[实用新型]一种射频识别标签芯片防冲突功能的验证电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及无线射频识别(RFID)技术领域，特别是射频识别标签芯片的多标签防冲突功能的验证电路。

背景技术

无线射频识别技术(Radio Frequency Identification，RFID)是一种非接触式自动识别技术，利用射频信号和空间耦合传输特性，实现对被识别目标的自动识别。RFID系统通常由读卡器、射频标签和数据管理系统组成。射频标签按照获得能量方法的不同，可以分为有源电子标签、半有源电子标签和无源电子标签三种。由于有源电子标签和半有源电子标签需要微电池，故其体积大、成本高。无源电子标签不需要外部电源，而是利用电源恢复技术，直接从天线接受的射频信号中恢复出能量，为其提供工作电压，因此其工作距离一般较近。近几年随着RFID技术的进步，无源射频识别技术获得了长足的发展，在4W EIRP情况下，无源电子标签已经能够达到12米甚至20米的识别距离。无源电子标签以其体积小、重量轻、成本低、寿命长、便于携带等突出优点，成为近几年射频识别领域的研究热点。

在无源射频识别应用中，经常会遇到同一个读卡器同时识别多个标签的情况。由于无线射频识别系统通讯过程中，前向链路和返回链路均使用相同信道和相同频率，故当读卡器发送查询命令时，多个标签都同时响应，同时向读卡器发送标签自身的ID号，读卡器就无法从接收到的响应中获取正确的信息，我们将该现象称之为冲突或者碰撞。为了防止多个标签无法被正确识别或者发生漏读现象，在读卡器和标签的通信过程中就需要一种冲突仲裁机制，按照该机制，对标签和读卡器之间的通信资源进行管理，使多个标签依次和读卡器进行通信，完成多个标签的防冲突识别。

对RFID系统冲突问题的解决一般有四种方式：空分多址(SDMA)、频分多址(FDMA)、码分多址(CDMA)和时分多址(TDMA)。由于TDMA时分多址方式应用简单，容易实现大量标签的读写，所以防冲突算法主要用TDMA方式实现。目前标签防冲突识别方法主要分为：ALOHA算法和二进制树(Binary Tree)查找算法两大类。

其中，ALOHA算法又分为纯ALOHA算法、时隙ALOHA算法和动态时隙ALOHA算法三种。

纯ALOHA算法采用的时分多址是一种无规则的时分多址，或者叫随机多址。操作很简单，只要标签接收到读卡器的查询命令，就立即发送数据。但是，一旦发生冲突，则需要等待一段随机时长后重新传输冲突的数据包，因此，该算法效率较低。

时隙ALOHA算法将时间分成多个离散时隙，每个时隙长度等于发送一个通信帧所需的时间。标签只能在每个时隙的分界处才能发送数据。这样标签或成功发送或完全冲突，使冲突减少一半，提高了信道的利用率。时隙ALOHA算法冲突概率比纯ALOHA算法小，信道利用率是其两倍，但是需要同步信号，并且要求标签能计算时隙。

为了进一步提高信道利用率，产生了动态时隙ALOHA算法。读卡器在等待状态中的循环时隙段内发送请求命令(使在读卡器作用范围内的所有标签同步，并促使标签在下一个时隙里将它的序列号传输给读卡器)，然后有1～2个时隙给可能存在的标签使用。如果有较多标签在两个时隙内发生碰撞，就用下一个请求命令动态增加可供使用时隙的数量，直到能够发现唯一一个标签为止。动态时隙ALOHA算法减少了数据帧的错误率，但仍需要同步信号。

二进制树防冲突算法是以传统的二进制树算法为基础。读卡器先发射询问信号，场区中的标签收到后，同时将ID号发送给读卡器，读卡器根据接收到的多个ID号来确定标签在传输中发生碰撞的数据位，然后根据这些发生碰撞的数据位对ID号逐一进行置位来搜索读取场区内的标签。该方法需要标签在发送数据时进行严格的同步，而且由于读卡器与标签之间的数据交互比较频繁，因此通讯过程中需要的带宽比较大。

无论RFID系统支持的标准选用哪一种防冲突算法，都会面临对标签芯片防冲突功能如何验证这一比较棘手的问题。一种验证方法是，将多个已经封装上天线的完整标签芯片同时放置到读卡器的发射场区中，用读卡器启动防冲突识别流程对这些标签进行识别。这种方法虽然简单，不需要额外的电路开销，但是，如果在验证过程中出现某些标签无法识别的情况，就无法调试，很难对错误进行定位，难于确定是标签的哪些电路模块出现了问题。这可能导致标签芯片研发周期延长，增加研发的时间成本和经济成本，对标签芯片的研发产生不利影响。

发明内容