无线射频技术与应用期末考试复习指导 Prepared by oriexu 20121212
3）ALOHA反碰撞算法
1、纯ALOHA算法
? 主要采用标签先发言（Tag-Talk-First）的方式，即电子标签一旦进入阅读器的工作范围获得
能量后，便向阅读器主动发送自身的序列号。
? 在某个电子标签向阅读器发送数据的过程中，如果有其它电子标签也同时向该阅读器发送数
据，此时阅读器接收到的信号就会产生重叠，导致阅读器无法正确识别和读取数据。
? 阅读器通过检测并判断接收到的信号是否发生碰撞，一旦发生碰撞，阅读器则向标签发送指
令使电子标签停止数据的传送，电子标签接到阅读器的指令后，便随机的延迟一段时间再重新发送数据。
2、Slotted ALOHA算法：
? 为提高RFID系统的吞吐率，可以把时间划分为多段等长的时隙，时隙的长度由系统时钟
确定，并且规定电子标签只能在每个时隙的开始时才能向阅读器发送数据帧，这就是Slotted ALOHA算法；
? 根据上述规定可得，数据帧要么成功发送，要么完全碰撞，避免了纯ALOHA算法中部
分碰撞的发生，使碰撞周期变为To；
? 它是纯ALOHA算法的简单改进，也属于时分多址法TDMA，它的缺点是需要同步时钟
的控制；
3、Frame Slotted ALOHA算法（FSA）：
? ALOHA 的另一种改进算法是帧时隙 ALOHA 算法（FSA）。
? 它是在Slotted ALOHA 算法的基础上把 N 个相同的时隙组成一帧，且在整个电子标签
识别过程中，帧的大小是固定的，帧中的每个时隙足够一个电子标签与阅读器进行完通信，该算法也称为固定帧时隙 ALOHA 算法。
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? 该算法比较适用于传输信息量较大的场合，和Slotted ALOHA 算法一样，帧时隙 ALOHA
算法同样需要一个同步开销。
步骤
? 首先由阅读器把帧长度 N 发送给电子标签，电子标签则产生[1，N]之间的随机数，接下来各电子标签选择相应的时隙，与阅读器进行通信；
? 如果当前时隙与电子标签随机产生的数相同，电子标签则响应阅读器的命令，若不同，标签则继续等待。
? 假如当前时隙内仅有一个电子标签响应，阅读器就读取该标签发送的数据，读取完了以后就使该标签处于“无声”状态。
? 如果当前时隙内有多个标签响应，则该时隙内的数据就出现了碰撞，此时阅读器会通知该时隙内的标签，让它们在下一轮帧循环中重新产生随机数参与通信。
? 逐帧循环，直到识别出所有电子标签为止。
RFID读写器
一、读写器的功能
①实现与电子标签的通讯：最常见的就是对标签进行读数，这项功能需要有一个可靠的软件算法确保安全性、可靠性等。除了进行读数以外，有时还需要对标签进行写入，这样就可以对标签批量生产，由用户按照自己需要对标签进行写入；
②给标签供能:在标签是被动式或者半被动式的情况下，需要读写器提供能量来激活射频场周围的电子标签；阅读器射频场所能达到的范围主要由天线的大小以及阅读器的输出功率决定的。天线的大小主要是根据应用要求来考虑的，而输出功率在不同国家和地区，都有不同的规定。
③实现与计算机网络的通讯 ④实现多标签识别 ⑤实现移动目标识别 ⑥实现错误信息提示 ⑦有源标签的电池信息
二、读写器的组成
读写器射频接口发射器逻辑控制单元微控制器应用接口驱动存储单元天线接收器时钟发生器电压调节器计算机通信网络 无线射频技术与应用期末考试复习指导 Prepared by oriexu 20121212
天线：
? 发射和接收射频载波信号
? 将读写器中的电流信号转换成射频载波信号并发送给电子标签，或者接收标签发送过来的射频载波信号并将其转化为电流信号； ? 无源标签能量供给
射频接口模块
? 包括发射器、射频接收器、时钟发生器和电压调节器等。该模块是读写器的射频前端，负责射频信号的发射及接收。
? 调制电路负责将需要发送给电子标签的信号加以调制，然后再发送； ? 解调电路负责将解调标签送过来的信号并进行放大； ? 时钟发生器负责产生系统的正常工作时钟。
逻辑控制模块
? 读写器的逻辑控制模块是整个读写器工作的控制中心、智能单元，是读写器的“大脑”， 读写器在工作时由逻辑控制模块发出指令，射频接口模块按照不同的指令做出不同的操作。 ? 包括微控制器、存储单元和应用接口驱动电路等。
? 微控制器可以完成信号的编解码、数据的加解密以及执行防碰撞算法； ? 存储单元负责存储一些程序和数据；
? 应用接口负责与上位机进行输入或输出的通信。
三、读写器的IO接口
①RS-232串行接口：计算机普遍适用的标准串行接口，能够进行双向的数据信息传递。它的优势在于通
用、标准，缺点是传输距离不会达到很远，传输速度也不会很快。
②RS-485串行接口：也是一类标准串行通信接口，数据传递运用差分模式，抵抗干扰能力较强，传输距
离比RS-232传输距离较远，传输速度与RS-232差不多。
③以太网接口：阅读器可以通过该接口直接进入网络。
④USB接口：也是一类标准串行通信接口，传输距离较短，传输速度较高。
RFID电子标签
一、RFID电子标签的构成
射频接口天线调制器解调器电压调节器 芯片逻辑控制单元ROMEEPROM
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1）天线：主要的功能是接收阅读器传送过来的电磁信号或者将阅读器所需要的数据传回给阅读器，也就是负责发射和接收电磁波。它是电子标签与读写器之间联系的重要一环；
天线的要求
①体积要足够小，因为天线还要嵌入到体积很小的电子标签中 ②要具有全向性，或者覆盖半球的方向性
③要能够为电子标签当中的芯片供给能量，并保证芯片获得的信号最大化 ④要保证不管标签的位置在哪里，天线都能够正常的与阅读器进行通信 ⑤要具有鲁棒性。
⑥考虑到电子标签的价格，天线的价格也不应过高。
天线的分类
（1）线圈型
（2）微带贴片天线 （3）偶极子天线 2）射频接口：
电压调节单元：主要用来把从读写器接收过来的射频信号转化为直流电源（DC），并且经由其内部的储能装
置（大电容）将能量储存起来，再通过稳压电路，以确保稳定的电源供应； 调制解调单元：由控制单元传出的数据需要经过调制单元的调制以后，才能加载到天线上，成为天线可以传送的射频信号，再回传给阅读器；解调单元负责将经过调制的信号加以解调，将载波去除，以获得最初的调制信号
3）芯片：
存储单元：主要用于存储系统运行时产生的数据或者识别数据等。
逻辑控制单元：负责对读写器传送来的信号进行译码，并且按照读写器的要求回传数据给读写器 二、电子标签的技术参数
①能量需求 ②传输速率 ③读写速度 ④工作频率 ⑤容量 ⑥封装形式
三、电子标签的数据纠错
1）奇偶校验法
常用的奇偶检验法为垂直奇偶校验、水平奇偶校验和水平垂直奇偶校验。
2）循环冗余校验（CRC） CRC校验码的计算步骤如下：
① 设G(x)为r阶，在数据块M(x)的末尾附加r个0，则相应的多项式为 ( x ) ； x rMr② 按模2除法用对应于G(x)的位串去除对应于 x 的位串； M( x )r③ 按模2减法从对应于 x M ( 。结果就是要传送的带循环冗余校验码x ) 的位串中减去余数（总是小于等于1）
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? ? ?
的数据块。
下面举个例子来说明一下校验码的计算过程。
3假设4位的信息位为1010，生成多项式G(x)为 x ? x ? 1 ，那么G(x)的二进制表示形式就为1011，因为G(x)为3阶，所以要在数据块M(x)后面附加3个0，变成1010000。 用生成多项式G(x)1011去除1010000，可得余数为011， 所以传输的数据块为1010011。