文/关贞阳1　刘振鹏1,2　李小东3

射频识别系统中UHF 阶段的

Q 值防碰撞算法，利用参数Q 值的

变化动态地改变识别帧中的时隙

数，以获得更高的识别效率。基

于此算法，本文提出了一种改进

算法。在识别帧开始时，引入一

种连续碰撞检测机制，对识别标

签数量进行预测，迅速地调整出

最佳的Q 值。通过仿真实验，系

统的效率得到了提高。

【关键词】RFID Q 值防碰撞算法 连续碰撞检

测 碰撞概率

在RFID 系统中，当读写器的天线范围内

有多个标签存在时，标签会同时回应读写器，

不可避免的发生碰撞问题。因此标签碰撞成为

影响系统识别效率和准确率的重要因素，如何

解决这一问题成为了研究的热点。

由于标签结构简单和时分多址技术方便

易实现等优点，国际上主要采用了TDMA 方

法解决此类问题，对于高频阶段，流行的解

决方案是Q 值标签防碰撞算法。该算法本质

上是一种帧时隙（FSA）算法，根据帧内每个

时隙的识别情况，通过累加参数c 和浮点数

Qfp，动态的调整帧长度的大小。但是在调整

过程中，会出现Q 值决定的时隙数与待识别

标签数不相符，系统不能达到最高识别效率的

情况，且标签预测需要较高的硬件支持和大量

的额外系统开销。为了解决这些问题，本文在

连续碰撞研究的基础上，区分讨论空闲与碰撞

时隙的不同处理情况，重新确定调整阈值，提

出了一种基于连续碰撞检测机制改进的Q 值

RFID 防碰撞算法。

1 基于连续碰撞检测机制的Q值算法

为使参数Q 取得合适的初始值，在每帧

开始前应对待识别的标签数目进行估计，并按

照[3] 中所提供的时隙数和标签数的关系，在

保证系统效率最高的情况下，调整并选择相应

的Q 值。但实际操作中，标签估计算法需要

有强大的硬件支持并会带来巨大的额外损耗，

相对于结构较为简单读写器来说，运营成本会

大幅度提高。为解决这一问题，本文提供一种

更为简单的标签估计方法——连续碰撞检测估

计算法。基本思路为：每个识别帧开始时，设

前4 个时隙被定为估算时隙，并对4 个时隙进

行监测，获取其通信状态，如果出现连续的

4 个空闲或者连续的3 个碰撞状态，立即对Q

值进行加1 或者减1 操作，降低了标签估计的

复杂程度和实现难度。

2 连续碰撞检测机制的Q值算法程序流程

通过上述分析以及参考文献，本文给出

该算法程序的流程图，如图1。

3 仿真结果与性能比较

本文用MatLab 软件对算法进行了仿真，

并与原标准Q 值算法进行了比较。仿真结果

如下：图2 是通信量和系统效率间关系的实验

结果图。图3 是系统识别标签的平均时延图。

通过实验结果我们可以得出结论：改进的连续

碰撞检测Q 值算法，在未增加系统复杂程度

的情况下，提高了系统的效率和对标签数量急

剧增加情况的适应能力。

4 结束语

本文详细介绍了基于连续碰撞检测机制的

Q 值算法，通过空闲时隙和碰撞时隙发生的概

率不同，分别确定了连续碰撞检测机制调整Q

值的具体时隙数。从而在较小幅度提高成本和

功耗的情况下，整体上对标签预测和Q 值调

整进行了改进。实验仿真证明了该算法可在不

增加系统复杂程度的情况下，加快Q 值调整

速度，提高识别效率，增强系统应对大数量标

签的能力。

参考文献

[ 1 ] Y i n g h u a C u i a n d Y u p i n g Z h a o . A

Modified Q-parameter Anti-collision

Scheme for RFID Systems.IEEE 9781-

4244-3941-6/09/2009: Ⅲ .

[2]Liang-Chin Wang and Hsin-Chin Liu.

A Novel Anti-Collision Algorithm

for EPC Gen2 RFID Systems[J]. IEEE

1-4244-0398-7/06/2006: Ⅲ .

[ 3 ] C . F l o e r k e m e i e r a n d M . W i l l e ,

"Comparison of Transmission Schemes

f o r F r a m e d A L O H A b a s e d R F I D

Protocols," International Symposium

on Applications and the Internet

Workshops,2006.

作者单位

1. 河北大学电子信息工程学院　河北省保定

市　071000

2. 河北大学网络中心　河北省保定市

071000

3. 北京市密云县联通分公司　北京市密云县

101500