物联网RFID-编码与调制ppt课件

代码与调制、RFID系统的核心功能是实现读写器与电子标签之间的信息传送。 以从读取器/写入器向电子标签的数据传送为例，被传送的信息分别需要读取器/写入器中的信号编码、调制、传送介质(无线信道)、电子标签中的解调、信号解码。 本章具体介绍RFID系统中常用的代码和调制方法。 另外，1、1、1,7.1RFID系统的通信步骤，数字通信系统是利用数字信号传送信息的通信系统。 信道编码和信道解码的目的是提高信息传输的有效性、完成模数转换等等，信道编码和信道解码的目的是提高信号的抗噪声性、提高传输的可靠性等，数字调制或载波的某个参数发生变化。 通过根据要传输的信号的特征的变化而变化的过程，将数字基带信号的频谱移动到高频率，从而形成适合于通过信道传输的带通信信号。 另外，在2，2，7.1 RFID系统的通信过程、RFID系统中，读取器/写入器与电子标签之间的数据传送方式与基本的数字通信系统结构类似。 读取器/写入器与电子标签之间的数据传送是双向的，但是，在此，作为读取器/写入器向电子标签传送数据的例子，说明其通信过程。 如图所示，读取器/写入器中的信号经过诸如信号代码、调制器和传输介质(无线信道)、电子标签中的解调器和信号解码之类的处理。 RFID系统的通信配置方框图(如读取器/写入器向电子标签发送数据的实例)、3，3，7.1 RFID系统的通信过程和1 .代码信号代码的作用是对发送方传送的信息进行编码，将信道与传送信号匹配，并防止信息干扰或冲突根据编码的目的，分为源编码和信道编码。 1 )源编码与源解码的源编码将从源输出的信号转换成该信号，并且该源解码是与源编码相反的处理。 在RFID系统中，在电子标签是无源标签的情况下，通常要求基带编码在相邻的数据比特间具有跳频的特征，相邻的数据间的跳频码在连续出现0的情况下不仅保证对电子标签的能量供给，而且接收电子标签2 )信道编码和信道解码信道编码是为了将源编码器输出的信号进行再变换、以前向纠错为目的、区别路径、适应信道条件，提高通信的可靠性而进行的编码。 数字信号在信道传输期间受噪声等的影响而引起错误，并且为了减少错误，在发送侧的信道编码器给信号元素加上规律不变的保护分量(监视元素)以配置抗噪声编码器。 接收端的信道编码器根据相应的反向规则进行解码，发现或纠正错误，并提高传输的可靠性。 4、4、4,7.1RFID系统的通信过程2 .将调制和解调调制器和高频载波信号的幅度、频率或相位进行改变，以便与通过其发送的基带信号相关联。 解调器的职责是解调获得的信号以再现基带信号。 1 )工作频率越高，对于需要调制信号的元件而言，带宽越大，可以通过以电场和磁场的形式向空中发射信号能量，并且要求较高的振荡频率来迅速改变电场和磁场。 2 )工作频率越高，则仅当能够将提供给天线的信号的波长与天线大小进行比较时，天线才能够有效地发射或接收电磁波。 波长与频率f的关系是c=m/s，5，7.1 RFID系统的通信过程，在信号的频率过低时不会产生急剧变化的电场或磁场的同时，波长过大，例如即使20000Hz，波长也不能设置如此长的天线。 因此，传输信号要求增加频率和缩短波长。 一种常用的方法是将信号“搭乘”到高频载波上，即在高频调制中利用高频电磁波来发射低频信号。 3 )信道复用通常需要传输的每个信号所占据的带宽小于信道带宽，因此一个信道可以由多个信号共享。然而，许多未调制信号通过相同频率范围，使得接收侧不能正确地标识。 一种解决方案是通过将多个基带信号移到分离的载波频率上，在一个信道中同时传输多个信号并提高信道的利用率。 另外，6，6，7.2 RFID源编码方法和源编码是将模拟信号转换成数字信号或将数字信号编码成更适于传输的数字信号。 在RFID系统中，存储于读取器/写入器和电子标签中的信息已是数字信号，本文介绍的代码是数字信号代码。 数据编码一般被称为基带数据编码，常用的数据编码方法包括逆零编码、Manchester编码、镜像编码、修正镜像编码等。 另外，7、用于选择编码方法的考虑因素1、用于选择编码方法的考虑到电子标签的能源，在REID系统中使用的电子标签通常是被动的，并且被动标签必须在读取器/写入器通信期间获得其能量供应。 为了确保系统的正常操作，信道代码方案必须确保不能中断从读写器到电子标签的能量供应。 在RFID系统中，在电子标签是无源标签的情况下，基带编码通常在相邻的数据比特之间具有跳频的特征，在该相邻的数据之间具有跳频的代码，不仅能够保证向连续发生“0”时的电子标签的能量供给，还能够接收电子标签7.2RFID源的编码方法，8，2，编码方法的选择要求考虑电子标签检验错误的能力或者保证系统的可靠工作，因此编码过程中必须提供数据级检验保护，编码方法应该提供这种功能。 根据代码模式的变化，可以判断是否发生了错误代码和电子标签的冲突。 在实际的数据传输中，由于信道中存在干扰，数据总是会发生错误的。 在此情况下，需要信道代码能够提供某种程度上检测错误的能力。 曼彻斯特编码、差分双向编码和单极性零编码具有较强的编码检错能力。 另外，选择7.2RFID源的编码方法、9、3、编码方案必须考虑电子标签时钟的提取，一般没有时钟电路，电子标签芯片必须从来自读取器/写入器的代码流中提取时钟。 曼彻斯特码、反射镜码、差动双向码的电子标签容易取出钟表。 7.2RFID源编码方法、10、7.2RFID源编码方法、典型的编码方法、11、1、反零零编码(NRZ、NonReturnZero )反零编码表示二进制“1”，低级别表示二进制“0”，如下图所示，该编码类型不适合传输，以下原因是直流一般信道的零频率附近的频率成分难以传输的接收侧的判定阈值与信号功率相关，由于不易使用的NRZ中不包含位同步信号的频率成分，因此对于不能直接提取位同步信号的传输线路需要1条接地线。 注意： ISO14443TYPEB协议在电子标签和读取器传递数据时采用NRZ、7.2RFID源代码方案，12，2，曼彻斯特代码(Manchester )曼彻斯特代码也称为分离代码。 某个比特的值用该比特长内的半比特周期中的电平的变化(上升或下降)来表示，半比特周期中的负跳跃表示二进制“1”，半比特周期中的正跳跃表示二进制“0”，Manchester编码、7.2RFID源编码方法、13、Manchester编码7.2RFID源编码方法、14、Manchester编码的特征Manchester编码通常被用于从电子标签到读取器/写入器的数据传输。 因为这有助于发现数据传输的错误。 这是因为位长内不允许“无变化”的状态。 如果同时发送多个标签的数据位具有不同的值，则接收到的上升沿和下降沿被抵消，在整个位长上变成不间断的负载波信号，并且该状态不被允许，因此读取器/写入器可以利用该错误来确定发生冲突的特定位置。由于跳跃在各个符号之间发生，所以接收侧可以将其方便地用作同步时钟。 因此，具有自同步能力和良好的抗干扰性能。 注：在ISO14443TYPEA协议中，电子标签向读取器传递数据时，采用曼彻斯特代码。 ISO18000-6TYPEB读取器/写入器在向电子标签分发数据时使用Manchester码、7.2RFID源代码方法、15，1，0，1，0，0，0，1，频率卡1，频率卡7.2rfid源代码方法，16、 7.2采用RFID源代码方法的3 .镜像(Miller )代码镜像代码规则：原始符号“1”表示符号不跳跃而中心点跳跃，即，由10或01表示的原始符号“0”分为单个“0” 根据是否分为连续的“0”进行不同的处理，在单一的“0”的情况下，直到“0”为止的等级不变，即等级在符号边界不跳跃，在符号中间点等级不跳跃，相对于连续的两个“0”，等级在连续的两个“0”的边界跳跃另外，在17、7.2RFID源编码方法，4，修正镜像编码TYPEA中，定义了下面三个定时： (1)定时“x”:该定时为64/fc，发生“过去”(2)定时“y”:该定时在所有比特期间(128/fc )内未被调制(解调) 在上述序列说明中，fc为载波13.56MHz，脉冲的底部宽度为0.53.0s，90%宽度为4.5s以下。 可以在这三个定时对帧进行编码。 即，修正后的镜像编码。 逻辑“1”选择定时x逻辑“0”选择定时y。 但是，第一，在相邻的“0”有两个以上的情况下，除了从第二个“0”采用定时z的情况以外的第二个，在与起始位直接相连的所有位都是“0”时，应用定时z来表示。 在开始通信时，以序列z来指示。 通信结束用逻辑“0”和时刻y表示。 如果没有信息，则通常利用至少两个时刻y来表示。 注意，根据ISO/IEC14443标准(非接触式非接触IC卡标准)，当读取器将数据传递到电子标签时，读取器通过镜像代码系统对载波进行调制。 18、输入数据是011010，波形c实际上是曼彻斯特的反相波形，在其上升沿处产生镜像代码，并且在其上升沿处一个槽是校正镜像代码，由此提供用于开始的序列z、用于直接连接到开始位的0的序列z、相邻的一个或更多个镜像序列注意，由于来自第二网格0的序列z与用于通信结束的逻辑0相加序列y，并且负脉冲的持续时间较短，因此在数据传输过程中能够保证从高频场连续地向电子标签供应能量。 缺省镜像代码用于在电感耦合器射频识别系统中从读取器/写入器到电子标签的数据传送。 19，5，在脉冲-间歇编码脉冲-间歇编码中，到下一个脉冲为止的休止期间t表示二进制“1”，到下一个脉冲为止的休止期间2t表示二进制“0”。 图13所示的脉冲间歇编码方案被用于在电感耦合射频系统中从读取器/写入器到电子标签的数据传输，由于脉冲转换时间短，因此可以保证在数据传输期间从读取器/写入器的高频场连续地向射频标签提供能量。 另外，7.2RFID源编码方法、20、6，脉冲位置编码(PPM，PulsePositionModulation )脉冲位置编码与所述的脉冲间歇式编码类似，但在脉冲位置编码中，每个数据比特的宽度一致。 其中，脉冲在第一个时间段表示“00”，在第二个时间段表示“01”，在第三个时间段表示“10”，在第四个时间段表示“11”，如右图所示。 注意，在ISO15693协议中，数据编码率被称为PPM、7.2RFID源编码方法、21、7、FM0编码率以及FM0(即Bi-PhaseSpace )编码率的全部被称为双相间隔编码率，并且操作原理在一个比特窗口中使用电平变化来表达逻辑。 从位窗口的开头反转级别时，表示逻辑“1”。 不仅级别在比特窗口的开头反转，而且在比特窗口的中央反转则意味着逻辑“0”。一扇窗的持续时间为25s。 注意，从ISO18000-6typeA标签到读取器的数据传输被称为FM0编码、7.2RFID源编码方法、22，8、和PIE编码PIE编码的总称脉冲宽度编码，原理通过定义脉冲的下降沿之间的不同时间宽度来指示数据。 根据该标准规定，从读取器向标签发送的数据帧包括帧开始信号SOF (帧开始信号)、帧结束信号EOF (帧结束信号)和数据0和1。 在标准中定义了称为“Tari”的时间间隔，也称为基准时间间隔，该时间间隔在相邻的两个脉冲的下降沿的时间宽度上持续25s。 注意，从ISO18000-6typeA读取器向标签的数据传输采用PIE码、7.2RFID源编码方法、23，7.3差错控制码(信道编码)，在读取器/写入器和电子标签的无线通信中，最主要的干扰因素是信道噪声和多标签操作，因此这些干扰对传输信号造成失真为提高数字传输系统的可靠性，有必要采用差错控制码来控制可能或已经发生的差错。 使用适当的信道编码可以显着提高数据传输的可靠性，并且保持数据的完整性。 差错控制编码的基本实现方法是在发送端所传输的信息中附加若干个监视码元，这些多馀的码元和信息码元之间以一定的规则相互关联(制约)。 接收端可以按照规定的规则验证信息码元和监视码元的关系，错误率破坏信息码元和监视码元的关系，所以接收端可以发现或纠正错误。 另外，最常用的差错控制码包括奇偶校验方法、循环冗馀校验方法和汉明码等等。 这些方法需要识别数据是否发生了传输错误，开始纠正措施，丢弃发生了传输错误的数据，并重传有错误的数据块。 7.3差错控制编码(信道编码)、26，1、奇偶校验、奇偶校验编码是最简单最有效的数据校验方法。 实现方法：在传输的符号的左侧或右侧附加1比特的奇偶校验比特0或1，在采用每一个符号只需要将奇偶校验比特的数量设为奇数的情况下，只需要将每一个编码比特的数量设为偶数。 检查原理：这一代码可以发现一个或奇数个错误，但是由于代码间距小，所以不能进行错误定位。 奇偶校验码评估器：可以发现一个位或奇数位的错误，但它没有错误定位和纠错能力。 尽管奇偶校验码的检错能力低，但在差错概率统计中，7080%为1比特差错，奇偶校验码的实现简单，因此应用了最广泛的检验方法。 在实际应用中，多采用奇异检查，奇异检查中不存在全“0”代码，有时容易判别。 0000100010000110111101101101101101101101101101101101101101101101101110100111111110110110110110110110110110110110110110110110110110110110110110110110535 25352535253525352535253525