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4 資料校驗和防碰撞

資料校驗和防碰撞算法

在RFID系統中,資料傳輸的完整性存在兩個方面的問題:

一是外界的各種幹擾可能使資料傳輸産生錯誤;
           

​ 二是多個應答器同時占用信道使發送資料産生碰撞。

運用差錯控制/資料檢驗(差錯檢測)和防碰撞算法可分别解決這兩個問題。

差錯檢測

監督碼元

差錯的性質

•随機錯誤

•突發錯誤

•混合錯誤

差錯的表示方法

誤比特率

差錯控制

–在傳輸資訊資料中增加一些備援編碼,使監督碼元和資訊碼元之間建立一種确定的關系,實作差錯控制編碼和差錯控制解碼功能 。

–回報重發(ARQ)、前向糾錯(FEC)和混合糾錯(HEC)

回報重發發送端需要在得到接收端正确收到所發資訊碼元(通常以幀的形式發送)的确認資訊後,才能認為發送成功。

前向糾錯接收端通過糾錯解碼自動糾正傳輸中出現的差錯,是以該方法不需要重傳。這種方法需要采用具有很強糾錯能力的編碼技術 。

混合糾錯是ARQ和FEC的結合,設計思想是對出現的錯誤盡量糾正,糾正不了則需要通過重發來消除差錯。

檢糾錯碼的分類

4 資料校驗和防碰撞
•分組碼

–碼組的監督碼元僅與本碼組的資訊碼元有關,而與其他碼元組的資訊碼元無關

•卷積碼

–碼組的監督碼元不僅與本碼組的資訊碼元相關,而且與本碼組相鄰的前m個時刻輸入的碼組的資訊碼元之間也具有限制關系

–性能優于分組碼

•交織碼

–利用交織技術構造出來的編碼

RFID中的差錯檢測

線性分組碼 奇偶校驗碼 CRC碼

防碰撞算法

有兩個或兩個以上的應答器同時發送資料,那麼就會出現通信沖突,産生資料互相的幹擾,即碰撞。

多個應答器處在多個閱讀器的工作範圍之内,它們之間的資料通信也會引起資料幹擾。

采取防碰撞(沖突)協定,由防碰撞算法(Anti-collision Algorithms)和有關指令來實作。

防碰撞機制的實作

空分多址 SDMA 空間分割多重存取

分離的空間範圍内重新使用确定的資源(通信容量)

是一種信道增容的方式,可以實作頻率的重複使用, 充分利用頻率資源

頻分多址 FDMA 頻率分割多重存取

碼分多址 CDMA

時分多址 TDMA 是把整個可供使用的信道容量按時間配置設定給多個同戶的技術。

RFID中,常用時分多址。

ALOHA算法

ALOHA是一種時分多址存取方式

純ALOHA算法

隻要有資料待發,就可以發送。碰撞周期為2T。

用于隻讀系統。當應答器進入射頻能量場被激活以後,它就發送存儲在應答器中的資料,且這些資料在一個周期性的循環中不斷發送,直至應答器離開射頻能量場。

時隙ALOHA算法

把時間分為離散的時間段(時隙),每段時間對應一幀,這種方法必須有全局的同步。

ISO/IEC15693标準中的防碰撞使用的就是時隙為16的ALOHA算法。

動态時隙ALOHA算法

閱讀器在等待狀态中的循環時隙段内發送請求指令,該指令使工作應答器同步,然後提供1或2個時隙給工作應答器使用,工作應答器将選擇自己的傳送時隙,如果在這1或2個時隙内有較多應答器發生了資料碰撞,閱讀器就用下一個請求指令增加可使用的時隙數(如4,8,…),直至不出現碰撞為止。

Q值算法

在應答器數量較多的情況下,該算法可實時自适應地調整幀長,提高效率

二進制樹形搜尋算法

由閱讀器控制驅動,通過标簽内随機産生0、1及内置計數器實作标簽的防碰撞。

樹分叉算法

基本思想是:将處于碰撞的标簽分成左右兩個子集0和1,先查詢子集0,若沒有碰撞,則正确識别标簽,若仍有碰撞則分裂,把1子集分成00和01兩個子集,直到識别子集1中所有标簽。

Improved Anti-collision Algorithm搜尋過程

4 資料校驗和防碰撞
4 資料校驗和防碰撞

詳細過程

4 資料校驗和防碰撞

送REQUEST(11111111)指令,要求區域内所有标簽應答,根據曼徹斯特編碼,解碼資料為101??1?1,發生碰撞,算法做下如下,将碰撞的最高置0,其它碰撞位置1。得下次的REQUEST(10101111)

4 資料校驗和防碰撞

送REQUEST(10101111)指令,标簽A和C應答。解碼資料為1010?111,發生碰撞,算法做下如下,将碰撞的最高置0,其它碰撞位置1。得10100111

4 資料校驗和防碰撞

送REQUEST(10100111)指令,隻有标簽A應答。解碼資料為1010?111,沒有發生碰撞,閱讀器對标簽A進行閱讀操作。

防碰撞總結

應答器控制:純ALOHA算法。

閱讀器控制:時隙ALOHA算法(需要同步)、二進制樹型搜尋算法。

ISO/IEC14443标準TYPE A的防碰撞:二進制樹型搜尋算法。

ISO/IEC14443标準TYPE B的防碰撞:動态時隙ALOHA算法。

ISO/IEC15693标準的防碰撞:時隙ALOHA算法

ISO/IEC18000-6标準TYPE A的防碰撞:動态時隙ALOHA算法

ISO/IEC18000-6标準TYPE B的防碰撞:二進制樹型搜尋算法

ISO/IEC14443标準TYPE B的防碰撞:動态時隙ALOHA算法。

ISO/IEC15693标準的防碰撞:時隙ALOHA算法

ISO/IEC18000-6标準TYPE A的防碰撞:動态時隙ALOHA算法

ISO/IEC18000-6标準TYPE B的防碰撞:二進制樹型搜尋算法

ISO/IEC18000-7标準的防碰撞:動态時隙ALOHA算法

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