PTag=AeS (2)

　　式中，Ae為電子標(biāo)簽的有效面積如公式(3)：

　　無源RFID系統(tǒng)的電子標(biāo)簽是通過電磁場供電，因此標(biāo)簽有很大的功耗，當(dāng)讀寫的距離越短時，其性能就會越差。電子標(biāo)簽的工作電壓決定了RFID電子標(biāo)簽?zāi)芊裾５墓ぷ鳎瑫r也決定了無源RFID系統(tǒng)的識別距離。但隨著集成電路工藝的不斷發(fā)展，射頻電子標(biāo)簽芯片的功耗也在來斷的降低。目前，比較典型的低功耗電子標(biāo)簽，其標(biāo)簽本身的功耗可以低至數(shù)十微瓦到數(shù)微瓦，這種標(biāo)簽的工作電壓為1.2 V左右。這種無線電發(fā)射功率受到限制，但無源電子標(biāo)簽的識別距離可以過到10 m以上。

2)電子標(biāo)簽到閱讀器的能量傳輸

　　電子標(biāo)簽返回的能量取決于它的雷達散射截面面積，并和其成正比，它是目標(biāo)反射電磁波能力的測度。散射面積是主要取決于兩個參數(shù)，其一是本身的物體特性如目標(biāo)的大小、材料、表面結(jié)構(gòu)和材料，其二是反射電磁波的特性，比如電磁波的極化方向和波長等。電子標(biāo)簽在空間的某個位置接收到閱讀器發(fā)射的電磁波后，將其中的一部分吸收用于提供自身工作的能量，而另外一部分被反射回去，電子標(biāo)簽反射電磁波的能量：

　　根據(jù)以上計算可知，天線方向圖和增益G的要求與系統(tǒng)的頻率選擇無關(guān)，而讀寫器天線的“視場”大小的要求，取決于目標(biāo)的速度和運動范圍，與系統(tǒng)的頻率選擇無關(guān)。對接收機和標(biāo)簽的靈敏度的要求和頻率也是無關(guān)，所以當(dāng)頻率增高，作用距離就會變小。如果保持同樣的作用距離，那么UHF系統(tǒng)的基站發(fā)射功率P比2.45 GHZ系統(tǒng)低7倍，5.8 GHz系統(tǒng)需要高40倍。

　　4 遠程RFID系統(tǒng)的沖突問題

　　遠距離無源RFID系統(tǒng)具有作用距離遠且視場范圍大的特點，但同時也容易出現(xiàn)一個多機或多卡的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致系統(tǒng)讀寫多標(biāo)簽出現(xiàn)沖突。所以有必要采取一些好的防沖突地區(qū)的技術(shù)。多卡沖突仲裁就是在同一時間只能有一個卡響應(yīng)，這就需要用讀寫器命令進行控制。仲裁的方法主要有兩種：Binary和Aloha。

　　4.1 Binary多卡沖突仲裁

　　Binary多卡沖突仲裁，主要是通過采用狀態(tài)機的方式來實現(xiàn)多卡讀寫仲裁機制，其中主要有4種狀態(tài)。

　　其中的狀態(tài)解釋如下：

　　Power-OFF狀態(tài)：指的是識別卡處于關(guān)機狀態(tài)，即讀寫器此時不能被激活識別卡;

　　Ready狀態(tài)：當(dāng)識別卡第一次被讀寫器激活時，識別卡就會處于Ready狀態(tài);

　　ID狀態(tài)：如果識別卡試圖傳送識別信息給讀寫器時，識別卡就會處于ID狀態(tài);

　　Data_Exchange狀態(tài)：如果讀寫器識別并被選中識別卡時，識別卡就會處于Data_Exchange狀態(tài)

　　為了支持仲裁沖突，識別卡上有兩個硬件電路：8bit計數(shù)器Counter和1bit隨即數(shù)發(fā)生器(只有兩個可能的值：0和1)。當(dāng)所有的或一部分讀寫器射頻電磁場上的識別卡參與沖突仲裁時，讀寫器上的Group_Unselect和Group_Select命令就會運行沖突仲裁算法。

　　4.2 Aloha算法

　　ALOHA協(xié)議是一種防碰撞的沖突仲裁算法。如果在隨機的時間間隔中有多個標(biāo)簽發(fā)送數(shù)據(jù)包，并且這個數(shù)據(jù)包發(fā)生了碰撞，那么標(biāo)簽就會等待一個隨機的時間，然后再次發(fā)送數(shù)據(jù)。這種算法吞吐率低，適用于只讀標(biāo)簽的應(yīng)用場景。于是就出現(xiàn)了時隙Aloha算法。

　　時隙Aloha算法改善了Aloha算法的吞吐率。它采用讀寫器控制的隨機TDMA方法。這種方法是將信道分為很多個時隙，并且讓每一個時隙就剛好能傳送一個分組。而時隙的長度能過系統(tǒng)的時鐘進行控制，每個控制單元要與此時鐘同步。在RFID系統(tǒng)中，標(biāo)簽只能在其規(guī)定的同步時隙內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)包。與Aloha算法相比，提高了吞吐率，為了善在多標(biāo)簽環(huán)境下的性能，隨后又提出了動態(tài)時隙Aloha算法。

　　動態(tài)時隙Aloha算法，是一種可以動態(tài)調(diào)整時隙數(shù)量的算法。如果讀寫器在等待的狀態(tài)中的循環(huán)時隙段中發(fā)送了請求命令，就會有1～2個時隙給可能存在的標(biāo)簽使用。當(dāng)?shù)鄠€標(biāo)簽在兩個時隙內(nèi)發(fā)生了碰撞，那么就要通過請求命令增加時隙數(shù)量，以供標(biāo)簽使用，直到發(fā)現(xiàn)一個唯一的標(biāo)簽為止。對于Aloha算法、時隙Aloha算法還是動態(tài)時隙Aloha算法，其標(biāo)簽發(fā)送數(shù)據(jù)都是隨機的，因此不能保證整個系統(tǒng)的可靠性，且信道的利用率較低。

　　關(guān)于Binary多卡沖突仲裁方法和Aloha算法都有其優(yōu)缺點。而Binary信道利用率可高達43%，識別率較高，也不存在錯誤判決問題，但其因時延長，而安全性較差。Aloha算法實現(xiàn)簡單，但其信道利用率最大為36%，出存在一些錯誤判斷問題，所以不適合應(yīng)用于大量標(biāo)簽的場合。在設(shè)計系統(tǒng)時要根據(jù)系統(tǒng)的應(yīng)用場合選擇合適的防碰撞算法。