射频识别(RFID)技术是构建物联网大厦的基础。在大规模集成电路技术不断革新、材料工艺水平持续提高和相关标准日趋成熟的有利环境下,RFID技术和应用得到了突飞猛进的发展。随着RFID应用领域的不断扩大,RFID系统的设计正在或即将面临更为复杂的应用环境和更为苛刻的约束条件,大量实际应用中涌现的问题等待着研究者的探索和解决。本文主要从标签数量估计算法、标签识别算法时间和能量有效性、无线充电标签MAC层协议优化、多读写器自适应功率分配算法四个方面进行了理论研究和实验仿真,主要获得以下几个方面的独创性成果:(1)对高精度低复杂度标签数量估计算法进行了研究,基于线性贝叶斯理论,建立标签数量估计问题的线性模型,在保持统计预测方法高精度优点的同时,通过线性拟合大大降低了算法的复杂度。经验证该算法在估计精度上与目前已有的高精度算法差别很小,而计算复杂度则大幅下降。该算法能很好地满足移动应用或嵌入式应用条件下的读写器对计算复杂度降低的需求。(2)对RFID与无线传感网融合后的能耗问题进行了较深入的研究,建立了以时间有效性和能量有效性为度量的树分解算法综合性能评估模型,导出了时间有效性和能量有效性的解析表达式。通过数值求解和仿真分析得出结论,存在某个发射功率范围,在该范围内能量有效性和时间有效性都能接近最佳状态。这个结果有助于RFID系统设计和网络规划时合理选择参数使系统的能量和时间效率最大化。(3)研究了无线充电标签的MAC层协议的优化策略,基于FSA算法分析了在可用能量动态变化条件下不同的能量策略对吞吐率和能量有效性的影响,证明了能量波动条件下可实现的最大吞吐率的上界,运用马尔科夫模型和动态规划方法推导了能量优化利用策略。仿真验证表明采用所提的优化策略可以有效抑制因可用能量变化带来的吞吐率波动现象。(4)针对多读写器环境中的干扰问题,结合问题的特点提出了自适应权重功率分配算法。该算法对低于标称信噪比的读写器自动增加权重因子,引导读写器通过功率的调整使自身的信噪比水平均能尽量接近标称值,满足RFID系统在应用中的实际需求。提出的分布式实现方法进一步提高了算法的实用性。仿真表明,算法在公平性和收敛性方面均表现出良好的性能。