浅谈RFID技术的讯号碰撞（信号碰撞）

　　何谓讯号碰撞

　　您或许有这样的经验，在吵杂的宴会大厅中，您和您的朋友想要交谈，对方张口好像想告诉你些什么事情，但是手机铃声，音乐声，其他人的交谈声，这些杂讯都让你没有办法听得清楚，你只好请对方大声点儿，好不容易才辨认出他的声音，这样的场景同样也发生在RFID技术的世界里。  
   
　　RFID技术的技术，是利用无线电波在空气中传递讯号，读取器的天线发射无线电波将指令与能量传递给标签，标签也利用无线电波将资料传递回来，在肉眼看不到的世界里，就好像机场大厅一般充斥着各式各样的杂讯，你来我往好不热闹。有时候，讯号太过微弱（就像你的朋友声音太小） ，让彼此传递的一方无法收到或辨识;有时候，讯号太过相近（有人的声音和你的朋友一模一样） ，造成接受端讯号的混乱，这些就是所谓的讯号碰撞。 

　　如何避免讯号碰撞 

　　一般而言， RFID技术的读取器一次只能与一个标签进行沟通，因而会有所谓讯号碰撞的问题。 

　　RFID技术的讯号碰撞（碰撞）一般可分为标签讯号碰撞以及读取器讯号碰撞两大类，前者是指同个读取器同时收到多个标签所返回的讯号，造成无法准确判读或误判，后者则是同个标签同时收到多个读取器所发出的命令以致于造成冲突。 

　　讯号碰撞在早期是很棘手的问题，因为他会造成讯号传递失败，流失，甚至讯号错误的解读形成资料错误等等，形成识别的阻碍。近年来已经研究出许多的方法可以用以解决上述的讯号碰撞，一般统称为抗讯号碰撞（防碰撞） 。抗讯号冲突的方式一般又可分为分址多工（空分多址） ，分频多工（频分多址）以及分时多工（时分多址） 。  
  
　　分址多工（空分多址：空分多址） 

　　分址多工的逻辑，是利用空间区隔的方式来避免讯号的冲突，多用以处理读取器的讯号碰撞。简单的说，就是依据读取器与天线的有效距离将空间进行划分，避免标签被重复读取的可能性，例如将部署被动式天线时将天线依据不同的方向错开，或使用主动式的系统时，依据读取器的接收范围将空间划分为不同的区域。 

　　分频多工（频分多址：频分多址） 

　　分频多工则是利用讯号传输所使用的频道进行区分来避免讯号碰撞的一种方法。举例而言，读取器可使用相同的频率（如13.56 ）发送讯号与命令至标签，但有多个标签需同时回覆时，可采用不同的副载波频率，将一定的频率范围（如13.57MHz ， 13.59MHz ）切分为更细的频道（频道）以分配给不同的标签进行资料传输。 

　　分时多工（时分多址：时分多址） 

　　分时多工是防讯号碰撞中最常使用，也最成熟的一项技术，其原理是利用时间的差异，将可使用的通讯时序分配给不同的标签进行资料传输，排定先后顺序后依序与读取器进行沟通，其排定顺序的方式一般常见的有（时隙） ALOHA协议以及二进制搜索两种，前者是利用预设的时间区间，当标签先后返回讯号的时间若有某标签没有与其他标签冲突时，则将优先读取;后者则是利用标签所返回的UID配合演算法进行二元搜寻，直至选取到唯一的标签后优先读取。 

　　目前在读取器的硬体层，多半都已经提供基本的防讯号碰撞功能，确保读取器在读取多标签的时候可以准确无误的读取，而读取器防讯号碰撞功能的好坏，也间接关系其读取率（讯号接收的准确性）以及读取速度（讯号处理所需的时间） 。 

　　密集阅读器模式 

　　在的EPC的Gen2标准中特别设计了所谓的密集读取器模式（高密度读取器模式）来防止在同一空间中使用许多读取器所造成的讯号碰撞。由于读取器天线所发出的无线电波强度可达标签的数百万倍，因此若两者所使用的频率接近，标签所反射的无线电波很容易被遮盖，因此密集读取模式所使用的原理是在有限的频宽中，将读取器所使用的频宽与标签的区分开来，并严格限制读取器所使用的频宽以避免溢波造成对标签的干扰。 

　　结语 

　　影响RFID的读取效果的因素有很多，讯号碰撞并不是造成读取效果不佳或资料错误的唯一原因，在很多的状况下，环境的干扰或系统设计不良，软体逻辑错误等等也有可能造成上述的问题，但是对讯号碰撞现象正确的认识将有助于厘清系统可能的潜在风险，大幅提高的RFID系统的成功机会。

　　(文/精技电脑 王力加主任)