无空闲时隙并行识别动态多叉查询树算法
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产业技术壁垒的关键所在。
目前主要存在两类防碰撞算法：基于 ALOHA 防碰
撞算法和基于树防碰撞算法 [3]。基于 ALOHA 防碰撞算
法采用回避原则，射频场内的所有标签可随时传递信息
给阅读器，阅读器判断是成功接收还是碰撞，若为碰撞，
则阅读器要求标签概率性延迟几个时隙再发送。然而，
当大量标签涌入射频场，存在标签持续被延迟，最终无
recognition speed. The theoretical analysis and simulation results show that the algorithm has less total number of time slots and
higher system throughput.
Keywords：parallel identification；dynamic N⁃ARY query tree algorithm；idle time slot；backward query；tag distribution
prediction；theoretical analysis
0
引
就是标签碰撞。所以，减少标签碰撞，保证数据传输的
杰，曹科研
（沈阳建筑大学 信息与控制工程学院，辽宁 沈阳
110168）
要：针对无空闲时隙的动态多叉查询树 RFID 防碰撞算法在标签识别过程中吞吐量不稳定和识别效率低的问题，
摘
提出一种无空闲时隙并行识别动态多叉查询树算法。该算法利用同步正交码（WALSH）作为扩频码的码分多址技术，实现
在单一时隙并行识别多个标签的功能；通过跟踪碰撞标签的碰撞位，预测标签分布，消除不存在的标签分支；使用后退查询
BAI Leqiang，LIU Jie，CAO Keyan
（School of Information & Control Engineering，Shenyang Jianzhu University，Shenyang 110168，China）
Abstract：As the dynamic N ⁃ ARY query tree RFID anti ⁃ collision algorithm without idle time slot has unstable system
言
随 着 信 息 化 时 代 的 到 来 ，物 联 网 产 业 得 到 蓬 勃 发
展，现已广泛应用于物流管理、人工智能、自动驾驶、智
能家居等领域。无线射频识别（RFID）技术、传感器技
术、嵌入式系统技术是组成物联网的三大关键技术，其
中，RFID 技术作为物联网结构中的感知层，受海内外研
究人员的关注。通常，RFID 系统由阅读器、标签与天线
a single time slot，the label distribution is predicted for elimination of the nonexistent label branches by tracking the collision
bits of collision tags，and the backward query mode is used to reduce the number of data transmission bits and improve the
throughput and low recognition efficiency in the process of tag identification，a parallel identification dynamic N⁃ARY query tree
algorithm without idle time slot is proposed. In this algorithm，the code division multi ⁃ address technology using synchronous
法被识别，这就是“标签饿死”现象。目前，研究人员主
要通过事先预测待识别标签数量，采用某种算法调整帧
内时隙数，最大限度减少碰撞来提高识别效率。基于树
防碰撞算法 [4]分为查询树（QT）算法和搜索树（BT）算法，
是一种非概率性算法，能够达到百分百识别。阅读器发
收稿日期：2020⁃03⁃05
修回日期：2020⁃04⁃17
orthogonal code（WALSH）as spread spectrum code is used to realize the function of the parallel recognition of multiple tags in
. All
Rights Reserved.
基金项目：国家自然科学基金资助项目（61602323）
送 查 询 前 缀 给 射 频 场 内 的 标 签 ，包 含 该 前 缀 的 标 签 响
2020 年 10 月 15 日
第 43 卷第 20 期
92
DOI：10.16652/j.issn.1004⁃373x.2020.20.023
Oct. 2020
Vol. 43 No. 20
现代电子技术
Modern Electronics Technique
无空闲时隙并行识别动态多叉查询树算法
白乐强，刘
[1]
三部分构成 。阅读器用于识别或读取标签；标签通过
内嵌芯片存储附着物的身份信息，拥有全球唯一的 ID；
天线用于传递两者之间内存数据的读/写操作 [2]。当多
个标签同时向阅读器发送处理数据时，导致通信信道堵
塞，阅读器接收数据受损，无法执行正常读/写操作，这
完整性和正确性是提高 RFID 系统稳定性，打破物联网
方式减少数据传输位数时隙数和较高的系统吞吐量。
关键词：并行识别；动态多叉查询树算法；空闲时隙；后退查询；标签分布预测；理论分析
中图分类号：TN911⁃34
文章编号：1004⁃373X（2020）20⁃0092⁃05
文献标识码：A
Parallel identification dynamic N⁃ARY query tree algorithm without idle time slot
目前主要存在两类防碰撞算法：基于 ALOHA 防碰
撞算法和基于树防碰撞算法 [3]。基于 ALOHA 防碰撞算
法采用回避原则，射频场内的所有标签可随时传递信息
给阅读器，阅读器判断是成功接收还是碰撞，若为碰撞，
则阅读器要求标签概率性延迟几个时隙再发送。然而，
当大量标签涌入射频场，存在标签持续被延迟，最终无
recognition speed. The theoretical analysis and simulation results show that the algorithm has less total number of time slots and
higher system throughput.
Keywords：parallel identification；dynamic N⁃ARY query tree algorithm；idle time slot；backward query；tag distribution
prediction；theoretical analysis
0
引
就是标签碰撞。所以，减少标签碰撞，保证数据传输的
杰，曹科研
（沈阳建筑大学 信息与控制工程学院，辽宁 沈阳
110168）
要：针对无空闲时隙的动态多叉查询树 RFID 防碰撞算法在标签识别过程中吞吐量不稳定和识别效率低的问题，
摘
提出一种无空闲时隙并行识别动态多叉查询树算法。该算法利用同步正交码（WALSH）作为扩频码的码分多址技术，实现
在单一时隙并行识别多个标签的功能；通过跟踪碰撞标签的碰撞位，预测标签分布，消除不存在的标签分支；使用后退查询
BAI Leqiang，LIU Jie，CAO Keyan
（School of Information & Control Engineering，Shenyang Jianzhu University，Shenyang 110168，China）
Abstract：As the dynamic N ⁃ ARY query tree RFID anti ⁃ collision algorithm without idle time slot has unstable system
言
随 着 信 息 化 时 代 的 到 来 ，物 联 网 产 业 得 到 蓬 勃 发
展，现已广泛应用于物流管理、人工智能、自动驾驶、智
能家居等领域。无线射频识别（RFID）技术、传感器技
术、嵌入式系统技术是组成物联网的三大关键技术，其
中，RFID 技术作为物联网结构中的感知层，受海内外研
究人员的关注。通常，RFID 系统由阅读器、标签与天线
a single time slot，the label distribution is predicted for elimination of the nonexistent label branches by tracking the collision
bits of collision tags，and the backward query mode is used to reduce the number of data transmission bits and improve the
throughput and low recognition efficiency in the process of tag identification，a parallel identification dynamic N⁃ARY query tree
algorithm without idle time slot is proposed. In this algorithm，the code division multi ⁃ address technology using synchronous
法被识别，这就是“标签饿死”现象。目前，研究人员主
要通过事先预测待识别标签数量，采用某种算法调整帧
内时隙数，最大限度减少碰撞来提高识别效率。基于树
防碰撞算法 [4]分为查询树（QT）算法和搜索树（BT）算法，
是一种非概率性算法，能够达到百分百识别。阅读器发
收稿日期：2020⁃03⁃05
修回日期：2020⁃04⁃17
orthogonal code（WALSH）as spread spectrum code is used to realize the function of the parallel recognition of multiple tags in
. All
Rights Reserved.
基金项目：国家自然科学基金资助项目（61602323）
送 查 询 前 缀 给 射 频 场 内 的 标 签 ，包 含 该 前 缀 的 标 签 响
2020 年 10 月 15 日
第 43 卷第 20 期
92
DOI：10.16652/j.issn.1004⁃373x.2020.20.023
Oct. 2020
Vol. 43 No. 20
现代电子技术
Modern Electronics Technique
无空闲时隙并行识别动态多叉查询树算法
白乐强，刘
[1]
三部分构成 。阅读器用于识别或读取标签；标签通过
内嵌芯片存储附着物的身份信息，拥有全球唯一的 ID；
天线用于传递两者之间内存数据的读/写操作 [2]。当多
个标签同时向阅读器发送处理数据时，导致通信信道堵
塞，阅读器接收数据受损，无法执行正常读/写操作，这
完整性和正确性是提高 RFID 系统稳定性，打破物联网
方式减少数据传输位数时隙数和较高的系统吞吐量。
关键词：并行识别；动态多叉查询树算法；空闲时隙；后退查询；标签分布预测；理论分析
中图分类号：TN911⁃34
文章编号：1004⁃373X（2020）20⁃0092⁃05
文献标识码：A
Parallel identification dynamic N⁃ARY query tree algorithm without idle time slot