無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)

1、 willtg. All rights reserved. 第第5章章 編碼與調(diào)制編碼與調(diào)制 willtg. All rights reserved. 5.1 5.1 信號(hào)與編碼信號(hào)與編碼 5.2 5.2 RFIDRFID常見(jiàn)的編碼方式常見(jiàn)的編碼方式 5.3 5.3 脈沖調(diào)制脈沖調(diào)制 5.4 5.4 正弦波調(diào)制正弦波調(diào)制 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 willtg. All rights reserved. 本章學(xué)習(xí)目標(biāo)本章學(xué)習(xí)目標(biāo) ： 了解通信系統(tǒng)里的信號(hào)與編碼相關(guān)基礎(chǔ)了解通信系統(tǒng)里的信號(hào)與編碼相關(guān)基礎(chǔ) 掌握掌握串曼徹斯特碼、密勒碼、修正密勒碼的編串曼徹斯特碼、密勒碼、修正密勒碼的編 碼方法，了解對(duì)應(yīng)的

2、解碼方法碼方法，了解對(duì)應(yīng)的解碼方法 掌握掌握數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中采用的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中采用的調(diào)制與解調(diào)技術(shù) willtg. All rights reserved. 人類(lèi)在生活、生產(chǎn)和社會(huì)活動(dòng)中總是伴隨著消息（或人類(lèi)在生活、生產(chǎn)和社會(huì)活動(dòng)中總是伴隨著消息（或信息）信息） 的傳遞的傳遞，這種傳遞消息（或信息）的過(guò)程就叫做，這種傳遞消息（或信息）的過(guò)程就叫做通信通信。 通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)是指完成通信這一過(guò)程的全部設(shè)備和是指完成通信這一過(guò)程的全部設(shè)備和傳輸媒介。傳輸媒介。 一般可概括為如下圖所示的模型：一般可概括為如下圖所示的模型： 通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)模型模型 5.1 信號(hào)和編碼 willtg.

3、All rights reserved. 信息源信息源（簡(jiǎn)稱信源）：把各種消息轉(zhuǎn)換成原始電信號(hào)，（簡(jiǎn)稱信源）：把各種消息轉(zhuǎn)換成原始電信號(hào)，如麥如麥 克克風(fēng)。信源可分為模擬信源和數(shù)字信源。風(fēng)。信源可分為模擬信源和數(shù)字信源。 發(fā)送設(shè)備發(fā)送設(shè)備：產(chǎn)生適合于在信道中傳輸?shù)男盘?hào)。：產(chǎn)生適合于在信道中傳輸?shù)男盘?hào)。 信道信道：將來(lái)自發(fā)送設(shè)備的信號(hào)傳送到接收端的物理媒質(zhì)：將來(lái)自發(fā)送設(shè)備的信號(hào)傳送到接收端的物理媒質(zhì)。分。分 為為有線信道和無(wú)線信道兩大類(lèi)。有線信道和無(wú)線信道兩大類(lèi)。 噪聲源噪聲源：集中表示分布于通信系統(tǒng)中各處的噪聲。：集中表示分布于通信系統(tǒng)中各處的噪聲。 接收設(shè)備接收設(shè)備：從受到減損的接收信號(hào)中正

4、確恢復(fù)出原始電信號(hào)。：從受到減損的接收信號(hào)中正確恢復(fù)出原始電信號(hào)。 受信者受信者（信宿）：把原始電信號(hào)還原成相應(yīng)的消息，（信宿）：把原始電信號(hào)還原成相應(yīng)的消息，如揚(yáng)聲如揚(yáng)聲 器等。器等。 5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved. 模擬信號(hào)模擬信號(hào)：代表消息的信號(hào)參量取值連續(xù)，例如麥克風(fēng)輸出電壓：代表消息的信號(hào)參量取值連續(xù)，例如麥克風(fēng)輸出電壓： 數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)：代表消息的信號(hào)參量取值為有限個(gè)，例如電報(bào)：代表消息的信號(hào)參量取值為有限個(gè)，例如電報(bào)信號(hào)、信號(hào)、 計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)輸入輸出信號(hào)：輸入輸出信號(hào)： (a) 話音信號(hào)話音信號(hào) (b) 抽樣信號(hào)抽樣信號(hào) 模擬信號(hào)模

5、擬信號(hào) (a) 二進(jìn)制信號(hào)二進(jìn)制信號(hào) (b) 2PSK信號(hào)信號(hào) 數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào) 5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved. 通常，按照信道中傳輸?shù)氖悄M信號(hào)還是數(shù)字信號(hào)，通常，按照信道中傳輸?shù)氖悄M信號(hào)還是數(shù)字信號(hào)，相應(yīng)地相應(yīng)地 把把通信系統(tǒng)分為通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)和和數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)。 模擬通信系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)是利用模擬信號(hào)來(lái)傳遞信息的通信系統(tǒng)。是利用模擬信號(hào)來(lái)傳遞信息的通信系統(tǒng)。 可見(jiàn)，在模擬通信系統(tǒng)中，發(fā)送設(shè)備簡(jiǎn)化為調(diào)制器，接收可見(jiàn)，在模擬通信系統(tǒng)中，發(fā)送設(shè)備簡(jiǎn)化為調(diào)制器，接收 設(shè)備簡(jiǎn)化為解調(diào)器，主要是強(qiáng)調(diào)在模擬通信系統(tǒng)中調(diào)制的

6、設(shè)備簡(jiǎn)化為解調(diào)器，主要是強(qiáng)調(diào)在模擬通信系統(tǒng)中調(diào)制的 重要作用。重要作用。 模擬通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)模型 5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved. 數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信號(hào)來(lái)傳遞信息的通信系統(tǒng)。是利用數(shù)字信號(hào)來(lái)傳遞信息的通信系統(tǒng)。 信源編碼與譯碼目的：提高信息傳輸?shù)挠行砸约巴瓿赡Ｐ旁淳幋a與譯碼目的：提高信息傳輸?shù)挠行砸约巴瓿赡? /數(shù)數(shù) 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 ； 信道編碼與譯碼目的：增強(qiáng)抗干擾能力；信道編碼與譯碼目的：增強(qiáng)抗干擾能力； 加密與解密目的：保證所傳信息的安全；加密與解密目的：保證所傳信息的安全； 數(shù)字調(diào)制與解調(diào)目的：形成適合在信道中傳輸?shù)?/p>

7、帶通信號(hào)數(shù)字調(diào)制與解調(diào)目的：形成適合在信道中傳輸?shù)膸ㄐ盘?hào) ； 同步目的：使收發(fā)兩端的信號(hào)在時(shí)間上保持步調(diào)一致同步目的：使收發(fā)兩端的信號(hào)在時(shí)間上保持步調(diào)一致 。 數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)模型模型 5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved. RFIDRFID系統(tǒng)常采用數(shù)字信號(hào)。其主要特點(diǎn)系統(tǒng)常采用數(shù)字信號(hào)。其主要特點(diǎn) 信號(hào)的完整性信號(hào)的完整性 RFIDRFID采用非接觸技術(shù)傳遞信息，容易遇到干擾，使信息傳輸采用非接觸技術(shù)傳遞信息，容易遇到干擾，使信息傳輸 發(fā)生改變。數(shù)字信號(hào)容易校驗(yàn)，并容易防碰撞，可以使信號(hào)發(fā)生改變。數(shù)字信號(hào)容易校驗(yàn)，并容易防碰撞，可以使信號(hào) 保

8、持完整性。保持完整性。 信號(hào)的安全性信號(hào)的安全性 RFIDRFID系統(tǒng)采用無(wú)線方式傳遞信息，開(kāi)放的無(wú)線系統(tǒng)存在安全系統(tǒng)采用無(wú)線方式傳遞信息，開(kāi)放的無(wú)線系統(tǒng)存在安全 隱患。數(shù)字信號(hào)的加密和解密處理比模擬信號(hào)容易的多。隱患。數(shù)字信號(hào)的加密和解密處理比模擬信號(hào)容易的多。 便于存儲(chǔ)、處理和交換便于存儲(chǔ)、處理和交換 數(shù)字信號(hào)的形式與計(jì)算機(jī)所用的信號(hào)一致，都是二進(jìn)制代碼。數(shù)字信號(hào)的形式與計(jì)算機(jī)所用的信號(hào)一致，都是二進(jìn)制代碼。 便于與計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)，也便于計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字信息進(jìn)行存儲(chǔ)、便于與計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)，也便于計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字信息進(jìn)行存儲(chǔ)、 處理和交換，可使物聯(lián)網(wǎng)的管理和維護(hù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化。處理和交換，可使物聯(lián)網(wǎng)

9、的管理和維護(hù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化。 5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved. RFIDRFID系統(tǒng)的基本通信模型系統(tǒng)的基本通信模型 按讀寫(xiě)器到電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)傳輸方向，按讀寫(xiě)器到電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)傳輸方向，RFIDRFID系統(tǒng)的通信模型主要由讀寫(xiě)系統(tǒng)的通信模型主要由讀寫(xiě) 器（發(fā)送器）中的信號(hào)編碼（信號(hào)處理）和調(diào)制器（載波電路），傳輸器（發(fā)送器）中的信號(hào)編碼（信號(hào)處理）和調(diào)制器（載波電路），傳輸 介質(zhì)（信道），以及電子標(biāo)簽（接收器）中的解調(diào)器（載波回路）和信介質(zhì)（信道），以及電子標(biāo)簽（接收器）中的解調(diào)器（載波回路）和信 號(hào)譯碼（信號(hào)處理）組成。號(hào)譯碼（信號(hào)處理）組成。

10、 RFIDRFID系統(tǒng)最終要完成的功能是對(duì)數(shù)據(jù)的獲取，這種在系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)最終要完成的功能是對(duì)數(shù)據(jù)的獲取，這種在系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)交換 有兩個(gè)方面的內(nèi)容：有兩個(gè)方面的內(nèi)容：RFIDRFID讀寫(xiě)器向讀寫(xiě)器向RFIDRFID電子標(biāo)簽方向的數(shù)據(jù)傳輸電子標(biāo)簽方向的數(shù)據(jù)傳輸和和RFIDRFID 電子標(biāo)簽向電子標(biāo)簽向RFIDRFID讀寫(xiě)器方向的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)器方向的數(shù)據(jù)傳輸傳輸。 RFIDRFID系統(tǒng)的基本通信模型系統(tǒng)的基本通信模型 5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved. 信號(hào)編碼系統(tǒng)信號(hào)編碼系統(tǒng)是對(duì)要傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行編碼，以便傳輸是對(duì)要傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行編碼，以便傳輸信號(hào)能信號(hào)

11、能 夠夠盡可能最佳的與信道相匹配，防止信息干擾或發(fā)生碰撞。盡可能最佳的與信道相匹配，防止信息干擾或發(fā)生碰撞。 調(diào)制器調(diào)制器用于改變高頻載波信號(hào)，即使得載波信號(hào)的振幅用于改變高頻載波信號(hào)，即使得載波信號(hào)的振幅、頻、頻 率率或相位與調(diào)制的基帶信號(hào)相關(guān)?；蛳辔慌c調(diào)制的基帶信號(hào)相關(guān)。 射頻識(shí)別系統(tǒng)射頻識(shí)別系統(tǒng)信道信道的傳輸介質(zhì)為磁場(chǎng)（電感耦合）的傳輸介質(zhì)為磁場(chǎng)（電感耦合）和電磁波和電磁波 （微波）。微波）。 解調(diào)器解調(diào)器用于解調(diào)獲取信號(hào)，以便再生基帶信號(hào)。用于解調(diào)獲取信號(hào)，以便再生基帶信號(hào)。 信號(hào)譯碼系統(tǒng)信號(hào)譯碼系統(tǒng)是對(duì)從解調(diào)器傳來(lái)的基帶信號(hào)進(jìn)行譯碼是對(duì)從解調(diào)器傳來(lái)的基帶信號(hào)進(jìn)行譯碼，恢復(fù)，恢復(fù) 成成

12、原來(lái)的信息，并識(shí)別和糾正傳輸錯(cuò)誤。原來(lái)的信息，并識(shí)別和糾正傳輸錯(cuò)誤。 5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved. 5.1 信號(hào)和編碼 5.1.1 5.1.1 數(shù)據(jù)和信號(hào)數(shù)據(jù)和信號(hào) 數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)是指預(yù)先約定的具有某種含義的數(shù)字、數(shù)據(jù)是指預(yù)先約定的具有某種含義的數(shù)字、 符號(hào)和字母的組合。符號(hào)和字母的組合。 信號(hào)：信號(hào)：數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的電磁波的表示。數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的電磁波的表示。 信息信息數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)信號(hào)信號(hào) willtg. All rights reserved. 5.1.1 5.1.1 數(shù)據(jù)和信號(hào)數(shù)據(jù)和信號(hào) ( (signalssignals) ) 數(shù)據(jù)的電

13、氣或電磁表示方式數(shù)據(jù)的電氣或電磁表示方式 有模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)兩種形式。有模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)兩種形式。 ( (analog signalsanalog signals) ) 信號(hào)波形隨時(shí)間連續(xù)變化；信號(hào)波形隨時(shí)間連續(xù)變化； 通常用連續(xù)變化的電壓值表示。通常用連續(xù)變化的電壓值表示。 ( (digitadigital l signalssignals) ) 瞬時(shí)跳變直方形；瞬時(shí)跳變直方形； 只有有限個(gè)特定的電壓值。只有有限個(gè)特定的電壓值。 5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved. 5.1.1 5.1.1 數(shù)據(jù)和信號(hào)數(shù)據(jù)和信號(hào) 模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)之間是可以互相轉(zhuǎn)換

14、的模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)之間是可以互相轉(zhuǎn)換的 5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved. 5.1.1 5.1.1 數(shù)據(jù)和信號(hào)數(shù)據(jù)和信號(hào) 最基本的周期模擬信號(hào)，可用三個(gè)參數(shù)表示最基本的周期模擬信號(hào)，可用三個(gè)參數(shù)表示 峰值振幅峰值振幅 (A)(A) 信號(hào)強(qiáng)度之峰值信號(hào)強(qiáng)度之峰值 單位：伏特單位：伏特 頻率頻率(f)(f) 信號(hào)變化的速率信號(hào)變化的速率 單位：赫茲單位：赫茲 (Hz)(Hz) 周期周期 T = 1/fT = 1/f 相位相位( ( ) ) 相對(duì)于時(shí)間相對(duì)于時(shí)間0 0的波形位置的波形位置 正弦波可用下式表示正弦波可用下式表示 s(s(t t) = ) =

15、A A sin(2 sin(2f t f t + + ) ) 5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved. 5.1.1 5.1.1 數(shù)據(jù)和信號(hào)數(shù)據(jù)和信號(hào) 【信號(hào)的頻譜和帶寬】【信號(hào)的頻譜和帶寬】 (time domain)(time domain) 顯示信號(hào)振幅隨時(shí)間變化的情況顯示信號(hào)振幅隨時(shí)間變化的情況 信號(hào)隨時(shí)間變化的情況（時(shí)間的函數(shù)）信號(hào)隨時(shí)間變化的情況（時(shí)間的函數(shù)） 通常由電子線路設(shè)計(jì)師使用通常由電子線路設(shè)計(jì)師使用 (frequency domain)(frequency domain) 顯示信號(hào)振幅隨頻率變化的情況顯示信號(hào)振幅隨頻率變化的情況 信號(hào)中頻

16、率分量的組成情況（頻率的函數(shù)）信號(hào)中頻率分量的組成情況（頻率的函數(shù)） 通常由通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)師使用通常由通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)師使用 5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved. 【信號(hào)的頻譜和帶寬】【信號(hào)的頻譜和帶寬】 5.1.1 5.1.1 數(shù)據(jù)和信號(hào)數(shù)據(jù)和信號(hào) 5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved. 【信號(hào)的頻譜和帶寬信號(hào)的頻譜和帶寬】 5.1.1 5.1.1 數(shù)據(jù)和信號(hào)數(shù)據(jù)和信號(hào) 5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved. 5.1.2 5.1.2 信道信道 傳輸介質(zhì)是用來(lái)傳遞信號(hào)的某種介質(zhì)。常見(jiàn)的

17、傳傳輸介質(zhì)是用來(lái)傳遞信號(hào)的某種介質(zhì)。常見(jiàn)的傳 輸介質(zhì)包括雙絞線、同軸電纜、光纖、無(wú)線傳輸?shù)取］斀橘|(zhì)包括雙絞線、同軸電纜、光纖、無(wú)線傳輸?shù)取?傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì) 5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved. 無(wú)線傳輸無(wú)線傳輸 5.1.2 5.1.2 信道信道 5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved. 傳輸損耗與失真?zhèn)鬏敁p耗與失真 5.1.2 5.1.2 信道信道 所謂所謂“傳輸損耗與失真?zhèn)鬏敁p耗與失真”，指的是接收方收到的信，指的是接收方收到的信 號(hào)與發(fā)送方發(fā)送的信號(hào)不相同。號(hào)與發(fā)送方發(fā)送的信號(hào)不相同。 對(duì)模擬信號(hào)，主要表現(xiàn)為信號(hào)

18、品質(zhì)下降。對(duì)模擬信號(hào)，主要表現(xiàn)為信號(hào)品質(zhì)下降。 對(duì)數(shù)字信號(hào)，主要表現(xiàn)為產(chǎn)生位錯(cuò)（比特反置，即對(duì)數(shù)字信號(hào)，主要表現(xiàn)為產(chǎn)生位錯(cuò)（比特反置，即 0 0 1 1 或或 1 1 0 0）。）。 造成造成“減損減損”的原因的原因 衰減（衰減（attenuation)attenuation) 時(shí)延失真（時(shí)延失真（delay distortiondelay distortion） 噪聲（噪聲（noisenoise） 5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved. 5.1.2 5.1.2 信道信道 變?nèi)踝內(nèi)? (衰減）衰減）變形變形( (失真失真) )摻雜摻雜( (噪聲噪聲) )

19、傳輸損耗傳輸損耗 5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved. 傳輸損耗與失真?zhèn)鬏敁p耗與失真衰減衰減 5.1.2 5.1.2 信道信道 信號(hào)強(qiáng)度（能量）隨傳輸距離增長(zhǎng)而不斷減弱；信號(hào)強(qiáng)度（能量）隨傳輸距離增長(zhǎng)而不斷減弱； 衰減程度與傳輸介質(zhì)有關(guān)；衰減程度與傳輸介質(zhì)有關(guān)； 傳輸工程師要考慮的三個(gè)問(wèn)題傳輸工程師要考慮的三個(gè)問(wèn)題: : 接收到的信號(hào)要強(qiáng)接收到的信號(hào)要強(qiáng) 以便接收電路檢測(cè)。以便接收電路檢測(cè)。 信噪比要高信噪比要高 信號(hào)電平必須大大高于噪聲電平。信號(hào)電平必須大大高于噪聲電平。 特別注意高頻衰減特別注意高頻衰減 通常頻率越高，衰減越嚴(yán)重特別是模擬傳輸（對(duì)數(shù)通

20、常頻率越高，衰減越嚴(yán)重特別是模擬傳輸（對(duì)數(shù) 字傳輸影響不大）。字傳輸影響不大）。 5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved. 傳輸損耗與失真?zhèn)鬏敁p耗與失真衰減衰減 5.1.2 5.1.2 信道信道 數(shù)字信號(hào)的衰減可通過(guò)在傳輸電路上安裝中繼器數(shù)字信號(hào)的衰減可通過(guò)在傳輸電路上安裝中繼器 (repeater)(repeater)來(lái)解決。來(lái)解決。 5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved. 傳輸損耗與失真?zhèn)鬏敁p耗與失真時(shí)延失真（變形）時(shí)延失真（變形） 5.1.2 5.1.2 信道信道 復(fù)合信號(hào)中的不同頻率成分傳播速度不同復(fù)合信號(hào)中的不

21、同頻率成分傳播速度不同( (中心頻率處最中心頻率處最快快, , 兩兩側(cè)最慢側(cè)最慢) )，導(dǎo)致到達(dá)最終接收端時(shí)有各自的延遲。，導(dǎo)致到達(dá)最終接收端時(shí)有各自的延遲。 對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)影響大對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)影響大( (產(chǎn)生產(chǎn)生“碼間串?dāng)_碼間串?dāng)_”，即某個(gè)比特的，即某個(gè)比特的一些一些 頻頻率成分溢到其他比特上率成分溢到其他比特上) )，最大比特率因此受限。，最大比特率因此受限。 5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved. 傳輸損耗與失真?zhèn)鬏敁p耗與失真噪聲噪聲 5.1.2 5.1.2 信道信道 傳輸過(guò)程中，在發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備之間插入進(jìn)來(lái)的多余傳輸過(guò)程中，在發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備之間插入

22、進(jìn)來(lái)的多余 因而有害的信號(hào)。因而有害的信號(hào)。 5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved. 信道的最大容量信道的最大容量 5.1.2 5.1.2 信道信道 u 對(duì)在給定條件、給定通信信道上的數(shù)據(jù)傳輸速率稱為信道容對(duì)在給定條件、給定通信信道上的數(shù)據(jù)傳輸速率稱為信道容 量。數(shù)據(jù)傳輸速率是指每秒鐘傳輸數(shù)據(jù)的位數(shù)，用比特率（量。數(shù)據(jù)傳輸速率是指每秒鐘傳輸數(shù)據(jù)的位數(shù)，用比特率（b/s)b/s) 來(lái)衡量來(lái)衡量 2 log (1) S C W N 其中：其中：C C：信道容量（比特：信道容量（比特/ /秒）；秒）； N N：噪聲功率：噪聲功率 W W：帶寬；：帶寬； S S：

23、信號(hào)功率：信號(hào)功率 香農(nóng)定理：香農(nóng)定理： 5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved. 5.1.3 5.1.3 編碼編碼 數(shù)據(jù)編碼數(shù)據(jù)編碼( (信源編碼和信道編碼信源編碼和信道編碼 ) ) 信源編碼是對(duì)信源信息進(jìn)行加工處理，模擬數(shù)據(jù)要經(jīng)過(guò)采樣、信源編碼是對(duì)信源信息進(jìn)行加工處理，模擬數(shù)據(jù)要經(jīng)過(guò)采樣、 量化和編碼變換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，為降低所需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，在量化和編碼變換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，為降低所需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，在 信源編碼中還采用了數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)。信源編碼中還采用了數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)。 信道編碼是將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼成適合于在數(shù)字信道上傳輸?shù)臄?shù)字信道編碼是將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼成適合于在數(shù)字

24、信道上傳輸?shù)臄?shù)字 信號(hào)，并具有所需的抵抗差錯(cuò)的能力，即通過(guò)相應(yīng)的編碼方法信號(hào)，并具有所需的抵抗差錯(cuò)的能力，即通過(guò)相應(yīng)的編碼方法 使接收端能具有使接收端能具有檢錯(cuò)或糾錯(cuò)能力檢錯(cuò)或糾錯(cuò)能力。 5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved. 5.1.3 5.1.3 編碼編碼 【基帶信號(hào)和寬帶信號(hào)】【基帶信號(hào)和寬帶信號(hào)】 基帶信號(hào)基帶信號(hào)就是將數(shù)字信號(hào)就是將數(shù)字信號(hào) 1 1 或或 0 0 直接用兩種直接用兩種不同不同 的的電壓來(lái)表示，然后送到線路上去傳輸。電壓來(lái)表示，然后送到線路上去傳輸。 寬帶信號(hào)寬帶信號(hào)則是將基帶信號(hào)進(jìn)行則是將基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制調(diào)制后形成的頻后形成的頻分

25、復(fù)分復(fù) 用用模擬信號(hào)。模擬信號(hào)。 5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved. 5.1.3 5.1.3 編碼編碼 【數(shù)字基帶信號(hào)的波形】【數(shù)字基帶信號(hào)的波形】 5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved. 5.1.3 5.1.3 編碼編碼 1.1.單極性不歸零波形單極性不歸零波形 NRZ NRZ 最簡(jiǎn)單最常用的基帶信號(hào)形式。最簡(jiǎn)單最常用的基帶信號(hào)形式。 零電平和正電平分別對(duì)應(yīng)著二進(jìn)制代碼零電平和正電平分別對(duì)應(yīng)著二進(jìn)制代碼0 0和和1 1。 應(yīng)用應(yīng)用：導(dǎo)線連接的各點(diǎn)之間近距離傳輸。：導(dǎo)線連接的各點(diǎn)之間近距離傳輸。 特點(diǎn)特點(diǎn)：極性單一

26、，有直流分量。另外位同步信息包含在電平：極性單一，有直流分量。另外位同步信息包含在電平 的轉(zhuǎn)換之中，當(dāng)出現(xiàn)連的轉(zhuǎn)換之中，當(dāng)出現(xiàn)連0 0序列時(shí)沒(méi)有位同步信息。序列時(shí)沒(méi)有位同步信息。 5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved. 5.1.3 5.1.3 編碼編碼 2 2雙極性不歸零波形雙極性不歸零波形 NRZ NRZ 脈沖的正負(fù)電平分別對(duì)應(yīng)于二進(jìn)制代碼脈沖的正負(fù)電平分別對(duì)應(yīng)于二進(jìn)制代碼1 1、0 0。 特點(diǎn)特點(diǎn)： 無(wú)直流分量。幅度相等極性相反的雙極性波形，故當(dāng)無(wú)直流分量。幅度相等極性相反的雙極性波形，故當(dāng)0 0、1 1 符號(hào)等概率出現(xiàn)時(shí)，無(wú)直流分量。符號(hào)等概率出現(xiàn)時(shí)

27、，無(wú)直流分量。 節(jié)省能源。平均功率為節(jié)省能源。平均功率為E E2 2/4/4。 抗干擾能力較強(qiáng)。恢復(fù)信號(hào)的判決電平為零值?？垢蓴_能力較強(qiáng)?；謴?fù)信號(hào)的判決電平為零值。 5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved. 5.1.3 5.1.3 編碼編碼 3 3單極性歸零波形單極性歸零波形 RZ RZ 與單極性不歸零波形的區(qū)別是有電脈沖寬度小于碼元寬與單極性不歸零波形的區(qū)別是有電脈沖寬度小于碼元寬 度，每個(gè)有電脈沖在小于碼元長(zhǎng)度內(nèi)總要回到零電平。度，每個(gè)有電脈沖在小于碼元長(zhǎng)度內(nèi)總要回到零電平。 通常使電脈沖寬度為碼元寬度的一半。通常使電脈沖寬度為碼元寬度的一半。 5.1

28、信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved. 4 4、曼徹斯特編碼（、曼徹斯特編碼（ManchesterManchester） 曼徹斯特編碼也被稱為分相編碼（曼徹斯特編碼也被稱為分相編碼（Split-Phase CodingSplit-Phase Coding）。）。 某比特位的值是由該比特長(zhǎng)度內(nèi)半個(gè)比特周期時(shí)電平的變化某比特位的值是由該比特長(zhǎng)度內(nèi)半個(gè)比特周期時(shí)電平的變化 （上升或下降）來(lái)表示的，在半個(gè)比特周期時(shí)的負(fù)跳變表示（上升或下降）來(lái)表示的，在半個(gè)比特周期時(shí)的負(fù)跳變表示 二進(jìn)制二進(jìn)制“1”1”，半個(gè)比特周期時(shí)的正跳變表示二進(jìn)制，半個(gè)比特周期時(shí)的正跳變表示二進(jìn)制“0

29、”0”， 如下圖所示：如下圖所示： 5.1.3 5.1.3 編碼編碼 5.1 信號(hào)和編碼 willtg. All rights reserved. 在在RFIDRFID中，為使閱讀器在讀取數(shù)據(jù)時(shí)能很好地解中，為使閱讀器在讀取數(shù)據(jù)時(shí)能很好地解 決同步的問(wèn)題，往往不直接使用數(shù)據(jù)的決同步的問(wèn)題，往往不直接使用數(shù)據(jù)的NRZNRZ碼對(duì)射頻碼對(duì)射頻 進(jìn)行調(diào)制，而是將數(shù)據(jù)的進(jìn)行調(diào)制，而是將數(shù)據(jù)的NRZNRZ碼進(jìn)行編碼變換后再對(duì)碼進(jìn)行編碼變換后再對(duì) 射頻進(jìn)行調(diào)制。所采用的變換編碼主要由射頻進(jìn)行調(diào)制。所采用的變換編碼主要由曼徹斯特碼、曼徹斯特碼、 密勒碼、修正密勒碼密勒碼、修正密勒碼等。等。 5.2 RFID常

30、見(jiàn)的編碼方式 willtg. All rights reserved. 5.2.1 5.2.1 曼徹斯特碼曼徹斯特碼【編碼方式】【編碼方式】 u在曼徹斯特碼中，在曼徹斯特碼中，1 1碼是前半（碼是前半（50%50%）位為高，后半）位為高，后半 位為低；位為低；0 0碼是前半位為低，后半位為高。碼是前半位為低，后半位為高。 uNRZNRZ碼和數(shù)據(jù)時(shí)鐘進(jìn)行異或便可得到曼徹斯特碼。碼和數(shù)據(jù)時(shí)鐘進(jìn)行異或便可得到曼徹斯特碼。 5.2 RFID常見(jiàn)的編碼方式 willtg. All rights reserved. 5.2.1 5.2.1 曼徹斯特碼曼徹斯特碼【編碼器】【編碼器】 編碼器電路 5.2 RF

31、ID常見(jiàn)的編碼方式 willtg. All rights reserved. 74HC74功能表功能表 5.2 RFID常見(jiàn)的編碼方式 willtg. All rights reserved. 5.2.1 5.2.1 曼徹斯特碼曼徹斯特碼【編碼器】【編碼器】 曼徹斯特碼編碼器時(shí)序波形圖曼徹斯特碼編碼器時(shí)序波形圖 5.2 RFID常見(jiàn)的編碼方式 willtg. All rights reserved. 5.2.1 5.2.1 曼徹斯特碼曼徹斯特碼【軟件實(shí)現(xiàn)方法】【軟件實(shí)現(xiàn)方法】 編碼：采用曼徹斯特碼傳輸數(shù)據(jù)信息時(shí)，信息塊編碼：采用曼徹斯特碼傳輸數(shù)據(jù)信息時(shí)，信息塊 格式如下：格式如下： 曼徹斯特碼

32、與曼徹斯特碼與2 2倍數(shù)據(jù)時(shí)鐘頻率的倍數(shù)據(jù)時(shí)鐘頻率的NRZNRZ碼對(duì)應(yīng)關(guān)系：碼對(duì)應(yīng)關(guān)系： 曼徹斯特碼曼徹斯特碼10結(jié)束位 NRZNRZ碼碼10 0100 5.2 RFID常見(jiàn)的編碼方式 willtg. All rights reserved. 5.2.1 5.2.1 曼徹斯特碼曼徹斯特碼【軟件實(shí)現(xiàn)方法】【軟件實(shí)現(xiàn)方法】 解碼：在解碼時(shí)，解碼：在解碼時(shí)，MCUMCU可以采用可以采用2 2倍數(shù)據(jù)時(shí)鐘頻率對(duì)輸倍數(shù)據(jù)時(shí)鐘頻率對(duì)輸 入數(shù)據(jù)的曼徹斯特碼進(jìn)行讀入。入數(shù)據(jù)的曼徹斯特碼進(jìn)行讀入。 首先判斷首先判斷起始位起始位，其碼序?yàn)椋浯a序?yàn)?010；然后將讀入的；然后將讀入的10,0110,01組組 合轉(zhuǎn)換

33、為合轉(zhuǎn)換為NRZNRZ的的1,01,0碼；若讀到碼；若讀到0000組合，則表示接收到組合，則表示接收到 結(jié)束位結(jié)束位。 例例5.15.1： 曼徹斯特碼的讀入串為曼徹斯特碼的讀入串為10100101100100 10100101100100 ，求，求 NRZNRZ碼值。碼值。 5.2 RFID常見(jiàn)的編碼方式 willtg. All rights reserved. 差分曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼 差分曼徹斯特編碼波形圖：差分曼徹斯特編碼波形圖：“1”代表沒(méi)有跳變（也就是說(shuō)上代表沒(méi)有跳變（也就是說(shuō)上 一個(gè)波形圖在高現(xiàn)在繼續(xù)在高開(kāi)始，上一波形圖在低繼續(xù)在一個(gè)波形圖在高現(xiàn)在繼續(xù)在高開(kāi)始，上一波形圖在

34、低繼續(xù)在 低開(kāi)始）；低開(kāi)始）； “0”代表有跳變（也就是說(shuō)上一個(gè)波形圖在高位代表有跳變（也就是說(shuō)上一個(gè)波形圖在高位 現(xiàn)在必須改在低開(kāi)始，上一波形圖在高位必須改在從低開(kāi)始）現(xiàn)在必須改在低開(kāi)始，上一波形圖在高位必須改在從低開(kāi)始） 5.2 RFID常見(jiàn)的編碼方式 willtg. All rights reserved. 思考題：思考題： 數(shù)據(jù)碼為：數(shù)據(jù)碼為：100110101011001110 請(qǐng)畫(huà)出請(qǐng)畫(huà)出單極性不歸零碼、雙極性不歸零碼、單極性不歸零碼、雙極性不歸零碼、 單極性歸零碼、曼徹斯特碼、差分曼徹斯特單極性歸零碼、曼徹斯特碼、差分曼徹斯特 碼碼五種編碼的波形圖。五種編碼的波形圖。 willt

35、g. All rights reserved. 5.2.2 5.2.2 密勒碼密勒碼【編碼方式】【編碼方式】 u編碼規(guī)則：密勒碼的邏輯編碼規(guī)則：密勒碼的邏輯0 0的電平和前位有關(guān)，邏輯的電平和前位有關(guān)，邏輯1 1 雖然在中間有跳變，但是上跳還是下跳取決于前位結(jié)雖然在中間有跳變，但是上跳還是下跳取決于前位結(jié) 束時(shí)的電平。束時(shí)的電平。 5.2 RFID常見(jiàn)的編碼方式 willtg. All rights reserved. 5.2.2 5.2.2 密勒碼密勒碼【編碼器】【編碼器】 u密勒碼的傳輸格式如下圖，起始位為密勒碼的傳輸格式如下圖，起始位為1 1，結(jié)束位為，結(jié)束位為0 0，數(shù)據(jù)流包，數(shù)據(jù)流包

36、 括傳送數(shù)據(jù)和它的檢驗(yàn)碼。括傳送數(shù)據(jù)和它的檢驗(yàn)碼。 u倒相的曼徹斯特碼的上跳變沿正好是密勒碼波形中的跳變沿。倒相的曼徹斯特碼的上跳變沿正好是密勒碼波形中的跳變沿。 5.2 RFID常見(jiàn)的編碼方式 willtg. All rights reserved. 5.2.2 5.2.2 密勒碼密勒碼【編碼器】【編碼器】 用曼徹斯特碼產(chǎn)生密勒碼的電路 5.2 RFID常見(jiàn)的編碼方式 willtg. All rights reserved. 5.2.1 5.2.1 密勒碼密勒碼【軟件實(shí)現(xiàn)方法】【軟件實(shí)現(xiàn)方法】 編碼：從密勒碼的編碼規(guī)則可以看出，編碼：從密勒碼的編碼規(guī)則可以看出，NRZNRZ碼可以轉(zhuǎn)碼可以轉(zhuǎn)

37、換為用兩位換為用兩位NRZNRZ碼表示的密勒碼值，其轉(zhuǎn)換關(guān)系如下碼表示的密勒碼值，其轉(zhuǎn)換關(guān)系如下 起始位起始位數(shù)據(jù)流位數(shù)據(jù)流位結(jié)束位結(jié)束位 密勒碼密勒碼二位表示法的二進(jìn)制數(shù)二位表示法的二進(jìn)制數(shù) 1 11010或或0101 0 01111或或0000 5.2 RFID常見(jiàn)的編碼方式 willtg. All rights reserved. 5.2.2 5.2.2 密勒碼密勒碼【軟件實(shí)現(xiàn)方法】【軟件實(shí)現(xiàn)方法】 解碼：首先判斷解碼：首先判斷起始位起始位，在讀出電平由高到低的跳變，在讀出電平由高到低的跳變 沿時(shí)，便獲取了起始位。然后對(duì)以沿時(shí)，便獲取了起始位。然后對(duì)以2 2倍數(shù)據(jù)時(shí)鐘頻率讀倍數(shù)據(jù)時(shí)鐘頻率

38、讀 入的位值進(jìn)行每?jī)晌贿M(jìn)行一次轉(zhuǎn)換：入的位值進(jìn)行每?jī)晌贿M(jìn)行一次轉(zhuǎn)換：0101和和1010都轉(zhuǎn)換為都轉(zhuǎn)換為 1,001,00和和1111都轉(zhuǎn)換為都轉(zhuǎn)換為0 0。 例例5.25.2： 設(shè)讀入的密勒碼為設(shè)讀入的密勒碼為1000 0110 0011 1000 1000 0110 0011 1000 ，求，求 NRZNRZ碼值。碼值。 5.2 RFID常見(jiàn)的編碼方式 willtg. All rights reserved. 5.2.3 5.2.3 修正密勒碼修正密勒碼【編碼規(guī)則】【編碼規(guī)則】 TYPE ATYPE A中定義了如下三種時(shí)序：中定義了如下三種時(shí)序： （1 1）時(shí)序）時(shí)序X X：該時(shí)序?qū)⒃冢涸?/p>

39、時(shí)序?qū)⒃?464fcfc處產(chǎn)生一個(gè)處產(chǎn)生一個(gè)“pause”pause”（凹槽）；（凹槽）； （2 2）時(shí)序）時(shí)序Y Y：該時(shí)序在整個(gè)位期間（：該時(shí)序在整個(gè)位期間（128128fcfc）不發(fā)生調(diào)制；）不發(fā)生調(diào)制； （3 3）時(shí)序）時(shí)序Z Z：這種時(shí)序在位期間的開(kāi)始時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)：這種時(shí)序在位期間的開(kāi)始時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)“pause”pause”。 邏輯邏輯“1”1”選擇時(shí)序選擇時(shí)序X X；邏輯；邏輯“0”0”選擇時(shí)序選擇時(shí)序Y Y。但有兩種情況。但有兩種情況 除外，第一種是在相鄰有兩個(gè)或更多的除外，第一種是在相鄰有兩個(gè)或更多的“0”0”時(shí)，此時(shí)應(yīng)從第二個(gè)時(shí)，此時(shí)應(yīng)從第二個(gè) “0”0”開(kāi)始采用時(shí)序開(kāi)始采用

40、時(shí)序Z Z；第二種是在直接與起始位相連的所有位為；第二種是在直接與起始位相連的所有位為 “0”0”時(shí)，此時(shí)應(yīng)當(dāng)用時(shí)序時(shí)，此時(shí)應(yīng)當(dāng)用時(shí)序Z Z表示。表示。 另外，通信開(kāi)始時(shí)，用時(shí)序另外，通信開(kāi)始時(shí)，用時(shí)序Z Z表示。通信結(jié)束則用邏輯表示。通信結(jié)束則用邏輯“0”0” 加時(shí)序加時(shí)序Y Y表示。無(wú)信息時(shí)，通常應(yīng)用至少兩個(gè)時(shí)序表示。無(wú)信息時(shí)，通常應(yīng)用至少兩個(gè)時(shí)序Y Y來(lái)表示。來(lái)表示。 5.2 RFID常見(jiàn)的編碼方式 willtg. All rights reserved. 5.2.3 5.2.3 修正密勒碼修正密勒碼【編碼器】【編碼器】 假設(shè)輸入數(shù)據(jù)假設(shè)輸入數(shù)據(jù) 為為01 101001 1010 波形波

41、形C實(shí)際上是曼徹斯特的反相波形，用它實(shí)際上是曼徹斯特的反相波形，用它 的上升沿輸出變便產(chǎn)生了密勒碼，而用其的上升沿輸出變便產(chǎn)生了密勒碼，而用其 上升沿產(chǎn)生一個(gè)凹槽就是修正密勒碼上升沿產(chǎn)生一個(gè)凹槽就是修正密勒碼 起始用時(shí)序起始用時(shí)序Z 直接與起始位相直接與起始位相 連的連的0用時(shí)序用時(shí)序Z 相鄰多個(gè)或更多相鄰多個(gè)或更多 0，則從第二格，則從第二格0 開(kāi)始用時(shí)序開(kāi)始用時(shí)序Z 通信結(jié)束用邏通信結(jié)束用邏 輯輯0加時(shí)序加時(shí)序Y 5.2 RFID常見(jiàn)的編碼方式 willtg. All rights reserved. 5.3 脈沖調(diào)制 為什么要進(jìn)行調(diào)制？為什么要進(jìn)行調(diào)制？ 調(diào)制的目的是把傳輸?shù)哪M信號(hào)或數(shù)

42、字信號(hào)，變換成適合調(diào)制的目的是把傳輸?shù)哪M信號(hào)或數(shù)字信號(hào)，變換成適合 信道傳輸?shù)男盘?hào)，這就意味著要把信源的基帶信號(hào)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐恍诺纻鬏數(shù)男盘?hào)，這就意味著要把信源的基帶信號(hào)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐?個(gè)相對(duì)基帶信號(hào)頻率而言非常高的帶通信號(hào)。個(gè)相對(duì)基帶信號(hào)頻率而言非常高的帶通信號(hào)。 工作頻率越高帶寬越高。工作頻率越高帶寬越高。 當(dāng)工作頻率為當(dāng)工作頻率為1GHz1GHz，若傳輸?shù)南鄬?duì)帶寬為，若傳輸?shù)南鄬?duì)帶寬為10%10%，可以傳輸，可以傳輸 100MHz100MHz帶寬的信號(hào)，而當(dāng)工作頻率為帶寬的信號(hào)，而當(dāng)工作頻率為1MHz1MHz，若傳輸?shù)南鄬?duì)帶寬，若傳輸?shù)南鄬?duì)帶寬 為為10%10%，只可以傳輸，只可以傳輸0.1M

43、Hz0.1MHz帶寬的信號(hào)。帶寬的信號(hào)。 當(dāng)信號(hào)帶寬加大時(shí)，還可以提高無(wú)線通信系統(tǒng)的抗干擾能當(dāng)信號(hào)帶寬加大時(shí)，還可以提高無(wú)線通信系統(tǒng)的抗干擾能 力、抗衰落能力。力、抗衰落能力。 工作頻率越高，天線尺寸越小。工作頻率越高，天線尺寸越小。 willtg. All rights reserved. 將數(shù)據(jù)的將數(shù)據(jù)的NRZNRZ碼變換為更高頻率的脈沖串，該脈沖串碼變換為更高頻率的脈沖串，該脈沖串 的脈沖波形參數(shù)受的脈沖波形參數(shù)受NRZNRZ碼的值碼的值0 0和和1 1調(diào)制。調(diào)制。 主要的調(diào)制方式為頻移鍵控主要的調(diào)制方式為頻移鍵控FSKFSK和相移鍵控和相移鍵控PSKPSK。 5.3 脈沖調(diào)制 will

44、tg. All rights reserved. 對(duì)于一個(gè)信號(hào)，可用三個(gè)參數(shù)表示對(duì)于一個(gè)信號(hào)，可用三個(gè)參數(shù)表示 峰值振幅峰值振幅 (A)(A) 信號(hào)強(qiáng)度之峰值信號(hào)強(qiáng)度之峰值 單位：伏特單位：伏特 頻率頻率(f)(f) 信號(hào)變化的速率信號(hào)變化的速率 單位：赫茲單位：赫茲 (Hz)(Hz) 周期周期 T = 1/fT = 1/f 相位相位( ( ) ) 相對(duì)于時(shí)間相對(duì)于時(shí)間0 0的波形位置的波形位置 正弦波可用下式表示正弦波可用下式表示 s(s(t t) = ) = A A sin(2 sin(2f t f t + + ) ) 5.3 脈沖調(diào)制 willtg. All rights reserve

45、d. 5.3.1 FSK5.3.1 FSK方式方式【FSKFSK波形】波形】 FSKFSK是指對(duì)已調(diào)脈沖波形的是指對(duì)已調(diào)脈沖波形的頻率頻率進(jìn)行控制，進(jìn)行控制，F(xiàn)SKFSK調(diào)制方式用于頻率調(diào)制方式用于頻率 低于低于135Khz135Khz的情況。的情況。 如下為例，數(shù)據(jù)傳輸速率為如下為例，數(shù)據(jù)傳輸速率為fc/40,fcfc/40,fc為射頻載波頻率。為射頻載波頻率。FSKFSK調(diào)制調(diào)制 時(shí)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)時(shí)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)1 1的脈沖頻率的脈沖頻率f f1 1=fc/5=fc/5，對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)0 0的脈沖頻率為的脈沖頻率為 f f0 0=fc/8=fc/8。 5.3 脈沖調(diào)制 willtg. All ri

46、ghts reserved. 5.3.1 FSK5.3.1 FSK方式方式【FSKFSK調(diào)制】調(diào)制】 FSK實(shí)現(xiàn)的原理框圖實(shí)現(xiàn)的原理框圖 5.3 脈沖調(diào)制 willtg. All rights reserved. 5.3.1 FSK5.3.1 FSK方式方式【FSKFSK解調(diào)】解調(diào)】 FSKFSK解調(diào)電路原理圖解調(diào)電路原理圖 5.3 脈沖調(diào)制 willtg. All rights reserved. 5.3.2 PSK5.3.2 PSK方式方式【PSKPSK波形】波形】 5.3 脈沖調(diào)制 PSK1PSK1（絕對(duì)調(diào)相）調(diào)制時(shí)，若在數(shù)據(jù)位的起始處出現(xiàn)上升（絕對(duì)調(diào)相）調(diào)制時(shí)，若在數(shù)據(jù)位的起始處出現(xiàn)上

47、升 沿或下降沿（即出現(xiàn)沿或下降沿（即出現(xiàn)1,01,0或或0,10,1交替），則相位將于位起始交替），則相位將于位起始 處跳變處跳變180180。 PSK2PSK2（相對(duì)調(diào)相）調(diào)制時(shí)，相位在數(shù)據(jù)位為（相對(duì)調(diào)相）調(diào)制時(shí)，相位在數(shù)據(jù)位為1 1時(shí)從位起始處時(shí)從位起始處 跳變跳變180180，在數(shù)據(jù)位為，在數(shù)據(jù)位為0 0時(shí)則相位不變。時(shí)則相位不變。 willtg. All rights reserved. 5.3.2 PSK5.3.2 PSK方式方式【PSKPSK調(diào)制】調(diào)制】 選擇相位法電路框圖選擇相位法電路框圖 5.3 脈沖調(diào)制 willtg. All rights reserved. 5.3.2 P

48、SK5.3.2 PSK方式方式【PSKPSK調(diào)制】調(diào)制】 5.3 脈沖調(diào)制 用基帶數(shù)字信號(hào)用基帶數(shù)字信號(hào)S(t)（叫做絕對(duì)碼）去控制電子開(kāi)關(guān)，電子（叫做絕對(duì)碼）去控制電子開(kāi)關(guān)，電子 開(kāi)關(guān)按照開(kāi)關(guān)按照S(t)的不同取值進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作，進(jìn)而完成載波相的不同取值進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作，進(jìn)而完成載波相 位的切換，因此輸出信號(hào)中載波的相位按基帶數(shù)字信號(hào)的位的切換，因此輸出信號(hào)中載波的相位按基帶數(shù)字信號(hào)的 規(guī)律而變化，即實(shí)現(xiàn)了調(diào)相的功能。規(guī)律而變化，即實(shí)現(xiàn)了調(diào)相的功能。 willtg. All rights reserved. 5.3.2 PSK5.3.2 PSK方式方式【PSKPSK調(diào)制】調(diào)制】 5.3 脈沖調(diào)

49、制 由由“碼變換碼變換”方框?qū)⒔^對(duì)碼波形方框?qū)⒔^對(duì)碼波形S(t)變?yōu)橄鄬?duì)碼波形，變?yōu)橄鄬?duì)碼波形， 再利用相對(duì)碼去進(jìn)行絕對(duì)調(diào)相，最終達(dá)到相對(duì)調(diào)相的再利用相對(duì)碼去進(jìn)行絕對(duì)調(diào)相，最終達(dá)到相對(duì)調(diào)相的 目的。目的。 willtg. All rights reserved. 5.3.2 PSK5.3.2 PSK方式方式【PSKPSK解調(diào)】解調(diào)】 5.3 脈沖調(diào)制 willtg. All rights reserved. 5.3.3 5.3.3 副載波調(diào)制副載波調(diào)制【副載波】【副載波】 在在RFIDRFID系統(tǒng)中，副載波的調(diào)制方法主要應(yīng)用在頻率系統(tǒng)中，副載波的調(diào)制方法主要應(yīng)用在頻率 為為13.56MHz13

50、.56MHz的的RFIDRFID系統(tǒng)中，而且僅是在從系統(tǒng)中，而且僅是在從電子標(biāo)簽向電子標(biāo)簽向 閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸中采用。中采用。 對(duì)對(duì)13.56MHz13.56MHz的的RFIDRFID系統(tǒng)，大多數(shù)使用的副載波頻率系統(tǒng)，大多數(shù)使用的副載波頻率 為為847kHz847kHz（13.56MHz/1613.56MHz/16）、）、424 kHz424 kHz（13.56MHz/3213.56MHz/32） 212 kHz212 kHz（13.56MHz/6413.56MHz/64）。）。 5.3 脈沖調(diào)制 willtg. All rights reserved. 應(yīng)答器將基帶編碼調(diào)制到

51、低頻率的副載波頻率上，最后再應(yīng)答器將基帶編碼調(diào)制到低頻率的副載波頻率上，最后再 采用采用ASKASK、FSKFSK或或PSKPSK對(duì)副載波進(jìn)行二次調(diào)制。對(duì)副載波進(jìn)行二次調(diào)制。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): :采用副載波信號(hào)進(jìn)行負(fù)載調(diào)制時(shí)，調(diào)制管每次導(dǎo)采用副載波信號(hào)進(jìn)行負(fù)載調(diào)制時(shí)，調(diào)制管每次導(dǎo) 通時(shí)間較短，對(duì)閱讀器的電源影響小，另由于調(diào)制管的總通時(shí)間較短，對(duì)閱讀器的電源影響小，另由于調(diào)制管的總 導(dǎo)通時(shí)間減小，降低了總功耗。有用信息的頻譜分布在導(dǎo)通時(shí)間減小，降低了總功耗。有用信息的頻譜分布在 副載波附件而不是載波附件，便于閱讀器對(duì)傳送數(shù)據(jù)信息副載波附件而不是載波附件，便于閱讀器對(duì)傳送數(shù)據(jù)信息 的提取，但射頻耦合回路

52、應(yīng)用較寬的頻帶。的提取，但射頻耦合回路應(yīng)用較寬的頻帶。 5.3 脈沖調(diào)制 willtg. All rights reserved. 5.3.3 5.3.3 副載波調(diào)制副載波調(diào)制【副載波】【副載波】 在在13.56MHz13.56MHz的的RFIDRFID系統(tǒng)中，應(yīng)答器將需要傳送的信系統(tǒng)中，應(yīng)答器將需要傳送的信 息首先組成相應(yīng)的幀，然后將幀的基帶編碼調(diào)制到副息首先組成相應(yīng)的幀，然后將幀的基帶編碼調(diào)制到副 載波頻率上，最后再進(jìn)行載波調(diào)制，實(shí)現(xiàn)向閱讀器的載波頻率上，最后再進(jìn)行載波調(diào)制，實(shí)現(xiàn)向閱讀器的 數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)傳輸。 標(biāo)準(zhǔn)幀的結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)幀的結(jié)構(gòu) 5.3 脈沖調(diào)制 willtg. All right

53、s reserved. 5.3.3 5.3.3 副載波調(diào)制副載波調(diào)制【副載波調(diào)制】【副載波調(diào)制】 1.TYPEA 1.TYPEA 中的副載波調(diào)制中的副載波調(diào)制 TYPE ATYPE A規(guī)定：應(yīng)答器向閱讀器通信采用的編碼是曼徹斯特碼，數(shù)據(jù)規(guī)定：應(yīng)答器向閱讀器通信采用的編碼是曼徹斯特碼，數(shù)據(jù) 傳輸速率為傳輸速率為106kbps106kbps，副載波頻率，副載波頻率fs=847KHz,fs=847KHz,在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，位的在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，位的 表示和編碼方法如下：表示和編碼方法如下： u時(shí)序時(shí)序D D：載波被副載波在位寬度的前半部（：載波被副載波在位寬度的前半部（50%50%）調(diào)制）調(diào)制 u時(shí)序時(shí)序E

54、 E：載波被副載波在位寬度的后半部調(diào)制。：載波被副載波在位寬度的后半部調(diào)制。 u時(shí)序時(shí)序F F：在整位寬度內(nèi)載波不被副載波調(diào)制。：在整位寬度內(nèi)載波不被副載波調(diào)制。 u邏輯邏輯1 1：時(shí)序：時(shí)序D D。 u邏輯邏輯0 0：時(shí)序：時(shí)序E E。 u通信結(jié)束：時(shí)序通信結(jié)束：時(shí)序F F。 u無(wú)信息：無(wú)副載波。無(wú)信息：無(wú)副載波。 5.3 脈沖調(diào)制 willtg. All rights reserved. 1.TYPEA 1.TYPEA 中的副載波調(diào)制中的副載波調(diào)制 從上面內(nèi)容可知，在從上面內(nèi)容可知，在TYPE ATYPE A中應(yīng)答器向閱讀器傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，僅中應(yīng)答器向閱讀器傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，僅 需要將所傳送的幀結(jié)構(gòu)

55、的需要將所傳送的幀結(jié)構(gòu)的NRZNRZ碼轉(zhuǎn)換為曼徹斯特碼，并用曼徹斯特碼轉(zhuǎn)換為曼徹斯特碼，并用曼徹斯特 碼調(diào)制副載波，即可實(shí)現(xiàn)副載波調(diào)制。碼調(diào)制副載波，即可實(shí)現(xiàn)副載波調(diào)制。 副載波調(diào)制波形副載波調(diào)制波形 5.3 脈沖調(diào)制 willtg. All rights reserved. 2.TYPE B 2.TYPE B 中的副載波調(diào)制中的副載波調(diào)制 TYPE B TYPE B規(guī)定：位編碼采用規(guī)定：位編碼采用NRZNRZ編碼，副載波采用編碼，副載波采用BPSKBPSK方式，邏方式，邏 輯狀態(tài)的轉(zhuǎn)換用副載波相移輯狀態(tài)的轉(zhuǎn)換用副載波相移180180來(lái)表示，來(lái)表示，00表示邏輯表示邏輯1 1， 0+1800+

56、180表示邏輯表示邏輯0.0.副載波頻率采用副載波頻率采用847kHz847kHz，數(shù)據(jù)傳輸速率為，數(shù)據(jù)傳輸速率為 106kbps106kbps。 數(shù)位的副載波調(diào)制加負(fù)載調(diào)制數(shù)位的副載波調(diào)制加負(fù)載調(diào)制 5.3 脈沖調(diào)制 willtg. All rights reserved. 5.4.1 5.4.1 載波載波 載波通常是一個(gè)高頻正弦振蕩信號(hào)，它是信息的載體。在無(wú)線通載波通常是一個(gè)高頻正弦振蕩信號(hào)，它是信息的載體。在無(wú)線通 信中，攜有信息的電信號(hào)的頻率非常低，例如，聲音信號(hào)的頻率范圍信中，攜有信息的電信號(hào)的頻率非常低，例如，聲音信號(hào)的頻率范圍 約為約為20Hz-20kHz,20Hz-20kHz,

57、如果直接發(fā)送，則需要非常大的天線。如果直接發(fā)送，則需要非常大的天線。 這是因?yàn)樘炀€的幾何尺寸和無(wú)線電波的波長(zhǎng)相關(guān)，只有饋送到天這是因?yàn)樘炀€的幾何尺寸和無(wú)線電波的波長(zhǎng)相關(guān)，只有饋送到天 線上的信號(hào)波長(zhǎng)和天線的尺寸可以比擬時(shí)，天線才能有效地輻射和接線上的信號(hào)波長(zhǎng)和天線的尺寸可以比擬時(shí)，天線才能有效地輻射和接 收電磁波。收電磁波。 c=f c=f 因此，無(wú)線廣播中需要將信號(hào)搭乘到更高頻率上去傳輸，如因此，無(wú)線廣播中需要將信號(hào)搭乘到更高頻率上去傳輸，如 fc=700kHz,fc=700kHz,頻率頻率fcfc的高頻信號(hào)稱為載波。的高頻信號(hào)稱為載波。 在在RFIDRFID系統(tǒng)中，和通常無(wú)線通信系統(tǒng)的情況

58、不同的是，正弦載波除系統(tǒng)中，和通常無(wú)線通信系統(tǒng)的情況不同的是，正弦載波除 了是信息的載體，在無(wú)源應(yīng)答器中還具有提供能量的作用。了是信息的載體，在無(wú)源應(yīng)答器中還具有提供能量的作用。 5.3 脈沖調(diào)制 willtg. All rights reserved. 5.4 正弦波調(diào)制 數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制 調(diào)幅調(diào)幅調(diào)頻調(diào)頻調(diào)相調(diào)相 振幅鍵控振幅鍵控 ASK（線性）（線性） 移頻鍵控移頻鍵控 FSK（非線性）（非線性） 移相鍵控移相鍵控 PSK 絕對(duì)移相鍵控 PSK 相對(duì)移相鍵控 （差分）DPSK willtg. All rights reserved. 正弦載波的正弦載波的3種鍵控波形種鍵控波形 5.4 正

59、弦波調(diào)制 willtg. All rights reserved. 5.4.2 5.4.2 數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制ASKASK波形和頻譜波形和頻譜 RFID RFID系統(tǒng)通常采用數(shù)字調(diào)制方式傳送信息，系統(tǒng)通常采用數(shù)字調(diào)制方式傳送信息，調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào) （包括數(shù)字基帶信號(hào)和已調(diào)脈沖）對(duì)正弦波進(jìn)行調(diào)制。已調(diào)（包括數(shù)字基帶信號(hào)和已調(diào)脈沖）對(duì)正弦波進(jìn)行調(diào)制。已調(diào) 脈沖包括前面介紹的脈沖包括前面介紹的NRZNRZ碼的碼的FSK,PSKFSK,PSK調(diào)制波和副載波調(diào)制信調(diào)制波和副載波調(diào)制信 號(hào)，數(shù)字基帶信號(hào)包括曼徹斯特碼、密勒碼、米勒修正碼信號(hào)，數(shù)字基帶信號(hào)包括曼徹斯特碼、密勒碼、米勒修正碼信 號(hào)等，這些號(hào)等，

60、這些信號(hào)包含了傳送的信息信號(hào)包含了傳送的信息。 數(shù)字調(diào)制的方法有幅移鍵控（數(shù)字調(diào)制的方法有幅移鍵控（ASKASK）、頻移鍵控（）、頻移鍵控（FSKFSK）、）、 和相移鍵控（和相移鍵控（PSKPSK）。而）。而ASKASK是是RFIDRFID系統(tǒng)中采用較多的方式系統(tǒng)中采用較多的方式。 5.4 正弦波調(diào)制 willtg. All rights reserved. 5.4.2 5.4.2 數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制ASKASK ASK ASK的時(shí)域波形見(jiàn)下圖。的時(shí)域波形見(jiàn)下圖。 5.4 正弦波調(diào)制 willtg. All rights reserved. 5.4.3 5.4.3 數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制ASKASK