3、Frame Slotted ALOHA算法（FSA）：

? ALOHA 的另一种改进算法是帧时隙 ALOHA 算法（FSA）。 ? 它是在Slotted ALOHA 算法的基础上把 N 个相同的时隙组成一

帧，且在整个电子标签识别过程中，帧的大小是固定的，帧中的每个时隙足够一个电子标签与阅读器进行完通信，该算法也称为固定帧时隙 ALOHA 算法。

? 该算法比较适用于传输信息量较大的场合，和Slotted ALOHA 算

法一样，帧时隙 ALOHA 算法同样需要一个同步开销。

步骤

? 首先由阅读器把帧长度 N 发送给电子标签，电子标签则产生[1，N]之间的随机数，接下来各电子标签选择相应的时隙，与阅读器进行通信；

? 如果当前时隙与电子标签随机产生的数相同，电子标签则响应阅读器的命令，若不同，标签则继续等待。

? 假如当前时隙内仅有一个电子标签响应，阅读器就读取该标签发送的数据，读取完了以后就使该标签处于“无声”状态。

? 如果当前时隙内有多个标签响应，则该时隙内的数据就出现了碰撞，此时阅读器会通知该时隙内的标签，让它们在下一轮帧循环中重新产生随机数参与通信。

? 逐帧循环，直到识别出所有电子标签为止。

4、Dynamic FSA 算法：

? 该算法根据上一读写周期中统计的成功识别的时隙数、发生碰撞

的时隙数、空闲时隙数信息来调整下一读写周期的帧长度。具体调整方法有两种。

? 第一种：根据统计信息，当碰撞时隙数达到规定的上限时，读写

器增大下一帧的长度；当碰撞时隙数少于规定的下限时，读写器减少下一帧时隙数。使用该方法当标签规模不大时，读写器使用较短的帧长度就能快速识别标签，而当标签数量很多时，读写器不得不增加帧长度以减少碰撞次数。

? 第二种： 读写器以 2 或 4 个时隙数为一帧开始，如果没有一

个标签能够成功识别，读写器增加帧长度开始下一轮读写周期。重复上述过程直到至少有一个标签被成功识别。当有一个标签成功识别后，读写器立刻停止当前的读写周期，然后读写器再以开始时最小的帧长度开始下一轮读写识别。

? 该算法通过动态调整帧长度，相比帧时隙算法在标签规模不大时

能够取得较理想的吞吐率。可是一旦标签个数很大时，增大帧长度就不是很好的解决方法，因为帧长度不能无限制的增大。

? 采用ALOHA系列算法，假设阅读器射频工作范围内存在 n 个标

签，理论上阅读器至少需要 n 个时隙的时间才能成功识别完，最坏的情况下，阅读器经过多次搜索也未能识别出某个标签，导致出现“饿死现象”。

? 而Binary-Tree系列算法并不会采取退避原则，而是直接进行解

决。当多标签同时发送信息而碰撞时，读写器利用碰撞位将碰撞的标签分为两个或更多子集，对每个子集分别识别。如果存在碰撞则继续再划分，直到标签被完全识别为止。这样则有效地避免了标签的“饿死现象”。

四、RFID相关电磁场理论

读写器和电子标签通过各自的天线构建了二者之间的非接触信息传输通道。根据观测点与天线之间的距离由近及远可以将天线周围的场划分为三个区域：

非辐射场区：场强与距离天线的远近有关，电磁能量只在场源附近来回流动，随着

与天线的距离不断增大，场强不断减小。

分界：R=λ/2π

辐射近场区：菲涅尔区，电磁能量会脱离天线的束缚进入到外空间。该区域里辐射

场的角度分布与距天线口径的距离远近有关。

分界：R=2D/λ（已知天线直径为D，天线波长为λ）

辐射远场区：夫郎荷费区，该区域里辐射场的角度分布与距天线口径的距离远近是不相关的。

2

五、RFID的能量传递

读写器到电子标签的能量传递

距离读写器R处的电子标签的功率密度S为：

电子标签所能接收到的最大功率Ptag：

PTx读写器的发射功率，GTx读写器发射天线的增益，Gtag电子标签接收天线的增益，R电子标签与读写器间距

电子标签到读写器的能量传递

S?PTx?GTx4?R2?2Ptag?Ae?S??Gtag?S4?P?G?2???Ptag??Gtag?Tx2Tx?Gtag?P?G?TxTx??4?4?R?4?R?2Pback???S???PTx?GTx4?R2Sback?Pback??PTx?GTx?224?R24?R??2??PTx?GTx?PRx?Sback?Aw???GRx224?4?R??Pback电子标签反射出去的功率，σ雷达散射截面，Sback功率密度，PRx读写器接收到的功率

第四章RFID读写器

一、读写器的功能

①实现与电子标签的通讯：最常见的就是对标签进行读数，这项功能需要有一个可靠的软件算法确保安全性、可靠性等。除了进行读数以外，有时还需要对标签进行写入，这样就可以对标签批量生产，由用户按照自己需要对标签进行写入；

②给标签供能:在标签是被动式或者半被动式的情况下，需要读写器提供能量来激活射频场周围的电子标签；阅读器射频场所能达到的范围主要由天线的大小以及阅读器的输出功率决定的。天线的大小主要是根据应用要求来考虑的，而输出功率在不同国家和地区，都有不同的规定。

③实现与计算机网络的通讯

④实现多标签识别 ⑤实现移动目标识别 ⑥实现错误信息提示 ⑦有源标签的电池信息 三、 天线：

? 发射和接收射频载波信号

? 将读写器中的电流信号转换成射频载波信号并发送给电子标签，或者接收标签发送过来的射频载波信号并将其转化为电流信号； ? 无源标签能量供给

射频接口模块

? 包括发射器、射频接收器、时钟发生器和电压调节器等。该模块是读写器的射频前端，负责射频信号的发射及接收。

? 调制电路负责将需要发送给电子标签的信号加以调制，然后再发送； ? 解调电路负责将解调标签送过来的信号并进行放大； ? 时钟发生器负责产生系统的正常工作时钟。

逻辑控制模块

? 读写器的逻辑控制模块是整个读写器工作的控制中心、智能单元，是读写器的读写器的组成

读写器射频接口发射器逻辑控制单元微控制器应用接口驱动存储单元天线接收器时钟发生器电压调节器计算机通信网络