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本文的研究背景是应用于煤矿井下人员或设备检测的远距离射频识别技术,通信距离在100m左右.利用该系统可实现对人员和设备的自动化管理,提高工作效率。
首先介绍了射频识别系统的组成和发展状况。根据井下通信的特殊环境,采用CC1010芯片实现了识读器和射频标签的硬件平台,工作频段为868MHz。并进行了点对点的地面通信测试,给出了测试结果。
在RFID系统中,通信冲突将导致带宽的浪费,延长了识别时间,所以防冲突算法起着非常重要的作用。系统需要一种合适的接入方式来解决多址接入问题,使得标签可以被快速高效的识别。目前,通用接入方式是基于时间片的接入方式,例如,纯ALOHA、时隙ALOHA、随机树形算法、二叉树搜索算法、CSMA等。本文对其中的一些协议作了介绍和比较。
信道侦测与重新竞争协议(SPY and Re-contention)是针对上述的应用背景而设计的多址接入协议,本文对其进行了介绍。虽然该协议的工作效果较好,但仍然存在不足。针对其不足,提出了改进方案。首先提出了一种计数器速减策略,该策略应用于退避过程中出现多个连续的空闲时隙的情况下。然后我们引入了多级主竞争窗口的思想,可以根据周期性计算出来的冲突率来选择使用哪一级主竞争窗口。当冲突率超过了预先设定的门限值时,标签就会使用高一级的竞争窗口。经过改进的协议对不同的标签数目具有较好的自适应性。通过MATLAB的仿真结果可以看出,设置适当的协议参数后,在标签数为55时,平均每个标签的接入时间可提高15%,信道利用率可提高18%。
最后,在CC1010芯片上,对MAC协议进行了初步的实现。