射频识别技术第三章

.,第三章,RFID的无线通信原理,.,3.1射频频谱与电磁信号传输,电磁波是由同向振荡且相互垂直的电场与磁场在空间中以波的形式传递能量和动量，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面。,.,3.1射频频谱与电磁信号传输,射频识别系统的工作频率,.,3.1射频频谱与电磁信号传输,信号频率与其传输特性的关系低频信号衍射能力强，但是穿透能力弱，且传输距离短高频信号穿透能力强，但是衍射能力弱，传输距离长,.,3.2信号的电压与能量,.,3.2信号的电压与能量,.,3.3信号和编码,数据和信号数据：数据可定义为表意的实体，分为模拟数据和数字数据。模拟数据在某些时间间隔上取连续的值，例如，语音、温度、压力等。数字数据取离散值，为人们所熟悉的例子是文本或字符串。在射频识别应答器中存放的数据是数字数据。,.,3.3信号和编码,数据和信号信号：是数据的电气或者电磁形式的编码。模拟信号：是连续变化的电磁波。在时域表现为连续的变化，在频域其频谱是离散的。数字信号：是一种电压脉冲序列，数据取离散值。,.,3.3信号和编码,信道传输介质：是数据传输系统里发送器和接收器之间的物理通路。传输介质可以分为导向传输介质和非导向传输介质两类。导向传输介质构成的信道称为有线信道。非导向传输介质构成的信道称为无线信道。,.,3.3信号和编码,数据编码信源编码是对信源信息进行加工处理，模拟数据要经过采样、量化和编码变换为数字数据，为降低所需要传输的数据量，在信源编码中还采用了数据压缩技术。信道编码是将数字数据编码成适合于在数字信道上传输的数字信号，并具有所需的抵抗差错的能力，即通过相应的编码方法使接收端能具有检错或纠错能力。,.,3.3信号和编码,基带信号和宽带信号基带信号：带通信号（已调信号）宽带信号：,.,3.3信号和编码,数字基带信号波形,.,3.4RFID系统中常用的编码方式,曼彻斯特（Manchester）码,.,3.4RFID系统中常用的编码方式,软件实现编/解码采用曼彻斯特码传输信息的信息块格式为起始位是1码，结束位采用无跳变低电平。曼彻斯特码可与两倍数字时钟频率的NRZ码相对应。解码：二倍数字时钟读取输入的曼彻斯特码判断起始位两位一组转换成NRZ码若读取到00则表示收到了结束位。11是非法组合，表示传输出错或发生了碰撞。,.,3.4RFID系统中常用的编码方式,曼彻斯特的读入串为10100101100100，求NRZ码的值。画出1010011100的曼彻斯特码波形。,.,3.4RFID系统中常用的编码方式,密勒（Miller）码传输格式：起始位为1，结束位为0.,.,3.4RFID系统中常用的编码方式,密勒码波形及与NRZ码、曼彻斯特码的波形关系,.,3.4RFID系统中常用的编码方式,软件实现编解码一位二进制数据变成密勒码时相当于用两位二进制来表示，例如8位二进制数据变成密勒码之后相当于16位二进制位。软件解码时，首先判断起始位（电平由高到低的跳变），然后对以2倍时钟读入的位值进行每两位一次转换，01和10都转换为1,00和11都转换为0，最终得到NRZ码。,.,3.4RFID系统中常用的编码方式,设读入的密勒码为1000011000111000，求其NRZ码。写出数据0110010110的密勒码编码结果（二进制表示形式），并画出波形。,.,3.4RFID系统中常用的编码方式,修正的密勒码三种时序：时序X：在64/fc处产生一个pause（凹槽）。时序Y：在整个位期间128/fc不发生调制。时序Z：在位期间的开始产生一个pause。编码规则逻辑1为时序X；逻辑0为时序Y（若连零则从第二个零开始用时序Z，直接与起始位相连的所有零用时序Z）；通信开始时用时序Z；通信结束用逻辑0加时序Y表示；无信息时用至少两个时序Y表示。,.,3.5信号的调制,脉冲调制将数据的NRZ码变换为更高频率的脉冲串，该脉冲串的脉冲波形参数受NRZ码的值0和1调制。主要的调制方式为频移键控FSK和相移键控PSK。,.,3.5信号的调制,FSK,FSK脉冲调制波形,.,3.5信号的调制,PSK1和PSK2,.,3.5信号的调制,PSK1：以固定的参考相位脉冲波来代表信号1和0PSK2：和相对相位有关，若相位突变则为1，不变为0,.,3.5信号的调制,数字调制RFID系统通常使用数字调制方式传输信息。数字调制的方法主要有幅移键控（ASK）、相移键控（PSK）和频移键控（FSK）。其中ASK是RFID系统常使用的方式。,.,3.5信号的调制,数字调制,.,3.6链路预算,链路预算：在无线传输中，完成传输数据成功从发送端传输到接收端所需要的能量一般被称为为了满足链路预算我们需要知道：阅读器能够传输的能量能量在传输中的衰减标签启动需要的能量标签在解码和传输中需要的能量,.,3.6链路预算,阅读器传输能量根据现实需求和相关管理规定共同决定，但最大传输能量不超过1W。并非所有的阅读器都需要传输1W的能量，为了安全和传输需要，往往小于1W。,.,3.6链路预算,路径损耗是指在传输过程中，传输器实际发送能量和接收器实际接收的能量之间的差异。有效孔径：标签接收的功率大小和作用于标签的功率密度成正比，这个比例参数必须以面积为单位来描述，常被称作标签天线的有效孔径Ae.,