RFID系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)施策略在讀寫(xiě)器與電子標(biāo)簽的無(wú)線(xiàn)通信中, 存在多種干擾因素, 最主要的干擾因素是信道噪聲和信號(hào)沖突。采用恰當(dāng)?shù)男盘?hào)編碼、調(diào)制與校檢方法, 并采取信號(hào)防沖突控制技術(shù), 能顯著提尚效據(jù)傳輸?shù)耐暾院涂煽啃浴?/span>
1. 信號(hào)的編碼、調(diào)制與校檢
    RFID系統(tǒng)基帶編碼的方式有多種, 編碼方式與系統(tǒng)所用的防碰撞算法有關(guān)。RFID系統(tǒng)一般采用曼徹斯特編碼, 該編碼半個(gè)bit 周期中的負(fù)邊沿表示1, 正邊沿表示0。該編碼若碼元片內(nèi)沒(méi)有電平跳變, 則被識(shí)別為錯(cuò)誤碼元。這樣可以按位識(shí)別是否存在碰撞, 易于實(shí)現(xiàn)讀寫(xiě)器對(duì)多個(gè)標(biāo)
簽的防碰撞處理。

    信號(hào)傳輸前先進(jìn)行降噪處理, 去除信號(hào)中的低頻分量和高頻分量, 以減少誤碼率。然后進(jìn)行載波調(diào)制, 載波調(diào)制主要有 ASK、FSK 和 PSK 等幾種制式, 分別對(duì)應(yīng)于正弦波的幅度、頻率和相位來(lái)傳遞數(shù)字基帶信號(hào)。在RFID系統(tǒng)中, 為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、降低成本, 大多數(shù)系統(tǒng)采用ASK的調(diào)制技術(shù)。

    為減少信號(hào)傳輸過(guò)程中的波形失真、還應(yīng)使用校驗(yàn)碼對(duì)可能或已經(jīng)出現(xiàn)的差錯(cuò)進(jìn)行控制, 簽別懸否發(fā)生錯(cuò)誤, 進(jìn)而糾正錯(cuò)誤、甚至重新傳輸全部或部分消息。常用的校驗(yàn)方法有奇偶校驗(yàn)方法和CRC校驗(yàn)方法等。
2. 信號(hào)防沖突
    為使讀寫(xiě)器能順利完成其作用范圍內(nèi)的標(biāo)簽識(shí)別和信息讀寫(xiě)等操作, 防止碰撞, RFID 主要 采用時(shí)分多路法(TDMA), 每個(gè)標(biāo)簽在單獨(dú)的某個(gè)時(shí)隙內(nèi)占用信道與讀寫(xiě)器進(jìn)行通信。然而, 在多讀寫(xiě)器、多電子標(biāo)簽的系統(tǒng)中, 信號(hào)之間的沖突與干擾在所難免, 這會(huì)導(dǎo)致信息疊混, 嚴(yán)重影響RFID 的使用性能。信號(hào)之間的沖突分為標(biāo)簽沖突和讀寫(xiě)器沖突兩類(lèi), 解決沖突的關(guān)鍵在于使用防碰撞算法。
(1)標(biāo)簽沖突。
    當(dāng)多個(gè)電子標(biāo)簽處于同一個(gè)讀寫(xiě)器的作用范圍時(shí), 在沒(méi)有采取多址訪(fǎng)問(wèn)控制機(jī)制的情況下,信息的傳輸過(guò)程將產(chǎn)生干擾, 這將導(dǎo)致信息讀取失敗。
①隨機(jī)性解決方案。
   對(duì)于標(biāo)簽沖突, 一般采用 ALOHA 搜索算法。例如, 目前高頻頻段(HF)的電子標(biāo)簽都使用 ALOHA 算法來(lái)處理。ALOHA 算法在一個(gè)周期性的循環(huán)中將數(shù)據(jù)不斷地發(fā)送給讀寫(xiě)器, 數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)間只占重復(fù)時(shí)間的很小部分, 傳輸間歇長(zhǎng), 電子標(biāo)簽重復(fù)時(shí)間小, 各電子標(biāo)簽可在不同的時(shí)段上傳輸數(shù)據(jù), 數(shù)據(jù)包傳送時(shí)不易發(fā)生碰撞。改進(jìn)型的 ALOHA算法還可以對(duì)標(biāo)簽的數(shù)量進(jìn)行動(dòng)態(tài)估計(jì), 并根據(jù)一定的優(yōu)化準(zhǔn)則, 自適應(yīng)選取延遲的時(shí)間及幀長(zhǎng), 顯著地提高了識(shí)別速度。由于同類(lèi)型的電子標(biāo)簽工作在同一頻率, 共享同一通信信道, ALOHA 算法中電子標(biāo)簽利用隨機(jī)時(shí)間響應(yīng)讀寫(xiě)器的命令, 其延遲時(shí)間和檢測(cè)時(shí)間是隨機(jī)分布的, 是一種不確定的隨機(jī)算法。
② 確定性解決方案。
    除隨機(jī)性方案外, 還有一種確定性解決方案, 主要用于超高頻頻段(UHF)。確定性解決方案的基本思想是, 讀寫(xiě)器將沖突區(qū)域的標(biāo)簽不斷劃分為更小的子集, 根據(jù)標(biāo)簽ID 的唯一性來(lái)選擇標(biāo)簽進(jìn)行通信。在確定性解決方案中, 最典型的是樹(shù)型搜索算法, 這種算法由讀寫(xiě)器發(fā)出請(qǐng)求命令, N個(gè)標(biāo)簽同時(shí)響應(yīng)造成沖突后, 檢測(cè)沖突位置, 逐個(gè)通知不符合要求的標(biāo)簽退出沖突, 最后一個(gè)標(biāo)簽予以響應(yīng)。余下的N-1個(gè)標(biāo)簽重復(fù)上述步驟, 經(jīng)過(guò) N-1 次循環(huán)后, 所有標(biāo)簽訪(fǎng)問(wèn)完畢。確定性解決方案的缺點(diǎn)是標(biāo)簽識(shí)別速度較低。
(2)讀寫(xiě)器沖突。
    在實(shí)際應(yīng)用中, 有時(shí)需要近距離布局多個(gè) RFID 讀寫(xiě)器, 一個(gè)標(biāo)簽同時(shí)接收到多個(gè)讀寫(xiě)器的命令, 從而導(dǎo)致讀寫(xiě)器間相互干擾。是由多個(gè)相鄰的讀寫(xiě)器試圖同時(shí)與一個(gè)標(biāo)簽進(jìn)行通信而引起的標(biāo)簽干擾。解決干擾最簡(jiǎn)單的做法時(shí)隙。例如, 目前已提出的 Colorwave 算法提供了一個(gè)實(shí)時(shí)、分布式的MAC 協(xié)議, 該協(xié)議可以為讀寫(xiě)器分配頻率與時(shí)隙, 從而減少了讀寫(xiě)器間的干擾。讀寫(xiě)器在同電子標(biāo)簽通信前, 每隔100 ms探測(cè)一次數(shù)據(jù)信道的狀態(tài), 采用載波偵聽(tīng)的方式來(lái)解決

    讀寫(xiě)器沖突有兩種, 一種是由多個(gè)讀寫(xiě)器同時(shí)在相同頻段上運(yùn)行而引起的頻率干擾, 另一種是, 將相鄰的讀寫(xiě)器分配在不同的頻率或時(shí)隙, 而將物理上足夠分離的讀寫(xiě)器分配在同一頻率或在歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)(European Telecommunications Standards Institute, ETSI)的標(biāo)準(zhǔn)中, 度寫(xiě)器的沖突。在EPC的標(biāo)準(zhǔn)中, 在頻譜上將讀寫(xiě)器傳輸和標(biāo)簽傳輸分離開(kāi), 這樣, 讀寫(xiě)器僅與中度寫(xiě)器發(fā)生沖突, 標(biāo)簽僅與標(biāo)簽發(fā)生沖突, 簡(jiǎn)化了問(wèn)題。

3. ISO 18000-6編解碼和防沖突簡(jiǎn)介
    ISO 18000是RFID的最新國(guó)際標(biāo)準(zhǔn), 其中, ISO 18000-6 是頻率為860~960 MHz的RFID標(biāo)準(zhǔn), 該標(biāo)準(zhǔn)給出了讀寫(xiě)器與電子標(biāo)簽之間通信的空中接口。ISO 18000-6標(biāo)準(zhǔn)分為ISO 18000-6型、ISO 18000-6 B型和ISO 18000-6 C型。
(1)編解碼和防沖突。
    ISO 18000是RFID的最新國(guó)際標(biāo)準(zhǔn), 其中, ISO 18000-6 是頻率為860~960 MHz的RFID標(biāo)準(zhǔn), 該標(biāo)準(zhǔn)給出了讀寫(xiě)器與電子標(biāo)簽之間通信的空中接口。ISO 18000-6標(biāo)準(zhǔn)分為ISO 18000-6 A型、ISO 18000-6B型和ISO 18000-6C型。
(1)編解碼和防沖突。
    ISO 18000-6 A 型由電子標(biāo)簽向讀寫(xiě)器的數(shù)據(jù)發(fā)送采用FM0編碼, 由讀寫(xiě)器向電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)發(fā)送采用PIE編碼。ISO 18000-6 B型由電子標(biāo)簽向讀寫(xiě)器的數(shù)據(jù)發(fā)送采用 FM0編碼, 由讀寫(xiě)器向電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)發(fā)送采用曼徹斯特編碼。ISO 18000-6標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了防沖突協(xié)議的演進(jìn)。最初, ISO 18000-6 A 型采用了 ALOHA 協(xié)議; 之后, 協(xié)議演進(jìn)到ISO 18000-6 B型, 該協(xié)議使用了二進(jìn)制樹(shù)協(xié)議; 而現(xiàn)在, 協(xié)議演進(jìn)到ISO 18000-6 C型, 該協(xié)議要求使用帶時(shí)隙的ALOHA 協(xié)議。   

(2)FM0編碼和PIE編碼。
     FM0編碼的全稱(chēng)為雙相間隔碼(Bi-Phase Space)編碼, 其工作原理是在一個(gè)位窗內(nèi)采用電平變化來(lái)表示邏輯。如果電平從位窗的起始處翻轉(zhuǎn), 則表示邏輯“1”; 如果電平除了在位窗的起始處翻轉(zhuǎn), 還在位窗中間翻轉(zhuǎn)則表示邏輯“0”。一個(gè)位窗的持續(xù)時(shí)間為25us。根據(jù)FMO編碼的規(guī)則, 無(wú)論傳送的數(shù)據(jù)是0還是1, 在位窗的起始處都需要發(fā)生跳變。

    PIE(Pulse Interval Encoding)編碼的全稱(chēng)為脈沖寬度編碼, 工作原理是通過(guò)定義脈沖下降治 之間的不同時(shí)間寬度來(lái)表示數(shù)據(jù)。在該標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定中, 由讀寫(xiě)器發(fā)往電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)幀由SOF(飄開(kāi)始信號(hào))、EOF(幀結(jié)束信號(hào))、數(shù)據(jù)0和1組成。在標(biāo)準(zhǔn)中定義了一個(gè)名稱(chēng)為“Tari”的時(shí)間 間隔, 也稱(chēng)為基準(zhǔn)時(shí)間間隔, 該時(shí)間段為相鄰兩個(gè)脈沖下降沿的時(shí)間寬度, 持續(xù)時(shí)間為25從S。