無線射頻識別技術(shù)編碼與調(diào)制詳解

無線射頻識別技術(shù)編碼與調(diào)制詳(Xiang)解演示文稿第一頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.優(yōu)(You)選無線射頻識別技術(shù)編碼與調(diào)制第二頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.本章學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解通信系統(tǒng)里的信號與編碼相關(guān)基礎(chǔ)掌握串曼徹斯特碼、密勒碼、修正(Zheng)密勒碼的編碼方法，了解對應(yīng)的解碼方法掌握數(shù)據(jù)傳輸過程中采用的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)第三頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.人類在生活、生產(chǎn)和社會活動中總是伴隨著消息（或信息）的傳遞，這種傳遞消息（或信息）的過程就叫(Jiao)做通信。通信系統(tǒng)是指完成通信這一過程的全部設(shè)備和傳輸媒介。一般可概括為如下圖所示的模型：

通信系統(tǒng)模型5.1信號和編碼第四頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.信息源（簡稱信源）：把各種消息轉(zhuǎn)換成原始電信號，如麥克風(fēng)。信源可分為模擬信源和數(shù)字信源。發(fā)送設(shè)備：產(chǎn)生適合于在信道中傳輸?shù)男盘枴Ｐ诺溃簩碜园l(fā)送設(shè)備的信號傳送到接收端的物理媒質(zhì)。分為有線信道和無線信道兩大類。噪聲源：集中表示分布于通信系統(tǒng)中各處的噪聲。接收設(shè)備：從受到減損的接收信號中正確恢復(fù)(Fu)出原始電信號。受信者（信宿）：把原始電信號還原成相應(yīng)的消息，如揚聲器等。5.1信號和編碼第五頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.模擬信號：代表消息的信號參量取值連續(xù)，例如麥克風(fēng)輸出電壓：數(shù)字信號：代表消息的信號參量取值為有限個(Ge)，例如電報信號、計算機輸入輸出信號：

(a)話音信號(b)抽樣信號模擬信號

(a)二進(jìn)制信號(b)2PSK信號數(shù)字信號5.1信號和編碼第六頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.通常，按照信道中(Zhong)傳輸?shù)氖悄M信號還是數(shù)字信號，相應(yīng)地把通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。模擬通信系統(tǒng)是利用模擬信號來傳遞信息的通信系統(tǒng)?？梢?，在模擬通信系統(tǒng)中，發(fā)送設(shè)備簡化為調(diào)制器，接收設(shè)備簡化為解調(diào)器，主要是強調(diào)在模擬通信系統(tǒng)中調(diào)制的重要作用。

模擬通信系統(tǒng)模型5.1信號和編碼第七頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信號來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?數(shù)轉(zhuǎn)換；信道編碼與譯碼目的：增強抗干擾能力；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(Zai)信道中傳輸?shù)膸ㄐ盘?；同步目的：使收發(fā)兩端的信號在時間上保持步調(diào)一致。數(shù)字通信系統(tǒng)模型5.1信號和編碼第八頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.RFID系統(tǒng)常采用數(shù)字信號。其主要特點信號的完整性RFID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)字信號容易校驗，并容易防碰撞，可以使信號保持完整性。信號的安全性RFID系統(tǒng)采用無線方式傳遞信息，開放的無線系統(tǒng)存在安全隱患。數(shù)字信號的加密和解密處理比模擬信號容易的多。便于存儲、處理和交換數(shù)字信號的形式與計算機所用的信號一致，都是二進(jìn)制代碼。便于與計算機互(Hu)聯(lián)網(wǎng)，也便于計算機對數(shù)字信息進(jìn)行存儲、處理和交換，可使物聯(lián)網(wǎng)的管理和維護實現(xiàn)自動化、智能化。5.1信號和編碼第九頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.RFID系統(tǒng)的基本通信模(Mo)型按讀寫器到電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)傳輸方向，RFID系統(tǒng)的通信模型主要由讀寫器（發(fā)送器）中的信號編碼（信號處理）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）和信號譯碼（信號處理）組成。RFID系統(tǒng)最終要完成的功能是對數(shù)據(jù)的獲取，這種在系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)交換有兩個方面的內(nèi)容：RFID讀寫器向RFID電子標(biāo)簽方向的數(shù)據(jù)傳輸和RFID電子標(biāo)簽向RFID讀寫器方向的數(shù)據(jù)傳輸。RFID系統(tǒng)的基本通信模型5.1信號和編碼第十頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.信號編碼系統(tǒng)是對要傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行編碼，以便傳輸信號能夠盡可能最佳的與信道相匹配，防止信息干擾或發(fā)(Fa)生碰撞。調(diào)制器用于改變高頻載波信號，即使得載波信號的振幅、頻率或相位與調(diào)制的基帶信號相關(guān)。射頻識別系統(tǒng)信道的傳輸介質(zhì)為磁場（電感耦合）和電磁波（微波）。解調(diào)器用于解調(diào)獲取信號，以便再生基帶信號。信號譯碼系統(tǒng)是對從解調(diào)器傳來的基帶信號進(jìn)行譯碼，恢復(fù)成原來的信息，并識別和糾正傳輸錯誤。5.1信號和編碼第十一頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.1信(Xin)號和編碼5.1.1數(shù)據(jù)和信號數(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、符號和字母的組合。信號：數(shù)據(jù)在傳輸過程中的電磁波的表示。信息數(shù)據(jù)信號第十二頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.1.1數(shù)據(jù)(Ju)和信號信號(signals)數(shù)據(jù)的電氣或電磁表示方式有模擬信號或數(shù)字信號兩種形式。模擬信號(analogsignals)信號波形隨時間連續(xù)變化；通常用連續(xù)變化的電壓值表示。數(shù)字信號(digitalsignals)瞬時跳變直方形；只有有限個特定的電壓值。5.1信號和編碼第十三頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.1.1數(shù)據(jù)(Ju)和信號模擬信號和數(shù)字信號之間是可以互相轉(zhuǎn)換的5.1信號和編碼第十四頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.1.1數(shù)據(jù)和(He)信號

最基本的周期模擬信號，可用三個參數(shù)表示——峰值振幅(A)信號強度之峰值單位：伏特頻率(f)信號變化的速率單位：赫茲(Hz)周期T=1/f相位()相對于時間0的波形位置正弦波可用下式表示

s(t)=Asin(2πft+)5.1信號和編碼第十五頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.1.1數(shù)據(jù)和(He)信號【信號的頻譜和帶寬】時域

(timedomain)顯示信號振幅隨時間變化的情況信號隨時間變化的情況（時間的函數(shù)）通常由電子線路設(shè)計師使用頻域

(frequencydomain)顯示信號振幅隨頻率變化的情況信號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)計師使用5.1信號和編碼第十六頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.【信號的頻譜和(He)帶寬】5.1.1數(shù)據(jù)和信號5.1信號和編碼第十七頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.【信號(Hao)的頻譜和帶寬】5.1.1數(shù)據(jù)和信號5.1信號和編碼第十八頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.1.2信(Xin)道傳輸介質(zhì)是用來傳遞信號的某種介質(zhì)。常見的傳輸介質(zhì)包括雙絞線、同軸電纜、光纖、無線傳輸?shù)?。傳輸介質(zhì)5.1信號和編碼第十九頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.無(Wu)線傳輸5.1.2信道5.1信號和編碼第二十頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.傳輸損耗與(Yu)失真5.1.2信道所謂“傳輸損耗與失真”，指的是接收方收到的信號與發(fā)送方發(fā)送的信號不相同。對模擬信號，主要表現(xiàn)為信號品質(zhì)下降。對數(shù)字信號，主要表現(xiàn)為產(chǎn)生位錯（比特反置，即

0→1或1→0）。造成“減損”的原因衰減（attenuation)時延失真（delaydistortion）噪聲（noise）5.1信號和編碼第二十一頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.1.2信(Xin)道變?nèi)?衰減）變形(失真)摻雜(噪聲)傳輸損耗5.1信號和編碼第二十二頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.傳輸損耗與失真—衰(Shuai)減5.1.2信道信號強度（能量）隨傳輸距離增長而不斷減弱；衰減程度與傳輸介質(zhì)有關(guān)；傳輸工程師要考慮的三個問題:接收到的信號要強以便接收電路檢測。信噪比要高信號電平必須大大高于噪聲電平。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（對數(shù)字傳輸影響不大）。5.1信號和編碼第二十三頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.傳輸損耗(Hao)與失真—衰減5.1.2信道數(shù)字信號的衰減可通過在傳輸電路上安裝中繼器(repeater)來解決。5.1信號和編碼第二十四頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.傳輸損(Sun)耗與失真—時延失真（變形）5.1.2信道復(fù)合信號中的不同頻率成分傳播速度不同(中心頻率處最快,兩側(cè)最慢)，導(dǎo)致到達(dá)最終接收端時有各自的延遲。對數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)影響大(產(chǎn)生“碼間串?dāng)_”，即某個比特的一些頻率成分溢到其他比特上)，最大比特率因此受限。5.1信號和編碼第二十五頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.傳輸損耗與失真(Zhen)—噪聲5.1.2信道傳輸過程中，在發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備之間插入進(jìn)來的多余因而有害的信號。5.1信號和編碼第二十六頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.信(Xin)道的最大容量5.1.2信道

對在給定條件、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（b/s)來衡量其中：C：信道容量（比特/秒）；

N：噪聲功率

W：帶寬；

S：信號功率香農(nóng)定理：5.1信號和編碼第二十七頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.1.3編(Bian)碼數(shù)據(jù)編碼(信源編碼和信道編碼)信源編碼是對信源信息進(jìn)行加工處理，模擬數(shù)據(jù)要經(jīng)過采樣、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)字信號，并具有所需的抵抗差錯的能力，即通過相應(yīng)的編碼方法使接收端能具有檢錯或糾錯能力。5.1信號和編碼第二十八頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.1.3編(Bian)碼【基帶信號和寬帶信號】基帶信號就是將數(shù)字信號1或0直接用兩種不同的電壓來表示，然后送到線路上去傳輸。寬帶信號則是將基帶信號進(jìn)行調(diào)制后形成的頻分復(fù)用模擬信號。

5.1信號和編碼第二十九頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.1.3編(Bian)碼【數(shù)字基帶信號的波形】5.1信號和編碼第三十頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.1.3編(Bian)碼

1.單極性不歸零波形NRZ

最簡單最常用的基帶信號形式。零電平和正電平分別對應(yīng)著二進(jìn)制代碼0和1。應(yīng)用：導(dǎo)線連接的各點之間近距離傳輸。特點：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0序列時沒有位同步信息。5.1信號和編碼第三十一頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.1.3編(Bian)碼

2．雙極性不歸零波形NRZ

脈沖的正負(fù)電平分別對應(yīng)于二進(jìn)制代碼1、0。

特點：無直流分量。幅度相等極性相反的雙極性波形，故當(dāng)0、1符號等概率出現(xiàn)時，無直流分量。節(jié)省能源。平均功率為E2/4?？垢蓴_能力較強。恢復(fù)信號的判決電平為零值。5.1信號和編碼第三十二頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.1.3編(Bian)碼3．單極性歸零波形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度，每個有電脈沖在小于碼元長度內(nèi)總要回到零電平。通常使電脈沖寬度為碼元寬度的一半。5.1信號和編碼第三十三頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.4、曼徹斯特編碼（Manchester）曼徹斯特編碼也被稱為分相編碼（Split-PhaseCoding）。某比特位的值是(Shi)由該比特長度內(nèi)半個比特周期時電平的變化（上升或下降）來表示的，在半個比特周期時的負(fù)跳變表示二進(jìn)制“1”，半個比特周期時的正跳變表示二進(jìn)制“0”，如下圖所示：5.1.3編碼5.1信號和編碼第三十四頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.在RFID中，為使閱讀器在讀取數(shù)據(jù)時能很好地解決同步的問題，往往不直接使用數(shù)據(jù)的NRZ碼對射頻進(jìn)行調(diào)制，而是將數(shù)據(jù)的NRZ碼進(jìn)行編(Bian)碼變換后再對射頻進(jìn)行調(diào)制。所采用的變換編(Bian)碼主要由曼徹斯特碼、密勒碼、修正密勒碼等。

5.2RFID常見的編碼方式第三十五頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.2.1曼(Man)徹斯特碼——【編碼方式】在曼徹斯特碼中，1碼是前半（50%）位為高，后半位為低；0碼是前半位為低，后半位為高。NRZ碼和數(shù)據(jù)時鐘進(jìn)行異或便可得到曼徹斯特碼。5.2RFID常見的編碼方式第三十六頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.2.1曼徹(Che)斯特碼——【編碼器】編碼器電路5.2RFID常見的編碼方式第三十七頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.74HC74功(Gong)能表5.2RFID常見的編碼方式第三十八頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.2.1曼徹斯特碼——【編(Bian)碼器】曼徹斯特碼編碼器時序波形圖5.2RFID常見的編碼方式第三十九頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.2.1曼徹斯特(Te)碼——【軟件實現(xiàn)方法】編碼：采用曼徹斯特碼傳輸數(shù)據(jù)信息時，信息塊格式如下：曼徹斯特碼與2倍數(shù)據(jù)時鐘頻率的NRZ碼對應(yīng)關(guān)系：曼徹斯特碼10結(jié)束位NRZ碼1001005.2RFID常見的編碼方式第四十頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.2.1曼徹斯特碼——【軟(Ruan)件實現(xiàn)方法】解碼：在解碼時，MCU可以采用2倍數(shù)據(jù)時鐘頻率對輸入數(shù)據(jù)的曼徹斯特碼進(jìn)行讀入。首先判斷起始位，其碼序為10；然后將讀入的10,01組合轉(zhuǎn)換為NRZ的1,0碼；若讀到00組合，則表示接收到結(jié)束位。例5.1：曼徹斯特碼的讀入串為10100101100100，求NRZ碼值。5.2RFID常見的編碼方式第四十一頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.差分曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼波(Bo)形圖：“1”代表沒有跳變（也就是說上一個波形圖在高現(xiàn)在繼續(xù)在高開始，上一波形圖在低繼續(xù)在低開始）；“0”代表有跳變（也就是說上一個波形圖在高位現(xiàn)在必須改在低開始，上一波形圖在高位必須改在從低開始）5.2RFID常見的編碼方式第四十二頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.思考題：數(shù)據(jù)碼為：100110101011001110請畫出單(Dan)極性不歸零碼、雙極性不歸零碼、單極性歸零碼、曼徹斯特碼、差分曼徹斯特碼五種編碼的波形圖。第四十三頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.2.2密勒碼(Ma)——【編碼方式】編碼規(guī)則：密勒碼的邏輯0的電平和前位有關(guān)，邏輯1雖然在中間有跳變，但是上跳還是下跳取決于前位結(jié)束時的電平。5.2RFID常見的編碼方式第四十四頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.2.2密(Mi)勒碼——【編碼器】密勒碼的傳輸格式如下圖，起始位為1，結(jié)束位為0，數(shù)據(jù)流包括傳送數(shù)據(jù)和它的檢驗碼。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。5.2RFID常見的編碼方式第四十五頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.2.2密勒碼——【編(Bian)碼器】用曼徹斯特碼產(chǎn)生密勒碼的電路5.2RFID常見的編碼方式第四十六頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.2.1密勒碼——【軟件實(Shi)現(xiàn)方法】編碼：從密勒碼的編碼規(guī)則可以看出，NRZ碼可以轉(zhuǎn)換為用兩位NRZ碼表示的密勒碼值，其轉(zhuǎn)換關(guān)系如下起始位數(shù)據(jù)流位結(jié)束位密勒碼二位表示法的二進(jìn)制數(shù)110或01011或005.2RFID常見的編碼方式第四十七頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.2.2密勒碼——【軟(Ruan)件實現(xiàn)方法】解碼：首先判斷起始位，在讀出電平由高到低的跳變沿時，便獲取了起始位。然后對以2倍數(shù)據(jù)時鐘頻率讀入的位值進(jìn)行每兩位進(jìn)行一次轉(zhuǎn)換：01和10都轉(zhuǎn)換為1,00和11都轉(zhuǎn)換為0。例5.2：設(shè)讀入的密勒碼為1000011000111000，求NRZ碼值。5.2RFID常見的編碼方式第四十八頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.2.3修正(Zheng)密勒碼——【編碼規(guī)則】TYPEA中定義了如下三種時序：（1）時序X：該時序?qū)⒃?4／fc處產(chǎn)生一個“pause”（凹槽）；

（2）時序Y：該時序在整個位期間（128／fc）不發(fā)生調(diào)制；

（3）時序Z：這種時序在位期間的開始時，產(chǎn)生一個“pause”。

邏輯“1”選擇時序X；邏輯“0”選擇時序Y。但有兩種情況除外，第一種是在相鄰有兩個或更多的“0”時，此時應(yīng)從第二個“0”開始采用時序Z；第二種是在直接與起始位相連的所有位為“0”時，此時應(yīng)當(dāng)用時序Z表示。

另外，通信開始時，用時序Z表示。通信結(jié)束則用邏輯“0”加時序Y表示。無信息時，通常應(yīng)用至少兩個時序Y來表示。5.2RFID常見的編碼方式第四十九頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.2.3修正密勒碼(Ma)——【編碼器】假設(shè)輸入數(shù)據(jù)為011010波形C實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，而用其上升沿產(chǎn)生一個凹槽就是修正密勒碼起始用時序Z直接與起始位相連的0用時序Z相鄰多個或更多0，則從第二格0開始用時序Z通信結(jié)束用邏輯0加時序Y5.2RFID常見的編碼方式第五十頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.3脈(Mai)沖調(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信號或數(shù)字信號，變換成適合信道傳輸?shù)男盘枺@就意味著要把信源的基帶信號，轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€相對基帶信號頻率而言非常高的帶通信號。工作頻率越高帶寬越高。當(dāng)工作頻率為1GHz，若傳輸?shù)南鄬挒?0%，可以傳輸100MHz帶寬的信號，而當(dāng)工作頻率為1MHz，若傳輸?shù)南鄬挒?0%，只可以傳輸0.1MHz帶寬的信號。當(dāng)信號帶寬加大時，還可以提高無線通信系統(tǒng)的抗干擾能力、抗衰落能力。工作頻率越高，天線尺寸越小。第五十一頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.將數(shù)據(jù)的NRZ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NRZ碼的值0和1調(diào)制。主要的調(diào)制方式(Shi)為頻移鍵控FSK和相移鍵控PSK。5.3脈沖調(diào)制第五十二頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.對于一個信號，可用三個參數(shù)表示——峰值振幅(A)信號強度之峰值單位：伏特頻(Pin)率(f)信號變化的速率單位：赫茲(Hz)周期T=1/f相位()相對于時間0的波形位置正弦波可用下式表示

s(t)=Asin(2πft+)5.3脈沖調(diào)制第五十三頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.3.1FSK方式——【FSK波(Bo)形】FSK是指對已調(diào)脈沖波形的頻率進(jìn)行控制，F(xiàn)SK調(diào)制方式用于頻率低于135Khz的情況。如下為例，數(shù)據(jù)傳輸速率為fc/40,fc為射頻載波頻率。FSK調(diào)制時對應(yīng)數(shù)據(jù)1的脈沖頻率f1=fc/5，對應(yīng)數(shù)據(jù)0的脈沖頻率為f0=fc/8。5.3脈沖調(diào)制第五十四頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.3.1FSK方式(Shi)——【FSK調(diào)制】FSK實現(xiàn)的原理框圖5.3脈沖調(diào)制第五十五頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.3.1FSK方(Fang)式——【FSK解調(diào)】FSK解調(diào)電路原理圖5.3脈沖調(diào)制第五十六頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.3.2PSK方(Fang)式——【PSK波形】5.3脈沖調(diào)制PSK1（絕對調(diào)相）調(diào)制時，若在數(shù)據(jù)位的起始處出現(xiàn)上升沿或下降沿（即出現(xiàn)1,0或0,1交替），則相位將于位起始處跳變180°。PSK2（相對調(diào)相）調(diào)制時，相位在數(shù)據(jù)位為1時從位起始處跳變180°，在數(shù)據(jù)位為0時則相位不變。第五十七頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.3.2PSK方(Fang)式——【PSK調(diào)制】選擇相位法電路框圖5.3脈沖調(diào)制第五十八頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.3.2PSK方(Fang)式——【PSK調(diào)制】5.3脈沖調(diào)制用基帶數(shù)字信號S(t)（叫做絕對碼）去控制電子開關(guān)，電子開關(guān)按照S(t)的不同取值進(jìn)行相應(yīng)的動作，進(jìn)而完成載波相位的切換，因此輸出信號中載波的相位按基帶數(shù)字信號的規(guī)律而變化，即實現(xiàn)了調(diào)相的功能。第五十九頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.3.2PSK方(Fang)式——【PSK調(diào)制】5.3脈沖調(diào)制由“碼變換”方框?qū)⒔^對碼波形S(t)變?yōu)橄鄬Υa波形，再利用相對碼去進(jìn)行絕對調(diào)相，最終達(dá)到相對調(diào)相的目的。第六十頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.3.2PSK方式——【PSK解(Jie)調(diào)】5.3脈沖調(diào)制第六十一頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.3.3副載(Zai)波調(diào)制——【副載波】在RFID系統(tǒng)中，副載波的調(diào)制方法主要應(yīng)用在頻率為13.56MHz的RFID系統(tǒng)中，而且僅是在從電子標(biāo)簽向閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸中采用。對13.56MHz的RFID系統(tǒng)，大多數(shù)使用的副載波頻率為847kHz（13.56MHz/16）、424kHz（13.56MHz/32）212kHz（13.56MHz/64）。5.3脈沖調(diào)制第六十二頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.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ASK、FSK或PSK對副載波進(jìn)行二次調(diào)制。優(yōu)點:①采用副載波信號進(jìn)行負(fù)載調(diào)制時，調(diào)制管每次導(dǎo)通時間較短，對閱讀器的電源影(Ying)響小，另由于調(diào)制管的總導(dǎo)通時間減小，降低了總功耗。②有用信息的頻譜分布在副載波附件而不是載波附件，便于閱讀器對傳送數(shù)據(jù)信息的提取，但射頻耦合回路應(yīng)用較寬的頻帶。5.3脈沖調(diào)制第六十三頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.3.3副(Fu)載波調(diào)制——【副載波】在13.56MHz的RFID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)制到副載波頻率上，最后再進(jìn)行載波調(diào)制，實現(xiàn)向閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸。標(biāo)準(zhǔn)幀的結(jié)構(gòu)5.3脈沖調(diào)制第六十四頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.3.3副載(Zai)波調(diào)制——【副載波調(diào)制】1.TYPEA中的副載波調(diào)制TYPEA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106kbps，副載波頻率fs=847KHz,在數(shù)據(jù)傳輸時，位的表示和編碼方法如下：時序D：載波被副載波在位寬度的前半部（50%）調(diào)制時序E：載波被副載波在位寬度的后半部調(diào)制。時序F：在整位寬度內(nèi)載波不被副載波調(diào)制。邏輯1：時序D。邏輯0：時序E。通信結(jié)束：時序F。無信息：無副載波。5.3脈沖調(diào)制第六十五頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.1.TYPEA中的副載波調(diào)(Diao)制從上面內(nèi)容可知，在TYPEA中應(yīng)答器向閱讀器傳輸數(shù)據(jù)時，僅需要將所傳送的幀結(jié)構(gòu)的NRZ碼轉(zhuǎn)換為曼徹斯特碼，并用曼徹斯特碼調(diào)制副載波，即可實現(xiàn)副載波調(diào)制。副載波調(diào)制波形5.3脈沖調(diào)制第六十六頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.2.TYPEB中的副載波(Bo)調(diào)制TYPEB規(guī)定：位編碼采用NRZ編碼，副載波采用BPSK方式，邏輯狀態(tài)的轉(zhuǎn)換用副載波相移180°來表示，θ0表示邏輯1，θ0+180°表示邏輯0.副載波頻率采用847kHz，數(shù)據(jù)傳輸速率為106kbps。數(shù)位的副載波調(diào)制加負(fù)載調(diào)制5.3脈沖調(diào)制第六十七頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.4.1載(Zai)波載波通常是一個高頻正弦振蕩信號，它是信息的載體。在無線通信中，攜有信息的電信號的頻率非常低，例如，聲音信號的頻率范圍約為20Hz-20kHz,如果直接發(fā)送，則需要非常大的天線。

這是因為天線的幾何尺寸和無線電波的波長相關(guān)，只有饋送到天線上的信號波長和天線的尺寸可以比擬時，天線才能有效地輻射和接收電磁波。c=λf因此，無線廣播中需要將信號搭乘到更高頻率上去傳輸，如fc=700kHz,頻率fc的高頻信號稱為載波。在RFID系統(tǒng)中，和通常無線通信系統(tǒng)的情況不同的是，正弦載波除了是信息的載體，在無源應(yīng)答器中還具有提供能量的作用。5.3脈沖調(diào)制第六十八頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.4正弦波(Bo)調(diào)制數(shù)字調(diào)制調(diào)幅調(diào)頻調(diào)相振幅鍵控ASK（線性）移頻鍵控FSK（非線性）移相鍵控PSK絕對移相鍵控PSK相對移相鍵控（差分）DPSK第六十九頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.正弦載波的3種(Zhong)鍵控波形5.4正弦波調(diào)制第七十頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.4.2數(shù)字調(diào)制(Zhi)ASK—波形和頻譜RFID系統(tǒng)通常采用數(shù)字調(diào)制方式傳送信息，調(diào)制信號（包括數(shù)字基帶信號和已調(diào)脈沖）對正弦波進(jìn)行調(diào)制。已調(diào)脈沖包括前面介紹的NRZ碼的FSK,PSK調(diào)制波和副載波調(diào)制信號，數(shù)字基帶信號包括曼徹斯特碼、密勒碼、米勒修正碼信號等，這些信號包含了傳送的信息。數(shù)字調(diào)制的方法有幅移鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）、和相移鍵控（PSK）。而ASK是RFID系統(tǒng)中采用較多的方式。5.4正弦波調(diào)制第七十一頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.4.2數(shù)字(Zi)調(diào)制ASKASK的時域波形見下圖。

5.4正弦波調(diào)制第七十二頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.4.3數(shù)字(Zi)調(diào)制ASK方式的實現(xiàn)1、負(fù)載調(diào)制—應(yīng)答器向閱讀器的信息傳輸

5.4正弦波調(diào)制第七十三頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.4.3數(shù)(Shu)字調(diào)制ASK方式的實現(xiàn)1、負(fù)載調(diào)制—在閱讀器中的應(yīng)用

在閱讀器想應(yīng)答器傳輸信息時，常需要一定幅度的ASK調(diào)制。例如，在ISO/IEC14443標(biāo)準(zhǔn)中，TYPEB的閱讀器想應(yīng)答器傳輸信息時，采用10%調(diào)制度的ASK調(diào)制，調(diào)制波形如下。5.4正弦波調(diào)制第七十四頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.4.3數(shù)字調(diào)制ASK方(Fang)式的實現(xiàn)2、100%調(diào)幅度的實現(xiàn)

在RFID中，常需要100%調(diào)幅度的調(diào)幅波。例如，在ISO/IEC14443標(biāo)準(zhǔn)中，TYPEA的閱讀器想應(yīng)答器傳輸信息時，采用100%調(diào)制度的ASK調(diào)制，調(diào)制波形如下。5.4正弦波調(diào)制第七十五頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.5.4.3數(shù)字調(diào)(Diao)頻和調(diào)(Diao)相5.4正弦波調(diào)制第七十六頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.在RFID系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾源嬖趦蓚€方面的問題：外界的各種(Zhong)干擾可能使數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生錯誤；多個應(yīng)答器同時占用信道使發(fā)送數(shù)據(jù)產(chǎn)生碰撞。運用數(shù)據(jù)檢驗（差錯檢測）和防碰撞算法可分別解決這兩個問題。數(shù)據(jù)校驗第七十七頁，共八十五頁。?willtg.Allrightsreserved.差錯隨機錯誤：由信道中的隨機噪聲干擾引起。在出現(xiàn)(Xian)這種錯誤時，前后位之間的錯誤彼此無關(guān)。突發(fā)錯誤：由突發(fā)干擾引起，當(dāng)前面出現(xiàn)錯誤時，后面往往也會出現(xiàn)錯誤，它們之間有相關(guān)性?；旌襄e誤：既出現(xiàn)隨機錯誤，又出現(xiàn)突發(fā)錯誤。突發(fā)錯誤長度b=5數(shù)據(jù)校驗第七十八頁，共八十五頁。差錯控制在傳輸信息數(shù)據(jù)中增加一些冗(Rong)余編碼，使監(jiān)督碼元和信息碼元之間建立一種確定的關(guān)系，實現(xiàn)差錯控制編碼和差錯控制解碼功能。反饋重發(fā)（ARQ）、前向糾錯（FEC）和混合糾錯（HEC）反饋重發(fā)發(fā)送端需要在得到接收端正確收到所發(fā)信息碼元（通常以幀的形式發(fā)送）的確認(rèn)信息后，才能認(rèn)為發(fā)送成功。前向糾錯接收端通過糾錯解碼自動糾正傳輸中出現(xiàn)的差錯，所以該方法不需要重傳。這種方法需要采用具有很強糾錯能力的編碼技術(shù)?；旌霞m錯是ARQ和FEC的結(jié)合，設(shè)計思想是對出現(xiàn)的錯誤盡量糾正，糾正不了則需要通過重發(fā)來消除差錯。

數(shù)據(jù)校驗第七十九頁，共八十五頁。檢糾錯碼信(Xin)息碼元與監(jiān)督碼元信息碼元k監(jiān)督碼元r

數(shù)據(jù)校驗第八十頁，共八十五頁。檢(Jian)糾錯碼的分類

數(shù)據(jù)校驗第八十一頁，共八十五頁。奇偶(Ou)校驗奇偶校驗碼是一種最簡單而有效的數(shù)據(jù)校驗方法。實現(xiàn)方法:在每個被傳送碼的左邊或右邊加上1位奇偶校驗位0或1,若采用奇校驗位,只需把每個編碼中1的個數(shù)湊成奇數(shù);若采用偶校驗位,只要把每個編碼中1的個數(shù)湊成偶數(shù)。檢驗原理:這種編碼能發(fā)現(xiàn)1個或奇數(shù)個錯,但因碼距較小,

不