何謂訊號(hào)碰撞

　　您或許有這樣的經(jīng)驗(yàn)，在吵雜的宴會(huì)大廳中，您和您的朋友想要交談，對(duì)方張口好像想告訴你些什么事情，但是手機(jī)鈴聲，音樂聲，其他人的交談聲，這些雜訊都讓你沒有辦法聽得清楚，你只好請(qǐng)對(duì)方大聲點(diǎn)兒，好不容易才辨認(rèn)出他的聲音，這樣的場(chǎng)景同樣也發(fā)生在RFID技術(shù)的世界里。  
   
　　RFID技術(shù)的技術(shù)，是利用無線電波在空氣中傳遞訊號(hào)，讀取器的天線發(fā)射無線電波將指令與能量傳遞給標(biāo)簽，標(biāo)簽也利用無線電波將資料傳遞回來，在肉眼看不到的世界里，就好像機(jī)場(chǎng)大廳一般充斥著各式各樣的雜訊，你來我往好不熱鬧。有時(shí)候，訊號(hào)太過微弱（就像你的朋友聲音太小） ，讓彼此傳遞的一方無法收到或辨識(shí);有時(shí)候，訊號(hào)太過相近（有人的聲音和你的朋友一模一樣） ，造成接受端訊號(hào)的混亂，這些就是所謂的訊號(hào)碰撞。 

　　如何避免訊號(hào)碰撞 

　　一般而言， RFID技術(shù)的讀取器一次只能與一個(gè)標(biāo)簽進(jìn)行溝通，因而會(huì)有所謂訊號(hào)碰撞的問題。 

　　RFID技術(shù)的訊號(hào)碰撞（碰撞）一般可分為標(biāo)簽訊號(hào)碰撞以及讀取器訊號(hào)碰撞兩大類，前者是指同個(gè)讀取器同時(shí)收到多個(gè)標(biāo)簽所返回的訊號(hào)，造成無法準(zhǔn)確判讀或誤判，后者則是同個(gè)標(biāo)簽同時(shí)收到多個(gè)讀取器所發(fā)出的命令以致于造成沖突。 

　　訊號(hào)碰撞在早期是很棘手的問題，因?yàn)樗麜?huì)造成訊號(hào)傳遞失敗，流失，甚至訊號(hào)錯(cuò)誤的解讀形成資料錯(cuò)誤等等，形成識(shí)別的阻礙。近年來已經(jīng)研究出許多的方法可以用以解決上述的訊號(hào)碰撞，一般統(tǒng)稱為抗訊號(hào)碰撞（防碰撞） 。抗訊號(hào)沖突的方式一般又可分為分址多工（空分多址） ，分頻多工（頻分多址）以及分時(shí)多工（時(shí)分多址） 。  
  
　　分址多工（空分多址：空分多址） 

　　分址多工的邏輯，是利用空間區(qū)隔的方式來避免訊號(hào)的沖突，多用以處理讀取器的訊號(hào)碰撞。簡(jiǎn)單的說，就是依據(jù)讀取器與天線的有效距離將空間進(jìn)行劃分，避免標(biāo)簽被重復(fù)讀取的可能性，例如將部署被動(dòng)式天線時(shí)將天線依據(jù)不同的方向錯(cuò)開，或使用主動(dòng)式的系統(tǒng)時(shí)，依據(jù)讀取器的接收范圍將空間劃分為不同的區(qū)域。 

　　分頻多工（頻分多址：頻分多址） 

　　分頻多工則是利用訊號(hào)傳輸所使用的頻道進(jìn)行區(qū)分來避免訊號(hào)碰撞的一種方法。舉例而言，讀取器可使用相同的頻率（如13.56 ）發(fā)送訊號(hào)與命令至標(biāo)簽，但有多個(gè)標(biāo)簽需同時(shí)回覆時(shí)，可采用不同的副載波頻率，將一定的頻率范圍（如13.57MHz ， 13.59MHz ）切分為更細(xì)的頻道（頻道）以分配給不同的標(biāo)簽進(jìn)行資料傳輸。 

　　分時(shí)多工（時(shí)分多址：時(shí)分多址） 

　　分時(shí)多工是防訊號(hào)碰撞中最常使用，也最成熟的一項(xiàng)技術(shù)，其原理是利用時(shí)間的差異，將可使用的通訊時(shí)序分配給不同的標(biāo)簽進(jìn)行資料傳輸，排定先后順序后依序與讀取器進(jìn)行溝通，其排定順序的方式一般常見的有（時(shí)隙） ALOHA協(xié)議以及二進(jìn)制搜索兩種，前者是利用預(yù)設(shè)的時(shí)間區(qū)間，當(dāng)標(biāo)簽先后返回訊號(hào)的時(shí)間若有某標(biāo)簽沒有與其他標(biāo)簽沖突時(shí)，則將優(yōu)先讀取;后者則是利用標(biāo)簽所返回的UID配合演算法進(jìn)行二元搜尋，直至選取到唯一的標(biāo)簽后優(yōu)先讀取。 

　　目前在讀取器的硬體層，多半都已經(jīng)提供基本的防訊號(hào)碰撞功能，確保讀取器在讀取多標(biāo)簽的時(shí)候可以準(zhǔn)確無誤的讀取，而讀取器防訊號(hào)碰撞功能的好壞，也間接關(guān)系其讀取率（訊號(hào)接收的準(zhǔn)確性）以及讀取速度（訊號(hào)處理所需的時(shí)間） 。 

　　密集閱讀器模式 

　　在的EPC的Gen2標(biāo)準(zhǔn)中特別設(shè)計(jì)了所謂的密集讀取器模式（高密度讀取器模式）來防止在同一空間中使用許多讀取器所造成的訊號(hào)碰撞。由于讀取器天線所發(fā)出的無線電波強(qiáng)度可達(dá)標(biāo)簽的數(shù)百萬倍，因此若兩者所使用的頻率接近，標(biāo)簽所反射的無線電波很容易被遮蓋，因此密集讀取模式所使用的原理是在有限的頻寬中，將讀取器所使用的頻寬與標(biāo)簽的區(qū)分開來，并嚴(yán)格限制讀取器所使用的頻寬以避免溢波造成對(duì)標(biāo)簽的干擾。 

　　結(jié)語 

　　影響RFID的讀取效果的因素有很多，訊號(hào)碰撞并不是造成讀取效果不佳或資料錯(cuò)誤的唯一原因，在很多的狀況下，環(huán)境的干擾或系統(tǒng)設(shè)計(jì)不良，軟體邏輯錯(cuò)誤等等也有可能造成上述的問題，但是對(duì)訊號(hào)碰撞現(xiàn)象正確的認(rèn)識(shí)將有助于厘清系統(tǒng)可能的潛在風(fēng)險(xiǎn)，大幅提高的RFID系統(tǒng)的成功機(jī)會(huì)。

　　(文/精技電腦 王力加主任)

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