物联网RFID-编码与调制PPT课件.ppt

编码与调制
RFID系统的核心功能是实现读写器与电子标签之间的信息传输。以读写器向电子标签的数据传输为例,被传输的信息分别需要经过读写器中的信号编码、调制,然后经过传输介质(无线信道),以及电子标签中的解调和信号解码。本章将具体介绍RFID系统常用的编码和调制方法。
RFID系统的通信过程
数字通信系统是利用数字信号来传输信息的通信系统,如图所示。
信源编码与信源译码的目的是提高信息传输的有效性以及完成
模/数转换等;信道编码与信道译码的目的是增强信号的抗干扰能
力,提高传输的可靠性;数字调制是改变载波的某些参数,使其按
照将要传输信号的特点变化而变化的过程,通过将数字基带信号的
频谱搬移到高频处,形成适合在信道中传输的带通信号。
RFID系统的通信过程
在RFID系统中,读写器和电子标签之间的数据传输方式与基本
的数字通信系统结构类似。读写器与电子标签之间的数据传输是双
向,这里以读写器向电子标签传输数据为例说明其通信过程。读写
器中信号经过信号编码、调制器及传输介质(无线信道),以及电
子标签中的解调器和信号译码等处理,如图所示。
RFID系统通信结构框图(以读写器向电子标签发送数据为例)
RFID系统的通信过程

信号编码的作用是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,防止信息受到干扰或发生碰撞。根据编码目的不同,可分为信源编码和信道编码。
1)信源编码与信源解码
信源编码是对信源输出的信号进行变换,信源解码是信源编码的逆过程。在RFID系统中,当电子标签是无源标签时,经常要求基带编码在每两个相邻数据位元间具有跳变的特点,相邻数据间的码跳变不仅可以在连续出现“0”时保证对电子标签的能量供应,且便于电子标签从接收码中提取时钟信息。
2)信道编码与信道解码
信道编码是对信源编码器输出的信号进行再变换,目的是前向纠错,是为了区分通路、适应信道条件以及提高通信可靠性而进行的编码。数字信号在信道传输时会受到噪声等因素影响引起差错,为了减少差错,发送端的信道编码器对信号码元按一定的规则加入保护成分(监督元),组成抗干扰编码。接收端的信道编码器按相应的逆规则进行解码,从而发现或纠正错误,提高传输可靠性。
RFID系统的通信过程

调制器用于改变高频载波信号,使得载波信号的振幅、频率或相
位与要发送的基带信号相关。解调器的作用是解调获取到的信号,
以重现基带信号。信号需要调制的因素包括:
1)工作频率越高带宽越大
要使信号能量能以电场和磁场的形式向空中发射出去传向远方,
需要较高的振荡频率方能使电场和磁场迅速变化。
2)工作频率越高天线尺寸越小
只有当馈送到天线上的信号波长和天线的尺寸可以相比拟时,天
线才能有效地辐射或接收电磁波。波长λ和频率f的关系为
c= m/s
RFID系统的通信过程
如果信号的频率太低,则无法产生迅速变化的电场和磁场,同时它们的波长又太大,如20 000 Hz频率下波长仍为15 000 m,实际中是不可能架设这么长的天线。因此,要把信号传输出去,必须提高频率,缩短波长。常用的一种方法是将信号“搭乘”在高频载波上,即高频调制,借助于高频电磁波将低频信号发射出去。
3)信道复用
一般每个需要传输的信号占用的带宽都小于信道带宽,因此,一个信道可由多个信号共享。但是未经调制的信号很多都处于同一频率范围内,接收端难以正确识别,一种解决方法是将多个基带信号分别搬移到不同的载频处,从而实现在一个信道里同时传输许多信号,提高信道利用率。
RFID信源编码方法
信源编码是指将模拟信号转换成数字信号,或将数字信号编码成更适合传输的数字信号。RFID系统中读写器和电子标签所存储的信息都已经是数字信号了,本书介绍编码均为数字信号编码。
数据编码一般又称为基带数据编码,常用的数据编码方法有反向不归零编码、曼彻斯特编码、密勒编码、修正密勒编码等。
2、编码方式的选择要考虑电子标签的检错的能力
出于保障系统可靠工作的需要,还必须在编码中提供数据一级的校验保护,编码方式应该提供这种功能。可以根据码型的变化来判断是否发生误码或有电子标签冲突发生。
在实际的数据传输中,由于信道中干扰的存在,数据必然会在传输过程中发生错误,这时要求信道编码能够提供一定程度的检测错误的能力。
曼彻斯特编码、差动双向编码、单极性归零编码具有较强的编码检错能力。
RFID信源编码方法
3、编码方式的选择要考虑电子标签时钟的提取
在电子标签芯片中,一般不会有时钟电路,电子标签芯片一般需要在读写器发来的码流中提取时钟。
曼彻斯特编码、密勒编码、差动双向编码容易使电子标签提取时钟。
RFID信源编码方法