阅读器，随着RFID技术的发展和应用范围的扩大，一个阅读器的读取已经难以满足实际应用的需求。在许多RFID应用中，一般在一个大的范围内存在大量标签，由于阅读器和电子标签的通信空间距离受限，同时为了不漏读标签，必须在整个空间内放置多个阅读器。在存在多个阅读器和多个标签的RFID系统中，存在着两种形式的冲突方式：一种是同一标签同时收到不同阅读器发出的命令，称为阅读器碰撞；另一种是一个阅读器同时收到多个标签返回的数据，称为标签碰撞。在实际应用过程中产生的RFID多标签-多阅读器通信信道冲突问题，将导致大量的数据丢失和错误，严重影响系统的准确度和性能。

目前，标签防碰撞问题已经得到了很多研究人员的关注，并且提出了各种标签防碰撞算法，最常见的标签防碰撞算法为基于时分复用(TDMA)的方法，包括基于ALOHA的不确定性防碰撞算法和基于二叉树的确定性防碰撞算法。但是，不仅需要解决标签防碰撞的问题，同时还要解决多标签与多阅读器的通信信道冲突问题，才能解决整个RFID系统的碰撞问题。

现有技术中为了解决阅读器之间信道冲突问题，常采用的技术方案为基于调度的防碰撞算法，通过全网的体系结构来统一收集阅读器间的信道冲突消息，阅读器之间通过一定的调度策略来分配时隙或频率资源，防止多个阅读器同时发送信号给标签而产生信号干扰，使可能发生的碰撞通信分布在不同的时隙或频率上，从而避免了碰撞的发生。然而该方法必然导致无法最大化的利用空闲概率较大的信道，且不能根据数据通信的实际情况，合理地对标签进行信道的动态分配，降低了RFID系统的工作效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于Whittle index的RFID多阅读器信道资源分配方法，在各信道相互独立，多阅读器之间碰撞可能性小的情况下，对有限的信道资源采用Whittle index策略进行动态分配，提高了RFID系统吞吐率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于Whittle index的RFID多阅读器信道资源分配方法，包括：