题目：超高频RFID系统防碰撞技术研究

应答器防碰撞问题是RFID系统特别是超高频RFID系统实际应用中必须解决的核心问题之一。针对现有超高频RFID国际标准中解决应答器防碰撞方案中的不足之处以及现实中对具有高效率应答器识别算法的需求，本文对超高频RFID系统高效率应答器防碰撞机制进行了理论分析研究，完成了可并行识别的应答器防碰撞算法、接口协议以及仿真系统的设计，并给出了仿真结果。论文的主要工作包括以下几个方面： （1） 研究了多址存取技术及RFID系统中的应答器防碰撞解决方案，提炼出本课题研究的重点。首先分析了应用于RFID系统中的多址存取技术，研究了超高频RFID系统的应答器碰撞特性。并重点分析了属于TDMA方式的基于Aloha协议的应答器防碰撞算法，详细研究了ISO18000-6 Type A 及EPC C1G2两大国际标准中的应答器防碰撞解决方案，对现有标准中应答器防碰撞解决方案提出改进，并总结得出提高应答器防碰撞的系统吞吐量的突破点, 在此基础上提出了基于间隔估计算法的应答器防碰撞解决方案，有助于提高应答器防碰撞的识别效率。（2） 对现有应答器防碰撞算法的主要研究成果进行了分析比较，指出了其存在的瓶颈，提出了将码分多址技术引入到帧时隙Aloha协议解决应答器防碰撞形成可并行识别的应答器防碰撞机制。在应答器到阅读器的上行链路中实现了CDMA多址存取技术，为阅读器与应答器之间提供了既时分又码分的通信信道，提高了应答器防碰撞射频识别效率。对同一时隙内利用码分多址解决应答器防碰撞的可并行识别性能进行了研究。同时还研究了使用正交可变扩频因子码（OVSF）作为扩频码涉及到RFID系统中的物理层及数据链路层的变化情况。给出了可并行识别超高频RFID系统的应答器防碰撞性能理论分析模型，对其作了数值仿真，并与现有单纯基于帧时隙Aloha协议的超高频RFID系统的应答器防碰撞性能进行了对比分析，显示了具有很高的应答器防碰撞识别效率。（3） 在基于可并行识别的超高频RFID系统的应答器识别过程的分析基础之上，研究并设计了基于可并行识别的超高频RFID系统的接口协议及并行识别防碰撞算法。从码分多址技术着手，分析研究了接口协议中物理层、应答器到阅读器的链路时序、阅读器部分清点命令、应答器响应及其状态转移的变化情况。考虑到现有Scoute应答器估计算法只能对基于Aloha协议的超高频RFID系统的剩余应答器数量进行估计，难以直接使用，在此基础上研究了新的应答器估计算法。研究了OVSF扩频序列码长对应答器防碰撞系统吞吐量的影响，为使阅读器在传输控制过程中动态调整帧长与扩频码长以使总的识别时间最短提供了技术依据。 （4） 考虑到现有国际标准的广泛使用特性以及RFID的发展趋势，对设计的可并行识别的超高频RFID系统的接口协议与现有国际标准EPC C1G2（ISO18000-6C）兼容性进行了分析研究。从阅读器兼容识别和应答器兼容识别两方面作了研究，即阅读器兼容识别要求设计的可并行识别的阅读器不仅能够识别可并行识别超高频RFID系统的应答器，而且也应该能对EPC C1G2标准的应答器完成射频识别，以及应答器兼容识别要求设计的可并行识别的应答器不仅能够被可并行识别超高频RFID系统的阅读器所识别，而且还能够被EPC C1G2标准的阅读器所识别。（5） 研究开发了基于网络仿真环境的超高频RFID仿真系统。针对超高频RFID系统的无线通信的特点，利用OPNET三层建模机制，在过程域、节点域及网络域上对可并行识别应答器防碰撞机制的超高频RFID系统建立了接口协议模型、阅读器和应答器节点模型以及系统网络结构模型，在此基础上开发了应答器防碰撞算法模型、应答器估计算法模型，最终形成可并行识别超高频RFID系统的无线射频仿真系统。在仿真系统中采用了离散事件驱动技术、包通信处理技术、无线链路管道化技术，使得系统具有很好的实时性。建立了多种系统仿真场景，在分析研究的基础上进行了计算机仿真，分析仿真结果验证了可并行识别应答器防碰撞算法的正确性和高效性，并为应答器防碰撞实际应用中动态调整扩频序列码长提供了技术依据。