超高频RFID认知交互式MAC协议及验证平台研究

针对ISM频段超高频RFID网络的开放性导致的易干扰的问题，开展基于认知无线电的基于权值自适应优化的协作频谱感知技术的研究，实现基于频段噪声能量表及任务优先级的频谱共享协调机制；从系统的角度开展交互式防冲突算法的研究，将读写器防冲突机制和多标签防冲突机制有机结合并综合解决，简化算法结构和流程；针对标签数量庞大的动态密集标签流环境，建立考虑信道干扰率和标签识别优先级的标签识别模型，得到系统主要性能参数的定量的数学描述；将所提算法逐步完善为超高频RFID认知交互式MAC协议，为早日实现具有我国自主知识产权的超高频频段RFID空中接口协议打下基础；开展超高频RFID认知节点开放验证平台的研发，搭建超高频RFID认知网络，将所提MAC协议在验证平台上实现并测试其实际性能，以便尽快转向应用，并可为其他相似协议的研究提供开放验证平台。本项目对推动物联网在复杂应用环境下的大规模普及具有重要和现实意义。

项目组通过三年的研究，基本实现了超高频RFID认知交互式MAC协议及其验证平台的预期研究目标，包括：1）提出了7种可用于包括RFID系统在内的2.4GHz超高频频段系统中的认知无线电协作频谱认知算法，并申请1项发明专利，基本解决了多种应用情况下的2.4GHz超高频频段内的RFID、蓝牙、Zigbee等系统之间的抗干扰的问题。2）分别提出了一种用于静态密集标签环境下的多路接入控制算法，以及一种适用于动态密集标签流的RFID识别算法，建立数学模型，并制定了协议结构及物理层信号表示，将其扩充为MAC协议。初步解决了流水线环境下的动态密集RFID标签识别问题。3）开展了基于读写器colorwave防冲突算法和标签ALOHA防冲突算法的融合工作，并研究了交互融合过程中的安全性问题和读写器认知节点的低复杂度路由问题，提出了2种安全控制方法和2种路由节点地址分配方法，并申请了4项发明专利， 4）实现了基于matlab的多标签/读写器仿真系统的搭建，并基于nRF2401射频芯片实现了基于主板+射频子板的开放式通用RFID认知节点平台的设计，可实现在2.4GHz-2.525GHz通信频段上针对不同通信速率、不同信道宽度、不同抽象层次的RFID识别算法及协议的简单认证。