淺談對(duì)《800/900MHz頻段射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)應(yīng)用規(guī)定(試行)》的理解

1、關(guān)于工作頻率的規(guī)定 

《規(guī)定》第一條：800 MHz／900 MHz頻段RFID技術(shù)的具體使用頻率為840 MHz～845 MHz和920 MHz～ 925 MHz。 

該頻率范圍的規(guī)定既考慮了與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)相銜接又考慮了我國(guó)無(wú)線電頻率劃分和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實(shí)際情況，同時(shí)支持了我國(guó)自主創(chuàng)新的RFID技術(shù)的研究。頻率范圍與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)相銜接，可以使國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的R FID標(biāo)簽?zāi)軌蛲ㄓ脼槲覈?guó)產(chǎn)品的出口流通提供了方便。同時(shí)可以使我國(guó)制造企業(yè)生產(chǎn)的R FID設(shè)備不需要經(jīng)過(guò)太大的改動(dòng)就能在美國(guó)和歐洲使用降低企業(yè)的設(shè)計(jì)和制造成本。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO／IEC18000—6推薦UHF頻段RFID設(shè)備使用的頻率范圍是860 MHz～960 MHz。目前世界上主要發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)在這一頻段對(duì)R FID業(yè)務(wù)所做的頻率規(guī)劃如表1所示 我國(guó)860 MHz～960 MHz頻段的具體頻率使用狀況如表2。 

表1 全球RFID頻率規(guī)劃情況



表2 我國(guó)860 MHz～960MHz頻段的頻率使用狀況

從我國(guó)目前在860 MHz～960 MHz頻段的頻率使用現(xiàn)狀(表2)可以看到 在該頻段內(nèi)頻率已經(jīng)劃分完畢 沒(méi)有空余頻段可用于RFID頻率，因此應(yīng)選擇與現(xiàn)有業(yè)務(wù)相互影響最小的工作頻段。移動(dòng)通信和航空導(dǎo)航業(yè)務(wù)由于使用地域廣泛 而且其業(yè)務(wù)的重要性高 所以國(guó)家很難采取措施來(lái)實(shí)現(xiàn)其與RFID業(yè)務(wù)的共用。無(wú)中心對(duì)講業(yè)務(wù)由于是窄帶業(yè)務(wù) 其使用頻帶寬度只有2 MHz 所以也無(wú)法采用共用的方式來(lái)用作RFID業(yè)務(wù)。因此 我國(guó)采取了RFID業(yè)務(wù)與點(diǎn)對(duì)點(diǎn)立體聲廣播傳輸業(yè)務(wù)共用頻段的方式解決這個(gè)問(wèn)題。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)立體聲廣播傳輸業(yè)務(wù)主要用于廣播電臺(tái)播控中心與調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)房之間的節(jié)目傳送，工作頻段為91 7 MHz～925 MHz。筆者認(rèn)為，國(guó)家~BRFtD使用頻率規(guī)劃在920 MHz～925 MHz有著以下幾個(gè)方面的考慮。 

第一．該業(yè)務(wù)的使用范圍局限(如廣州地區(qū))，設(shè)備架設(shè)位置特殊．僅用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸 只要采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施，就可以避免和減弱RFID使用時(shí)的干擾。而且RFID~頻技術(shù)可極大減小這兩種業(yè)務(wù)間的相互干擾。 

第二，近年來(lái)隨著光纖通信與衛(wèi)星通信的發(fā)展，大多數(shù)原有的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)立體聲廣播傳輸業(yè)務(wù)已經(jīng)采用光纖傳輸或衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)替代。隨著其應(yīng)用的減少 可以逐步把該業(yè)務(wù)使用頻率調(diào)整到91 7 MH Z～920 MHz這3 MHz范圍內(nèi)。 

第三， 中國(guó)香港地區(qū)使用的頻段也是920 MHz～925 MHz 頻率范圍選取的一致性有利于加速RFID技術(shù)在粵港貨物快速流通中的應(yīng)用。 

《中國(guó)RFID技術(shù)政策白皮書》指出，“要建立中國(guó)R FID技術(shù)自主創(chuàng)新體系，取得核心技術(shù)的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。 我國(guó)為RFID使用頻率劃分了雙頻段，除了920 MHz～925 MHz頻段外．還從800 MHz頻段中劃出了840 MHz～845 MHz供使用。該劃分充分考慮了為RFID產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展留有足夠的頻率擴(kuò)展空間，同時(shí)支持了我國(guó)自主創(chuàng)新的RFID技術(shù)的研究。首先，雖然對(duì)國(guó)內(nèi)外RFID設(shè)備制造商來(lái)說(shuō) 該頻段的RFID產(chǎn)品無(wú)論在知識(shí)產(chǎn)權(quán)方面．還是在產(chǎn)品生產(chǎn)方面，機(jī)會(huì)都是均等的，但該頻段的RFID設(shè)備最終只能在國(guó)內(nèi)使用。這對(duì)于國(guó)內(nèi)的制造商來(lái)說(shuō) 在取得核心技術(shù)的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)方面占有比較大的優(yōu)勢(shì)。其次，雙頻段的劃分考慮了對(duì)歐洲和美國(guó)的平衡，同時(shí)兼顧了歐洲和美國(guó)市場(chǎng)。在我國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)和使用的900 MHz頻段R FID設(shè)備可經(jīng)過(guò)較小的軟件方面的改動(dòng)銷往美國(guó) 800 MHz頻段設(shè)備則可經(jīng)過(guò)較小改動(dòng)銷往歐洲。 

雙頻段劃分也存在著一些缺陷。首先 由于支持雙頻的RFID設(shè)備的射頻元器件要求比支持單頻的高 如要求寬頻帶 高動(dòng)態(tài)范圍等，因而廠家研發(fā)和制造成本會(huì)相對(duì)比較高。其次，如果用840 MHz～845 MHz頻段的RFID讀寫器讀920 MHz～92 5 MHz頻段的RFID標(biāo)簽，最大讀寫距離會(huì)有大約30％的損失這是由RFID讀寫器和RFID標(biāo)簽的濾波器件、天線等射頻元器件的非寬頻特性所帶來(lái)的功率損失造成的。 

2關(guān)于占用帶寬的規(guī)定 

《規(guī)定》第二條：信道帶寬和信道占用帶寬(99％能量)：250 kHz。 

與國(guó)際上其他國(guó)家和地區(qū)相對(duì)比 歐洲對(duì)RFID信道帶寬的規(guī)定是200 kHz 而美國(guó)是500 kHz。占用帶寬是由數(shù)據(jù)傳輸速率和調(diào)制方式共同決定的，規(guī)定了數(shù)據(jù)傳輸速率和調(diào)制方式，所需占用帶寬也就相應(yīng)確定了．在調(diào)制方式固定的情況下，數(shù)據(jù)傳輸速率越大．則所需占用帶寬越大。而數(shù)據(jù)傳輸速率又和RFID標(biāo)簽信息長(zhǎng)度、編碼方式及每秒鐘要求讀取標(biāo)簽次數(shù)有關(guān)。 規(guī)定》中沒(méi)有明確指出我國(guó)RFID設(shè)備應(yīng)該使用的調(diào)制方式。一般情況下 UHF頻段R FID設(shè)備以ASK調(diào)制為主流 分DSB-ASK SSB-ASK和PRASK-類。理論上 對(duì)于DSB—ASK 調(diào)制的數(shù)據(jù) 信號(hào)占用的最小帶寬為數(shù)據(jù)傳輸速率的4倍；對(duì)于SSB—ASK調(diào)制的數(shù)據(jù)是3倍 對(duì)于PR—ASK調(diào)制的數(shù)據(jù)則為2倍。在ISO1 8000—6標(biāo)準(zhǔn)中TypeA和TypeB兩種類型均要求返回鏈路數(shù)據(jù)傳輸速率為40 k bit／s。根據(jù)理論推算．所需要的占用帶寬分別為80 kHz 1 20 kHz和240 kHz。對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)．250 kHz的占用帶寬足以滿足該數(shù)據(jù)傳輸速率的需求。 

3關(guān)于發(fā)射功率的規(guī)定 

《規(guī)定》第五條，關(guān)于發(fā)射功率的規(guī)定如表3所示。 

表3 RFID發(fā)射功率規(guī)定

國(guó)際上其他國(guó)家和地區(qū)規(guī)定的最大發(fā)射功率如表4所示。 

表4 其他國(guó)家或地區(qū)的RFID發(fā)射功率規(guī)定

對(duì)比我國(guó)和國(guó)際其他國(guó)家或地區(qū)的最大發(fā)射功率的規(guī)定，我們必須弄清楚兩個(gè)問(wèn)題。一是弄清e(cuò).i.r.p與e.r.p的區(qū)別和聯(lián)系；二是弄清RFID設(shè)備讀寫距離和發(fā)射功率的關(guān)系。 

e.i.r.P(Effective Isotropic Radiated Power)是指有效全向發(fā)射功率。它表示同全向天線相比，可由發(fā)射機(jī)獲得的在最大天線增益方向上的發(fā)射功率。e.r.P(Effective Radiated Power)是指有效發(fā)射功率，表示同半波偶極子天線相比的最大發(fā)射功率。兩者之間的關(guān)系是：e.i.r.p=e.r.p+2.15dB。 

我國(guó)規(guī)定e.r.p最大為2W，即33dBm，假設(shè)所用天線增益為1OdBi，可以算得允許發(fā)射機(jī)端口的最大功率為：Pt=33+2.1 5-10=25.15d8m，約為330mW 。 

RFID設(shè)備讀寫距離與發(fā)射功率有一定聯(lián)系。理論證明，RFID讀寫器對(duì)標(biāo)簽的讀取距離遵循雷達(dá)方程。即： 

式(1)中，Pr為讀寫器接收功率 Pt為讀寫器發(fā)射功率,G為天線增益,λ為波長(zhǎng)，σ為雷達(dá)散射橫截面面積，R為讀寫距離。 

公式表明，RFID設(shè)備的讀寫距離與發(fā)射功率的四次方根成反比。換句話說(shuō)，如果想使讀寫距離翻一番，那么就必須使發(fā)射功率在其他條件不變的情況下增為1 6倍。這就說(shuō)明了利用增大發(fā)射功率的辦法提高讀寫距離是相當(dāng)困難的。雖然我國(guó)規(guī)定RFID的最大發(fā)射功率與其他國(guó)家和地區(qū)相比數(shù)值比較低，但對(duì)讀寫距離的影響不會(huì)很大。 

另外，從表3中可以看出，為了避免對(duì)相鄰頻段的無(wú)線電業(yè)務(wù)產(chǎn)生干擾，國(guó)家在兩個(gè)頻段的前后端均劃出了2個(gè)信道作為隔離信道，規(guī)定其最大有效發(fā)射功率為200mW。 

4關(guān)于工作模式的規(guī)定 

《規(guī)定》第六條：工作方式為跳頻擴(kuò)頻方式，每跳頻最大駐留時(shí)間2秒。 

跳頻擴(kuò)頻工作模式的最大優(yōu)點(diǎn)在于較強(qiáng)的抗干擾能力，同時(shí)有保密性強(qiáng)和抗多徑干擾等優(yōu)點(diǎn)。在美國(guó)，劃分給UHF頻段的RFID頻率范圍是902 MHz～928MHz共26MHz。由于該頻段是工科醫(yī)(ISM)頻段．因而必須采取跳頻擴(kuò)頻的工作模式來(lái)抗干擾。 

我國(guó)劃分給RFID設(shè)備使用的920 MHz～925MHz頻段與點(diǎn)對(duì)點(diǎn)立體聲廣播傳輸業(yè)務(wù)共用，因而也采取了跳頻擴(kuò)頻的措施來(lái)減少干擾。對(duì)跳頻工作模式來(lái)說(shuō)如駐留時(shí)間太短，則會(huì)導(dǎo)致讀取標(biāo)簽數(shù)據(jù)不完整，數(shù)據(jù)丟失；如駐留時(shí)間太長(zhǎng)，則不能達(dá)到抗干擾的效果?！兑?guī)定》沒(méi)有對(duì)最小駐留時(shí)間作規(guī)定 因?yàn)樽钚●v留時(shí)間只跟讀寫器的讀寫質(zhì)量有關(guān)，所以由設(shè)備廠商自己把握。而最大駐留時(shí)間太長(zhǎng)可能導(dǎo)致設(shè)備與其他共用頻段的無(wú)線電業(yè)務(wù)相互干擾，因此,《規(guī)定》限制最大駐留時(shí)間為2秒。 

5結(jié)束語(yǔ) 

《規(guī)定》的發(fā)布極大地推動(dòng)了我國(guó)RFID產(chǎn)業(yè)的發(fā)展．但同時(shí)又為我國(guó)無(wú)線電管理部門帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。如何在一個(gè)新的無(wú)線電業(yè)務(wù)開始發(fā)展的時(shí)候，就引導(dǎo)它朝著正確的方向健康穩(wěn)步發(fā)展是無(wú)線電管理部門應(yīng)該考慮的課題。

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