2.4.3 信号传输特点对接入频段选择的影响

不同频率的无线信号在传输中具有不同的特点，不同的传感器通过无线频段接入时，需要根据不同的工作原理与技术需求选择不同的无线频率。我们以RFID系统与车联网为例，说明无线信号传输特点对接入频段选择的影响。

1.RFID系统

RFID系统在读写器与射频标签之间通过无线信号自动识别目标对象，并获取相关数据。读写器和RFID标签之间无线信号的传输主要有两种方式，一种是电感耦合方式，一种是电磁散射方式，这两种方式采用的频率不同，工作原理也不同。

（1）电感耦合方式

对于无源RFID射频标签，其工作能量通过电感耦合方式从读写器天线的近场中获得。在与读写器之间传输数据时，RFID标签需要与读写器距离较近（如1～10cm）。能量与数据传输由读写器和RFID标签谐振电路的电感耦合来实现。电感耦合方式的RFID系统一般采用低频段和高频段，典型的频率为125kHz、135kHz、6.78MHz、13.56MHz与27.125MHz。

处在小于135kHz的低频段的RFID系统的特点主要是：

● 可以为RFID标签提供较高的电感耦合功率；

● 标签与读写器的距离一般小于1m；

● 无线信号可以穿透水、有机组织和木材。

低频段RFID系统适合近距离、低速度、对数据量要求较少的识别应用（如动物识别、容器识别、工具识别、电子闭锁防盗等）。

13.56MHz的高频段属于世界范围使用的ISM工作频段，相关的标准有ISO 14443、ISO 15693与18000-3等，也是典型的RFID高频工作频段。使用该频段的RFID系统特点主要是：

● 数据传输快，典型数据传输速率为106kbps；

● 时钟频率高，可实现密码功能或使用微处理器；

● RFID标签一般制成标准卡片形状。

主要应用于电子车票、电子身份证、电子遥控门锁控制器等。

27.125MHz不属于ISM工作频段。使用该频段RFID系统的工作特点主要是：

● 数据传输速率高，典型值为424kbps；

● 时钟频率高，可以实现密码功能或使用微处理器；

● 与13.56MHz频段相比，RFID可供使用的功率要小一些。

（2）电磁散射方式

电磁反向散射的RΠD系统采用雷达的工作原理，即发射出去的电磁波碰到目标后反射回来，同时携带回目标的信息。该方式一般适合于微波频段，典型的工作频率有433MHz、800/900MHz、2.45GHz与5.8GHz，属于远距离RFID系统。

微波段RFID标签分为有源标签与无源标签两类，电子标签工作时位于读写器的远区，RFID标签天线接收读写器天线的辐射能量，读写器天线的辐射场为无源RFID标签提供射频能量，将有源RFID标签唤醒。该方式下RFID系统读数据的距离一般大于1m，典型情况为4～7m，最大可达10m以上。读写器天线一般为定向天线，只有在读写器天线定向波束范围内的电子标签才可以收到天线辐射的能量。

使用800/900MHz频段的RFID系统的特点主要是：

● 该频段是实现物联网应用的主要特高频频段；

● 860～960MHz是EPC Gen2标准描述的第二代EPC标签与读写器之间的通信频率；

● 我国规划840～845MHz、920～925MHz频段用于RFID标签系统；

● 从目前技术水平来说，无源微波标签比较成功的产品相对集中在800/900MHz频段，特别是902～928MHz频段上；

● 800/900MHz的设备造价较低。

使用2.45GHz频段的RFID系统的特点主要是：

● 实现物联网RFID应用的主要频段；

● 日本泛在识别（Ubiquitous ID, UID）标准体系是RFID三大标准体系之一，UID使用2.45GHz频段。

使用5.8GHz频段的RFID系统比使用800/900MHz及2.45GHz频段的要少。该频段RFID系统的特点主要是：

● 有源RFID标签多使用5.8GHz频段；

● 5.8GHz频段电磁辐射的方向性比800/900MHz要强；

● 5.8GHz的数据传输速率比800/900MHz要快；

● 5.8GHz相关设备的造价比800/900MHz更高。

2.车联网系统

车联网通常是指通过车与车（V2V）、车与路面基础设施（V2I）、车与人（V2P）以及车与传感器之间的交互，实现车辆与公众网络通信的动态移动通信系统。

车辆的移动速度较快，城市道路上的车速一般为30～40km/h，省级以上道路上的车速一般大于60km/h，因此车联网实际上是一种对通信质量要求更高的特殊移动网络。车辆高速移动引起的多普勒频移效应会严重影响无线信道的传输质量，同时车辆行驶在一个开放的环境中，周边设施也较为复杂，一般会有树木、建筑物等可能对通信质量产生影响的干扰因素。国内外学者通过大量的仿真和实际行驶过程的实验发现在车速大于60km/h时，传统的802.11a/b/g/n无线网络的传输质量严重下降，难以适应车辆网络环境。国内外研究人员将注意力放在5.9GHz频段的专用短程通信（Dedicated Short Range Communication, DSRC）技术上。

DSRC是一种高效的专用短程无线通信技术，具有组网时间短、通信延迟小、适应车辆高速行车环境，以及抗干扰能力强等特点，目前已广泛应用于“车-车”“车-路”，以及不停车收费、车队管理等领域。

IEEE 802.11p是对802.11标准的扩充，主要应用于车载无线通信，适合智能交通系统的相关应用。IEEE 802.11p支持5.9GHz工作频率，频道带宽为10MHz，理论传输距离将达到1000m，能够支持车速在60km/h以上的移动车辆之间的通信。 x72atLj2vLjiQSkOCe2l3nzMBN8sDwlnASiZiy2V+/+fzTMtvXQ9k2jug2Nlc4XA