第4章數據校驗和防碰撞算法第一頁，共37頁。第4章

數據校驗和防碰撞算法 在RFID系統中，數據傳輸的完整性存在兩個方面的問題： 一是外界的各種干擾可能使數據傳輸產生錯誤； 二是多個應答器同時占用信道使發送數據產生碰撞。運用數據檢驗（差錯檢測）和防碰撞算法可分別解決這兩個問題。2第二頁，共37頁。第4章

數據校驗和防碰撞算法4.1差錯檢測4.1.1差錯的性質和表示方法隨機錯誤：由信道中的隨機噪聲干擾引起。在出現這種錯誤時，前后位之間的錯誤彼此無關。突發錯誤：由突發干擾引起，當前面出現錯誤時，后面往往也會出現錯誤，它們之間有相關性。混合錯誤差錯的表示方法：誤比特率突發錯誤長度b=5

3第三頁，共37頁。第4章

數據校驗和防碰撞算法4.1.2差錯控制在傳輸信息數據中增加一些冗余編碼，使監督碼元和信息碼元之間建立一種確定的關系，實現差錯控制編碼和差錯控制解碼功能。反饋重發（ARQ）、前向糾錯（FEC）和混合糾錯（HEC） 反饋重發發送端需要在得到接收端正確收到所發信息碼元（通常以幀的形式發送）的確認信息后，才能認為發送成功。 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

混合糾錯是ARQ和FEC的結合，設計思想是對出現的錯誤盡量糾正，糾正不了則需要通過重發來消除差錯。

4第四頁，共37頁。第4章

數據校驗和防碰撞算法4.1.3檢糾錯碼信息碼元與監督碼元信息碼元k監督碼元r

總碼元數為n=k+r5第五頁，共37頁。第4章

數據校驗和防碰撞算法檢糾錯碼的分類6第六頁，共37頁。第4章

數據校驗和防碰撞算法分組碼碼組的監督碼元僅與本碼組的信息碼元有關，而與其他碼元組的信息碼元無關卷積碼碼組的監督碼元不僅與本碼組的信息碼元相關，而且與本碼組相鄰的前m個時刻輸入的碼組的信息碼元之間也具有約束關系性能優于分組碼交織碼利用交織技術構造出來的編碼7第七頁，共37頁。第4章

數據校驗和防碰撞算法交織碼8第八頁，共37頁。第4章數據校驗和防碰撞算法4.1.4數字通信系統的性能

頻譜效率和可靠性Eb/NoC/N和S/N第九頁，共37頁。第4章

數據校驗和防碰撞算法4.1.5RFID中的差錯檢測

線性分組碼奇偶校驗碼CRC碼CRC碼（循環冗余碼）——較強的檢錯能力，硬件實現簡單算法步驟10第十頁，共37頁。第4章

數據校驗和防碰撞算法RFID中的差錯檢測CRC碼（循環冗余碼）——較強的檢錯能力，硬件實現簡單算法步驟將k位信息寫成k-1階多項式M(X)；設生成多項式G(X)的階為r；用模2除法計算XrM(X)/G(X)，獲得余數多項式R(X)；用模2減法求得傳送多項式T(X)，T(X)=XrM(X)-R(X)，則T(X)多項式系數序列的前k位為信息位，后r位為校驗位，總位數n=k+r。11第十一頁，共37頁。第4章

數據校驗和防碰撞算法4.2防碰撞算法有兩個或兩個以上的應答器同時發送數據，那么就會出現通信沖突，產生數據相互的干擾，即碰撞。多個應答器處在多個閱讀器的工作范圍之內，它們之間的數據通信也會引起數據干擾。采取防碰撞（沖突）協議，由防碰撞算法（Anti-collisionAlgorithms）和有關命令來實現。12第十二頁，共37頁。第4章

數據校驗和防碰撞算法4.2.1ALOHA算法純ALOHA算法用于只讀系統。當應答器進入射頻能量場被激活以后，它就發送存儲在應答器中的數據，且這些數據在一個周期性的循環中不斷發送，直至應答器離開射頻能量場。時隙ALOHA算法把時間分為離散的時間段（時隙），每段時間對應一幀動態時隙ALOHA算法閱讀器在等待狀態中的循環時隙段內發送請求命令，該命令使工作應答器同步，然后提供1或2個時隙給工作應答器使用，工作應答器將選擇自己的傳送時隙，如果在這1或2個時隙內有較多應答器發生了數據碰撞，閱讀器就用下一個請求命令增加可使用的時隙數（如4，8，…），直至不出現碰撞為止。Q值算法在應答器數量較多的情況下，該算法可實時自適應地調整幀長，提高效率

信道吞吐率

S=Ge-2G

信道吞吐率

S=Ge-G

13第十三頁，共37頁。第4章

數據校驗和防碰撞算法ALOHA算法Q值算法14第十四頁，共37頁。第4章

數據校驗和防碰撞算法4.2.2二進制樹形搜索方法基于序列號的方法（詳見4.3節）隨機數和時隙方法采用遞歸的工作方式，遇到碰撞就進行分支，成為兩個子集。這些分支越來越小，直到最后分支下面只有一個信息包或者為空。

15第十五頁，共37頁。第4章

數據校驗和防碰撞算法查詢樹算法閱讀器首先向所有應答器廣播一個前綴，應答器將接收到的前綴與自己的ID進行比較，若匹配，則進行響應，將自己的ID號的未匹配部分發送給閱讀器。如果有多個應答器響應，就會出現碰撞，此時閱讀器在前綴后面增加一位(0或1)，生成新的前綴，再用新前綴進行查詢。如此重復，直到只有一個應答器響應為止。16第十六頁，共37頁。第4章

數據校驗和防碰撞算法4.2.3混合算法基于魯棒估計和二叉選擇的FSA算法估算階段（閱讀器準確地估計應答器數量，從而確定最佳幀長）識別階段（閱讀器根據估算的應答器數量n確定最優幀長L）基于引導幀和二叉選擇的FSA算法通過使用位掩碼將響應的應答器分成M個分組，用一個引導幀（長度為Lp）估計識別第一個分組內的應答器所需的幀長。將應答器分成更小的分組可以有效降低Lp的值，從而節約估計應答器所需時隙。17第十七頁，共37頁。第4章

數據校驗和防碰撞算法4.3ISO/IEC14443標準中的防碰撞協議

4.3.1TYPEA幀有3種類型：短幀、標準幀和面向比特的防碰撞幀。命令集REQA/WUPA命令ATQA應答ANTICOLLISION和SELECT命令SAK應答HALT命令短幀標準幀18第十八頁，共37頁。第十九頁，共37頁。第4章

數據校驗和防碰撞算法ISO/IEC14443標準中的防碰撞協議TYPEA命令集ATQA的結構ANTICOLLISION和SELECT命令的格式20第二十頁，共37頁。第4章

數據校驗和防碰撞算法UIDCL1編碼UIDCL2或UIDCL3編碼ISO/IEC14443標準中的防碰撞協議TYPEA命令集ANTICOLLISION和SELECT命令UID的結構21第二十一頁，共37頁。第4章

數據校驗和防碰撞算法ISO/IEC14443標準中的防碰撞協議TYPEA命令集ANTICOLLISION和SELECT命令SAK應答SAK的結構和編碼22第二十二頁，共37頁。

PICC的狀態Power-off（斷電）狀態Idle（休閑）狀態Ready（就緒）狀態Active（激活）狀態Halt（停止）狀態23第二十三頁，共37頁。

防碰撞流程24第二十四頁，共37頁。第4章

數據校驗和防碰撞算法4.3.2TYPEB的防碰撞協議REQB/WUPB命令SLOT-MARKER命令ATQB應答ATTRIB命令HLTB命令及應答25第二十五頁，共37頁。第4章

數據校驗和防碰撞算法TYPEB的防碰撞協議REQB/WUPB命令26第二十六頁，共37頁。第4章

數據校驗和防碰撞算法TYPEB的防碰撞協議REQB/WUPB命令AFI編碼27第二十七頁，共37頁。第4章

數據校驗和防碰撞算法TYPEB的防碰撞協議SLOT-MARKER命令ATQB應答協議信息域的結構b4

=0時比特率的設置28第二十八頁，共37頁。第4章

數據校驗和防碰撞算法TYPEB的防碰撞協議ATTRIB命令ATTRIB命令結構Param1編碼的結構ATTRIB命令的響應格式29第二十九頁，共37頁。TYPEB防碰撞過程示例第三十頁，共37頁。第4章

數據校驗和防碰撞算法4.4碰撞檢測檢測接收到的電信號參數（如信號電壓幅度、脈沖寬度等）是否發生了非正常變化，但是對于無線電射頻環境，門限值較難設置；通過差錯檢測方法檢查有無錯碼，雖然應用奇偶校驗、CRC碼檢查到的傳輸錯誤不一定是數據碰撞引起，但是這種情況的出現也被認為是出現了碰撞；利用某些編碼的性能，檢查是否出現非正常碼來判斷是否產生數據碰撞，如曼徹斯特碼，若以2倍數據時鐘頻率的NRZ碼表示曼徹斯特碼，則出現11碼就說明產生了碰撞，并且可以知道碰撞發生在哪一位。31第三十一頁，共37頁。第4章

數據校驗和防碰撞算法4.5設計實例MCRF250芯片非接觸可編程無源RFID器件工作頻率（載波）為125kHz兩種工作模式：初始模式（Native）和讀模式。只讀數據傳送，片內帶有一次性可編程（OTP）的96位或128位用戶存儲器（支持48位或64位協議）；具有片上整流和穩壓電路；低功耗；編碼方式為NRZ碼、曼徹斯特碼和差分曼徹斯特碼；調制方式為FSK、PSK和直接調制；封裝方式有PDIP和SOIC兩種。32第三十二頁，共37頁。第4章

數據校驗和防碰撞