基于EPCglobal 標(biāo)準(zhǔn)的多標(biāo)簽天線的RFID 通信建模*

陳光華張 勇

(1.四川郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院通信工程系，四川成都 610067；2.成都中醫(yī)藥大學(xué)醫(yī)學(xué)信息工程學(xué)院，四川成都 610075)

射頻識(shí)別(Radio Frequency Identification，RFID)[1]通常用于存在嚴(yán)重衰落的高散射環(huán)境中，這使得分集在這種通信場(chǎng)合中顯得尤為重要；在RFID 技術(shù)中，通信是通過(guò)后向散射[2-3]進(jìn)行的，其中連續(xù)波(Continuous Wave，CW)發(fā)送到標(biāo)簽并由其發(fā)射器反射，反射可以由發(fā)射器的接收功率驅(qū)動(dòng)，因而無(wú)需電源。這使得該項(xiàng)技術(shù)非常方便廉價(jià)，因?yàn)闃?biāo)簽不但尺寸小，而且可以大量生產(chǎn)。此外，它還可以提供幾米以上的非視線(None Line of Sight，NLoS)通信。

無(wú)源RFID 標(biāo)簽的主要研究方向是提高讀取精度和工作范圍。為了對(duì)RFID 傳播進(jìn)行建模，需要在衰落信道的環(huán)境下進(jìn)行。在這種情況下，可以采用具有萊斯分布(Rician-Distribution，RD)的衰落信道，但對(duì)于后向散射鏈路來(lái)說(shuō)，這種模型只能提供粗糙的建模精度。因此，Wang 等[4]中引入了并矢后向散射信道，這種信道考慮了前向和后向鏈路的RFID 通信特性，這意味著更嚴(yán)重的衰落，且這種深度衰落顯著地降低了系統(tǒng)的性能；佘開(kāi)等[5]研究了前向與后向相關(guān)信道對(duì)系統(tǒng)識(shí)別性能的影響。將信道分為獨(dú)立、相關(guān)和完全相關(guān)3 種情形，并基于廣義萊斯衰落信道模型，推導(dǎo)出了識(shí)別率的解析計(jì)算式，給出了任意相關(guān)系數(shù)和多種信道條件下識(shí)別率統(tǒng)一的計(jì)算式。仿真實(shí)驗(yàn)表明，不同相關(guān)系數(shù)、信道條件、靈敏度和距離對(duì)識(shí)別率有影響；Yuechun 等[6]表明，對(duì)于某些星座來(lái)說(shuō)，即使閱讀器和標(biāo)簽之間的距離不是很大，讀取速率也是非常差的；EPCglobal 通信系統(tǒng)[7-9]不支持任何前向糾錯(cuò)(Forward Error Correction，F(xiàn)EC)，當(dāng)系統(tǒng)工作在嘈雜的衰落信道中時(shí)，這就成為一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題；Kalaivani 等[10]、柳臻一等[11]針對(duì)基于空間-極化分集的多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)超高頻RFID 系統(tǒng)進(jìn)行了分析，建立了MIMO超高頻RFID 系統(tǒng)信道模型，將OSTBC 編碼應(yīng)用于MIMO 超高頻RFID 系統(tǒng)中，并對(duì)其編碼性能進(jìn)行了研究分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，多個(gè)天線的使用明顯提高了系統(tǒng)性能；Zhang 等[12]針對(duì)具有單輸入多輸出(Single Input Multiple Output，SIMO)和多輸入單輸出(Multiple Input Single Output，MISO)2 種情況的RFID后向散射系統(tǒng)，研究了前向和后向散射鏈路之間的信道相關(guān)性對(duì)誤符號(hào)率(Symbol Error Rate，SER)的影響，并在任意相關(guān)Nakagami-m 衰落信道上比較了具有最大比合并(Maximum Ratio Combining，MRC)接收的SIMO 和MISO RFID 系統(tǒng)的性能，導(dǎo)出了M 元相移鍵控(M-PSK)和正交幅度調(diào)制(M-QAM)的漸近SER 的封閉表達(dá)式和上界。

研究在使用2 個(gè)標(biāo)簽天線即多輸入單輸出(Multiple Input Single Output，MISO)情形下的EPCglobal 傳輸協(xié)議的性能。結(jié)果表明，由于RFID 通信中信道星座的不利，采用EPCglobal 協(xié)議信號(hào)的可能分集增益(信噪比)不僅與信道模型和采用的編碼方案有關(guān)，而且與前/后向鏈路的相關(guān)性及信道的空間相關(guān)性密切相關(guān)。

1 基于EPCglobal 標(biāo)準(zhǔn)的RFID 通信

所考慮的通信系統(tǒng)基于超高頻RFID 傳輸?shù)腅PCglobal 標(biāo)準(zhǔn)[13]，圖1 所示為RFID 傳輸鏈路示意圖。在傳輸過(guò)程中，閱讀器發(fā)出一個(gè)CW，在這個(gè)波上，標(biāo)簽群的信息是脈沖間隔編碼(Pulse Interval Encoded，PIE)，并通過(guò)幅移鍵控(Amplitude Shift Keying，ASK)或相移鍵控(Phase Shift Keying，PSK)進(jìn)行調(diào)制。

閱讀器讀取范圍內(nèi)的任何標(biāo)簽都將通過(guò)使用FM0 或Miller 子載波編碼和ASK 調(diào)制反射輸入的CW 來(lái)發(fā)回它的信息；由于標(biāo)簽對(duì)噪聲的靈敏度較高，因此僅考慮標(biāo)簽對(duì)閱讀器的后向散射響應(yīng)。然而，前向和后向衰落值由于其在傳輸過(guò)程中的依賴性也被考慮在內(nèi)；下面對(duì)圖1 中標(biāo)記區(qū)域標(biāo)簽信息的編碼和解碼進(jìn)行討論。

EPCglobal 標(biāo)準(zhǔn)包括2 種規(guī)格的后向散射數(shù)據(jù)編碼。對(duì)于2 種編碼來(lái)說(shuō)，是將一個(gè)比特?cái)U(kuò)展到一個(gè)碼片序列中，該序列被定義為若干個(gè)1/0 組合的序列，更多的碼片意味著一個(gè)更魯棒(抗干擾)但也更耗時(shí)的碼組。最簡(jiǎn)單的就是FM0 編碼，它是由描述2 個(gè)符號(hào)的邊緣突變和1 個(gè)零比特符號(hào)的中間邊緣變化來(lái)區(qū)分的。因此，1 個(gè)比特可以是有2 個(gè)碼片值的FM0 編碼。圖2 所示為這種編碼方案的狀態(tài)圖。

圖1 RFID 傳輸鏈路示意圖

圖2 FM0 編碼狀態(tài)圖

對(duì)于Miller-M 子載波編碼來(lái)說(shuō)，相移發(fā)生在2個(gè)零符號(hào)的邊緣上，而且在1 個(gè)符號(hào)的中間也存在相移。在這種情況下，相移意味著信號(hào)幅度不會(huì)從一個(gè)周期到另一個(gè)周期發(fā)生變化，圖3 所示為這種編碼方案的狀態(tài)圖，這里沒(méi)有考慮子載波；在實(shí)際中，M表示用于編碼1 個(gè)比特所用的周期數(shù)，其中每個(gè)符號(hào)需要發(fā)送t＝2MT(M∈{2，4，8})，T是一個(gè)碼片的時(shí)間周期。M＝8 表示最魯棒的但也是最耗時(shí)的傳輸模式。對(duì)于編碼值的傳輸來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)是用每個(gè)碼片持續(xù)時(shí)間T的值采樣的。

圖3 Miller 編碼狀態(tài)圖

解碼是通過(guò)噪聲比特流與可能符號(hào)的相關(guān)性來(lái)完成的。對(duì)于該計(jì)算，接收到的ASK 信號(hào)被移位，因此高、低幅值電平具有相同的絕對(duì)值和不同的符號(hào)。此外，引入閾值A(chǔ)t，其中每個(gè)接收到的大于閾值的碼片值都設(shè)置為此閾值，即:

式中:這些碼片由于非常嚴(yán)重的衰落而達(dá)到很高的幅值。深度衰落等效于高噪聲，會(huì)極大地改變傳輸系統(tǒng)的幅值，從而對(duì)系統(tǒng)的性能有輕微的負(fù)面影響。

2 信道模型

信道可以通過(guò)采用歸一化功率的特定衰落系數(shù)的發(fā)送符號(hào)的加權(quán)來(lái)建模，并通過(guò)一個(gè)加性白高斯噪聲(Additive White Gaussian Noise，AWGN)信道發(fā)送。于是，信道方程為:

式中:發(fā)射符號(hào)s乘以一個(gè)復(fù)信道因子，并通過(guò)一個(gè)復(fù)AWGN 信道發(fā)送。的實(shí)部nr和虛部ni都是隨機(jī)高斯數(shù)，且不相關(guān)，即:

式中:σ2表示復(fù)高斯噪聲的方差/功率[14]，a是表示信噪比(Signal to Noise Ratio，SNR)的一個(gè)因子:

式中:P表示平均信號(hào)功率，SNR 是以dB 為單位的信噪比。在中考慮信道的衰落，這一系數(shù)可以看作是AWGN 噪聲中的一個(gè)因素，或者是減小AWGN噪聲的一個(gè)因素。下面重點(diǎn)討論基于上述信道模型的2 種信道結(jié)構(gòu)。

2.1 Rician 信道

RFID 通信是在豐富的散射環(huán)境中進(jìn)行的，在這種環(huán)境中，視線(Line of Sight，LoS)路徑通常是可用的，為此采用Rician 信道模型。這種模型的信道因子有2 部分，實(shí)值視線部分和表示信號(hào)散射部分的復(fù)值NLoS 部分，這部分由一個(gè)復(fù)高斯隨機(jī)數(shù)來(lái)表示，其特征與具有零均值和歸一化功率的高斯噪聲的隨機(jī)數(shù)相同。這兩部分之間的關(guān)系為:

式中:PLoS＝K/(K+1)和PNLoS＝1/(K+1)可以用Rician 因子K＝PLoS/PNLoS來(lái)描述，K表征了LoS 的功率與NLoS 的功率分量之間的關(guān)系。

式中:I0為第一類零階修正Bessel 函數(shù)。對(duì)于K＝0，Rician 分布就變成一個(gè)瑞利分布，對(duì)于K→∞，分布變成一個(gè)在＝1 的Dirac 分布，等價(jià)于一個(gè)AWGN信道。對(duì)于變量K來(lái)說(shuō)，這種分布行為如圖4 所示。

圖4 不同K 值的Rician 分布數(shù)｜h｜的包絡(luò)

2.2 并矢后向散射信道

盡管Rician 信道對(duì)于LoS 衰落信道來(lái)說(shuō)是一種合適的模型，但它僅限于單向信道。由于來(lái)自于標(biāo)簽的RFID 通信是通過(guò)后向散射完成的，因此存在可用的前向和后向鏈路。在這種情形下，Rican 信道只能被看作是RFID 通信的一個(gè)粗略的模型。為了得到更精確的描述，應(yīng)當(dāng)考慮并矢后向散射信道。

這種信道可以描述為具有前向和后向鏈路的雙向信道，2 個(gè)衰落系數(shù)為。對(duì)于每個(gè)鏈路的總衰落來(lái)說(shuō)，可以由這2 個(gè)衰落系數(shù)相乘得到:

為了考慮前向和后向鏈路的統(tǒng)計(jì)相關(guān)性，引入鏈路相關(guān)性0≤ρ≤1，其中ρ＝0 表示統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的前向/后向鏈路衰落，ρ＝1 表示完全相關(guān)的前向/后向鏈路衰落，相當(dāng)于。對(duì)于具有鏈路衰落相關(guān)性0＜ρ＜1 的信道特性來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)2個(gè)不相關(guān)瑞利衰落系數(shù)和(具有零均值和相等的方差)得到如下:

式中:Cov(·，·)是協(xié)方差算子，σf和σb為衰落值的標(biāo)準(zhǔn)偏差。在下文中，σf＝σb＝1 是有效的，同時(shí)在此假設(shè)下產(chǎn)生Rician 衰落系數(shù)，在這種情況下，首先計(jì)算瑞利數(shù)，然后用式(5)將瑞利數(shù)轉(zhuǎn)換為Rician數(shù)[16]；此外，在采用2 個(gè)標(biāo)簽天線的傳輸過(guò)程中，對(duì)于前向/后向鏈路相關(guān)性，還考慮空間相關(guān)性ρspa[17]，ρspa的定義與ρ的定義方法相同?？紤]有1 個(gè)閱讀器和2 個(gè)標(biāo)簽天線通過(guò)一個(gè)并矢后向散射信道上的MISO 傳輸，則對(duì)于一個(gè)傳輸周期來(lái)說(shuō)，衰落系數(shù)為:

為了區(qū)分并矢后向散射和單向信道的差別，要分別描述ρ＝0 和ρ＝1 時(shí)閱讀器和標(biāo)簽天線之間的信道概率密度函數(shù)(Probability Density Function，PDF)。在這種情況下，后向散射信道中的2 個(gè)鏈路都具有瑞利分布衰落，其PDF 為[4]:

式中:Γ(·)為Gamma 函數(shù)，Kρ/(ρ+1)(·)為第二類修正貝塞爾函數(shù)，ρ/(ρ+1)為階。

PDF 如圖5 所示。后向散射信號(hào)的隨機(jī)數(shù)往往有較小的值(＜1)，這相當(dāng)于在傳輸過(guò)程中更大的破壞性衰落。此外，由于前向信道和后向信道的高度相關(guān)性，深度衰落就更明顯。

圖5 具有瑞利隨機(jī)數(shù)的并矢后向散射分布的包絡(luò)與正態(tài)瑞利分布的比較

3 發(fā)射分集技術(shù)及RFID 傳播建模

3.1 發(fā)射分集技術(shù)

為了獲得發(fā)射分集，對(duì)2 個(gè)發(fā)射天線應(yīng)用Alamouti 方案[18]，如圖6 所示。表1 所示為這種傳輸?shù)木幋a方案，其中2 個(gè)任意符號(hào)在一個(gè)定時(shí)周期t內(nèi)通過(guò)2 個(gè)天線發(fā)送。在下一個(gè)時(shí)間段t+T，符號(hào)在2 個(gè)天線上切換，此外，對(duì)2 個(gè)符號(hào)取共軛，并對(duì)第一個(gè)符號(hào)反轉(zhuǎn)。通過(guò)這種方法，可以在接收機(jī)中實(shí)現(xiàn)2 個(gè)符號(hào)的合并。

圖6 采用2 個(gè)發(fā)射機(jī)和1 個(gè)接收機(jī)的Alamouti 方案?jìng)鬏?/p>

表1 發(fā)射分集編碼方案

對(duì)于組合方案，假設(shè)在2 個(gè)定時(shí)周期內(nèi)衰落為常數(shù)，則有:

基于這個(gè)假設(shè)和表1 中的編碼就可得到接收信號(hào)如下:

根據(jù)式(18)，假設(shè)在接收機(jī)上有精確的信道估計(jì)，因此計(jì)算結(jié)果可以寫為:

式中:γ是一個(gè)標(biāo)量因子，它與衰落系數(shù)的大小成正比。在組合之后，就可以提取數(shù)據(jù)對(duì)。在本文中，分集方案是在信號(hào)調(diào)制之前采用的，因此2 個(gè)天線上的符號(hào)編碼都是在碼片級(jí)上進(jìn)行的。在接收機(jī)上的信號(hào)組合之后，如第2 節(jié)所描述那樣對(duì)比特進(jìn)行解碼。對(duì)于這種組合方案，假設(shè)發(fā)射天線完全同步，這對(duì)于帶有多個(gè)天線的標(biāo)簽來(lái)說(shuō)是成立的。

3.2 RFID 傳播建模

根據(jù)EPCglobal 協(xié)議對(duì)RFID 傳播進(jìn)行建模。只考慮從標(biāo)簽到閱讀器的后向散射傳輸，因?yàn)榕c前向鏈路相比，它對(duì)噪聲的敏感性更高。對(duì)于后向散射傳輸來(lái)說(shuō)，采用擴(kuò)頻序列對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，將擴(kuò)頻后的數(shù)據(jù)進(jìn)行ASK 調(diào)制，然后在信道上傳輸。作為對(duì)該協(xié)議的擴(kuò)展，第4 節(jié)中描述的發(fā)射分集技術(shù)在數(shù)據(jù)調(diào)制之前在有2 個(gè)標(biāo)簽天線的傳輸情況下執(zhí)行。隨后，按式(11)～式(14)計(jì)算信道相關(guān)性。

為了比較分集增益，我們給出特定信道的信噪比(SNR)上的誤碼率(BER)。這里SNR 為一個(gè)發(fā)射和調(diào)制符號(hào)的能量Es與噪聲功率譜密度N0的比值。值得注意的是，在MISO 傳輸過(guò)程中，在每個(gè)天線上使用一半的功率。假設(shè)后向散射比特的最大數(shù)目是根據(jù)EPCglobal 協(xié)議傳輸?shù)?，這意味著對(duì)于FM0 或Miller 子載波編碼來(lái)說(shuō)，在這些序列的前面有2 個(gè)前導(dǎo)碼的采用16 比特的RN16 和采用528比特的EPC 分別有18 位或22 位。還假設(shè)如果準(zhǔn)確檢測(cè)到至少95%的前導(dǎo)碼，則可以正確檢測(cè)分組，檢測(cè)到1 個(gè)信息位出錯(cuò)即表示分組出錯(cuò)。

4 仿真結(jié)果及分析

4.1 分集特性

圖7 單向瑞利衰落信道中不同后向散射編碼方案在SISO/MISO 及1 個(gè)閱讀器天線傳輸時(shí)的BER 與SNR 的關(guān)系

圖7 所示為單向瑞利衰落信道上不同后向散射編碼方案和采用1 個(gè)(SISO) 標(biāo)簽天線或2 個(gè)(MISO)標(biāo)簽天線和1 個(gè)閱讀器天線進(jìn)行傳輸時(shí)的BER 與SNR 的關(guān)系曲線?？梢钥吹?，每種編碼方案都存在分集增益，且分集增益隨著碼組的擴(kuò)展減小而增大，即隨著更魯棒的編碼序列而降低。如對(duì)于最魯棒的Miller-8 編碼來(lái)說(shuō)，在SISO 和MISO 傳輸時(shí)，當(dāng)BER＝10-4時(shí)，獲得的分集增益分別為13.3 dB和7.3 dB，而對(duì)于Miller-2 編碼來(lái)說(shuō)，在SISO 和MISO 傳輸時(shí)，當(dāng)BER ＝10-4時(shí)，獲得的分集增益分別為36.4 dB 和21.2 dB；較弱擴(kuò)頻序列的較好的分集性能是由于在傳輸過(guò)程中編碼性能較低，所以對(duì)于更脆弱的擴(kuò)頻序列來(lái)說(shuō)，分集潛力更大；在通常的超高頻RFID 傳輸中，F(xiàn)M0 和Miller-2 碼是最常見(jiàn)的擴(kuò)頻序列，因?yàn)閭鬏斔俣雀?；圖8 所示為對(duì)于具有LoS 路徑的K＝3 的Rician 單向衰落信道得到的不同后向散射編碼方案和采用1 個(gè)(SISO)標(biāo)簽天線或2 個(gè)(MISO)標(biāo)簽天線和1 個(gè)讀取器天線進(jìn)行傳輸時(shí)的BER 與SNR 的關(guān)系曲線，可以看到，在相同的BER 值時(shí)，分集增益相比于圖7 的單向瑞利衰落信道，分集增益減小了1.0 dB～2.5 dB。

圖8 Rician 單向衰落信道中不同后向散射編碼方案在SISO/MISO 及1 個(gè)閱讀器天線傳輸時(shí)的BER 與SNR 的關(guān)系

圖9 所示為EPC 長(zhǎng)度為528 位、不同后向散射編碼方案以及在不相關(guān)前向和后向鏈路的并矢后向散射信道中采用1 個(gè)(SISO) 標(biāo)簽天線或2 個(gè)(MISO)標(biāo)簽天線和1 個(gè)閱讀器天線傳輸時(shí)的BER與SNR 的關(guān)系曲線，前向和后向兩個(gè)鏈路都為K＝0.5 的Rician 分布。從圖9 可以看到，完全不相關(guān)(ρ＝ρspa＝0)的并矢后向散射信道的分集增益相比于單向信道(圖7 的單向瑞利衰落信道和圖8 的Rician 單向信道)有增加，如當(dāng)BER ＝10-2時(shí)，完全不相關(guān)的并矢后向散射信道對(duì)于Miller-2 編碼來(lái)說(shuō)，在SISO 和MISO 情形下，獲得的分集增益分別為55 dB 和31 dB，而對(duì)于圖7 的單向瑞利衰落信道和圖8 的Rician 單向信道，獲得的分集增益分別為17.5 dB 和10.9 dB(見(jiàn)圖7)和11.2 dB 和7.5 dB(見(jiàn)圖8)。與單向信道相比，這是由于由深度衰落所造成的損耗，使得RFID 通信的分集傳輸潛力變得非常明顯；對(duì)于完全相關(guān)的前向和后向鏈路(ρ＝1)和不相關(guān)的空間(ρspa＝0)來(lái)說(shuō)，增益也會(huì)增加，如圖10 所示，圖10 所示為EPC 長(zhǎng)度為528 位、不同后向散射編碼方案以及在完全相關(guān)的前向和后向鏈路的并矢后向散射信道中采用1 個(gè)(SISO)標(biāo)簽天線(SISO)或2 個(gè)(MISO)標(biāo)簽天線和1 個(gè)閱讀器天線的傳輸?shù)腂ER 與SNR 的關(guān)系曲線，前向和后向兩個(gè)鏈路都為K＝0.5 的Rician 分布。

圖9 完全不相關(guān)的并矢后向散射信道中不同后向散射編碼方案在SISO/MISO 及1 個(gè)閱讀器天線傳輸時(shí)的BER 與SNR 的關(guān)系

圖10 完全相關(guān)的前向和后向鏈路和不相關(guān)的空間的并矢后向散射信道中不同后向散射編碼方案在SISO/MISO 及1 個(gè)閱讀器天線傳輸時(shí)的BER 與SNR 的關(guān)系曲線

4.2 空間相關(guān)性

在圖7～圖10 的結(jié)果中，用于MISO 通信的2個(gè)發(fā)射信道是完全不相關(guān)的(即ρspa＝0)，但通常在RFID 通信過(guò)程中并不是這樣，因?yàn)闃?biāo)簽天線常常相隔很近[17]，分集增益隨著2 個(gè)發(fā)射路徑(信道)相關(guān)性(空間相關(guān)性)的增大而減小。對(duì)于最大空間相關(guān)信道(ρspa＝1)，MISO 與SISO 傳輸相比，不能獲得分集增益，因?yàn)? 個(gè)信道產(chǎn)生相同的信息。圖11 所示為不同后向散射編碼方案以及在前向鏈路和后向鏈路的相關(guān)系數(shù)為ρ＝0.5 的并矢后向散射信道中采用1 個(gè)(SISO)標(biāo)簽天線或2 個(gè)(MISO)標(biāo)簽天線和1 個(gè)讀取器天線傳輸時(shí)的BER 與SNR 的關(guān)系曲線。在MISO 傳輸過(guò)程中，2 個(gè)信道的空間相關(guān)系數(shù)為ρspa＝0.5，2 個(gè)鏈路都為K＝0.5 的Rician 分布?？梢钥吹?，與不相關(guān)的空間信道的圖10 結(jié)果相比，分集增益明顯下降了，但只要信道不完全相關(guān)，仍然可以獲得分集增益。

圖11 不同后向散射編碼方案以及前向鏈路和后向鏈路的相關(guān)系數(shù)為ρ＝0.5 和兩個(gè)信道的空間相關(guān)系數(shù)為ρspa＝0.5 的并矢后向散射信道中SISO/MISO 及1 個(gè)閱讀器天線傳輸時(shí)的BER 與SNR 的關(guān)系

圖12 所示為具有LoS 分量(K＝0.5)的并矢后向散射信道中的FM 0 編碼信號(hào)傳輸采用2 個(gè)(MISO)標(biāo)簽天線對(duì)于不同的前/后向鏈路相關(guān)性及空間相關(guān)性的BER 與SNR 的關(guān)系曲線，其中空間相關(guān)性ρspa＝1 等價(jià)于采用1 個(gè)(SISO)標(biāo)簽天線的傳輸。從圖12 可以看到，相比于部分不相關(guān)鏈路和部分空間相關(guān)性(ρ＝0、ρspa＝0.8 或ρ＝0.8、ρspa＝0)的BER，不完全相關(guān)(ρ和ρspa＝0.8)，可以獲得更高的增益。高相關(guān)鏈路(ρ＝0.8)和完全相關(guān)鏈路(ρ＝1)的增益明顯高于不相關(guān)鏈路(ρ＝0)和高相關(guān)鏈路(ρ＝0.8)的增益；此外還可看到，空間相關(guān)性的變化比前向/后向鏈路相關(guān)性的變化獲得的增益要低?？梢?jiàn)，當(dāng)空間相關(guān)性ρspa增大時(shí)，前向/后向鏈路ρ 的影響大于增益損失。信道性能隨著空間相關(guān)性和前/后向鏈路相關(guān)性的增加而下降，因?yàn)楫?dāng)這2 個(gè)相關(guān)值很高時(shí)如ρ和ρspa＞0.9，性能泄漏發(fā)生。

圖12 具有LoS 分量(K＝0.5)的并矢后向散射信道中FM0 編碼信號(hào)對(duì)于不同的前/后向鏈路相關(guān)性及空間相關(guān)性的BER 與SNR 的關(guān)系曲線

5 結(jié)束語(yǔ)

研究了在EPCglobal 標(biāo)準(zhǔn)下的MISO UHF RFID后向散射傳輸?shù)臐摿Α＝Y(jié)果表明，增益隨著信道的更高散射而增加。對(duì)于具有雙向信道中的典型RFID通信來(lái)說(shuō)，較大增益是通過(guò)完全相關(guān)的前向和后向鏈路來(lái)實(shí)現(xiàn)的；由于典型的RFID 小規(guī)模衰落鏈路具有并矢后向散射信道的特點(diǎn)，因而前向鏈路與后向鏈路之間的相關(guān)性相對(duì)較高，尤其是當(dāng)閱讀器的發(fā)射和接收天線相同時(shí)更是如此，這表明在這種情況下的RFID 系統(tǒng)中采用多個(gè)天線的標(biāo)簽有巨大的潛力。