《物联网射频识别(RFID)核心技术教程》-PPT-9

1、物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 点击此处结束放映点击此处结束放映 电电 子子 教教 案案 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 本书本书物联网物联网-射频识别（射频识别（RFID）核心技术教程）核心技术教程由由物联网物联网-射频识别射频识别 （RFID）核心技术详解）核心技术详解一书改编而来。一书改编而来。物联网物联网-射

2、频识别（射频识别（RFID）核心技）核心技 术详解术详解2011年年11月荣获陕西省普通高等学校优秀教材一等奖月荣获陕西省普通高等学校优秀教材一等奖，2012年年12月月 修订出版第修订出版第2版，版，2013年荣年荣获获陕西省高等教育教学成果陕西省高等教育教学成果二等二等奖奖。物联网物联网-射射 频识别（频识别（RFID）核心技术教程）核心技术教程2016年出版，本书适合作为高校教材。年出版，本书适合作为高校教材。 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 第第9章章 编码与调制编码与调制 点击此处结束放映点击此处结束放映

3、 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 读写器与电子标签之间消息的传递是通过电信号实现的。读写器与电子标签之间消息的传递是通过电信号实现的。 原始的电信号通常称为基带信号，有些信道可以直接传输基带信原始的电信号通常称为基带信号，有些信道可以直接传输基带信 号，但以自由空间作为信道的无线电传输却无法直接传递基带信号，但以自由空间作为信道的无线电传输却无法直接传递基带信 号。将基带信号编码，然后变换成适合在信道中传输的信号，这号。将基带信号编码，然后变换成适合在信道中传输的信号，这 个过程称为编码与调制；在接收端进行反变换，然后进行解码，个过程称为编码与调制

4、；在接收端进行反变换，然后进行解码， 这个过程称为解调与解码。调制以后的信号称为已调信号，它具这个过程称为解调与解码。调制以后的信号称为已调信号，它具 有两个基本特征，一个是携带有信息，一个是适合在信道中传输。有两个基本特征，一个是携带有信息，一个是适合在信道中传输。 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 点击此处结束放映点击此处结束放映 人类在生活、生产和社会活动中总是伴随着消息（或信息） 的传递，这种传递消

5、息（或信息）的过程就叫做通信。 通信系统是指完成通信这一过程的全部设备和传输媒介。 信息源信息源（简称信源）：把各种消息转换成原始电信号，如麦克风。信源可分为模拟信源和 数字信源。 发送设备发送设备：产生适合于在信道中传输的信号。 信道信道：将来自发送设备的信号传送到接收端的物理媒质。分为有线信道和无线信道两大类。 噪声源噪声源：集中表示分布于通信系统中各处的噪声。 接收设备接收设备：从受到减损的接收信号中正确恢复出原始电信号。 受信者受信者（信宿）：把原始电信号还原成相应的消息，如扬声器等。 信号与信道信号与信道 9.1 编码与调制编码与调制 9.2 RFID常用的编码方法常用的编码方法 9

6、.3 RFID常用的调制方法常用的调制方法 9.4 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 信号与信道信号与信道 9.1 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 9.1.1 信号信号 信号是消息的载体，在通信系统中消息以信号信号是消息的载体，在通信系统中消息以信号 的形式从一点传送到另一点。信号分为模拟信号和数的形式从一点传送到另一点。信号分为模拟信号和数 字信号，字信号，R

7、FID系统主要处理的是数字信号。信号可以系统主要处理的是数字信号。信号可以 从时域和频域两个角度来分析，在从时域和频域两个角度来分析，在RFID传输技术中，传输技术中， 对信号频域的研究比对信号时域的研究更重要。对信号频域的研究比对信号时域的研究更重要。 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 1.模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号 模拟信号是指用连续变化的物理量表示的信息模拟信号是指用连续变化的物理量表示的信息， 其其信号的幅度、信号的幅度、频率频率或相位随时间作连续变化。或相位随时间作连续变化。 数字信号是指数字信号

8、是指幅度幅度的取值是的取值是离散离散的，的，幅值幅值表示被表示被 限制在有限个数值之内。限制在有限个数值之内。EPC码码（二进制码）（二进制码）就是一就是一 种数字信号种数字信号。 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 点击此处结束放映点击此处结束放映 模拟信号：代表消息的信号参量取值连续，例如麦克风输出电压： 数字信号：代表消息的信号参量取值为有限个，例如电报信号、 计算机输入输出信号： (a) 话音信号 (b) 抽样信号 图2 模拟信号 (a) 二进制信号 (b) 2PSK信号 图3 数字信号 物联网射频识别（物联网

9、射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 点击此处结束放映点击此处结束放映 通常，按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号，相应地 把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。 模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统。 可见，在模拟通信系统中，发送设备简化为调制器，接收 设备简化为解调器，主要是强调在模拟通信系统中调制的 重要作用。 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 点击此处结束放映点击此处结束放映 数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统。 信源编码与译码目的：提高信息传输的有效性以及完成模/数转 换 ； 信道编码与译码目的

10、：增强抗干扰能力； 加密与解密目的：保证所传信息的安全； 数字调制与解调目的：形成适合在信道中传输的带通信号 ； 同步目的：使收发两端的信号在时间上保持步调一致 。 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 数字信号较模拟信号有许多优点，数字信号较模拟信号有许多优点，RFID系统常系统常 采用数字信号。采用数字信号。RFID系统数字信号的主要特点如下。系统数字信号的主要特点如下。 （1）信号的完整性）信号的完整性 （2）信号的安全性）信号的安全性 （3）便于存储、处理和交换）便于存储、处理和交换 （4）设备便于集成化、微型化）设备便于集成化、微型化 （5）便

11、于构成物联网）便于构成物联网 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 点击此处结束放映点击此处结束放映 RFID系统常采用数字信号。其主要特点 信号的完整性 RFID采用非接触技术传递信息，容易遇到干扰，使信息传输 发生改变。数字信号容易校验，并容易防碰撞，可以使信号 保持完整性。 信号的安全性 RFID系统采用无线方式传递信息，开放的无线系统存在安全 隐患。数字信号的加密和解密处理比模拟信号容易的多。 便于存储、处理和交换 数字信号的形式与计算机所用的信号一致，都是二进制代码。 便于与计算机互联网，也便于计算机对数字信息

12、进行存储、 处理和交换，可使物联网的管理和维护实现自动化、智能化。 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 2.时域和频域时域和频域 时域的自变量是时间，时域表达信号随时间的变时域的自变量是时间，时域表达信号随时间的变 化。频域的自变量是频率，频域表达信号随频率的变化。频域的自变量是频率，频域表达信号随频率的变 化。在化。在RFID传输技术中，对信号频域的研究比对信号传输技术中，对信号频域的研究比对信号 时域的研究更重要。时域的研究更重要。 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 3.

13、信号工作方式信号工作方式 （1）时序系统）时序系统 在时序系统中，从电子标签到读写器的信息传在时序系统中，从电子标签到读写器的信息传 输是在电子标签能量供应间歇进行的，读写器与电子输是在电子标签能量供应间歇进行的，读写器与电子 标签不同时发射，这种方式可以改善信号受干扰的状标签不同时发射，这种方式可以改善信号受干扰的状 况，提高系统的工作距离。况，提高系统的工作距离。 （2）全双工系统）全双工系统 （3）半半双工系统双工系统 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 点击此处结束放映点击此处结束放映 时序系统 电子标签和读写

14、器的信息传输是在电子标签能量供应间歇进行的， 读写器与电子标签不同时发射，这种方式可改善信号受干扰的状况， 提高系统的工作距离。 全双工系统 电子标签和读写器之间可以在同一时刻互相传送信息 半双工系统 电子标签和读写器之间可以双向传送信息，但在同一时刻只能向 一个方向传送信息 发射能量，给电子标签充电 读写器停止发射能量，电子标签 工作，向读写器发送信号 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 9.1.2信道信道 信道可以分为两大类，一类是电磁波在空间传信道可以分为两大类，一类是电磁波在空间传 播的渠道，如短波信道、微波信道等；另一类是电磁播的渠道，如短波

15、信道、微波信道等；另一类是电磁 波的导引传播渠道，如电缆信道、波导信道等。波的导引传播渠道，如电缆信道、波导信道等。RFID 的信道是具有各种传播特性的空间，所以的信道是具有各种传播特性的空间，所以RFID采用无采用无 线信道。线信道。 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 1.信道的频带宽度信道的频带宽度 信号所拥有的频率范围叫做信号的频带宽度，简信号所拥有的频率范围叫做信号的频带宽度，简 称为带宽。称为带宽。 （9.1）12 ffBW 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID

16、）核心技术教程）核心技术教程 2.信道传输速率信道传输速率 信道传输速率就是数据在传输介质（信道）上的信道传输速率就是数据在传输介质（信道）上的 传输速率。数据传输速率的单位为比特传输速率。数据传输速率的单位为比特/秒，记做秒，记做bps 或或bit/s。 1k bit/s=103bit/s 1M bit/s=103k bit/s 1G bit/s=103M bit/s 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 3.波特率与比特率波特率与比特率 （1）波特率）波特率 （2）比特率）比特率 （3）波特率与比特率的关系）波特率与

17、比特率的关系 比特率比特率=波特率波特率 （9.2）M 2 log 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 4.信道容量信道容量 （1）具有理想低通矩形特性的信道）具有理想低通矩形特性的信道

18、这种信道的最高数据传输速率为这种信道的最高数据传输速率为 （9.4） （2）带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道）带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道 这种情况的信道容量为这种情况的信道容量为 （9.5） MBWC 2 log2 )1 (log 2 N S BWC 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 编码与调制编码与调制 9.2 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心

19、技术教程）核心技术教程 图图9.2 数字通信系统的模型数字通信系统的模型 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 点击此处结束放映点击此处结束放映 RFID系统的基本通信模型 l按读写器到电子标签的数据传输方向，RFID系统的通信模型主要由 读写器（发送器）中的信号编码（信号处理）和调制器（载波电路）， 传输介质（信道），以及电子标签（接收器）中的解调器（载波回路） 和信号译码（信号处理）组成。 l RFID系统最终要完成的功能是对数据的获取，这种在系统内的数据 交换有两个方面的内容：RFID读写器向RFID电子标签方向的

20、数据传输 和RFID电子标签向RFID读写器方向的数据传输。 RFID系统的基本通信模型 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 点击此处结束放映点击此处结束放映 信号编码系统是对要传输的信息进行编码，以便传输信号 能够尽可能最佳的与信道相匹配，防止信息干扰或发生碰 撞。 调制器用于改变高频载波信号，即使得载波信号的振幅、 频率或相位与调制的基带信号相关。 射频识别系统信道的传输介质为磁场（电感耦合）和电磁 波（微波）。 解调器用于解调获取信号，以便再生基带信号。 信号译码系统是对从解调器传来的基带信号进行译码，恢 复成原来的信息，并识别和纠正传输错误。

21、物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 9.2.1编码与解码编码与解码 1. 信源编码与解码信源编码与解码 （1）提高信息传输的有效性）提高信息传输的有效性 （2）完成模）完成模/数转换数转换 2. 信道编码与解码信道编码与解码 信道编码是对信源编码器输出的信号进行再变换，信道编码是对信源编码器输出的信号进行再变换， 包括区分通路、适应信道条件和提高通信可靠性而进行包括区分通路、适应信道条件和提高通信可靠性而进行 的编码。信道解码是信道编码的逆过程。的编码。信道解码是信道编码的逆过程。 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（RF

22、IDRFID）核心技术教程）核心技术教程 3. 保密保密编码与解码编码与解码 保密编码是对信号进行再变换，即为了使信息在保密编码是对信号进行再变换，即为了使信息在 传输过程中不易被人窃译而进行的编码。传输过程中不易被人窃译而进行的编码。 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 9.2.2 调制与解调调制与解调 调制的目的是把传输的模拟信号或数字信号，变调制的目的是把传输的模拟信号或数字信号，变 换成适合信道传输的信号，这就意味着要把信源的基带换成适合信道传输的信号，这就意味着要把信源的基带 信号，转变为一个相对基带频率而言

23、非常高的频带信号。信号，转变为一个相对基带频率而言非常高的频带信号。 1.信号需要调制的原因信号需要调制的原因 为了有效地传输信息，无线通信系统需要采用较为了有效地传输信息，无线通信系统需要采用较 高频率的信号高频率的信号。 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 2.信号调制的方法信号调制的方法 在无线通信中，调制是指载波调制。载波调制，在无线通信中，调制是指载波调制。载波调制， 就是用调制信号去控制载波参数的过程。就是用调制信号去控制载波参数的过程。 （1）调幅）调幅 （2）调频）调频 （3）调相）调相 点击此处结束放

24、映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 RFID常用的编码方法常用的编码方法 9.3 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 二进制编码是用不同形式的代码来表示二进制的二进制编码是用不同形式的代码来表示二进制的1 和和0。按照数字编码方式，可以将编码划分为单极性码和。按照数字编码方式，可以将编码划分为单极性码和 双极性码，单极性码使用正（或负）的电压表示数据；双极性码，单极性码使用正（或负）的电压表示数据； 双极性码双极性码1为反转，为反转，0为保持零电平。按照信号

25、是否归零，为保持零电平。按照信号是否归零， 还可以将编码划分为归零码和还可以将编码划分为归零码和非非归零码，归零码在码元归零码，归零码在码元 中间信号回归到中间信号回归到0电平；非归零码遇电平；非归零码遇1电平翻转，遇电平翻转，遇0电平电平 不变。不变。 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 点击此处结束放映点击此处结束放映 数字基带信号波形，可以用不同形式的代码来表示二进制的“1” 和“0”。 RFID系统通常使用下列编码方法中的一种：反向不归零（NRZ）编 码、曼彻斯特（曼彻斯特（ManchesterManchest

26、er）编码）编码、单极性归零（RZ）编码、差动双 相（DBP）编码、密勒（密勒（MillerMiller）编码）编码和差动编码。 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 9.3.1 编码应具有的预期性能编码应具有的预期性能 在在RFID系统中，编码规则的选择对能量转换和信号恢复系统中，编码规则的选择对能量转换和信号恢复 有很大影响，同时编码规则也要考虑数据速率、载频调制原有很大影响，同时编码规则也要考虑数据速率、载频调制原 理、应用的碰撞管理、频谱划分和辐射标准等多种因素。理、应用的碰撞管理、频谱划分和辐射标准等多种因素。 1. 前向链路编码的预期性能前向

27、链路编码的预期性能 2. 后向链路编码的预期性能后向链路编码的预期性能 3. 碰撞管理阶段的预期性能碰撞管理阶段的预期性能 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 9.3.2 编码格式编码格式 1. 反向不归零（反向不归零（NRZ）编码）编码 反向不归零编码用高电平表示二进制的反向不归零编码用高电平表示二进制的1，用低电平，用低电平 表示二进制的表示二进制的0。 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 点击此处结束放映点击此处结束放映 反向不归零编码（

28、NRZ，Non Return Zero） 反向不归零编码用高电平表示二进制“1”，低电平表示二进制 “0”，如下图所示： 图7 反向不归零编码 此码型不宜传输，有以下原因 a) 有直流，一般信道难于传输零频附近的频率分量； b) 接收端判决门限与信号功率有关，不方便使用； c) 不能直接用来提取位同步信号，因为NRZ中不含有位同步信号频率 成分； d) 要求传输线有一根接地。 注：ISO14443 TYPE B协议中电子标签和阅读器传递数据时均采用NRZ 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 2. 曼彻斯特（曼彻斯特（Manchester）编码）编码 在

29、曼彻斯特编码中，用电压跳变的相位不同来区分在曼彻斯特编码中，用电压跳变的相位不同来区分1 和和0，其中从高到低的跳变表示，其中从高到低的跳变表示1，从低到高的跳变表示，从低到高的跳变表示0。 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 点击此处结束放映点击此处结束放映 曼彻斯特编码也被称为分相编码（Split-Phase Coding）。 某比特位的值是由该比特长度内半个比特周期时电平的变化（上 升或下降）来表示的，在半个比特周期时的负跳变表示二进制 “1”，半个比特周期时的正跳变表示二进制“0”，如下图所示： 曼彻斯特编码

30、编码器电路 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 点击此处结束放映点击此处结束放映 曼彻斯特编码的特点 曼彻斯特编码在采用负载波的负载调制或者反向散射调制时，通 常用于从电子标签到读写器的数据传输，因为这有利于发现数据 传输的错误。这是因为在比特长度内，“没有变化”的状态是不 允许的。 当多个标签同时发送的数据位有不同值时，则接收的上升边和下 降边互相抵消，导致在整个比特长度内是不间断的负载波信号， 由于该状态不允许，所以读写器利用该错误就可以判定碰撞发生 的具体位置。 曼彻斯特编码由于跳变都发生在每一个码元中间，接收端可以方 便地利用它作为同步时钟。

31、注：ISO14443 TYPE A协议中电子标签向阅读器传递数据时采用曼彻斯特编码。 ISO18000-6 TYPE B 读写器向电子标签传递数据时采用的是曼彻斯特编码 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 3. 单极性归零（单极性归零（Unipolar RZ）编码）编码 单极性归零码，当发单极性归零码，当发1码时发出正电流，但正电流码时发出正电流，但正电流 持续的时间短于一个码元的时间宽度，即发出一个窄脉持续的时间短于一个码元的时间宽度，即发出一个窄脉 冲；当发冲；当发0码时，完全不发送电流。码时，完全不发送电流。 点击此处结束放映点击此处结束放映 物

32、联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 点击此处结束放映点击此处结束放映 单极性归零编码（Unipolar RZ） 当发码1时发出正电流，但正电流持续的时间短于一个码元的时间 宽度，即发出一个窄脉冲 当发码0时，完全不发送电流。 单极性归零编码可用来提取位同步信号。 单极性归零编码 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 4. 差动双相（差动双相（DBP）编码）编码 点击此处结束放映点击此处结束放映 差动双相编码在半个比特周期中的任意的边沿表示二进制“0”， 而没有边沿就是二进制“1”，如下图所示。此外在每个比特周期 开

33、始时，电平都要反相。因此，对于接收器来说，位节拍比较容 易重建。 差动双相编码 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 5.米勒（米勒（Miller）编码）编码 点击此处结束放映点击此处结束放映 密勒编码在半个比特周期内的任意边沿表示二进制“1”，而经过 下一个比特周期中不变的电平表示二进制“0”。一连串的比特周 期开始时产生电平交变，如下图所示，因此，对于接收器来说， 位节拍也比较容易重建。 图11 米勒编码 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 点击此处结束放映点击此处结束放映 TYPE A中定义了如下三种时序：

34、 （1）时序X：该时序将在64fc处产生一个“pause”（凹槽）； （2）时序Y：该时序在整个位期间（128fc）不发生调制； （3）时序Z：这种时序在位期间的开始时，产生一个“pause”。 在上述时序说明中，fc为载波1356MHz，pause凹槽脉冲的底宽为 0530s，90幅度宽度不大于45s。用这三种时序即可对帧 进行编码，即修正的密勒码。 逻辑逻辑“1 1”选择时序选择时序X X；逻辑；逻辑“0 0”选择时序选择时序Y Y。但有两种情况除外， 第一种是在相邻有两个或更多的“0”时，此时应从第二个“0”开始采 用时序Z；第二种是在直接与起始位相连的所有位为“0”时，此时应当 用时序

35、Z表示。 另外，通信开始时，用时序Z表示。通信结束则用逻辑“0”加时序 Y表示。无信息时，通常应用至少两个时序Y来表示。 修正密勒码编码 注：在ISO/IEC 14443标准（近耦合非接触式IC卡标准），TYPE A中阅 读器向电子标签传递数据时采用修正密勒码方式对载波进行调制。 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 点击此处结束放映点击此处结束放映 假设输入数据 为01 1010 波形C实际上是曼彻斯特的反相波形，用它 的上升沿输出变便产生了密勒码，而用其上 升沿产生一个凹槽就是修正密勒码 起始用时 序Z 直接与起始位 相连的0用时 序Z 相邻多个或更

36、多 0，则从第二格0 开始用时序Z 通信结束用逻 辑0加时序Y 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 7.脉冲间隔编码（脉冲间隔编码（PIE） 脉冲间隔编码（脉冲间隔编码（Pulse Interval Encoding，PIE）是）是 读写器向电子标签传送数据的编码方式。读写器向电子标签传送数据的编码方式。PIE编码是编码是“0” 与与“1”有不同时间间隔的一种编码方式，其基于一个持有不同时间间隔的一种编码方式，其基于一个持 续的固定间隔的脉冲，脉冲的重复周期根据续的固定间隔的脉冲，脉冲的重复周期根据“0”与与“1” 而不同。通常情况下，每个二进制码的持

37、续间隔是一个而不同。通常情况下，每个二进制码的持续间隔是一个 时钟周期的整数倍。时钟周期的整数倍。 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 点击此处结束放映点击此处结束放映 PIE（Pulse interval encoding）编码的全称为脉冲宽度编码，原理 是通过定义脉冲下降沿之间的不同时间宽度来表示数据脉冲下降沿之间的不同时间宽度来表示数据。 在该标准的规定中，由阅读器发往标签的数据帧由SOF（帧开始信 号）、EOF（帧结束信号）、数据0和1组成。在标准中定义了一个名 称为“Tari”的时间间隔，也称为基准时间间隔，

38、该时间段为相邻两 个脉冲下降沿的时间宽度，持续为25s。 注：ISO18000-6 typeA 由阅读器向标签的数据发送采用PIE编码 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 点击此处结束放映点击此处结束放映 PIE编码符号有编码符号有4个，分别是数据个，分别是数据0、数据、数据1、 数据帧开始数据帧开始SOF和数据帧结束和数据帧结束EOF。 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 8.双相空间编码（双相空间编码（FM0） 双相空间编码（双相空间编码（FM0）是电子标签向读写器传送数）是电子标签向读写器传送数 据的编码

39、方式。据的编码方式。FM0编码的规则是：符号编码的规则是：符号“0”在时间中在时间中 间和边沿均发生电平改变；符号间和边沿均发生电平改变；符号“1”只在时间边沿发生只在时间边沿发生 电平改变。电平改变。FM0编码的规则如图编码的规则如图9.10所示。所示。 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 点击此处结束放映点击此处结束放映 符号“0”有3个转换，包括在位时间的起始 位的一个转换和在位时间的中间位的一个转换。 符号“1”有1个转换，在位时间的起始位。 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心

40、技术教程 点击此处结束放映点击此处结束放映 FM0（即Bi-Phase Space）编码的全称为双相间隔码 编码，工作原理是在一个位窗内采用电平变化来表示 逻辑。如果电平从位窗的起始处翻转，则表示逻辑 “1”。如果电平除了在位窗的起始处翻转，还在位 窗中间翻转则表示逻辑“0”。一个位窗的持续时间 是25s。 注：ISO18000-6 typeA 由标签向阅读器的数据发送采用FM0 编码 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 点击此处结束放映点击此处结束放映 脉冲位置编码（PPM，Pulse Position Modulation） 脉冲位置编码与上述的脉

41、冲间歇编码类似，不同的是，在脉冲位 置编码中，每个数据比特的宽度是一致的。其中，脉冲在第一个 时间段表示“00”， 第二个时间段表示“01”， 第三个时间段表示“10”， 第四个时间段表示“11”， 如右图所示。 注：ISO15693协议中，数据编码采用PPM 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 9.3.3 RFID常用标准的编码方式常用标准的编码方式 1. RFID常用标准编码类型的选择常用标准编码类型的选择 （1）13.56MHz的的ISO/IEC 14443标准标准 （2）433MHz的的ISO 18000-7标准标准 （3）860/960MHz

42、的的ISO 18000-6标准标准 （4）2450MHz的的ISO 18000-4标准标准 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 2. 编码方式的选择因素编码方式的选择因素 （1）编码方式的选择要考虑电子标签能量的来源）编码方式的选择要考虑电子标签能量的来源 （2）编码方式的选择要考虑电子标签检错的能力）编码方式的选择要考虑电子标签检错的能力 （3）编码方式的选择要考虑电子标签时钟的提取）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，电子标签在电子标签芯片中，一般不会有时钟电路，电子标签

43、芯片一般需要在读写器发来的码流中提取时钟，读写器发出芯片一般需要在读写器发来的码流中提取时钟，读写器发出 的编码方式应该能够使电子标签容易提取时钟信息。的编码方式应该能够使电子标签容易提取时钟信息。 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 点击此处结束放映点击此处结束放映 注：选择编码方法的考虑因素 （1 1）编码编码方式的选择要考虑电子标签能量的来源方式的选择要考虑电子标签能量的来源 在REID系统中使用的电子标签常常是无源的，而无源标签 需要在读写器的通信过程中获得自身的能量供应。为了保 证系统的正常工作，信道编码方式

44、必须保证不能中断读写必须保证不能中断读写 器对电子标签的能量供应器对电子标签的能量供应。 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，这种相邻 数据间有跳变的码，不仅可以保证在连续出现“0”时对电 子标签的能量供应，而且便于电子标签从接收到的码中提 取时钟信息。 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 点击此处结束放映点击此处结束放映 注：选择编码方法的考虑因素 （2 2）编码编码方式的选择要考虑电子标签的检错的能力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

45、 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。 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 点击此处结束放映点击此处结束放映 注：选择编码方法的考虑因素 （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

46、勒编码、差动双向编码容易使电子 标签提取时钟。 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 9.3.4编码方式编码方式Matlab/Simulink仿真方法仿真方法 1. Matlab/Simulink软件软件。 2. Simulink使用简介。使用简介。 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 RFID常用的调制方法常用的调制方法 9.4 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 数字基带信号往往具有丰富的低频分量，必

47、须用数字基带信号往往具有丰富的低频分量，必须用 数字基带信号对载波进行调制，而不是直接传送数字基数字基带信号对载波进行调制，而不是直接传送数字基 带信号，以使信号与信道的特性相匹配。用数字基带信带信号，以使信号与信道的特性相匹配。用数字基带信 号控制载波，把数字基带信号变换为数字已调信号的过号控制载波，把数字基带信号变换为数字已调信号的过 程称为数字调制，程称为数字调制，RFID主要采用数字调制的方式。主要采用数字调制的方式。 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 点击此处结束放映点击此处结束放映 调制和解调 通常基带信

48、号具有较低的频率分量，不宜通过无线信道传输。因 此，在通信系统的发送端需要由一个载波来运载基带信号，也就 是使载波的某个参量随基带信号的规律而变化，这一过程称为 （载波）调制。 载波受调制以后称为已调信号，它含有基带信号的全部特征。 在通信系统的接收端则需要有解调过程，其作用是将已调信号中 的原始基带信号恢复出来。 调制和解调过程对通信系统是至关重要的，因为调制解调方式在 很大程度上决定了系统可能达到的性能。 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 点击此处结束放映点击此处结束放映 调制的基本作用是频率搬移。概括起来，调制主要有如下几个目 的： 频率搬移频

49、率搬移。调制把基带信号频谱搬移到一定的频率范围，以适应 信道传输要求。 实现信道复用实现信道复用。一般每个被传输信号占用的带宽小于信道带宽， 因此，一个信道同时只传一个信号是很浪费的，此时信道工作在 远小于其传输信息容量的情况下。然而通过调制，使各个信号的 频谱搬移到指定的位置，从而实现在一个信道里同时传输许多信 号。 工作频率越高带宽越大工作频率越高带宽越大。根据信息论一般原理可知，宽带通信系 统一般表现出较好的抗干扰性能。将信号变换，使它占据较大的 带宽，它将具有较强的抗干扰性。 工作频率越高天线尺寸越小工作频率越高天线尺寸越小。如果天线的尺寸可以与工作波长相 比拟，天线的辐射更为有效。由

50、于工作频率与波长成反比，提高 工作频率可以降低波长，进而减小天线的尺寸，迎合现代通信对 尺寸小型化的要求。 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 点击此处结束放映点击此处结束放映 调制信号有模拟信号和数字信号之分，因此根据输入调制 信号的不同，调制可以分为模拟调制和数字调制。 模拟调制是指输入调制信号为幅度连续变化的模拟量； 数字调制是指输入调制信号为幅度离散的数字量。 载波的参数有幅度、频率和相位，因此根据载波的参数变 化不同，调制可以分为幅度调制、频率调制和相位调制。 幅度调制是指载波信号的振幅参数随调制信号的大小而变 化； 频率调制是指载波信号的频

51、率参数随调制信号的大小而变 化； 相位调制是指载波信号的相位参数随调制信号的大小而变 化。 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 点击此处结束放映点击此处结束放映 注： 1、RFID系统通常采用数字调制方式传送消息，调制信号（包括数字基带信号 和已调脉冲）对正弦波进行调制。 2、在RFID系统中，正弦载波除了是信息的载体外，在无源电子标签中还具有 提供能量的作用，这一点与其他无线通信有所不同。 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 9.4.1载波载波 在信号传输的过程中，并不是将信号直接进行传在信号传输的过程中，并

52、不是将信号直接进行传 输，而是将信号与一个固定频率的波进行相互作用，这输，而是将信号与一个固定频率的波进行相互作用，这 个过程称为加载，这样一个固定频率的波称为载波。个过程称为加载，这样一个固定频率的波称为载波。 载波是指被调制以传输信号的波形，载波一般为载波是指被调制以传输信号的波形，载波一般为 正弦振荡信号，正弦振荡的载波信号可以表示为正弦振荡信号，正弦振荡的载波信号可以表示为 （9.6） 载波被调制以后，载波的振幅、频率或相位就随信号的载波被调制以后，载波的振幅、频率或相位就随信号的 变化而变化。变化而变化。 )cos()(tAtv c 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（

53、物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 9.4.2振幅键控振幅键控 调幅是指载波的频率和相位不变，载波的振幅随调调幅是指载波的频率和相位不变，载波的振幅随调 制信号的变化而变化。制信号的变化而变化。 振幅键控（振幅键控（Amplitude Shift Keying，ASK）是利用载）是利用载 波的幅度变化传递数字信息，在二进制数字调制中，载波波的幅度变化传递数字信息，在二进制数字调制中，载波 的幅度只有两种变化，分别对应二进制的的幅度只有两种变化，分别对应二进制的“1”和和“0”。 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技

54、术教程）核心技术教程 点击此处结束放映点击此处结束放映 二进制振幅键控信号时间波型 载波信号 2ASK信号 s(t) 1011 Tb 001 t t t 注：调幅技术实现起来简单，但容易受增益变化的影响，是一种低效的 调制技术。 ASK 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 点击此处结束放映点击此处结束放映 调制深度调制深度 B A mA=（A-B）/（A+B）*100% 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 点击此处结束放映点击此处结束放映 脉冲调副波的波形和频谱 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID

55、）核心技术教程）核心技术教程 图图9.11 振幅键控的时间波形振幅键控的时间波形 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 9.4.3频移键控频移键控 频移键控（频移键控（Frequency Shift Keying，FSK）是利用载）是利用载 波的频率变化传递数字信息，是对载波的频率进行键控。波的频率变化传递数字信息，是对载波的频率进行键控。 二进制频移键控载波的频率只有两种变化状态，载波的频二进制频移键控载波的频率只有两种变化状态，载波的频 率在率在 和和 两个频率点变化，分别对应二进制信息两个频率点变化，分别对应二进制

56、信息 的的“1”和和“0”。 1 f 2 f 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 点击此处结束放映点击此处结束放映 二进制移频键控信号的时间波形 a ak 1011001 t s(t) t s(t)b t t c d et tf gt2FSK信号 注：该技术抗干扰性能好，但占用带宽较大。 FSK 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 图图9.13 频移键控的时间波形频移键控的时间波形 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程

57、）核心技术教程 9.4.4相移键控相移键控 相移键控（相移键控（Phase Shift Keying，PSK）是利用载波的）是利用载波的 相位变化传递数字信息，是对载波的相位进行键控。二进相位变化传递数字信息，是对载波的相位进行键控。二进 制相移键控载波的初始相位有两种变化状态，通常载波的制相移键控载波的初始相位有两种变化状态，通常载波的 初始相位在初始相位在0和和两种状态变化，分别对应二进制信息的两种状态变化，分别对应二进制信息的“1” 和和“0”。 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 点击此处结束放映点击此处结束放映 原始信息原始信息 t t2PSK t载波载波 100110 二进制移相键控信号的时间波形 注：用180相移表示1，用0相移表示0。这种调制技术抗干扰性能最好，且 相位的变化也可以作为定时信息来同步发送机和接收机的时钟，并对传输 速率起到加倍的作用。 PSK 物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）核心技术教程）核心技术教程 图图9.14 相移键控的时间波形相移键控的时间波形 点击此处结束放映点击此处结束放映 物联网射频识别（物联网射频识别（R