一种基于多接收天线同时识别多个标签的q参数实现方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种识别多个标签的Q参数实现方法，尤其涉及一种基于多接收天线 同时识别多个标签的Q参数实现方法。
【背景技术】
[0002] 物联网是新一代信息技术的重要组成部分。在计算机互联网的基础上，利用射频 识别（RadioFrequeneyldentifieation，RFID)、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上 万事万物的"InternetofThings"。在这个网络中，物品（商品）能够彼此进行"交流"， 而无需人的干预。而RFID，正是能够让物品"开口说话"的一种技术。在"物联网"的架构 中，RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息，通过无线数据通信网络把它们自动采集 到中央信息系统，实现物品（商品）的识别，进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和 共享，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。
[0003] 作为当前最具发展潜力的产业之一，物联网将有力带动传统产业转型升级，引领 战略性新兴产业的发展，实现经济结构和战略性调整，引发社会生产和经济发展方式的深 度变革，具有巨大的战略增长潜能，是后危机时代经济发展和科技创新的战略制高点，已 经成为各个国家构建社会新模式和重塑国家长期竞争力的先导力。随着世界信息产业第三 次浪潮"物联网"时代的来临，作为"物联网"关键技术之一的RFID技术也将在工业自动化、 物流、交通、商业等领域得到更加广泛的应用，成为一个新的经济增长点。
[0004] RFID系统一般由电子标签和阅读器组成。阅读器和标签芯片电路通过基带信号控 制载波信号参量，将低频基带信号搬移至高频，使得基带信号适合无线信道传输，保证RFID 系统通信的传输有效性和可靠性。RFID系统通常采用幅度键控（Amplitude-ShiftKeying， ASK)和相移键控（Phase-ShiftKeying，PSK)调制方式，无源标签由于其内部不带电源，只 能利用芯片电路中调制模块开关，通过改变芯片电路输入阻抗来改变标签的功率反射系 数，进而调节反向散射信号的幅度和相位，也就是反向散射调制。
[0005] 为了保证传输信号与传输信道的性能匹配，提高信号有效性，防止信号受到干扰 或碰撞，减少信号冗余度，保证数据传输速率，RFID系统常采用反向非归零码（NRZ，Not ReturntoZero)编码、曼彻斯特（Manchester)编码、单极性归零（UniPolarReturnto Zero)编码、差动双相（FMO)编码、密勒（Miller)编码、变形Miller编码等编码方式。
[0006] 阅读器负责发送广播并接收标签的标识信息；标签收到广播命令后将自身标识信 息发送给阅读器。然而由于阅读器与所有标签共用一个无线信道，当阅读器识别区域内有 两个或者两个以上的标签在同一时刻向阅读器发送标识信息时，将产生碰撞。
[0007] 阅读器往往无法识别冲突信号，致使不能对这些标签进行实时处理。解决此碰撞 的常用方法称为防碰撞算法。典型的RFID协议的防碰撞算法主要分为两大类：基于ALOHA 的算法和基于树搜索的算法。目前被ISO接受的超高频段的空中接口协议标准有ISO 180006A、B、C三种，分别是基于帧时隙ALOHA算法、二进制树算法和动态帧时隙ALOHA算法。
[0008] 然而这些防碰撞算法，在一个信道只有一个标签回复时才能够正确解码，冲突的 信息被丢弃，标签要进行重传，大约50%的系统时间浪费在这方面。这无疑浪费了大量有用 的信息，制约了防碰撞算法识别效率的进一步提高。如果可以有效的利用标签冲突信号，将 极大地促进RFID技术的发展。
[0009] 现有技术中的冲突恢复方法主要有以下两种：
[0010] 基于物理层的冲突恢复技术，需要构造阅读器接收信号模型，根据各标签反射信 号到达阅读器接收天线的时间差异，获取信道系数，进而将接收信号在I/Q平面进行分解。 即将一个标签信号作为一维空间，把另一个标签信号看成它的干扰，用在其正交子空间的 投影来进行预测。单接收天线条件下当两个标签信号的角度差很小时，识别效果很差；多接 收天线条件下，则要求修改标签回复Query命令时的信号格式，增加正交的postpreamble 字段，这显然增加了系统的开销；当两个标签选择的postpreamle值相同时，就无法将它们 分开。
[0011] 另一类冲突恢复方法是基于媒质接入控制（MAC，MediaAccesscontrol)层的标 签识别码（ID，Identification)编码方法，如使用平衡不完全区组设计引入防碰撞算法， 并把其扩展为多分支树算法，提出使用BIBD作为标签的ID以实现多分支算法，但这对目前 已经实行的RFID标准改动较大（改变了标签ID的定义），另一方面由于多叉树的工作原理 需要标签记忆每个分支状态，也不利干标签成本的控制。
[0012] 上述两种冲突恢复方法，都是针对标签回复阅读器的RN16的信号，从冲突信号 中识别出一个RN16,从而通知（一个）对应的标签传送其EPC数据。
【发明内容】
[0013] 针对以上问题，本发明提供了一种构思巧妙、合理，有效的利用标签冲突信号，可 实现多个标签同时发送数据，天线识别效果好，标签识别效率高的基于多接收天线同时识 别多个标签的Q参数实现方法。
[0014] 本发明的技术方案如下：
[0015] 上述的基于多接收天线同时识别多个标签的Q参数实现方法，其包括以下步骤： (1)在标签回复阅读器的广播查询时，使用16比特的单位向量正交序列来代替RN16,并采 用开关电路振幅调试方式发送此信号；（2)由阅读器根据接收到的RN16信号，结合各接收 天线对待识别的标签做位置估计，从中选择出不相干的一个或一个以上标签，再由阅读器 发送的ACK信号的RN16信息通知一个或一个以上对应的标签发送其EPC数据；（3)标签根 据其在所接收RN16信息的位置，先发送一个正交序列信号，再发送其EPC数据；(4)阅读器 根据各标签发送的正交序列信号，得到该时隙的信道参数，再根据一个或一个以上接收天 线情况下的计算方法，同时识别各标签的EPC数据，以完成对一个或一个以上标签的同时 识别。
[0016] 所述基于多接收天线同时识别多个标签的Q参数实现方法，其中：所述步骤（1)中 RN16是由16个比特组成，标签在回复阅读器的广播查询时，随机选取一个16位长度的单位 向量来代替RN16,并采用开关电路调幅方式进行信号调制发送；所述步骤（1)中所述标签 是采用振幅调制的方式发送方波信号，当取值为〇时，振幅为〇不发送信号，取值为1时才 发送。
[0017] 所述基于多接收天线同时识别多个标签的Q参数实现方法，其中；所述振幅调制 的方式包括振幅键控和幅度键控；所述振幅键控是载波的振幅随着数字基带信号而变化的 数字调制，当数字基带信号为二进制时，则为二进制振幅键控；所述二进制振幅键控信号可 表示成具有一定波形形状的二进制序列与正弦型载波的乘积；所述幅度键控是通过乘法器 和开关电路来实现，载波在数字信号1或O的控制下通或断，在信号为1的状态载波接通， 此时传输信道上有载波出现；在信号为O的状态下，载波被关断，此时传输信道上无载波传 送，在接收端即根据载波的有无还原出数字信号的1和0。
[0018] 所述基于多接收天线同时识别多个标签的Q参数实现方法，其中，所述步骤（2) 中待识别的标签的确定方法具体为：由阅读器根据各自接收到的标签回复RN16信号，对每 一个单一信号的位置，根据信号到达各接收天线的时间和角度不同，根据最小二乘