近年来,随着信息技术应用的不断深入和物联网技术的快速发展,射频识别技术得到了学者和产业界的广泛关注。过去十年,UHF频段射频识别技术因其能实现远距离多物体的快速识别与追踪而成为RFID领域发展最快的技术方向之一空中接口协议是UHF频段射频识别系统的关键技术内容之一,也是射频识别技术研究领域的热点问题,它规定了射频识别系统中读写器与标签之间的通信方法和具体参数。本文的研究工作主要围绕UHF频段无源射频识别系统空中接口协议展开,系统地研究了UHF频段无源RFID系统物理层编码与调制、LOS多径环境下系统链路模型与性能以及标签防碰撞算法等技术内容,主要研究成果及创新点包括：1.针对无源射频识别系统标签能量受限这个问题,提出了一种用于UHF频段无源RFID系统前向链路(读写器至标签链路)的能量有效的数据编码方法。该编码方法可以在不增加标签解码复杂度的前提下提高读写器信号携带给标签的能量,从而改善标签的处理能力和系统的整体性能。在分析讨论编码性能的同时给出了解码和同步时钟提取的方法。2.为降低UHF频段无源RFID系统反向链路(标签至读写器链路)的能量消耗,提高链路性能,本文提出了一种用于反向链路的编码调制方案,并采用截止速率仔细分析了编码调制方案对系统性能的改善。分析结果表明,编码调制更为能量有效。在几乎不增加芯片复杂度的前提下,提升了系统性能。分析并估算了不同截止速率时编码对系统信息速率和通信距离所带来的增益。3.UHF频段无源RFID系统通常应用于短距离的LOS环境下,系统的读取稳定性容易受到多径干扰。为了深入理解UHF频段无源RFID系统的链路特性,改进链路性能,建立了LOS多径环境下无源RFID系统的链路模型。基于该模型对系统性能进行了详细的分析,并针对真实的测试环境进行验证。最后,给出了系统改进的建议。4.防碰撞问题是RFID系统空中接口协议中一项重要的关键技术问题,好的防碰撞算法既要能高效地解决标签的碰撞,又要简单易实现。首先,提出了一种基于脉冲识别的标签碰撞检测方法。基于该检测方法,提出了多种防碰撞算法。分析表明,这些算法不但实现简单,而且获得了良好的系统性能。5.针对无线环境中捕获现象,分析了捕获环境下RFID系统的吞吐量。提出了捕获环境下的系统吞吐量的最优接入概率模型,基于该模型提出了有意识的利用捕获效应的理论最优接入方法；同时,基于最优接入概率模型,提出一种简单可行的具有捕获估计能力的防碰撞算法,当有意识地引入捕获,该算法能够获得较好的捕获增益。