PTag=AeS (2)

　　式中，Ae为电子标签的有效面积如公式(3)：

　　无源RFID系统的电子标签是通过电磁场供电，因此标签有很大的功耗，当读写的距离越短时，其性能就会越差。电子标签的工作电压决定了RFID电子标签能否正常的工作，同时也决定了无源RFID系统的识别距离。但随着集成电路工艺的不断发展，射频电子标签芯片的功耗也在来断的降低。目前，比较典型的低功耗电子标签，其标签本身的功耗可以低至数十微瓦到数微瓦，这种标签的工作电压为1.2 V左右。这种无线电发射功率受到限制，但无源电子标签的识别距离可以过到10 m以上。

2)电子标签到阅读器的能量传输

　　电子标签返回的能量取决于它的雷达散射截面面积，并和其成正比，它是目标反射电磁波能力的测度。散射面积是主要取决于两个参数，其一是本身的物体特性如目标的大小、材料、表面结构和材料，其二是反射电磁波的特性，比如电磁波的极化方向和波长等。电子标签在空间的某个位置接收到阅读器发射的电磁波后，将其中的一部分吸收用于提供自身工作的能量，而另外一部分被反射回去，电子标签反射电磁波的能量：

　　根据以上计算可知，天线方向图和增益G的要求与系统的频率选择无关，而读写器天线的“视场”大小的要求，取决于目标的速度和运动范围，与系统的频率选择无关。对接收机和标签的灵敏度的要求和频率也是无关，所以当频率增高，作用距离就会变小。如果保持同样的作用距离，那么UHF系统的基站发射功率P比2.45 GHZ系统低7倍，5.8 GHz系统需要高40倍。

　　4 远程RFID系统的冲突问题

　　远距离无源RFID系统具有作用距离远且视场范围大的特点，但同时也容易出现一个多机或多卡的现象，从而导致系统读写多标签出现冲突。所以有必要采取一些好的防冲突地区的技术。多卡冲突仲裁就是在同一时间只能有一个卡响应，这就需要用读写器命令进行控制。仲裁的方法主要有两种：Binary和Aloha。

　　4.1 Binary多卡冲突仲裁

　　Binary多卡冲突仲裁，主要是通过采用状态机的方式来实现多卡读写仲裁机制，其中主要有4种状态。

　　其中的状态解释如下：

　　Power-OFF状态：指的是识别卡处于关机状态，即读写器此时不能被激活识别卡;

　　Ready状态：当识别卡第一次被读写器激活时，识别卡就会处于Ready状态;

　　ID状态：如果识别卡试图传送识别信息给读写器时，识别卡就会处于ID状态;

　　Data_Exchange状态：如果读写器识别并被选中识别卡时，识别卡就会处于Data_Exchange状态

　　为了支持仲裁冲突，识别卡上有两个硬件电路：8bit计数器Counter和1bit随即数发生器(只有两个可能的值：0和1)。当所有的或一部分读写器射频电磁场上的识别卡参与冲突仲裁时，读写器上的Group_Unselect和Group_Select命令就会运行冲突仲裁算法。

　　4.2 Aloha算法

　　ALOHA协议是一种防碰撞的冲突仲裁算法。如果在随机的时间间隔中有多个标签发送数据包，并且这个数据包发生了碰撞，那么标签就会等待一个随机的时间，然后再次发送数据。这种算法吞吐率低，适用于只读标签的应用场景。于是就出现了时隙Aloha算法。

　　时隙Aloha算法改善了Aloha算法的吞吐率。它采用读写器控制的随机TDMA方法。这种方法是将信道分为很多个时隙，并且让每一个时隙就刚好能传送一个分组。而时隙的长度能过系统的时钟进行控制，每个控制单元要与此时钟同步。在RFID系统中，标签只能在其规定的同步时隙内传输数据包。与Aloha算法相比，提高了吞吐率，为了善在多标签环境下的性能，随后又提出了动态时隙Aloha算法。

　　动态时隙Aloha算法，是一种可以动态调整时隙数量的算法。如果读写器在等待的状态中的循环时隙段中发送了请求命令，就会有1～2个时隙给可能存在的标签使用。当但多个标签在两个时隙内发生了碰撞，那么就要通过请求命令增加时隙数量，以供标签使用，直到发现一个唯一的标签为止。对于Aloha算法、时隙Aloha算法还是动态时隙Aloha算法，其标签发送数据都是随机的，因此不能保证整个系统的可靠性，且信道的利用率较低。

　　关于Binary多卡冲突仲裁方法和Aloha算法都有其优缺点。而Binary信道利用率可高达43%，识别率较高，也不存在错误判决问题，但其因时延长，而安全性较差。Aloha算法实现简单，但其信道利用率最大为36%，出存在一些错误判断问题，所以不适合应用于大量标签的场合。在设计系统时要根据系统的应用场合选择合适的防碰撞算法。