無線射頻標識RFID(Radio Frequency Identification)是一種非接觸的自動標識技術(shù),，它利用射頻信號和空間耦合來實現(xiàn)對物體的自動識別^[1]。與條形碼相比,，RFID技術(shù)具有防水,、防磁、使用壽命長,、讀取距離遠,、標簽上數(shù)據(jù)可加密、存儲數(shù)據(jù)容量大,、存儲信息更改方便等優(yōu)點,。相信RFID將給人類生活帶來深刻變化。為了搶占市場并在市場競爭中立于優(yōu)勢地位,，很多企業(yè)積極起草或者參與RFID標準的制定,。
　　在RFID的眾多相關(guān)標準中，無線接口標準" title="無線接口標準">無線接口標準是最核心的部分,。無線接口標準主要定義電子標簽和閱讀器間互操作的物理層標準,、抗沖突算法及協(xié)議參數(shù)等。RFID無線接口標準涉及到低頻,、高頻,、超高頻和微波等多個頻段，它們各有特色,，其中超高頻及微波RFID由于具有數(shù)據(jù)傳輸速率高,、空中傳輸距離遠等特點，廣為關(guān)注,。目前超高頻及以上頻段RFID無線接口標準主要有ISO組織制訂的ISO18000－6A/B(采用860M～960MHz頻段),、日本東京大學(xué)教授坂村健等提出的UID(Ubiquitous ID，泛在ID)RFID標準(采用2.45GHz頻段)和EPCglobal組織制訂的第一代EPC CLASS-0/1 RFID標準和第二代CLASS-1 RFID標準,。在這幾個無線接口規(guī)范中,，第二代CLASS-1 RFID標準一方面吸收了ISO 18000-6等RFID標準成果，另一方面根據(jù)第一代EPC標準產(chǎn)品在市場應(yīng)用中的反饋,，進行了技術(shù)改進,，性能比第一代RFID標準有了顯著提高。其性能提高主要體現(xiàn)為兼容全球RFID頻譜,、具有良好的安全性和隱私保護,、擁有更快的標簽閱讀速度以及適合標簽工作模式的無線接口。EPCglobal組織于2004年12月16日批準了EPC CLASS-1/Gen-2 RFID標準,。
　　下面簡要介紹EPC第二代CLASS-1 RFID標準特點及其采用的核心技術(shù),。
1 EPC CLASS-1/Gen-2 RFID標準主要特點
　　EPC CLASS-1/Gen-2 RFID標準(簡稱Gen-2標準)采用開放的體系結(jié)構(gòu)，得到眾多歐美RFID企業(yè)支持,。它充分考慮了標簽低處理能力,、低功耗和低成本要求，在射頻頻段選擇,、物理層數(shù)據(jù)編碼及調(diào)制方式,、防沖突算法、標簽訪問控制和隱私保護等技術(shù)方面采取了一系列改進,，既提高了RFID產(chǎn)品的性能,，又減少了制造電子標簽所需掩模(die)大小(平均減少幅度為20％)，降低了電子標簽的制造成本,。Gen-2 RFID標準具有以下主要特點：
　　(1)兼容全球RFID頻譜分布：Gen-2標準綜合考慮了超高頻RFID全球分布的無線頻段,，頻譜較寬(860M～960MHz)，其中美國RFID頻段為902M～938MHz,，歐洲是868MHz,，日本為950M～956MHz。標準要求,，在全球RFID頻段范圍內(nèi)(860M～960MHz),，Gen-2 RFID產(chǎn)品性能必須保持一致，保證Gen-2標準RFID設(shè)備間互通互聯(lián),，從而推動Gen-2 標準RFID產(chǎn)品在全球廣泛使用,。
　　(2)無版權(quán)許可：Gen-2標準在制訂過程中，由BTG,、
　　Alien和Matrics等60余家RFID公司簽署了EPCglobal無特權(quán)許可協(xié)議,，鼓勵Gen-2標準的免版稅(Royalty Free)使用，這將有利于RFID產(chǎn)品的市場推廣,。
　　(3)良好的安全性和隱私保護：安全和隱私一直是RFID產(chǎn)品所關(guān)注的問題之一,。Gen-2標準采用了簡單的安全加密算法,，保證在閱讀器讀取信息的過程中，不把敏感數(shù)據(jù)擴散出去,。在隱私保護方面,，Gen-2采用“滅活”(Kills)方式，即當標簽收到閱讀器的有效滅活指令后,，標簽自行永久銷毀,。
　　(4)更快的標簽閱讀速度：Gen-2標準采用基于概率/分槽(probabilistic/slotted)防沖突算法，能快速適應(yīng)標簽數(shù)量的變化,，在閱讀批量標簽時能避免重復(fù)閱讀,。其標簽閱讀速度是第一代EPC標準的10倍，能夠滿足高速自動作業(yè)需要,，適應(yīng)大批量標簽閱讀應(yīng)用場合,。
　　(5)靈活的編碼空間：Gen-2標準采用16～496位可變長度EPC標識以及可選用戶存儲區(qū)工作方式，來滿足各種RFID應(yīng)用對編碼和數(shù)據(jù)存儲的不同需要,。
　　(6)適合標簽工作模式的無線接口：Gen-2標準采用了
　　適合標簽工作(注明標簽工作特點,，是否指后向功率小，要求簡單)的數(shù)據(jù)編碼和調(diào)制方式,，即前向鏈路(閱讀器到標簽)采用PIE(Pulse-Interval Encoding)ASK調(diào)制方式,，反相散射鏈路(標簽到閱讀器)采用FM0/密列副載波調(diào)制方法。
2 關(guān)鍵技術(shù)及特點
　　CLASS-1/Gen-2標準采用物理層(Signaling)和標簽標識層兩層分層結(jié)構(gòu),，如圖1所示,。其中物理層主要涉及到RFID頻率、數(shù)據(jù)編碼方式,、調(diào)制格式,、RF包絡(luò)形狀及數(shù)據(jù)速率等問題；標簽標識層主要處理閱讀器讀寫標簽的各種指令,。Gen-2標準的關(guān)鍵技術(shù)主要涉及數(shù)據(jù)編碼和調(diào)制方式,、數(shù)據(jù)差錯控制編碼技術(shù)、數(shù)據(jù)加密以及防沖突算法等,。下面分別介紹Gen-2標準所采用這幾項關(guān)鍵技術(shù),。

　　(1)PIE編碼
　　PIE編碼是Gen-2標準前向鏈路通信時采用的數(shù)據(jù)編碼方式。它通過脈沖間隔(Pulse Interval)的不同長度來區(qū)分數(shù)據(jù)0和1,，且在任一符合數(shù)據(jù)的中間產(chǎn)生一次相位翻轉(zhuǎn),，如圖2所示。
　　PIE編碼的極性翻轉(zhuǎn)特性使得編碼數(shù)據(jù)可無二義性地進行譯碼,，且物理上實現(xiàn)容易,。標簽在接收到一個脈沖數(shù)據(jù)后，把此脈沖數(shù)據(jù)的寬度與參考脈沖寬度" title="脈沖寬度">脈沖寬度(參考脈沖寬度等于數(shù)據(jù)0與數(shù)據(jù)1脈沖寬度和的一半)進行比較，寬度大于參考脈沖寬度,，判為1,；脈沖寬度小于參考脈沖寬度判為0。該脈沖寬度判斷對標簽處理能力要求不高,。
　　PIE編碼還帶有時鐘信息,，在通信過程中，能較好地保持數(shù)據(jù)同步,，抵抗各種無線干擾，從而提高系統(tǒng)在無線環(huán)境下的可靠性,。
　　(2)基帶FM0編碼
　　基帶FM0編碼是Gen-2標準反向鏈路通信時可選的兩種數(shù)據(jù)編碼方式之一,。它采用雙相位空間編碼，在每一個符號邊界,，信號相位必須發(fā)生翻轉(zhuǎn),。圖3顯示了基帶FM0編碼及狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。
　　圖3(a)中s1～s4代表4個不同相位的FM0函數(shù)波形,。圖3(b)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖上的標記0和1表示編碼數(shù)據(jù)序列的邏輯值,，也代表由此產(chǎn)生的FM0發(fā)射波形。狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖映射發(fā)射邏輯數(shù)據(jù)序列時,，F(xiàn)M0編碼間的轉(zhuǎn)換方向,。由于FM0編碼序列選擇依賴于先前波形，因此FM0編碼需要存儲器來存儲前一編碼比特的波形,。

　　(3)密列編碼調(diào)制副載波
　　密列編碼調(diào)制副載波(Miller-modulated subcarrier)也是Gen-2反向鏈路通信時可選的數(shù)據(jù)編碼方式之一,。其基本信號波形和信號狀態(tài)圖與基帶FM0有些類似，如圖4所示,。
　　基帶密列編碼不同于基帶FM0編碼之處是基帶密列編碼僅在二個連續(xù)符號0間才發(fā)生相位翻轉(zhuǎn),，其他數(shù)據(jù)符號組合(01/10/11)不發(fā)生相位翻轉(zhuǎn)，發(fā)射波形為基帶波形乘上M(M值由閱讀器指定,，可以為2,、4或者8)倍符號速率的方波信號。
　　密勒碼調(diào)制信號中帶有時鐘信息,，具有較好的抗干擾能力,。
　　(4)調(diào)制技術(shù)
　　Gen-2標準前向鏈路通信時采用雙邊帶/單邊帶/相位翻轉(zhuǎn)幅度鍵控方式(即DSB/SSB/PR ASK)，如圖5所示,。