无线射频识别RFID技术编码与调制课件.pptx

会计学1无线射频识别无线射频识别RFID技术编码与调制课件技术编码与调制课件5.1 5.1 信号与编码信号与编码5.2 5.2 RFIDRFID常见的编码方式常见的编码方式 5.3 5.3 脉冲调制脉冲调制5.4 5.4 正弦波调制正弦波调制主要内容主要内容第1页/共90页本章学习目标本章学习目标 ：了解通信系统里的信号与编码相关基础了解通信系统里的信号与编码相关基础掌握掌握串曼彻斯特码、密勒码、修正密勒码的串曼彻斯特码、密勒码、修正密勒码的编码方法，了解对应的解码方法编码方法，了解对应的解码方法掌握掌握数据传输过程中采用的调制与解调技术数据传输过程中采用的调制与解调技术第2页/共90页n n人人人人类类类类在在在在生生生生活活活活、生生生生产产产产和和和和社社社社会会会会活活活活动动动动中中中中总总总总是是是是伴伴伴伴随随随随着着着着消消消消息息息息（或或或或信信信信息）息）息）息）n n的传递，这种传递消息（或信息）的过程就叫做的传递，这种传递消息（或信息）的过程就叫做的传递，这种传递消息（或信息）的过程就叫做的传递，这种传递消息（或信息）的过程就叫做通信通信通信通信。n n通信系统通信系统通信系统通信系统是指完成通信这一过程的全部设备和传输媒介。是指完成通信这一过程的全部设备和传输媒介。是指完成通信这一过程的全部设备和传输媒介。是指完成通信这一过程的全部设备和传输媒介。n n 一般可概括为如下图所示的模型：一般可概括为如下图所示的模型：一般可概括为如下图所示的模型：一般可概括为如下图所示的模型：n n n n通信系统模型通信系统模型通信系统模型通信系统模型5.1 信号和编码第3页/共90页n n信信信信息息息息源源源源（简简简简称称称称信信信信源源源源）：把把把把各各各各种种种种消消消消息息息息转转转转换换换换成成成成原原原原始始始始电电电电信信信信号号号号，如麦如麦如麦如麦n n克风。信源可分为模拟信源和数字信源。克风。信源可分为模拟信源和数字信源。克风。信源可分为模拟信源和数字信源。克风。信源可分为模拟信源和数字信源。n n发送设备发送设备发送设备发送设备：产生适合于在信道中传输的信号。：产生适合于在信道中传输的信号。：产生适合于在信道中传输的信号。：产生适合于在信道中传输的信号。n n信信信信道道道道：将将将将来来来来自自自自发发发发送送送送设设设设备备备备的的的的信信信信号号号号传传传传送送送送到到到到接接接接收收收收端端端端的的的的物物物物理理理理媒媒媒媒质质质质。分分分分n n为有线信道和无线信道两大类。为有线信道和无线信道两大类。为有线信道和无线信道两大类。为有线信道和无线信道两大类。n n噪声源噪声源噪声源噪声源：集中表示分布于通信系统中各处的噪声。：集中表示分布于通信系统中各处的噪声。：集中表示分布于通信系统中各处的噪声。：集中表示分布于通信系统中各处的噪声。n n接接接接收收收收设设设设备备备备：从从从从受受受受到到到到减减减减损损损损的的的的接接接接收收收收信信信信号号号号中中中中正正正正确确确确恢恢恢恢复复复复出出出出原原原原始始始始电电电电信号。信号。信号。信号。n n受受受受信信信信者者者者（信信信信宿宿宿宿）：把把把把原原原原始始始始电电电电信信信信号号号号还还还还原原原原成成成成相相相相应应应应的的的的消消消消息息息息，如如如如扬声扬声扬声扬声n n器等。器等。器等。器等。5.1 信号和编码第4页/共90页n n模拟信号模拟信号模拟信号模拟信号：代表消息的信号参量取值连续，例如麦克风输出电：代表消息的信号参量取值连续，例如麦克风输出电：代表消息的信号参量取值连续，例如麦克风输出电：代表消息的信号参量取值连续，例如麦克风输出电压：压：压：压：n n数字信号数字信号数字信号数字信号：代表消息的信号参量取值为有限个，例如电报信号、：代表消息的信号参量取值为有限个，例如电报信号、：代表消息的信号参量取值为有限个，例如电报信号、：代表消息的信号参量取值为有限个，例如电报信号、n n计算机输入输出信号：计算机输入输出信号：计算机输入输出信号：计算机输入输出信号：(a)话音信号话音信号 (b)抽样信号抽样信号 模拟信号模拟信号 (a)二进制信号二进制信号 (b)2PSK信号信号 数字信号数字信号5.1 信号和编码第5页/共90页通通通通常常常常，按按按按照照照照信信信信道道道道中中中中传传传传输输输输的的的的是是是是模模模模拟拟拟拟信信信信号号号号还还还还是是是是数数数数字信号，相应地字信号，相应地字信号，相应地字信号，相应地把把把把通通通通信信信信系系系系统统统统分分分分为为为为模模模模拟拟拟拟通通通通信信信信系系系系统统统统和和和和数数数数字字字字通通通通信信信信系系系系统统统统。n n模模模模拟拟拟拟通通通通信信信信系系系系统统统统是是是是利利利利用用用用模模模模拟拟拟拟信信信信号号号号来来来来传传传传递递递递信信信信息息息息的通信系统。的通信系统。的通信系统。的通信系统。n n可可可可见见见见，在在在在模模模模拟拟拟拟通通通通信信信信系系系系统统统统中中中中，发发发发送送送送设设设设备备备备简简简简化化化化为为为为调调调调制制制制器器器器，接接接接收收收收设设设设备备备备简简简简化化化化为为为为解解解解调调调调器器器器，主主主主要要要要是强调在模拟通信系统中调制的重要作用。是强调在模拟通信系统中调制的重要作用。是强调在模拟通信系统中调制的重要作用。是强调在模拟通信系统中调制的重要作用。模拟通信系统模型模拟通信系统模型5.1 信号和编码第6页/共90页 数字通信系统数字通信系统数字通信系统数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统。是利用数字信号来传递信息的通信系统。是利用数字信号来传递信息的通信系统。是利用数字信号来传递信息的通信系统。信信信信源源源源编编编编码码码码与与与与译译译译码码码码目目目目的的的的：提提提提高高高高信信信信息息息息传传传传输输输输的的的的有有有有效效效效性性性性以以以以及及及及完完完完成成成成模模模模/数转换数转换数转换数转换 ；信道编码与译码目的：增强抗干扰能力；信道编码与译码目的：增强抗干扰能力；信道编码与译码目的：增强抗干扰能力；信道编码与译码目的：增强抗干扰能力；加密与解密目的：保证所传信息的安全；加密与解密目的：保证所传信息的安全；加密与解密目的：保证所传信息的安全；加密与解密目的：保证所传信息的安全；数数数数字字字字调调调调制制制制与与与与解解解解调调调调目目目目的的的的：形形形形成成成成适适适适合合合合在在在在信信信信道道道道中中中中传传传传输输输输的的的的带带带带通通通通信信信信号号号号 ；同步目的：使收发两端的信号在时间上保持步调一致同步目的：使收发两端的信号在时间上保持步调一致同步目的：使收发两端的信号在时间上保持步调一致同步目的：使收发两端的信号在时间上保持步调一致 。数字通信系统模型数字通信系统模型5.1 信号和编码第7页/共90页RFIDRFID系统常采用数字信号。其主要特点系统常采用数字信号。其主要特点信号的完整性信号的完整性RFIDRFID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。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。信号的安全性信号的安全性RFIDRFID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。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。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。5.1 信号和编码第8页/共90页RFIDRFID系统的基本通信模型系统的基本通信模型按按读读写写器器到到电电子子标标签签的的数数据据传传输输方方向向，RFIDRFID系系统统的的通通信信模模型型主主要要由由读读写写器器（发发送送器器）中中的的信信号号编编码码（信信号号处处理理）和和调调制制器器（载载波波电电路路），传传输输介介质质（信信道道），以以及及电电子子标标签签（接接收收器器）中中的的解解调调器器（载载波波回回路路）和和信信号译码（信号处理）组成。号译码（信号处理）组成。RFIDRFID系系统统最最终终要要完完成成的的功功能能是是对对数数据据的的获获取取，这这种种在在系系统统内内的的数数据据交交换换有有两两个个方方面面的的内内容容：RFIDRFID读读写写器器向向RFIDRFID电电子子标标签签方方向向的的数数据据传传输输和和RFIDRFID电子标签向电子标签向RFIDRFID读写器方向的数据传输读写器方向的数据传输。RFIDRFID系统的基本通信模型系统的基本通信模型5.1 信号和编码第9页/共90页n n信信信信号号号号编编编编码码码码系系系系统统统统是是是是对对对对要要要要传传传传输输输输的的的的信信信信息息息息进进进进行行行行编编编编码码码码，以以以以便便便便传传传传输输输输信信信信号能号能号能号能n n够够够够尽尽尽尽可可可可能能能能最最最最佳佳佳佳的的的的与与与与信信信信道道道道相相相相匹匹匹匹配配配配，防防防防止止止止信信信信息息息息干干干干扰扰扰扰或或或或发发发发生生生生碰碰碰碰撞。撞。撞。撞。n n调调调调制制制制器器器器用用用用于于于于改改改改变变变变高高高高频频频频载载载载波波波波信信信信号号号号，即即即即使使使使得得得得载载载载波波波波信信信信号号号号的的的的振振振振幅幅幅幅、频频频频n n率或相位与调制的基带信号相关。率或相位与调制的基带信号相关。率或相位与调制的基带信号相关。率或相位与调制的基带信号相关。n n射射射射频频频频识识识识别别别别系系系系统统统统信信信信道道道道的的的的传传传传输输输输介介介介质质质质为为为为磁磁磁磁场场场场（电电电电感感感感耦耦耦耦合合合合）和和和和电电电电磁波磁波磁波磁波n n（微波）。（微波）。（微波）。（微波）。n n解调器解调器解调器解调器用于解调获取信号，以便再生基带信号。用于解调获取信号，以便再生基带信号。用于解调获取信号，以便再生基带信号。用于解调获取信号，以便再生基带信号。n n信信信信号号号号译译译译码码码码系系系系统统统统是是是是对对对对从从从从解解解解调调调调器器器器传传传传来来来来的的的的基基基基带带带带信信信信号号号号进进进进行行行行译译译译码码码码，恢复恢复恢复恢复n n成原来的信息，并识别和纠正传输错误。成原来的信息，并识别和纠正传输错误。成原来的信息，并识别和纠正传输错误。成原来的信息，并识别和纠正传输错误。5.1 信号和编码第10页/共90页5.1 信号和编码5.1.1 5.1.1 数据和信号数据和信号数据：数据：数据是指预先约定的具有某种含义的数字、数据是指预先约定的具有某种含义的数字、符号和字母的组合。符号和字母的组合。信号：信号：数据在传输过程中的电磁波的表示。数据在传输过程中的电磁波的表示。信息信息数据数据信号信号第11页/共90页5.1.1 5.1.1 数据和信号数据和信号信号信号信号信号 (signalssignalssignalssignals)n n数据的电气或电磁表示方式数据的电气或电磁表示方式数据的电气或电磁表示方式数据的电气或电磁表示方式n n有模拟信号或数字信号两种形式。有模拟信号或数字信号两种形式。有模拟信号或数字信号两种形式。有模拟信号或数字信号两种形式。模拟信号模拟信号模拟信号模拟信号 (analog signalsanalog signalsanalog signalsanalog signals)n n信号波形随时间连续变化；信号波形随时间连续变化；信号波形随时间连续变化；信号波形随时间连续变化；n n通常用连续变化的电压值表示。通常用连续变化的电压值表示。通常用连续变化的电压值表示。通常用连续变化的电压值表示。数字信号数字信号数字信号数字信号(digitadigitadigitadigital l l l signalssignalssignalssignals)n n瞬时跳变直方形；瞬时跳变直方形；瞬时跳变直方形；瞬时跳变直方形；n n只有有限个特定的电压值。只有有限个特定的电压值。只有有限个特定的电压值。只有有限个特定的电压值。5.1 信号和编码第12页/共90页5.1.1 5.1.1 数据和信号数据和信号n n模拟信号和数字信号之间是可模拟信号和数字信号之间是可以互相转换的以互相转换的5.1 信号和编码第13页/共90页5.1.1 5.1.1 数据和信号数据和信号n n 最基本的周期模拟信号，可用三个参数表示最基本的周期模拟信号，可用三个参数表示最基本的周期模拟信号，可用三个参数表示最基本的周期模拟信号，可用三个参数表示n n峰值振幅峰值振幅峰值振幅峰值振幅 (A)(A)(A)(A)n n信号强度之峰值信号强度之峰值信号强度之峰值信号强度之峰值n n单位：伏特单位：伏特单位：伏特单位：伏特n n频率频率频率频率(f)(f)(f)(f)n n信号变化的速率信号变化的速率信号变化的速率信号变化的速率n n单位：赫兹单位：赫兹单位：赫兹单位：赫兹 (Hz)(Hz)(Hz)(Hz)n n周期周期周期周期 T=1/fT=1/fT=1/fT=1/fn n相位相位相位相位()n n相对于时间相对于时间相对于时间相对于时间0 0 0 0的波形位置的波形位置的波形位置的波形位置n n正弦波可用下式表示正弦波可用下式表示正弦波可用下式表示正弦波可用下式表示n n s(s(s(s(t t t t)=)=)=)=A A A A sin(2 sin(2 sin(2 sin(2f t f t f t f t+)5.1 信号和编码第14页/共90页5.1.1 5.1.1 数据和信号数据和信号n n【信号的频谱和带宽】【信号的频谱和带宽】n n时域时域时域时域 (time domain)(time domain)(time domain)(time domain)n n显示信号振幅随时间变化的情况显示信号振幅随时间变化的情况显示信号振幅随时间变化的情况显示信号振幅随时间变化的情况n n信号随时间变化的情况（时间的函信号随时间变化的情况（时间的函信号随时间变化的情况（时间的函信号随时间变化的情况（时间的函数）数）数）数）n n通常由电子线路设计师使用通常由电子线路设计师使用通常由电子线路设计师使用通常由电子线路设计师使用n n频域频域频域频域 (frequency domain)(frequency domain)(frequency domain)(frequency domain)n n显示信号振幅随频率变化的情况显示信号振幅随频率变化的情况显示信号振幅随频率变化的情况显示信号振幅随频率变化的情况n n信号中频率分量的组成情况（频率信号中频率分量的组成情况（频率信号中频率分量的组成情况（频率信号中频率分量的组成情况（频率的函数）的函数）的函数）的函数）n n通常由通信系统设计师使用通常由通信系统设计师使用通常由通信系统设计师使用通常由通信系统设计师使用5.1 信号和编码第15页/共90页n n【信号的频谱和带宽】【信号的频谱和带宽】5.1.1 5.1.1 数据和信号数据和信号5.1 信号和编码第16页/共90页n n【信号的频谱和带宽信号的频谱和带宽】5.1.1 5.1.1 数据和信号数据和信号5.1 信号和编码第17页/共90页5.1.2 5.1.2 信道信道 传传输输介介质质是是用用来来传传递递信信号号的的某某种种介介质质。常常见见的的传传输介质包括双绞线、同轴电缆、光纤、无线传输等。输介质包括双绞线、同轴电缆、光纤、无线传输等。n n传输传输介质介质5.1 信号和编码第18页/共90页n n无线无线传输传输5.1.2 5.1.2 信道信道5.1 信号和编码第19页/共90页n n传输损耗传输损耗与失真与失真5.1.2 5.1.2 信道信道所谓所谓“传输损耗与失真传输损耗与失真”，指的是接收方收到的信，指的是接收方收到的信号与发送方发送的信号不相同。号与发送方发送的信号不相同。对模拟信号，主要表现为信号品质下降。对模拟信号，主要表现为信号品质下降。对数字信号，主要表现为产生位错（比特反置，即对数字信号，主要表现为产生位错（比特反置，即 0 0 1 1 或或 1 1 0 0）。）。造成造成“减损减损”的原因的原因衰减（衰减（attenuation)attenuation)时延失真（时延失真（delay distortiondelay distortion）噪声（噪声（noisenoise）5.1 信号和编码第20页/共90页5.1.2 5.1.2 信道信道变弱变弱(衰减）衰减）变形变形(失真失真)掺杂掺杂(噪声噪声)传输损耗传输损耗5.1 信号和编码第21页/共90页n n传输损耗与失真传输损耗与失真传输损耗与失真传输损耗与失真衰减衰减衰减衰减5.1.2 5.1.2 信道信道信号强度（能量）随传输距离增长而不断减弱；信号强度（能量）随传输距离增长而不断减弱；衰减程度与传输介质有关；衰减程度与传输介质有关；传输工程师要考虑的三个问题传输工程师要考虑的三个问题:接收到的信号要强接收到的信号要强 以便接收电路检测。以便接收电路检测。信噪比要高信噪比要高 信号电平必须大大高于噪声电平。信号电平必须大大高于噪声电平。特别注意高频衰减特别注意高频衰减 通常频率越高，衰减越严重特别是模拟传输（对数字传输影响不大）。通常频率越高，衰减越严重特别是模拟传输（对数字传输影响不大）。5.1 信号和编码第22页/共90页n n传输损耗与失真传输损耗与失真传输损耗与失真传输损耗与失真衰减衰减衰减衰减5.1.2 5.1.2 信道信道数字信号的衰减可通过在传输电路上安装中继器数字信号的衰减可通过在传输电路上安装中继器(repeater)(repeater)来解决。来解决。5.1 信号和编码第23页/共90页n n传输损耗与失真传输损耗与失真传输损耗与失真传输损耗与失真时延失真（变时延失真（变时延失真（变时延失真（变形）形）形）形）5.1.2 5.1.2 信道信道复合信号中的不同频率成分传播速度不同复合信号中的不同频率成分传播速度不同(中心频率处最快中心频率处最快,两侧最慢两侧最慢)，导致到达最终接收端时有各自的延迟。，导致到达最终接收端时有各自的延迟。对数字数据影响大对数字数据影响大(产生产生“码间串扰码间串扰”，即某个比特的一些，即某个比特的一些频率成分溢到其他比特上频率成分溢到其他比特上)，最大比特率因此受限。，最大比特率因此受限。5.1 信号和编码第24页/共90页n n传输损耗与失真传输损耗与失真传输损耗与失真传输损耗与失真噪声噪声噪声噪声5.1.2 5.1.2 信道信道传输过程中，在发送设备和接收设备之间插入进来的多余因而有害的信号。传输过程中，在发送设备和接收设备之间插入进来的多余因而有害的信号。5.1 信号和编码第25页/共90页n n信道的信道的最大容量最大容量5.1.2 5.1.2 信道信道u 对在给定条件、给定通信信道上的数据传输速率称为信道容量。数据传输速率是指每秒钟传输数据的位数，用比特率（对在给定条件、给定通信信道上的数据传输速率称为信道容量。数据传输速率是指每秒钟传输数据的位数，用比特率（b/s)b/s)来衡量来衡量其中：其中：C C：信道容量（比特：信道容量（比特/秒）；秒）；N N：噪声功率：噪声功率 W W：带宽；：带宽；S S：信号功率：信号功率香农定理：香农定理：5.1 信号和编码第26页/共90页5.1.3 5.1.3 编码编码数据编码数据编码数据编码数据编码(信源编码和信道编码信源编码和信道编码信源编码和信道编码信源编码和信道编码 )n n 信信信信源源源源编编编编码码码码是是是是对对对对信信信信源源源源信信信信息息息息进进进进行行行行加加加加工工工工处处处处理理理理，模模模模拟拟拟拟数数数数据据据据要要要要经经经经过过过过采采采采样样样样、量量量量化化化化和和和和编编编编码码码码变变变变换换换换为为为为数数数数字字字字数数数数据据据据，为为为为降降降降低低低低所所所所需需需需要要要要传传传传输输输输的的的的数数数数据据据据量量量量，在在在在信源编码中还采用了数据压缩技术。信源编码中还采用了数据压缩技术。信源编码中还采用了数据压缩技术。信源编码中还采用了数据压缩技术。n n 信信信信道道道道编编编编码码码码是是是是将将将将数数数数字字字字数数数数据据据据编编编编码码码码成成成成适适适适合合合合于于于于在在在在数数数数字字字字信信信信道道道道上上上上传传传传输输输输的的的的数数数数字字字字信信信信号号号号，并并并并具具具具有有有有所所所所需需需需的的的的抵抵抵抵抗抗抗抗差差差差错错错错的的的的能能能能力力力力，即即即即通通通通过过过过相相相相应应应应的的的的编编编编码码码码方方方方法使接收端能具有法使接收端能具有法使接收端能具有法使接收端能具有检错或纠错能力检错或纠错能力检错或纠错能力检错或纠错能力。5.1 信号和编码第27页/共90页5.1.3 5.1.3 编码编码【基带信号和宽带信号】【基带信号和宽带信号】【基带信号和宽带信号】【基带信号和宽带信号】n n基带信号基带信号就是将数字信号就是将数字信号 1 1 或或 0 0 直接用两种不同直接用两种不同n n的电压来表示，然后送到线路的电压来表示，然后送到线路上去传输。上去传输。n n宽带信号宽带信号则是将基带信号进行则是将基带信号进行调制调制后形成的频分复后形成的频分复n n用模拟信号。用模拟信号。5.1 信号和编码第28页/共90页5.1.3 5.1.3 编码编码【数字基带信号的波形】【数字基带信号的波形】【数字基带信号的波形】【数字基带信号的波形】5.1 信号和编码第29页/共90页5.1.3 5.1.3 编码编码 1.1.单极性不归零波形单极性不归零波形 NRZ NRZ 最简单最常用的基带信号形式。最简单最常用的基带信号形式。零电平和正电平分别对应着二进制代码零电平和正电平分别对应着二进制代码0 0和和1 1。应用应用：导线连接的各点之间近距离传输。：导线连接的各点之间近距离传输。特点特点：极性单一，有直流分量。另外位同步信息包含在电平：极性单一，有直流分量。另外位同步信息包含在电平 的转换之中，当出现连的转换之中，当出现连0 0序列时没有位同步信息。序列时没有位同步信息。5.1 信号和编码第30页/共90页5.1.3 5.1.3 编码编码 2 2双极性不归零波形双极性不归零波形 NRZ NRZ 脉冲的正负电平分别对应于二进制代码脉冲的正负电平分别对应于二进制代码1 1、0 0。特点特点：无直流分量。幅度相等极性相反的双极性波形，故当无直流分量。幅度相等极性相反的双极性波形，故当0 0、1 1符号等概率出现时，无直流分量。符号等概率出现时，无直流分量。节省能源。平均功率为节省能源。平均功率为E E2 2/4/4。抗干扰能力较强。恢复信号的判决电平为零值。抗干扰能力较强。恢复信号的判决电平为零值。5.1 信号和编码第31页/共90页5.1.3 5.1.3 编码编码3 3单极性归零波形单极性归零波形 RZ RZ 与单极性不归零波形的区别是有电脉冲宽度小于码元宽度，每个有电脉冲在小于码元长度内总要回到零电平。与单极性不归零波形的区别是有电脉冲宽度小于码元宽度，每个有电脉冲在小于码元长度内总要回到零电平。通常使电脉冲宽度为码元宽度的一半。通常使电脉冲宽度为码元宽度的一半。5.1 信号和编码第32页/共90页4 4、曼彻斯特编码（、曼彻斯特编码（ManchesterManchester）曼彻斯特编码也被称为分相编码（曼彻斯特编码也被称为分相编码（Split-Phase CodingSplit-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（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二进制“1”1”，半个比特周期时的正跳变表示二进制，半个比特周期时的正跳变表示二进制“0”0”，如下图所示：如下图所示：5.1.3 5.1.3 编码编码5.1 信号和编码第33页/共90页 在在RFIDRFID中，为使阅读器在读取数据时能很好地解中，为使阅读器在读取数据时能很好地解决同步的问题，往往不直接使用数据的决同步的问题，往往不直接使用数据的NRZNRZ码对射频码对射频进行调制，而是将数据的进行调制，而是将数据的NRZNRZ码进行编码变换后再对码进行编码变换后再对射频进行调制。所采用的变换编码主要由射频进行调制。所采用的变换编码主要由曼彻斯特码、曼彻斯特码、密勒码、修正密勒码密勒码、修正密勒码等。等。5.2 RFID常见的编码方式第34页/共90页5.2.1 5.2.1 曼彻斯特码曼彻斯特码【编码方式】【编码方式】u在曼彻斯特码中，在曼彻斯特码中，1 1码是前半（码是前半（50%50%）位为高，后半）位为高，后半位为低；位为低；0 0码是前半位为低，后半位为高。码是前半位为低，后半位为高。uNRZNRZ码和数据时钟进行异或便可得到曼彻斯特码。码和数据时钟进行异或便可得到曼彻斯特码。5.2 RFID常见的编码方式第35页/共90页5.2.1 5.2.1 曼彻斯特码曼彻斯特码【编码器】【编码器】编码器电路 5.2 RFID常见的编码方式第36页/共90页n n74HC74功能表功能表5.2 RFID常见的编码方式第37页/共90页5.2.1 5.2.1 曼彻斯特码曼彻斯特码【编码器】【编码器】曼彻斯特码编码器时序波形图曼彻斯特码编码器时序波形图5.2 RFID常见的编码方式第38页/共90页5.2.1 5.2.1 曼彻斯特码曼彻斯特码【软件实现方法】【软件实现方法】编码：采用曼彻斯特码传输数据信息时，信息块编码：采用曼彻斯特码传输数据信息时，信息块格式如下：格式如下：曼彻斯特码与曼彻斯特码与2 2倍数据时钟频率的倍数据时钟频率的NRZNRZ码对应关系：码对应关系：曼彻斯特码曼彻斯特码10结束位NRZNRZ码码10 01005.2 RFID常见的编码方式第39页/共90页5.2.1 5.2.1 曼彻斯特码曼彻斯特码【软件实现方法】【软件实现方法】解码：在解码时，解码：在解码时，MCUMCU可以采用可以采用2 2倍数据时钟频率对输倍数据时钟频率对输入数据的曼彻斯特码进行读入。入数据的曼彻斯特码进行读入。首先判断首先判断起始位起始位，其码序为，其码序为1010；然后将读入的；然后将读入的10,0110,01组组合转换为合转换为NRZNRZ的的1,01,0码；若读到码；若读到0000组合，则表示接收到组合，则表示接收到结束位结束位。例例5.15.1：曼彻斯特码的读入串为曼彻斯特码的读入串为10100101100100 10100101100100，求，求NRZNRZ码值。码值。5.2 RFID常见的编码方式第40页/共90页n n差分曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码n n差差差差分分分分曼曼曼曼彻彻彻彻斯斯斯斯特特特特编编编编码码码码波波波波形形形形图图图图：“1 1”代代代代表表表表没没没没有有有有跳跳跳跳变变变变（也也也也就就就就是是是是说说说说上上上上n n一个波形图在高现在继续在高开始，上一波形图在低继续在一个波形图在高现在继续在高开始，上一波形图在低继续在一个波形图在高现在继续在高开始，上一波形图在低继续在一个波形图在高现在继续在高开始，上一波形图在低继续在n n低低低低开开开开始始始始）；“0 0”代代代代表表表表有有有有跳跳跳跳变变变变（也也也也就就就就是是是是说说说说上上上上一一一一个个个个波波波波形形形形图图图图在在在在高高高高位位位位n n现在必须改在低开始，上一波形图在高位必须改在从低开始）现在必须改在低开始，上一波形图在高位必须改在从低开始）现在必须改在低开始，上一波形图在高位必须改在从低开始）现在必须改在低开始，上一波形图在高位必须改在从低开始）5.2 RFID常见的编码方式第41页/共90页n n思考题：思考题：思考题：思考题：n n数据码为：数据码为：数据码为：数据码为：100110101011001110100110101011001110n n请画出请画出请画出请画出单极性不归零码、双极性不归零码、单极性不归零码、双极性不归零码、单极性不归零码、双极性不归零码、单极性不归零码、双极性不归零码、n n单极性归零码、曼彻斯特码、差分曼彻斯特单极性归零码、曼彻斯特码、差分曼彻斯特单极性归零码、曼彻斯特码、差分曼彻斯特单极性归零码、曼彻斯特码、差分曼彻斯特n n码码码码五种编码的波形图。五种编码的波形图。五种编码的波形图。五种编码的波形图。第42页/共90页5.2.2 5.2.2 密勒码密勒码【编码方式】【编码方式】u编码规则：密勒码的逻辑编码规则：密勒码的逻辑0 0的电平和前位有关，逻辑的电平和前位有关，逻辑1 1虽然在中间有跳变，但是上跳还是下跳取决于前位结虽然在中间有跳变，但是上跳还是下跳取决于前位结束时的电平。束时的电平。5.2 RFID常见的编码方式第43页/共90页5.2.2 5.2.2 密勒码密勒码【编码器】【编码器】u密勒码的传输格式如下图，起始位为密勒码的传输格式如下图，起始位为1 1，结束位为，结束位为0 0，数据流包括传送数据和它的检验码。，数据流包括传送数据和它的检验码。u倒相的曼彻斯特码的上跳变沿正好是密勒码波形中的跳变沿。倒相的曼彻斯特码的上跳变沿正好是密勒码波形中的跳变沿。5.2 RFID常见的编码方式第44页/共90页5.2.2 5.2.2 密勒码密勒码【编码器】【编码器】用曼彻斯特码产生密勒码的电路 5.2 RFID常见的编码方式第45页/共90页5.2.1 5.2.1 密勒码密勒码【软件实现方法】【软件实现方法】编码：从密勒码的编码规则可以看出，编码：从密勒码的编码规则可以看出，NRZNRZ码可以转码可以转换为用两位换为用两位NRZNRZ码表示的密勒码值，其转换关系如下码表示的密勒码值，其转换关系如下 起始位起始位数据流位数据流位结束位结束位密勒码密勒码二位表示法的二进制数二位表示法的二进制数1 11010或或01010 01111或或00005.2 RFID常见的编码方式第46页/共90页5.2.2 5.2.2 密勒码密勒码【软件实现方法】【软件实现方法】解码：首先判断解码：首先判断起始位起始位，在读出电平由高到低的跳变，在读出电平由高到低的跳变沿时，便获取了起始位。然后对以沿时，便获取了起始位。然后对以2 2倍数据时钟频率读倍数据时钟频率读入的位值进行每两位进行一次转换：入的位值进行每两位进行一次转换：0101和和1010都转换为都转换为1,001,00和和1111都转换为都转换为0 0。例例5.25.2：设读入的密勒码为设读入的密勒码为1000 0110 0011 1000 1000 0110 0011 1000，求，求NRZNRZ码值。码值。5.2 RFID常见的编码方式第47页/共90页5.2.3 5.2.3 修正密勒码修正密勒码【编码规则】【编码规则】TYPE ATYPE A中定义了如下三种时序：中定义了如下三种时序：（1 1）时序）时序X X：该时序将在：该时序将在6464fcfc处产生一个处产生一个“pause”pause”（凹槽）；（凹槽）；（2 2）时序）时序Y Y：该时序在整个位期间（：该时序在整个位期间（128128fcfc）不发生调制；）不发生调制；（3 3）时序）时序Z Z：这种时序在位期间的开始时，产生一个：这种时序在位期间的开始时，产生一个“pause”pause”。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。但有两种情况除外，第一种是在相邻有两个或更多的“0”0”时，此时应从第二个时，此时应从第二个“0”0”开始采用时序开始采用时序Z Z；第二种是在直接与起始位相连的所有位为；第二种是在直接与起始位相连的所有位为“0”0”时，此时应当用时序时，此时应当用时序Z Z表示。表示。另外，通信开始时，用时序另外，通信开始时，用时序Z Z表示。通信结束则用逻辑表示。通信结束则用逻辑“0”0”加时序加时序Y Y表示。无信息时，通常应用至少两个时序表示。无信息时，通常应用至少两个时序Y Y来表示。来表示。5.2 RFID常见的编码方式第48页/共90页5.2.3 5.2.3 修正密勒码修正密勒码【编码器】【编码器】假设输入数据假设输入数据为为01 101001 1010波形波形C实际上是曼彻斯特的反相波形，用它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上升沿产生一个凹槽就是修正密勒码起始用时序起始用时序Z直接与起始位相直接与起始位相连的连的0用时序用时序Z相邻多个或更多相邻多个或更多0，则从第二格，则从第二格0开始用时序开始用时序Z通信结束用通信结束用逻辑逻辑0加时序加时序Y5.2 RFID常见的编码方式第49页/共90页5.3 脉冲调制为什么要进行调制？为什么要进行调制？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信号，转变为一个相对基带信号频率而言非常高的带通信号。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信号，转变为一个相对基带信号频率而言非常高的带通信号。工作频率越高带宽越高。工作频率越高带宽越高。当工作频率为当工作频率为1GHz1GHz，若传输的相对带宽为，若传输的相对带宽为10%10%，可以传输，可以传输100MHz100MHz带宽的信号，而当工作频率为带宽的信号，而当工作频率为1MHz1MHz，若传输的相对带宽为，若传输的相对带宽为10%10%，只可以传输，只可以传输0.1MHz0.1MHz带宽的信号。带宽的信号。当信号带宽加大时，还可以提高无线通信系统的抗干扰能力、抗衰落能力。当信号带宽加大时，还可以提高无线通信系统的抗干扰能力、抗衰落能力。工作频率越高，天线尺寸越小。工作频率越高，天线尺寸越小。第50页/共90页将数据的将数据的NRZNRZ码变换为更高频率的脉冲串，该脉冲串码变换为更高频率的脉冲串，该脉冲串的脉冲波形参数受的脉冲波形参数受NRZNRZ码的值码的值0 0和和1 1调制。调制。主要的调制方式为频移键控主要的调制方式为频移键控FSKFSK和相移键控和相移键控PSKPSK。5.3 脉冲调制第51页/共90页 对于一个信号，可用三个参数表示对于一个信号，可用三个参数表示峰值振幅峰值振幅 (A)(A)信号强度之峰值信号强度之峰值单位：伏特单位：伏特频率频率(f)(f)信号变化的速率信号变化的速率单位：赫兹单位：赫兹 (Hz)(Hz)周期周期 T=1/fT=1/f相位相位()相对于时间相对于时间0 0的波形位置的波形位置正弦波可用下式表示正弦波可用下式表示 s(s(t t)=)=A A sin(2 sin(2f t f t+)5.3 脉冲调制第52页/共90页5.3.1 FSK5.3.1 FSK方式方式【FSKFSK波形】波形】FSKFSK是指对已调脉冲波形的是指对已调脉冲波形的频率频率进行控制，进行控制，FSKFSK调制方式用于频率调制方式用于频率低于低于135Khz135Khz的情况。的情