码分射频识别的技术思维

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【摘要】通信思维是码分射频识别的出发点，文章首先介绍了基于雷达思维的单信道射频识别空中接口特征，接着阐述了基于无线数据通信模型的UHF CD-RFID空中接口特征，并对两者作了比较。

【关键词】CD-RFID　单信道射频识别　通信思维　闭环检测　开环检测

现行单信道射频识别依据雷达模型，用雷达思维建立通信参数体系，采用闭环检测方法；码分射频识别更关注RFID的数据传输特征，按照通信思维建立通信参数体系，采用开环检测方法。

1　基于雷达模型的单信道UHFRFID空中接口特征

传统的UHF RFID空中接口设计思维源于雷达模型，认为无源标签射频识别基于雷达探测机理。询问信号由阅读器发出，经无源标签后向散射，返回阅读器接收端，完成一次检测过程(图1)，属于单信道闭环系统。

现行无源标签UUHF RFID空中接口标准以ISO/IEC18000-6为代表，其系统特征体现了源自雷达模型的设计思维。基于雷达模型的单信道射频识别系统如图2所示。

物理层采用最简单的单信道ASK调制、包络检波解调，基本属于上世纪70年代以前的信息技术；媒体接入控制(MAC)层集中于处理单信道造成的标签碰撞仲裁和阅读器碰撞协调；空中接口参数体系以散射截面、波形和到达时间为主；采用闭环检测方法：具有明显的雷达思维特征。

单信道体制的RFID空中接口只能以单链路接入网络，系统接入能力很弱；为提高接入效率，降低标签碰撞概率，每标签读取概率最高不超过50％。为了适应不同的应用场景，制定了多种标签碰撞仲裁算法，包括TypeA、TypeB、TypeC和TypeD，复杂而繁多，且其改进效果也有限。为减少阅读器碰撞，又有多种碰撞协调方案；但所有用到的阅读器碰撞协调措施，无不以牺牲读取效率为代价。

单信道射频识别空中接口参数体系，更多地关注到达时间、波形特性和雷达散射截面，很难全面体现RFID空中接口的数据通信本质。

闭环检测方法，使得检测结果同时包含检测环内全部受测设备特性，从而难于分割，有损于一致性检测效果。

基于雷达思维的单信道射频识别系统设计思维是力求提高对返回信号的识别概率，对多目标探测采取逐个解析的方法，不特别关注频谱利用率和频谱效率，适合于单信道应用。

2　基于无线数据通信模型的

UHF CD―RFID空中接口特征

UHF RFID空中接口的无线数据通信模型，认为无源标签射频识别空中接口是两段互相关联的无线数据通信链路。询问信号由阅读器发出，到无源标签接收为第一段数据通信链路，标签借用阅读器提供的载波，由应答数据实施调制后发射返回应答信号，到达阅读器接收端，完成一次检测过程(图3)。

为适应多标签同时应答需求，返回信号的上行链路设计成码分多码道并行应答；下达询问指令的下行信道属于广播方式，设计成多进制扩展频谱码分响应结构。多阅读器环境应用码分组网。因此，整个系统是全码分射频识别系统(图4)，其检测方法为开环检测。

物理层以扩展频谱、码分接入和移位m序列族研究为基础，旨在改善频谱利用率，并将频谱资源转化为系统接入能力的提高。

由于多信道并行应答加以应答前标签的时域分散，标签碰撞概率降至最低；阅读器码分配置，消除了阅读器碰撞。MAC协议中标签碰撞处理相对简单，而且不再需要读写器碰撞协调。

空中接口参数关注系统设备能力，量纲统一为dB、dBm，方便应用系统的工程设计。

开环检测方法结合由系统设备能力构成的参数体系，便于对系统内各项设备分别进行参数定义和检测，有利于改善一致性检测效果。

基于通信思维的码分射频识别系统设计思维是力求合理利用系统通信资源并充分发挥其效用，追求多用户共享通信资源，追求多信道应用。

3　结束语

雷达思维奠定了射频识别技术的理论基础，不过更适合于单信道射频识别，当RFID为物联网所用的时候，期待更高的网络接入能力；特别是UHF RFID空中接口，传统的单信道射频识别体制不再能满足应用需求，码分射频识别发展的机遇已经到来。