1、第七章 編碼與調(diào)制 RFID RFID系統(tǒng)的核心功能是實現(xiàn)讀寫器與電子系統(tǒng)的核心功能是實現(xiàn)讀寫器與電子標(biāo)簽之間的信息傳輸。以讀寫器向電子標(biāo)簽的標(biāo)簽之間的信息傳輸。以讀寫器向電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)傳輸為例，被傳輸?shù)男畔⒎謩e需要經(jīng)過讀數(shù)據(jù)傳輸為例，被傳輸?shù)男畔⒎謩e需要經(jīng)過讀寫器中的信號編碼、調(diào)制，然后經(jīng)過傳輸介質(zhì)寫器中的信號編碼、調(diào)制，然后經(jīng)過傳輸介質(zhì)（無線信道），以及電子標(biāo)簽中的解調(diào)和信號（無線信道），以及電子標(biāo)簽中的解調(diào)和信號解碼。本章將具體介紹解碼。本章將具體介紹RFIDRFID系統(tǒng)常用的編碼和系統(tǒng)常用的編碼和調(diào)制方法。調(diào)制方法。7.1 RFID系統(tǒng)的通信過程 數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信號來傳輸信息的

2、通信系統(tǒng)，如圖所示。數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信號來傳輸信息的通信系統(tǒng)，如圖所示。 信源編碼與信源譯碼的目的是提高信息傳輸?shù)挠行砸约巴瓿尚旁淳幋a與信源譯碼的目的是提高信息傳輸?shù)挠行砸约巴瓿赡Ｄ? /數(shù)轉(zhuǎn)換等；信道編碼與信道譯碼的目的是增強(qiáng)信號的抗干擾能數(shù)轉(zhuǎn)換等；信道編碼與信道譯碼的目的是增強(qiáng)信號的抗干擾能力，提高傳輸?shù)目煽啃裕粩?shù)字調(diào)制是改變載波的某些參數(shù)，使其按力，提高傳輸?shù)目煽啃裕粩?shù)字調(diào)制是改變載波的某些參數(shù)，使其按照將要傳輸信號的特點變化而變化的過程，通過將數(shù)字基帶信號的照將要傳輸信號的特點變化而變化的過程，通過將數(shù)字基帶信號的頻譜搬移到高頻處，形成適合在信道中傳輸?shù)膸ㄐ盘枴ｎl譜搬移到高

3、頻處，形成適合在信道中傳輸?shù)膸ㄐ盘枴?7.1 RFID系統(tǒng)的通信過程 在在RFIDRFID系統(tǒng)中，讀寫器和電子標(biāo)簽之間的數(shù)據(jù)傳輸方式與基本系統(tǒng)中，讀寫器和電子標(biāo)簽之間的數(shù)據(jù)傳輸方式與基本的數(shù)字通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類似。讀寫器與電子標(biāo)簽之間的數(shù)據(jù)傳輸是雙的數(shù)字通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類似。讀寫器與電子標(biāo)簽之間的數(shù)據(jù)傳輸是雙向，這里以讀寫器向電子標(biāo)簽傳輸數(shù)據(jù)為例說明其通信過程。讀寫向，這里以讀寫器向電子標(biāo)簽傳輸數(shù)據(jù)為例說明其通信過程。讀寫器中信號經(jīng)過信號編碼、調(diào)制器及傳輸介質(zhì)（無線信道），以及電器中信號經(jīng)過信號編碼、調(diào)制器及傳輸介質(zhì)（無線信道），以及電子標(biāo)簽中的解調(diào)器和信號譯碼等處理，如圖所示子標(biāo)簽中的解調(diào)器和信號

4、譯碼等處理，如圖所示。 RFID系統(tǒng)通信結(jié)構(gòu)框圖（以讀寫器向電子標(biāo)簽發(fā)送數(shù)據(jù)為例） 7.1 RFID系統(tǒng)的通信過程1.解碼與編碼 信號編碼的作用是對發(fā)送端要傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行編碼，使傳輸信號與信道相匹配，防止信息受到干擾或發(fā)生碰撞。根據(jù)編碼目的不同，可分為信源編碼和信道編碼。1）信源編碼與信源解碼 信源編碼是對信源輸出的信號進(jìn)行變換，信源解碼是信源編碼的逆過程。在RFID系統(tǒng)中，當(dāng)電子標(biāo)簽是無源標(biāo)簽時，經(jīng)常要求基帶編碼在每兩個相鄰數(shù)據(jù)位元間具有跳變的特點，相鄰數(shù)據(jù)間的碼跳變不僅可以在連續(xù)出現(xiàn)“0”時保證對電子標(biāo)簽的能量供應(yīng)，且便于電子標(biāo)簽從接收碼中提取時鐘信息。2）信道編碼與信道解碼 信道編碼是對

5、信源編碼器輸出的信號進(jìn)行再變換，目的是前向糾錯，是為了區(qū)分通路、適應(yīng)信道條件以及提高通信可靠性而進(jìn)行的編碼。數(shù)字信號在信道傳輸時會受到噪聲等因素影響引起差錯，為了減少差錯，發(fā)送端的信道編碼器對信號碼元按一定的規(guī)則加入保護(hù)成分（監(jiān)督元），組成抗干擾編碼。接收端的信道編碼器按相應(yīng)的逆規(guī)則進(jìn)行解碼，從而發(fā)現(xiàn)或糾正錯誤，提高傳輸可靠性。7.1 RFID系統(tǒng)的通信過程2.調(diào)制與解調(diào) 調(diào)制器用于改變高頻載波信號，使得載波信號的振幅、頻率或相調(diào)制器用于改變高頻載波信號，使得載波信號的振幅、頻率或相位與要發(fā)送的基帶信號相關(guān)。解調(diào)器的作用是解調(diào)獲取到的信號，位與要發(fā)送的基帶信號相關(guān)。解調(diào)器的作用是解調(diào)獲取到的信

6、號，以重現(xiàn)基帶信號。信號需要調(diào)制的因素包括：以重現(xiàn)基帶信號。信號需要調(diào)制的因素包括： 1 1）工作頻率越高帶寬越大）工作頻率越高帶寬越大 要使信號能量能以電場和磁場的形式向空中發(fā)射出去傳向遠(yuǎn)方，要使信號能量能以電場和磁場的形式向空中發(fā)射出去傳向遠(yuǎn)方，需要較高的振蕩頻率方能使電場和磁場迅速變化。需要較高的振蕩頻率方能使電場和磁場迅速變化。 2 2）工作頻率越高天線尺寸越小）工作頻率越高天線尺寸越小 只有當(dāng)饋送到天線上的信號波長和天線的尺寸可以相比擬時，天只有當(dāng)饋送到天線上的信號波長和天線的尺寸可以相比擬時，天線才能有效地輻射或接收電磁波。波長線才能有效地輻射或接收電磁波。波長和頻率和頻率f f的

7、關(guān)系為的關(guān)系為 c c= = m/s m/s/cf83 107.1 RFID系統(tǒng)的通信過程 如果信號的頻率太低，則無法產(chǎn)生迅速變化的電場和磁場，同如果信號的頻率太低，則無法產(chǎn)生迅速變化的電場和磁場，同時它們的波長又太大，如時它們的波長又太大，如20 000 Hz20 000 Hz頻率下波長仍為頻率下波長仍為15 000 m15 000 m，實際，實際中是不可能架設(shè)這么長的天線。因此，要把信號傳輸出去，必須提中是不可能架設(shè)這么長的天線。因此，要把信號傳輸出去，必須提高頻率，縮短波長。常用的一種方法是將信號高頻率，縮短波長。常用的一種方法是將信號“搭乘搭乘”在高頻載波在高頻載波上，即高頻調(diào)制，借助

8、于高頻電磁波將低頻信號發(fā)射出去。上，即高頻調(diào)制，借助于高頻電磁波將低頻信號發(fā)射出去。 3 3）信道復(fù)用）信道復(fù)用 一般每個需要傳輸?shù)男盘栒加玫膸挾夹∮谛诺缼挘虼耍话忝總€需要傳輸?shù)男盘栒加玫膸挾夹∮谛诺缼挘虼耍粋€信道可由多個信號共享。但是未經(jīng)調(diào)制的信號很多都處于同一一個信道可由多個信號共享。但是未經(jīng)調(diào)制的信號很多都處于同一頻率范圍內(nèi)，接收端難以正確識別，一種解決方法是將多個基帶信頻率范圍內(nèi)，接收端難以正確識別，一種解決方法是將多個基帶信號分別搬移到不同的載頻處，從而實現(xiàn)在一個信道里同時傳輸許多號分別搬移到不同的載頻處，從而實現(xiàn)在一個信道里同時傳輸許多信號，提高信道利用率。信號，提

9、高信道利用率。7.2 RFID信源編碼方法 信源編碼信源編碼是指將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，或?qū)?shù)字信號編碼是指將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，或?qū)?shù)字信號編碼成更適合傳輸?shù)臄?shù)字信號。成更適合傳輸?shù)臄?shù)字信號。RFIDRFID系統(tǒng)中讀寫器和電子標(biāo)簽所存儲的系統(tǒng)中讀寫器和電子標(biāo)簽所存儲的信息都已經(jīng)是數(shù)字信號了，本書介紹編碼均為數(shù)字信號編碼。信息都已經(jīng)是數(shù)字信號了，本書介紹編碼均為數(shù)字信號編碼。 在實際應(yīng)用的在實際應(yīng)用的RFIDRFID系統(tǒng)中，選擇編碼方法的考慮因素有很多。系統(tǒng)中，選擇編碼方法的考慮因素有很多。如無源標(biāo)簽需要在與讀寫器的通信過程中獲得自身的能量供應(yīng)；為如無源標(biāo)簽需要在與讀寫器的通信過程中獲得

10、自身的能量供應(yīng)；為了保證系統(tǒng)的正常工作，信道編碼方式必須保證不中斷讀寫器對電了保證系統(tǒng)的正常工作，信道編碼方式必須保證不中斷讀寫器對電子標(biāo)簽的能量供應(yīng)。子標(biāo)簽的能量供應(yīng)。 數(shù)據(jù)編碼數(shù)據(jù)編碼一般又稱為基帶數(shù)據(jù)編碼，常用的數(shù)據(jù)編碼方法有反一般又稱為基帶數(shù)據(jù)編碼，常用的數(shù)據(jù)編碼方法有反向不歸零編碼、曼徹斯特編碼、密勒編碼、修正密勒編碼等。向不歸零編碼、曼徹斯特編碼、密勒編碼、修正密勒編碼等。7.2 RFID信源編碼方法n典型的編碼方式 7.2 RFID信源編碼方法1.反向不歸零編碼 反向不歸零編碼（反向不歸零編碼（NRZNRZ）用高電平表示二進(jìn)制）用高電平表示二進(jìn)制“1”1”，低電平表，低電平表示二

11、進(jìn)制示二進(jìn)制“0”0”。反向不歸零碼一般不宜用于實際傳輸，主要有以下。反向不歸零碼一般不宜用于實際傳輸，主要有以下原因：原因： （1 1）存在直流分量，信道一般難以傳輸零頻附近的頻率分量；）存在直流分量，信道一般難以傳輸零頻附近的頻率分量； （2 2）接收端判決門限與信號功率有關(guān)，使用不方便；）接收端判決門限與信號功率有關(guān)，使用不方便； （3 3）不能直接用來提取位同步信號，因為）不能直接用來提取位同步信號，因為NRZNRZ中不含有位同步信中不含有位同步信號頻率成分；號頻率成分； （4 4）要求傳輸線中有一根接地。）要求傳輸線中有一根接地。 在在RFIDRFID系統(tǒng)應(yīng)用中，為了能很好地解決讀寫

12、器和電子標(biāo)簽通信系統(tǒng)應(yīng)用中，為了能很好地解決讀寫器和電子標(biāo)簽通信時的同步問題，往往不使用數(shù)據(jù)的反向不歸零編碼直接對射頻信號時的同步問題，往往不使用數(shù)據(jù)的反向不歸零編碼直接對射頻信號進(jìn)行調(diào)制，而是將數(shù)據(jù)的反向不歸零碼進(jìn)行某種編碼后再對射頻信進(jìn)行調(diào)制，而是將數(shù)據(jù)的反向不歸零碼進(jìn)行某種編碼后再對射頻信號進(jìn)行調(diào)制，所采用的編碼方法主要有曼徹斯特編碼、密勒碼和修號進(jìn)行調(diào)制，所采用的編碼方法主要有曼徹斯特編碼、密勒碼和修正密勒碼等。正密勒碼等。7.2 RFID信源編碼方法2.曼徹斯特編碼 曼徹斯特編碼也稱為分相編碼，某位的值由半個位周期（曼徹斯特編碼也稱為分相編碼，某位的值由半個位周期（50%50%）的電

13、平變化（上升的電平變化（上升/ /下降）來表示。在半個位周期時的負(fù)跳變（即電下降）來表示。在半個位周期時的負(fù)跳變（即電平由平由1 1變?yōu)樽優(yōu)? 0）表示二進(jìn)制）表示二進(jìn)制“1”1”，正跳變表示二進(jìn)制，正跳變表示二進(jìn)制“0”0”。 在采用副載波的副載調(diào)制或者反向散射調(diào)制時，曼徹斯特編碼在采用副載波的副載調(diào)制或者反向散射調(diào)制時，曼徹斯特編碼通常用于從電子標(biāo)簽到讀寫器方向的數(shù)據(jù)傳輸，這有利于發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)通常用于從電子標(biāo)簽到讀寫器方向的數(shù)據(jù)傳輸，這有利于發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)腻e誤。比如，當(dāng)多個電子標(biāo)簽同時發(fā)送的數(shù)據(jù)位有不同值時，傳輸?shù)腻e誤。比如，當(dāng)多個電子標(biāo)簽同時發(fā)送的數(shù)據(jù)位有不同值時，接收的上升邊和下降邊互相抵

14、消，導(dǎo)致在整個位長度副載波信號是接收的上升邊和下降邊互相抵消，導(dǎo)致在整個位長度副載波信號是不跳變的，但由于該狀態(tài)是不允許的，所以讀寫器利用該錯誤就可不跳變的，但由于該狀態(tài)是不允許的，所以讀寫器利用該錯誤就可以判定碰撞發(fā)生的具體位置。以判定碰撞發(fā)生的具體位置。 曼徹斯特編碼是一種自同步的編碼方式，其時鐘同步信號隱藏曼徹斯特編碼是一種自同步的編碼方式，其時鐘同步信號隱藏在數(shù)據(jù)波形中。在曼徹斯特編碼中，每一位的中間跳變既可作為時在數(shù)據(jù)波形中。在曼徹斯特編碼中，每一位的中間跳變既可作為時鐘信號，又可作為數(shù)據(jù)信號，因此具有自同步能力和良好的抗干擾鐘信號，又可作為數(shù)據(jù)信號，因此具有自同步能力和良好的抗干擾

15、性能。性能。7.2 RFID信源編碼方法3密勒（Miller）編碼 密勒編碼規(guī)則：密勒編碼規(guī)則：對于原始符號對于原始符號“1”1”，用碼元起始不跳變而中心，用碼元起始不跳變而中心點出現(xiàn)跳變來表示，即用點出現(xiàn)跳變來表示，即用1010或或0101表示；對于原始符號表示；對于原始符號“0”0”，則分成，則分成單個單個“0”0”還是連續(xù)還是連續(xù)“0”0”予以不同的處理，單個予以不同的處理，單個“0”0”時，保持時，保持“0”0”前的電平不變，即在碼元邊界處電平不跳變，在碼元中間點電平也前的電平不變，即在碼元邊界處電平不跳變，在碼元中間點電平也不跳變對于連續(xù)兩個不跳變對于連續(xù)兩個“0”0”，則使連續(xù)兩個

16、，則使連續(xù)兩個“0”0”的邊界處發(fā)生電平的邊界處發(fā)生電平跳變。跳變。Bit i1 Bit i 編碼規(guī)則 00Bit i的起始位置發(fā)生跳變，中間位置不跳變 01Bit i的起始位置不跳變，中間位置發(fā)生跳變 10Bit i的起始位置不跳變，中間位置也不跳變 11Bit i的起始位置不跳變，中間位置發(fā)生跳變 7.2 RFID信源編碼方法3密勒（Miller）編碼 密勒解碼方法：密勒解碼方法：以以2 2倍時鐘頻率讀入位值后再判決解碼。首先，讀出倍時鐘頻率讀入位值后再判決解碼。首先，讀出0101的跳變后，表示獲得了起始位，然后每兩位進(jìn)行一次轉(zhuǎn)換：的跳變后，表示獲得了起始位，然后每兩位進(jìn)行一次轉(zhuǎn)換：010

17、1和和1010都譯都譯為為1 1，0000和和1111都譯為都譯為0 0。密勒碼停止位的電位隨前一位的不同而變化，即可能。密勒碼停止位的電位隨前一位的不同而變化，即可能為為0000，也可能為，也可能為1111，因此，為保證起始位的一致，停止位后必須規(guī)定位數(shù)的，因此，為保證起始位的一致，停止位后必須規(guī)定位數(shù)的間歇。此外，在判別時若結(jié)束位為間歇。此外，在判別時若結(jié)束位為0000，后面再讀入也為，后面再讀入也為0000，則可判知前面一，則可判知前面一個個0000為停止位。但若停止位為為停止位。但若停止位為1111，則再讀入，則再讀入4 4位才為位才為00000000，而實際上，停止，而實際上，停止位

18、為位為1111，而不是第一個，而不是第一個0000。解決此問題的辦法就是預(yù)知傳輸?shù)奈粩?shù)或以字節(jié)。解決此問題的辦法就是預(yù)知傳輸?shù)奈粩?shù)或以字節(jié)為單位傳輸，這兩種方法在為單位傳輸，這兩種方法在RFIDRFID系統(tǒng)中均可實現(xiàn)。系統(tǒng)中均可實現(xiàn)。7.2 RFID信源編碼方法4.修正密勒碼 修正密勒碼是ISO/IEC 14443（Type-A）規(guī)定使用的從讀寫器到電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)傳輸編碼。以ISO/IEC 14443（Type-A）為例，修正密勒碼的編碼規(guī)則為：每位數(shù)據(jù)中間有個窄脈沖表示“1”，數(shù)據(jù)中間沒有窄脈沖表示“0”，當(dāng)有連續(xù)的“0”時，從第二個“0”開始在數(shù)據(jù)的起始部分增加一個窄脈沖。該標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定起始

19、位的開始處也有一個窄脈沖，而結(jié)束位用“0”表示。如果有兩個連續(xù)的位開始和中間部分都沒有窄脈沖，則表示無信息。 該規(guī)則描述為：Type-A首先定義如下三種時序： 時序X：在64/f處產(chǎn)生一個凹槽； 時序Y：在整個位期間（128/f）不發(fā)生調(diào)制； 時序Z：在位期間的開始處產(chǎn)生一個凹槽。 其中，f為載波頻率，即13.56 MHz，凹槽脈沖的時間長度為0.53.0 s，用這三種時序?qū)?shù)據(jù)幀進(jìn)行編碼即修正密勒碼。7.2 RFID信源編碼方法4.修正密勒碼 修正密勒碼編碼規(guī)則：修正密勒碼編碼規(guī)則： （1 1）邏輯）邏輯1 1為時序為時序X X。 （2 2）邏輯）邏輯0 0為時序為時序Y Y。 但兩種情況除

20、外：若相鄰有兩個或者更多的但兩種情況除外：若相鄰有兩個或者更多的0 0，則從第二個，則從第二個0 0開開始采用時序始采用時序Z Z；直接與起始位相連的所有；直接與起始位相連的所有0 0，用時序，用時序Z Z表示。表示。 （3 3）數(shù)據(jù)傳輸開始時用時序）數(shù)據(jù)傳輸開始時用時序Z Z表示。表示。 （4 4）數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束時用邏輯）數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束時用邏輯0 0加時序加時序Y Y表示。表示。 （5 5）無信息傳輸時用至少兩個時序）無信息傳輸時用至少兩個時序Y Y表示。表示。 假設(shè)輸入數(shù)據(jù)為假設(shè)輸入數(shù)據(jù)為011010011010，則圖（，則圖（a a）所示原理圖中有關(guān)部分的波）所示原理圖中有關(guān)部分的波形如圖（

21、形如圖（b b）所示。其中，波形）所示。其中，波形c c實際上是曼徹斯特編碼的反相波形，實際上是曼徹斯特編碼的反相波形，用它的上升沿輸出便產(chǎn)生了密勒碼，而用其上升沿產(chǎn)生一個凹槽就用它的上升沿輸出便產(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。是修正密勒碼。7.2 RFID信源編碼方法7.3 差錯控制編碼（信道編碼） 在讀寫器與電子標(biāo)簽的無線通信中，最主要的干擾因素是信道在讀寫器與電子標(biāo)簽的無線通信中，最主要的干擾因素是信道噪聲和多標(biāo)簽操作，這些干擾會導(dǎo)致傳輸?shù)男盘柊l(fā)生畸變，從而使噪聲和多標(biāo)簽操作，這些干擾會導(dǎo)致傳輸?shù)男盘柊l(fā)生畸變，從而使傳輸出現(xiàn)錯誤。傳輸出現(xiàn)錯誤。 為了提高數(shù)字傳輸系統(tǒng)

22、的可靠性，有必要采用為了提高數(shù)字傳輸系統(tǒng)的可靠性，有必要采用差錯控制編碼差錯控制編碼，對可能或者已經(jīng)出現(xiàn)的差錯進(jìn)行控制。采用恰當(dāng)?shù)男诺谰幋a，能顯對可能或者已經(jīng)出現(xiàn)的差錯進(jìn)行控制。采用恰當(dāng)?shù)男诺谰幋a，能顯著提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕瑥亩箶?shù)據(jù)保持完整性。著提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕瑥亩箶?shù)據(jù)保持完整性。 差錯控制編碼的基本實現(xiàn)方法是在發(fā)送端將被傳輸?shù)男畔⒏缴喜铄e控制編碼的基本實現(xiàn)方法是在發(fā)送端將被傳輸?shù)男畔⒏缴弦恍┍O(jiān)督碼元，這些多余的碼元與信息碼元之間以某種確定的規(guī)則一些監(jiān)督碼元，這些多余的碼元與信息碼元之間以某種確定的規(guī)則相互關(guān)聯(lián)（約束）。相互關(guān)聯(lián)（約束）。 接收端則按照既定規(guī)則校驗信息碼元與監(jiān)督碼元

23、之間的關(guān)系，接收端則按照既定規(guī)則校驗信息碼元與監(jiān)督碼元之間的關(guān)系，差錯會導(dǎo)致信息碼元與監(jiān)督碼元的關(guān)系受到破壞，因而接收端可以差錯會導(dǎo)致信息碼元與監(jiān)督碼元的關(guān)系受到破壞，因而接收端可以發(fā)現(xiàn)錯誤乃至糾正錯誤。發(fā)現(xiàn)錯誤乃至糾正錯誤。7.3 差錯控制編碼（信道編碼）n差錯控制編碼的相關(guān)概念1.信息碼元與監(jiān)督碼元 信息碼元信息碼元又稱為信息序列或信息位，這是發(fā)送端由信源編碼得又稱為信息序列或信息位，這是發(fā)送端由信源編碼得到的被傳輸?shù)男畔?shù)據(jù)比特，通常用到的被傳輸?shù)男畔?shù)據(jù)比特，通常用K K來表示。在二元碼的情況下，來表示。在二元碼的情況下，由信息碼元組成的信息碼組為由信息碼元組成的信息碼組為k k個，不

24、同信息碼元取值的組合共有個，不同信息碼元取值的組合共有2 2k k個。個。 監(jiān)督碼元監(jiān)督碼元又稱為監(jiān)督位或者附加數(shù)據(jù)比特，這是為了檢糾錯碼又稱為監(jiān)督位或者附加數(shù)據(jù)比特，這是為了檢糾錯碼而在信道編碼時加入的判斷數(shù)據(jù)位。監(jiān)督碼元通常以而在信道編碼時加入的判斷數(shù)據(jù)位。監(jiān)督碼元通常以r r來表示，即有來表示，即有如下關(guān)系如下關(guān)系: :n n= =k k+ +r r 式中，經(jīng)過分組編碼后的總長為式中，經(jīng)過分組編碼后的總長為n n位，其中信息碼長（碼元數(shù)）位，其中信息碼長（碼元數(shù)）為為k k位，監(jiān)督碼長（碼元數(shù)）為位，監(jiān)督碼長（碼元數(shù)）為r r位，通常稱其為位，通常稱其為n n的碼字。的碼字。2.許用碼組

25、與禁用碼組 若碼組中的碼元數(shù)位為若碼組中的碼元數(shù)位為n n，在二元碼的情況下，總碼組數(shù)位，在二元碼的情況下，總碼組數(shù)位2 2n n個。個。其中被傳輸?shù)男畔⒋a組為其中被傳輸?shù)男畔⒋a組為2 2k k個，稱為個，稱為許用碼組許用碼組，其余的，其余的2 2n n2 2k k個碼組個碼組不予傳輸，稱為不予傳輸，稱為禁用碼組禁用碼組。尋求某種規(guī)則從總碼組中選出許用碼組。尋求某種規(guī)則從總碼組中選出許用碼組是發(fā)送端編碼的主要任務(wù)，而接收端解碼的任務(wù)是利用相應(yīng)的規(guī)則是發(fā)送端編碼的主要任務(wù)，而接收端解碼的任務(wù)是利用相應(yīng)的規(guī)則來判斷及校正收到的碼字符合許用碼組。來判斷及校正收到的碼字符合許用碼組。3.編碼效率 編碼

26、效率編碼效率是衡量編碼性能好壞的一個重要參數(shù)，具體表示為碼是衡量編碼性能好壞的一個重要參數(shù)，具體表示為碼字中信息位占總碼元數(shù)的比例。編碼效率的高低，直接影響信道中字中信息位占總碼元數(shù)的比例。編碼效率的高低，直接影響信道中用來傳輸信息碼元的有效利用率。編碼效率的計算公式為用來傳輸信息碼元的有效利用率。編碼效率的計算公式為 編碼效率是衡量糾錯碼性能的一個重要指標(biāo)，一般情況下，監(jiān)編碼效率是衡量糾錯碼性能的一個重要指標(biāo)，一般情況下，監(jiān)督位越多（即督位越多（即r r越大），檢糾錯能力越強(qiáng)，但相應(yīng)的編碼效率也隨之越大），檢糾錯能力越強(qiáng)，但相應(yīng)的編碼效率也隨之降低了。降低了。kkRnkr7.3 差錯控制編碼

27、（信道編碼） 4.碼字、碼組、碼長、碼重與碼距 碼字碼字由若干個碼元組成，如由若干個碼元組成，如1001100110011001。碼組碼組是多個碼字構(gòu)成的是多個碼字構(gòu)成的集合，如集合，如001100001100，001010001010，011101011101，001011001011，101011101011。碼長碼長是指是指碼組中編碼的總位數(shù)，例如，碼組碼組中編碼的總位數(shù)，例如，碼組“01001”01001”的碼長為的碼長為5 5，碼組，碼組“100101”100101”的碼長為的碼長為6 6。碼組中非。碼組中非“0”0”碼元的數(shù)目，即碼元的數(shù)目，即“1”1”碼元的碼元的個數(shù)，稱為碼組的

28、重量，簡稱個數(shù)，稱為碼組的重量，簡稱碼重碼重，常用，常用W W表示，如碼組表示，如碼組“11101”11101”的碼重為的碼重為4W4W，碼組，碼組“110101”110101”的碼重也為的碼重也為4W4W，它反映一個碼組中，它反映一個碼組中“0”0”和和“1”1”的比重。的比重。 所謂所謂碼元距離碼元距離就是兩個等長碼組之間對應(yīng)碼位上碼元不同的個就是兩個等長碼組之間對應(yīng)碼位上碼元不同的個數(shù)，簡稱碼距，也稱為漢明距。碼距反映的是碼組之間的差異程度，數(shù)，簡稱碼距，也稱為漢明距。碼距反映的是碼組之間的差異程度，如如0000和和0101兩組碼的碼距為兩組碼的碼距為1 1，011011和和100100

29、的碼距為的碼距為3 3。那么，多個碼組。那么，多個碼組之間相互比較，可能會有不同的碼距，其中的最小值被稱為最小碼之間相互比較，可能會有不同的碼距，其中的最小值被稱為最小碼距（用距（用d d0 0表示），它是衡量編碼糾表示），它是衡量編碼糾/ /檢錯能力的重要依據(jù)。例如，檢錯能力的重要依據(jù)。例如，010010、101101、110110三個碼組相比較，碼距有三個碼組相比較，碼距有1 1、2 2和和3 3三個值，則最小碼三個值，則最小碼距為距為d d0=10=1。7.3 差錯控制編碼（信道編碼） 5.系統(tǒng)碼與非系統(tǒng)碼 在線性分組碼中，所有碼組的在線性分組碼中，所有碼組的k k位信息碼元在編碼前后保

30、持原來位信息碼元在編碼前后保持原來形式的碼稱為形式的碼稱為系統(tǒng)碼系統(tǒng)碼，反之就是，反之就是非系統(tǒng)碼非系統(tǒng)碼。系統(tǒng)碼與非系統(tǒng)碼在性。系統(tǒng)碼與非系統(tǒng)碼在性能上大致相同，而且系統(tǒng)碼的編能上大致相同，而且系統(tǒng)碼的編/ /譯碼都相對比較簡單，因此得到了譯碼都相對比較簡單，因此得到了廣泛的應(yīng)用。廣泛的應(yīng)用。6.糾正隨機(jī)錯誤碼和糾正突發(fā)錯誤碼 前者用于糾正因信道中出現(xiàn)的隨機(jī)獨立干擾引起的誤碼。后者前者用于糾正因信道中出現(xiàn)的隨機(jī)獨立干擾引起的誤碼。后者主要對付信道中出現(xiàn)的突發(fā)錯誤。主要對付信道中出現(xiàn)的突發(fā)錯誤。7.3 差錯控制編碼（信道編碼） n常用的差錯控制編碼 最常用的差錯控制編碼有奇偶校驗法、循環(huán)冗余校

31、驗法和漢明最常用的差錯控制編碼有奇偶校驗法、循環(huán)冗余校驗法和漢明碼等。這些方法用于識別數(shù)據(jù)是否發(fā)生傳輸錯誤，并且可以啟動校碼等。這些方法用于識別數(shù)據(jù)是否發(fā)生傳輸錯誤，并且可以啟動校正措施，或者舍棄傳輸發(fā)生錯誤的數(shù)據(jù)，要求重新傳輸有錯誤的數(shù)正措施，或者舍棄傳輸發(fā)生錯誤的數(shù)據(jù)，要求重新傳輸有錯誤的數(shù)據(jù)塊。據(jù)塊。1.奇偶校驗法 奇偶校驗法是一種很簡單并且廣泛使用的校驗方法，這種方法奇偶校驗法是一種很簡單并且廣泛使用的校驗方法，這種方法是在每一字節(jié)中加上一個奇偶校驗位，并被傳輸，即每個字節(jié)發(fā)送是在每一字節(jié)中加上一個奇偶校驗位，并被傳輸，即每個字節(jié)發(fā)送9 9位數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸以前通常會確定是奇校驗還是偶校

32、驗，以保證發(fā)位數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸以前通常會確定是奇校驗還是偶校驗，以保證發(fā)送端和接收端采用相同的校驗方法進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗。若校驗位不符，送端和接收端采用相同的校驗方法進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗。若校驗位不符，則認(rèn)為傳輸出錯。奇偶校驗法又分為奇校驗法和偶校驗法。則認(rèn)為傳輸出錯。奇偶校驗法又分為奇校驗法和偶校驗法。7.3 差錯控制編碼（信道編碼） 1.奇偶校驗法 奇偶校驗的編碼規(guī)則奇偶校驗的編碼規(guī)則：把信息碼先分組，形成多個許用碼組，：把信息碼先分組，形成多個許用碼組，在每一個許用碼組最后（最低位）加上在每一個許用碼組最后（最低位）加上1 1位監(jiān)督碼元，加上監(jiān)督碼元位監(jiān)督碼元，加上監(jiān)督碼元后使該碼組后使該碼組1 1的數(shù)

33、目為奇數(shù)的編碼稱為奇校驗碼，為偶數(shù)的編碼則稱的數(shù)目為奇數(shù)的編碼稱為奇校驗碼，為偶數(shù)的編碼則稱為偶校驗碼。根據(jù)編碼分類，可知奇偶校驗碼屬于一種檢錯、線性、為偶校驗碼。根據(jù)編碼分類，可知奇偶校驗碼屬于一種檢錯、線性、分組系統(tǒng)碼。分組系統(tǒng)碼。 奇偶校驗碼的監(jiān)督關(guān)系可以用以下公式進(jìn)行表述。假設(shè)一個碼奇偶校驗碼的監(jiān)督關(guān)系可以用以下公式進(jìn)行表述。假設(shè)一個碼組的長度為組的長度為n n（在計算機(jī)通信中，常為（在計算機(jī)通信中，常為1 1個字節(jié)），表示為個字節(jié)），表示為A A= =（，（，a a0 0），其中前），其中前n n1 1位是信息碼，最后一位位是信息碼，最后一位a a0 0為校驗碼（或為校驗碼（或監(jiān)督碼

34、），那么，對于偶校驗碼必須保證監(jiān)督碼），那么，對于偶校驗碼必須保證 a a0=00=0校驗碼元（或監(jiān)督碼元）校驗碼元（或監(jiān)督碼元）a a0 0的取值（的取值（0 0或或1 1）可由下式?jīng)Q定，即）可由下式?jīng)Q定，即a a0 0 a a1 1對于奇校驗來說，要求必須保證對于奇校驗來說，要求必須保證 a a0=10=1校驗碼元（或監(jiān)督碼元）校驗碼元（或監(jiān)督碼元）a a0 0的取值（的取值（0 0或或1 1）可由下式?jīng)Q定，即）可由下式?jīng)Q定，即a a0 0 a a1 1 1 17.3 差錯控制編碼（信道編碼） 2.循環(huán)冗余校驗 循環(huán)冗余校驗（循環(huán)冗余校驗（Cyclic Redundancy Check，C

35、RC）法由分組線性碼的分支而來，主要應(yīng)用于）法由分組線性碼的分支而來，主要應(yīng)用于二元碼組，是數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域中最常見的一種差錯二元碼組，是數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域中最常見的一種差錯校驗方法，它是利用除法及余數(shù)的原理來進(jìn)行錯校驗方法，它是利用除法及余數(shù)的原理來進(jìn)行錯誤檢測的，是一種較為復(fù)雜的校驗方法，它不產(chǎn)誤檢測的，是一種較為復(fù)雜的校驗方法，它不產(chǎn)生奇偶校驗碼，而是將整個數(shù)據(jù)塊當(dāng)成一個連續(xù)生奇偶校驗碼，而是將整個數(shù)據(jù)塊當(dāng)成一個連續(xù)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)M(x)，在發(fā)送時將多項式，在發(fā)送時將多項式M(x)用用另一個多項式（被稱為生成多項式另一個多項式（被稱為生成多項式G(x)）來除，）來除，然后利用余數(shù)進(jìn)行校驗

36、。然后利用余數(shù)進(jìn)行校驗。7.3 差錯控制編碼（信道編碼） 7.4 RFID系統(tǒng)調(diào)制方法 在通信中，通常會有基帶信號和頻帶信號。在通信中，通常會有基帶信號和頻帶信號。基帶信號基帶信號也就是原也就是原始信號，通常具有較低的頻率成分，不適合在無線信道中進(jìn)行傳輸。始信號，通常具有較低的頻率成分，不適合在無線信道中進(jìn)行傳輸。在通信系統(tǒng)中，由一個載波來運載基帶信號，在通信系統(tǒng)中，由一個載波來運載基帶信號，調(diào)制調(diào)制就是使載波信號就是使載波信號的某個參量隨基帶信號的變化而變化，從而實現(xiàn)基帶信號轉(zhuǎn)換成頻的某個參量隨基帶信號的變化而變化，從而實現(xiàn)基帶信號轉(zhuǎn)換成頻帶信號。在通信系統(tǒng)的接收端對應(yīng)要有解調(diào)過程，其作用是

37、將信道帶信號。在通信系統(tǒng)的接收端對應(yīng)要有解調(diào)過程，其作用是將信道中的頻帶信號恢復(fù)為基帶信號。中的頻帶信號恢復(fù)為基帶信號。 數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制是指把數(shù)字基帶信號調(diào)制到載波的某個參數(shù)上，使得是指把數(shù)字基帶信號調(diào)制到載波的某個參數(shù)上，使得載波的參數(shù)（幅度、頻率、相位）隨數(shù)字基帶信號的變化而變化，載波的參數(shù)（幅度、頻率、相位）隨數(shù)字基帶信號的變化而變化，因此數(shù)字調(diào)制信號也稱鍵控信號。數(shù)字調(diào)制中的調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相因此數(shù)字調(diào)制信號也稱鍵控信號。數(shù)字調(diào)制中的調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相分別稱為分別稱為移幅鍵控移幅鍵控（ASKASK）、）、移頻鍵控移頻鍵控（FSKFSK）和）和移相鍵控移相鍵控（PSKPSK）。）。7.4

38、RFID系統(tǒng)調(diào)制方法n1.振幅鍵控 目前電感耦合目前電感耦合RFIDRFID系統(tǒng)常采用系統(tǒng)常采用ASKASK調(diào)制方式，如調(diào)制方式，如ISO/IEC 14443ISO/IEC 14443及及ISO/IEC 15693ISO/IEC 15693標(biāo)準(zhǔn)均采用標(biāo)準(zhǔn)均采用ASKASK調(diào)制方式。調(diào)制方式。1.調(diào)制 二進(jìn)制振幅鍵控信號可以表示成具有一定波形的二進(jìn)制序列二進(jìn)制振幅鍵控信號可以表示成具有一定波形的二進(jìn)制序列（二進(jìn)制數(shù)字基帶信號）與正弦載波的乘積，即（二進(jìn)制數(shù)字基帶信號）與正弦載波的乘積，即 其中，其中， 為載波，為載波，S(t)S(t)為二進(jìn)制序列，即為二進(jìn)制序列，即 式中，式中，T Ts s為碼

39、元持續(xù)時間，為碼元持續(xù)時間，g g( (t t) )為基帶脈沖波形，假設(shè)是高度為基帶脈沖波形，假設(shè)是高度為為1 1，寬度等于，寬度等于T Ts s的矩形脈沖；的矩形脈沖；a an n表示第表示第n n個符號的電平取值。個符號的電平取值。 c( )cos()v ts tts( )()ns ta g tnTccos() t7.4 RFID系統(tǒng)調(diào)制方法載波振幅在載波振幅在0 0、1 1兩種狀態(tài)之間切換（鍵控）：兩種狀態(tài)之間切換（鍵控）： 2ASK2ASK信號產(chǎn)生與波形圖如圖所示：信號產(chǎn)生與波形圖如圖所示：1,0,1nPaP概率為概率為7.4 RFID系統(tǒng)調(diào)制方法振幅鍵控解調(diào) 二進(jìn)制移幅鍵控信號有兩種

40、解調(diào)方法：二進(jìn)制移幅鍵控信號有兩種解調(diào)方法：非相干解調(diào)非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波（包絡(luò)檢波法）和法）和相干解調(diào)相干解調(diào)。非相干解調(diào)的過程如圖（。非相干解調(diào)的過程如圖（a a）所示，輸入信號為調(diào)）所示，輸入信號為調(diào)制后的信號制后的信號v v( (t t) )，依次經(jīng)過帶通濾波器、全波整流器、低通濾波器，依次經(jīng)過帶通濾波器、全波整流器、低通濾波器和抽樣判決器，最后輸出解調(diào)后的信號和抽樣判決器，最后輸出解調(diào)后的信號, ,其波形如圖（其波形如圖（b b）所示）所示. .7.4 RFID系統(tǒng)調(diào)制方法 相干解調(diào)的原理框圖如圖所示，輸入信號為調(diào)制后的信號相干解調(diào)的原理框圖如圖所示，輸入信號為調(diào)制后的信號v v(

41、(t t) )，依次經(jīng)過帶通濾波器、相乘器、低通濾波器和抽樣判決器，最后輸依次經(jīng)過帶通濾波器、相乘器、低通濾波器和抽樣判決器，最后輸出解調(diào)后的信號。與非相關(guān)不同的是，此次用到了與調(diào)制時的載波出解調(diào)后的信號。與非相關(guān)不同的是，此次用到了與調(diào)制時的載波信號信號coscosc ct t，因此被稱為相干解調(diào)。，因此被稱為相干解調(diào)。2ASK信號相干解調(diào)原理圖7.4 RFID系統(tǒng)調(diào)制方法n2.頻移鍵控數(shù)字頻移鍵控是用載波的頻率來傳輸數(shù)字消息，即用所傳輸?shù)臄?shù)字消息來控制載波的頻率。數(shù)字頻率調(diào)制又稱為頻移鍵控調(diào)制（Frequency Shift keying，F(xiàn)SK），即用不同的頻率來表示不同的符號。二進(jìn)制頻

42、移鍵控記為2FSK 7.4 RFID系統(tǒng)調(diào)制方法n3.相移鍵控數(shù)字相位調(diào)制又稱為相移鍵控調(diào)制（Phase Shift Keying，PSK）。二進(jìn)制移相鍵控方式2PSK是鍵控的載波相位按基帶脈沖序列的規(guī)律而改變的一種數(shù)字調(diào)制方式，即根據(jù)數(shù)字基帶信號的兩個電平（或符號）使載波相位在兩個不同的數(shù)值之間切換的一種相位調(diào)制方法2PSK信號波形圖7.4 RFID系統(tǒng)調(diào)制方法n4.副載波調(diào)制 在實際的在實際的RFIDRFID應(yīng)用中，電子標(biāo)簽首先將要發(fā)送的基帶編碼信應(yīng)用中，電子標(biāo)簽首先將要發(fā)送的基帶編碼信（通常采用曼徹斯特編碼）調(diào)制到副載波上，此時得到的已調(diào)信號（通常采用曼徹斯特編碼）調(diào)制到副載波上，此時得

43、到的已調(diào)信號通常叫做通常叫做副載波調(diào)制信號副載波調(diào)制信號。接著將副載波調(diào)制信號再次用更高頻的。接著將副載波調(diào)制信號再次用更高頻的載波信號進(jìn)行二次調(diào)制，實現(xiàn)向讀寫器傳輸消息。載波信號進(jìn)行二次調(diào)制，實現(xiàn)向讀寫器傳輸消息。 就射頻識別系統(tǒng)而言，用副載波的調(diào)制法主要用在頻率為就射頻識別系統(tǒng)而言，用副載波的調(diào)制法主要用在頻率為6.78 6.78 MHzMHz、13.56 MHz13.56 MHz或或27.125 MHz27.125 MHz的電感耦合系統(tǒng)中，而且都是從電子的電感耦合系統(tǒng)中，而且都是從電子標(biāo)簽到讀寫器的數(shù)據(jù)傳輸。電感耦合式射頻識別系統(tǒng)的負(fù)載調(diào)制有標(biāo)簽到讀寫器的數(shù)據(jù)傳輸。電感耦合式射頻識別系統(tǒng)

44、的負(fù)載調(diào)制有著與讀寫器天線上高頻電壓的振幅鍵控（著與讀寫器天線上高頻電壓的振幅鍵控（ASKASK）調(diào)制相似的效果。代）調(diào)制相似的效果。代替在基帶編碼信號節(jié)拍中對負(fù)載電阻的切換，用基帶編碼的數(shù)據(jù)信替在基帶編碼信號節(jié)拍中對負(fù)載電阻的切換，用基帶編碼的數(shù)據(jù)信號首先調(diào)制低頻率的副載波。可以選擇振幅鍵控（號首先調(diào)制低頻率的副載波。可以選擇振幅鍵控（ASKASK）、頻移鍵控）、頻移鍵控（FSKFSK）或相移鍵控（）或相移鍵控（PSKPSK）調(diào)制作為對副載波調(diào)制的方法。通常，）調(diào)制作為對副載波調(diào)制的方法。通常，副載波一般是通過對載波的二進(jìn)制分頻而產(chǎn)生，如在副載波一般是通過對載波的二進(jìn)制分頻而產(chǎn)生，如在13.

45、56 MHz13.56 MHz的系的系統(tǒng)中，副載波的頻率大部分是統(tǒng)中，副載波的頻率大部分是847 kHz847 kHz、424 kHz424 kHz、212 kHz212 kHz（分別對（分別對應(yīng)于應(yīng)于13.56 MHz13.56 MHz的的1616、3232、6464分頻）。分頻）。7.4 RFID系統(tǒng)調(diào)制方法n副載波調(diào)制 RFIDRFID系統(tǒng)采用副載波調(diào)制的好處包括：系統(tǒng)采用副載波調(diào)制的好處包括： （1 1）電子標(biāo)簽是無源的，其能量靠讀寫器的載波提供，采用副載）電子標(biāo)簽是無源的，其能量靠讀寫器的載波提供，采用副載波調(diào)制信號進(jìn)行負(fù)載調(diào)制時，調(diào)試管每次導(dǎo)通時間較短，對電子標(biāo)波調(diào)制信號進(jìn)行負(fù)載調(diào)

46、制時，調(diào)試管每次導(dǎo)通時間較短，對電子標(biāo)簽電源的影響較小；簽電源的影響較小； （2 2）調(diào)制器的總導(dǎo)通時間減少，總功率損耗下降；）調(diào)制器的總導(dǎo)通時間減少，總功率損耗下降； （3 3）有用信息的頻譜分布在副載波附近而不是在載波附近，便于）有用信息的頻譜分布在副載波附近而不是在載波附近，便于讀寫器對傳輸數(shù)據(jù)信息的提取，但射頻耦合回路應(yīng)有較寬的頻帶。讀寫器對傳輸數(shù)據(jù)信息的提取，但射頻耦合回路應(yīng)有較寬的頻帶。 觀察頻譜變化可以更好地理解使用副載波帶來的好處，如圖所觀察頻譜變化可以更好地理解使用副載波帶來的好處，如圖所示。采用副載波進(jìn)行負(fù)載調(diào)制時，首先在圍繞工作頻率副載波示。采用副載波進(jìn)行負(fù)載調(diào)制時，首先

47、在圍繞工作頻率副載波f fH H的的距離上產(chǎn)生兩條譜線。真實的信息隨著基帶編碼的數(shù)據(jù)流對副載波距離上產(chǎn)生兩條譜線。真實的信息隨著基帶編碼的數(shù)據(jù)流對副載波的調(diào)制被傳輸?shù)絻蓷l副載波譜線的邊帶中。另一方面，如果采用的的調(diào)制被傳輸?shù)絻蓷l副載波譜線的邊帶中。另一方面，如果采用的是在基帶中進(jìn)行負(fù)載調(diào)制時，數(shù)據(jù)流的邊帶將直接圍繞著工作頻率是在基帶中進(jìn)行負(fù)載調(diào)制時，數(shù)據(jù)流的邊帶將直接圍繞著工作頻率的載波信號。的載波信號。 通過采用通過采用ASKASK調(diào)制的副載波進(jìn)行負(fù)載調(diào)制逐步形成多重調(diào)制調(diào)制的副載波進(jìn)行負(fù)載調(diào)制逐步形成多重調(diào)制7.5 RFID系統(tǒng)的耦合方式與調(diào)制 在射頻識別系統(tǒng)中，讀寫器和電子標(biāo)簽之間的通信

48、是通過電磁在射頻識別系統(tǒng)中，讀寫器和電子標(biāo)簽之間的通信是通過電磁波來實現(xiàn)的，而且無源電子標(biāo)簽的能量也需要通過電磁場進(jìn)行傳輸。波來實現(xiàn)的，而且無源電子標(biāo)簽的能量也需要通過電磁場進(jìn)行傳輸。按照電子標(biāo)簽與閱讀器之間的耦合方式，按照電子標(biāo)簽與閱讀器之間的耦合方式，RFIDRFID系統(tǒng)可以分為電感耦系統(tǒng)可以分為電感耦合系統(tǒng)和電磁反向散射耦合系統(tǒng)，如圖所示，電感耦合方式適用于合系統(tǒng)和電磁反向散射耦合系統(tǒng)，如圖所示，電感耦合方式適用于近距離系統(tǒng)，而電磁反向散射耦合方式適用于遠(yuǎn)距離系統(tǒng)。近距離系統(tǒng)，而電磁反向散射耦合方式適用于遠(yuǎn)距離系統(tǒng)。7.5 RFID系統(tǒng)的耦合方式與調(diào)制n電感耦合與負(fù)載調(diào)制 1電感耦合 這

49、種耦合方式利用的是讀寫器天線線圈產(chǎn)生的未輻射出的交變這種耦合方式利用的是讀寫器天線線圈產(chǎn)生的未輻射出的交變磁能，相當(dāng)于天線近場情況。磁能，相當(dāng)于天線近場情況。 如圖，讀寫器中的電容如圖，讀寫器中的電容C Cr r與天線線圈并聯(lián)，一起構(gòu)成并聯(lián)振蕩與天線線圈并聯(lián)，一起構(gòu)成并聯(lián)振蕩回路，其諧振頻率與讀寫器的發(fā)射頻率一致。該回路的諧振將使得回路，其諧振頻率與讀寫器的發(fā)射頻率一致。該回路的諧振將使得讀寫器天線線圈產(chǎn)生非常大的電流，由此可以產(chǎn)生能夠給電子標(biāo)簽讀寫器天線線圈產(chǎn)生非常大的電流，由此可以產(chǎn)生能夠給電子標(biāo)簽工作所需磁場強(qiáng)度。同樣，電子標(biāo)簽的天線線圈和電容工作所需磁場強(qiáng)度。同樣，電子標(biāo)簽的天線線圈和

50、電容C Ci i一起構(gòu)成一起構(gòu)成振蕩回路，諧振頻率也與讀寫器的發(fā)射頻率一致。通過該回路的諧振蕩回路，諧振頻率也與讀寫器的發(fā)射頻率一致。通過該回路的諧振，電子標(biāo)簽線圈上的電壓可達(dá)到最大值。振，電子標(biāo)簽線圈上的電壓可達(dá)到最大值。7.5 RFID系統(tǒng)的耦合方式與調(diào)制 電感耦合方式普遍應(yīng)用于低頻和高頻電子標(biāo)簽，適合于讀取距電感耦合方式普遍應(yīng)用于低頻和高頻電子標(biāo)簽，適合于讀取距離較短的場合，一般在離較短的場合，一般在 1 m1 m以內(nèi)。電感耦合系統(tǒng)又可以分為密耦合以內(nèi)。電感耦合系統(tǒng)又可以分為密耦合系統(tǒng)和遙耦合系統(tǒng)。系統(tǒng)和遙耦合系統(tǒng)。 密耦合系統(tǒng)密耦合系統(tǒng)具有很小的作用距離，典型值為具有很小的作用距離，典

51、型值為0 01 cm1 cm。在密耦合。在密耦合系統(tǒng)中電子標(biāo)簽必須插入讀寫器中或者貼在讀寫器天線的表面，因系統(tǒng)中電子標(biāo)簽必須插入讀寫器中或者貼在讀寫器天線的表面，因此數(shù)據(jù)載體與讀寫器之間的密耦合能夠提供較大的能量。密耦合系此數(shù)據(jù)載體與讀寫器之間的密耦合能夠提供較大的能量。密耦合系統(tǒng)主要應(yīng)用于安全要求較高，但對作用距離不作要求的設(shè)備中，如統(tǒng)主要應(yīng)用于安全要求較高，但對作用距離不作要求的設(shè)備中，如電子門鎖系統(tǒng)。電子門鎖系統(tǒng)。 遙耦合系統(tǒng)遙耦合系統(tǒng)的典型作用距離可以達(dá)到的典型作用距離可以達(dá)到1 m1 m。遙耦合系統(tǒng)又可細(xì)分。遙耦合系統(tǒng)又可細(xì)分為近耦合系統(tǒng)（典型作用距離為為近耦合系統(tǒng)（典型作用距離為1

52、5 cm15 cm）與疏耦合系統(tǒng)（典型作用距）與疏耦合系統(tǒng)（典型作用距離為離為1 m1 m）兩類。遙耦合系統(tǒng)的典型工作頻率為）兩類。遙耦合系統(tǒng)的典型工作頻率為13.56 MHz13.56 MHz，也有一，也有一些其他頻率，如些其他頻率，如6.75 MHz6.75 MHz、27.125 MHz27.125 MHz等。在等。在ISO/IECISO/IEC標(biāo)準(zhǔn)中，標(biāo)準(zhǔn)中，1444314443標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)和1569315693分別針對近耦合系統(tǒng)和疏耦合系統(tǒng)。遙耦合系統(tǒng)分別針對近耦合系統(tǒng)和疏耦合系統(tǒng)。遙耦合系統(tǒng)目前仍然是低成本射頻識別系統(tǒng)的主流。目前仍然是低成本射頻識別系統(tǒng)的主流。7.5 RFID系統(tǒng)的耦

53、合方式與調(diào)制2.2.電阻負(fù)載調(diào)制 電感耦合方式的電感耦合方式的RFIDRFID系統(tǒng)中，電子標(biāo)簽向讀寫器傳輸數(shù)據(jù)通常系統(tǒng)中，電子標(biāo)簽向讀寫器傳輸數(shù)據(jù)通常采用負(fù)載調(diào)制方法。負(fù)載調(diào)制通過對電子標(biāo)簽振蕩回路的電參數(shù)按采用負(fù)載調(diào)制方法。負(fù)載調(diào)制通過對電子標(biāo)簽振蕩回路的電參數(shù)按照二進(jìn)制數(shù)據(jù)流進(jìn)行調(diào)節(jié)，使電子標(biāo)簽阻抗的大小和相位隨之改變，照二進(jìn)制數(shù)據(jù)流進(jìn)行調(diào)節(jié)，使電子標(biāo)簽阻抗的大小和相位隨之改變，從而完成調(diào)制的過程。負(fù)載調(diào)制技術(shù)主要有電阻負(fù)載調(diào)制和電容負(fù)從而完成調(diào)制的過程。負(fù)載調(diào)制技術(shù)主要有電阻負(fù)載調(diào)制和電容負(fù)載調(diào)制兩種方式。載調(diào)制兩種方式。 電阻負(fù)載調(diào)制的電路原理圖如圖所示，在電阻負(fù)載調(diào)制中，負(fù)電阻負(fù)載調(diào)

54、制的電路原理圖如圖所示，在電阻負(fù)載調(diào)制中，負(fù)載載R RL L并聯(lián)一個電阻并聯(lián)一個電阻R Rmodmod，R Rmodmod稱為負(fù)載調(diào)制電阻。根據(jù)二進(jìn)制數(shù)據(jù)稱為負(fù)載調(diào)制電阻。根據(jù)二進(jìn)制數(shù)據(jù)流的接通或斷開，開關(guān)流的接通或斷開，開關(guān)S S的通斷由二進(jìn)制數(shù)據(jù)編碼控制，從而控制是的通斷由二進(jìn)制數(shù)據(jù)編碼控制，從而控制是否將否將R Rmodmod接入電路。接入電路。7.5 RFID系統(tǒng)的耦合方式與調(diào)制 2.2.電阻負(fù)載調(diào)制 電阻負(fù)載調(diào)制的波形變化過程如下圖所示。圖（電阻負(fù)載調(diào)制的波形變化過程如下圖所示。圖（d d）與圖（）與圖（a a）的二進(jìn)制數(shù)據(jù)編碼一致，表明電阻負(fù)載調(diào)制完成了信息傳輸。的二進(jìn)制數(shù)據(jù)編碼一

55、致，表明電阻負(fù)載調(diào)制完成了信息傳輸。7.5 RFID系統(tǒng)的耦合方式與調(diào)制3.電容負(fù)載調(diào)制 電容負(fù)載調(diào)制的電路原理圖如圖所示，在電容負(fù)載調(diào)制中，負(fù)電容負(fù)載調(diào)制的電路原理圖如圖所示，在電容負(fù)載調(diào)制中，負(fù)載載R RL L并聯(lián)一個電容并聯(lián)一個電容C Cmodmod。 由于接入了電容由于接入了電容C Cmodmod，電子標(biāo)簽回路失諧，又由于讀寫器與電子，電子標(biāo)簽回路失諧，又由于讀寫器與電子標(biāo)簽的耦合作用，導(dǎo)致讀寫器也失諧。開關(guān)標(biāo)簽的耦合作用，導(dǎo)致讀寫器也失諧。開關(guān)S S的通斷控制電容的通斷控制電容C Cmodmod按按數(shù)據(jù)流的時鐘接通和斷開，使電子標(biāo)簽的諧振頻率在兩個頻率之間數(shù)據(jù)流的時鐘接通和斷開，使電子標(biāo)簽的諧振頻率在兩個頻率之間轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。7.5 RFID系統(tǒng)的耦合方式與調(diào)制n電磁反向散射耦合與調(diào)制1.電磁反向散射耦合方式基本原理 電磁反向散射這種通信方式利用的是電磁場，當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入電磁反向散射這種通信方式利用的是電磁場，當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入到電磁場時，電子標(biāo)簽的天線將產(chǎn)生感應(yīng)電流。這里的線圈大多是到電磁場時，電子標(biāo)簽的天線將產(chǎn)生感應(yīng)電流。這里的線圈大多是單偶極子或是雙偶極子。電磁反向散射耦合的實質(zhì)是讀寫器天線輻單偶極子或是雙偶極子。電磁反向散射耦合的實質(zhì)是讀寫器天線輻射出的電磁波到達(dá)射頻標(biāo)簽天線表面后形成反射回波，反射回波再射出的電磁波到達(dá)射頻標(biāo)簽天線表面后形成反射回