数据校验和防碰撞算法

, , , , , ,*,RFID,技术基础,1,数据校验和防碰撞算法,在,RFID,系统中，数据传输的完整性存在两个方面的问题：,一是外界的各种干扰可能使数据传输产生错误；,二是多个应答器同时占用信道使发送数据产生碰撞。,运用,数据检验,（差错检测）和,防碰撞算法,可分别解决这两个问题。,2,4 数据校验和防碰撞算法,差错,随机错误：由信道中的随机噪声干扰引起。在出现这种错误时，前后位之间的错误彼此无关。,突发错误：由突发干扰引起，当前面出现错误时，后面往往也会出现错误，它们之间有相关性。,混合错误,突发错误长度,b,=5,3,4 数据校验和防碰撞算法,差错控制,在传输信息数据中增加一些冗余编码，使监督码元和信息码元之间建立一种确定的关系，实现差错控制编码和差错控制解码功能 。,反馈重发（,ARQ,）、前向纠错（,FEC,）和混合纠错（,HEC,）,反馈重发发送端需要在得到接收端正确收到所发信息码元（通常以帧的形式发送）的确认信息后，才能认为发送成功,。,前向纠错接收端通过纠错解码自动纠正传输中出现的差错，所以该方法不需要重传。这种方法需要采用具有很强纠错能力的编码技术,混合纠错是,ARQ,和,FEC,的结合,，,设计思想是对出现的错误尽量纠正，纠正不了则需要通过重发来消除差错。,4,4 数据校验和防碰撞算法,检纠错码,信息码元与监督码元,信息码元,k,监督码元,r,5,4 数据校验和防碰撞算法,检纠错码的分类,6,4 数据校验和防碰撞算法,分组码,码组的监督码元仅与本码组的信息码元有关，而与其他码元组的信息码元无关,卷积码,码组的监督码元不仅与本码组的信息码元相关，而且与本码组相邻的前,m,个时刻输入的码组的信息码元之间也具有约束关系,性能优于分组码,交织码,利用交织技术构造出来的编码,7,4 数据校验和防碰撞算法,交织码,8,4 数据校验和防碰撞算法,RFID,中的差错检测,CRC,码（循环冗余码）,较强的检错能力，硬件实现简单,算法步骤,9,4 数据校验和防碰撞算法,RFID,中的差错检测,CRC,码（循环冗余码）,较强的检错能力，硬件实现简单,算法步骤,将,k,位信息写成,k,-1,阶多项式,M,(,X,),；,设生成多项式,G,(,X,),的阶为,r,；,用模,2,除法计算,XrM,(,X,)/,G,(,X,),，获得余数多项式,R,(,X,),；,用模,2,减法求得传送多项式,T,(,X,),，,T,(,X,)=,XrM,(,X,)-,R,(,X,),，则,T,(,X,),多项式系数序列的前,k,位为信息位，后,r,位为校验位，总位数,n,=,k,+,r,。,10,4 数据校验和防碰撞算法,防碰撞算法,有两个或两个以上的应答器同时发送数据，那么就会出现通信冲突，产生数据相互的干扰，即碰撞。,多个应答器处在多个阅读器的工作范围之内，它们之间的数据通信也会引起数据干扰。,采取防碰撞（冲突）协议，由防碰撞算法（,Anti-collision Algorithms,）和有关命令来实现。,11,4 数据校验和防碰撞算法,ALOHA,算法,纯,ALOHA,算法用于只读系统。当应答器进入射频能量场被激活以后，它就发送存储在应答器中的数据，且这些数据在一个周期性的循环中不断发送，直至应答器离开射频能量场。,时隙,ALOHA,算法,把时间分为离散的时间段（时隙），每段时间对应一帧,动态时隙,ALOHA,算法,阅读器在等待状态中的循环时隙段内发送请求命令，该命令使工作应答器同步，然后提供,1,或,2,个时隙给工作应答器使用，工作应答器将选择自己的传送时隙，如果在这,1,或,2,个时隙内有较多应答器发生了数据碰撞，阅读器就用下一个请求命令增加可使用的时隙数（如,4,，,8,，,），直至不出现碰撞为止。,信道吞吐率,S=G,e,-,2,G,信道吞吐率,S=G,e,-G,12,4 数据校验和防碰撞算法,二进制树型搜索算法,13,4 数据校验和防碰撞算法,ISO/IEC 14443,标准中的防碰撞协议,TYPE A,帧有,3,种类型：短帧、标准帧和面向比特的防碰撞帧。,命令集,REQA/WUPA,命令,ATQA,应答,ANTICOLLISION,和,SELECT,命令,SAK,应答,HALT,命令,14,4 数据校验和防碰撞算法,PICC,的状态,Power-off,（断电）状态,Idle,（休闲）状态,Ready,（就绪）状态,Active,（激活）状态,Halt,（停止）状态,15,4 数据校验和防碰撞算法,防碰撞流程,16,4 数据校验和防碰撞算法,TYPE B,的防碰撞协议,REQB/WUPB,命令,SLOT-MARKER,命令,ATQB,应答,ATTRIB,命令,HLTB,命令及应答,17,TYPE B,防碰撞过程示例,18,4 数据校验和防碰撞算法,碰撞检测,检测接收到的电信号参数（如信号电压幅度、脉冲宽度等）是否发生了非正常变化，但是对于无线电射频环境，门限值较难设置；,通过差错检测方法检查有无错码，虽然应用奇偶校验、,CRC,码检查到的传输错误不一定是数据碰撞引起，但是这种情况的出现也被认为是出现了碰撞；,利用某些编码的性能，检查是否出现非正常码来判断是否产生数据碰撞，如曼彻斯特码，若以,2,倍数据时钟频率的,NRZ,码表示曼彻斯特码，则出现,11,码就说明产生了碰撞，并且可以知道碰撞发生在哪一位。,19,4 数据校验和防碰撞算法,设计实例,MCRF250,芯片,非接触可编程无源,RFID,器件,工作频率（载波）为,125kHz,两种工作模式：初始模式（,Native,）和读模式。,只读数据传送，片内带有一次性可编程（,OTP,）的,96,位或,128,位用户存储器（支持,48,位或,64,位协议）；,具有片上整流和稳压电路；,低功耗；,编码方式为,NRZ,码、曼彻斯特码和差分曼彻斯特码；,调制方式为,FSK,、,PSK,和直接调制；,封装方式有,PDIP,和,SOIC,两种。,20,4 数据校验和防碰撞算法,芯片内部电路,由射频前端、防碰撞电路及存储器,3,部分组成,21,4 数据校验和防碰撞算法,FSK防碰撞阅读器设计,22,4 数据校验和防碰撞算法,防碰撞流程,23,