《800/900MHz頻段射頻識別(RFID)技術(shù)應用規(guī)定(試行)》解析

　　2O07年4月20日 信息產(chǎn)業(yè)部發(fā)布了《8O0MHz／900 MHz頻段射頻識別(RFID)技術(shù)應用規(guī)定(試行)》(信部無[2007]205號) (以下簡稱《規(guī)定)) 對我國UHF頻段RFID無線發(fā)射設(shè)備的工作頻率、發(fā)射功率、占用帶寬、頻率容限、鄰道功率泄漏比、工作模式、雜散發(fā)射限值以及傳導騷擾發(fā)射等射頻指標作了詳細的規(guī)定。本文從無線電管理角度和技術(shù)角度出發(fā)，淺談對《規(guī)定》的一些主要技術(shù)指標的理解與廣大讀者共享。  

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)定既考慮了與國際標準相銜接又考慮了我國無線電頻率劃分和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實際情況，同時支持了我國自主創(chuàng)新的RFID技術(shù)的研究。頻率范圍與國際標準相銜接，可以使國內(nèi)外生產(chǎn)的R FID標簽能夠通用為我國產(chǎn)品的出口流通提供了方便。同時可以使我國制造企業(yè)生產(chǎn)的R FID設(shè)備不需要經(jīng)過太大的改動就能在美國和歐洲使用降低企業(yè)的設(shè)計和制造成本。國際標準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)達國家和地區(qū)在這一頻段對R FID業(yè)務(wù)所做的頻率規(guī)劃如表1所示 我國860 MHz～960 MHz頻段的具體頻率使用狀況如表2?！　?nbsp;

　　表1 全球RFID頻率規(guī)劃情況 

 　表2 我國860 MHz～960MHz頻段的頻率使用狀況 

　　從我國目前在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 沒有空余頻段可用于RFID頻率，因此應選擇與現(xiàn)有業(yè)務(wù)相互影響最小的工作頻段。移動通信和航空導航業(yè)務(wù)由于使用地域廣泛 而且其業(yè)務(wù)的重要性高 所以國家很難采取措施來實現(xiàn)其與RFID業(yè)務(wù)的共用。無中心對講業(yè)務(wù)由于是窄帶業(yè)務(wù) 其使用頻帶寬度只有2 MHz 所以也無法采用共用的方式來用作RFID業(yè)務(wù)。因此 我國采取了RFID業(yè)務(wù)與點對點立體聲廣播傳輸業(yè)務(wù)共用頻段的方式解決這個問題。點對點立體聲廣播傳輸業(yè)務(wù)主要用于廣播電臺播控中心與調(diào)頻廣播發(fā)射機房之間的節(jié)目傳送，工作頻段為91 7 MHz～925 MHz。筆者認為，國家~BRFtD使用頻率規(guī)劃在920 MHz～925 MHz有著以下幾個方面的考慮。 

　　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.僅用于點對點傳輸 只要采取適當?shù)募夹g(shù)措施，就可以避免和減弱RFID使用時的干擾。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，近年來隨著光纖通信與衛(wèi)星通信的發(fā)展，大多數(shù)原有的點對點立體聲廣播傳輸業(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用。 

　　《中國RFID技術(shù)政策白皮書》指出，“要建立中國R FID技術(shù)自主創(chuàng)新體系，取得核心技術(shù)的自主知識產(chǎn)權(quán)。 我國為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)未來發(fā)展留有足夠的頻率擴展空間，同時支持了我國自主創(chuàng)新的RFID技術(shù)的研究。首先，雖然對國內(nèi)外RFID設(shè)備制造商來說 該頻段的RFID產(chǎn)品無論在知識產(chǎn)權(quán)方面.還是在產(chǎn)品生產(chǎn)方面，機會都是均等的，但該頻段的RFID設(shè)備最終只能在國內(nèi)使用。這對于國內(nèi)的制造商來說 在取得核心技術(shù)的自主知識產(chǎn)權(quán)方面占有比較大的優(yōu)勢。其次，雙頻段的劃分考慮了對歐洲和美國的平衡，同時兼顧了歐洲和美國市場。在我國國內(nèi)生產(chǎn)和使用的900 MHz頻段R FID設(shè)備可經(jīng)過較小的軟件方面的改動銷往美國 800 MHz頻段設(shè)備則可經(jīng)過較小改動銷往歐洲。 

　　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 高動態(tài)范圍等，因而廠家研發(fā)和制造成本會相對比較高。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標簽，最大讀寫距離會有大約30%的損失這是由RFID讀寫器和RFID標簽的濾波器件、天線等射頻元器件的非寬頻特性所帶來的功率損失造成的。 

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。 

　　與國際上其他國家和地區(qū)相對比 歐洲對RFID信道帶寬的規(guī)定是200 kHz 而美國是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標簽信息長度、編碼方式及每秒鐘要求讀取標簽次數(shù)有關(guān)。 規(guī)定》中沒有明確指出我國RFID設(shè)備應該使用的調(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 對于DSB—ASK 調(diào)制的數(shù)據(jù) 信號占用的最小帶寬為數(shù)據(jù)傳輸速率的4倍;對于SSB—ASK調(diào)制的數(shù)據(jù)是3倍 對于PR—ASK調(diào)制的數(shù)據(jù)則為2倍。在ISO1 8000—6標準中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。對我國來說.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 

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

　 

　　表4 其他國家或地區(qū)的RFID發(fā)射功率規(guī)定 

　　對比我國和國際其他國家或地區(qū)的最大發(fā)射功率的規(guī)定，我們必須弄清楚兩個問題。一是弄清e.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讀寫器對標簽的讀取距離遵循雷達方程。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，σ為雷達散射橫截面面積，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，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。這就說明了利用增大發(fā)射功率的辦法提高讀寫距離是相當困難的。雖然我國規(guī)定RFID的最大發(fā)射功率與其他國家和地區(qū)相比數(shù)值比較低，但對讀寫距離的影響不會很大。 

　　另外，從表3中可以看出，為了避免對相鄰頻段的無線電業(yè)務(wù)產(chǎn)生干擾，國家在兩個頻段的前后端均劃出了2個信道作為隔離信道，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：工作方式為跳頻擴頻方式，每跳頻最大駐留時間2秒。 

　　跳頻擴頻工作模式的最大優(yōu)點在于較強的抗干擾能力，同時有保密性強和抗多徑干擾等優(yōu)點。在美國，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頻的工作模式來抗干擾。 

　　我國劃分給RFID設(shè)備使用的920 MHz～925MHz頻段與點對點立體聲廣播傳輸業(yè)務(wù)共用，因而也采取了跳頻擴頻的措施來減少干擾。對跳頻工作模式來說如駐留時間太短，則會導致讀取標簽數(shù)據(jù)不完整，數(shù)據(jù)丟失;如駐留時間太長，則不能達到抗干擾的效果?！兑?guī)定》沒有對最小駐留時間作規(guī)定 因為最小駐留時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。而最大駐留時間太長可能導致設(shè)備與其他共用頻段的無線電業(yè)務(wù)相互干擾，因此,《規(guī)定》限制最大駐留時間為2秒。 

5結(jié)束語 

　　《規(guī)定》的發(fā)布極大地推動了我國RFID產(chǎn)業(yè)的發(fā)展.但同時又為我國無線電管理部門帶來了新的挑戰(zhàn)。如何在一個新的無線電業(yè)務(wù)開始發(fā)展的時候，就引導它朝著正確的方向健康穩(wěn)步發(fā)展是無線電管理部門應該考慮的課題。 

參考文獻 

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