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射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术作为自动识别技术的一个重要分支,由于其独特的优势,近年来得到了快速的发展,被认为21世纪十大热门研究领域之一。随着社会经济的不断发展,应用RFID技术的要求日益提高,其规模也越来越大。为了实现对目标区域的大范围覆盖,往往需要在该区域内密集部署大量RFID阅读器,构成阅读器网络系统。然而,问题也随之而来,特别是作为网络关键部件的阅读器,其工作效率、防冲突能力,以及阅读器网络的性能、覆盖效率等成为RFID网络系统亟待解决的关键问题。这些问题对整个RFID网络系统起着重要作用,决定了网络的工作效率与可靠性。基于此,本文深入研究UHF频段RFID阅读器网络系统注1相关关键技术,并针对这些关键问题,提出相应的解决方案或算法,具体说来,主要包括以下几个方面：
1)本文首先分析相关研究背景、研究现状,讨论当前RFID技术所面临的技术难题以及RFID技术的发展方向,在此基础上,阐述本文的研究目的。接着第二章特别分析阅读器网络的相关研究,着重讨论RFID阅读器网络系统的一些关键要素,包括阅读器网络的拓扑结构、相关协议、网络覆盖等,作为下一步工作的基础。
2)对于阅读器工作效率问题,本文重点关注如何提高阅读器性能,满足阅读器网络的要求。为了提高阅读器数据处理的效率与质量,本文提出一种基于FPGA的阅读器设计方案,利用FPGA数据处理的优点,将其应用于RFID阅读器的数据处理过程。
3)为了解决或缓解阅读器网络中存在的冲突问题,本文首先深入分析这些冲突问题、接着研究传统无线网络相关的冲突避免机制、RFID阅读器网络与传统无线通信网络的区别与联系以及当前为解决RFID阅读器之间冲突所采取的方法以及这些方法的优缺点,然后在此基础上,基于阅读器网络的介质访问控制(MAC),提出一种多通道MAC协议,试图通过扩充阅读器的工作信道,提高网络效率,减少冲突情况的发生。
4)在阅读器功率控制方面,为提高阅读器网络性能而展开深入的研究工作,在详细分析当前相关阅读器功率控制算法的基础上,通过详细的理论分析与推导,针对当前这些算法存在的不足,提出一种高效的分布式功率控制(EDPC)算法,并深入分析算法的执行情况,讨论算法的稳定性,阐述算法的工作流程,为了验证算法的效果,最后对算法进行相应的仿真工作,分析算法的性能。
5)最后,从阅读器网络的覆盖问题着手,就如何提高覆盖效率,降低冗余阅读器数量进行相关的研究。首先讨论完全覆盖连续区域的阅读器部署方案,接着针对阅读器网络的特点,对阅读器网络完全覆盖情况进行进一步优化,提出一种分布式适应性覆盖(DAC)算法,同时深入分析该算法的性能,并进行相关的仿真测试。