工控摘要：RFID系統性能容易受空間物體和標簽粘貼物體的影響，不同的物體阻擋和不同的標簽粘貼材質都會造成RFID系統的識別距離有不同程度的損失
　　
　　無線射頻識別（RFID）技術是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號從目標對象讀寫相關數據實現自動識別。RFID基本系統由標簽、閱讀器以及讀寫器天線3部分組成。RFID技術利用射頻信號作為信息傳輸中介實現遠距離信息獲取，通過高數據速率實現對高速運動物體的識別，并可同時識別多個標簽。正由于RFID技術的諸多優點，它在物流管理、公共安全、倉儲管理、門禁防偽等方面的應用迅速展開，上很多學者也已開展RFID技術與互聯網、移動通信網絡等技術結合應用的研究.將RFID技術融入互聯網技術和移動通信網技術中將可實現范圍內物品跟蹤與信息共享，那么，真正的“物聯網”時代也就指日可待了。
　　
　　然而，RFID技術也并不是無瑕的，它還存在很多缺陷：
　　
　　RFID系統性能容易受空間物體和標簽粘貼物體的影響，不同的物體阻擋和不同的標簽粘貼材質都會造成RFID系統的識別距離有不同程度的損失.多個物品重疊放置時，RFID系統容易產生漏讀現象，難以實現*的識讀。RFID系統與頻段接近的其它無線通信系統同時工作時可能產生電磁干擾，對彼此的性能產生影響。大量RFID標簽放置在一起時，標簽上的天線產生陣列效果，可能表現出與單個標簽天線不同的特性。RFID的標準也不統一。
　　
　　本文對目前中國已經頒布應用許可的840~845MHz頻段和920~925MHz頻段的RFID應用與相鄰頻段上其它無線通信系統的電磁兼容性進行了研究，并進行了實際測試。
　　
　　1、中國的RFID業務頻率使用現狀
　　
　　圖1顯示了ISO/IEC18000標準推薦的RFID應用頻率范圍，從圖上可以看出RFID系統分為低頻（LF）125~134kHz、高頻（HF）13.56MHz、超高頻（UHF）860~960MHz與2.4GHz和微波頻段（MW）5.8GHz。
　　　　表1為標準ISO/IEC18000標準系列中推薦RFID設備使用的頻率范圍。
　　　　對于HF頻段的125kHz、13.56MHz以及UHF頻段的2.4GHz的RFID設備，由于頻段屬于上通用的工業、科研、醫療（ISM）頻段，所以這些設備在世界大部分國家和地區的應用頻段基本一致。而對于在零售、供應鏈管理等行業應用廣泛的UHF頻段，由于這一頻段在世界各國的頻率規劃各不相同，所以目前應用于這一頻段的RFID設備的應用頻率存在一定差異。目前世界主要國家或地區在這一頻段對RFID業務所做的頻率規劃如表2所示。
　　
　　*于2007年4月23日發布了信部無[2007]205號文件《關于發布800/900MHz頻段射頻識別（RFID）技術應用試行規定的通知》，規定800/900MHz頻段RFID技術的具體使用頻率為840～845MHz和920～925MHz.表3給出了發射功率的規定。
　　
　　圖2顯示了中國在860~960MHz頻段的頻率使用現狀，920~925MHz的RFID頻段實際上是立體聲廣播點對點傳輸業務頻段分出5MHz與RFID共用，與GSM上/下行頻段只有5MHz的頻率間隔，與無中心對講機系統只有3MHz的頻率間隔。
　　
　　考慮到目前中國在840～843MHz頻段沒有規劃任何無線電業務，且845MHz頻段RFID應用與CDMA下行還有25MHz的頻段間隔，本文主要研究920~925MHz頻段RFID系統對GSM網絡和無中心對講機業務的干擾。
　　
　　2、UHF頻段RFID系統與900MHz無線網絡的電磁兼容性分析
　　
　　目前900MHz頻段電波傳播模型大多采用奧村-哈達模型，本文將主要采用該模型分析不同環境下的UHF頻段RFID系統與其他無線網絡的兼容性，并在暗室中做相關測試。
　　
　　奧村-哈達模型的市區傳播模型是Lb＝69.55＋26.16lgf－13.82lgh1－α（h2）＋（44.9－6.55lgh1）lgd，其中：Lb是市區準平滑地形電波傳播損耗中值（單位是dB），f是工作頻率（單位是MHz），h1是基站天線有效高度（單位是m），h2是移動臺天線有效高度（單位是m），d是基站、移動臺之間的距離（單位是km），α（h2）是移動臺天線高度因子。
　　
　　對于大城市，a（h2）=3.2[lg（11.75h2）]2-4.97；對于中、小城市，a（h2）=（1.1lgf-0.7）h2-1.56lgf+0.8；對于郊區，Lbs＝Lb（市區）-2[lg（f/28）]2-5.4；對于開闊地，Lbq=Lb（市區）-4.78（lgf）2+18.33lgf-40.94。
　　
　　2.1兼容性測試中使用的RFID設備參數
　　
　　本文干擾測試實驗所用的RFID讀寫器的工作頻率為924.5MHz，等效全向輻射功率（EIRP）為28.29dBm.
　　
　　2.2RFID業務與無中心對講機業務的兼容性分析
　　
　　常用的900MHz無中心對講機的zui大發射功率為3W，天線增益為0dBi左右。保證20dB以上的信納比（SINA）的接收靈敏度在25kHz的信道帶寬下為-110dBm左右，所以允許zui大傳播損耗為145dB左右。對講機使用時移動臺天線有效高度為1.5m左右。由此利用傳播模型可以得到在大城市中使用無中心對講機的正常通信距離為1.2km；在郊區使用時的正常通信距離為2.17km；在開闊地使用時的正常通信距離為2.6km.當無中心對講機的發射功率為27dBm時，保證20dB以上信納比的接收機靈敏度在25kHz的信道帶寬下為-110dBm左右，所以允許zui大傳播損耗為137dB左右，無中心對講機使用時移動臺天線有效高度為1.5m左右。由此利用傳播模型可以得到在大城市中使用無中心對講機的正常通信距離為0.78km，在郊區使用時的正常通信距離為1.4km，在開闊地使用時的正常通信距離為1.7km
　　
　　由于一般的RFID設備在zui大功率情況下的工作距離為3～5m，所以一般情況下持有無中心對講機的人的活動范圍應當在距離RFID設備3m之外的區域。920MHz附近的頻率在3m的距離處，空間損耗約為41dB.圖3顯示了參考文獻[5]中的測試方法進行的測試，在保證RFID設備在917MHz處帶外發射等效輻射功率（ERP）譜密度在100kHz的信道帶寬下為-30dBm，在正對RFID設備天線3m處使用無中心對講機，通信距離為400m左右，對其通信距離略有影響，但基本可以保證其一定的通信距離。
　　
　　如果要*消除RFID對于無中心對講機通信的影響，由RFID設備至無中心對講機的傳播損耗應當達到-36-（-110）=74dB.由傳播模型計算可得，此時RFID與無中心對講機的兼容距離為28m左右。但是考慮到RFID設備的天線有較強的方向性，在偏離天線zui大傳播方向處使用無中心對講機的兼容距離將進一步縮小。
　　
　　表4給出了由傳播模型理論計算得到的在不同環境下距離RFID設備3m處使用無中心對講機的zui大通信距離以及在*保證無中心對講機的zui大通信距離時RFID設備與無中心對講機的兼容距離。
　　
　　2.3RFID業務與GSM移動通信業務的兼容性分析
　　
　　干擾測試顯示，在保證RFID設備在GSM移動通信下行頻段930~960MHz的帶外發射在100kHz的信道帶寬下為-47dBm（EIRP）的情況下，在正對RFID設備3m處使用GSM手機，GSM移動通信基本不受影響。
　　
　　一般的GSM網絡覆蓋信號強度在大城市繁華市區室內覆蓋電平在200kHz的信道帶寬下為-70dBm，一般市區室內覆蓋電平在200kHz的信道帶寬下為-80dBm.在正對RFID設備天線3m處，由傳播模型可得由于其產生的噪聲電平在100kHz的信道帶寬下為-47dBm-41dBm=-88dBm.所以RFID對于GSM網絡的下行信號基本沒有影響，而在偏離天線zui大傳播方向處使用GSM手機，應當*可以保證其正常通信。
　　
　　而對于上行信號，在RFID設備滿足在上行頻率段的輻射雜散在100kHz的信道帶寬下小于-36dBm（EIRP）的情況下，由于RFID設備一般與GSM基站之間保持較遠的距離，手機的發射功率又遠大于帶外發射，所以在此條件下RFID設備對于GSM上行信號不會有影響。所以在GSM網絡覆蓋相對較好的地區，RFID設備在滿足在GSM下行頻率段的輻射雜散在100kHz的信道帶寬下小于-47dBm（EIRP），上行頻段的輻射雜散在100kHz的信道帶寬下小于-36dBm的情況下，對于GSM通信基本沒有影響。
　　
　　3、結束語
　　
　　RFID系統在GSM網絡和無中心對講系統中使用時必須保證RFID讀寫器天線與GSM用戶終端或對講機保持一定的安全距離，否則GSM用戶終端將受到其信號干擾而無法識別網絡，無中心對講機也將無法檢測到空閑信道而無法正常工作。本文的部分數據是使用奧村-哈達模型計算得到，然而實際的RFID系統使用環境可能處于室內或更加復雜的環境中，在這種情況下應采用更的數學模型以獲得更準確的數據.