專利名稱：一種主動(dòng)式射頻標(biāo)簽的碼分預(yù)約和空分讀取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種標(biāo)簽檢測(cè)中得標(biāo)簽預(yù)約和數(shù)據(jù)讀取方法，尤其涉及一種主動(dòng)式射頻標(biāo) 簽的碼分預(yù)約和空分讀取方法，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
RFID是近年來發(fā)展迅速的非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。
射頻識(shí)別技術(shù)(Radio-Frequencyldentification RFID)以無線進(jìn)行雙向非接觸數(shù)據(jù)通信 對(duì)目標(biāo)加以識(shí)別，類似商店買貨物的條形碼，與條形碼相比具有識(shí)別迅速，方法靈活，適 應(yīng)場(chǎng)合廣，智能化程度高等優(yōu)點(diǎn)，將給零售物流醫(yī)藥等產(chǎn)業(yè)帶來革命性變化。在年國家 高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃中已將RFID識(shí)別技術(shù)與應(yīng)用作為科技部先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域重大項(xiàng)目 進(jìn)行實(shí)施。典型的RFID系統(tǒng)包括電子標(biāo)簽、閱讀器(參考 Chawla,V., Ha,D.S.， An overview of passive RFID. IEEE Communications Magazine, Vol.45， Issue.9, September 2007， pp.11-17;禾卩 "radio-frequency identification protocols class-1 generation-2 UHF RFID protocol for communications at 860MHz隱960MHz version 1.0.9，" EPC global, Jan.2005.)。系
統(tǒng)組成框圖如圖1所示，系統(tǒng)的基本工作流程是閱讀器發(fā)送一定頻率的射頻信號(hào)，標(biāo)簽
被激活，標(biāo)簽將自身攜帶的信息(比如一個(gè)牙刷的價(jià)格)通過其內(nèi)置發(fā)送天線發(fā)送出去；
閱讀器接收到標(biāo)簽的信號(hào)。
被動(dòng)式RFID標(biāo)簽標(biāo)簽自己沒有電源，依靠閱讀器發(fā)射的電磁波充電。一般采用ASK 信號(hào)，即只發(fā)射0/l信號(hào)，不能發(fā)射更復(fù)雜的正負(fù)數(shù)信號(hào)。
主動(dòng)式RFID標(biāo)簽標(biāo)簽自己有電源，有內(nèi)置電路，比被動(dòng)式標(biāo)簽復(fù)雜，通?？梢园l(fā) 射正負(fù)數(shù)信號(hào)+1/-1、甚至復(fù)數(shù)信號(hào)。
通過利用主動(dòng)式標(biāo)簽和正交碼作為預(yù)約碼進(jìn)行標(biāo)簽檢測(cè)可以實(shí)現(xiàn)在同一時(shí)隙檢測(cè)多 個(gè)標(biāo)簽，這給標(biāo)簽識(shí)別技術(shù)帶來的很大的便利(參考H. Guo, Y. Zhao, A study of two-dimensional reservation MAC protocal for wireless communication systems. IEEE Conf. on Wireless Communications, Networking and Mobile Computing. Sept. 2007 Page(s):2165-2168)，但是同時(shí)此技術(shù)也會(huì)產(chǎn)生碼碰撞的發(fā)生，使閱讀器無法準(zhǔn)確識(shí)別標(biāo) 簽。所謂碼碰撞(預(yù)約碰撞)是指每個(gè)標(biāo)簽隨機(jī)使用一個(gè)正交碼用來預(yù)約信道，如果多 個(gè)標(biāo)簽使用了同一個(gè)碼，而閱讀器又不知道該碼對(duì)應(yīng)著多個(gè)標(biāo)簽，這就是一個(gè)預(yù)約碰撞。該現(xiàn)象應(yīng)該盡量避免。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于主動(dòng)式RFID的標(biāo)簽檢測(cè)方法，用于檢測(cè)和消除預(yù)約 碼碰撞，實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽的準(zhǔn)確檢測(cè)；我們采用時(shí)隙-ALOHA和正交碼預(yù)約相結(jié)合的MAC方式， 如圖2所示。
在閱讀器上采用iVf個(gè)天線的陣列；預(yù)約碼是正交碼，其碼長等于碼個(gè)數(shù)PF。
假設(shè)某時(shí)隙有r個(gè)標(biāo)簽給閱讀器應(yīng)答，它們各自的信道、/^,…,^都是模1的隨機(jī)高斯
復(fù)數(shù)，且在一個(gè)時(shí)隙里面不變。那么閱讀器收到的信號(hào)是
R = AHXH+N (1) 這里H^^堪(A…/ (…/v)是信道矩陣。X = [X,…X,…X刁，X,是第,個(gè)標(biāo) 簽的發(fā)射信號(hào)。(在后面的描述中，標(biāo)簽發(fā)射的信號(hào)有兩種長為『的預(yù)約碼，用c, e C『xl 表示，這里C^代表『行1列的矢量；長為丄的標(biāo)簽數(shù)據(jù)載荷，用d, e Cixl表示。)W 是高斯噪。A = [ai…a^是閱讀器的陣列天線產(chǎn)生的陣列乘法矩陣因子，a,eC^^是 閱讀器天線陣列與第f個(gè)標(biāo)簽對(duì)應(yīng)的天線陣列方向矢量
畫l eM …e風(fēng) 了 J = l,2，-.'，r (2)
如果只有一個(gè)標(biāo)簽入射，那么在沒有噪聲的情況下，e，就是相鄰兩個(gè)天線接收信號(hào)的商， 即w是相鄰兩個(gè)天線接收信號(hào)的相位的差，其原理如圖3所示。
本發(fā)明采用正交碼預(yù)約，用陣列天線獲取標(biāo)簽的空間角度信息。利用標(biāo)簽的空間角度 不同，可以讀取一個(gè)時(shí)隙中的多個(gè)標(biāo)簽。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為
一種主動(dòng)式射頻標(biāo)簽的碼分預(yù)約方法，其步驟為
1) 標(biāo)簽在某一時(shí)隙內(nèi)發(fā)射標(biāo)簽預(yù)約碼；
2) 閱讀器檢測(cè)分離標(biāo)簽的預(yù)約碼，估計(jì)每個(gè)標(biāo)簽的入射方向；
3) 根據(jù)每個(gè)標(biāo)簽的入射方向計(jì)算對(duì)應(yīng)標(biāo)簽的天線陣列方向矢量^和信道估計(jì)A ;
4) 根據(jù)天線陣列方向矢量5,和信道估計(jì)A重構(gòu)該標(biāo)簽信息f,;
5) 將重構(gòu)標(biāo)簽信息，,與該標(biāo)簽的原始信息y,比較，如果其差值l夂-y,ll小于設(shè)定的閾 值則認(rèn)定該標(biāo)簽的預(yù)約碼為好碼，否則認(rèn)定該標(biāo)簽的預(yù)約碼為壞碼；
56)選取若干個(gè)預(yù)約碼為好碼的標(biāo)簽發(fā)送數(shù)據(jù)。 所述時(shí)隙內(nèi)包括預(yù)約短時(shí)隙、ACK短時(shí)隙、標(biāo)簽數(shù)據(jù)載荷傳輸短時(shí)隙。 所述預(yù)約碼為正交碼，采用相關(guān)檢測(cè)方法分離所述預(yù)約碼。所述方法中采用陣列天線和所述分離出的各個(gè)標(biāo)簽預(yù)約碼估計(jì)每個(gè)標(biāo)簽的入射方向。 所述選取標(biāo)簽數(shù)量上限為閱讀器天線數(shù)目。所述方法中計(jì)算全部好碼標(biāo)簽的入射方向角度差，選取最大化最小角度差的標(biāo)簽允許 其發(fā)送數(shù)據(jù)。所述方法中計(jì)算全部好碼標(biāo)簽的入射方向角度差，選取角度差大于設(shè)定門限的標(biāo)簽允 許其發(fā)送數(shù)據(jù)。一種主動(dòng)式射頻標(biāo)簽的空分讀取方法，其步驟為1) 閱讀器根據(jù)T個(gè)標(biāo)簽的天線陣列方向矢量^建立方向矩陣A;其中T為自然數(shù)；2) 根據(jù)方向矩陣人計(jì)算第t個(gè)標(biāo)簽的斜投影算子E、^,;3) 用算子E.A對(duì)接收信號(hào)做投影，獲得第f個(gè)標(biāo)簽的信號(hào)矩陣Z,-，a,jA, z4) 利用^把信號(hào)矩陣Z,合并為數(shù)據(jù)向量if;其中H:&flg(/^…A ~)，為信 道矩陣；5) 用信道估計(jì)A均衡5f ，得到第t個(gè)標(biāo)簽的數(shù)據(jù)載荷df ，其中《,為第t個(gè)標(biāo)簽的信道 估計(jì)。所述均衡方法為迫零均衡方法d7-^f/^,。所述根據(jù)方向矩陣A計(jì)算第t個(gè)標(biāo)簽的斜投影算子E、^,的方法為1) 從所述方向矩陣A中刪除第t個(gè)標(biāo)簽的天線陣列方向矢量S,，得到方向矩陣人；2) 沿著入空間向^空間投影得到斜投影算子E、^,。本發(fā)明的積極效果由于RFID網(wǎng)絡(luò)中標(biāo)簽數(shù)目眾多，容易發(fā)生多個(gè)標(biāo)簽同時(shí)向閱讀器發(fā)送數(shù)據(jù)并相互干 擾的情況，即碰撞，降低了讀取效率；另一方面，在很多應(yīng)用場(chǎng)合中需要獲得目標(biāo)物體的 方位；故此解決碰撞問題和方向定位是RFID網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)重要考慮。本發(fā)明采用正交碼接入 和天線陣列有機(jī)結(jié)合的方式，達(dá)到了一個(gè)時(shí)隙讀取多個(gè)標(biāo)簽的效果，并且給出了標(biāo)簽的方向信息。


圖1為典型RFID系統(tǒng)組成示意圖；圖2為時(shí)隙-ALOHA和正交碼預(yù)約相結(jié)合的MAC方式圖；圖3為入射角度和陣列天線示意圖；圖4為時(shí)隙劃分示意圖；圖5為標(biāo)簽分離原理示意圖；圖6為標(biāo)簽選擇原理示意圖；圖7為多標(biāo)簽數(shù)據(jù)分解示意圖；圖8為本發(fā)明方法流程圖；圖9為方向估計(jì)誤差的平均值和方差，圖IO為方向估計(jì)誤差的平均值和方差，天線數(shù)目乂=5，碼長^=16/32/64; 圖11為無糾錯(cuò)編碼的誤幀率，天線數(shù)目乂=5，碼長r =16/32/64;具體實(shí)施方式
將時(shí)間軸劃分為多個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙包括三個(gè)短時(shí)隙預(yù)約短時(shí)隙，ACK短時(shí)隙，標(biāo)簽數(shù)據(jù)載荷傳輸短時(shí)隙，如圖4所述。下面簡單描述一個(gè)時(shí)隙發(fā)生的事情-1，標(biāo)簽隨機(jī)選擇一個(gè)時(shí)隙，在碼預(yù)約短時(shí)隙發(fā)送自己的預(yù)約碼，然后等待閱讀器的反饋；2，閱讀器收到預(yù)約碼以后，在ACK短時(shí)隙進(jìn)行分析，然后通知這些正在預(yù)約的標(biāo)簽，哪些標(biāo)簽可以發(fā)送數(shù)據(jù)，哪些不能； 3,在標(biāo)簽數(shù)據(jù)載荷傳輸短時(shí)隙，那些被允許發(fā)送數(shù)據(jù)的標(biāo)簽發(fā)送有效載荷數(shù)據(jù)。 那些發(fā)送了預(yù)約碼但是在本時(shí)隙沒有獲得發(fā)送數(shù)據(jù)權(quán)的標(biāo)簽，回到初始狀態(tài)，重復(fù)以上過 程，即再隨機(jī)選擇一個(gè)時(shí)隙，預(yù)約并等待允許發(fā)送數(shù)據(jù)。討論如何在一個(gè)時(shí)隙讀取多個(gè)標(biāo)簽。閱讀器接收到多個(gè)標(biāo)簽的預(yù)約碼以后，利用碼的 正交性分離這些碼；然后閱讀器利用這些分離碼來估計(jì)每個(gè)標(biāo)簽的入射方向；閱讀器從當(dāng) 前預(yù)約的標(biāo)簽中，選擇適當(dāng)數(shù)目的標(biāo)簽讓它們發(fā)送數(shù)據(jù)；閱讀器用估計(jì)出的標(biāo)簽入射方向， 做投影算子，把投影算子作用于多個(gè)標(biāo)簽的載荷數(shù)據(jù)的混合體，得到每個(gè)標(biāo)簽的單獨(dú)的載 荷數(shù)據(jù)。接下來細(xì)致描述這個(gè)過程。71、方向估計(jì)、信道估計(jì)首先介紹如何估計(jì)標(biāo)簽的入射方向假設(shè)每個(gè)標(biāo)簽都使用了不同的預(yù)約碼，那么利用 碼之間的正交性，閱讀器可以分離這些屬于不同標(biāo)簽的預(yù)約碼，其原理如圖5所示，用相 關(guān)的辦法y, =Rc, = a,， + 5f (3)這里c,是第？個(gè)標(biāo)簽發(fā)射的碼矢量，而y,eC^,是屬于第r個(gè)標(biāo)簽的相關(guān)后的信號(hào)矢量，]^-NCt是噪聲矢量，/ ,『是一個(gè)標(biāo)量。很顯然這個(gè)過程和CDMA碼的相關(guān)檢測(cè)是一致的， 能夠引入信噪比增益。比如我們使用walsh碼作為預(yù)約碼，那么信噪比增益就是碼長『。 然后通過一個(gè)簡單的門限準(zhǔn)則，就可以知道碼q是否被發(fā)射。設(shè)定一個(gè)門限^，如果下式WHKII"y (4) 成立，那么我們認(rèn)為在當(dāng)前的時(shí)隙，碼C,被發(fā)射了。記y,-(y", ... y"…y^, f ，注意到?jīng)]有噪聲的時(shí)候，矢量y,的相鄰元素^",和兀，,，^的商，就是—"'，于是我們得出一 種簡單的方向估計(jì)方案1w廣i v這其實(shí)是一個(gè)迫零方案。則標(biāo)簽的入射角度是一和4是等價(jià)的，本文中我們利用一'，而不考慮《。有了e^'以后，就可以構(gòu)造屬于C,的天線陣列方向矢量^=[1 一… e,>'，r 最后考慮信道估計(jì)。很顯然，從式(3)可知，Z^的估計(jì)是<formula>formula see original document page 8</formula>2、標(biāo)簽選擇得出方向估計(jì)5,和信道估計(jì)4以后，需要做標(biāo)簽選擇。即閱讀器從檢測(cè)出的碼中，選出幾個(gè)碼，通過ACK信號(hào)廣播反饋給所有標(biāo)簽，讓標(biāo)簽知道自己的預(yù)約是否被接受，是 否可以發(fā)送自己的載荷數(shù)據(jù)。其原理如圖6所示。做標(biāo)簽選擇有多種原因，其一是防止讀取碰撞，其二是天線資源有限，其三是保證被 選擇標(biāo)簽的空間特征有顯著差別。下面主要討論第一個(gè)原因。如果在一個(gè)時(shí)隙中， 一個(gè)預(yù)約碼C,被多個(gè)標(biāo)簽使用，這就是一個(gè)糟糕的預(yù)約，這個(gè)情況需要被閱讀器知道，否則閱讀器認(rèn)為只有一個(gè)標(biāo)簽在使用C,，閱讀器會(huì)允許使用了C(的 這些標(biāo)簽都發(fā)送數(shù)據(jù)，其結(jié)果是使用了C,的這多個(gè)方向不同的標(biāo)簽同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，而閱讀器卻估計(jì)出一個(gè)錯(cuò)誤的方向，也就是說閱讀器沒能掌握這些標(biāo)簽的空間特征；于是"利用 多個(gè)標(biāo)簽的空間特征來分離數(shù)據(jù)"失效，也就是讀取錯(cuò)誤。這種在一個(gè)預(yù)約時(shí)隙被多個(gè)標(biāo) 簽使用的碼，我們稱它為"壞碼"；而被唯一標(biāo)簽使用的預(yù)約碼，稱其為"好碼"。被選 擇的碼只能是"好碼"，所謂選擇標(biāo)簽也就是選擇碼?，F(xiàn)在討論如何能檢測(cè)出一個(gè)碼是"好碼"還是"壞碼"。如果碼c,被多個(gè)標(biāo)簽使用，那么我們的方向算法得出的估計(jì)S,將是錯(cuò)誤的，以及導(dǎo)出的信道估計(jì)4也是錯(cuò)誤的，所以， 我們重構(gòu)信號(hào)H《, (9) 它將和(8)式中真實(shí)的y,不同，于是通過比較它們的區(qū)別，就可以斷定碼c,是否是"壞碼"， 設(shè)定一個(gè)經(jīng)驗(yàn)門限T，那么可以通過，—y,l卜7"^壞碼判定碼c,是否"壞碼"。最后，標(biāo)簽選擇的準(zhǔn)則歸納如下 1，只選擇"好碼"對(duì)應(yīng)的標(biāo)簽。2，選中標(biāo)簽的角度差應(yīng)該盡量大，即最大化最小角度差arg m ax i m m 一 })，或者引入一門限，選取標(biāo)簽空間特征差別大于設(shè)定門限的標(biāo)簽。 3，選擇的標(biāo)簽數(shù)目上限是閱讀器天線數(shù)目乂準(zhǔn)則1保證了被選的標(biāo)簽的方向估計(jì)是正確的，該標(biāo)簽可以從空域被分離開來。顯然， 如果多個(gè)標(biāo)簽使用同一個(gè)碼，從不同角度入射，閱讀器卻據(jù)此只估計(jì)出一個(gè)入射方向，那么方向估計(jì)不可能正確。準(zhǔn)則2保證了被選中標(biāo)簽的空間特征差別盡量大，這有利于后面的用空間特征來分離 多標(biāo)簽數(shù)據(jù)。準(zhǔn)則3保證了被選擇的標(biāo)簽都能被讀取，事實(shí)上它保證了標(biāo)簽數(shù)據(jù)的信號(hào)空間維度不 超過閱讀器的處理能力范圍。首先滿足準(zhǔn)則l以便剔除"壞碼"，然后再按照準(zhǔn)則2、 3選取。3、斜投影分離多個(gè)標(biāo)簽的數(shù)據(jù)載荷 斜投影的簡單說明1，比如有2個(gè)標(biāo)簽入射，我們接收到的是它們的合成信號(hào)"tagl+tag2"，并且已經(jīng)知道 了它們各自的角度，那么可以做"類似三角分解"一樣的操作，即斜投影，得到tagl和tag2。 如圖7所示2,所謂"類似三角分解"，就是矩陣操作的"斜投影"3，五,是投影矩陣；五，x:r是把y沿著矩陣s的向量空間，向矩陣J的向量空間的投影；投影結(jié)果一定是在」空間，在B空間分量是O. 詳細(xì)說明利用預(yù)約碼獲得方向估計(jì)以后，來考慮分離多個(gè)標(biāo)簽的數(shù)據(jù)。在閱讀器發(fā)回ACK信 號(hào)以后，被允許發(fā)射數(shù)據(jù)的標(biāo)簽發(fā)送它們各自的數(shù)據(jù)，假設(shè)有r個(gè)標(biāo)簽被允許發(fā)送數(shù)據(jù)， 那么閱讀器的接收信號(hào)是R = AHDH+N (11)這里D是對(duì)角陣，對(duì)角元素是d,，即第f個(gè)標(biāo)簽的有效載荷數(shù)據(jù)。已經(jīng)估計(jì)出了所有這r個(gè)標(biāo)簽的方向信息，可以構(gòu)造"[、(12)其中a,=1 一' ...' ... e風(fēng)^對(duì)于第z個(gè)標(biāo)簽，我們把它的方向矢量^從整個(gè)方向矩陣人中刪除，得到除了第^個(gè)標(biāo)簽以外，所有其它標(biāo)簽的方向矢量組成的矩陣A,eC^(p1}為入，=[a,… d … (13)10然后得出沿著人空間向空間投影的斜投影算子E1 : (14)P是矩陣，P(是正交投影矩陣算子；E是矩陣，E.|A是斜投影矩陣算子；I是單位矩陣該算子能夠把一個(gè)信號(hào)沿著1,向&,投影，其物理意義是，投影后的信號(hào)完全存在于^空間 中，而在Af空間中分量為O。我們用算子E^對(duì)接收信號(hào)R做投影，就可以獲得第f個(gè)標(biāo)簽的信號(hào)，而去除了第f個(gè)標(biāo)簽以外的其它所有標(biāo)簽的信號(hào)，即z, AAdf + v (15)Z,eC^,就是屬于第;個(gè)標(biāo)簽的接收信號(hào)矩陣，而VeC^,是投影后的噪聲。利用S,把矩 陣Z,合并為數(shù)據(jù)向量^《Z,/iV",, (16)這里矢量if eC^至此，我們利用空間信息完成了多標(biāo)簽信號(hào)分離，if就是分離后的、單 屬于標(biāo)簽/的、受到乘性信道和加性噪聲污染的數(shù)據(jù)。接下來用信道估計(jì)《,均衡if ，就可 以得到第t個(gè)標(biāo)簽的數(shù)據(jù)載荷df 。最簡單的均衡辦法是迫零均衡df《/A (17)如圖8所示，描述了該方案的框架，即利用預(yù)約碼的正交性分離碼，然后用碼做方向估計(jì)； 用估計(jì)出的方向構(gòu)造斜投影算子，并把接收信號(hào)投影分配到每個(gè)標(biāo)簽的方向上，以獲取分 離后的信號(hào)；最后，做信道估計(jì)，并均衡分離后的信號(hào)，得出每個(gè)標(biāo)簽的載荷數(shù)據(jù)。圖中 沒有畫出標(biāo)簽選擇等細(xì)節(jié)。讀取效率的理論分析假設(shè)總共需要讀取的標(biāo)簽個(gè)數(shù)是t/，而時(shí)隙總數(shù)目是S，那么平均每個(gè)時(shí)隙內(nèi)出現(xiàn)的 標(biāo)簽個(gè)數(shù)是G-C7/S，也就是業(yè)務(wù)量。定義預(yù)約效率為一個(gè)時(shí)隙內(nèi)，出現(xiàn)的"好碼"的個(gè) 數(shù)，即僅僅被一個(gè)標(biāo)簽使用的碼的個(gè)數(shù)，記做乂，則^ 臺(tái) 『 ，！■!記讀取效率為￡/ ，定義為一個(gè)時(shí)隙平均成功讀取的標(biāo)簽個(gè)數(shù)。當(dāng)成功預(yù)約的標(biāo)簽數(shù)目K超過天線數(shù)目^的時(shí)候，閱讀器只能讓乂個(gè)標(biāo)簽發(fā)送數(shù)據(jù)，所以效率上限就是乂，因此我 們得到效率f,的表達(dá)式為這個(gè)結(jié)果的前提假設(shè)是在標(biāo)簽選擇的時(shí)候，所有的"壞碼"都被檢測(cè)出來了，且"好碼" 沒有被誤判作"壞碼"，即(19)式是一個(gè)理論效率，如圖9所示?？梢姰?dāng)A^〉M的時(shí) 候讀取效率由業(yè)務(wù)量G和碼長^共同決定；當(dāng)^<乂.的時(shí)候，讀取效率不能超過iV,。仿真結(jié)果4.1標(biāo)簽方向估計(jì)結(jié)果定義角度估計(jì)誤差為」^=—4-^"'l 隨著碼長和天線數(shù)目的增加，誤差降低。見圖9和圖104.2誤幀率和誤比特率無糾錯(cuò)編碼的誤幀率和誤比特率如圖ll所示。固定碼長^=16，天線數(shù)目乂=5，被選中標(biāo)簽數(shù)目的上限分別設(shè)置為7_=2,3，4，信噪比為0 20dB，采用BPSK調(diào)制方式，并用信道估計(jì)結(jié)果做均衡，得出符號(hào)判決，給出無糾錯(cuò)編碼的誤幀率仿真結(jié)果；這里的誤幀率 就是標(biāo)簽的誤讀率，只要標(biāo)簽數(shù)據(jù)載荷的64比特中有一個(gè)比特錯(cuò)了，就認(rèn)為該標(biāo)簽讀取 錯(cuò)誤。從圖可見，誤幀率隨著信噪比增加而減小，隨著7^的減小而減小。并且注意到，天線數(shù)目應(yīng)該一定程度上超過被選中標(biāo)簽數(shù)目，否則誤幀率居高不下。
權(quán)利要求
1. 一種主動(dòng)式射頻標(biāo)簽的碼分預(yù)約方法，其步驟為1)標(biāo)簽在某一時(shí)隙內(nèi)發(fā)射標(biāo)簽預(yù)約碼；2)閱讀器檢測(cè)分離標(biāo)簽的預(yù)約碼，估計(jì)每個(gè)標(biāo)簽的入射方向；3)根據(jù)每個(gè)標(biāo)簽的入射方向計(jì)算對(duì)應(yīng)標(biāo)簽的天線陣列方向矢量和信道估計(jì)4)根據(jù)天線陣列方向矢量和信道估計(jì)重構(gòu)該標(biāo)簽信息5)將重構(gòu)標(biāo)簽信息與該標(biāo)簽的原始信息yt比較，如果其差值小于設(shè)定的閾值則認(rèn)定該標(biāo)簽的預(yù)約碼為好碼，否則認(rèn)定該標(biāo)簽的預(yù)約碼為壞碼；6)選取若干個(gè)預(yù)約碼為好碼的標(biāo)簽發(fā)送數(shù)據(jù)。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于所述時(shí)隙內(nèi)包括預(yù)約短時(shí)隙、ACK短時(shí)隙、 標(biāo)簽數(shù)據(jù)載荷傳輸短時(shí)隙。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述預(yù)約碼為正交碼，采用相關(guān)檢測(cè)方法分離 所述預(yù)約碼。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于采用陣列天線和所述分離出的各個(gè)標(biāo)簽預(yù)約碼 估計(jì)每個(gè)標(biāo)簽的入射方向。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于所述選取標(biāo)簽數(shù)量上限為閱讀器天線數(shù)目。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于計(jì)算全部好碼標(biāo)簽的入射方向角度差，選取最 大化最小角度差的標(biāo)簽允許其發(fā)送數(shù)據(jù)。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于計(jì)算全部好碼標(biāo)簽的入射方向角度差，選取角 度差大于設(shè)定門限的標(biāo)簽允許其發(fā)送數(shù)據(jù)。
8. —種主動(dòng)式射頻標(biāo)簽的空分讀取方法，其步驟為1) 閱讀器根據(jù)T個(gè)標(biāo)簽的天線陣列方向矢量^建立方向矩陣人；其中T為自然數(shù)；2) 根據(jù)方向矩陣i計(jì)算第t個(gè)標(biāo)簽的斜投影算子E^",;3) 用算子Ej對(duì)接收信號(hào)做投影，獲得第f個(gè)標(biāo)簽的信號(hào)矩陣Z,;4) 利用^將信號(hào)矩陣Z,合并為數(shù)據(jù)向量《；其中H二^"g^ ... &…/v)，為信 道矩陣；5) 用信道估計(jì)《均衡if ,得到第t個(gè)標(biāo)簽的數(shù)據(jù)載荷df ,其中4為第t個(gè)標(biāo)簽的信道 估計(jì)。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述均衡方法為迫零均衡方法d「二2「/A。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述根據(jù)方向矩陣A計(jì)算第t個(gè)標(biāo)簽的斜投影算子Es,iA,的方法為-1) 從所述方向矩陣A中刪除第t個(gè)標(biāo)簽的天線陣列方向矢量S,，得到方向矩陣A,;2) 沿著人空間向5,空間投影得到斜投影算子E、^ 。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種主動(dòng)式射頻標(biāo)簽的碼分預(yù)約和空分讀取方法，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的碼分預(yù)約方法中閱讀器首先利用預(yù)約碼的正交性把預(yù)約碼分離，然后用分離的預(yù)約碼單獨(dú)獲取每個(gè)標(biāo)簽的入射方向，然后根據(jù)每個(gè)標(biāo)簽的入射方向計(jì)算對(duì)應(yīng)標(biāo)簽的天線陣列方向矢量a_t和信道估計(jì)h_t，重構(gòu)該標(biāo)簽信息y_t，最后將重構(gòu)標(biāo)簽信息y_t與該標(biāo)簽的原始信息y_t比較，選取沒有發(fā)生預(yù)約碰撞的標(biāo)簽發(fā)送數(shù)據(jù)；本發(fā)明的空分讀取方法為根據(jù)標(biāo)簽的天線陣列方向矢量計(jì)算斜投影算子，然后根據(jù)每個(gè)標(biāo)簽的斜投影算子分離多個(gè)標(biāo)簽的數(shù)據(jù)載荷。本發(fā)明可以有效提高閱讀器的讀取效率；同時(shí)還可以給出目標(biāo)物體的方位。
文檔編號(hào)G06K7/00GK101533457SQ20081010168
公開日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2008年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月11日
發(fā)明者趙玉萍, 郭宏博 申請(qǐng)人:北京大學(xué)