资源描述
,合肥工业大学 计算机与信息学院,*,RFID,技术基础,合肥工业大学 计算机与信息学院,3,编码和调制,数据和信号,数据可定义为表意的实体，分为模拟数据和数字数据。模拟数据在某些时间间隔上取连续的值，例如，语音、温度、压力等。,数字数据取离散值，为人们所熟悉的例子是文本或字符串。在射频识别应答器中存放的数据是数字数据。,2,3,编码和调制,数据和信号,模拟信号在时域表现为连续的变化，在频域其频谱是离散的。模拟信号用来表示模拟数据。,数字信号是一种电压脉冲序列，数据取离散值，通常可用信号的两个稳态电平来表示，一个表示二进制的0，另一个表示二进制的1。,3,3,编码和调制,传输介质,传输介质是数据传输系统里发送器和接收器之间的物理通路。,无线传输,射频识别所用的频率为,135 kHz,（,LF,）及,ISM,频率的,13.56 MHz,（,HF,），,433 MHz,（,UHF,），,869 MHz,（,UHF,），,915 MHz,（,UHF,），,2.45 GHz,（,UHF,），,5.8 GHz,（,SHF,）。,4,3,编码和调制,信道的容量,对在给定条件，给定通信路径或信道上的数据传输速率称为信道容量。,数据传输速率,=,码元传输速率,log,2,M,信道的最大容量,C,为,C,=2BW log,2,M,带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道最大容量,C,=BW log,2,（,1,S,/,N,）,5,3,编码和调制,数据编码(信源编码和信道编码),信源编码是对信源信息进行加工处理，模拟数据要经过采样、量化和编码变换为数字数据，为降低所需要传输的数据量，在信源编码中还采用了数据压缩技术。,信道编码是将数字数据编码成适合于在数字信道上传输的数字信号，并具有所需的抵抗差错的能力，即通过相应的编码方法使接收端能具有检错或纠错能力。,6,3,编码和调制,数字基带信号波形,7,3,编码和调制,数字基带信号的频谱,8,3,编码和调制,RFID中常用的编码方式及编解码器,曼彻斯特（Manchester）码,9,3,编码和调制,RFID中常用的编码方式及编解码器,曼彻斯特（Manchester）码,编码器电路,10,3,编码和调制,RFID中常用的编码方式及编解码器,曼彻斯特（Manchester）码,曼彻斯特码编码器时序波形图示例,11,消息码：0 1 1 0 0 1 1,曼彻斯特编码：01 10 01 01 01 10 10,编码方法及实现：编码时可以用一个输入数据2倍频率的（2倍时钟频率）的矩形脉冲与输入的数据做异或运算。即可得到所需的码型。,解码方法及实现：解码时运用解码相反的方法，用一个1/2频率的矩形脉冲（即时钟频率）与输入的数据进行异或。,曼彻斯特编码的编码与解码的仿真：,3,编码和调制,3,编码和调制,3,编码和调制,3,编码和调制,3,编码和调制,3,编码和调制,RFID中常用的编码方式及编解码器,密勒（Miller）码,密勒码编码规则,bit(i,-,1),bit i,密勒码编码规则,1,bit i,的起始位置不变化，中间位置跳变,0,0,bit i,的起始位置跳变，中间位置不跳变,1,0,bit i,的起始位置不跳变，中间位置不跳变,17,3,编码和调制,RFID中常用的编码方式及编解码器,密勒码波形及与,NRZ,码、曼彻斯特码的波形关系,18,3,编码和调制,RFID中常用的编码方式及编解码器,密勒（Miller）码,用曼彻斯特码产生密勒码的电路,19,3,编码和调制,3,编码和调制,修正密勒码编码器,假设输出数据为01 1010,21,3,编码和调制,修正密勒码解码,修正密勒码解码器原理框图,22,3,编码和调制,修正密勒码解码,解码时序波形图示例,23,3,编码和调制,脉冲调制,将数据的NRZ码变换为更高频率的脉冲串，该脉冲串的脉冲波形参数受NRZ码的值0和1调制。,主要的调制方式为频移键控FSK和相移键控PSK。,24,3,编码和调制,脉冲调制,FSK,FSK,脉冲调制波形,25,3,编码和调制,脉冲调制,FSK,调制,FSK,实现的原理框图,26,3,编码和调制,脉冲调制,FSK,解调,FSK,解调电路原理图,27,3,编码和调制,脉冲调制,FSK,解调,工作原理如下：,触发器,D1,将输入,FSK,信号变为窄脉冲。触发器,D1,采用,74HC74,，当,端为高时，,FSK,上跳沿将,Q,端置高，但由于此时,为低，故,CL,端为低，又使,Q,端回到低电平。,Q,端的该脉冲使十进计数器,4017,复零并可重新计数。,28,3,编码和调制,脉冲调制,PSK1和PSK2,采用,PSK1,调制时，若在数据位的起始处出现上升沿或下降沿（即出现,1,，,0,或,0,，,1,交替），则相位将于位起始处跳变,180,。而,PSK2,调制时，相位在数据位为,1,时从位起始处跳变,180,，在数据位为,0,时则相位不变。,29,3,编码和调制,PSK调制电路,选择相位法电路框图,30,3,编码和调制,PSK解调电路,阅读器能正确将PSK调制信号变换为NRZ码的关键。,31,3,编码和调制,设,PSK,信号的数据速率为,f,c/2,（,f,c,为射频载波频率值,125 kHz,），则加至解调器的,PSK,信号是,125 kHz/2=62.5 kHz,的方波信号。该,PSK,信号进入解调器后分为两路：一路加至触发器,D3,的时钟输入端（,CLK,），触发器,D3,是位值判决电路；另一路用于形成相位差为,90,的基准信号。触发器,D3,的,D,输入端加入的是由,125 kHz,载波基准形成的,62.5 kHz,基准方波信号，这样，若触发器的,D3,的时钟与,D,输入端两信号相位差为,90,（或相位差不偏至,0,或,180,附近），则触发器,D3,的,Q,端输出信号即为,NRZ,码，可供微控制器,MCU,读入。,32,3,编码和调制,PSK,解调电路的相关波形,33,3,编码和调制,副载波与副载波调制解调,TYPE A中的副载波调制,标准帧的结构,副载波调制波形,34,3,编码和调制,副载波与副载波调制解调,TYPE B,中的副载波调制：,位编码采用不归零,NRZ,编码，副载波调制采用,BPSK,方式，逻辑状态的转换用副载波相移,180,来表示，,0,表示逻辑,1,，,0,180,表示逻辑,0,，副载波频率,f,s=847 kHz,，数据传输速率为,106 kbps,。,35,3,编码和调制,副载波与副载波调制解调,TYPE B中的副载波调制：,数位的副载波调制加负载调制,36,3,编码和调制,TYPE A中的副载波解调,相干解调（同步解调）,非相干解调,ASK调制时，其包络线与基带信号成正比，因此采用包络检波就可以复现基带信号，这种方法无须同频同相的副载波基准信号。,37,3,编码和调制,正弦波调制,正弦振荡的载波信号,调幅,调制信号,产生的调幅波,设上式,v,(,t,),的相位角,=0,积化和差,38,3,编码和调制,振幅调制模型,调幅波的频域,39,3,编码和调制,脉冲调幅波,40,3,编码和调制,数字调制ASK方式的实现,国际标准ISO 14443的负载调制测试用的PICC电路,41,3,编码和调制,数字调制,ASK,方式的实现,国际标准,ISO 14443,的负载调制测试用的,PICC,电路,应答器谐振回路由线圈,L,和电容器,CV1,组成，其谐振电压经桥式整流器,VD1VD4,整流，并用齐纳二极管,VD5,稳压在,3 V,左右。副载波信号（,874 kHz,）可通过跳线选择,C,mod1,或,R,mod1,进行负载调制。由曼彻斯特码或,NRZ,码进行,ASK,或,BPSK,副载波调制。,42,3,编码和调制,数字调频和调相,43,
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