RFID技术及应用(王佳斌)全套教案课件

华侨大学工学院

《射频识别技术》考核方式考勤平时成绩期末成绩70%20%10%参考教材RFID技术及应用王佳斌等编著清华大学出版社物联网射频识别（RFID）技术与应用黄玉兰著人民邮电出版社目录1射频识别技术概述2学时2

RFID的工作原理8学时3编码与调制4学时72学时6

RFID与M2M2学时4数据校验和防碰撞算法5学时5

RFID中间件的设计4学时8RFID信息安全3学时

RFID与EPC9

物联网RFID应用实例3学时第1章射频识别技术概述第1章射频识别技术概述自动识别技术1.11.2射频识别技术1.3RFID技术标准1.1自动识别技术自动识别技术的分类自动识别技术的概念RFID技术自动识别技术的概念自动识别技术自动识别技术是用机器识别对象的众多技术的总称。自动识别技术是一种高度自动化的信息或数据采集技术。自动识别技术在于能够快速、准确的将现场庞大的数据有效地登录到计算机系统的数据库中。自动识别技术的概念自动识别技术条码识别技术光学字符识别技术磁卡及智能卡识别技术生物识别技术语音识别与视觉识别技术射频识别技术1.2自动识别技术自动识别技术的分类自动识别技术的概念RFID技术自动识别技术的分类条码识别技术条码是由一组条、空和数字符号组成，按一定编码规则排列，用以表示一定的字符、数字及符号等信息。一维条码是由一组规则排列的条、空以及对应的字符组成的标记，这些条和空组成的数据表达一定的信息，并能够用特定的设备识读，转换成与计算机兼容的二进制和十进制信息。条空字符条码识别技术二维条码

二维条码是在一维条码无法满足实际应用需求的前提下产生的。由于受信息容量的限制，一维条码通常是对物品的识别，而不是对物品的描述。

二维条码是用某些特定的几何图形，按一定的规律在平面上分布的黑白相间的图形，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息。自动识别技术的分类条码识别技术2009年12月10日，铁道部对火车票进行了升级改版。新版火车票明显的变化是车票下方的一维条码编程二维防伪条码，火车票的防伪能力增强。自动识别技术的分类几种典型的自动识别技术磁卡识别技术磁卡：一种卡片状的磁性记录介质，利用磁性载体记录字符与数字信息，用来识别身份或其他用途。几种典型的自动识别技术IC卡识别技术IC卡是一种电子式数据自动识别卡。几种典型的自动识别技术IC卡识别技术IC卡与磁卡外形相似，区别在于数据存储的媒体不同。磁卡是通过卡上磁条的磁场变化来存储信息，而IC卡是通过嵌入在卡中的电擦除式可编程只读存储器集成电路芯片来存储数据信息。与磁卡相比，IC卡具有以下优点：

存储容量大

安全保密性好

具有数据处理能力

使用寿命长几种典型的自动识别技术射频识别技术射频识别技术是通过无线电波进行数据传递的自动识别技术。与条码识别技术、磁卡识别技术和IC卡识别技术等相比，它以特有的无接触、可同时识别多个物体等优点，逐渐成为自动识别领域中最优秀和应用最广泛的技术之一，是目前最重要的自动识别技术。1.1自动识别技术自动识别技术的分类自动识别技术的概念RFID技术RFID技术射频识别技术RFID技术是自动识别技术的一种。RFID以电子标签来标志某个物体，电子标签包含某个芯片和天线，芯片用来存储物体的数据，天线用来收发无线电波。RFID与传统的条码识别相比有很大的优势，其优势与特点表现如下 RFID电子标签抗污损能力强RFID电子标签安全性高RFID电子标签容量大RFID可远距离同时识别多个电子标签RFID是物联网的基石第1章射频识别技术概述自动识别技术1.11.2射频识别技术1.3RFID技术标准RFID的概念与特点RFID的概念射频识别技术RFID(RadioFrequencyIdentification)是自动识别技术的一种，即通过无线射频方式进行非接触、双向数据通信对目标加以识别。RFID的概念与特点RFID的特点它是通过电磁耦合方式实现的非接触自动识别技术；RFID标签安全性高需要利用无线电频率资源，必须遵守无线电频率使用的众多规范；RFID可远距离同时多个标签存放的识别信息足数字化的，因此通过编码技术可以方便地实现多种应用，如身份识别、商品货物识别、动物识别、工业过程监控和收据等它可以容易地对多应答器、多阅读器进行组合建网，以完成大范围的系统应用，并构成完善的信息系统；它涉及计算机、无线数字通信、集成电路、电磁场等众多学科，是一个新兴的融合多种技术的领域。1.2射频识别技术RFID的发展现状RFID的发展简史RFID的发展简史RFID技术的产生阶段1941-1950年，雷达的改进和应用催生了RFID技术，1948年奠定了RFID技术地理论基础。RFID的诞生源于战争的需要，在第二次世界大战期间，英国空军首先在飞机上使用RFID技术，其功能是用来分辨敌方飞机和我方飞机，这是有记录的第一个敌我射频识别系统，也是RFID的第一次实际应用。RFID的发展简史RFID技术的探索阶段1948年，HarryStockman发表的论文“用能量反射的方法进行通信”，是RFID理论发展的里程碑。

D.B.Harris的论文“使用可模式化被动反应器的无线电波传送系统”，提出了信号模式化理论和被动标签的概念。为RFID理论的发展奠定了基础。1951-1960年，RFID技术主要是在实验室进行研究，RFID技术的使用成本高，设备体积大。RFID的发展简史RFID技术成为现实阶段1961-1980年，RFID技术变成了现实。在理论与技术方面，无线理论以及其他电子技术如集成电路和微处理器的发展成为RFID技术的商业化奠定了基础。在应用方面，20世纪60年代欧洲出现了商品电子监视器，这是RFID技术第一个商业应用系统。RFID的发展简史RFID技术的推广阶段20世纪90年代是RFID技术的推广期，大量厂商进入，RFID产品逐渐走入人们的生活，国内研究机构开始跟踪和研究该技术。RFID技术首先在美国的公路自动收费系统得到了广泛应用。1991年，美国俄克拉荷马州出现了世界上第一个开放式公路自动收费系统。1992年，美国休斯敦安装了世界上第一套同时具有电子收费功能和交通管理功能的RFID系统。20世纪90年代，社区和校园大门控制系统开始使用RFID技术。汽车行业将RFID技术用于汽车防盗系统，汽车防盗实现了智能化。RFID的发展简史RFID技术的普及阶段RFID产品种类更加丰富，成本不断降低，规模应用行业不断扩大。一些国家的零售商和政府机构都开始推荐RFID技术。RFID技术在沃尔玛公司的应用。RFID技术在美国国防部的应用。RFID标准已经初步完成。1.2射频识别技术RFID的发展现状RFID的发展简史RFID的应用现状从全球范围来看美国已经在RFID标准的建立、相关软硬件数据的开发与应用领域走在了世界的前列。欧洲RFID标准追随美国主导的EPCglobal标准。在封装系统应用方面欧洲与美国基本处在同一阶段。日本虽然已经提出UID标准，但主要得到的是本国厂商的支持，如要成为国际标准还有很长的路要走。在韩国，RFID技术地重要性得到了加强，政府给予了高度重视，但至今韩国在RFID标准上扔模糊不清。自2004年起，全球范围内掀起了一场RFID的热潮，包括沃尔玛、保洁、波音公司在内的商业巨头均积极推动RFID在技术制造、零售、交通等行业的应用。RFID的应用现状试衣镜一名顾客正在香港mi-tu店内使用RFID智能试衣系统RFID的应用现状门禁、考勤RFID的应用现状仿伪RFID的应用现状智能医疗RFID的应用现状仓储与物流第1章射频识别技术概述自动识别技术1.11.2射频识别技术1.3RFID技术标准1.3RFID技术标准超高频RFID技术协议标准发展与应用全球三大标准体系不同频率的标签和标准1.3RFID技术标准

目前，RFID技术还未形成统一的全球化标准，市场走向多标准的统一已经得到业界的广泛认同。RFID技术标准现状ISO制定的RFID标准体系EPCglobal

日本UID制定的RFID技术标准体系AIMglobalIP-X1.3RFID技术标准

ISO/IEC的RFID技术标准体系中主要标准介绍

1）空中接口标准 2）数据格式管理标准 3）信息安全标准 4）测试标准 5）网络服务规范 6）应用标准1.3RFID技术标准

三大标准体系空中接口协议的比较

目前，ISO/IEC

18000、EPCglobal、日本UID三个空中接口协议正在完善中。这三个标准相互之间并不兼容，主要差别在通讯方式、防冲突协议和数据格式这三个方面，在技术上差距其实并不大。EPCglobal与日本UID标准体系的主要区别： 1）编码标准不同 2）根据IC标签代码检索商品详细信息的功能上有区别 3）采用的频段不同1.3RFID技术标准超高频RFID技术协议标准发展与应用全球三大标准体系不同频率的标签和标准1.3RFID技术标准

超高频RFID技术协议标准l)第一代超高频RFID技术协议标准（以下简称Gen1协议标准）2)第二代超高频RFID技术协议标准（以下简称Gen2协议标准）Gen2协议标准的一些技术改进操作的灵活性鲁棒防冲突算法读取率和向后兼容性的改进会话的使用密集阅读条件的使用使用查询命令改进Ghost阅读覆盖编码1.3RFID技术标准超高频RFID技术协议标准发展与应用全球三大标准体系不同频率的标签和标准1.3RFID技术标准

低频段射频标签简称为低频标签，其工作频率范围为30～300kHz，典型工作频率有125kHz.133kHz。低频标签一般为被动标签，其电能通过电感耦合方式从读卡器天线的辐射近场中获得。阅读距离一般情况下小于1.2m。中频段射频标签简称中频标签，其工作频率一般为3～30MHz，典型工作频率为13.56MHz。中频标签由于可方便地做成卡状，典型应用包括电子车票、电子身份证、电子闭锁防盗（电子遥控门锁控制器）等。超高频与微波频段的射频标签简称为超高频射频标签，其典型工作频率为433.92MHz、862(902)-928MHz、2.45GHz、5.8GHz。相应的射频识别系统阅读距离一般大于lm，典型情况为4～6m，最大可超过l0m。1.3RFID技术标准

常用中频射频标签标准对比在13.56MHz的中频射频标签中，最常用的标准有两种，即接触式的IS014443和非接触式近距的IS015693。功能IS014443IS015693RFID频率/MHz13561356读取距离接触型，近旁型（0公分）非接触型，近距型（2～20公分）IC类型微控制器（MCU）或者存布线逻辑型内存布线逻辑型读/写（R/W）可写、可读可写、可读数据传输速率/kb/s106，最高可到848106防碰撞再读取有有IC内可写内存容量/KB642Q&A第2

章RFID的工作原理第2章RFID的工作原理2.1RFID的基本工作原理RFID系统的构成2.22.3RFID的耦合方式2.4电感耦合方式的射频前端2.5天线RFID的基本工作原理

标签与读卡器之间通过耦合元件实现射频信号的空间（无接触）耦合，在耦合通道内，根据时序关系，实现能量的传递和数据的交换。发生在读卡器和高频段标签之间的射频信号的耦合主要采用电感耦合，如图电感耦合的原理:两电感线圈在同一介质中，相互的电磁场通过该介质传导到对方，形成耦合。最常见的电感耦合就如变压器，即将一个波动的电流或电压在一个线圈内产生磁场，在同一个磁场中的另外一组或几组线圈上就会产生相应比例的磁场。典型的工作频率有125kHz、225kHz和13.56MHz。识别作用距离小于1m，典型作用距离为10～20cm。一套完整的RFID系统如上图右侧图所示RFID的基本工作原理读卡器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成，如图所示：RFID的基本工作原理系统的工作原理：读写器发射一个特定频率的无线电波给电子标签，驱动标签的电路将内部的数据送出，此时，读写器便依次序接受并解读数据，送给应用程序做相应的处理。根据使用结构和技术的不同，可以分为：只读装置读/写装置RFID的基本工作原理第2章RFID的工作原理2.1RFID的基本工作原理RFID系统的构成2.22.3RFID的耦合方式2.4电感耦合方式的射频前端2.5天线2.2RFID系统的构成RFID的基本组成电子标签读写器系统高层RFID系统的基本组成RFID系统因应用领域的不同，组成会有所不同。但基本上都包括：电子标签、读写器和系统高层这三大部分组成。如图：RFID系统的基本组成电子标签电子标签由芯片及天线组成，附着在物体上标识目标对象，每个电子标签具有唯一的电子编码，存储着被识别物体的相关信息。读写器读写器是利用射频技术读写电子标签信息的设备。系统高层最简单的RFID系统只有一个读写器，它一次只对一个电子标签进行操作，复杂的RFID系统会有多个读写器。RFID系统的分类按照频率分类低频系统

低频系统的工作频率范围为30kHz-300kHz；

RFID常见的低频工作频率有125kHz和134.2kHz；

低频系统的特点是电子标签内保存的数据量比较少，阅读距离较短，电子标签外形多样，阅读天线方向性不强；

低频系统技术比较成熟，主要用于短距离、数据量低的RFID系统中。高频系统高频系统的工作频率范围为3MHz-30MHz；RFID常见的高频工作频率有6.75MHz和13.56MHz；

可以传送较大的数据量，阅读距离较长，电子标签及读写器成本较高。RFID系统的分类按照频率分类微波系统

微波系统的工作频率大于300MHz；常见的微波工作频率：433MHz、860/960MHz、2.4GHz和5.8GHz；

主要应用于同时对多个电子标签进行操作、需要较长的读写距离和高读写速度的场合；

天线波束方向较窄，系统价格较高。RFID系统的分类按照供电方式分类无源供电系统

无源供电系统的电子标签内没有电池，电子标签利用读写器发出的波束供电，电子标签将接收到的部分射频能量转化为直流电流，为标签内的电路供电；

无源电子标签作用距离相对较短；

读写器要发射较大的射频功率；

电子标签所在物体的运动速度不能太高；

寿命长且对工作环境要求不高。RFID系统的分类按照供电方式分类有源供电系统

有源供电系统的电子标签内有电池，电池可为电子标签提供全部能量；

有源电子标签电能充足，工作可靠性高；

作用距离相对较远；

读写器要发射较小的射频功率；

寿命有限，通常只有3-10年，随着电子标签内电池能力的消耗，数据传输的距离会越来越小；

不适合在恶劣环境下工作；

有源电子标签的体积较大、成本较高。RFID系统的分类按照供电方式分类半有源供电系统

半有源电子标签内有电池，但电池仅对维持数据的电路及维持芯片工作电压的电路提供支撑；

电子标签未进入工作状态前，一直处于休眠状态，相当于无源标签，标签内部电池能量消耗很少，因而电池可以维持较长时间；电子标签进入工作状态后，受到读写器发出射频信号的激励，标签进入工作状态；

电子标签的能量主要来源于读写器的射频能量，标签内部电池主要用于弥补标签所处位置射频场强的不足。RFID系统的分类按照供电方式分类有源电子标签(纽扣电池)无源电子标签RFID系统的分类按照耦合方式分类电感耦合方式系统

在电感耦合方式中，读写器与电子标签之间的射频信号传递为变压器模型，电磁能量通过空间高频交变磁场实现耦合，该系统依据的是法拉第电磁感应定律；

用于低频与高频RFID系统中。RFID系统的分类电子标签读写器电磁波RFID系统的分类按照耦合方式分类电磁反向散射方式系统

在电磁反向散射方式中，读写器与电子标签之间的射频信号传递为雷达模型；

读写器发射出去的电磁波碰到电子标签后，电磁波被反射，同时携带回电子标签的信息；

该系统依据的是电磁波空间辐射原理；

一般适用于微波系统。RFID系统的分类按照耦合方式分类电磁反向散射方式系统RFID系统的分类按照耦合方式分类电磁反向散射方式系统电子标签读写器电磁波RFID系统的分类按照技术方式分类主动广播式主动广播式是指电子标签主动向外发射信息，读写器相当于只收不发的接收机。被动倍频式被动式电子标签是指读写器发射查询信号，电子标签被动接收。被动反射调制式

被动反射调制式依旧是读写器发射查询信号，电子标签被动接收，但此时，电子标签返回读写器的频率与读写器发射频率相同。RFID系统的分类按照保存信息方式分类只读电子标签一次写入只读电子标签现场有线可改写式现场无线可改写式RFID系统的分类按照系统档次方式分类低档系统中档系统高档系统RFID系统的分类按照工作方式分类全双工半双工时序2.2RFID系统的构成RFID的基本组成电子标签读写器系统高层电子标签电子标签的基本组成电子标签是指由IC芯片和无线通信天线组成的超微型小标签，芯片用来存储物品的数据，天线用来收发无线电波。电子标签可以看成一个特殊的收发信机。电子标签各组成部分如下。电子标签南芯片和天线组成，可以维持被识别物体信息的完整性，并随时可以将信息传输给读写器电子标签芯片具有一定的存储容量，可以存储被识别物体的相关信息电子标签天线用于收集读发器发射到空间的电磁波，并把标签本身的数据信号以电磁波的形式发射出去。电子标签卡片式电子标签卡片型电子标签封装成卡片的形状，也常称为射频卡。我国第二代身份证城市一卡通门禁卡银行卡电子标签标签类电子标签标签类电子标签形状多样，有条型、盘型、钥匙扣型和手表型等。具有粘贴功能的电子标签悬挂式电子标签车辆不停车收费的电子标签植入式电子标签电子标签电子标签的结构形式电子标签电子标签的结构形式电子标签电子标签的结构形式电子标签电子标签的结构形式电子标签电子标签的结构形式电子标签电子标签的结构形式电子标签电子标签的结构形式电子标签电子标签的组成电子标签一般由天线、调制器、编码发生器、时钟及存储器构成。天线调制器控制器（CPU）电源编码发生器时钟存储器电子标签电子标签的组成电子标签的天线主要功能是接收读写器传送过来的电磁信号或者将读写器所需要的数据传回给读写器，也就是负责发射和接收电磁波。电子标签的存储器

只读标签存储器。电子标签内容只有只读存储器ROM

一次写入只读电子标签存储器。电子标签内部有ROM和随机存储器RAM

可读写标签存储器电子标签电子标签的组成电子标签的编码器对发送端要传输的信息进行编码，使传输信号与信道相匹配。

根据编码目的不同，可分为信源编码和信道编码电子标签的调制器原始的电信号通常称为基带信号，有些信道可以直接传输基带信号，但以自由空间作为信道的无线电传输，却无法直接传递基带信号。将基带信号进行编码，然后变换成适合在信道中传输的信号，这个过程称为调制。控制器：控制电子标签各个功能模块的协调运行电子标签电子标签的工作特点工作在不同频段的电子标签具有不同的特点，下面在低频、高频和微波三个频段上，分析电子标签的工作原理、应用领域和制作成本等。低频电子标签低频电子标签一般为无源标签，电子标签与读写器传输数据时，电子标签位于读写器天线的近场区，电子标签的工作能量通过电感耦合方式从读写器中获得。电子标签低频电子标签的优点低频频率使用自由，工作频率不受无线电管理委员会的约束；低频电波穿透力强，可以穿透弱导电性物质；一般采用普通CMOS工艺，具有省电、廉价的特点；有不同的封装形式，好的封装形式有10年以上的使用寿命。电子标签低频电子标签的缺点存储数据量小，只适合对数据量要求少的应用场合；识别距离近，数据传输速率比较慢，只适合近距离、低速度的应用场合；采用环状天线用线圈绕制而成，线圈的圈数较多，价格相对较贵。电子标签高频电子标签高频电子标签的工作原理与低频电子标签基本相同，高频电子标签通常为无源标签，电子标签与读写器传输数据时，电子标签需要位于读写器天线的近场区，电子标签的工作能量通过电感耦合方式从读写器中获得。高频电子标签的优点与低频电子标签相比，高频电子标签存储的数据量增大；由于频率的提高，高频电子标签可以用更高的传输速率传送信息；天线不再需要线圈绕制，天线的制作更为简单；该系统具有防冲撞特性，可以同时读取多个电子标签。电子标签微波电子标签微波电子标签是采用电磁反向散射的RFID系统，发射出去的电磁波碰到目标后反射，同时携带回来目标的信息。微波电子标签可以为有源或无源电子标签。微波电子标签的优点微波电子标签与读写器的距离较远，一般大于1m；有很高的数据传输速率，在很短的时间可以读取大量的数据；可以读取高速运动物体的数据；可以同时读取多个电子标签的信息。电子标签微波电子标签的缺点微波穿透力弱，水、木材和有机物质对电波传播有影响微波不能穿透金属，电子标签需要与金属分开；灰尘、雾等对微波传播有影响。电子标签电子标签的技术参数标签激活的能量要求标签的激活能量是指激活电子标签芯片电路所需的能量，这要求电子标签与读写器在一定的距离内，读写器能够提供电子标签足够的射频场强。标签信息的读写速度读出速度是指电子标签被读写器识读的速度，写入速度是指电子标签信息写人的速度。标签信息的传输速率标签信息的传输速率包括两方面，一方面是电子标签向读写器反馈数据的传输速率，一方面是来自读写器写人数据的速率。电子标签标签信息的容量标签信息的容量是指电子标签可供写人数据的内存量。“后台”式电子标签“前台”式电子标签标签的封装尺寸主要取决于天线的尺寸和供电情况，在不同场合对封装尺寸有不同要求，封装尺寸小的为毫米级，大的为分米级。信息写人的速度。标签的读写距离标签的读写距离是指标签与读写器的工作距离。标签的可靠性标签的工作频率标签的价格电子标签电子标签的封装材料方面：纸标签塑料标签玻璃标签电子标签的发展趋势体积更小成本更低作用距离更远无源可读写性能更加完善适合高速移动物体的识别乡标签的读/写功能电子标签电磁场下自我保护功能更完善成本更低智能性更强、加密特性更完善无源可读写性能更加完善带有其他附属功能具有杀死功能新的生产工艺带有传感器功能2.2RFID系统的构成RFID的基本组成电子标签读写器系统高层读写器读写器的基本组成电源电路射频振荡器射频发射射频接收前置放大器天线放大器编解码及纠错电路电源电路微处理器、存储器、时钟等I/O接口电源射频模块控制处理模块读写器读写器的基本组成控制处理模块：控制处理模块是读写器的控制核心，控制处理模块通常采用嵌入式微处理器，并通过编程实现以下多种功能：

对电子标签的身份进行验证。

控制读写器与电子标签之间的通信过程。

对读写器与电子标签之间传送的数据进行加密和解密。

实现与后端应用程序之间的接口规范。

执行防碰撞算法，实现多标签同时识别。读写器读写器的基本组成读写器一般由天线、射频模块、控制处理模块组成。射频模块：射频模块可以分为发射通道和接收通道两部分，射频模块的主要作用是对射频信号进行处理。

由射频振荡器产生射频能量，射频能量的一部分用于读写器，另一部分发送给电子标签，激活无源电子标签并为其提供能量。

将发往电子标签的信号调制到读写器载频信号上，形成已调制的发射信号，经读写器天线发射出去。

将电子标签返回到读写器的回波信号解调，提取出电子标签发送的信号，并将电子标签信号放大。读写器读写器的基本组成天线天线处于读写器的最前端，是读写器的重要组成部分。

在确定的工作频率和带宽条件下，天线发射由射频模块产生的射频载波，并接收从标签发射回来的射频载波。

对RFID系统而言，天线是电子标签和读写器的空间接口。读写器读写器的结构形式读写器没有一个确定的模式，根据读写器天线与读写器模块是否分离，读写器可以分为集成式读写器和分离式读写器；根掘读写器外形和应用场合，读写器可以分为固定式读写器、OEM模块式读写器、手持式读写器、工业读写器和读卡器等。固定式读写器OEM模块式读写器读写器手持便携式读写器工业读写器读卡器读写器读写器的工作特点电子标签与读写器之间的通信读写器与计算机网络之间的通信防碰撞识别能力对电子标签能量的管理读写器的适应性应用软件的控制作用读写器读写器的技术参数工作频率输出功率输出接口读写器形式工作方式读写器优先与电子标签优先读写器读写器的发展趋势从技术角度来说，读写器的发展趋势体现在以下几个方面。兼容性接口多样化采用新技术采用智能天线采用新的防碰撞算法采用读写器管理技术。模块化和标准化2.2RFID系统的构成RFID的基本组成电子标签读写器系统高层系统高层系统高层对于某些简单的应用，一个读写器可以独立完成应用的需要。

但对于多数应用来说，射频识别系统是由许多读写器构成的信息系统，系统高层必不可少。系统高层是计算机网络系统，数据交换与管理由计算机网络来完成。系统高层可以将许多读写器获取的数据有效地整合起来，完成查询、管理与数据交换等功能。第2章RFID的工作原理2.1RFID的基本工作原理RFID系统的构成2.22.3RFID的耦合方式2.4电感耦合方式的射频前端2.5天线2.3RFID的耦合方式电感耦合方式反向散射耦合方式电感耦合方式电感耦合方式也叫做近场工作方式。电感耦合方式的电路结构如图电感耦合方式应答器的能量供给电感耦合方式的标签几乎都是无源的，其能量是从读卡器所发送的电波中获取的。由于读卡器产生的磁场强度受到电磁兼容性能有关标准的限制，所以系统的工作距离较近。应答器想阅读器的数据传输一般，应答器向标签的数据传输可以采用多种数字调制方式，通常是较为容易实现的幅移键控(ASK)调制方式。标签向应答器的数据传输采用负载调制的方法，负载调制的原理图电感耦合方式阅读器向应答器的数据传输阅读器向应答器的数据传输可以采用多种数字调制方式，通常为幅移键控(ASK)。有关调制和编码、解码的原理将在第3章介绍。2.3RFID的耦合方式电感耦合方式反向散射耦合方式反向散射耦合方式反向散射耦合方式也叫做远场工作方式。RFID反向散射耦合方式采用超高频(UHF)和特高频(SHF)，标签和读卡器的距离大于1m，典型工作距离为3～10m。RFID反射散射耦合方式的原理框图如图反向散射耦合方式标签的能量供给无源标签的能量由读卡器提供，读卡器天线发射的功率P1，经自由空间传播后到达标签，设到达功率为P'l，则P'1中被吸收的功率经标签中的整流电路后形成标签的能量供给。读卡器到标签的数据传输读卡器到标签的命令及数据传输应根据RFID相关的标准来进行编码和调制。反向散射耦合方式标签到读卡器的数据传输反射功率P2经自由空间传播到读卡器，被读卡器天线接收。接收信号经收发耦合器电路传输至读卡器的接收端，经电路处理后获得相关有用信息。电感耦合方式一般适合于中、低频段工作的近距离RFID系统。电磁反向散射耦合方式一般适合于高频、微波频段工作的远距离RFID系统。第2章RFID的工作原理2.1RFID的基本工作原理RFID系统的构成2.22.3RFID的耦合方式2.4电感耦合方式的射频前端2.5天线2.4电感耦合方式的射频前端读写器的功能与分类标签的功能与分类读卡器的功能与分类读卡器的功能RFID读卡器具有发送和接收功能，用来与标签和分离的单个物品进行通信；对接收信息进行初始化处理；连接服务器用来将信息传送到主机的数据交换与管理系统。读卡器的分类（1）按照工作频率分（2）按照结构和制造方式分

低频读卡器；小型读卡器；高频读卡器；手持式读卡器；超高频读卡器；平板式读卡器；双频读卡器隧道式读卡器2.4电感耦合方式的射频前端读写器的功能与分类标签的功能域分类标签的功能与类别标签的功能标签是一个微型的无线收发装置，在其内存中保存有数据，当读卡器查询它时就会发送数据给读卡器。

标签的分类按能量供应分 被动式标签 半主动式IC 主动式标签标签的功能与类别按工作频率分按照工作频率的不同，标签可分为低频、高频、超高频和微波等不同种类。不同频段的RFID工作原埋不同，低频和高频频段标签一般采用电磁耦合原理，而超高频及微波频段的标签一般采用电磁发射原理。按读写性分根据标签的读写性分为只读、一次写入多次读与多次读写标签。第2章RFID的工作原理2.1RFID的基本工作原理RFID系统的构成2.22.3RFID的耦合方式2.4电感耦合方式的射频前端2.5天线2.5天线天线的工作模式天线的基本参数天线的设计要求天线的工作模式与RFID系统的耦合方式相对应，天线的工作方式分为近场天线工作模式和远场天线工作模式。近场天线工作模式感应耦合模式主要是指读卡器天线和标签天线都采用线圈形式。RFID的线圈天线进入读卡器产生的交变磁场中，RFID天线与读卡器天线之间的相互作用就类似于变压器，两者的线圈相当于变压器的一次绕组和二次绕组。由RFID的线圈天线形成的谐振回路，包括RFID天线的线圈电感L、寄生电容Cp和并联电容Cr，其谐振频率为

式中：C为Cp和Cr的并联等效电容。天线的工作模式远场天线工作模式远场天线主要包括微带贴片天线、偶极子天线和环形天线。微带贴片天线是由贴在带有金属地板的介质基片上的辐射贴片导体所构成的。根据天线辐射特性的需要，可把贴片导体设计为各种形状。最常用的是偶极子天线（又称对称振子天线）。偶极子天线由处于同一直线上的两段粗细和长度均相同的直导线构成，信号由位于其中心的两个端点馈入，使得在偶极子的两臂上将产生一定的电流分布，从而在天线周围空间激发出电磁场。

2.5天线天线的工作模式天线的基本参数天线的设计要求天线的基本参数方向图天线的方向图又称波瓣图，是天线辐射场大小在空间的相对分布随方向变化的图形。天线方向性系数的一般表达式为：式中：为方向函数的最大值；为最大辐射方向上的电场强度；为同一距离方向上的电场强度。

天线的工作模式增益增益是指在输入功率相等的条件下，实际天线与理想辐射单元在空间同一点处所产生信号功率密度之比。增益G定义为方向性数与效率的乘积：天线的极化极化特性是指天线在最大辐射方向上电场矢量的方向随时间变化的规律。极化方式如下：天线的工作模式频带宽度当天线工作频率变化时，天线的有关电参数变化的程度在所允许的范围内，所对应的频率范围称为频带宽度(BandWidth)。根据频带宽度的不同，可以把天线分为窄频带天线、宽频带天线和超宽频带天线。2.5天线天线的工作模式天线的基本参数天线的设计要求天线的设计要求读卡器天线对于近距离13.56MHz的RFID应用，天线一般与读卡器集成在一起；对于远距离13.56MHz或者超高频频段的RFID系统，天线与读卡器采用分离式结构，并通过阻抗匹配的同轴电缆连接到一起。读卡器天线的设计要求低剖面、小型化以及宽频段覆盖。天线的设计要求应答器天线当工作频率增加到尾端频段时，天线与标答芯片间的匹配问题比较重要。RFID应用中，芯片的输入阻抗可能是任意值，并且很难在工作状态下准确测试，缺少准确的参数，天线设计难以达到最佳。相应的小尺寸、低成本及所标识物体的形状和物理特性都会影响到天线的设计。Q&A第3章编码与调制读写器信息编码调制读写器射频前端电子标签射频前端解调解码电子标签接收信息读写器

天线电子标签

天线自由空间电波传播RFID通信系统模型第3章编码与调制3.1信号与编码RFID常用的编码方法和编/解码器3.23.3脉冲调制3.4正弦波调制3.1信号与编码信道数据和信号编码数据与信号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，如语音、温度、压力等。数字数据取离散值，如文本或字符串。信号是消息的载体，在通信系统中消息以信号的形式从一点传送到另一点。信号的分类信号分为模拟信号和数字信号，RFID系统主要处理的是数字信号。信号又可分为基带信号和调制信号。数据和信号模拟信号和数字信号

模拟信号是连续变化的电磁波，可以通过不同的介质传输，如有线信道和无线信道。模拟信号在时域表现为连续的变化，在频域其频谱是离散的。模拟信号用来表示模拟数据。数字信号是一种电压脉冲序列，它可以通过有线介质传输。数字信号用于表示数字数据。在射频识别应答器中存放的数据是数字数据。数据和信号频谱和带宽信号可以从时域和频域两个角度来分析，在RFID传输技术中，对信号频域的研究比对信号时域的研究更重要。信号的带宽是指信号频谱的宽度。信号的大部分能量往往集中在较窄的一段频带中，这个频带称为该信号的有效带宽或带宽。3.1信号与编码信道数据和信号编码信道信道是一种物理媒质，是信号传输的载体，与信号可分为模拟信号和数字信号相似，信道也可以分为传送模拟信号的模拟信道和传送数字信号的数字信道两大类。传输介质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。介质分类导向传输介质，如双绞线、同轴电缆和光纤。非导向传输介质，如无线电，微波等。信道无线传输在非导向传输介质中电磁波的传输常称为无线传输。无线传输所用的频段很广，包括无线电、微波、红外线和可见光等按照国际电信联盟(ITU)对波段的划分：

对于无线传输，发送和接收是通过天线完成的。发送天线向介质辐射出电磁能量，而接收天线从周围介质中检出电磁波。信道传输损耗与失真衰减：在任何介质上，信号强度会因传输损耗而衰减，这种衰减会随距离的增加而变大。对于无线信道，衰减和距离、空气成分和电波频率有关。延迟变形：由于信号中不同频率的成分在传输介质中传播速度不同而使信号变形的现象称为延迟变形。对于以位串序列传送的数字信号，由于延迟变形，一个位元的信号成分可能溢出到其他位元，从而引起串扰。噪声：在信号传输过程中，经常遇到的干扰是噪声。其概率分布服从高斯分布。信道信道的最大容量信道容量：在给定条件、给定通信路径或信道上的数据传输速率即每秒钟传送数据的位数，单位比特率(bps或b/s)。信道容量和传输带宽成正比关系，制约带宽使用效率的主要因素是噪声。信道的最大容量任何实际的信道都不是理想的，在传输信号时会产生各种失真并会受多种干扰的影响，这使得信道上的数据传输速率有一定的上限。1948年，香农(Shannon)进一步把计算公式扩展到有随机噪声影响的信道。对于具有理想低通矩形特性的信道，最高码元传输速率（波特）为：信道由式得到信道的最大容量为：对于具有理想带通矩形特性的信道，信道的最大容量为：香农公式给出了带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道最大容量，表示为：3.1信号与编码信道数据和信号编码编码数据编码可以分为：信源编码信道编码。基带信号和宽带信号对于传输数字信号，最普遍而且最容易的方法是用两个电压电平来表示二进制数字l和O。这种信号称为基带信号。宽带信号则是将基带信号进行调制后形成的可以实现频分复用的模拟信号。编码数字基带信号的波形

最常用的数字信号渡形为矩形脉冲，矩形脉冲易于产生和变换。几种常用的脉冲波形和传输码型：编码数字基带信号的频谱为了分析各种数字码型在传输过程中可能受到的干扰及其对接收端正确识别数字基带信号的影响，需要了解数字基带信号的频谱特性。单个数字码的频谱傅里叶变换得编码脉冲序列的频谱数字基带信号的码元1和0的出现是随机的，随机数字序列的功率谱由三部分组成即交流分量、直流分量和谐波分量。直流分量说明数字序列中1，0取值的大小及概率分布情况，离散型频谱则反映了随机序列中含有的谐波分量，在0和1出现的概率各为0.5时，这两项的值为0。第3章编码与调制3.1信号与编码RFID常用的编码方法和编/解码器3.23.3脉冲调制3.4正弦波调制3.2RFID常用的编码方法修正密勒码曼彻斯特码和密勒码曼侧斯特码编码原理曼彻斯特编码，也叫做相位编码(PE)，是一个同步时钟编码技术也是一种常用的基带信号编码。通过电平的跳变来对二进制数据“0”和“1”进行编码的，对于何种电平跳变对应何种数据实际上有两种约定：规定“0”是由低到高的电平跳变表示，“1”是由高到低的电平跳变规定由低到高的电平跳变表示“1”，由高到低的电平跳变表示“0”曼彻斯特码和密勒码编码方式在曼彻斯特码中，1码是前半(50%)位为高，后半(50%)位为低；0码是前半(50%)位为低，后半(50%)位为高。可由NRZ码和数据时钟进行异或得到。曼彻斯特码和密勒码编码器简单地采用NRZ码与数据时钟异或（模2加）的方法来获得曼彻斯特码的上升沿和下降沿并不理想。改进后的电路如图曼彻斯特码和密勒码

74HC74的PR端接编码器控制信号，为高时编码器工作，为低时编码器输出为低电平（相当于无信息传输）。起始位为1，数据为00的时序波形为，74HC74的功能表如下：曼彻斯特码和密勒码软件实现方法编码

通常，采用曼彻斯特码传输数据信息时，信息块格式如图所示，起始位采用l码，结束位采用无跳变低电平。曼彻斯特码与2倍数据时钟频率的NRZ码对应关系：解码在解码时，MCU可以采用2倍数据时钟频率对输入数据的曼彻斯特码进行读入。首先判断起始位，其码序为10；然后将读入的10,01组合转换成为NRZ码的1和0；若读到00组合，则表示收到了结束位。曼彻斯特码10结束位NRZ码100100曼彻斯特码和密勒码密勒码编码原理编码规则如下：“1”码用码元中心点出现跃变来表示，即用“10”或“01”表示。“0”码有两种情况：单个“0”时，在码元持续时间内不出现电平跃变，且与相邻码元的边界处也不跃变；连“0”时，在两个“0”码的边界处出现电平跃变，即“00”与“11”交替。曼彻斯特码和密勒码密勒码编码方式密勒码的逻辑0的电平和前位有关，逻辑1虽然在位中间有跳变，但是上跳还是下跳取决于前位结束时的电平。曼彻斯特码和密勒码编码器密勒码的传输格式起始位为1，结束（停止）位为0，数据位流包括传送数据和它的检验码。密勒码的编码电路如图曼彻斯特码和密勒码编码软件NRZ码可以转换为用两位NRZ码表示的密勒码值密勒码的软件编码流程图为：曼彻斯特码和密勒码曼彻斯特码和密勒码解码

解码功能由阅读器完成，阅读器中都有MCU，因此采用软件解码方法最为方便。判断起始位，在读出电平由高到低的跳变沿时，便获取了起始位。对以2倍数据时钟频率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。曼彻斯特码和密勒码3.2RFID常用的编码方法和编解码器修正密勒码曼彻斯特码和密勒码密勒码的特点在编码同一组数字基带信号，码元速率约是曼侧斯特码的2倍。

可以提取时钟同步信息。练习假设数字信号为010010110，分别画出单极性不归零码、双极性不归零码、单极性归零码、曼侧斯特码及密勒码的波形图。修正密勒码编码规则TYPEA中定义如下三种时序时序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。修正密勒码的编码规则如下。逻辑1为时序X。逻辑0为时序Y。但下述两种情况除外：①若相邻有两个或更多0，则从第二个0开始采用时序Z；②直接与起始位相连的所有0，用时序Z表示。Back修正密勒码3.通信开始用时序Z表示。

4.通信结束用逻辑0加时序Y表示。5.无信息用至少两个时序Y表示。编码器原理图如图：Back修正密勒码

输入数据为011010，原理框图中有关部分的波形如图Back修正密勒码解码器修正密勒码的解码电路比较复杂，因此它的设计是由芯片制造厂商完成的。解码器的原理框图Back修正密勒码解码器的工作原理以0011010（含起始位和通信结束逻辑0加时序Y）为例，解码时序波形图可以清楚地解释解码器的解码过程。Back修正密勒码第3章编码与调制3.1信号与编码RFID常用的编码方法和编/解码器3.23.3脉冲调制3.4正弦波调制3.3RFID常用的调制方法PSK方式FSK方式副载波调制和调节RFID常用的调制方法FSK波形FSK是指对已调脉冲波形的频率进行控制，FSK调制方式用于频率低于135kHz（射频载波频率为125kHz）的情况。图为FSK方式一例RFID常用的调制方法FSK调制FSK实现的原理框图RFID常用的调制方法FSK调制原理最常见的是用两个频率承载二进制1和0的双频FSK系统。产生FSK信号最简单的方法是根据输入的数据比特是0还是1，在两个独立的振荡器中切换叫做不连续FSK信号。目前较常用产生F5K信号的方法是：首先产生FSK基带信号，利用基带信号对单一载波振荡器进行频率调制。在通信原理综合实验系统中，FSK的调制方案如下：FSK信号:S(t)=cos(ωot}+2πfi·t)RFID常用的调制方法FSK解调

FSK解调NRZ码的电路如图触发器D1采用74HC74，其引脚为RFID常用的调制方法数据0的解调波形图如图

3.3RFID常用的调制方法PSK方式FSK方式副载波调制和调节RFID常用的调制方法PSK波形PSK调制方式通常有两种：PSK1和PSK2。

对于二进制，绝对调相记为2PSK，相对调相记为2DPSK。

RFID常用的调制方法PSK调制二进制绝对移相信号的产生有两种方式：直接相位法和选择相位法。选择相位法的电路框图：

如果数据NRZ码是由绝对码转换来的相对码，则输出为相对调相的脉冲波。

RFID常用的调制方法设为绝对码序列，为相对码序列，，分别是{an}与{bn}中第n位码元，bn-1为bn的前一位码元，则有下图，可由模2加法器和延迟一个码元时间T的延时元件实现绝对码和相对码之间的互相转换。

RFID常用的调制方法PSK调制原理

在PSK调制时，载波的相位随调制信号状态不同而改变。如果两个频率相同的载波同时开始振荡，这两个频率同时达到正最大值，同时达到零值，同时达到负最大值，此时它们就处于“同相”状态；如果一个达到正最大值时，另一个达到负最大值，则称为“反相”。PSK也可分为二进制PSK（2PSK或BIT/SK）和多进制PSK（MPSK）。二进制PSK调制技术中，载波相位只有0和π两种取值，分别对应于调制信号的“0”和“1”。在MPSK中，最常用的是四相相移键控，4PSK利用载波的四种不同相位来表示数字信息，由于每一种载波相位代表两个比特信息。RFID常用的调制方法PSK调解

PSK解调电路是阅读器正确将PSK调制信号变换为NRZ码的关键电路。PSK信号携带变化信息的部位是相位，可以用极性比较的方法解调

RFID常用的调制方法判别电路的波形关系如图所示

3.3RFID常用的调制方法PSK方式FSK方式副载波调制和调节RFID常用的调制方法副载波副载波频率是通过对载波的二进制分频产生的，对载波频率为13.56MHz的RFID系统，使用的副载波频率大多为847kHz，424kHz或212kHz（对应于13.56MHz的16,32，64分频）。副载波调制在13.56MHz的RFID系统中，应答器将需要传送的信息首先组成相应的帧，然后将帧的基带编码调制到副载波频率上，最后再进行载波调制，实现向阅读器的信息传输。以ISO/IEC14443标准为例，介绍副载波调制的有关问题

RFID常用的调制方法TYPEA中的副载波调制规定：应答器(PICC)向阅读器(PCD)通信采用能编码是曼彻斯特码，数据传输速率为106kbps，副载波频率fs=847kHz。在数据传输时，位的表示和编码方法如下。时序D：载波被副载波在位宽度的前半部(50%)调制。时序E：载波被副载波在位宽度的后半部调制。时序F：在整位宽度内载波不被副载波调制。逻辑1：时序D。逻辑0：时序E。通信结束：时序F。无信息：无副载波。RFID常用的调制方法TYPEA中有三种帧结构：短帧、标准帧和防碰撞帧。标准帧的结构为：将副载波信号（频率为fs）与曼彻斯特码相乘，即可实现副载波调制，其波形关系如图RFID常用的调制方法TYPEB中的副载波调制规定：位编码采用NRZ码编码，副载波调制采用BPSK方式，逻辑状态的转换用副载波相移180o来表示。副载波调制后再进行负载调制的波形为与直接用数据基带信号进行负载调制相比，采用副载波调制信号的好处是：PICC是无源的，其能量靠PCD的载波提供，采用副载波调制信号进行负载调制时，调制管每次导通时间较短，对PICC电源影响较小调制管的总导通时间减少，总功率损耗下降有用信息的频谱分布在副载波附近而不是在载波附近，便于阅读器对传送数据信息的提取，但射频耦合回路应有较宽的频带。RFID常用的调制方法副载波解调

副载波解调是指在阅读器中将载波解调后获得的副载波调制信号恢复为数据基带信号的过程。TYPEA中的副载波解调在TYPEA中的副载波调制是采用ASK方式的调制，因此其解调可以用相干解调或非相干解调方式实现。相干解调RFID常用的调制方法非相干解调由于ASK调制时，其包络线与基带信号成正比，因此采用包络检波就可以复现基带信号。这种方法无须同频、同相的副载波基准信号，所以称为非相干解调。RFID常用的调制方法非相干解调由于ASK调制时，其包络线与基带信号成正比，因此采用包络检波就可以复现基带信号。这种方法无须同频、同相的副载波基准信号，所以称为非相干解调。第3章编码与调制3.1信号与编码RFID常用的编码方法和编/解码器3.23.3脉冲调制3.4正弦波调制

在正弦波调制中，载波采用正弦高频信号，而不是前述的脉冲调制中的脉冲信号。类似地，经过调制后的高频振荡信号称为已调波信号。解调是调制的逆过程，它的作用是将已调波信号变换为携有信息的调制信号。3.4正弦波调制3.4正弦波调制调幅载波数字调频和调相

载波通常是一个高频正弦震荡信号，它是信息的载体。在无线通信中，携有信息的电信号的频率较低。波长和频率的关系为：式中，c为光速，对于正弦震荡的在波信号，可以表示为：在RFID系统中，和通常无线通信情况不同的是，正弦载波除了时信息的载体外，在婺源应答器中还具有提供能量的作用。载波调幅载波数字调频和调相3.4正弦波调制调幅调幅是指载波的频率与相位角不变，载波的振幅按照调制信号的变化规律变化。调以通过调制信号和载波信号相乘实现。调幅原理调幅（Amplitude

Modulation，AM），一种基带调制方式，既通常所说的中波。调幅是使高频载波信号的振幅随调制信号的瞬时变化而变化调幅波的形成早期VHF频段的移动通信电台大都采用调幅方式，由于信道快衰落会使模拟调幅产生附加调幅而造成失真，目前已很少采用。调幅模拟调制设调制信号为正弦波，其直流分量为，则调制信号为：

(3.16)则产生的调幅波表示为：

(3.17)设式(3.16)中的相位角（这不影响最终结果），则：

(3.18)利用三角函数积化和差，可得：

(3.19)若令，可改写为：(3.20)调幅标准的振幅调整模型图为：式3.20描述了调幅波的频域性能.:第一项为未调幅的载波；第二项的频率等于载波频率与调制频率之和，称为上边频；第三项的频率等于载波频率与调制频率之差，称为下边频。相对振幅与频率的关系如图调幅从频谱仪上可读出边频幅度和载波幅度，则：将调幅波输入示波器，在示波器的荧光屏上可以观测到如图所示波形：调幅图中的包络即为调制信号f(t)，包络内是载波。测出该波形两波峰间的最大值A和两波谷间的最小值B，则调幅度为：

如果将调幅波输出至电阻尺上，则载波和两个边频的功率如下：载波功率下边频功率调幅上边频功率脉冲调幅波的波形和频谱如图所示。调幅已调波的调制度（也称为键控度）计算方法RFID系统通常采用数字调制方式传送信息，调制信号（包括数字基带信号和已调脉冲）对正弦载波进行调制。数字调制的方法有幅移键控(ASK)、频移键控(FSK)和相移键控(PSB）。而ASK是RFID系统中采用较多的方式。数字调制ASK的时域波形可以参见图3-37(a)和(b)所示，但不同的是，图3-37(a)和(b)中的包络是周期脉冲波，而数字ASK调制的包络波形是数字基带信号或已调脉冲。在数字ASK方式中，信号频谱分布在载频的两侧，和图3-37(c)所示的情况相似，但其频谱分布是连续的。调幅数字调制ASK方式的实现负载调制应答器向阅读器的信息传输，图为国际标准IS014443的负载调制测试用的应答器电路。调幅在阅读器向应答器传输信息时，常需一定调幅度的ASK调制。例如，在ISO/IEC14443标准中，TYPEB的阅读器向应答器传输信息时，采用10%调幅度的ASK调制，其调制波形如图3-39所示。调幅在RFID系统中，常需要100%调幅度的调幅波，如在ISO/IEC14443标准中TYPEA中的阅读器向应答器的信息传输。如图3-41所示为100%ASK调幅度的采用修正密勒码调制时所得到的波形。调幅数字调制ASK方式的解调，包络检波器的原理电路和波形如图所示调幅如图3-43所示为三极管射极检波电路，它的输入电阻是二极管检波器的输入电阻的倍，是晶体管共发射极短路电流放大系数，并且该电路很容易集成。调幅调幅载波数字调频和调相3.4正弦波调制二进制调频（FSK）和调相(PSK)的波形如图所示FSK是用不同频率的载波来传递数字信息。PSK是用数字脉冲信号控制载波的相位，而载波的幅度和频率不变。PSK系统的性能优于ASK和FSK，具有较高的频带利用率，PSK方式在误码率、信号平均功率等方面都具有比ASK更好的性能。数字调频和调相在ISO/IEC18000-3标准中的MODE2对13.56MHz的RFID系统提出了相位抖动调制（PhaseJitterModulation,PJM）方法，规定阅读器向应答器的通信用修正频率编码（MFM）对载波进行PJM调制。PJM方式的两个相位角定义在2o的范围数字调频和调相Q&A第4章数据校验和防碰撞算法在RFID系统中，数据传输的准确性存在两个方面的问题：外界的各种干扰可能使数据传输产生错误；

多个电子标签同时占用信道使发送数据产生碰撞。运用数据检验（差错检测）和防碰撞算法可分别解决这两个问题。第4章数据校验和防碰撞算法4.1差错校验防碰撞算法4.2ISO/IEC14443标准中的防碰撞协议4.3防碰检测4.4防碰撞RFID系统设计实例4.54.1RFID系统的数据校验差错控制差错的性质和表示方法检纠错码数字通信系统的性能RFID中的差错检测差错控制编码概述RFID系统在传输数字信号时，出现误码的主要原因：外界噪声传输中码间串扰解决方法：合理地设计基带信号，选择调制、解调方式；

提高发送功率等因素，使误比特率降低；差错控制编码。差错控制编码概述差错的形式随机错误：由信道中的随机噪声干扰引起。在出现这种错误时，前后位之间的错误彼此无关。突发错误：由突发干扰引起，当前面出现错误时，后面往往也会出现错误，它们之间有相关性。对应的信道可称为记忆信道或是突发信道。混合错误：既包括随机错误又包括突发错误，因而既会出现单个错误，也会出现成片错误。差错控制编码概述差错的表示方法误比特率误码元率：误字率：4.1RFID系统的数据校验差错控制差错的性质和表示方法检纠错码数字通信系统的性能RFID中的差错检测差错控制编码概述差错控制方法：反馈重发（ARQ）前向纠错（FEC）混合纠错（HEC）差错控制编码概述反馈重发(ARQ:AutomaticRepeatRequest)反馈重发的基本原理发送端对传输信息数据进行纠错编码和检验，接收端根据校验序列的编码规则判断是否传错，并把判断的结果通过反馈信道传回给发送端。

如果没有错，接收端就确认接收，发送端清除缓冲器的内容；

如果有错，则接收端拒绝接收，同时向发送端发送重新发送该序列的命令，直到接收端接收正确为止。

即发送端需要在得到接收端正确收到所发信息码元（通常以帧的形式发送）的确认信息后，才能认为发送成功。故需要反馈信道。发收能发现错误的码应答信息差错控制编码概述反馈重发(ARQ:AutomaticRepeatRequest)ARQ常用工作方式有两种：停-等方式：从反馈信道接收到反馈帧后才能发送下一组信息，从反馈信道获得ACK帧时可发送下一帧，而获得NAK帧时则需要重发出现错误的该帧。差错控制编码概述反馈重发(ARQ:AutomaticRepeatRequest)ARQ常用工作方式有两种：连续工作方式：可发送多帧，仅重发出现错误的有关帧，或重发出现错误的帧及其以后发送的帧，该方式比停-等方式的传输效率高。差错控制编码概述前向纠错(FEC：ForwardErrorCorrection)前向纠错的工作原理：发送端对数据进行校验和纠错编码，接收端收到这些编码后，根据约定的规则进行译码。

译码过程不但可以发现错误，而且能够自动地进行纠错。所以该方法不需要重传。这种方法需要采用具有很强纠错能力的编码技术。可知，在前向纠错的工作中，发送端不需要等待接收端反馈信号，因此也就不需要专门的反馈信道。发收可以纠正错误的码前向纠错(FEC)差错控制编码概述混合纠错(HEC:HybridErrorCorrection)混合纠错的工作原理：发送端编码本身具有一定的纠错能力，接收端在收到编码后进行检测。

如果发送有错误但是没有超过纠错能力的，则自动进行纠错；

如果超过纠错能力，则发出反馈信息，命令发送端重发。混合纠错方式是上述ARQ和FEC两种纠错方式的结合，弥补了它们的缺点，是一种比较折衷的纠错技术。4.1RFID系统的数据校验差错控制差错的性质和表示方法检纠错码数字通信系统的性能RFID中的差错检测差错控制编码原理信息码元与监督码元信息码元又称信息序列或信息位，这是发端由信源编码后得到的被传送的信息数据比特。通常以k表示。由信息码元组成的信息组为：在二元码情况下，每个信息码元m的取值只有0或1，故总的信息码组数共有个，即不同信息码元取值的组合共有组。

监督码元又称监督位或附加数据比特，这是为了检纠错码而在信道编码时加入的判断数据位。通常以r表示，即为：n=k+r或r=n－k经过分组编码后的码又称为(n，k)码，即表示总码长为n位，其中信息码长(码元数)为k位，监督码长(码元数)为r=n－k。差错控制编码原理许用码与禁用码若码组中的码元数为n(即码长)，则在二元码情况下，总码组数为2n个，其中信息码组为2k个，称为许用码组。其余的2n-2k个码组不予传送，称为禁用码组。

汉明距离汉明距离（码距）是指每两个码组间的距离，即两码组对应位取值不同的个数（异或后1的个数）。例如，000与11之间的汉明距离为3差错控制编码原理许用码与禁用码若码组中的码元数为n(即码长)，则在二元码情况下，总码组数为2n个，其中信息码组为2k个，称为许用码组。其余的2n-2k个码组不予传送，称为禁用码组。

汉明距离汉明距离（码距）是指每两个码组间的距离，即两码组对应位取值不同的个数（异或后1的个数）。例如，000与11之间的汉明距离为3差错控制编码原理检纠码的分类根据检纠错码对随机错误和突发错误的检错能力，可以对其分类差错控制编码原理若一个码组的监督码元仅与本码组的信息码元有关，而与其他码元组的信息码元无关，则这类码称为分组码；若信息码元与监督码元之间的检验关系可用线性方程组表示，则称为线性码。反之，若不存在线性关系，则称为非线性码。符合循环性的线性码称为循环码。非循环码不满足循环性，常用的如奇偶检验码、汉明码等。若码组的监督码元不仅与本码组的信息码元相关，而且与本码组相邻的前，7z个时刻输入的码组的信息码元之间也具有约束关系，则称为卷积码。如果采用交织技术，把突发错误分散成随机的、独立的错误，那么用纠正随机错误的码来纠正突发错误就会获得较好的效果。利用交织技术构造出来的编码称为交织编码。差错控制编码原理编码效率编码效率为信息码元数