Key Takeaways
- Propagación de ondas electromagnéticas y presupuesto de enlace
- Principio de modulación por backscatter
- Arquitectura del chip de etiqueta
01Propagación de ondas electromagnéticas y presupuesto de enlace
UHF RFID opera en la banda 860-960 MHz, con longitudes de onda de ~0,31-0,35 m. La onda radiada por la antena del lector sigue la ecuación de Friis: PL = (4πd/λ)². A 1 m y 915 MHz, la pérdida es ~31,7 dB; a 6 m sube a 47,3 dB. Esta ecuación es el punto de partida para optimizar el alcance — cada duplicación de distancia añade 6 dB de pérdida, equivalente a atenuar por cuatro la señal backscatter legible.
El entorno real también debe considerar multitrayecto, desacople de polarización, ganancia de antena y pérdidas de línea. Un lector fijo típico transmite 30 dBm (1 W) con antena de 6 dBi y sensibilidad de etiqueta -18 dBm. El enlace directo alcanza ~7-10 m; el inverso, con eficiencia de reflexión de solo -10 a -15 dB, suele ser el cuello de botella. Por eso el diseño de antena y la sensibilidad del chip son factores decisivos en el rendimiento UHF.
- Ecuación de Friis: PL(dB) = 20log₁₀(4πd/λ)
- 915 MHz pérdida a 1 m en espacio libre ≈ 31,7 dB
- Cada duplicación de distancia suma 6 dB de pérdida
- Eficiencia de reflexión solo -10 a -15 dB, el enlace inverso es el cuello de botella
02Principio de modulación por backscatter
Una etiqueta UHF pasiva no tiene oscilador local — modula la portadora del lector conmutando la impedancia en el puerto de antena, mecanismo llamado modulación por backscatter. El chip alterna entre dos estados de impedancia (acoplado y desacoplado) para producir ASK. La tasa de conmutación define la frecuencia de subportadora de los datos devueltos, típicamente 40-640 kHz bajo Gen2.
Gen2 define cuatro esquemas: FM0, Miller-2/4/8. FM0 es el más rápido pero menos robusto al ruido; Miller mejora la resistencia al multitrayecto mediante conmutación cíclica a costa de velocidad. En almacenes con mucho metal, Miller-4 suele ser el mejor compromiso. El lector conmuta dinámicamente vía los parámetros TRext, DR y M del frame Query — el mecanismo central de adaptación de enlace Gen2.
- Las etiquetas pasivas no tienen oscilador; retro-dispersan conmutando impedancia
- Modulación ASK: estados de impedancia acoplado/desacoplado
- Codificaciones Gen2: FM0, Miller-2/4/8
- Miller-4 preferido en entornos con mucho metal
03Arquitectura del chip de etiqueta
Un chip UHF tiene cuatro partes: front-end RF (rectificador, limitador, demodulador), baseband digital (máquina de estados, CRC, PRNG), memoria (cuatro bancos — EPC/TID/User/Reserved) y gestión de energía (bomba de carga, regulador). El rectificador convierte la potencia RF recibida de -10 a +10 dBm en ~1,2 V DC para el circuito digital. Chips avanzados como Impinj M740 operan aún a -23 dBm, ~5 dB más sensible que la generación anterior.
- Rectificador: potencia RF → 1,2 V DC, ~30-40% eficiencia
- PRNG: generador pseudoaleatorio de 16 bits para asignación de slots anti-colisión
- Cuatro bancos: EPC(96-496b), TID(48-128b), User(0-512b), Reserved(64b)
- Impinj M740 sensibilidad -23 dBm, ~5 dB mejor que la generación previa
04Algoritmo anti-colisión y el algoritmo Q
UHF RFID usa un mecanismo anti-colisión basado en ALOHA ranurado. El lector emite un frame Query con parámetro Q (0-15); las etiquetas eligen un slot aleatorio entre 2^Q vía PRNG para responder. En colisión, el lector ajusta Q dinámicamente: más colisiones suben Q, más slots ociosos bajan Q. Este proceso adaptativo es el algoritmo Q — el núcleo de la lectura densa Gen2.
En pruebas de campo, un lector fijo de 4 antenas lee 500-700 etiquetas únicas/s en Q=4 y más de 1.000 en Q=6 con mayor latencia. El middleware SpidersRFID ajusta el Q inicial por escenario: recuento retail Q=4, túnel logístico Q=5, almacén denso Q=6. Entender el algoritmo Q es clave para diagnosticar "lectura insuficiente" — un Q erróneo puede reducir el rendimiento más del 50%.
- ALOHA ranurado: las etiquetas eligen un slot aleatorio entre 2^Q para responder
- Q=4: 500-700 etiquetas/s; Q=6: más de 1.000 etiquetas/s
- Retail Q=4, túnel logístico Q=5, almacén denso Q=6
- Un Q erróneo puede reducir el rendimiento >50%
