一种最优q参数的确定方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种最优Q参数的确定方法及装置。上述最优Q参数的确定方法包括：在当前时隙中，阅读器接收来自于所有标签中多个标签的多个伪随机序列，其中，上述伪随机序列是基于平衡不完全区组设计BIBD矩阵构造的；上述阅读器根据上述当前时隙之前的时隙和上述当前时隙中发送伪随机序列的标签的估计值，估计上述所有标签的数目；上述阅读器根据估计的上述所有标签的数目，确定最优Q参数；上述阅读器根据上述确定的最优Q参数与当前Q参数的比较结果，确定最终的最优Q参数。根据本发明提供的技术方案，既保留的原方案各种优点，又可以进一步提高RFID系统的识别效率。
【专利说明】一种最优Q参数的确定方法及装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种最优Q参数的确定方法及装置。
【背景技术】
[0002] 射频识别技术（Radio Frequency Identification,简称为RFID)是通过射频方式 进行非接触双向数据通信，对标签加以识别并获取相关数据的系统。它对网络、生活、经济、 文化、军事等诸多方面产生了深远影响，成为继Internet和无线移动通信之后又一个重要 技术。在实际RFID的应用中，系统面临的一个严重问题是多标签碰撞问题。当多个电子 标签处在阅读器的作用范围内，假如有两个以上的电子标签同时发送数据就会出现通信冲 突，无法进行信息识别。为减少冲突的产生，RFID系统中需要设计相关的防碰撞算法。例 如，国际标准IS018000-6中的纯ALOHA算法，Binary tree算法和Q参数算法。这三种防碰 撞算法都以减少碰撞次数为目的，在读取范围内只允许一个标签向阅读器发送信息，时隙 效率一般不超过36. 8%。
[0003] 上述三种算法中的Q参数算法最早由EPCglobal提出，后被国际标准化组织接受 为IS018000-6TYPE C的防碰撞算法。Q参数算法的原理是当阅读器向标签发出查询指令时， 所有标签在其计数器产生一个0?2Q随机数，这个随机数用于选择时隙。计数器为0的标 签发送一个16比特的伪随机序列RN16。此时可能出现三种时隙：空时隙，即没有标签发送 RN16 ;碰撞时隙，即多个标签同时发送RN16 ;成功时隙，即只有一个标签发送RN16。如果是 成功时隙，则标签将被正确识别。如果是碰撞时隙，阅读器会检测出该碰撞，并因此调整Q 值；在下一轮的识别过程中，标签根据新的Q值产生新的随机数。
[0004] 相关技术中，基于BIBD码的改进的Q参数算法的实现方案，在不改变协议标准的 条件下，使得阅读器能够从冲突的RN16信息中提取出有用信息，可以大大提高RFID系统的 识别效率。该算法对目前已经广泛应用的IS018000-6Q参数算法改动很少，阅读器、标签的 硬件实现也无需任何修改，因此具有较强的实用意义。然而，在该方案的基础上，为进一步 提高RFID系统的识别效率，如何确定最优Q参数，如何自适应调整Q参数，目前还缺乏相应 的技术方案。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的，在于提供一种最优Q参数的确定方法及装置，以至少解决上述问 题之一。
[0006] 根据本发明的一个方面，提供了一种最优Q参数的确定方法。
[0007] 根据本发明的最优Q参数的确定方法包括：在当前时隙中，阅读器接收来自于所 有标签中多个标签的多个伪随机序列，其中，上述伪随机序列是基于平衡不完全区组设计 BIBD矩阵构造的；上述阅读器根据上述当前时隙之前的时隙和上述当前时隙中发送伪随 机序列的标签的估计值，估计上述所有标签的数目；上述阅读器根据估计的上述所有标签 的数目，确定最优Q参数；上述阅读器根据上述确定的最优Q参数与当前Q参数的比较结 果，确定最终的最优Q参数。
[0008] 根据本发明的另一方面，提供了一种最优Q参数的确定装置。
[0009] 根据本发明的最优Q参数的确定装置包括：接收模块，用于在当前时隙中，接收来 自于所有标签中多个标签的多个伪随机序列，其中，上述伪随机序列是基于平衡不完全区 组设计BIBD矩阵构造的；估计模块，用于根据上述当前时隙之前的时隙和上述当前时隙中 发送伪随机序列的标签的估计值，估计上述所有标签的数目；第一确定模块，用于根据估计 的上述所有标签的数目，确定最优Q参数；第二确定模块，用于根据上述确定的最优Q参数 与当前Q参数的比较结果，确定最终的最优Q参数。
[0010] 由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：在基于BIBD码的改进的Q参数 算法的实现方案的基础上，提供了一种自适应的Q参数调整方法。阅读器在读取数据的同 时，对标签数目做估计，计算优化的Q参数取值，并及时进行调整。由此可见，上述方法既保 留的原方案各种优点，又可以进一步提1? RFID系统的识别效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 图1为根据本发明实施例的最优Q参数的确定方法的流程图；
[0012] 图2为根据本发明实例的f的最优值与标签数的仿真关系示意图；
[0013] 图3为根据本发明实例的系统识别效率与标签数的仿真关系示意图；
[0014] 图4为根据本发明优选实施例的最优Q参数的确定方法的流程图；
[0015] 图5为根据本发明实例一的系统识别效率的算法仿真示意图；
[0016] 图6为根据本发明实例二的系统识别效率的算法仿真示意图；
[0017] 图7为根据本发明实施例的最优Q参数的确定装置的结构框图；以及 [0018] 图8为根据本发明优选实施例的最优Q参数的确定装置的结构框图。
【具体实施方式】
[0019] 下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
[0020] 图1为根据本发明实施例的最优Q参数的确定方法的流程图。如图1所示，该最 优Q参数的确定方法主要包括以下处理：
[0021] 步骤S101 :在当前时隙中，阅读器接收来自于所有标签中多个标签的多个伪随机 序列，其中，上述伪随机序列是基于平衡不完全区组设计（BIBD)矩阵构造的；
[0022] 步骤S103 :上述阅读器根据上述当前时隙之前的时隙和上述当前时隙中发送伪 随机序列的标签的估计值，估计上述所有标签的数目；
[0023] 步骤S105 :上述阅读器根据估计的上述所有标签的数目，确定最优Q参数；
[0024] 步骤S107 :上述阅读器根据上述确定的最优Q参数与当前Q参数的比较结果，确 定最终的最优Q参数。
[0025] 图1所示的方法，在基于BIBD码的改进的Q参数算法的实现方案的基础上，提供 了一种自适应的Q参数调整方法。阅读器在读取数据的同时，对标签数目做估计，计算优化 的Q参数取值，并及时进行调整。由此可见，上述方法既保留的原方案各种优点，又可以进 一步提高RFID系统的识别效率。
[0026] 其中，上述区组设计理论是组合数学的一个重要分支。它主要研究有限集中满足 一定条件的子集系的存在性问题、构造性问题，以及相应的计数问题。平衡不完全区组设计 (BIBD)又是区组设计的一个分类。
[0027] 平衡不完全区组设计一般记作BIBD(b，v，r，k，λ )，指由集合X中的子集构成的区 组的集合。b为区组的数目；每个区组含集合X中的k个元素；区组里存在的元素记为1，不 存在的元素记为0,形成的vXb阶矩阵称为关联矩阵。下面以BIBD (20, 16, 5, 4, 1)关联矩 阵为例进行说明：
[0028]
【权利要求】
1. 一种最优Q参数的确定方法，其特征在于，包括： 在当前时隙中，阅读器接收来自于所有标签中多个标签的多个伪随机序列，其中，所述 伪随机序列是基于平衡不完全区组设计BIBD矩阵构造的； 所述阅读器根据所述当前时隙之前的时隙和所述当前时隙中发送伪随机序列的标签 的估计值，估计所述所有标签的数目； 所述阅读器根据估计的所述所有标签的数目，确定最优Q参数； 所述阅读器根据确定的最优Q参数与当前Q参数的比较结果，确定最终的最优Q参数。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阅读器接收来自于所有标签中多个 标签的多个伪随机序列之后，还包括： 当所述阅读器接收到的所述多个伪随机序列小于等于X时，所述阅读器对所述多个伪 随机序列进行识别，其中，X为所述BIBD矩阵中每个区组包含的元素个数； 所述阅读器从识别出的多个伪随机序列中选择一个伪随机序列，并将选择结果进行公 告，以使被公告的标签发送数据。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阅读器获取所述当前时隙之前的时 隙和所述当前时隙中发送伪随机序列的标签的估计值包括： 对于所述当前时隙或各个所述当前时隙之前的时隙，当所述阅读器接收到的伪随机序 列的个数小于或等于X时，所述阅读器获取实际的冲突标签数目，作为该时隙中发送伪随 机序列的标签的估计值Ei，其中，i表示时隙数，X为所述BIBD矩阵中每个区组包含的元素 个数； 当所述阅读器接收到的伪随机序列的个数大于X时，所述阅读器使用X+1的值作为发 送伪随机序列的标签的估计值Ei ;以及 所述阅读器通过以下公式估计所述所有标签的数目Estk
其中，k为大于等于3的整数，N为当前的碰撞检测时隙数。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阅读器通过以下公式确定最优Q参数 Q〇pt :
其中，T为满足的整数。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阅读器根据所述确定的最优Q参数与 当前Q参数的比较结果，确定最终的最优Q参数包括： 如果所述确定的最优Q参数与当前Q取值相同，则所述阅读器将所述确定的最优Q参 数作为所述最终的最优Q参数； 如果所述确定的最优Q参数与当前Q取值不同，则所述阅读器根据总共的标签个数 Estk与当前已识别出的标签个数RegK的差值估计当前未识别出的标签个数RK，通过以下公 式确定所述最终的最优Q参数Q_' ：
其中，T为满足2H彡Rk〈2T的整数。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于， 所述阅读器将所述确定的最优Q参数作为所述最终的最优Q参数之后，还包括：所述阅 读器向当前未识别出的标签发出重复查询指令，以使各个未识别出的标签将时隙计数器减 1，开始下一时隙的识别过程； 所述阅读器根据总共的标签个数Estk与当前已识别出的标签个数RegK的差值估计当 前未识别出的标签个数&，确定所述最终的最优Q参数Q_'之后，还包括：所述阅读器向当 前未识别出的标签发出调节查询指令，以使各个标签根据Q_'初始化时隙计数器。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述BIBD矩阵为 BIBD(16,4, 1)矩阵； 当所述所有标签的数目η确定时，通过以下公式获取最优Q参数Q。# :
其中，Τ为满足2Η〈0. 452n〈2T的整数。
8. -种最优Q参数的确定装置，其特征在于，包括： 接收模块，用于在当前时隙中，接收来自于所有标签中多个标签的多个伪随机序列，其 中，所述伪随机序列是基于平衡不完全区组设计BIBD矩阵构造的； 估计模块，用于根据所述当前时隙之前的时隙和所述当前时隙中发送伪随机序列的标 签的估计值，估计所述所有标签的数目； 第一确定模块，用于根据估计的所述所有标签的数目，确定最优Q参数； 第二确定模块，用于根据确定的最优Q参数与当前Q参数的比较结果，确定最终的最优 Q参数。
9. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述估计模块包括： 第一估计单元，用于对于所述当前时隙或各个所述当前时隙之前的时隙，当阅读器接 收到的伪随机序列的个数小于或等于X时，获取实际的冲突标签数目，作为该时隙中发送 伪随机序列的标签的估计值Ei，其中，i表示时隙数，X为所述BIBD矩阵中每个区组包含的 元素个数； 第二估计单元，用于当所述阅读器接收到的伪随机序列的个数大于X时，使用X+1的值 作为发送伪随机序列的标签的估计值Ei ;以及 第三估计单元，用于通过以下公式估计所述所有标签的数目Estk:
，其中，k为大于等于3的整数，N为当前的碰撞检测时隙数。
10. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第二确定模块包括： 第一确定单元，用于在所述确定的最优Q参数与当前Q取值相同时，将所述确定的最优 Q参数作为所述最终的最优Q参数； 第二确定单元，用于在所述确定的最优Q参数与当前Q取值不同时，根据总共的标签个 数Estk与当前已识别出的标签个数RegK的差值估计当前未识别出的标签个数RK，通过以下 公式确定所述最终的最优Q参数Q_' ：
其中，T为满足2H彡Rk〈2T的整数。
【文档编号】G06F19/00GK104063627SQ201410331386
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年7月11日 优先权日:2014年7月11日
【发明者】崔英花 申请人:北京信息科技大学